일과성 전뇌허혈 후 야기된 신경세포손상에 대한 천연 플라보노이드, Quercetin의 보호 효과

Abstract

과거의 연구들에서 천연 플라보노이드인 quercetin은 신경조직을 비롯하여 여러 조직의 허혈 및 재관류에 의한 손상을 억제한다는 사실을 보고 하였다. 또한 quercetin은 matrix metallproteinase (MMP) 활성을 억제한다고 보고되었다. MMP는 뇌허혈손상시 병태생리학적으로 중요한 역할을 하기에 quercetin이 허혈성 뇌손상을 억제한다면 그 가능성에 대해 기전을 명확히 할 필요가 있다. 본 연구에서 C57BL/6 마우스를 사용하여 20 분간 총경동맥을 폐쇄하는 방법으로 일과성 전뇌허혈을 유발하였다. 뇌혈류 측정은 레이저 Doppler flowmeter로 실시하였으며 저체온증에 의한 신경세포손상의 영향을 방지하기위해 체온 조절장치로 직장온도를 37 ± 0.5 ℃로 유지하였다. 실험동물은 허혈 후 72 시간 후 희생 시켰다. 생리식염수에 용해시킨 quercetin (100 mg/kg)을 마우스의 복강내에 투여하였는데 허혈 유발수술 30 분전 및 직 후 그리고 2 일, 3 일째 각각 1 회씩 총 4 회 투여하였다. 본 연구에서 일과성 전뇌허혈 후 야기되는 MMP 활성, 신경세포손상, 그리고 세포자멸사 손상에 대한 quercetin의 영향을 관찰하였다. 전뇌허혈 후 CA1 및 CA2 부위의 추체신경세포 등에서 신경세포 손상이 현저했다. Quercetin 투여 군에서 해마부위에서 MMP-9 단백 발현은 vehicle 투여군에 비하여 현저히 감소되었다. 본 실험 모델에서 MMP-9 발현은 주로 신경세포 및 별아교세포에서 관찰되었다. 또한 quercetin 투여군에서 지연성 신경세포손상이 vehicle 투여군에 비하여 유의하게 감소되었다. In situ zymography에서 허혈 후 gelatinase의 활성이 증가하였으며 이 역시 quercetin 투여에 의해 유의하게 감소하였다. Gelatin gel zymography에서도 허혈에 의해 vehicle 군에서 sham 대조군에 비해 MMP-9의 활성이 증가되었다. Quercetin 투여군에서 유의하게 MMP-9 활성증가가 억제되었으며 TUNEL 염색 결과에서도 quercetin 투여군에서 DNA분절에 의한 세포손상을 vehicle 대조군에 비해 유의하게 감소시켰다. 본 연구 결과를 미루어보아 천연 플라보노이드 quercetin은 MMP-9을 억제하므로써 일과성 전뇌허혈에 의한 신경세포손상을 줄이는 신경보호작용을 가지는 것으로 생각된다. Previous studies have demonstrated that quercetin, a bioflavonoid shows the inhibitory effect against ischemia and reperfusion induced injury in various tissues including neural tissue. Quercetin is also reported to have an inhibitory effect against matrix metalloproteinase (MMP). Because MMP is known to play a main role in the pathophysiology of brain ischemic insult, mechanisms of possible protective effect of quercetin against brain ischemia remain to be clarified. In present study, C57BL/6 mice were subjected to 20 min transient global brain ischemia. Cerebral blood flow was monitored by laser doppler flowmeter. Body temperature was maintained between 36.5-37.5 ℃ by feedback thermoregulator. Animals were sacrificed 72 hr after ischemia. Quercetin (100 mg/kg, dissolved in saline) was administered intraperitoneally at 30 min before and immediately after ischemia and from second day, quercetin was administered once daily until sacrifice. Author tested the effect of quercetin on MMP (gelatinase) activities, neuronal damage, and apoptotic processes of cell death in the hippocampus after brain ischemia. Neuronal damages were remarkable in CA1 and CA2 pyramidal cell layers after global ischemia. In quercetin-treated mice, delayed neuronal damage were significantly reduced compared with vehicle-treated mice. In situ zymography showed elevations in gelatinase activities after brain ischemia. Mice treated with quercetin showed reduced gelatinase activities. Gelatin gel zymography showed induction of active form of MMP-9 protein after ischemia. Quercetin inhibited ischemia-induced active form of MMP-9 induction. Quercetin also inhibited TUNEL staining in pyramidal cell layer. These results demonstrate quercetin, a natural flavonoid reduces global ischemia-induced delayed neuronal damage following ischemia through inhibition of MMP activities.