인슐린 유도 저혈당증이 생쥐 뇌의 신경변성 연관 단백질에 미치는 영향

Abstract

저혈당증(hypoglycemia)은 혈중 포도당 농도(level of blood glucose) 55 mg/dL 미만, 악성 저혈당증(severe hypoglycemia)은 40 mg/dL 미만으로 정의한다. 악성 저혈당증은 간질발작(epileptic seizures)과 혼수(coma) 증상을 동반하며 과민성, 인지기능 장애, 국소적인 신경 기능 결함 등을 유발할 수 있고, 바로 포도당을 공급하지 않으면 사망 할 수 있다. 또한, 뇌조직이나 신경세포에서 산화 스트레스(oxidative stress), 염증반응(inflammation), 미토콘드리아 기능 이상(mitochondrial dysfunction) 등을 유발하여 신경변성(neurodegeneration)을 일으켜 신경 기능에 영향을 끼칠 수 있다. 이 연구에서는 악성 저혈당증이 뇌의 신경변성 연관 단백질에 미치는 영향을 조사했다. 인슐린 유도 악성 저혈당증(insulin-induced severe hypoglycemia) 모델을 만들기 위해 C57BL/6 생쥐에 인슐린(insulin) 10 IU/kg을 복강 투여했다. 그 결과, 혈중 포도당 농도는 3시간 이내에 10 mg/dL 미만으로 떨어지고 유사 간질발작과 혼수가 나타났다. 이 생쥐의 뇌조직에 대한 TSQ [N-(6-methoxy-8-quinolyl)-p-toluenesulfonamide] 염색으로 해마(hippocampus)의 태상섬유(mossy fiber)에서 시냅스 아연의 감소를, acid fuchsin 염색으로 대뇌피질(cortex)과 해마의 CA3 부위에서 신경세포 죽음(neuronal death)을 관찰했다. 신경세포 죽음은 신경활성, 에너지 대사, 산화 스트레스, 미토콘드리아 기능, 염증반응 등의 이상으로 나타날 수 있어 이와 관련된 단백질 변화를 조사한 결과, 신경 활성, 시냅스 활성 관련 단백질과 에너지원 수송체 단백질 양이 감소했다. 이는 악성 저혈당증이 유발되면 신경세포와 시냅스 활성이 감소하고, 에너지 수송 이상으로 인한 에너지 대사 교란 가능성이 있음을 의미한다. 또한 미토콘드리아 기능 조절 단백질, 항산화 관련 단백질, 염증반응 관련 단백질의 변화를 통해, 악성 저혈당증은 미토콘드리아의 구조적 변화와 전자전달계에 영향을 줄 수 있으며 항산화 기능을 저하시키고 염증반응을 야기할 수 있다고 생각된다. 따라서, 악성 저혈당증이 유발되면 뇌의 신경변성 연관 단백질의 양적 변화가 나타나고, 최종적으로 신경세포가 죽어 신경 기능의 이상을 일으키는 것으로 추정된다.