신생 백서의 저산소성 허혈증에 의한 뇌손상 후 Intercellular Adhesion Molecule-1(ICAM-1) mRNA 발현에 관한 연구

Expression of ICAM-1 mRNA after Hypoxic-Ischemic Brain Injury in Neonatal Rats

목 적 : 다형 백혈구(polymorphonuclear leu-kocyte)와 단핵세포, 대식세포 등의 백혈구가 대뇌 허혈증이나 뇌졸중의 발병 기전에 밀접한 관계가 있다는 것은 이미 잘 알려져 있다. 또한 신생백서를 이용한 저산소성 허혈성 실험 모델에서 뇌조직의 괴사가 일어나기 전에 중성구가 조직에 축적되며, 중성구를 혈중에서 제거함으로서 저산소성 허혈증에 의한 뇌손상을 감소시킬 수 있었다. 그러나 미성숙 뇌에서 저산소성 허혈증 후 중성구가 뇌조직에 축적되는 정확한 기전에 대해서는 아직 밝혀져 있지 않다. 이에 본 연구는 ICAM-1이 미성숙 뇌에서 저산소성 허혈증에 의한 뇌손상을 유도한다는 가설하에 생후 7일된 신생 백서를 이용한 저산소성 허혈성 뇌손상 모델을 이용하여 ICAM-1의 유전자 발현의 변화를 관찰하였다. 방 법 : 7일된 Sprague-Dawley 백서(n=36)를 사용하여 methoxyflurane 마취 하에 우측 총 경동맥(common carotid artery)을 결찰하고 약 1시간 동안 보육기에서 회복시킨 후, 37 수조에 일부가 잠겨있는 유리용기에서 2시간 30분 동안 8%산소에 노출시켰다. 대조군으로는 단순 총경동맥 결찰군, 단순 저산소 노출군, 정상군 등을 이용하였다. 허혈 및 저산소 후 0, 1, 2, 4, 8, 12, 24, 48시간 뒤 백서 대뇌의 좌측과 우측 대뇌피질, 해마, 선조체로부터 각각 전(total) RNA를 추출한 뒤 RT-PCR을 통해 ICAM-1 유전자 발현의 변화를 관찰하였다. 결 과 : ICAM-1 유전자 발현은 총경동맥을 결찰한 동측(우측) 뇌피질, 해마, 선조체 모두에서 허혈 및 저산소증 직후부터 증가하여 4시간과 8시간 뒤에 가장 높았고, 그 후 감소하여 24시간과 48시간 이후 거의 검출되지 않았으며, 대조군에서는 모두 ICAM-1 유전자가 검출 되지 않았다. 대조적으로 총경동맥을 결찰한 반대측(좌측)에서도 ICAM-1 유전자가 발현되었으나 경미하였고 2시간이내에 약간 증가하다가 감소하였다. 결 론 : 미성숙 뇌에서 저산소성 허혈성 뇌 손상 시 ICAM-1 유전자의 발현에 관한 이같은 결과는 중성구의 동원(recruitment)과 이에 연속되는 뇌손상과 실험적으로 일치하여 ICAM-1이 미성숙한 뇌에서의 저산소성 허혈증에 의한 뇌손상을 유발하는데 중요한 역할을 하는 것으로 생각된다.

Background : Leukocytes, both polymorphonuclear leukocytes(PMNL) and monocytes/ macrophages have been implicated in the pathogenesis of the cerebral ischemia and stroke. Neutrophils accumulate in post-hypoxic-ischemic neonatal rat brain prior to the evolution of necrosis and neutrophil depletion attenuates hypoxic-ischemic brain injury. However, the mechanisms leading to post-hypoxic-ischemic neutrophil accumulation are unknown yet. We hypothesized that Intercellular Adhesion Molecule-1 might mediate post-hypoxic-ischemic injury in the immature brain; thus, we evaluated ICAM-1 gene expression in post-hypoxic-ischemic neonatal(postnatal day 7) rat brain. Methods : Neonatal rats(n=36) underwent right carotid ligation followed by exposure in 8% 02 for 2.5 hours; this procedure typically produces ipsilateral striatal, hippocampal and cortical infarction. Control groups are included by carotid ligation alone, hypoxia alone, and neither hypoxia nor ligation. For RNA extraction, rats were killed 0, 1, 2, 4, 8, 12, 24 and 48 h post- hypoxia-ischemia and RT-PCR was carried out. Results : ICAM-1 mRNA was barely detected in the controls including normal and sham operated animals. In the cortex, striatum and hippocampus, ICAM-1 mRNA was significantly induced in the ipsilateral(right) side compared to the contralateral(left) side just after hypoxia-ischemia. The elevated ICAM-1 mRNA gradually reached a peak at 4 or 8 h and then decreased to an almost basal level by 24 to 48 h. In contrast, the less pronounced contralateral(left-sided) ICAM-1 mRNA expression appeared to peak earlier, within 2 h post-hypoxia-ischemia. Conclusion : The temporal profiles of post-hypoxic-ischemic ICAM-1 mRNA expression are consistent with a role in post-hypoxic-ischemic neutrophil recruitment and in the evolution of subsequent brain injury.