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Title Page

Contents

List of Abbreviations 4

General Introduction 7

References 13

1. Abstract 17

2. Introduction 18

3. Materials and Methods 20

3.1. Animals 20

3.2. Induction of EAE 20

3.3. Histological Examination 21

3.4. Immunohistochemistry and immunofluorescence 21

3.5. Lectin histochemistry 22

3.6. Quantification of lectin and/or antibody-positive area 25

3.7. Statistical analysis 27

4. Results 28

4.1. Behavioral Evaluation after immunization 28

4.2. Histological and immunohistochemical analyses of the spinal cord 31

4.3. Histological and immunohistochemical analyses of the olfactory mucosa 33

4.4. Lectin histochemistry 35

4.4.1. BSL-II reactivity is reduced in the olfactory mucosa of EAE-affected rats among N-acetylglucosamine binding lectins 35

4.4.2. LCA is up-regulated in the olfactory mucosa of EAE-affected rats among mannose binding lectins 38

4.4.3. VVA and DBA increase, but BSL-I decrease in the olfactory mucosa of EAE-affected rats among N-acetylgalactosamine-binding lectins 40

4.4.4. Galactose-binding lectins, complex type N-glycan-binding lectins and fucose-binding lectin are not significantly changed by EAE 44

4.5. Double labeling of olfactory sensory neurons 46

5. Discussion 49

References 53

Abstract in Korean 58

List of Tables

Table 1. Plant lectins used in this study 24

Table 2. Summary of clinical use of EAE-affected rats 30

Table 3. Histochemical evaluation of undiversified lectin binding patterns in rat olfactory mucosa induced EAE 37

Table 4. Summary of changed lectin binding patterns in EAE-affected rat compared with normal control 45

List of Figures

Figure 1. Transduction of olfactory signals. 8

Figure 2. Glycans and olfactory function. 10

Figure 3. The effects of neuroinflammation in the olfactory system. 12

Figure 4. Measurement of the lectin and/or antibody-positive area. 26

Figure 5. Behavioral evaluation in EAE-affected rats. 29

Figure 6. Histological analysis and immunohistochemical staining for Iba-1 in the spinal cord of normal control and EAE-affected rats. 32

Figure 7. Histological analysis and immunohistochemical staining of Iba-1 in the olfactory mucosa of normal control and EAE-affected rats. 34

Figure 8. Lectin histochemistry for BSL-II in the olfactory mucosa of (A) normal control, (B) paralytic-stage EAE, and (C) recovery-stage EAE rats. 36

Figure 9. Histochemical analyses of LCA in the olfactory mucosa of (A) normal control, (B) paralytic-stage EAE, and (C) recovery-stage EAE rats. 39

Figure 10. N-Acetylgalactosamine-binding lectin histochemistry in the olfactory mucosa of normal control (A, F and K), paralytic-stage EAE (B,... 42

Figure 11. Double immunofluorescence reactivities to lectins (BSL-II and BSL-I; red) and to antibodies (OMP and PGP 9.5; green) in the olfactory... 48

Figure 12. Diagram showing changes in lectin-binding patterns in the olfactory mucosa of rats with EAE. 52

초록보기

 당사슬은 당접합체의 탄수화물기로 분자학적 구조, 당의 성분 및 결합 특이성에 따라 구분된다. 특히, 신경계의 후각기계에서 후각신경뉴런의 발달과 증식, 시냅스 형성, 냄새 신호 처리에 중요한 역할을 맡으며, 동물 종, 발생단계, 노화에 따라 발현에 차이가 있다고 알려져 있다. 그러나 신경염증 상태에서 후각기계의 당사슬 변화에 대해서는 밝혀진 바가 없다.

본 연구에서는 실험적 자가면역성 뇌척수염 (experimental autoimmune encephalomyelitis, EAE)을 유도한 쥐에서 염증세포의 대표적인 지표물질인 ionized calcium-binding adaptor molecule-1 (Iba-1) 항체를 이용한 면역조직화학법과 21종 렉틴을 이용한 조직화학법을 수행하여 중추신경 내에 발생한 염증이 후각점막에 미치는 영향을 정상대조군, 마비기, 회복기의 실험동물을 이용하여 평가하였다.

면역조직화학적 평가에서는 실험적 자가면역성 뇌척수염을 유도한 후 마비증세를 보이는 실험군의 척수를 비롯한 중추신경계와 후각점막에서 Iba-1 발현이 정상대조군보다 유의적으로 증가하였으며, 이후 회복기에서 정상대조군 수준으로 발현이 감소하였다. 이를 통해 자가면역성 뇌척수염을 유도한 쥐에서 중추신경계 내에 발생한 염증이 말초의 후각점막으로 이동된다는 사실을 확인하였다.

정상대조군과 실험적 자가면역성 뇌척수염 유도군간 렉틴 조직화학염색을 비교한 결과, 16종의 렉틴은 후각감각뉴런, 지지세포, 바닥세포, 신경다발, 보우만샘에서 특이적인 차이를 보이지 않았으나, 5종의 렉틴은 마비기의 실험적 자가면역성 뇌척수염 유도군 후각점막에서 정상대조군과 비교하였을 때 유의성 있는 증감을 나타내었다. Bandeiraea simplica lectin (BSL)-I과 BSL-II는 마비기 실험적 자가면역성 뇌척수염 유도군에서 후각신경세포과 지지세포에서 유의적으로 발현이 감소한 후 회복되는 경향을 나타내었다. 이에 반해, Lens culinaris agglutinin (LCA), Vicia villosa agglutinin (VVA), Dolichos biflorus agglutinin (DBA)는 각각 바닥막, 보우만샘, 모든 세포의 핵 내에서 발현이 유의적으로 증가하였다. 증가된 LCA, VVA, DBA는 회복기에 정상대조군과 비슷한 수준으로 발현하였다.

본 연구를 통해 실험적 자가면역성 뇌척수염을 유발시킨 쥐에서 중추신경염증이 후각점막에 염증반응을 일으킬 수 있으며, 후각점막 내 일부 당사슬 발현에 변화를 일으킬 수 있음을 확인하였다. 마비기 실험적 자가면역성 뇌척수염 유도군의 후각신경세포 내 BSL-II와 BSL-I의 발현감소는 N-acetyl-glucosamine과 N-acetyl-galactosamine로 인식 가능한 냄새 분자 감지에 장애를 일으켜 일시적인 후각장애를 일으킬 것으로 예상되며, 증가한 LCA, VVA, DBA 발현은 후각점막의 면역반응과 연관될 것으로 추정된다.

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