흰쥐 줄무늬체(striatum)에는 흑색질(substantia nigra)에서 투사되는 도파민성 신경말단이 분포하지만, 도파민성 신경세포체는 존재하지 않는다. 연구자는 신생흰쥐에서 선택적 신경독성물질인 6-hydroxydopamine (6-OHDA)으로 유발된 반파킨슨병(hemiparkinsonian) 동물모델을 만드는 과정에서, 줄무늬체 내에 tyrosine hydroxylase (TH)-면역반응성 신경세포들이 출현하는 것을 관찰하고 이를 보고하는 바이다. 실험동물은 신생 Fischer 344 흰쥐를 사용하였고, 각각 생후 7일과 14일군으로 나누어 오른줄무늬체에 6-OHDA를 주입하고 일정기간 후 희생시켜 TH 면역조직화학염색을 시행하였다. TH-면역반응성을 보이는 세포들은 6-OHDA 주입 후 3일째에 처음 출현하였고, 본 연구의 최장생존기간인 손상 8주 후에도 관찰되었다. 이들은 주로 배쪽가쪽줄무늬체 (ventrolateral striatum), 줄무늬체-창백핵경계부 (striato-pallidal junction)와 창백핵 (globus pallidus)에 분포하였고, 신경세포 표지자인 NeuN과의 이중면역염색을 통해 신경세포로 확인되었다. 6-OHDA 주입군에서는 양쪽 줄무늬체에서 TH-면역반응성 신경세포를 관찰할 수 있었으나, 정상대조군이나 용매주입 대조군에서는 전혀 관찰되지 않았다. 이들이 뇌실밑층 (subventricular zone) 또는 줄무늬체의 줄기세포 (stem cell)에서 기원하는가 알아보기 위하여 bromodeoxyuridine (BrdU)으로 분열중인 세포를 표지하였으나, TH와 BrdU 면역반응성은 같은 세포에서 관찰할 수 없었다. 즉, 흑색질줄무늬체경로(nigrostriatal pathway) 손상 후 출현하는 줄무늬체의 TH-면역반응성 신경세포들이 줄기세포에서 기원되었을 가능성을 배제할 수 있었다. 본 연구를 통하여 도파민성 신경계통 자체가 가진 손상에 대한 보상잠재력을 확인할 수 있었으며, 그 기전 및 이와 관련된 인자들에 관한 연구가 보강된다면, 파킨슨병 치료방향의 새로운 가능성을 열어주게 될 것으로 보인다.
Tyrosine hydroxylase-immunoreactive (TH-IR) neurons are known to exist in the substantia nigra pars compacta (SNpc), but not in the striatum in normal rats. In this study, injection of 6-OHDA into the 7 or 14 day neonatal rat striatum resulted in the appearance of ectopic TH-IR neurons in striatum. TH-IR cells were observed as early as postlesion day 3 and confirmed as neurons by TH/NeuN double immunohistochemistry. One or two neurons were found in most striatal sections at post-lesion day 4 where they were preferentially located in the ventro-lateral striatum, striatopallidal junction and globus pallidus. A small portion of these neurons persisted at least until post-lesion day 56, the oldest age studied. TH-IR neurons were found bilaterally in 6-OHDA-lesioned animals, but never in normal or vehicle-injected controls. To determine if these neurons resulted from stem cells, bromodeoxyuridine (BrdU) was injected daily for the first five days to label dividing cells. There was no co-localization of TH and BrdU immunoreactivity, excluding the possibility of stem cells as the source of these neurons. Although the TH-IR neurons were not numerous, their appearance following injury to the nigrostriatal system suggests that there is a capacity in neonatal brain to compensate for this lesion by upregulating dopaminergic phenotypic characters in pre-existing cells. The mechanism underlying this interesting phenotypic plasticity is unknown, but may be relevant to developing novel therapies for Parkinson’s disease through stimulation of the brain’s own potential for repair.
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