[보고서]척수손상 동물모델에서 신경스테로이드 기반 신경-교세포 네트워크 조절 기전 연구 및 치료인자 도출

이장헌

[국가R&D연구보고서] 척수손상 동물모델에서 신경스테로이드 기반 신경-교세포 네트워크 조절 기전 연구 및 치료인자 도출
Investigation of therapeutic target and role of neurosteroids on neuron-glia network in spinal cord injury-induced neuropathic pain 원문보기

보고서 정보
주관연구기관	서울대학교 Seoul National University
연구책임자	이장헌
보고서유형	최종보고서
발행국가	대한민국
언어	한국어
발행년월	2017-06
과제시작연도	2016
주관부처	과학기술정보통신부 Ministry of Science and ICT
연구관리전문기관	한국연구재단 National Research Foundation of Korea
등록번호	TRKO201800004157
과제고유번호	1711037346
사업명	개인연구지원
DB 구축일자	2018-04-28
키워드	신경병증성 통증.척수손상.신경스테로이드.교세포.sigma-1 수용체.사이토카인.활성산소종.neuropathic pain.spinal cord injury.neurosteroid.glia.sigma-1 receptor.cytokine.reactive oxygen species.
DOI	https://doi.org/10.23000/TRKO201800004157

초록 ▼

연구의 목적 및 내용
신경스테로이드의 척수내 증가에 대한 신경-교세포 네트워크의 활성 조절 기전을 규명함으로써 척수손상 유래 만성 통증의 병인 규명 및 치료 표적인자를 도출함

연구결과
1차년도(2014): 척수손상 유래 통증 유발에 관련된 신경스테로이드 스크리닝 및 발현 변 화 연구
▶ 후보 신경 스테로이드 중 DHEA(S)와 연관되는 후보 수용체인 sigma-1 수용체와의 작용기전 발굴
▶ 별아교세포의 작용기전 및 미세아교세포와의 관련성 규명

2차년도(2015): 신경스테로이드의 활성 변화와 교세포 작용의 연관성 및 통증관련 기작 규명
▶ 신경 손상 시 신경스테로이드의 내인성 조절 수용체인 sigma-1 수용체의 통증 관련성 및 통증 조절 기전 규명 연구
▶ 염증성 손상 시 미세아교세포의 활성 변화 및 별아교세포와의 관련 작용기전 연구
▶ 신경스테로이드 및 sigma-1 수용체의 말초 작용기전 발굴

3차년도(2016): 신경스테로이드 매개 신경-교세포 피드백 관련 선택적 통증치료 표적인자 도출
▶ 척수손상 후 나타나는 신경병증성 통증의 형성에서 신경스테로이드의 역할 규명
▶ 말초 신경 손상으로 인한 신경-교세포 네트워크의 활성에 신경스테로이드가 미치는 영향 규명
▶ 허혈성 손상 후 나타나는 말초감작현상에서 신경스테로이드를 이용한 통증 조절 기전 연구

연구결과의 활용계획
1. 연구수행 결과의 연구논문 발표를 통해 국내 및 세계 통증연구 분야에 척수손상유래 만성통증 제어 기전연구에 대한 기초자료를 제공하고 새로운 진통 표적물질 개발에 대한 가능성을 제시
2. 척수손상으로 인한 통증에 대한 중추, 말초부위에서의 약물의 개발이나 통증제어방법의 개발이 이루어진다면 특허출원과 같은 지식재산권의 성과 도출도 가능할 것임
3. 신경스테로이드 매개 신경-교세포 피드백 관련 선택적 통증치료 표적인자를 도출함으로써 천연물을 이용한 선택적 진통 표적물질 개발에 발판을 마련하고자함(연구책임자는 천연물을 이용한 진통표적 물질 스크리닝 연구수행 노하우를 보유하고 있음)

(출처 : 한글요약문 5p)

Abstract ▼

Purpose& contents
This study aims to investigate the novel target for selective analgesic through the verification of molecular/biological mechanism of neurosteroids on co-action of neuron and glia network in spinal cord injury-induced chronic pain

Result
First year: The screening of up-regulated neurosteroids induced by spinal cord injury
▶ Mechanism of action of DHEA(S), as candidate neurosteroids, on sigma-1 receptor
▶ Investigation of mechanism of astrocyte activation and their relationship with microglia
Second year: The investigation of the relationship between neurosteroids and glial cell activity in pain sensation
▶ Study of pain relation and pain control mechanisms of sigma-1 receptor, an endogenous regulator of neurosteroids in nerve injury
▶ Investigation of the mechanisms of microglial activation and their interaction with astrocyte in inflammatory damage
▶ Mechanism of neurosteroids and sigma-1 receptor interaction in peripheral sites
Third year: The investigation of selective therapeutic target regarding to the neurosteroids induced neuron-glia interaction
▶ Investigation of the role of neurosteroids in the development of spinal cord injury induced neuropathic pain
▶ Effects of neurosteroids on the activity of the neuron-glia networks in peripheral nerve injury
▶ Study of the pain regulation using neurosteroids in ischemia-induced peripheral sensitization

Expected Contribution
1. The results of this study provide the basic data on the chronic pain control mechanism derived from spinal cord injuries in the domestic and global pain research fields through the presentations of the research papers and suggest the possibility of developing new analgesic target substances
2. If the development of drugs or pain control methods of the central or peripheral site target is achieved in spinal cord injury induced pain, it will be possible to derive the intellectual property rights such as patent application.
3. By discovering selective pain medication target factors related to neurosteroidsmediated neuron-glia feedback, we plan to establish a foothold for the development of selective analgesic target materials using natural materials(The research director possesses know-how on screening of analgesic target substances using natural materials)

(출처 : SUMMARY 6p)

목차 Contents

표지 ... 1
목차 ... 3
연구계획 요약문 ... 4
연구결과 요약문 ... 5
한글요약문 ... 5
SUMMARY ... 6
연구내용 및 결과 ... 7
1. 연구개발과제의 개요 ... 7
2. 국내외 기술개발 현황 ... 10
3. 연구수행 내용 및 결과 ... 11
4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 44
5. 연구결과의 활용계획 ... 44
6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 45
7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 45
8. 참고문헌 ... 46
9. 연구성과 ... 46
10. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 55
11. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 55
12. 기타사항 ... 55
별첨1 : 대표연구성과 ... 56
별첨2 : 세부 목표 관련 증빙 ... 70
끝페이지 ... 74

표/그림 (39)

표 만성통증에 대한 심각성 내용보도
표 콜레스테롤부터 유래하는 다양한 신경스 테로이드의 종류와 biosynthesis 과정.
표 신경스테로이드와 sigma-1 수용체의 binding 모식도
표 만성통증 유발과 관련되는 교세포 (microglia 및 astrocyte)의 활성이 통증 정보 전달에 미치는 영향
표 만성통증 유발과 관련되는 교세포 (microglia and astrocyte)의 활성에 미치는 인자 및 관련 MAPK의 활성에 대한 모식도
표 척수손상 후 별아교세포의 발현 변 화. A. 척수손상동물, B and C. 확대사진, D. carbenoxolone 처치동물. E and F. 확대사진
표 von-Frey hair test 결과 및 시그마 수용체 매개성 signaling pathway 모델
표 A. sigma-1 펩타이드와 sigma-1 수용체 항체를 pre-absorption 한 척수 조직에서 면역염색 이 되지 않음을 확인함 B. Western blot을 통한 CCI 후 동측 척수 내 sigma-1 수용체의 발현 양상 분석 C. CCI 유발 후 sigma-1 수용체의 척수 내 변화를 나타내는 현미경 사진 D. CCI 유발 후 sigma-1 수용체의 척수 내 변화정도 비교분석
표 A. 별아교세포와 sigma-1수용체의 발현 현미경 사진 B. 신 경세포와 sigma-1수용체의 발현 현미경 사진 C. 미세아교세포와 sigma-1수용체의 발현 현미경 사진 D. 별아교세포와 sigma-1수용체 의 발현 현미경 확대 사진 E. 별아교세포, 신경세포, 미세아교세포와 sigma-1 수용체의 colocalization 분석
표 A. CCI 유발 후 동측 척수 내 별아교세포 활성 변화에 대한 날짜별 western blot 분석 비교 B. sigma-1 수용체 길항체 반복 처치에 의한 척수 내 별아교 세포 활성 변화에 대한 western blot 분석 비교 C. sigma-1 수용체 길항체 반복 처치에 의한 척수 내 별아교 세포 활성 변화에 대한 면역염색 분석 비교
표 A. CCI 유발 후 동측 척수 내 p-p38 MAPK와 별아교세포의 발현 현미경 사진 B. p-p38 MAPK 와 신경세포의 발현 현미경 사진 C. p-p38 MAPK 와 미세아교세포의 발현 현 미경 사진
표 A. CCI 유발 후 BD-1047 반복 처치에 의한 p-p38 MAPK 의 발현 변화에 대한 현미경 사진 B. CCI 유발 후 BD-1047 반복 처치에 의한 별아교세포 내 존재하는 p-p38 MAPK 의 발현 변화에 대한 분석 및 현미경 사진 C. CCI 유발 후 BD-1047 반복 처치에 의 한 신경세포 내 존재하는 p-p38 MAPK 의 발현 변화에 대한 분석 및 현미경 사진
표 A. p38 MAPK 억제제의 반복처치 가 CCI로 인해 증가한 GFAP 발현 변화에 미치는 영향 에 대한 western blot 분석 비교 B. p38 MAPK 억제제의 반복처치 가 CCI로 인해 증가한 GFAP 발현 변화에 미치는 영향에 대한 면역염색 분석 비교 및 현미경 사진
표 A, B. p38 MAPK 억제제인 SB203580 (SB)의 반복처치에 의한 물리적 이질통 및 열적 통각과민증의 변화 C, D. 저농도의 SB와 Fc를 함께 투여하였을 때 물리적 이질통 및 열적 통각과민 증의 변화
표 A. Carrageenan model에서 관찰되는 동측 발바닥의 물리적 이질통 양상 B. 대측 발바닥 의 물리적 이질통 양상 C. Carrageenan model에서 관찰되는 동측 척수 내 미세아교세포 활성 변화 양상 D. 대측 척수 내 미세아교세포 활성 변화 양상
표 A. Minocycline 단회 처치에 의한 동측 발바닥의 물리적 이질통 변화 B. Minocycline 단 회 처치에 의한 대측 발바닥의 물리적 이질통 변화 C. Minocycline 반복 처치에 의한 동측 발바닥 의 물리적 이질통 변화 D. Minocycline 반복 처치에 의한 대측 발바닥의 물리적 이질통 변화 E. Minocycline 단회 처치에 의한 동측 척수 내 미세아교세포 활성 변화에 대한 western blot 분석 비교 F. Minocycline 단회 처치에 의한 대측 척수 내 미세아교세포 활성 변화에 대한 western blot 분 석 비교 G. Minocycline 단회 처치에 의한 동측 척수 내 미세아교세포 활성 변화에 대한 현미경 사 진 H. Minocycline 단회 처치에 의한 대측 척수 내 미세아교세포 활성 변화에 대한 현미경 사진
표 A. Carrageenan 주입 시 동측 척수 내 IL-1β 발현 양상, B. 대측 척수 내 IL-1β 발현 양상, C. 미세아교세포와 IL-1β의 발현 현미경 사진, D. 별아교세포와 IL-1β의 발현 현미경 사진,
표 A. 별아교세포와 IL-1R1의 발현 현미경 사진, B. 신경세포와 IL-1R1의 발현 현미경 사 진, C. 미세아교세포와 IL-1R1의 발현 현미경 사진
표 A. Carrageenan model에서 minocycline 단회 처치에 의한 동측 척수 내 GFAP의 발현 변화에 대한 western blot 분석 비교 B. Minocycline 단회 처치에 의한 대측 척수
표 A. IL-1β 처치가 IL-1ra 처치로 증가한 동측 척수 내 GFAP 발현 변화에 미치는 영향에 대한 western blot 분석 비교 B. IL-1β 처치가 IL-1ra 처치로 증가한 대측 척수 내 GFAP 발현 변화에 미치는 영향에 대한 western blot 분석 비교
표 A. Minocycline을 처치한 carrageenan model에서 fluorocitrate 단회 처치에 의한 동측 발바닥의 물리적 이질통 변화, B. Fluorocitrate 단회 처치에 의한 대측 발바 닥의 물리적 이질통 변화, C. Minocycline을 처치한 carrageenan model에서 fluorocitrate 반복 처치에 의한 동측 발바닥의 물리적 이질통 변화, D. Fluorocitrate 반 복 처치에 의한 대측 발바닥의 물리적 이질통 변화 동측 발바닥의 물리적 이질통 변화
표 A. IL-1ra을 처치한 carrageenan model에서 fluorocitrate 단회 처치에 의한 동 측 발바닥의 물리적 이질통 변화, B. Fluorocitrate 단회 처치에 의한 대측 발바닥의 물리 적 이질통 변화, C. IL-1ra을 처치한 carrageenan model에서 fluorocitrate 반복 처치에 의 한 동측 발바닥의 물리적 이질통 변화, D. Fluorocitrate 반복 처치에 의한 대측 발바닥의 물리적 이질통 변화 동측 발바닥의 물리적 이질통 변화
표 A. 다양한 농도의 D-serine 항체 항원과 D-serine 항체를 pre-absorption 반응시킨 후 면역염색을 실시한 결과, 척수 조직에서 면역염색이 되지 않음을 확인함 B. Immunohistochemistry 기법을 이용하여, CCI 후 동측 척수 내 D-serine의 발현 양상을 날짜별로 비교 분석함
표 A-C. Immmunofluorescence 기법을 이용하여, CCI 후 척수 내에서 증가된 D-serine이 별아교세포 (A), 신경세포 (B)에서 발현되는 것을 확인한 반면, 미세아교세포 (C)에서는 발현되지 않음
표 A-D. CCI 유발 후, D-serine 분해 효소 (DAAO) 및 serine racemase inhibitor (LSOS)를 척추 내 반복 처치 시 물리적 이질통 (A, C)의 형성을 억제한 반면, 열성 통각과민증 (B, D)은 억제하지 못함
표 A. CCI 유발 후, sigma-1 수용체 억제제 (BD1047), D-serine 분해 효소 (DAAO) 및 serine racemase inhibitor (LSOS)를 척추 내 반복 처 치 시 D-serine의 발현 변화를 나타내는 그래프 B. 대표적인 척수 조직 사진
표 A. Western blot assay를 이용하여, CCI 유발 후 sigma-1 수 용체 억제제 (BD1047)를 척수내 반복 처치 시 serine racemase의 발현을 감소시킴을 확인함 B. serine racemase는 sigma-1 수용체와 같은 세포에 위치함
표 A. CCI 유발 후, sigma-1 수용체 억제제 (BD1047)와 D-serine 을 함께 반복 처치 시 BD1047 단독 투여에 의해 나타나는 물리적 이질통 형 성의 억제 효과가 역전됨 B. 열성 통각과민증의 형성에는 영향을 미치지 못함
표 척수손상 후 나타나는 GFAP 및 gap junction protein connexin 43의 날짜별 발현 변화
표 척수손상에 따른 날짜별 sigma-1 수용체 발현 변화
표 척수손상 후 나타나는 별아교세포의 활성증가에 sigma-1 수용체 억제에 따른 영향
표 척수 손상 후, sigma-1 수용체 억제제 (BD1047) 반복 처치 시 동측(A) 및 대측(B) 물 리적 이질통 형성이 억제됨
표 A. 척수 손상 후, sigma-1 수용체와 Cx43은 동일 세포상에 발 현함 B. sigma-1 수용체 길항제 (BD1047) 반복 처치 시 척수 손상에 의 해 Cx43의 발현 증가가 억제됨
표 A. sigma-1 수용체 효현제 (PRE084, PRE)에 의한 NMDA-통증 반응이 증폭됨 B. 별아교세포 억제제 (fluorocitrate, FC) 전처치 시 통증 반응 이 억제됨 C. D-serine 분해 효소 (DAAO) 전처치 시 통증 반응이 억제됨 D. glycine 분해 효소 (glycine oxidase, GO)의 전처치는 효과 없음
표 A. serine racemase 억제제 (LSOS)와 D-serine 분해 효소 (DAAO)는 물리적 이질통 형성을 억제함 B. 열성 통각과민증에는 효과 없음 C. NMDA 수용 체 GluN1 subunit 인산화를 억제하나, GluN1 발현에는 영향 없음
표 A. sigma-1 수용체 길항제 (BD1047, BD)에 의해 억제된 통증은 D-serine 에 의해 역전됨 B. 열성 통각과민증에는 효과 없음 C. sigma-1 수용체 길항제 (BD1047, BD)에 의해 억제된 NMDA 수용체 GluN1 subunit 인산화는 D-serine에 의 해 역전되나, GluN1 발현에는 영향 없음.
표 A. DHEAS 단독 농도별 투여가 물리적 이질통 형성에 미치는 영향 비교 분석 B. PREGS 단독 농도별 투여가 물리적 이질통 형성에 미치는 영향 비교 C. DHEAS + αβmeATP의 농도별 투여가 물리적 이질통에 미치는 영향 비교분석 D. PREGS + αβmeATP의 농도별 투여가 물리적 이질통에 미치는 영향 비교분석
표 A. DHEAS+αβmeATP 투여가 물리적 이질통 형성에 미치는 영향 비교분석 B. PREGS+αβmeATP 단독 농도별 투여가 물리적 이질통 형성에 미치는 영향 비교
표 A. 통증 형성 시기 (0-3일) sigma-1 수용체 억제제의 투여가 물리적 이질통 형성에 미 치는 영향 비교분석 B. 통증 형성이 완료된 이후 (3-6일) sigma-1 수용체 억제제의 투여가 물리적 이질통 형성에 미치는 영향 비교분석 C. 통증 형성 시기 (0-3일) 신경스테로이드 생성 효소 억제제 의 투여가 물리적 이질통 형성에 미치는 영향 비교분석 D. 통증 형성이 완료된 이후 (3-6일) 신경 스테로이드 생성 효소 억제제의 투여가 물리적 이질통 형성에 미치는 영향 비교분석

연구자의 다른 보고서 :

참고문헌 (25)

활용도 분석정보

상세보기

다운로드

내보내기

활용도 Top5 보고서

해당 보고서가 속한 카테고리에서 활용도가 높은 상위 5개 콘텐츠를 보여줍니다.
더보기 버튼을 클릭하시면 더 많은 관련자료를 살펴볼 수 있습니다.

과제명(ProjectTitle) :	-
연구책임자(Manager) :	-
과제기간(DetailSeriesProject) :	-
총연구비 (DetailSeriesProject) :	-
키워드(keyword) :	-
과제수행기간(LeadAgency) :	-
연구목표(Goal) :	-
연구내용(Abstract) :	-
기대효과(Effect) :	-

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 제목(한글), 저자명(한글), 발행일자, 전자원문, 초록(한글), 초록(영문) 관리번호, 제목(한글), 제목(영문), 저자명(한글), 저자명(영문), 주관연구기관(한글), 주관연구기관(영문), 발행일자, 총페이지수, 주관부처명, 과제시작일, 보고서번호, 과제종료일, 주제분류, 키워드(한글), 전자원문, 키워드(영문), 입수제어번호, 초록(한글), 초록(영문), 목차
저장형식	Text(ASCII format) Excel format
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증