Long-term taurine administration improves motor skills in a tubulinopathy rat model by decreasing oxidative stress and promoting myelination (2021)

https://doi.org/10.1016/j.mcn.2021.103643

 

해당 논문은 타우린의 장기 섭취가 튜불린 병증(tubulinopathy) 모델 쥐인 taiep rat에서 산화 스트레스와 탈수초화(demyelination)를 줄이고, 운동 능력을 개선하는지 평가한 연구이다. taiep rat은 신경 손상과 운동 기능 저하를 동반하는 희귀 질환 모델로, 인간의 탈수초화 질환(다발성 경화증, H-ABC 등)과 유사한 특징을 보인다. 타우린은 항산화, 항염증, 신경 보호 효과가 입증된 물질로, 이 연구에서는 타우린이 이러한 신경 질환 모델에서 수초 재생 및 운동 기능 회복에 효과가 있는지 확인하고자 했다.

 

연구 방법

1. 실험 설계

• 대상: taiep rat 및 대조군(Sprague Dawley rat)
• 처리 방식
  • 타우린 50mg/L 농도로 음용수에 혼합하여 임신 15일째부터 출생 이후 8개월까지 섭취
  • 타우린 처리를 받은 쥐 그룹(taiep/Tau)과 처리하지 않은 그룹(untreated taiep)으로 나누어 비교
  • 생후 초기(0.5개월)부터 성숙기(8개월)까지 뇌 영역별로 결과를 측정

2. 분석 지표

1. 산화 스트레스와 세포 손상 지표
   • Nitric oxide(NO), MDA + 4-HDA
2. 신경 성장 및 탈수초화 관련 단백질
   • CXCL1(신경 전구세포 증식), CXCR2(염증 관련 수용체), FGF2(수초 형성 억제 인자), BDNF(수초 생성 및 신경 성장 인자)
3. 수초 생성 및 재생 과정
   • BrdU 염색(세포 증식), 수초 함량 측정
4. 운동 및 감각 기능 평가
   • 소근육 운동 및 균형: Cliff aversion test
   • 근력: Hanging strength test
   • 성숙기 운동 능력: IBB(전완부 회복 점수)

 

연구 결과

1. 산화 스트레스 감소

• 타우린 섭취는 뇌의 산화 스트레스 지표(NO, MDA + 4-HDA)를 유의미하게 감소시켰다.
• 산화 스트레스는 수초 손상과 신경 염증을 유발하는 주요 요인으로, 타우린은 이를 억제하여 탈수초화 진행을 늦추는 효과를 보였다.

2. 수초 생성 및 재생 촉진

• 타우린은 뇌의 특정 영역(교뇌, 해마 등)에서 세포 증식을 촉진하고, 수초 함량을 증가시켰다.
• 연구 초기에는 수초 형성이 저하되었던 taiep rat에서, 타우린 섭취 후 수초 생성이 활성화되었으며, 탈수초화의 진행을 억제하는 효과를 보였다.

3. 신경 성장 및 염증 조절

• 타우린은 CXCL1, CXCR2, FGF2, BDNF와 같은 신경 성장 및 염증 관련 단백질의 수치를 조절했다.
  • CXCL1: 신경 전구세포 증식 촉진
  • FGF2: 탈수초 억제 효과 강화
  • BDNF: 수초 생성 및 신경세포 보호

4. 운동 능력 개선

• 타우린은 초기(생후 9일)부터 소근육 운동 능력과 균형을 개선했다.
• 근력 테스트에서 타우린을 섭취한 쥐는 미끄러지지 않고 오래 버틸 수 있었으며, 근육 반응 속도와 긴장도가 향상되었다.
• 성숙기(3개월)에는 손의 운동 조절 능력이 증가하고, IBB 점수가 높아져 신경 손상으로 인한 운동 장애가 부분적으로 회복되었다.

5. 감각 운동 통합 효과

• 감각 운동 통합 테스트에서 큰 차이는 보이지 않았으나, 이는 taiep rat에서 일반적으로 나타나는 전반적인 탈수초화로 인한 결과로 해석된다.

 

 

그래프 설명

1. NO Levels Over Time

• 뇌에서 산화 스트레스 지표인 Nitric Oxide(NO) 수준이 타우린 섭취 여부에 따라 시간에 걸쳐 어떻게 변했는지 나타낸다.

• 타우린을 섭취한 쥐는 NO 수치가 유의미하게 감소하였으며, 이는 산화 손상을 줄이고 탈수초화를 억제하는 데 기여했음을 시사한다.

2. MDA + 4-HDA Levels Over Time

• 또 다른 산화 스트레스 지표인 MDA + 4-HDA 수준이 타우린 섭취 그룹과 섭취하지 않은 그룹에서 시간에 따라 어떻게 변했는지 보여준다.

• 타우린 섭취로 MDA + 4-HDA 수치가 낮아졌으며, 이는 타우린의 항산화 효과로 인한 신경 보호 및 손상 완화 효과를 의미한다.

3. Motor Performance Over Time

• 타우린 섭취 여부가 시간이 지남에 따라 운동 수행 점수에 미치는 영향을 보여준다.

• 타우린 섭취 그룹에서 운동 능력이 현저히 향상되었으며, 이는 근력과 균형 감각의 회복을 통해 운동 기능이 개선되었음을 나타낸다.

4. Myelin Content by Brain Region

• 타우린 섭취 여부에 따라 뇌의 주요 부위(교뇌, 소뇌, 뇌량, 중뇌)의 수초 함량을 비교한다.

• 타우린 섭취 그룹에서 모든 뇌 영역에서 수초 함량이 증가하였으며, 이는 수초 재생을 촉진하고 탈수초화를 억제하는 데 효과적임을 보여준다.

 

연구 결론

타우린 보충제가 산화 스트레스 감소, 수초 재생 촉진, 운동 능력 향상에 긍정적인 효과를 보였지만, 이 연구는 튜불린 병증 쥐 모델을 기반으로 수행되었기 때문에 결과를 인간에게 직접 적용하기에는 한계가 있다. 쥐 모델은 인간과 유사한 신경생리학적 특징을 가지지만, 인간의 뇌 구조와 대사 과정이 다르므로 추가적인 임상 연구가 필요하다. 이러한 점을 고려할 때, 타우린의 실제 효과를 검증하고 최적의 용량과 투여 방법을 규명하기 위해 인간을 대상으로 한 장기적인 연구가 요구된다.

 

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