납이 뇌줄기 청색반점핵의 norepinephrine 함유 신경세포에 미치는 영향

• 영문명: The Effects of Chronic Lead Exposure on Norepinephrinergic Neurons of the Nucleus Locus Ceruleus of the Rat
• 발행기관: 대한해부학회
• 저자명: 이원택(Won Taek Lee) 윤 호(Ho Yoon) 이동주(Dong Joo Lee) 이종은(Jong Eun Lee) 구철회(Chul Hoi Koo) 박경아(Kyung Ah Park)
• 간행물 정보: 『대한해부학회지』제33권 제4호, 423~432쪽, 전체 10쪽
• 주제분류: 의약학 > 의학일반
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2000.08.30

국문 초록

유독성 중금속인 납은 말초신경계통에 탈수초현상과 축삭변성을 일으키며, 중추신경계통에는 뇌증후군을 일으키는 신 경독성물질이다. 또한 만성적으로 납에 노출된 어린이에서 과다활동과 지능저하 등 행동장애가 나타난다는 점이 인구통 계학적인 분석과 동물실험에 의해 입증되어 있다. 과다활동과 가장 관계깊은 신경전달물질은 norepinephrine으로 납 중독시 이 신경전달물질의 농도와 이 신경물질의 합성에 관여하는 효소의 활성이 변화되는 것으로 알려져 있다. 그러나 이와 같은 분석은 대부분 뇌의 넓은 범위를 대상으로 하는 생화학적 방법으로 얻은 결과이며, 뇌에서 대부분의 norepinephrine 함유 신경세포체가 위치해 있는 뇌줄기 청색반점핵 (nucleus locus ceruleus)을 대상으로 관찰, 분석한 연구는 아직 보고되지 않았다. 본 실험에서는 납이 norepinephrine을 함유한 뇌줄기 청색반점핵에 미치는 영향을 규명하기 위하여, norepinephrine 합성의 속도제한효소 (rate limiting enzyme)인 tyrosine hydroxylase 항체를 이용한 면역조직화학 염색을 하여 관찰하였다. 납은물에 잘 용해되어 경구투여한 경우에도 흡수가 잘 되는 PbCl2를 사용하여 0.05%, 0.1%, 0.2% 수용액을 만들어 출생 후 바로 음용하는 모든 물에 넣어 경구 투여하였고, 투여 후 4주, 8주, 12주에 희생시켜 뇌줄기를 적출하였다. 납이 흡수되었는지를 확인하기 위해 일부 동물의 혈액과 뇌에서 납농도를 측정하였다. 적출한 흰쥐의 뇌줄기를 tyrosine hydroxylase 항체를 이용한 면역조직화학염색방법으로 염색하고 이를 광학현미경으로 관찰한 다음, tyrosine hydroxylase 함유 신경세포의 수를 세어 정량적인 변화로 나타내었다. 또한 면역조직화학염색표본은 후고정한 다음 초박절편하여 전자현미경으로 관찰하였으며, 납투여군의 tyrosine hydroxylase 면역반응 양성 구조의 전자밀도를 영상분석기를 사용하여 측정하였다. 실험결과는 다음과 같다. 1. 납을 투여한 실험군에서 청색반점핵의 tyrosine hydroxylase 면역반응 양성 세포의 수는 대조군에 비해 통계학적으로 유의하게 증가하였다. 2. 전자현미경 하에서도 납 투여군의 tyrosine hydroxylase 면역반응 양성 구조는 대조군에 비해 전자밀도가 높게 나타났다. 3. 납투여군에서 tyrosine hydroxylase 양성 과립이 있는 축삭에는 세포소기관이 없고 양성 과립이 없는 세포내공간이 흔히 관찰되었다. 4. 전자현미경에서 납 투여군 신경조직의 세포돌기들은 위축되어 있었고 세포사이공간이 넓어지는 양상을 보였다. 이상의 결과로 미루어보아 납은 청색반점핵의 norepinephrine성 신경세포에 있는 tyrosine hydroxylase의 활성을 증가시 키며, 이에 따라 norepinephrine이 증가한다. 이와 같이 증가된 norepinephrine은 과다활동 등 납이 유발하는 행동장애에 대한 하나의 원인요소가 될 수 있다고 생각된다. 또한 납투여군에서 세포사이공간이 넓어지고 세포소기관과 면역반응양성구조가 없는 세포내 공간이 나타나는 것을 보아 납은 tyrosine hydroxylase 활성을 증가시키는 동시에 신경세포에 퇴행성변화를 일으킨다고 결론지을 수 있다. 이러한 퇴행성 변화는 지능저하와 같은 납이 유발하는 행동장애에 대한 하나의 원인요소가 될 수 있다고 생각된다.

영문 초록

The neurotoxic effects of inorganic lead, a common environmental toxic substance, include peripheral neuropathy in adults and encephalopathy in children. Behavioral changes including hyperactivity, short attention span, easy distractibility and impulsiveness have also been noted in patients with chronic lead exposure in childhood. The level of norepinephrine in brain may relate to hyperactivity and chronic lead exposure. The purpose of this study was to determine the effect of inorganic lead (PbCl2) administration in neonatal rats using immunocytochemical and electron microscopical analysis of norepinephrinergic neurons of the locus ceruleus. Lead chloride were dissolved in distilled water at the concentration of 0.05%, 0.1% and 0.2% and the solution was administered orally via drinking water. After 4, 8 or 12 weeks of continuous administration, all rats were sacrificed and the brain was processed and immunostained with antibody against tyrosine hydroxylase, a rate limiting enzyme of norepinephrine synthesis antibody. The number of tyrosine hydroxylase immunostained cell bodies in locus ceruleus was estimated. Densitometric analysis of tyrosine hydroxylase immunoreactive profiles in electron microscopic photographs were done by using image analyzer. The number of tyrosine hydroxylase immunoreactive neurons in the locus ceruleus had increased statistically after lead administration. Density of tyrosine hydroxylase immunoreactive profiles in the electron microscopy had also increased. Degenerative changes, such as intra-axonal vacuolar space formation, were found within tyrosine hydroxylase immunoreactive axons. Somewhat widened intercellular spaces and retracted processes were also found in the region of the locus ceruleus. Increased tyrosine hydroxylase immunoreactivity may correlate with hyperreactivity of lead intoxicated children. Degenerative changes may be responsible for the short attention span, easy distractibility and impulsiveness observed in case of mild lead poisoning.

키워드

납 청색반점핵 tyrosine hydroxylase norepinephrine 면역조직화학 Inorganic lead Locus ceruleus Immunohistochemistry