흥분성 독성은 글루타메이트와 같은 신경 전달 물질에 의한 과도한 자극으로 신경세포가 손상되고 사멸하는 병리학적인 과정입니다. 흥분성 신경전달물질인 글루타메이트에 대한 수용체(예: NMDA 수용체 및 AMPA 수용체)가 글루타메이트 폭풍에 의해 과활성화될 때 이러한 현상이 발생합니다. 이러한 수용체의 과자극은 세포의 칼슘 농도 증가, 미토콘드리아 스트레스, 자가포식 결핍으로 이어져 결국 글루타메이트성 뉴런의 사멸로 이어집니다.
흥분성 독성은 뇌졸중, 외상성 뇌 손상뿐만 아니라 다발성 경화증, 알츠하이머병, 근위축성 측색 경화증(ALS), 파킨슨병, 헌팅턴병, 다발성 경화증과 같은 신경 퇴행성 질환과 관련이 있는 것으로 논의되고 있습니다.
뇌졸중과 외상성 뇌 손상의 맥락에서 글루타메이트와 같은 신경 전달 물질이 갑자기 급증하면 세포에 칼슘 이온이 과도하게 유입되어 미토콘드리아 기능 장애, 리소좀 기능 장애, 세포 사멸 및 염증 과정을 유발할 수 있습니다.
또한 흥분 독성은 급성 손상에서만 발생하는 것이 아니라 신경 퇴행성 질환에도 기여할 수 있습니다. 다발성 경화증에서는 면역 매개 염증과 탈수초화가 주요 병원성 과정이지만, 신경세포 손상을 악화시키는 흥분성 독성의 잠재적 역할에 대한 관심이 높아지고 있습니다. 알츠하이머병, 루게릭병, 파킨슨병, 헌팅턴병의 병리도 흥분 독성 과정의 기여로 인해 발생하는 것으로 의심되고 있습니다.
각 질환에서 흥분성 독성이 관여하는 정도는 다양하지만, 중추 신경계 내 신경 전달 물질의 균형을 조절하는 것을 목표로 하는 치료 개입 전략은 이러한 질환으로 고통받는 환자를 위한 가능한 치료법으로 잠재력을 가지고 있습니다.
Scantox에서는 배아 원시 피질 뉴런을 글루타메이트로 처리하고 생존율과 세포 독성을 측정하는 등의 방법으로 흥분 독성을 평가할 수 있습니다(그림 1). MK-801 물질은 이 병변을 역전시키는 기준 화합물로 사용될 수 있습니다.
글루타메이트 병변은 SH-SY5Y, NSC-34 또는 유도만능줄기세포(iPSC)에서 수행할 수 있습니다. 따라서 세포를 24시간 동안 글루타메이트로 처리합니다. 글루타메이트 첨가 농도와 시점은 세포 유형에 따라 다릅니다. 글루타메이트에 의한 독성 및 세포 사멸은 LDH 및 MTT 분석을 사용하여 평가합니다.
그림 1: E18 마우스 배아에서 유래한 일차 피질 뉴런을 DIV8까지 배양한 후 24시간 동안 L-글루타메이트로 병변을 처리했습니다. 기준 화합물 MK-801은 LDH 및 MTT 분석으로 각각 평가한 결과 L-글루타메이트에 의한 독성 및 세포 사멸을 회복시킬 수 있습니다(그룹당 n=6). 데이터는 그룹 평균으로 표시되며 차량 대조군의 백분율로 표시됩니다. 일원 분산 분석에 이어 Dunnet의 사후 검정. ***p<0.001.