결식 및 insulin 의존성 당뇨병 생쥐 모델에서 정소 내 Aquaporin9의 발현 및 insulin에 의한 조절

Abstract

Aquaporin (AQP)은 수분 통로 단백질로 삼투압 조절 및 수분의 항상성에 필수적이다. 11종의 AQPs 중 AQP9은 물 뿐 아니라 glycerol등의 이동에 관여하는 organic transporter로도 기능한다. 현재까지 정소조직의 Leydig cell에서 다량 발현되는 Aqp9의 역할은 규명되지 않고 있으나 간에서와 유사하게 glycerol등의 이동 통로로 작동하여 혈중 glucose의 결핍 조건하에서 안정된 steroidogenesis를 보장하기 위한 장치의 가능성이 제기된다. 한편 insulin 의존성 당뇨병은 혈중 testosterone의 감소 및 정자형성장애 등 심각한 남성기능의 장애를 초래한다. 본 연구는 변형된 당대사의 조건하에서 Leydig cell에서 일어나는 steroidogenesis 조절 기작에 AQP9의 관여 여부를 규명하고자 결식조건 및 Streptozotocin (STZ) 처리를 통해 유도한 insulin 의존성 당뇨병 생쥐 모델에서 정소 내 AQP9 및 17beta hydroxysteroid dehydrogenase (17B-HSD) 발현의 변동, 혈중 testosterone 수준의 변화를 조사하였다. ICR계 생쥐 수컷 성체를 2, 4일 간 결식시킨 후 정소조직 및 혈액을 채취하여 AQP9 17B-HSD mRNA의 발현 및 혈중 testosterone을 측정하였다. ICR계 생쥐 수컷 성체에 STZ를 100 mg/kg B.W.로 1회 복강 주사한 후 1주 후 혈당을 측정하여 12시간 공복 시 100 mg/dL, 식후 혈당 200 mg/dL 이상인 생쥐를 선발하였다. 이들 중 일부는 하루 2회씩 1.5U의 insulin을 1주일 간 주사 후 정소 및 혈액을 채취하였다. 정소 내 AQP9 및 17B-HSD mRNA의 발현량은 내부 대조유전자로 rpl7 유전자를 이용하여 최적화된 semiquantitative RT-PCR법으로 분석하였다. 혈중 testosterone 수준은 RIA법으로 분석하였다. 정량적 RT-PCR 결과 결식 2일군 생쥐의 정소에서 AQP9 mRNA 수준이 유의하게 증가하였으나 4일에는 대조군 수준으로 감소하였다. 2일 결식 후 혈중 testosterone 수치는 대조군과 차이가 없었으나 4일 결식 시 소폭 유의적으로 감소하였다. 17B-HSD의 발현은 4일 결식 시 유의적으로 감소하였다. STZ로 유도한 insulin 의존성 당뇨 생쥐 정소에서 AQP9 mRNA의 발현이 유의하게 증가하였고 insulin 투여 시 다시 대조군 수준으로 감소하였다. 17B-HSD의 발현은 STZ 처리군에서 유의적으로 감소하였고, insulin 처리 후에도 회복되지 않았다. 결식 조건 하에서는 혈 중 glucose의 감소가 일어나고 insulin 의존성 당뇨 정소조직에서 는 glucose의 세포 내 유입이 감소된다. 두 조건하에서 AQP9 발현의 증가는neoglucogenesis의 전구물질로 glycerol의 이동을 보장하기 위한 Leydig cell의 생리적 적응의 결과로 사료된다. 장기 결식은 steroidogenesis 관련 유전자인 AQP9 발현의 저하와 함께 17B-HSD 발현을 저하시켜 혈 중 testosterone을 저하시키는 것으로 사료된다. 특히 STZ에 의한 insulin 의존성 당뇨 정소조직에서 insulin 투여 후 AQP9의 발현이 감소하므로 Leydig cell의 insulin receptor 신호전달 하위에 AQP9 발현의 negative feedback 조절이 관여하는 것으로 사료된다. 이 때 insulin 투여는 17B-HSD의 발현을 유의적으로 회복시키지 못하므로 전사수준에서 이 두 유전자는 서로 다른 요인에 의해 조절될 가능성과 함께 당뇨성 정소의 Leydig cell에서 영구적 변화 발생의 가능성이 제기된다. 당뇨병 정소에서 AQP9 발현의 증가를 통한 glycerol의 유입만으로 steroidogenesis에 필요한 생리적 요구가 충족되지 못하는 것으로 사료된다.