활성 산소종 또는 ROS는 미토콘드리아 대사 과정에서 생성되는 불안정한 분자입니다.
이 분자는 뇌 조직을 공격하고 산화적 손상을 일으키는 등 여러 가지 문제를 일으킬 수 있습니다.
이제 한 과학자 그룹이 ROS와 알츠하이머병(AD) 사이의 연관성을 발견하여 AD 진행이 ROS로 인한 산화성 뇌 손상과 밀접한 관련이 있음을 입증했습니다.
연구진이 5xFAD 형질전환 마우스 모델을 사용하여 이러한 연관성을 밝혀낸 방법을 알아보세요.
이전 AD 혁신을 기반으로 구축
한 2016년 연구의 한 과학자 팀은 쥐 모델을 사용하여 비타민 E가 결핍된 실험 동물의 산화 수준을 조사했습니다.
연구진은 비타민 E가 결핍된 늙은 쥐의 산화 수준이 젊은 쥐보다 훨씬 높다는 사실을 발견했습니다.
동시에 높은 산화 수준이 뇌 세포에 부정적인 영향을 미칠 수 있다는 것이 분명해졌습니다.
연구진은 이것이 알츠하이머와 알츠하이머병 사이의 연관성을 암시한다고 생각했습니다. 산화 스트레스와 연관와 미토콘드리아 산화 기능 장애로 인해 생성되는 ROS를 발견했지만 더 많은 연구가 필요했습니다.
이제 같은 연구팀이 알츠하이머병의 진행이 미토콘드리아 산화 기능 장애 및 산화성 뇌 손상과 밀접한 관련이 있다는 사실을 확인했습니다.
후쿠이 코지 교수와 그의 동료 요시다 나오키, 카토 유고, 타카츠 히로카츠 교수가 주도한 이 연구는 최근에 에 게시됨 바이오 의약품.
5xFAD 형질전환 마우스 모델 연구
가장 최근 연구를 위해 과학자들은 3개월, 6개월, 20개월령의 5xFAD 형질전환 생쥐 세 그룹을 사용했습니다.
그리고 이 쥐들을 건강한 대조군 쥐와 비교했습니다.
연구진은 동물의 인지 능력과 협응력을 테스트하기 위해 모리스 물 미로와 로타로드 테스트 등 두 가지 표준 실험을 진행했습니다.
물 미로 실험에서 5xFAD 형질전환 생쥐는 미로를 완료하는 데 시간이 더 오래 걸렸지만 속도가 느려지지는 않았습니다.
흥미롭게도 RotaRod 테스트에서는 6개월령과 20개월령의 5xFAD 생쥐가 연령이 일치하는 대조군 생쥐보다 더 오랜 시간 동안 막대에 머물렀습니다.
연구 책임자인 코지 후쿠이(Koji Fukui)에 따르면, 이는 두 그룹 간의 체중 차이 때문일 수 있으며, 대조군 쥐는 5xFAD 쥐보다 더 무거웠습니다.
궁극적으로 연구 결과는 5xFAD 쥐가 인지 장애를 보였을 수 있지만 협응력에는 문제가 없음을 시사했습니다.
5xFAD 형질전환 마우스 모델에서 인지 장애 평가하기
연구팀은 5xFAD 생쥐가 인지 장애를 경험한다는 사실을 확인했습니다.
그러나 어떤 AD 관련 단백질이 이러한 현상을 일으키는지는 확실하지 않았습니다.
이를 알아보기 위해 연구진은 두 그룹의 마우스에서 뇌의 다양한 부위에서 조직 샘플을 수집했습니다.
그런 다음 연구팀은 각 샘플의 산화 마커를 평가했습니다.
그 결과는 매우 흥미로웠습니다.
먼저, 연구팀은 5xFAD 생쥐가 알츠하이머병 진행과 관련된 단백질인 Aβ 수치가 더 높다는 사실을 발견했습니다.
또한 5xFAD 생쥐는 나이가 들면서 Aβ가 점진적으로 증가하는 것으로 나타났습니다.
또한 흥미로운 점은 AD 관련 단백질 Aβ1-42가 뇌의 다른 부위보다 해마에서 훨씬 더 높았다는 사실입니다.
전반적으로 연구팀은 해마에서 Aβ1-42 응집이 실험 대상자의 인지 장애를 직접적으로 유발한다는 사실을 확인할 수 있었습니다.
미토콘드리아 손상과 뉴런 생존
마지막으로 연구팀은 연구 결과를 ROS와 연관시켰습니다.
연구팀은 처음에 ROS에 의한 미토콘드리아 손상이 알츠하이머병 환자에서 나타나는 뇌 신경세포 사멸과 밀접한 관련이 있다는 가설을 세웠습니다.
연구진은 5xFAD 생쥐의 주요 미토콘드리아 산화 효소 수치를 확인하여 이 가설을 검증했습니다.
이러한 효소 중 하나인 3-NT(3-니트로티로신)는 산화 정도를 나타내는 지표로, 5xFAD 마우스에서 나이가 들수록 증가하는 것으로 밝혀졌습니다.
이는 산화가 미토콘드리아 기능 장애를 일으켜 결국 알츠하이머병 진행에서 나타나는 인지 기능 장애로 이어진다는 증거입니다.
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후쿠이 교수 연구팀은 5xFAD 생쥐를 연구하여 산화, 미토콘드리아 기능 장애, AD 진행 사이의 중요한 연관성을 확인할 수 있었습니다.
이를 바탕으로 연구팀은 이 치명적인 질병의 치료를 발전시킬 수 있는 다른 연결고리를 찾아낼 수 있을 것입니다. Scantox는 1977년부터 최고 수준의 발견, 규제 독성학 및 CMC/분석 서비스를 제공하는 GLP/GCP 준수 임상시험수탁기관(CRO)인 Scantox의 계열사입니다.
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