혈관뇌장벽의 손상과 칼슘 항상성 불균형이 알츠하이머병의 병인기전에 미치는 영향 연구

Abstract

서론: 알츠하이머병 (Alzheimers disease, AD)의 주요한 특징으로 알려진 베타 아밀로이드 단백질 (amyloid beta-peptide, Aβ축적은 blood-brain barrier (BBB)손상과 Ca2+항상성 불균형을 일으키는 것으로 알려져 있지만 그 정확한 기전 및 병인과의 연관성은 잘 알려져 있지 않다. 본 연구에서는 AD에서 보이는 BBB손상 기전과 항산화제로 알려진 vitamin C가 Aβ축적과 BBB손상에 끼치는 영향을 확인해보고자 하였다. 또한, AD에서 Ca2+항상성의 불균형이 보고 되어 있으므로 Ca2+ 항상성을 유지하고 조절하는 단백질로 알려진 칼빈딘 (Calbindin-D28k, CB)을 AD모델 쥐에서 발현을 특이적으로 없앴을 때 AD 병인 기전에 어떠한 영향을 주는지 규명해 보고자 하였다. 방법: (1) BBB손상을 확인하기 위해 Aβ peptide와 AD 동물모델인 5XFAD (Tg) mice를 이용하였다. RAGE (Receptor for advanced glycation end products), 세포 내Ca2+-칼시눌린(Calcineurin, CaN), 기질금속단백분해효소(matrix metalloproteinase, MMP)에 대한 각각의 저해제들을 처리해 그에 따른 변화를 혈관내피세포 (murine endothelial cells, bEnd.3)에서 관찰하였다. 그리고 vitamin C가 AD의 병인 기전에 영향을 주는지 확인하기 위해서 vitamin C를 체내에서 합성할 수 없는 Gulo KO/Tg mice를 생성한 후 저농도와 고농도의 vitamin C를 먹인 후 AD의 병리적 증상들의 변화를 확인하였다. (2) AD동물 모델에서 감소된 CB양이 AD병인기전에 영향을 줄 수 있는지 in vivo에서 알아보고자, CB가 결핍된 5XFAD mice(Calb1-/-

5XFAD)를 제작하였다. 결과: (1) Aβ가 RAGE와 상호작용하여 세포 내 Ca2+을 증가시켜 CaN활성과 MMPs분비를 증가시킴으로써 BBB손상이 일어난다는 기전을 in vitro와 in vivo에서 확인하였다. 그리고 미세혈관의 손상과 더불어 Aβ축적이 고농도의 vitamin C를 섭취한 쥐에서 더욱 감소됨을 관찰하였다. (2) 5XFAD와 Calb1-/-

5XFAD mice의 뇌를 비교 분석하여 여러 신호전달경로의 변화와 differentially expressed proteins (DEPs)을 찾았다. 또한, 신경 세포의 수의 손실, 미토콘드리아 모양의 손상, 아폽토시스의 증가, 시냅스 신호전달 및 구조와 관련 단백질들의 발현의 감소가 5XFAD mice보다 Calb1-/-

5XFAD mice에서 더욱 유도되는 것을 관찰하였다. 결론: AD병인기전에서 보이는 BBB 손상이 RAGE, CaN, MMP 등 각각의 저해제들과 적절한 vitamin C의 섭취로 조절한 결과 호전되었다. 또한, Ca2+ 항상성을 조절하는 CB 가 없으면 AD의 병리학적 지표들이 더 악화된다는 것을 확인하였다. 따라서 BBB손상과 칼슘 항상성의 불균형을 조절하는 것이 AD병인기전을 치료하는 데 중요한 표적이 될 수 있을 것이라 기대한다.