마우스 해마에서 세로토닌에 의한 에리트로포이에틴 발현 효과

Abstract

조혈 호르몬으로 잘 알려져 있는 에리트로포이에틴은 신경발달과 신경발생에 중요한 역할을 한다. 또한 우울증의 중요한 키워드인 뇌유래신경영양인자도 조절하는 것으로 밝혀졌다. 하지만 현재, 해마에서 에리트로포이에틴을 증가시키는 기전이나 방법에 관한 연구는 많이 이뤄지지 않은 실정이다. 따라서 본 연구에서는 세로토닌에 의한 에리트로포이에틴 발현의 증가에 대해 관찰하였다. 에리트로포이에틴 발현의 변화를 관찰하기 위해 세로토닌을 분화된 신경세포에 4일 동안 처리한 후, mRNA와 단백질의 변화를 RT-PCR과 Western blot을 통해 분석한 결과, 세로토닌이 에리트로포이에틴 발현을 증가시킨다는 것을 확인 하였다. 이러한 세로토닌의 효과가 생체에서도 나타나는지를 확인하기 위하여 ICR 마우스 뇌에 뇌실 도관 설치 시술을 한 후에 세로토닌을 주사한 결과 해마에서 에리트로포이에틴의 발현이 증가하는 것을 확인 하였다. 또한, 신경세포의 형태학적 변화에 미치는 에리트로포이에틴의 효과를 관찰하기 위해서 microtubule-associated protein-2 (MAP2) (신경세포표지자) 에 대한 항체를 이용하여 분화된 신경세포에서 면역세포화학법을 실시 하였다. 분석한 결과 에리트로포이에틴이 세포의 수상돌기의 길이 및 수상돌기 가시의 수를 증가시키는 것을 확인하였다. 스트레스에 의한 에리트로포이에틴 발현의 변화와 이에 대한 세로토닌의 효과를 관찰하기 위해, C57BL/6 마우스를 대조군과 만성스트레스를 가한 군에 생리식염수 또는 플루옥세틴을 주는 4개의 군으로 나누어 에리트로포이에틴의 변화를 측정하였다. 그 결과, 만성 스트레스에 노출된 실험군에서 에리트로포이에틴 발현이 감소하였으며, 이 감소는 플루옥세틴 처리에 의해 회복되는 것을 확인할 수 있었다. 위 결과들을 종합해보면, 에리트로포이에틴은 세로토닌에 의해 해마에서 발현이 증가되고 수상돌기와 수상돌기가시 같은 신경형태학적 변화가 증가하며 플루옥세틴이 만성 스트레스에 의해 감소된 에리트로포이에틴을 회복시킨다.|Serotonin (5-HT), a monoamine neurotransmitter, regulates neurological functions such as mood, sleep, and appetite. Erythropoietin (EPO) is well known for erythropoiesis but has recently been investigated for neurobiological actions in the brain. A recent study has demonstrated that EPO improves neurogenesis and the expression of BDNF in the hippocampus. However, the mechanism that increases EPO in the hippocampus remains unclear. The present study explores the effect of 5-HT on the expression of EPO. 5-HT was treated to hippocampal neural progenitor cells during neuronal differentiation. After 4 days, levels of mRNA and protein expression of erythropoietin were increased in that 5-HT-treated cells comparing with the untreated cells. Hippocampal EPO expression was also increased by 5-HT injected into both the lateral ventricles of mice. Immunocytochemistry with microtubule-associated protein-2 (MAP2) antibody presented that EPO promotes neurite outgrowth in neuronal differentiation of hippocampal neural progenitor cells. To determine the effect of chronic unpredictable stress (CUS) on EPO expression, C57BL/6 mouse were divided into four groups; Saline, Fluoxetine, CUS + Sal, CUS + FLX. Saline and fluoxetine are daily injected intraperitoneally to for 14 days. While the EPO expression in saline with CUS group was compared with the saline only group, the EPO expression in the fluoxetine with CUS group restored to the level of that in the saline only group. In conclusion, the expression of EPO is increased by 5-HT in hippocampal neural progenitor cells, which leads to positive changes in neurite outgrowth such as dendrite and spine. Furthermore, CUS might decrease EPO expressions and it could be recovered by 5-HT.; Serotonin (5-HT), a monoamine neurotransmitter, regulates neurological functions such as mood, sleep, and appetite. Erythropoietin (EPO) is well known for erythropoiesis but has recently been investigated for neurobiological actions in the brain. A recent study has demonstrated that EPO improves neurogenesis and the expression of BDNF in the hippocampus. However, the mechanism that increases EPO in the hippocampus remains unclear. The present study explores the effect of 5-HT on the expression of EPO. 5-HT was treated to hippocampal neural progenitor cells during neuronal differentiation. After 4 days, levels of mRNA and protein expression of erythropoietin were increased in that 5-HT-treated cells comparing with the untreated cells. Hippocampal EPO expression was also increased by 5-HT injected into both the lateral ventricles of mice. Immunocytochemistry with microtubule-associated protein-2 (MAP2) antibody presented that EPO promotes neurite outgrowth in neuronal differentiation of hippocampal neural progenitor cells. To determine the effect of chronic unpredictable stress (CUS) on EPO expression, C57BL/6 mouse were divided into four groups