본 논문에서는 glutathione peroxidase의 구성성분이며 주로 간장에서 작용한다고 알려진 selenium을 소개하고, 뇌 조직 안에서의 항산화 작용에 대한 연구의 필요성을 시사한다. selenium이 Parkinson's disease 치료에 활용할 수 있는지 알아보고자 MPTP로 mouse에 신경독성을 유도한 뒤 selenium을 넣어 신경독성을 완화하는 가를 실험했다. 그 결과 selenium은 활성산소 해독계 효소인 SOD, catalase, glutatione peroxidase의 활성증가로 인해 MPTP를 \( \mathrm{MPP}^{+} \)로 대사시켜 신경독성을 유발하는 MAO-B의 활성을 억제해 MPTP에 의한 신경독성을 감소시킨다는 걸 확인했다.
<h1>고 찰</h1> <p>\( \mathrm{MPTP} \) 는 유기합성에 사용되는 화학물질로서 주위 환경에 노출되어 생체내로 유입되며 중뇌의 흑질 부위를 비가역적으로 퐈괴하여 Parkinson's disease와 유사한 증상이 발현 된다. MPTP 자체는 뇌에 치명적이지 않으나 뇌에서 몇 단계를 거치면서 \( \mathrm{MPP}+ \) 로 변화하여 도파민계 신경세포에만 유독하게 되어 손떨림이나 경직 움직임의 저하나 둔함, 자세의 불안정 등 Parkinson's disease와 같은 증상을 나타내게 된다. 주로 MPTP의 독성시험은 주로 mouse를 사용하고 있으며 현재 MPTP의 신경독성을 완화시킨다고 알려진 것은 L-deprenyl, sodium salicylate와 pramipexole 등이 보고되고 있다. 본 실험에서 사용하고자 하는 selenium은 glutathione peroxidase의 구성성분으로 주로 간장에서 작용한다고 알려져 있으며 뇌 조직에서 selenium의 항산화 작용에 관한 연구는 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 selenium이 Parkinson's disease 치료에 활용 가능성이 있는지 알아보기 위하여 MPTP로 mouse에 신경독성을 유도한 뒤 selenium을 투여하여 신경독성을 완화하는 가를 알아보고자 하였다.</p> <p>먼저 MPTP를 투여하여 운동능력에 미치는 영향을 알아보기 위해 현수법 실험을 행하였더니 MPTP를 투여함에 따라 운동능력이 저하되던 것이 selenium 을 투여함에 따라 운동능력저하가 억제됨을 확인할 수 있었다.</p> <p>Selenium의 MPTP에 의한 운동능력의 보호효과의 기전을 규명하고자 신경 생화학적인 지표성분들을 뇌에서 측정하였다. Monoamine oxidase는 미.토콘드리아 외막에 존재하는 통합단백질로서 MAO-A와 MAO-B type이 있다. 특히 생체내에서 \( \mathrm{MAO}-\mathrm{B} \) 의 활성 증가는 MPTP의 대사를 촉진하여 신경독성을 지닌 \( \mathrm{MPP}^{+} \)의 축적을 증가시킨다. 그러므로 MAO-B inhibitor는 MPTP의 신경독성을 억제하는 수단으로 이용되고 있다. 본 연구에서 selenium을 투여하였을 때 \( \mathrm{MAO}-\mathrm{A} \) 의 활성은 전뇌와 대뇌에서는 별다른 변화가 없었으며 흑색질에서는 감소되는 경향을 보였으나 통계적 유의성은 없었다. MAO-B의 활성은 전뇌, 대뇌, 흑색질에서 모두 감소되는 경향을 보였다. 그러므로 실험에 사용하고자 하는 selenium의 용량은 생체내 독성을 유발하지 않으며 MAO-B의 활성을 억제시켜 독성으로부터 신경세포의 파괴를 억제하는 것으로 생각된다. 본 실험에서는 \( \mathrm{MPP}^{+} \)가 활성산소를 생성하여 지질과산화를 일으켜 MDA의 함량을 증가시킨다는 것을 감안하여 혈액과 뇌조직 중의 지질과산화 함량을 측정한 결과 혈액에서 selenium을 투여하므로써 MDA의 함량이 유의하게 감소하는 것이 확인되었고 뇌조직 중 전뇌, 대뇌, 흑색질에서 MPTP에 의해 증가된 \( \mathrm{MDA} \) 의 함량이 selenium을 투여함으로써 감소하는 것이 확인되었다. 이러한 결과에 따라 selenium이 MPTP 신경독성에 의한 혈액과 뇌조직중의 지질과산화와 단백질의 산화적 손상을 억제함으로써 신경세포를 보호할 것으로 추정된다.</p> <p>Selenium이 glutathione 농도에 영향을 미치는 가를 알아보기 위해 산화된 glutathione을 NADPH로 환원시켜 세포내에 필요한 GSH를 공급하는 역할을 하는 glutathione reductase의 활성을 측정하였더니 selenium을 투여함에 따라 전뇌, 대뇌, 흑색질에서 다소 증가하는 경향을 보였으나 통계적 유의성은 없었다.</p> <p>세포는 superoxide radicals \( \left(\mathrm{O}_{2}^{+}\right) \)에 과도하게 노출되면 superoxide dismutase (SOD)의 활성이 증가한다. \( \mathrm{SOD} \)는 xenobiotics로 인하여 생성된 superoxide anion을 \( \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}_{2} \) 로 전환시키는 효소로 생체내 해독 과정에 관여하는 효소 중 하나이다. 이러한 radical scavenging enzyme의 활성은 전뇌, 대뇌, 흑색질에서 selenium을 투여함에 따라 SOD의 활성이 유의성 있게 증가하였다. 또 다른 radical scavenging enzyme 중의 하나인 catalase는 체내에서 지방의 자동 산화 및 유기물의 산화로 생기는 \( \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}_{2} \) 를 \( \mathrm{H}_{2} \mathrm{O} \) 와 \( \mathrm{O}_{2} \)로 분해하여 무독화 시킨다. Oxidative stress에 의해 생성된 과산화물을 무독화시키는 \( \mathrm{GSH} \) 는 a glutathione peroxidase를 통하여 지질과산화 반응에서 생생된 과산화물을 무독한 물질로 전환시키거나 지질과산화물과 결합물을 형성해 이를 체외로 배설시킴으로써 생체내 과산화에 대해 보호작용을 하는 glutathione peroxidase 역시 catalase와 같은 기능을 수행하는 효소로 catalase와 glutathione peroxidase의 활성은 전뇌, 대뇌, 흑색질에서 selenium yeast를 투여함에 따라 유의성 있게 증가하였다. 이러한 결과는 selenium이 MPTP에 의해서 감소되던 SOD와 catalase, glutathione peroxidase의 활성도가 감소되는 것을 효과적으로 억제함으로서 활성 산소의 분해를 촉진하는 것으로 판단되어 진다.</p> <p>이상의 결과를 종합하여 볼 때 selenium은 MPTP를 \( \mathrm{MPP}^{+} \)로 대사시켜 신경독성을 유발하는 MAO-B의 활성을 억제하여 MPTP에 의한 신경독성을 효과적으로 감소시키는 것으로 생각되며 이러한 신경독성에 대한 selenium의 보호효과는 활성산소 해독계 효소인 SOD, catalase, glutatione peroxidase의 활성증가에 의한 결과로 사료되어 진다.</p>