검색 상세

P2X7 Receptor Modulation of Beta-Amyloid Induced Reactive Oxygen Species Release from Microglia

P2X7 수용체의 베타 아밀로이드 자극에 의한 마이크로글리아로부터 활성산소의 생성 및 분비 조절 기전 연구

  • 김수윤 (Kim, Soo Yoon, 아주대학교 대학원)

초록/요약

Activation of glial cells has been proposed to contribute to neuronal dysfunction in Alzheimer’s disease (AD). Recent studies indicate that microglial activation affects the progression of AD because these cells can release pro-inflammatory substances known to induce neurotoxicty. Microglia produces reactive oxygen species (ROS) via P2X7 receptor by extracellular ATP-stimulation. P2X7 is found predominantly in immune system cells such as macrophages and microglia, and mediates the influx of Ca^(2+) and Na^(+) as well as the secretion of interleukin (IL) -1α, IL-1β and IL-18. Therefore, we studied the P2X7-mediated beta-amyloid (Aβ) neurotoxicity in mixed neuron-microglia cultures. Aβ-stimulated P2X7 receptor induction in microglia was identified by immunocytochemisty and Ca^(2+) influx study. MitoTracker Red CM-H₂XRO_(s) labeling, and H₂O₂ assay showed that ROS secretion from Aβ-stimulated microglia were blocked by P2X7 antagonist such as PPADS and oxidized ATP (oATP), and P2X7 inhibitor Brilliant Blue G, suggesting that P2X7 receptor is the primary receptor stimulated by Aβ to generate ROS. Immunocytochemistry for synaptophysin showed that Aβ induced neuronal cell death and synaptic dysfunction in mixed neuron-microglia cultures but not in neuron-enriched cultures. Moreover, Aβ-induced neurotoxicity were significantly reduced by P2X7 antagonists. These results demonstrate that P2X7 receptor can modulate Aβ-induced ROS release from microglia and thus involves with neurotoxicity in AD.

more

초록/요약

최근 글리아의 활성화는 알츠하이머병 에서의 신경세포의 기능저하를 유도한다고 보고되고 있다. 즉 신경독성을 유도하는 염증인자를 분비하는 마이크로글리아가 활성화됨으로 인하여 알츠하이머병의 진전을 돕는다는 것이다. 더욱이 마이크로글리아는 세포 밖 ATP에 의해 자극을 받으면 P2X7 수용체를 통해 활성산소를 분비한다는 보고가 되었다. 또한 P2X7 수용체는 마이크로글리아와 대식세포와 같은 면역작용 세포에 많이 존재하며 칼슘과 나트륨 유입뿐 아니라 인터루킨-1α, 인터루킨-1β 그리고 인터루킨-18과 같은 염증성 사이토카인을 분비한다고 알려져있다. 그리하여 우리는 신경세포와 마이크로글리아를 함께 배양하여 마이크로글리아가 베타 아밀로이드에 의한 신경독성을 일으킬 때 마이크로글리아의 P2X7이 관여하는지에 대하여 연구하였다. 면역 염색법과 칼슘분석법 이용하여 베타 아밀로이드에 의해서 마이크로글리아에서 P2X7 수용체 발현이 유도되는 것을 확인하였다. 또한 MT Red CM-H₂XRO_(s)를 이용하여 마이크로글리아 세포내 활성산소를 검출하고, 마이크로글리아에서의 활산소종(ROS)의 분비가 P2X7 수용체의 유도에 따라서 일어나는 것을 확인함으로써 베타 아밀로이드 자극에 의한 마이크로글리아에서의 활산소종 분비가 P2X7 수용체의 조절을 받을 수 있을 것이라고 생각하였다. 그리하여 우리는 P2X7의 antagonist인 PPADS, oATP 그리고 억제제인 BBG를 사용하여 베타 아밀로이드 자극에 의한 활성산소의 분비가 일어나지 않는 것을 확인함으로써 우리는 P2X7 수용체가 베타 아밀로이드 자극에 의해서 활성산소를 만들어내는 중요한 수용체임을 밝혔다. 베타 아밀로이드 자극을 주었을 때 신경세포 단독 배양조건에서보다 신경세포와 마이크로 글리아 동시 배양조건에서 신경세포가 더 많이 죽거나 시냅스가 끊어지는 현상을 볼 수 있었는데 이러한 현상은 P2X7 수용체의 antagonist인 PPADS, oATP 그리고 억제제 BBG를 처리하여 마이크로글리아에서의 활산소종 분비를 줄여줌으로써 신경독성이 거의 일어나지 않는 것을 확인하였다. 이는 베타 아밀로이드에 의하여 일어나는 신경독성이 간접적으로 마이크로글리아의 활성화에 의한 영향을 받고 있다는 것을 이야기한다. 이러한 결과로 우리는 베타 아밀로이드 자극에 의한 마이크로글리아의 P2X7 수용체 발현 및 활성화를 조절함으로써 알츠하이머병에서의 신경독성을 조절할 수 있다는 결론을 내렸다.

more

목차

TABLE OF CONTENTS
APPROVAL PAGE = ⅰ
ACKNOLEDGEMENT = ⅱ
ABSTRACT = ⅲ
TABLE OF CONTENTS = ⅴ
LIST OF FIGURES = ⅶ
LIST OF ABBREVIATION = ⅷ
Ⅰ. INTRODUCTION = 1
Ⅱ. MATERIALS AND METHODS = 4
A. Reagents = 4
B. Microglial cell culture = 4
C. Cortical neuron culture = 5
D. Neuron-microglia co culture = 5
E. Immunofluorescence staining = 6
F. Detection of ROS = 7
G. Reverse transcription-polymerase chain reaction (RT-PCR) = 8
H. Measurement of P2X7 expression = 8
I. ATP efflux measurement = 9
J. Ca^(2+) imaging experiment = 9
K. Statistical analysis = 10
Ⅲ. RESULT = 11
A. Presence of microglia enhanced Aβ(1-42)-induced neurotoxicity = 11
B. Aβ(1-42) induced the ROS production in microglia. = 12
C. ROS production in Aβ(1-42)-stimulated microglia is regulated by ATP released by microglia via P2X7 receptor. = 12
D. P2X7 receptor mediates the ROS generation = 13
E. ROS production is mediated by Ca^(2+) influx = 14
F. P2X7 antagonists reduce neurotoxicity in neuron-microglia co cultures = 14
Ⅳ. DISCUSSION = 26
REFERENCE = 32
국문요약 = 39

more
반출 Meta View 목록