마우스 전뇌허혈 모델에서 신경세포 손상에 대한 resveratrol의 보호효과

Abstract

Resveratrol(3,5,4'-trihydroxystilbene)은 포도씨, 포도껍질 등에 풍부하게 존재하는 천연 페놀로 항산화작용, 항염증작용 및 항노화효과 등에 대하여 잘 알려져 있으며, 이러한 효과들이 허혈성 뇌신경손상에 대한 보호기전이 될 수 있음을 근거하여 resveratrol 투여가 실험동물을 이용한 허혈성 신경손상에 대해 어떠한 영향을 미치는지 알아보고, 또한 허혈성 손상과 밀접한 연관이 있는 matrix metalloproteinase(MMP) 효소 활성에 어떠한 작용을 하는지 알아보고자 하였다. 본 연구에서 C57BL/6 마우스(웅성)를 사용하여 전신마취하에 좌우 총경동맥을 20분간 폐쇄하여 전뇌허혈을 유발시켰다. 저체온에 의한 영향을 배제하기 위해 체온을 36.5 - 37.5 ℃로 일정하게 유지했다. 허혈 유발 72시간 후 마우스를 희생시켰다. Resveratrol(20 혹은 40 mg/kg/day)을 허혈 7 일전 부터 경구투여를 실시한 후 허혈을 유발시켰고, 희생 때 까지 투여하였다. 대조군에는 약물과 동일한 양을 동일한 조건으로 0.5% carboxy- methylcellulose를 경구 투여하였다. Sham 수술군은 좌우 총경동맥 폐쇄를 제외하고, 모든 조건을 동일하게 하였으며, 전뇌허혈에 의한 신경세포 손상에 대한 resveratrol의 영향을 관찰하였다. 전뇌허혈에 의해 신경세포손상이 해마 CA1 및 CA2 영역에서 현저하였고 고용량 resveratrol(40 mg/kg) 투여에 의해 대조군에 비해서 유의하게 감소하였다. 그러나 저용량 resveratrol(20 mg/kg)에 의해서는 신경세포손상에 영향을 주지 못했다. MMP의 활성을 알아보기 위해 gelatin gel zymography 및 in situ zymography를 실시하였다. Sham 수술군에 비하여 전뇌허혈에 의해 MMP-9의 효소활성이 증가되었고, 고용량의 resveratrol 투여에 의해 유의하게 감소하였다. 고용량의 resveratrol은 허혈에 의해 유발된 신경세포의 in situ DNA fragmentation(TUNEL)을 억제하였으며, 허혈에 의한 해마부위의 laminin 파괴 및 NeuN-양성 신경세포의 손상을 억제하였다. 이들 결과로 미루어 보아 resveratrol은 전뇌허혈에 의한 신경세포손상을 억제하며 이는 gelatinase 특히 MMP-9의 활성을 억제하는 작용이 어느 정도 관여되었을 것으로 사료된다.

Resveratrol (3,5,4'-trihydroxystilbene) is a natural polyphenol which is rich in grape seeds and skin. Several studies have revealed that resveratrol possesses neuroprotective effects. In the case of global brain ischemia, there are few reports regarding the protective effect of resveratrol. Therefore, the influence of resveratrol on neuronal damage after transient global brain ischemia remains to be clarified. In the current study, C57BL/6 black mice were subjected to 20 min transient global brain ischemia. Mice were killed 72 hr after ischemic insult. Resveratrol (20 or 40 mg/kg, once daily, dissolved in 0.5% carboxymethylcellulose) was administered orally for 7 days before ischemia and daily until the mice were euthanized. The effect of lower or higher dose of resveratrol on neuronal damage, matrix metalloproteinase (MMP) activity, and in situ DNA fragmentation (TUNEL) assay in the hippocampus after global ischemia were examined. Neuronal damages was remarkable in CA1 and CA2 pyramidal cell layers after global ischemia. In resveratrol-treated mice (40 mg/kg), neuronal damage was significantly reduced compared with vehicle-treated mice. Mice treated with resveratrol showed reduced MMP-9 activity. Resveratrol also inhibited TUNEL staining. These data suggest that resveratrol, a natural polyphenol, reduces hippocampal neuronal damage following transient global ischemia by reducing MMP-9 activity.