뇌세포는 저산소/허혈상태 등으로 인해 혈중 산소분압이 저하되면 저산소증에 빠지게 되고, 세포사의 기전인 apoptosis가 유발될수 있다. 본 논문에서는 허혈/저산소증에서 신경세포를 보호하고 인지기능의 향상효능이 있는것으로 알려진 생약제 석창포(AGR)를 저산소증을 유발한 흰쥐 대뇌신경세포에 처리하여 유전자 표현 변화를 연구하였다.
<h1>서 론</h1><p>뇌세포는 세포 생존을 위하여 혈액 순환에 의한 지속적인 영양과 산소의 공급을 필요로 한다. 임상에서 뇌세포는 뇌허혈 및 심정지 둥으로 인한 심박출량 감소, 폐질환 및 이산화탄소 중독 등으로 인한 혈중 산소분압의 저하 등에 의해 저산소증 상태에 빠지게 된다. 일시적인 저산소◦허헐 상태는 비가역적인 뇌신경 세포사를 유발하며 이는 세포사의 주 기전인 necrosis 또는 apoptosis에 의하게 된다. 그러나 저산소허혈성 뇌병증의 병태생리 기전의 다인성과 복잡성, 임상 실험의 한계 등으로 뇌손상 기전의 많은 부분이 알려져 있지 않다. 다만 에너지 준위의 저하(energy failure), 자유기에 의한 손상, cytokine과 홍분성 세포독성의 작용, cas-pase dependent cell death 등의 기전이 제시되고 있다</p><p>최근에는 많은 동물 실험 모델에서 저산소증에 의한 신경 세포사가 저산소 상태 단독으로 apoptosis가 유발될 수 있으며 이는 유전자적 변화에 기인함이 알려지고 있다. Apoptosis는 유전자에 의해 조절되는 프로그램화된 과정 (gene-directed process)으로 지연성 신경세포사(delayed neuronal death)의 주 기전이다. 따라서 저산소중 상태 또는 약물처리시의 유전자 발현 변화를 관찰하여 apoptosis의 기 전을 이해하면 치료에 대한 접근이 될 것으로 기대된다.</p><p>석창포(石苩蒲, Acori graminei Solander)는 천남성과 (Araceae) 창포속(Acorus)에 속하는 늘푸른 여러해살이 풀이다. Acorus gramineus Soland의 뿌리줄기인 생약제 석창포 (Acori graminei Rhizoma, AGR)는 신고온(辛苦溫)하고 개심규 (開心孔)，보오장(補五臓), 통구규(通九窢), 명이목(明耳目), 출음성(出益智), 화습개위(化濕開胃)하는 효능을 갖고 있다. 풍한습비(風寒濕痺), 해역상기(咳逆上氣), 금구하리(噤ロ下痢), 곽란전근(霍亂轉筋)을 치료하며 지황음자(地黃飲子), 청심온담탕 (淸心溫膽湯)이 대표적 처방이다. AGR에 대한 실험적 연구로는 鄭 등의 국소 뇌혈류량 및 혈압에 미치는 효과 및 기전, 金 등의 흰쥐 뇌허헐의 신경 방어효과 보고가 있다. 또한 저산소증을 유발한 배양한 대뇌신경세포에서 AGR의 세포사 방지에 대한 보고에서 AGR가 활성산소(reactive oxygen species. ROS) 생성을 줄이며 mitochondria의 막전위(mitochondrial membrane potential. MMP)를 유지시키는 것으로 알려졌다. 이처럼 AGR은 가장 잘 알려진 전통의학 제제로서 흔히 심혈관증상(cardiovascular symptom)에 처방되어, 중풍(stroke), 알츠하이머병(Alzheimer's disease), 그리고 혈관성 치매(vascular dementia) 등의 치료에 이용되고 있다. 특히 AGR은 다른 생약제와 혼합물로서 중풍을 치료하는 주된 약제 가운데 하나이다. AGR에는 휘발성 기름(정유, 精油)을 함유하는데 주로 a-asarone(8.8-13.7%) 및 \( \beta \)-asarone \( (63.2-81.2 \%) \) 으로 구성된다. AGR와 그 주성분인 asarone은 훙분성신경세포사(excitotoxic neural death)에 대한 신경보호작용이 있음이 밝혀졌다. 또한 AGR은 인지기능향상 및 허혈에 의한 해마CA1신경세포의 손실을 방지하는 효능을 보였다. 이러한 연구결과들은 AGR이 허혈/저산소증에서 신경세포를 보호하고 인지기능의 향상효능이 있음을 의미한다.</p><p>특정 상황에서 유전자들의 표현 증감은 어떤 세포가 그 상황에 어떻게 대처하는지에 대한 지식을 제공한다. 유전자를 분석하는 기술의 하나인 DNA microarray는 mRNA가 glass 표면에 고정된 유전자에 결합하는 정도를 측정함으로써 유전자표현의 수준을 알 수 있게 하는데, 이때 수천 혹은 수만- 개의 유전자를 glass 표면에 고정시킴으로서(따라서 DNA chip으로 불림) 많은 유전자의 표현정도를 동시에 촉정할 수 있다. microarray는 유전자, 세포, 조직의 기능에 대한 정보를 제공하며 뇌와 신경계 같은 복잡한 조직의 유전자 발현 분석에 사용되고 있다. 본 연구에서는 저산소증을 유발한 흰쥐 대뇌신경세포에 AGR을 처리하여 유전자 표현 변화를 조사하였다.</p>