교신저자：박병림, 570-749 전북 익산시 신용동 344-2 원광대학교 의과대학 생리학교실
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서     론

    전정기관의 보상작용은 양측 전정신경핵에서 비대칭인 활동성이 대칭성을 회복함으로써 이루어지는 것으로, 손상측 전정신경핵의 감소된 뉴론활동성은 반대측 전정신경핵으로부터 교차신경로를 통한 탈억제, 경부의 구심성 신호를 포함한 말초의 체성감각, 그리고 전정신경핵 자체의 내적 특성의 변화 등이 관여하는 것으로 사료되고 있다.¹⁾ 뿐만 아니라 소뇌의 억제성 신호가 정상측 전정신경핵의 증가된 뉴론활동성을 감소시킨다고 한다.²⁾³⁾⁴⁾ 또한 양측 전정신경핵에서 흥분성의 재균형과 함께 전정신경핵에서 시냅스의 구조적 변화가 관찰되는데, 예를 들어 축삭의 sprouting에 대한 특정 표식자인 GAP 43의 발현 및 손상측 전정신경핵에서 뉴론의 somal spine과 synaptic profile의 증가 등이 관찰된다고 한다.⁵⁾ 이와 함께 콜린성 신경전달 물질 및 GABA성 신경전달물질계에 대한 약물반응의 변화가 장기간 나타남으로써, 전정기관의 보상작용은 손상측 전정신경핵과 관련된 구심성 신경과의 새로운 시냅스 형성, 기존 시냅스의 기능 변화 및 수용체의 기능적, 구조적 변화가 동반됨을 시사한다. 따라서 전정기관의 보상작용은 중추신경계 손상 후 신경가소성에 대한 실험적 모델들 중의 하나로 인식되고 있다.⁶⁾
   전정기관에서 흥분성 신경전달물질인 glutamate에 대한 수용체들 중의 하나인 N-methyl-D-aspartate(NMDA) 수용체는 말초 및 중추 전정기관에 모두 존재하여 흥분성 시냅스를 형성하고, 전정신경핵에서 뉴론의 자발활동성에 영향을 미친다고 한다.⁷⁾ 또한 이 수용체는 전정기관의 보상작용에도 관여하는데, 특히 초기 단계에 관여한다는 많은 실험적 증거들이 있다.⁸⁾
   중추신경계 뉴론에서 c-Fos 단백질은 다양한 흥분적 자극에 의하여 20분 이내에 발현되기 시작하여 24시간 이상 지속되므로 myc, jun, krox 등과 함께 일명 immediate-early gene protein이라 하고, 세포내 대사활동성의 변화를 측정하는 표지자로 널리 이용되고 있다.⁹⁾ 전정기관에서 이석기관의 회전자극, 전정기관의 전기자극 및 일측 전정기관 손상에 의하여 전정신경핵과 전정신경핵의 활동성에 영향을 미치는 prepositus hypoglossi 핵(PrH), inferior olivary 핵군(IOC) 등의 뇌간신경핵에서 c-Fos 단백질의 발현이 보고되었다.¹⁰⁾ 특히 일측 전정기관 손상 후 일어나는 전정기관의 보상과정에 양측 전정신경핵에서 c-Fos 단백질의 발현양상 및 양적변화가 차이가 있다는 증거가 제시되어 전정기관의 보상과정을 평가하는 새로운 지표로 간주되고 있다.^2)3)10) 한편 일측 전정기관 손상 후 전정기관의 보상과정 동안 NMDA 수용체 길항제인 dizocilpine maleate(MK801)의 전신적 투여에 의하여 전정기관의 탈보상과정과 함께 전정신경핵에서 c-Fos 단백질의 발현양상에 변화를 초래한다.²⁾³⁾⁸⁾ 이와 더불어 전정기관의 보상작용에 대한 소뇌의 역할에 관한 연구에서 Kim 등(1997)²⁾³⁾과 Kitahara 등(1997)⁴⁾은 소뇌 병변이 뇌간의 신경핵에서 c-Fos 단백질의 발현에 대한 시간적, 공간적 발현양상에 변화를 초래하며 MK801의 효과가 다르게 나타난다고 하였다. 따라서 전정기관의 보상과정 동안 전정신경핵에서 c-Fos 단백질의 발현 기전과 glutamate 수용체에 의한 c-Fos 단백질의 발현에 대한 조절을 이해하는 것이 전정기관의 보상과정에 대한 분자생물학적 기전을 이해하는 단초가 될 것으로 사료된다.
   신경세포에서 cyclic AMP(cAMP)는 세포내 신호전달체계에서 중요한 이차 신호전달물질들 중의 하나로 다양한 세포기능의 조절과 여러 유형의 신경가소성에 중요한 역할을 하고 있다. 신경세포에서 이러한 cAMP의 역할들은 cAMP의 세포내 농도의 증가에 의한 새로운 유전자의 전사와 이에 따른 새로운 단백질의 합성이 수반되는 것으로 알려져 있는데, 일부 유전자들에서 cAMP의 조절을 받을 수 있는 cAMP responsive element(CRE)(TCACGTCA)라는 염기서열이 존재함으로써 가능한 것으로 사료되고 있다.¹¹⁾ cAMP에 의한 CRE의 조절은 신경세포 원형질에 존재하는 cAMP response element-binding protein(CREB)이라는 단백질이 CRE에 결합하여 유전자 전사를 조절한다고 한다.¹¹⁾ 이런 과정에서 여러 이차 신호전달물질에 의한 인산화(p-CREB)가 CREB의 유전자 전사 조절능력에 중요한 결정인자로 보고되어 p-CREB을 CREB의 활성화형으로 간주되고 있다. 그러므로 CREB는 신경세포에서 전사조절인자로서 CRE 염기서열을 갖고 있는 c-Fos, tyrosine hydroxylase, enkephalin, somatostatin, vasointestinal peptide 유전자의 전사를 조절함으로써, 신경세포의 흥분, circadian rhythms의 조절, 뇌하수체 분열, 중추신경계 발생, opiate 내성, 장기 기억의 형성에 관여하는 것으로 밝혀져 있다.¹²⁾
   최근 glutamate에 의해 p-CREB의 발현이 증가되고, 이와 반대로 NMDA 수용체 길항제인 APV 및 MK801에 의해 p-CREB의 발현이 억제되어 CREB이 glutamate에 의한 유전자 발현의 조절에 관계될 가능성이 제시되고 있다.¹³⁾ 그리고 신경성장인자 및 BDNF에 의한 CREB의 인산화가 c-Fos 유전자 및 단백질의 발현을 조절한다고 한다.¹⁴⁾ 이와 함께 formalin에 의한 통증유발 후 척수 및 뇌간 신경세포에서 p-CREB의 발현이 증가되고,¹⁵⁾ 시각자극에 의해 망막세포 및 suprachiasmatic nucleus에서 p-CREB의 발현이 증가한다는 연구결과들은,¹⁶⁾ 감각신경의 흥분성의 변화가 CREB의 활동성에 영향을 미칠 수 있음을 시사한다.
   따라서 본 실험의 목적은 흰쥐에서 일측 말초 전정기관의 손상에 의한 전정신경의 감각 흥분성의 변화에 따른 뇌간의 전정신경핵들과 기타 뇌간 신경핵, 소뇌에서 CREB의 활동성의 변화를 관찰하며, 이때 NMDA 수용체가 CREB의 활동성에 미치는 영향을 추구하기 위하여 MK801을 일측 전정기관 손상 전, 후에 각각 투여하여 p-CREB의 변화를 관찰하였다.

재료 및 방법

실험동물
   건강하고 성숙한 체중 250~300 g의 Sprague-Dawley 흰쥐 50두를 암수 구별 없이 사용하였으며, 정현파 회전자극기를 이용하여 전정안구반사를 측정한 후 정상 동물을 선택하였다.

전정기관 손상
   Chloral hydrate(100 mg/kg) 복강내 주입으로 마취하여 경부의 전측면을 절개하여 측두골 수포를 노출시키고, 내이에 접근하여 수술현미경하에서 난원창을 중심으로 전정기관의 팽대부를 파괴한 후, 흡입펌프로 전정신경의 말단부를 흡입하였다. 전정기관의 파괴여부는 안구위치의 변화와 마취에서 깨어났을 때, 자발안진, 두부편위, 사지근의 수축에 의한 자세부조화 등의 증상 출현으로 확인하였다. 대조군은 마취하에서 경부를 절개하고 측두골 수포를 개방하여 내이에 접근하였으나, 전정기관은 손상시키지 않았다.

면역조직화학검사
   Urethane(1 g/kg)으로 마취 후 pH 7.4의 phosphate buffered saline(PBS) 용액으로 심장을 관류하여 혈액을 제거하고, 다시 4% paraformaldehyde로 관류시킨 후 뇌를 분리하여 4% paraformaldehyde에서 3시간 동안 실온에서 고정한 후 30% sucrose에서 2일 이상 방치하였다. Cryostat(Leica, Germany)를 이용하여 40 μm의 두께로 조직절편을 만들어 6% H₂O₂ 용액에서 30분 동안 진탕하고, 그 후 pH 7.4의 PBS 용액으로 3회 이상 세척하고, 0.3% Triton-X 100으로 30분간 진탕한 후 PBS로 3회 이상 세척하였다. 그 후 blocking agent(normal goat serum)를 실온에서 30분간 처리한 일차항체(p-CREB, Calbiochem Sci, USA. 1：1000)를 4°C에서 하룻밤 동안 반응시킨 후 2시간 동안 실온에서 진탕시키고 PBS로 세척하였다. 그 후 이차항체인 biotinylated anti-rabbit & anti-mouse immunoglobulin(Dako, Denmark)을 실온에서 40분간 처리하여 PBS로 세척하고, streptavidin peroxidase(Vector ABC kit)를 20분간 처리하여 PBS로 세척한 뒤 chromogen인 0.05% diaminobenzidine으로 발색하였다. PBS로 1시간 동안 세척한 후 조직을 slide glass에 부착하여 건조하고 탈수과정을 거쳐 cover slide을 덮어 광학현미경하에서 진갈색의 p-CREB 양성 세포를 관찰하였고, 화상자동분석시스템(Image-Pro Plus, USA)을 이용하여 내측 전정신경핵에서 p-CREB 양성 세포의 수를 측정하였다. 한편 본 실험에서 사용한 p-CREB에 대한 일차항체의 효율성이 매우 빨리 감소하여 모든 조직을 새로운 p-CREB 일차항체로 면역조직화학적 검사를 다시 시행하였다.

약물투여
   Glutamate 수용체의 비경쟁적 길항제인 MK801(RBI, USA)를 일측 전정기관 손상 전 30분에 0.1 mg/kg, 1 mg/kg를 복강으로 투여하였다. 그리고 다른 실험군에서 일측 전정기관 손상 24시간 후에 1 mg/kg를 복강으로 투여하였으며, 약물투여 30분 후에 동물을 희생시켰다.

통계분석
   컴퓨터 통계프로그램인 Statview 4.0(Abacus Concepts Inc.)을 이용하였으며, 실험결과는 평균±표준편차로 나타내었고, 통계검정은 Kruskall-Wallis test와 t-test로 실시하였다. p값이 0.05 미만인 경우에만 통계적으로 유의성이 있는 것으로 간주하였다.

결     과

대조군에서 p-CREB 단백질의 발현
   대조군의 전정신경핵군 중 내측, 하측, 외측, 상측의 4개 주요 신경핵들에서 p-CREB 양성 뉴론의 발현이 거의 관찰되지 않았고 내측 전정신경핵에서 8±4개(mean±SD)의 p-CREB 양성뉴론이 발현되었다. SoN, Sp5O, DMSp5, PCRt, IRt, DC, VC에서 p-CREB 양성세포가 관찰되었으나 대부분의 뇌간 신경핵에서 p-CREB 양성 뉴론들이 관찰되지 않았다(Figs. 1 and 2, Table 1). 그러나 p-CREB 양성 뉴론이 소뇌에서는 심부 신경핵 및 모든 소엽(lobule 1~10), flocculus, paraflocculus의 피질에서 p-CREB 양성 뉴론이 관찰되었는데, 피질에서는 주로 Purkinje 세포층과 과립세포층에서 일부분은 많이 발현되나 다른 부분은 발현되지 않아 부분적인 발현을 보였다(Fig. 2, Table 1).

일측 전정기관손상에 의한 p-CREB 단백질의 발현
   일측 전정기관손상 10분 후 p-CREB 면역조직화학적 검사에서 전정신경핵과 뇌간 신경핵들에서 p-CREB 양성 뉴론의 발현이 관찰되기 시작하였다. 이러한 p-CREB 양성 뉴론의 발현은 일측 전정기관 손상 30분 후에 p-CREB 양성 뉴론의 발현이 최고값을 보였다. 특징적으로 일측 전정기관손상에 의하여 p-CREB 양성 뉴론이 발현되는 모든 신경핵들에서 전정기관 손상측의 동측과 반대측 모두에서 p-CREB 양성 뉴론이 관찰되었다. 전정신경핵군에서 p-CREB 양성 뉴론이 모든 신경핵에서 관찰되었으며, 이때 발현정도는 내측, 하측, 외측, 상측 전정신경핵의 순서로 많이 발현되었다. 내측 전정신경핵의 magnocellular region에서 p-CREB 양성 뉴론이 가장 많이 관찰되었으며, 양측 전정신경핵사이에 p-CREB 양성 뉴론의 수는 통계적으로 유의한 차이는 없었으나, 손상측의 동측 전정신경핵군에서 증가되는 경향을 보였다.
   한편 전정기관 손상 30분 후 전정신경핵군을 제외한 대부분의 뇌간 신경핵들에서 p-CREB 양성 뉴론이 관찰되었다. 각 신경핵들에서 발현량을 기준으로 뇌간신경핵들을 3단계로 구분할 때, Sp5O, DMSp5, IRt, SoN, IOC, DC, VC, CG, Pr5VL에 가장 많이 p-CREB 양성 뉴론이 관찰되었다. PrH, IS, Amb, ROb, RVL, CVL, MRVL, PCRt, 7th N, 12th N에서 p-CREB 양성 뉴론의 발현정도가 그 다음이었고, PMn, SPO, AP, IS, PRN, Gi, 6th N 등에서 p-CREB 양성 뉴론의 발현정도가 가장 낮았다(Figs. 1, 2, 3 and 4, Table 1).
   그리고 소뇌의 intA, intDM, Med 등 심부 신경핵과 모든 소엽(lobule 1~10), flocculus, paraflocculus의 피질에서 p-CREB양성세포가 대조군과 비교하여 매우 많이 관찰되었으며, 이때 피질에서는 주로 Purkinje 뉴론층에서 균일하게 매우 많이 발현될 뿐만 아니라 다른 세포층에서도 p-CREB 양성 뉴론이 관찰되었다.

전정기관의 보상과정 동안에 p-CREB 단백질의 발현
   일측 전정기관 손상 후 전정기관의 보상과정 동안 뇌간신경핵들에서 p-CREB 양성 뉴론의 발현의 변화는 매우 빠른 시간에 이루어졌다. Digital image analyzer를 이용한 내측 전정신경핵에서 p-CREB 양성 뉴론의 발현을 측정하였을 때, 일측 전정손상 30분 후 p-CREB 양성 뉴론의 수는 손상측의 동측과 반대측에서 각각 655±205, 557±180개로 손상측의 동측에서 증가되었으나, 양측 내측 전정신경핵간에 유의한 차이는 없었다. 일측 전정기관 손상 후 1시간째에서 손상측의 동측과 반대측에서 각각 208±100, 148±88개였으며, 6시간째에 24±18, 10±10개로 현저히 감소하였다. 전정기관 손상 24시간 후 각각 14±5, 10±7개로 거의 발현되지 않아 대조군과 유사한 수준으로 감소하였다. 따라서 일측 전정기관 손상 24시간 이내에 전정신경핵에서 p-CREB 양성 뉴론의 발현이 소실되었으며, 양측 전정신경핵사이에 발현량의 불균형은 관찰되지 않았다(Fig. 5). 그리고 내측 전정신경핵에서 관찰된 p-CREB 양성 뉴론의 발현변화의 양상이 기타 전정신경핵과 SoN, IOC를 제외한 대부분 뇌간신경핵들과 소뇌에서도 관찰되었다.
   한편 SoN, IOC에서는 예외적으로 전정기관 손상 후 24시간 이상까지도 p-CREB 양성 뉴론의 발현이 대조군보다 유의하게 증가되었다(Figs. 4 and 6).

MK801의 전신적 투여에 의한 p-CREB 양성 뉴론의 발현 변화
   p-CREB 양성 뉴론의 발현에 대한 NMDA 수용체의 역할을 추구하기 위하여 일측 전정기관 손상 30분 전에, 전정기관 손상 24시간 후에 NMDA 수용체의 비경쟁적 길항제인 MK801을 투여하고 뇌간 신경핵 및 소뇌에서 p-CREB 양성 뉴론의 발현을 관찰하였다. MK801의 전정기관 손상 전 주입에 의하여 전정신경핵에서 p-CREB 양성 뉴론의 수가 감소하였으며, 용량에 의존적인 경향을 보여 약물농도가 증가할수록 p-CREB 양성 뉴론의 감소가 저명하였다. 즉, 손상측의 동측 내측 전정신경핵에서 0.1 mg/kg과 1 mg/kg MK801을 투여하였을 때, p-CREB 양성 뉴론의 수는 각각 358±120, 70±22개였으며, 이러한 경향은 손상측의 반대측 내측 전정신경핵에서도 유사하였다. 그리고 MK801의 전정기관 손상 전 주입에 의하여 양측 전정신경핵에서 p-CREB 양성 뉴론의 수적 감소에 차이는 없었다. 이러한 p-CREB 양성 뉴론의 발현에 대한 MK801의 전정기관 손상 전 주입 효과는 대부분의 뇌간 신경핵과 소뇌에서도 관찰되었다. 그러나 IOC에서 MK801에 의하여 p-CREB 양성 뉴론의 발현이 억제되지 못했다(Fig. 8).
   한편 전정기관 손상 24시간 후에 MK801의 투여 직후 자세부조화가 더욱 악화되었으며, 자발안진의 빈도가 증가하여 전정기관의 탈보상 과정이 관찰되었다. 이때 전정신경핵군을 포함한 대부분의 뇌간 신경핵과 소뇌에서 생리식염수 투여군과 비교하여 p-CREB 양성 뉴론의 발현에 유의한 차이가 없었다. 그러나 전정기관 손상측의 반대쪽 IOB에서는 p-CREB 양성 뉴론의 발현이 증가되었다(Figs. 9 and 10).

고     찰

   일측 전정기관 손상에 의하여 나타나는 전정증상의 발생기전은 전기생리학적 관점에서 고려할 때, 일측 전정기관의 파괴에 의한 양측 전정신경핵의 뉴론활동성에서 불균형이 초래되기 때문으로 알려져 있다.⁶⁾ 전정신경핵은 동측 전정기관의 흥분에 의하여 반응하는 제 I 형 뉴론과 반대측 전정기관의 흥분에 반응하는 제 II 형 뉴론이 있으며, 전정기관이 자극되어 동측 제 I 형 뉴론이 흥분하면 이 신호는 뇌간에 위치한 교차신경로를 경유하여 반대측 제 II 형 뉴론을 흥분시키고, 흥분된 제 II 형 뉴론이 근접한 제 I 형 뉴론을 억제함으로써 정상 상태에서 양측 전정기관은 어떠한 자극에도 균형을 이루고 있다. 그러나, 일측 전정기관이 손상되면 전정기관으로부터의 구심성 신경활동성의 상실에 의하여 손상측의 동측 전정신경핵에서 제 I 형 뉴론의 자발활동성이 감소하고, 이에 상응하여 손상측의 반대측 제 II 형 뉴론의 활동성이 감소함으로 인하여 반대측 제 I 형 뉴론의 자발활동성이 증가하여 양측 전정신경핵 사이에서 불균형이 초래되지만, 손상 후 시일이 경과함에 따라서 손상측의 동측 제 I 형 뉴론의 자발활동성이 증가하고, 반대측 제 I 형 뉴론의 자발활동성이 감소하면서 양측 전정신경핵사이의 자발활동성이 균형을 이루는 것으로 알려져 있다. 따라서 전정기관의 보상과정은 궁극적으로 손상측 전정신경핵의 활동성은 증가하고 정상측 전정신경핵의 활동성은 감소하여 양측 전정신경핵의 활성도가 불균형상태에서 균형상태로 전환됨으로써 이루어질 수 있다.⁶⁾ 전정기관의 보상과정 동안 전정신경핵의 뉴론 흥분성의 변화는 전정신경핵에서 c-Fos 단백질의 발현에 시간적, 공간적 변화를 초래한 것으로 사료된다. 즉 Kaufman 등(1994)¹⁷⁾ 및 Kim 등(1997)²⁾³⁾에 의하면 c-Fos 단백질은 일측 전정기관손상 2시간째에 손상측의 동측 전정신경핵에서, 24시간째에 반대측 신경핵에서 발현되며, 72시간째에 c-Fos 단백질의 발현이 소실된다고 한다. 그리고 Cirell 등(1996)¹⁰⁾에 의하면 c-fos mRNA의 발현은 일측 전정기관 손상 3시간 후에는 반대측 전정신경핵에서, 6시간 후에는 정상측 전정신경핵에서 발현되며, 24시간 후에서 발현이 소실된다고 보고하였다. 또한 PrH, IOC, CG 신경핵에서도 일측 전정기관 손상 후 c-Fos 단백질 및 mRNA의 발현이 관찰되며 좌우 불균형이 관찰되었다.
   본 실험에서 일측 전정기관 손상 30분 후에 p-CREB 양성 뉴론의 발현이 증가되었으나 손상측의 동측과 반대측에서 유의한 차이가 없었다. 일측 전정기관 손상 6시간 후에 현저히 감소하여 24시간째 거의 발현되지 않아 대조군과 유사한 수준으로 감소하였다. 따라서 일측 전정기관 손상 24시간 이내에 전정신경핵에서 p-CREB 양성 뉴론의 발현이 소실되었으며, 양측 전정신경핵사이에서 발현량의 불균형은 관찰되지 않았다. 이상의 본 실험결과를 고려할 때 전정보상과정동안 뇌간신경핵에서 c-Fos 단백질의 발현양상과 p-CREB 단백질의 발현양상이 일치하지 않는 것으로 사료된다. 다른 실험모델에서도 c-Fos 단백질과 p-CREB 단백질의 발현양상이 차이가 있다는 연구결과들이 보고되었다. 일측 족부 피하에 formalin의 투여에 의하여 척수 및 parabrachial nucleus에서 p-CREB의 발현이 좌우측 모두에서 거의 같은 양이 발현되었으나, c-Fos 단백질은 formalin 투여 동측에서 더욱 더 많이 발현되었다고 한다.¹⁵⁾ 흰쥐에서 생리식염수의 과량 투여에 의하여 변연계 신경핵들에서 p-CREB이 발현되나, c-Fos 단백질의 발현은 관찰되지 않았다.¹⁶⁾ 배양 후근신경절 뉴론에서 c-Fos 단백질과 p-CREB 단백질의 발현을 초래하는 전기자극의 주파수가 다르다고 보고되었다.¹⁸⁾ 따라서 본 연구결과 및 다른 연구자들의 결과를 종합하면 CREB의 활성화, 즉 인산화가 c-Fos 단백질의 발현에 충분조건이지 필수조건이 아닌 것으로 사료된다.
   일반적으로 cAMP에 의한 CREB 단백질의 인산화 과정에서 cAMP의 첫 자극 후 15~20분 이내에 CREB의 인산화가 최대로 나타나는 발현기, CREB 단백질의 인산화가 점차 감소되는 4~6시간까지의 약화기, 이 후 cAMP의 자극제 투여에 의해서도 인산화가 나타나지 않는 불응기로 구분된다고 한다.¹¹⁾ 본 실험에서 전정신경핵, 대부분의 뇌간 신경핵, 소뇌에서 p-CREB 단백질의 발현이 일측 전정기관 손상 30분 후에 최대였으며, 6시간 이후 현저히 감소하여 24시간에 거의 소실된 결과는 상기에서 서술한 cAMP에 의한 CREB의 인산화과정의 일반적 원칙과 유사한 경향을 보였다.
   그러나 본 실험에서 반대측 전정신경핵으로부터 억제성 시냅스를 받고 시각 및 전정신호를 소뇌에 전달하는 IOC에서 p-CREB이 발현이 전정기관 손상 24시간 이후까지 지속되었다. 또한 흰쥐에서 저산소성 허혈에 의하여 해마의 dentate gyrus에서 허혈손상 48시간 후에 p-CREB 단백질의 발현이 최대로 관찰되어, 해마 뉴론의 고사에 p-CREB 단백질의 발현이 관련되었다고 제안하였다.¹⁹⁾ Amphetamine 투여에 의하여 선조체에서 약물 투여 120분 후에,²⁰⁾ 그리고 척수 후근뉴론에서 formalin 족피하 투여 5분 후에 p-CREB 단백질의 발현이 최대로 나타났다고 한다.¹⁵⁾ 이러한 본 실험 및 다른 연구자들의 결과들은 p-CREB 단백질의 발현이 신경세포의 병리적 변화, 각기 다른 유형의 신경세포에서 다르게 나타날 수 있음을 암시한다. 이와 더불어 일측 전정기관 손상이 전정신경핵에서 cAMP에 의한 p-CREB 단백질의 인산화 과정을 지속적인 자극을 제공하지 못하고 일과성 자극이며, p-CREB 단백질의 발현이 전정신경핵 뉴론의 병리적 현상에 관여하지 않는 것으로 추측할 수 있다.
   Kim 등(2000)²¹⁾에 의하면 흰쥐에서 일측 전정기관 손상 2시간째에 p-CREB 양성 뉴론이 전정기관손상 반대측 전정신경핵에서 유의한 감소를 보여 양측 전정신경핵사이에 p-CREB 양성 뉴론의 발현이 불균형을 보였다. 그러나 본 실험에서는 전정기관손상 2시간째에 전정신경핵에서 p-CREB 양성뉴론의 발현 분포를 관찰하지 않았기 때문에, Kim 등(2000)²¹⁾의 실험결과를 고려했을 때 전정기관 손상 반대측 전정신경핵에서 p-CREB의 양성 뉴론의 발현변화가 전정기관손상 1시간 후부터 6시간 사이에 많은 변화가 있는 것으로 사료된다. Kim 등(2000)²¹⁾은 흰쥐에서 일측 전정기관 손상 1시간째에 p-CREB 양성 뉴론이 양측 전정신경핵에서 가장 많이 증가하였으나, 본 실험에서는 전정기관 30분 째에 가장 많은 증가를 보여 Kim 등(2000)²¹⁾의 실험결과와 본 실험결과에 약 30분의 시간적 차이는 보였다. 한편 일측 전정기관 손상에 의한 전정신경핵에서 c-Fos 단백질의 발현양상에서 연구자들 간에 실험결과의 차이가 관찰되었다. 즉, Kim 등(1997)²⁾³⁾ 및 Cirelli 등(1996)¹⁰⁾은 수술적 방법에 의한 일측 전정기관 손상 후 손상측 반대측 내측 전정신경핵에서 손상 2시간째에 c-Fos 양성 뉴론이 많이 관찰되었으나, Kitahara 등(1995)²²⁾은 수술적 방법에 의한 일측 전정기관 손상 후 전정기관 손상 2시간째에 손상측 반대측 전정신경핵에서 c-Fos 양성 뉴론이 관찰되지 않았다고 보고하였다. 이러한 전정신경핵에서 immediate early gene 단백질 및 CREB과 같은 전사조절인자(transcriptional factor)의 발현에 대한 실험결과들의 차이는 시술자의 전정기관손상 방법의 차이에 따른 전정기관의 손상 정도의 차이 및 마취 정도의 차이에 따른 각성상태의 차이에 기인하는 것으로 사료되며, 이에 대한 추후 연구가 진행되어야할 것으로 사료된다.
   Sansom 등(1992, 1993)²³⁾²⁴⁾의 연구에 의하면 MK801의 일측 전정기관 손상 전에 전신적 투여에 의하여 전정증상들의 빠른 회복이 관찰되었다고 한다. 이러한 결과의 이론적 근거는 전정신경핵에서 NMDA 수용체의 흥분에 의하여 전정신경핵 뉴론에서 흥분성 손상을 초래할 수 있어, MK801의 전처치가 흥분성 손상을 억제할 수 있음을 가정하였다. 선조체 배양 뉴론 및 흰쥐의 선조체 절편에서 NMDA 수용체의 흥분이 p-CREB 단백질 및 c-Fos 단백질의 발현을 유도하였으며, NMDA 수용체 길항제인 AP-5에 의하여 이들 단백질의 발현이 억제되었다는 연구결과가 보고되었다.¹³⁾ 척수 후근뉴론에서 formalin 족피하 투여에 의한 p-CREB 단백질의 발현이 MK801의 전처치에 의하여 억제된다고 한다.¹⁵⁾ 흰쥐 망막세포에서 빛 자극에 의하여 p-CREB 단백질이 발현되는데, 이때 glutamate 수용체중의 하나인 metabotropic glutamate receptor-6가 관여한다고 알려져 있다.²⁵⁾ 또한 본 실험에서도 MK801의 전처치에 의하여 전정신경핵, 소뇌 및 대부분 뇌간신경핵에서 약물량 의존적으로 p-CREB 단백질의 발현이 억제되었다. 따라서 본 실험 및 다른 연구자들의 실험결과를 고려할 때, 일측 전정기관 손상에 의해 glutamate 수용체의 흥분이 나타나고, 이러한 glutamate 수용체 흥분이 p-CREB 단백질의 발현에 관여한다고 사료된다.
   한편 많은 연구자들에 의하면 일측 전정기관 손상 후 1주일 이내에 MK801을 전신적으로 투여하면 자발안진의 빈도증가, 자세불균형의 재출현 등 전정증상이 심화되는 전정기관의 탈보상 과정이 나타난다고 알려져 있다.³⁾⁸⁾ Kitahara 등(1997)⁴⁾ 및 Kim 등(1997)²⁾은 MK801의 탈보상 과정 동안 내측 전정신경핵에서 c-Fos 단백질의 발현양상에 변화를 유발하여 손상측 전정기관의 반대측 전정신경핵에서 c-Fos 단백질의 발현량의 증가가 동반된다는 연구결과를 보고하였다. 그러나 본 실험결과들 중 MK801을 전정기관 손상 24시간 후에 투여하였더니 전정증상은 악화되었으나, 전정신경핵에서 p-CREB 단백질의 발현에는 영향이 없었다. 이러한 본 실험결과와 상기연구자들의 실험결과를 종합하면 MK801에 의한 탈보상과정 동안 c-Fos 단백질의 발현에 p-CREB 단백질의 역할이 없음을 강하게 암시한다.
   c-Fos DNA의 promotor의 염기서열에 CRE/CaRE element 염기서열 뿐만 아니라 serum response element(SRE) 염기서열이 같이 존재하여 c-Fos 유전자의 전사를 조절한다고 알려져 있다.²⁶⁾ 따라서 전정보상과정동안 내측 전정신경핵에서 c-Fos 단백질의 발현 변화와 MK801에 의한 탈보상과정 동안 c-Fos 단백질의 발현에 SRE의 활성화가 기여할 수 있음을 가정하며, SRE의 활성화를 유도하는 세포내 신호전달체계에 대한 연구가 추후 이루어져야 할 것으로 사료된다.

결     론

   일측 전정기관 손상후 뇌간 및 소뇌에서 p-CREB 단백질의 발현은 시냅스의 새로운 신경가소성의 형성에 기여하며, 이때 glutamate 수용체 중의 하나인 NMDA 수용체가 CREB과 관련된 세포내 신호전달체계를 통하여 시냅스 가소성에 중요한 역할을 할 것으로 사료된다.

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