| Relationship between Recovery of Vestibuloocular Reflex and c-Fos Protein Expression in Medial Vestibular Nuclei Following Unilateral Labyrinthectomy in Rats. |
| Oh Seong Whang, Moon Young Lee, Min Sun Kim, Byung Rim Park, Jung Hun Lee, Jong Kil Kim, Young Chang Song, Kee Yong Kwak |
1Department of Physiology, Wonkwang University School of Medicine and Medicinal Resources Research Center of Wonkwang University, Chunbuk, Korea.
2Department of Otolaryngology, Wonkwang University School of Medicine, Chunbuk, Korea. |
| 흰쥐에서 일측 전정기관 손상 후 전정안구반사의 회복과 내측 전정신경핵에서 c-Fos 단백질 발현과의 관계 |
| 황오성1 · 이문영1김민선1 · 박병림1 · 이정헌2 · 김종길2 · 송영창2 · 곽기용2 |
| 원광대학교 의과대학 생리학교실, 원광대학교 의약자원연구센터1;원광대학교 의과대학 이비인후과학교실2; |
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| ABSTRACT |
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Relationships between recovery of vestibuloocular reflex and expression of c-fos immunoreactive cells in the medial vestibular nuclei following unilateral labyrinthectomy(ULX) were investigated in rats. Frequency of spontaneous nystagmus, velocity of eye movement induced by sinusoidal rotation of the whole body at frequencies of 0.1, 0.2, 0.5Hz, and the number of c-fos immunoreactive cells in the medial vestibular nuclei were measured for 72 hours after ULX. Frequency of spontaneous nystagmus was 3.9+/-0.5 beats/sec(M+/-SD) immediately after ULX and disappeared completely within 48 hours. On sinusoidal rotation, eye movement induced by rotation toward the lesioned side recovered normal pattern within 24 hours at 0.1Hz rotation, and 12 hours at 0.2, 0.5Hz. Directional preponderance which represents the symmetry of bilateral vestibular functions decreased to less than 20% at 72 hours, but did not recover normal limit. The number of c-fos immunoreactive cells in the bilateral medial vestibular nuclei was severe asymmetry till 24 hours of ULX. However, the symmetry was recovered after 48 hours. These results indicate that the recovery of vestibuloocular reflex correlates with the expression of c-Fos immunoreactive cells of the medial vestibular nuclei in the early stage of vestibular compensation following ULX.
Therefore, the vestibular nuclei may play a key role in vestibular compensation. |
| Keywords:
c-Fos proteinㆍMedial vestibular nucleusㆍUnilateral labyrinthectomyㆍVestibular compensation |
서론
내이에 위치한 전정기관은 개체에 주어진 선가속, 각가속, 또는 두부의 위치등을 감지하여 중추신경계내에서 특히 전정신경핵과 소뇌에 그 정보를 전달하며, 중추신경계는 시각 및 고유수용체 등으로 부터 전달된 정보와 종합하므로써 안구운동을 조절하는 전정안구반사13)32)와 전정척수반사33)34)를 초래하여 반사적인 자세조절에 관여한다.
그러나 외상, 전정신경염, Meniere씨 질환, 종양등으로 일측 전정기관의 손상이 초래되면 오심, 구토, 현기증, 자발안진 및 두부편위와 같은 전정증상을 초래한다.7)23) 이러한 증상은 두부의 운동이 없는 상태에서 출현하는 자발안진, 안구편위 및 두부편위와 같은 정적증상과 두부운동에 의하여 출현하는 전정안구반사와 전정척수반사에서 이상을 갖는 동적증상으로 구분된다. 전정증상 중에서 일부는 시일이 경과함에 따라 점차 소실되기 때문에 이를 전정기능의 보상작용이라 한다.23)27) 말초의 전정기관은 외과적 파괴에 의한 손상 후에 결코 재생되지 않는다는 점11)28)29)을 고려할 때 전정기능의 보상작용은 중추신경계내에서 이루어질 것임을 추측할 수 있다.23)24) 즉, 일측 전정기관의 손상은 손상측 전정기관으로 부터 안정시 신경활동성과 외부 자극으로 부터의 반응을 상실하여 동측 전정신경핵에서 신경활동성이 감소되어 손상측과 정상측 전정신경핵에서 신경활동성의 비대칭성15)23)으로 인하여 전정증상을 초래하며, 손상측의 활동성이 회복되어 신경활동성의 비대칭성이 감소되면 전정기능의 보상작용이 이루어지는 것으로 알려져 있다.23)28)29)
이와같이 전정기능의 보상작용에 관한 연구는 실험동물을 대상으로 주로 내측 전정신경핵의 제 I, II형 세포로 부터 전기적 활동성을 바탕으로 이루어져 왔다.18)28)29) 그러나 이러한 연구는 손상측의 전정신경내의 모든 세포의 활동성을 동시에 관찰할 수 없는 단점을 내포하고 있을 뿐만아니라 전정기능의 보상작용에는 시각10)30)35) 및 경부고유수용체8)9)19)를 통한 말초 구심성 신호와 중추신경계와의 연결성1)14)을 배제할 수 없기 때문에 전정기능의 보상기전을 밝히기 위해서는 전정신경핵내에서의 변화를 전체적으로 관찰할 수 있는 방법이 요구된다. 따라서 면역조직화학법 중에서 다양한 자극에 의하여 신경세포에서 빠르게 발현하기 때문에 여러부위의 신경세포에서 표지자로 널리 사용되는 c-Fos 유전자 발현법17)이 적합하리라 여겨진다. 또한 c-Fos는 자극 후 15분내지 90분 이내에 발현하기 때문에 신경세포에서 자극 직후의 변화를 관찰하기 용이 하므로5) 일측 전정기관 손상 후 전정기능의 보상과정을 추구하기 위하여 적합한 방법으로 사용될 수 있다.12)
본 연구에서는 일측 전정기관 손상 후 전정기능의 보상과정을 기능적 및 조직적 측면에서 접근하기 위하여 전정안구반사를 대상으로 정적증상인 자발안진과 동적증상인 회전자극에 의한 안구반응에 있어서 회복과정을 측정하고, 내측 전정신경핵에서 c-Fos의 변화를 시일의 경과에 따라 측정하여 전정안구반사의 회복과 c-Fos의 발현과의 관련성을 관찰함으로써 전정기능의 보상작용에 미치는 전정신경핵의 역할을 추구하고자 하였다.
실험방법
1. 실험동물
건강하고 성숙한 체중 250∼300g의 Sprague-Dawley계 흰쥐를 암수 구별없이 사용하였으며, 특히 전정기능이 정상인 동물을 선택하기 위하여 정현파회전자극기를 이용하여 전정기능검사를 시행하였다.21) 실험동물은 정상 전정기관을 갖는 대조군 12마리와 일측 전정기관을 손상한 실험군 27마리로 분류하였다.
전정기관의 파괴：일측 전정기관에 손상을 가하기 위하여 체중 kg당 40mg의 ketamine을 복강내 주입하여 마취한 후 복와위의 체위(prone position)에서 후이개측의 접근에 의하여 고막, 고막장근, 이소골을 제거한 다음 난원창을 노출시키고, 하방에 위치한 정원창을 중심으로 주위를 파괴하여 전정기관의 팽대부신경을 노출시켰다. 그후 진공펌프를 이용하여 팽대부신경을 모두 제거하여 전정기관을 파괴하였으며, 이때 자발안진의 출현 및 안구의 위치로써 전정기관의 파괴 여부를 결정한 다음 모든 실험을 마친후 조직학적으로 전정기관의 파괴정도를 확인하였다.
2. 전정기관의 회전자극
회전자극을 이용하여 전정안구반사를 유발시킬 목적으로 동물을 복와위로 정현파회전자극기21)상에 고정한 후 동물의 수직축을 중심으로 ±250°범위에서 0.1, 0.2 0.5Hz의 자극빈도로 회전자극을 가하여 주로 수평반규관을 자극하였다. 회전자극의 위치는 polygraph(Sensormedics R511)상에 기록하였으며, 우측방향의 회전자극은 상방을 향하는 곡선으로, 좌측방향의 회전자극은 하방을 향하는 곡선으로 표시되었다. 또한 곡선의 최상점과 최하점은 회전자극의 속도가 0°/s 이며, 상하의 중앙점은 회전자극의 속도가 최대에 도달하는 시점을 의미한다.
3. 안구운동의 기록 및 분석
표준안진기록법에 의하여 탐색전극은 우측 안외각췌피 부위에, 무관전극은 좌측 안외각췌피 부위에, 그리고 접지전극은 탐색전극과 무관전극의 중앙부위에 삽입하여 수평안구운동을 기록하였다. 안구운동을 오랜동안 정확하게 기록할 목적으로 teflon으로 피복된 직경 0.1mm의 강철선을 사용하였으며, 끝부위 1mm를 노출시켜서 안외각췌피에 삽입하여 봉합실로 주위조직에 고정시켜 전극의 이동을 최소화하였다. 안구운동은 전극을 통하여 시정치 0.3sec의 예비증폭기에서 증폭시킨 후 polygraph(Sensormedics R511)상에 기록하였으며, 모든 안구운동의 기록은 암실에서 시행하였다. 안구운동은 급속상(fast component)과 완서상(slow component)으로 구성된 안진을 기록하였으며, 이때 안구가 탐색전극을 향하면 안진곡선은 상방을 향하고, 무관전극을 향하면 곡선은 하방을 향하도록 하였다. 안구운동의 분석은 안진의 출현빈도와 안진의 서상으로 부터 안구운동의 속도를 측정하였으며, 속도를 대상으로 양측 전정기능의 대칭성을 평가하는 방향우위성(directional preponderance)을 다음과 같이 산출하였다. [(정상측으로의 회전자극 때 안구운동의 속도-손상측으로의 회전자극 때 안구운동의 속도)÷(정상측으로의 회전자극 때 안구운동의 속도＋손상측으로의 회전자극 때 안구운동의 속도)×100] 3).
4. c-Fos 면역조직화학법
일측 전정기관 손상 후 전정신경에서 신경세포의 활성화에 대한 변화를 관찰할 목적으로 양측 전정신경핵에서 c-Fos단백질 발현을 측정하였다. 일측 전정기관 손상 후 2, 6, 12, 24, 48, 72시간에서 urethan으로 마취하여 pH 7.4의 PBS용액(Sigma)으로 관류하고 다시 4% paraformaldehyde(Sigma)로 관류시킨 후 두개골을 제거하여 뇌조직을 박리하였다. 박리된 뇌조직은 4% paraformaldehyde에서 하룻밤 동안 고정한 후 vibro-tome을 이용하여 50μm의 두께로 조직절편을 만들에서 6% H2O2 용액에서 30분동안 흔들었고, 그후 pH 7.4의 PBS용액으로 세척하고 Triton-X100(Sigma)으로 30분간 진탕한 후 PBS로 세척하였다. 그후 blocking agent를 처리하고 0.8% primary antibody(Oncogene Sci)(1：200-150)를 처리하여 4℃에서 하룻밤 고정한 후 2시간 동안 진탕시키고 PBS로 세척하였다. 그후 이차항체인 biotinylated anti-rabbit & antimouse immuno-globulin(DAKO)을 처리하여 PBS로 세척하고, streptavidin peroxidase(DAKO)를 처리하여 PBS로 세척하고 chromogen(aminoethyl-carbazol：AEC)(DAKO) 염색을 하고, 증류수로 1시간 동안 세척한 후 mounting하여 50℃에 고정한 후 digital image analysis system을 이용하여 c-Fos 면역반응세포의 숫자를 측정하였다. 즉, 현미경이 부착된 CCD 카메라(JVC)로부터 얻은 조직화상에서 Image Proplus 프로그램(Media Cybernetics)을 이용하여 자료를 컴퓨터에 저장한 후 염색된 세포수를 측정하였다.
실험성적
1. 일측 전정기관 손상 후 자발안진의 변화
정상 동물은 안정시에 자발안진이 출현하지 않지만 일측 전정기관의 손상은 그 직후부터 지속적인 자발안진이 출현하였다. 이때 안진은 속상이 정상 전정기관측을 향하는 수평성 안구운동이었으며, 초기에는 육안으로 안진의 방향을 구별할 수 없을 정도의 많은 출현빈도를 보였다. 즉, 전정기관 손상 직후에는 3.9±0.5 beats/sec(Mean±SD)이었으나 시간이 경과함에 따라 점차 감소하였으며, 안구운동의 속도 또한 감소하였다. 이러한 감소현상은 전정기관 손상 초기에는 빠르게 진행되었으나 시간이 경과함에 따라 그 효과는 점차 감소하여 손상 36시간에는 0.2±0.2 beats/sec로 거의 소실되었으며 48시간에는 자발안진이 출현하지 않았다.
Fig. 1은 좌측 전정기관 손상 후 출현한 자발안진이 시일의 경과에 따라 점차 소실됨을 보여준다. 좌측 전정기관 손상에 의해서 안진의 속상은 우측을, 서상은 좌측을 향하고 있으며, 전정기관 손상 5분 후에는 안진의 방향을 구별할 수 없을 정도의 빠르고 지속적인 안진이 출현하였으나 24시간에는 매우 느리고 약한 안진으로 점차 소실되는 양상을 보여준다. 또한 Fig. 2는 전정기관 손상 직후부터 약 6시간까지는 안진의 감소율이 뚜렷하지만 그 이후에는 매우 느리게 소실됨을 보여준다(Fig. 1, 2).
2. 일측 전정기관 손상 후 회전자극에 의한 전정안구반사의 변화
정상 동물에서 수직축을 중심으로 좌측이나 우측 방향으로 회전하면 안진이 출현하였으며, 이때의 안진은 회전자극과 동일한 방향으로 급속상이, 반대방향으로 완서상이 출현하였다. 즉, 우측 방향의 회전자극에 의해서 안진의 급속상은 우측을, 완서상은 좌측 방향으로 나타났으며, 좌측 방향으로 회전자극을 가하면 안구운동은 반대방향으로 전환되었다. 안구운동의 속도는 회전자극의 속도가 증가함에 따라 점차 증가하였으며, 회전자극이 주어지지 않는 시점에서는 안구운동이 출현하지 않았다. 그리고 동일한 회전자극의 속도에서는 양측 방향으로의 회전자극에 의한 안구운동의 속도가 거의 동일한 상태로 대칭성을 이루었다. 따라서 양측 전정기능의 대칭성을 표현하는 방향우위성은 0.1, 0.2, 0.5Hz의 회전자극에서 모두 10%미만의 수치를 보임으로써 양측의 전정기능이 대칭성임을 보였다.
그러나 일측 전정기관을 손상한 직후에는 회전자극에 의한 정상적인 전정안구반사가 출현하지 않고 좌측이나 우측 어느방향의 회전자극에 의해서도 급속상이 정상측의 전정기관을 향하는 비정상적인 안구운동이 출현하였다. 즉, 좌측 전정기관의 손상직후 우측 방향의 회전자극에 의해서 안진의 급속상은 우측을, 완서상은 좌측을 향하였으며, 좌측 방향의 회전자극에 의해서도 급속상은 우측을, 완서상은 좌측을 향하므로써 우측 방향의 회전자극에서와 동일한 양상의 반응을 보였다. 그러나 정상측으로의 회전자극 때 안구운동의 속도가 손상측으로의 회전자극 때 보다 훨씬 증가하였다(Fig. 3). 회전자극에 의한 이와같은 비정상적인 안구운동은 0.1Hz의 회전자극에 의해서는 24시간까지, 0.2, 0.5Hz의 회전자극에서는 6시간까지 지속된 후 점차 정상적인 반응으로 회복되었다. 그리고 안구운동의 방향우위성은 0.1Hz의 회전에서 24시간까지, 0.2, 0.5Hz의 회전에서 6시간까지 100% 이상으로써 양측 전정기능이 매우 심한 비대칭성을 보였다. 그러나 시간이 경과함에 따라 손상측으로의 회전자극에 의해서 정상적인 안구반응이 출현함에 따라 방향우위성은 현저히 감소하여 72시간에는 모두 20%미만으로써 손상측의 전정기능이 많은 회복을 보임을 알 수 있었다. Fig. 4는 일측 전정기관 손상 후 0.1, 0.2, 0.5Hz의 회전자극에 의하여 출현한 안구운동의 속도를 나타낸 것으로 전정기관 손상 전의 속도를 기준으로 하여 백분율로 표시하였다. 수치상 음의 값은 회전자극에 대하여 정상적인 안구운동과 반대방향으로 출현한 안구운동의 속도를 나타낸 것으로 손상 전정기관측으로의 회전자극에 의하여 정상적인 안구운동이 회복되면 양의 값을 나타낸다. 따라서 0.1Hz 회전자극에서는 24시간, 0.2, 0.5Hz 회전자극에서는 6시간 이후에 손상측으로의 회전자극에 의해서 안구운동이 회복되었으며, 그후 시간이 경과함에 따라 점차 회복양상을 보였으나 72시간에서도 정상적인 속도까지 회복되지는 않았다. 그리고 Fig. 5는 회전자극에 의하여 출현한 안구운동의 속도를 대상으로 산출한 방향우위성으로 전정기관 손상 직후에는 모두 100%를 보이므로 양측 전정기능의 심한 비대칭성을 보이고 있으며 점차 감소하므로써 전정기능이 회복됨을 보이고 있으나 72시간에도 20%내외를 보이므로 정상으로 회복되지는 않았다.
3. 일측 전정기관 손상후 c-Fos 단백질 발현
일측 전정기관의 손상은 뇌간에서 c-Fos 단백질의 발현을 증가시켰으나 본 연구에서는 전정신경핵 중에서 전정안구반사에 관여하고 있는 내측 전정신경핵으로 부터 c-Fos 단백질 발현을 측정하였다. 전정기능이 정상인 동물의 내측 전정신경핵은 양측에서 모두 5∼8개의 c-Fos 면역반응세포를 보였다. 그러나 일측 전정기관을 손상한 2시간 후에는 동측에서 80.5±19.4(Mean±SD), 반대측에서 212±60개의 면역반응 세포를 보임으로써 c-Fos 단백질 발현이 매우 증가함과 동시에 양측에서 c-Fos 단백질 발현의 심한 비대칭성을 보였다(p<0.01). 전정기관 손상 6시간 후 손상측은 76.4±11개, 정상측은 59.5±19개로써 손상 2시간에 비교하여 감소하였으며, 정상측이 손상측에 비교하여 오히려 감소하였다(p<0.05). 그후 시간이 경과함에 따라 c-Fos단백질 발현은 양측의 내측 전정신경핵에서 점차 감소함과 동시에 정상측이 더욱 감소된 비대칭성을 지속하였으며, 손상 48시간에 손상측은 39±12개, 정상측은 27±10개로써 양측이 대칭성에 접근하였다. 그리고 손상 72시간에는 양측에서 모두 10개 내외로 감소하여 양측에서의 비대칭성은 소실되었다(Fig. 6, 7).
고안
두부의 회전자극에 의하여 초래되는 안구운동인 전정안구반사는 말초 수용기인 전정기관으로 부터 발생한 신호가 전정신경의 구심성 섬유에 의하여 Scarpa’s ganglion을 경유하여 연수의 상방에 위치한 전정신경핵에 도달한다. 주로 내측 전정신경핵에서는 내측 종속(medial longitudinal fasciculus)을 통하여 상행하여 안구운동신경핵에 도달하여 외안근의 수축에 관여하므로써 안구운동을 조절한다.32) 이와 같이 전정신경핵은 말초 수용기인 전정기관으로 부터 구심성신호를 받을 뿐만아니라 경부고유수용체로 부터 신호를 받으며9)20), 또한 망상체핵이나 소뇌와 같은 고위중추로 부터 신호를 받기 때문에34) 전정반사에 대한 통합체라고 할 수 있다. 따라서 일측 전정기관 손상 후 전정기능의 보상작용에는 전정신경핵이 가장 중요한 역할을 할것으로 알려졌다.23)
일측 전정기관의 손상은 지속적인 자발안진과 안구의 편위를 초래하였으며, 이때 자발안진의 방향은 속상이 정상 전정기관측을 향하였다. 또한 안구의 위치는 정상 전정기관측에서 상방으로, 손상측에서 하방으로 편위되었다. 이와 같은 안구운동은 일측 전정기관의 흥분은 동측의 상, 내측 안근군과 반대측의 하, 외측 안근군을 수축시킨다는 Kim등13)의 보고에 일치하였다. 전정기관 손상에 의한 자발안진은 시일이 경과함에 따라 점차 감소하였으며, 특히 손상 2시간 이내에 급격한 감소를 보인 후 감소율은 점차 약화되어 48시간에는 완전히 소실되었다. 따라서 이 시기를 전정기관 손상에 의한 전정증상(vestibular symptom)의 급성증상이 소실되는 시점이라고 할 수 있다. 이러한 급성증상의 소실시기는 가토에서의 3∼4일에 비교하여 짧은 기간이라고 여겨지며22), 전정신경염 환자에서의 3∼12개월에 비교하면 매우 짧은 기간이라 할 수 있다.25) 전정기관 손상 후 급성증상의 소실시기는 동물의 종의 차이에 기인한다고 할 수 있으며, 따라서 전정기능의 보상작용에 대한 기간도 동물에 따라 많은 차이가 있을 것으로 사료된다.19)22)
회전자극에 의한 안구운동은 정상동물에서 좌측과 우측방향의 회전에 의하여 안구운동의 방향은 정반대지만 안구운동의 속도는 상호 대칭성이었다 그러나 일측 전정기관 손상 직후에는 양측의 어느방향으로 회전자극할지라도 안진의 속상이 정상 전정기관측을 향하는 자발안진의 양상이 출현하였으며, 다만 정상측의 회전자극에 의해서는 안구운동의 속도가 증가하였으나 손상측의 회전자극에 의해서는 감소되었다. 이러한 현상은 정상측으로의 회전자극은 동측 전정수용기를 직접자극하여 흥분시키지만 손상측으로의 회전자극은 동측의 수용기가 기능을 하지 못하기 때문에 정상측 수용기의 억제자극으로 인한 정상측 전정신경핵의 억제효과23)가 교차연결(commissural connection)을 통하여 손상측 신경핵을 흥분시킴에 기인할 것이다.
손상측으로의 회전자극에 의해서 안진의 속상이 손상측을 향하는 정상적인 양상의 안구운동은 0.1Hz의 회전자극에 의해서 24시간 이후에, 0.2, 0.5Hz에 의해서 6시간 이후에 출현함은 시간의 경과에 따라 전정기능의 보상작용이 진행되고 있으며, 자극의 강도에 따라 보상시기에 차이가 있음을 의미한다. 즉, 약한 자극보다는 강한 자극에 의한 반응이 보다 빨리 회복됨을 알 수 있다. 그리고 양측 전정기능의 대칭성을 표현하는 방향우위성은 손상측으로의 회전자극에 의해서 정상적인 양상의 안구운동이 출현하는 시점부터 점차 회복되었으나 72시간에서도 10%미만으로 감소되지 못함은3) 전정기능의 보상과정에서 동적 증상은 쉽게 회복되지 않음을 의미한다. 그러나 전정기능의 보상과정이 손상된 말초 전정기관의 재생이 불가능하다는 점을 고려하면11) Precht등23)의 주장에 의한 뇌간의 교차연결에 의해서 정상측의 전정신경핵으로 부터의 억제성 신호가 제Ⅱ형 중간뉴론을 통하여 손상측 신경핵의 제Ⅰ형 뉴론을 탈억제화시킴에 의한다고 할 수 있으나 손상측의 전정신경핵은 대부분의 구심성 신호를 이루는 말초 수용기로 부터의 입력이 차단된 상태에서 다만 정상측의 신경핵으로 부터 중간뉴론을 통한 입력을 받는다면 시일의 경과에 따른 보상기전을 설명하기 곤란하다. 즉, 구심성 신호가 차단되면 뉴론은 점차 변성되기 때문이다. 따라서 이러한 문제점을 좀더 명확히 구명하기 위해서는 전정신경핵에서의 변화과정을 추구하여야할 필요성이 있다.
c-Fos는 다양한 자극후에 뉴론에서 발현되며, 많은 신경조직에서 높은 선명도를 갖는 신경표지자로 알려져 있다.2)6)12)26) c-Fos 단백은 jun이라 불리는 초기반응 유전단백과 fos의 결합을 초래하는 2차 전령(second messenger)과 세포막에서 반응하여 합성된다. 세포체(soma)에서 합성된 후에 fos와 jun에 의하여 형성된 heterodimer는 genomic DNA와 결합하기 위하여 세포핵으로 이동 한다. 일반적으로 c-Fos 발현은 자극 후 15∼90분 이내에 일어나며, 24시간 이내에 소실되는 것으로 알려졌다.5) 전정기능이 정상인 동물의 내측 전정신경핵에서는 소수의 c-Fos 면역반응세포가 출현하였으나 일측 전정기관 손상 2시간후 양측 신경핵에서 c-Fos 면역반응세포는 현저히 증가하였으며, 특히 정상측에서 손상측의 2배 이상 증가하였다. 그러나 6시간에서는 정상측에서 현저히 감소하여 손상측이 정상측 보다 많은 c-Fos면역반응세포가 출현하였고 이러한 현상은 24시간 까지 지속되었다. 즉, 전정기관 손상후 부터 24시간까지 정상측과 손상측의 내측 전정신경핵에서 c-Fos 면역반응세포의 발현이 유의한 차이를 보였으나 48시간 이후에는 차이를 보이지 않고 상호 대칭성에 접근하였다.
이와같은 결과는 최근 Cirelli등 40이 일측 전정기관을 손상한 흰쥐의 전정신경핵에서 3, 6, 24시간의 c-Fos발현을 관찰한 연구보고와 매우 유사하였으며, 다만 Cirelli등4)은 손상 3시간에서 반대측의 c-Fos발현이 증가하였다고 함은 본 연구에서 손상 2시간의 결과와 동일하였다. 그러나 이러한 발현시간의 차이는 측정시간의 차이에 기인한 것으로 사료된다. 이와같이 c-Fos발현은 초기에 말초 전정기관의 손상시 주어진 물리적 자극에 의하여 양측의 전정신경핵에서 세포의 흥분성 독성에 의하여 c-Fos 면역반응세포의 발현이 갑자기 증가한 것으로 볼 수 있으며, 6시간 이후부터는 손상측 전정신경핵에서 상실된 전정기능을 보상시키기 위하여 기능은 없으나 이미 존재하는 신경망을 활성화하거나16)31), 또는 신경전달물질에 대한 수용체를 조절하므로써2) c-Fos 면역반응세포의 발현이 지속되는 것으로 추리할 수 있다. 그러나 정상측의 전정신경핵은 c-Fos 면역반응세포의 발현이 점차 감소되었으나 48시간 이후부터 양측의 내측 전정신경핵에서 c-Fos 면역반응세포의 발현이 대칭성을 이루었으며, 이 시점은 전정기관 손상 후 자발안진이 소실되고, 회전자극에 의한 안구운동에서 어느 정도 회복을 보이기 시작한 때와 일치하는 것으로 볼 수 있다. 즉, 일측 전정기관 손상 후 자발안진 및 회전자극에 의한 전정안구반사의 회복시기가 양측의 내측 전정신경핵에서 c-Fos 면역반응세포의 발현과 유의한 상관성이 있음을 추리할 수 있었다. 그러나 전정기능의 보상과정에서 c-Fos 면역반응세포의 역할을 보다 정확히 추구하기 위해서는 1) c-Fos의 발현에 관련된 세포가 전정신경핵에서 제Ⅰ형인지, 또는 제Ⅱ형 인지를 확인하여야 하며, 2) 뇌간의 교차연결을 절단하였을 때(commissurectomy) 양측 신경핵에서의 c-Fos 발현을 관찰하여야 하고, 3) 내측 전정신경핵 뿐만아니라 뇌간의 여러 신경핵으로 부터 c-Fos 발현을 관찰하여야 할 것으로 사료된다.
결론
일측 전정기관 손상 후 전정기능의 보상과정에 대한 전정안구반사의 회복과 내측 전정신경핵에서 c-Fos 면역반응세포와의 관련성을 추구하기 위하여 전정기능이 정상인 성숙한 Sprague-Dawley계 흰쥐를 대상으로 일측 전정기관을 손상한 후 자발안진의 출현빈도와 0.1, 0.2, 0.5Hz의 정현파회전자극에 의한 안구운동의 속도 및 내측 전정신경핵에서 c-Fos 면역반응세포를 72시간 동안 측정하였다.
일측 전정기관 손상 직후 자발안진의 출현빈도는 3.9±0.5회/초이었으며, 시간이 경과함에 따라 점차 감소하여 48시간 이내에 완전히 소실되었다. 정현파회전자극에 의한 안구운동은 0.1Hz의 회전자극에서 전정기관 손상 24시간 이내에, 0.2, 0.5Hz의 자극에서 6시간 이내에 손상측으로의 회전자극에 의하여 정상적인 양상의 안구운동이 출현하였다. 또한 양측 전정기능의 대칭성을 표현하는 방향우위성은 전정기관 손상 72시간에 20% 미만으로 감소하였으나 완전하게 회복되지는 않았다. 그리고 내측 전정신경핵에서 c-Fos 면역반응세포의 발현은 전정기관 손상 36시간까지 양측 전정신경핵에서 심한 비대칭성을 보였으나 48시간 이후부터 대칭성에 접근하였다.
이상의 실험결과는 전정기능 보상과정의 초기단계에서는 전정안구반사의 회복과정이 내측 전정신경핵에서 c-Fos 면역반응세포의 발현과 상호 관련성을 가지므로써 전정신경핵이 전정기능의 보상과정에 중요한 역할을 하고 있음을 추리할 수 있었다.
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