뇌신경세포의 arachidonic acid 대사 특성 - 정지인 (The Graduate School, Ajou University, 2007)
프로스타글란딘 (prostaglnadins, PGs)은 막지질로부터 유리된 arachidonic acid (AA)가 cyclooxygenase (COX)의 대사작용을 거쳐 생성된다. COX-2는 염증이나 퇴행성 뇌질환과 같은 생리병리적 상황에서 발현이 증가하여 PGE2나 PGF, PGI2등과 같은 프로스타글란딘을 생성함으로써 체내의 항상성 유지에 기여할 뿐만 아니라 세포의 사멸 및 보호작용을 조절한다. AA는 또한 효소의 작용 없이도 산화에 의해 대사되어 8-iso-PGF나 8-iso-PGE2와 같은 isoprostane으로 전환된다. 본 실험에서는 중추신경계를 이루는 가장 주요한 세포인 신경세포, 성상세포와 미세아교세포에서 COX 활성도를 비교해보았다. 뇌세포들에서 COX 활성도를 비교하기 위해 외부적으로 처리된 AA로부터 합성된 PGE2와 PGF를 측정하고, COX-2 억제제인 NS-398과 비선택적 COX 억제제인 indomethacin과 aspirin에 의한 억제효과를 관찰하였다. 성상세포와 BV2 미세아교세포에서 생성되는 PGE2와 PGF가 COX 억제제에 의해 감소된 반면에, 신경세포의 PGF합성은 COX 억제제에 의해 감소하였으나 PGE2 항체반응성 물질은 억제하지 못하였고, 이러한 현상은 neuroblatoma cell line에서도 동일하게 관찰되었다. 또한 다른 세포와 달리 특이적으로 신경세포는 AA로부터 COX 억제제에 의해 감소되지 않는 PGE2 항체 반응성 물질을 생성하였고 이는 8-isoprostane-F의 생성을 효과적으로 저해할 수 있는 항산화제인 trolox와 ascorbic acid에 의해서도 감소되지 않았다. 즉 신경세포는 특이적인 AA 대사 시스템을 가지고 있음을 알 수 있었다. 신경세포는 허혈 등과 같은 신경손상 자극이나 N-metyl-D-aspartate (NMDA) 유도로 인한 신경독성에서 COX-2 발현과 함께 COX-2 활성도가 증가된다고 추측하고 있으나 이에 대한 구체적인 대한 보고가 없다. 따라서 본 실험에서는 신경세포에서 NMDA를 이용하여 COX-2 발현과 활성도를 측정하여 보았다. NMDA는 신경세포에서 COX-2 발현증가와 더불어 PGF의 합성을 증가시켰으나 PGE2의 합성은 오히려 감소하였다. 성상세포에서 유리되는 basal PGE2및 PGF 분비는 COX 억제제들에 의해 감소하였으나 NMDA에 의해서는 변화를 보이지 못하였다. 지금까지의 결과로 알 수 있는 사실은 신경세포에는 세포손상으로 유리되는 AA대사시스템이 다른 세포들과 달리 COX 억제제나 항산화제에 영향을 받지 않는 PGE2 항체반응물질을 만들어 기존과 다른 대사시스템을 가지고 있으며 이것은 신경세포에서 생성되는 PGE2 항체에 반응하는 물질의 특성과 더불어 추후 연구가 더 진행되어야 할 것이다. 또한 신경세포에서는 신경독성으로 작용되는 NMDA에 의해 증가된 COX-2 발현과 더불어 COX-2 활성에 의해 PGE2가 아닌 PGF의 생성이 증가하고 있음을 알 수 있다. 결론적으로 신경세포는 다른 세포와 달리 AA대사과정에서 기존의 COX시스템 이외의 대사과정을 가지고 있으며 프로스타글란딘 합성효소의 작용도 다르게 가지고 있다.
학위논문(석사)--아주대학교 일반대학원 :신경과학기술과정,2007. 8
Keywords: Cyclooxygenase; PGE2; PGF2a; neuron; NMDA; astrocyte; microglia