조직 배양된 실험쥐 해마부위 신경원의 전기적 발작 손상에 대한 발열의 영향

Effect of High Temperature on Electrical Seizure-induced Neuronal Damage in Explant Culture of Fat Hippocampus

목 적 : 간질환자들은 고열 발생시 발작의 발현이 증가하는 경향이 있다. 이것은 간질상태의 뇌에서 고체온이 신경원의 과흥분성 및 손상과 관련이 있음을 시사하는 것이다. 따라서 본 저자들은 실험쥐 해마부위 조직배양을 이용하여 신경원의 발작 손상에 대한 발열의 영향을 알아보고자 하였다. 방 법 : 실험쥐 해마부위 조직배양을 aCSF의 온도를 39℃까지 단순히 상승시킨 단순 발열군과 aCSF 온도의 상승 없이 36℃에서 조직을 유지시킨 단순 비발열군으로 분류하여 발열이 정상 신경원에 손상을 유발시키는지의 여부와 처음에 36℃에서 stimulus train을 가한 후 aCSF의 온도를 39℃까지 상승시킨 후 2번째 stimulus train을 가한 발열 발작군과 2번째 stimulus train을 가할 시에도 온도를 36℃로 유지시킨 비발열 발작군에서 발열중의 발작과 비발열중의 발작시 신경원 손상의 차이가 있는지를 알아보았다. 결 과 : 발열이 정상 신경원에 손상을 유발시키는지의 여부를 알아보기 위한 단순 발열군과 단순 비발열군 간의 신경원 손상정도 비교에서 해마의 CA1과 CA3 부위 모두에서 실험 24, 48, 72시간 경과 후 두 군간의 통계적으로 의미 있는 신경원 손상의 차이를 발견할 수 없었다. 발열증의 발작과 비발열증의 발작시 신경원 손상의 차이가 있는지를 알아보기 위한 발열 발작군과 비발열 발작군의 신경원 손상정도의 비교에서 해마의 CA1 부위이 션경원 손상정도는 AD 유발 후 24, 48, 72시간 경과 후 모두에서 발열 발작군이 비발열 발작군에 비하여 신경원 손상이 통계적으로 의미 있게 많았고, CA3 부위의 신경원 손상 정도는 AD 유발 후 24시간과 48시간 경과 후에서는 두 군간에 통계적으로 의미 있는 신경원 손상의 차이가 없었지만 72시간 경과 후에서는 발열 발작군이 비발열 발작군에 비하여 통계적으로 의미 있게 신경원 손상의 정도가 심하였다. 결 론 : 정상 뇌에서 단순 고체온은 신경원 손상을 유발시키지 않으나 간질상태의 뇌에서 고체온시의 발작은 정상체온에서의 발작시보다 신경원 손상을 심화시킬 수 있음을 시사하는 것이다. 이것은 간질 상태의 뇌에서는 발열이 발작으로 인한 뇌손상에 상승 효과를 유발시킬 수 있으므로 간질 환자에서 발열 발생 시 신속하고도 적절한 처치가 발열로 인한 발작으로 초래될 수 있는 뇌 손상을 예방하는데 중요할 것으로 생각된다.

Purpose : Epileptic patients have a increasing tendency to develop seizure attack in high temperature. This finding suggests that high temperature may have an effect on neuronal hyperexcitability and injury of epileptic brain. Therefore, the influence of high temperature on normal and epileptic brain was studied in organotypic explant cultures of rat. Methods : Fourteen days-in-vitro cultures from 8 day-olf rat pups were perfused with standard aCSF bubbled with 95%/5% O/CO in a microchamber. Stimulus train(0.3 sec, 60 Hz) was applied to Schaffer collaterals in CA3 and extracellular field potential was recorded in the CA1 pyramidal layer. At 36℃ initially, AD was evoked. In high temperature(HT) group, the cultures were subjected to 39℃ for a period of 8 min before the second stimulus train was applied. They were then restored to 36℃ for 10 min. In normal temperature group, temperature was maintained at 36℃ for the second stimulus train. The cultures were returned to the incubator and observed serially for neuronal damage. Intensity of propidium iodide fluorescence indicative of neuronal injury was quantitated by digital image analysis. The cultures on the same insert that were not stimulated served as the unstimulated groups. Results : There was not a statistically significant difference in neuronal damage between the unstimulated high-temperature(HT) and normal-temperature(NT) group. In CA1 sector, % damage(mean±SEM) was 0.42±0.20 vs 0.27±0.05 at 24 hrs(HT vs NT)group, n=16 each, P>0.05, Student t-test); 1.81±0.79 vs 1.43±0.27 at 48 hrs(P>0.05); 3.50±1.32 vs 3.35±0.56 at 72 hrs(P<0.05). In CA3 sector, % damage was 0.34±0.10 vs 0.20±0.03 at 24 hra(P>0.05); 0.99±0.20 vs 0.83±0.23 at 48 hrs(P>0.05); 2.00±0.38% vs 2.26±0.35% at 72 hrs(P>0.05). Neuronal damage on AD induced cultures during febrile setting(n=16) was significantly higher than in nonfebrile setting(n=16). In CA1 sector, % damage was 6.63±2.56 vs 0.92±0.45 at 24 hrs(febrile setting vs nonfebrile setting, P=0.036); 26.37±7.44 vs 4.99±2.23 at 48 hrs(P=0.010); 38.59±9.63 vs 6.48±2.30 at 72 hrs (P=0.003). In CA3 sector, % damage was 1.23±0.48 vs 3.91±2.37 at 24 hrs(P=0.277); 13.09±5.75 vs 5.93±3.27 at 48 hrs(P=0.288); 27.86±8.68 vs 7.54±3.74 at 72 hrs(P=0.04). Conclusion : At high temperature, seizures in epileptic brain may be more injurious than seizures in normal temperature.