파킨슨병 흰쥐 모델에서 levodopa 투여에 의한 Nurr1 발현의 변화

Abstract

파킨슨병의 치료를 위해서 가장 널리 쓰이는 약물중의 하나인 L-3,4-dihydroxyphenylalanine(levodopa)는 이상운동증 (dyskinesia; abnormal involuntary movements; AIMs)을 일으키는 부작용에도 불구하고 그 치료효과의 우수성으로 인해 현재까지 다른 약재들에 비해 가장 많이 쓰이고 있다. 그러나 levodopa에 의한 산화 스트레스(oxidative stress)가 도파민 신경세포의 소실에 영향을 미칠 가능성이 세포실험을 통한 여러 연구에 의해 보고가 되고 있으나, in vivo에서의 levodopa 독성에 관한 분자적인 수준에서의 연구는 명확하게 보고되어 있지 않다. 본 연구에서는 정상동물에 levodopa를 장기간 투여하였을 때 levodopa에 의한 세포독성이 유발될 수 있는지를 살펴보고, 또한 6-OHDA로 유도된 파킨슨병 동물모델에 levodopa를 투여 시 산화 스트레스의 변화 관찰하였다. 또한 이 스트레스와 연관하여 도파민 신경세포의 생성 유도와 기능의 유지에 필요한 Nurr1 유전자와 관련이 있다는 연구 보고를 근거로 levodopa에 의해 유발되는 산화 스트레스와 Nurr1 발현과의 상관관계를 알아보고자 하였다. 정상동물과 6-OHDA로 유도된 파킨슨병 동물에 각 levodopa를 21일 동안 투여하였으며, 이에 대한 각각 대조군으로서 정상 동물과 파킨슨병 동물모델에 생리 식염수를 투여하였다. levodopa에 의한 산화 스트레스 유발 정도를 측정하기 위하여 glutathione 분석을 시행하였으며, 이로 인한 Nurr1 유전자의 발현 변화를 알아보기 위하여 in situ hybridization 및 western blotting을 시행하였다. 그 결과 정상 대조군에 비해 정상동물에 levodopa를 장기간 투여한 군에서 뇌의 선조체(striatum)와 흑질부위(substantia nigra; SN)의 환원형 glutathione(reduced glutathione; GSH) 수치가 높아지는 결과를 얻었고, 산화형 glutathione(oxidized glutathion; GSSG)도 높아지는 양상을 보였다. 또한 정상 대조군에 비해 파킨슨병 동물모델군의 SN에서는 GSH 및 GSSG 양은 낮아졌다. 파킨슨 모델동물에 levodopa를 투여한 군은 생리식염수를 투여한 모델군에 비해 SN에서 GSH 및 GSSG들의 수치는 증가하였지만, 선조체에서는 오히려 모델군의 GSSG 수치는 높게 나타났다. 끝으로 파킨슨병 동물모델에 levodopa를 투여한 군에서는 정상군에 levodopa를 투여한 군보다 오히려 GSH/GSSG 수치가 선조체 및 SN에서 낮은 양상을 보였지만 정상 대조군과 모델군에 비해서는 GSH 및 GSSG 수치가 보다 높게 나타났다. 이에 따른 Nurr1 mRNA 및 단백질의 변화를 측정한 결과 Nurr1 발현이 정상 대조군에 비해 levodopa를 투여한 군의 흑질부에서 증가하였으며, 파킨슨병 동물모델군에 비해 모델 동물에 levodopa를 투여한 군의 SN에서 증가하였다. 또한 파킨슨병 동물모델에 levodopa를 투여한 군에서는 6-OHDA로 파괴된 쪽보다 파괴되지 않은 쪽의 SN에서 Nurr1의 발현이 더 증가하였으며, 정상 동물에 levodopa를 투여한 군과 비교했을 때 SN에서 Nurr1 mRNA 발현양이 더 증가하였다. 이는 levodopa의 과잉 공급으로 인하여 levodopa의 자가 산화(auto-oxidation)와 levodopa의 유입으로 인한 도파민 생성이 증가하고 합성이 증가된 도파민의 대사과정에서 산화 스트레스가 증가하였다, 특히 도파민 신경세포가 정상동물에 만성적으로 levodopa를 투여한 경우 도파민으로 변환될 수 있는 능력이 파킨슨병 동물모델 보다 높으므로 더 많은 도파민을 생성하고, 그로 인한 산화 스트레스가 많이 발생함을 시사한다. levodopa에 의한 산화 스트레스 때문에 Nurr1의 발현이 증가하는 현상도 산화 스트레스에 대한 보호 작용으로 나타나는 것이라 사료된다. 이에 앞으로 levodopa에 의한 산화 스트레스로 인한 동물에서의 분자적인 수준에서의 연구가 더 필요할 것으로 생각되며, 좀 더 명확한 기전 연구가 수행되어야 할 것이다.