파킨슨병 흰쥐모델에서 5-Hydroxytryptamine이 L-dopa 유발 이상운동증에 미치는 영향

Abstract

파킨슨병은 뇌 흑질치밀부에 존재하는 도파민 신경세포의 사멸과 이에 따른 선조체의 도파민 결핍에 의한 비정상적 운동장애를 말한다. 이 증상을 회복시키기 위한 약물치료로 L-3,4-dihydroxyphenylalamine(L-dopa)를 사용한다. L-dopa를 장기간 투여할 경우에는 운동근육에서의 역류성 파동에 의한 혼동을 초래하여 비정상적인 움직임을 나타내는데, 이를 운동이상증 (abnormal involuntary movements; AIMs)라고 한다. 이런 운동이상증이 일어나는 기전으로는 도파민 관련성 기전과 도파민 비관련성 기전이 있는데, 도파민 비관련성 기전으로 glutamate, adenosine 및 5-hydroxytryptamine(5-HT)등이 있다. 본 연구에서는 이중 최근에 주목받고 있는 5-HT와 운동이상증의 관계에 대하여 알아보고자 한다. 본 연구에서 6-hydroxydopamine(6-OHDA)을 이용하여 도파민 신경세포를 파괴하여 파킨슨병을 유도하였다. 유도한 모델에 L-dopa를 3주 동안 투여하고 AIMs 평가점수를 측정하여 운동이상증(dyskinesia) 유발(parkinson's disease dyskinesia; PD-D)군과 운동이상증 비유발(parkinson's disease non dyskinesia; PD-ND)군으로 분류하였고 5-HT와 운동이상증의 관계를 알아보고자 정상군, 파킨슨병 모델군, PD-D 군 그리고 PD-ND 군으로 구분하여 high performance liquid chromatography(HPLC)로 각 군의 도파민과 5-HT의 양을 측정하였다. 그리고 그 결과를 뒷받침하기위하여 tyrosine hydroxylase(TH), amino acid decarboxylase(AADC)와 5-HT를 western blot과 immunostain하여 각 군의 발현양상을 알아보았다. 그리고 PD-D 군에서의 5-HT와 도파민에 관련된 행동학적 경향을 알아보기 위하여 통계학적인 접근을 해보았다. 운동이상증의 원인인 도파민의 양이 PD-D 군에서 증가되었고 도파민이 증가함에 따라 5-HT도 같이 증가하였고 PD-D 군에서의 5-HT의 증가를 뒷받침해주기 위하여 실행한 면역염색에서도 PD-D 군에서만 5-HT가 증가되었다. 그리고 도파민의 증가와 5-HT의 증가가 5-HT 신경세포에 의한 것임을 증명하기 위하여 TH와 AADC를 western blot을 시행한 결과 L-dopa를 투여한 군에서 TH는 발현이 되지 않았고 AADC는 발현이 되었다. 마지막으로 PD-D 군내에서 도파민과 5-HT 그리고 AIMs의 상호관계를 알아보기 위하여 통계학적으로 접근하여 보았을 때, 5-HT와 AIMs 평가점수가 도파민과 AIMs 평가점수보다 더 밀접한 연관성을 보였다. 특히 운동이상증의 행동학적 경향중 근육수축과 연관된 dystonic(Axial)과 밀접한 연관성을 보였다. 운동이상증에서 도파민과 5-HT의 증가는 운동이상증의 원인이 되는 도파민증가가 5-HT와 관련된다는 것으로 해석할 수 있다. 또한 L-dopa 투여시 TH가 발현되지 않은 상태에서 AADC가 발현 되었다는 것은 5-HT 신경세포가 L-dopa에 의해 발현된다는 것을 알 수 있다. 그리고 PD-ND 군에서 AADC가 발현이 되고 5-HT가 발현되지 않은 것으로 보아 5-HT 신경세포의 작동이 되지 않는 다고 사료된다. 5-HT와 도파민의 양과 운동이상증의 행동학적 경향을 측정하는 AIMs 평가점수와의 상호관계에서 5-HT가 AIMs 평가점수와 더 밀접한 관계를 가지고 있는 것으로 보아 운동이상증의 심화정도는 5-HT의 양에 따라 조절되는 것으로 사료된다. 본 연구를 통하여 L-dopa 투여에 의하여 5-HT 신경세포가 발현이 되고 그 발현된 5-HT 신경세포에서 분비되는 5-HT가 운동이상증이라는 부작용을 일으키는 도파민증가와 밀접한 관련을 가지고 있는 것을 알 수 있고 운동이상증에서의 5-HT 감소가 운동이상증의 향상과 밀접한 관계를 가지는 것을 알 수 있다. 우리는 이를 통해 파킨슨병의 L-dopa치료시 나타나는 운동이상증에 5-HT가 관여 되고, 이 물질을 조절함으로써 L-dopa 유발 운동이상증의 예방 및 치료에 영향을 미칠 것으로 기대된다.; Parkinson’s disease (PD) is a neurodegenerative disorder resulting in striatal dopamine depletion that strikes 12% of the population over 60 years of age. This discovery led to the use of Levodopa (L-dopa) to enhance synaptic dopamine transmission. Even if L-dopa remains the gold standard for PD treatment, long-term L-dopa therapy is confounded by the development of adverse fluctuations in motor response. and it is named dyskinesia (abnormal involuntary movement; AIMs). dyskinesia is classified dopamine related mechanism and dopamine unrelated mechanism. Although there are many mechanisms of L-dopa induced dyskinesia, the main mechanisms are included in glutamate, adenosine and 5-hydroxytryptamine (5-HT) among the dopamine unrelated mechanism. In this study, we examed relation of 5-HT and dyskinesia. We made a parkinson's disease of rat model by 6-hydroxydopamine. In order to induce stable dyskinesia, L-DOPA was administered daily to each rat as an i.p. injection for 3weeks. The experimental animals were categorized into four groups. The two groups consisted of the control and parkinson's disease group. The other groups were treated with L-dopa. dyskinesia and non dyskinesia groups are divided by AIMs scores. Also, we measured 5-HT and dopamine levels by high performance liquid chromatography (HPLC) and performed the immunostain and western blot of amino acid decarboxylase (AADC), tyrosine hydroxylase (TH) and 5-HT for the expression pattern in these groups respectively. The dopamine and 5-HT levels in dyskinesia group were increased when compared with other groups. These results suggest that the mechanism of dyskinesia is involved in both dopamine and 5-HT. The AADC was expressed in both dyskinesia and non dyskinesia groups even though TH was not expressed in these group. These results mean that dopamine was made in a 5-HT neuron instead of dopamine neuron. Also, these results suggest that the efficacy of 5-HT neuron is prominent in dyskinesia group and the neuron was not work in non dyskinesia group. The AIMs was correlated closely with 5-HT better than dopamine. These results demonstrate that severity of dyskinesia is influenced by released 5-HT and 5-HT neurons. In conclusion, AADC increased by administration of L-dopa and 5-HT is involved dyskinesia through regulation of dopamine in 5-HT neurons. Therefore, we will be able to solve the treatment method of dyskinesia by 5-HT.