부동 스트레스에 의한 대뇌 및 위장관계 Polyamine의 반응에 대한 Melatonin의 효과

Abstract

Objective：The present study was designed to identify the acute and chronic immobilization stress-induced polyamine (putrescine) responses and their modulations by administration of melatonin in brain regions (frontal cortex and hippocampus) and gastrointestinal tract regions (GIT, gastric mucosa and duodenal mucosa). Methods：For immobilization stress (3 or 14 days), rats (250-300 g, male Sprague-Dawley rats) were placed in restrainers once daily, for 3 h. Melatonin (10 mg/kg, i.p.) was administered once daily immediately after stress. Rats were sacrificed 2 h after the final application of stress for the measurement of putrescine levels. Results： The putrescine levels of frontal cortex, hippocampus, gastric mucosa and duodenal mucosa were significantly increased by acute stress (p<0.05, p<0.05, p<0.0005 and p<0.01, respectively). The putrescine levels of frontal cortex and duodenal mucosa were significantly increased by chronic stress (p<0.05, respectively). In chronic stress group, animals showed adaptation tendency. The changes of putrescine level in gastric and duodenal mucosa induced by chronic stress were significantly lower than those by acute stress (p<0.05, respectively). The putrescine responses to acute stress in frontal cortex, hippocampus, gastric mucosa and duodenal mucosa were attenuated by administration of melatonin (p<0.01, p<0.05, p<0.05 and p<0.05, respectively). The putrescine response to chronic stress in frontal cortex was attenuated by melatonin administration (p<0.05, respectively). Conclusion：The results suggest that putrescine may play a role in stress response of brain regions (frontal cortex and hippocampus) and GIT regions (gastric and duodenal mucosa). Melatonin can inhibit the stressinduced putrescine responses in the brain and GIT.

연구목적 ：본 연구에서는 흰쥐를 이용하여 급성 및 만성적 스트레스를 가하여 polyamine, 특히 조직손상이 나 각종 스트레스 시에 가장 민감하게 반응하는 것으로 알려진 putrescine의 함량변동을 뇌에서 스트레스에 민 감하게 반응하는 부위인 전두엽 피질과 해마에서 관찰 하여보고 스트레스에 의한 신체반응 중 위장관계 이상 이 흔한 사실에 근거하여 위장 및 십이지장의 점막에서 역시 putrescine 함량변동을 관찰하여 보고자 하였으며, 최근 항우울작용등 정동장애 완화 및 항 스트레스작용 을 가진 것으로 주목받고 있는 송과선 호르몬 melatonin을 투여하여 스트레스에 기인된 putrescine 함량변 동에 어떠한 영향을 미치는지 알아보고자 하였다. 방 법：웅성 Sprague-Dawley(SD)종의 흰쥐(몸 무게 250∼300 g)를 3일 및 14일간 스트레스에 노출 시켰으며, melatonin을 10 mg/kg의 용량으로 스트레 스 부과 직후에 각각 3일 및 14일간 매일 투여하여 약 물의 영향을 보았다. 부동 스트레스는 흰쥐용 restrainer를 이용하였고, 매일 1회씩 3시간의 부동 스트레스 를 가하였고, 3회 및 14회 실시하여 각각 급성과 만성 스트레스군들로 구분 지우며, 항상 스트레스 부여를 오 전 10：00에서 오후 2：00 사이 일정한 시간대에 실 시하였다. 최종 부동스트레스를 가한 후 2시간 경과 후 decapitation을 실시하여 희생시킨 후 뇌를 해마 및 전 두엽 피질 그리고 위점막 및 십이지장 점막에서 putrescine을 추출하여 고속액상크로마토그래피에 주입하 여 분석하였다. 결 과：전두엽 피질의 putrescine 함량이 급성 및 만성스트레스에 의해 유의하게 증가하였고, 해마에서의 putrescine 함량은 급성 스트레스에 의해 유의하게 증 가하였으나 만성 스트레스에 의해서는 유의한 변동이 없었다. 위점막에서의 putrescine 함량은 급성스트레스 에 의해 유의하게 증가하였으나, 만성 스트레스에 의해 유의한 변동은 없었으며, 급성 및 만성 스트레스에 의 한 변동간에 유의한 차이가 있었다. 십이지장 점막의 putrescine 함량은 급성 및 만성 스트레스에 의해 유 의하게 증가하였고 급성 및 만성 스트레스와의 영향에 유의한 차이를 보였다. 급성스트레스에 의해 증가된 대 뇌피질 및 해마의 putrescine 함량변동이 melatonin 투여에 의해 유의하게 억제되었으며, 위점막 및 십이지 장 점막의 putrescine 함량변동 역시 melatonin 투여 에 의해 유의하게 억제되었다. 만성 스트레스에 의한 대뇌피질의 putrescine 함량변동이 melatonin 투여에 의해 억제되었으며 나머지 부위에서는 melatonin의 유 의한 영향을 볼 수 없었다. 결 론：스트레스에 관련된 병리에 있어 putrescine 은 중요한 표식자가 될 수 있다고 사료되며, brain-gut axis 개념에서 스트레스에 의한 말초장기에 변화에 있 어 polyamine이 관련될 수 있음을 확인하였고, 스트레 스에 의한 putrescine의 함량변동은 melatonin의 투여 에 의해서 유의하게 억제되었는데, 이는 melatonin이 스트레스에 의한 유해한 생화학적 반응을 억제하여 항 스트레스 작용을 나타내는 것으로 사료된다.