마우스에서 유발시킨 뇌허혈에서 Berberine의 투여에 의한 신경세포 손상억제

Abstract

Berberine은 Beriberry 추출물로써 항염증작용 및 신경보호작용에 대해서 잘 알려져 있으며, 이러한 효과가 허혈 뇌손상에 대한 보호기전일 수도 있음이 최근의 동물실험 연구들에서 보고되고 있다. 이에 본 연구는 berberine이 뇌허혈성 신경손상을 억제하는지 알아보고, 손상을 줄이는 기전으로 허혈성 손상과 밀접한 연관이 있는 matrix metalloproteinase (MMP) 활성에 대해 어떠한 영향을 미치는지 알아보고자 하였다. 본 연구에서 웅성 C57BL/6 마우스를 사용하여 isoflurane 마취하에 양측 총경동맥을 폐쇄하여 20분간 전뇌허혈을 유발한 후 재관류 시켰다. Laser Doppler flowmeter를 이용해 수술동안의 뇌혈류 변화를 측정하였다. 저체온에 의한 영향을 배제하기 위해 feedback thermoregulator를 이용해 체온을 37.0 ± 0.5 ℃로 일정하게 유지했다. 허혈 유발 72시간 후 실험을 위해 마우스를 희생시켰다. Berberine (40 mg/kg)을 증류수에 녹여 하루 한번, 7일간 경구투여를 실시한 후 허혈을 유발시켰다. 대조군에는 약물과 동일한 양을 동일한 조건으로 투여하였다. Sham 수술군은 모든 조건을 동일하게 가하였으며 양측 총경동맥 폐쇄만을 하지 않았다. 뇌조직 절편을 만든 후 전뇌허혈에 의한 신경세포 손상 및 세포자멸사 관련 과정에 대한 berberine의 영향을 관찰하였다. MMP-2 및 MMP-9의 활성을 알아보기 위해 gelatin gel zymography 및 in situ zymography를 실시하였다. 신경세포손상은 허혈에 의해 해마 CA1 및 CA2 부위에서 현저하였고 berberine 투여에 의해 대조 허혈군에 비해서 유의하게 줄었다. Sham 수술군에 비하여 전뇌허혈에 의해 gelatinase, 특히 MMP-9의 효소활성이 증가되었고, berberine 투여에 의해 유의하게 감소하였다. Berberine은 허혈에 의해 유발된 해마신경세포의 in situ DNA fragmentation (TUNEL)을 억제하였으며, 허혈에 의한 해마부위의 laminin 파괴 및 NeuN 양성 신경세포의 손상을 억제하였다. 이들 결과로 미루어 보아 berberine은 전뇌허혈에 의한 신경세포손상을 억제하며 이는 gelatinase 특히 MMP-9의 활성을 억제하는 작용이 어느 정도 관여되었을 것으로 사료된다.

Berberine, an isoquinoline alkaloid with a long history of medicinal use in Chinese medicine, has shown the protective effect against damage of neural tissue. Berberine has also shown several important pharmacological effects including antiinflammatory, antidepressant, and antidiabetic effects, etc. Several studies revealed that berberine possesses neuroprotective and neuropsychiatric effects. In case of global type of brain ischemia, there are few reports regarding protective effect of berberine. Therefore, the influence of berberine 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. Laser Doppler flowmeter was used for measuring of the cerebral blood flow. Mice were killed 72 hr after ischemic insult. Berberine (40 mg/kg, once daily, dissolved in D.W.) was administered per oral for 7 days before ischemia and daily until sacrifice. The effect of berberine on neuronal damage, MMP (gelatinase) activity, and TUNEL assay in the hippocampus after global ischemia were examined. Neuronal damages were remarkable in CA1 and CA2 pyramidal cell layers after global ischemia. In berberine-treated mice, neuronal damage was significantly reduced compared with vehicle-treated mice. Mice treated with berberine showed reduced MMP-9 activity. Berberine also inhibited in situ DNA fragmentation (TUNEL) staining. These data demonstrate that berberine, a plant alkaloid, reduces hippocampal neuronal damage following transient global ischemia, via reducing MMP-9 activity.