p53 mRNA Expression after Hypoxia and Reoxygenation in Hippocampal CA1 and CA3 Regions

Abstract

In the present study, we examined the p53 mRNA expression in neuronal cell injury using a hypoxia and reoxygenation model of neuronal toxicity in hippocampal CA1 and CA3 regions. Reoxygenation for 6 hours to 3 days, after an exposure to hypoxic condition for 2 hours, produced a significant increase in p53 mRNA expression both in CA1 and CA3 regions compared to those in the control. In order to determine whether these changes in p53 mRNA expression in CA1 and CA3 have an effect on hypoxia-induced apoptotic or necrotic changes, TUNEL and H &E staining were applied to the hippocampal neurons. Interestingly, the CA1 region only showed most of strong TUNEL positive reaction whereas TUNEL positive reaction was weak in the CA3 region at reoxygenation time points. In addition, one of the particular morphological changes in CA1 neurons is the shrinkage of some neurons although most of neurons showed normal. However, the prominent neuronal changes in the CA3 region was that there were extensive red neurons containing eosinophilic cytoplasm and several dark neurons showing pyknotic nuclei, expanded perineuronal spaces, and cork-screw processes which are considered to typical necrotic degeneration. These results suggest that increased p53 expression might play important roles in hippocampal cell injury and their molecular mechanisms underlying cell injury may strongly depends upon the different properties of each hippocampal regions.

본 실험은 저산소증 처리이후 산소재공급 상태에서 p53 mRNA 발현이 각기 다른 특성을 지닌 해마 CA1과 CA3 신경세포 손상에 미치는 영향을 관찰하였다. 저산소증에 2시간 노출 후 산소재공급 6시간에서 3일 사이 CA1과 CA3 양 지역에서 대조군에 비해 통계학적으로 유의하 게 증가된 p53의 발현이 나타났다. 이러한 p53 mRNA 발현이 저산소증으로 유도된 신경세포의 아프토시소 혹은 괴사과정에 미치는 영향을 알아보기 위해 TUNEL과 H & E 염색을 시행하였다. 흥미롭게도 산소재공급 6시간에서 3일 사이에 강한 TUNEL 양성반응은 CA1 지역에 집중되어 나타났으며 CA3 지역에서는 약한 반응만이 나타났다. 또한 H & E 염색에서 CA1 지역의 대부분의 신경세포들은 정상적인 형태를 유지한 반면 일부 신경세포들은 위축된 세포질과 농축된 핵을 가지는 특징 적인 변화를 보였다. 그러나 CA3 신경세포들의 특징적인 형태학적 변화는 괴사과정의 반응성 변화로 알려진 호기성염색질 로의 전환과 전형적 괴사과정의 일부분으로 간주되는 핵의 농축, 신경세포주위공간 (perineuronal space)의 확장 그리고 corkprocess의 출현들이었다. 이러한 결과들은 p53의 과 발현이 해마신경세포의 손상과정에 중요한 역할을 수행하며 이 들 신경 세포손상의 분자생물학적 기전 (자연사 혹은 괴사)은 해마 각 지역의 각기 다른 성질에 의해 결정되어진다는 것을 암시한다.