Insulin, insulin-like growth factor-I과 tumor necrosis factor alpha 상호작용에 의한 생쥐 초기배아에서 발생과 사멸 조절 및 신호전달

Abstract

당뇨성 모체의 자궁환경은 배아의 발달 저해 및 손상을 유발하며 tumor necrosis factor alpha (TNF-α)는 배아의 손상과 밀접히 관련되어 있다. 수정으로부터 착상까지 초기 배아 발달과정은 배아자체적인 발생프로그램에 의해 지배되지만 배아 주변의 다양한 peptide 호르몬, 성장인자 및 사이토카인들은 배아 발생 프로그램의 정교한 조절을 담당한다. 특히 당뇨성 모체환경 하에서 배아의 손상 기작을 이해하기 위해서는 이들에 의한 배아 내 신호전달 수준의 조절 기작을 이해하는 것이 중요하다. 본 연구는 insulin, insulin-like growth factor-I (IGF-I), TNF-α에 의한 초기 배아 형태적 발생 및 사멸의 변화를 확인하고 그 조절기작을 규명하고자 이들 ligand 수용체 하위에서 mitogen activated protein kinase (MAPK) cascade 수준의 신호 교류 및 MAPK 활성의 변화를 조사하였다. 생쥐의 상실배 및 포배를 대상으로 이들이 첨가된 배양액에서 형태발생, 세포증식 및 사멸과 포배에서 MAPK (ERK1/2)의 활성에 미치는 영향을 조사하였다. Insulin과 IGF-I은 상실배의 생존율과 체외발생과 포배의 할구 수를 대조군에 비해 유의하게 증가시킨 반면 TNF-α는 생존율과 발생율, 할구수를 유의하게 감소시켰다. Insulin과 IGF-I은 TNF-α에 의한 배아 생존율과 발생율, 할구 수 저해 작용을 억제였다. 포배의 TUNEL-positive 할구의 비율과 apoptosis의 effector인 caspase-3의 활성은 TNF-α 처리군에서 유의하게 높았으나 insulin 또는 IGF-I을 함께 처리한 경우 TNF-α 비처리군과 유으한 차이를 보이지 않았다. Insulin과 IGF-I은 포배에서 MAPK의 활성을 유의하게 증가시킨 반면 TNF-α는 처리농도에 의존적으로 MAPK 활성을 감소시켰다. TNF-α는 농도에 의존적으로 MAPK 활성을 감소시켰으며, TNF-α를 전처리 한 포배에서는 insulin에 의한 MAPK 활성의 증가가 저해되었다. 이러한 결과로부터 생쥐의 착상 전 초기 배아 발생과 사멸조절에 insulin, IGF-I과 TNF-α 사이에 MAPK 활성 수준의 cross talk이 존재함을 확인하였고 insulin과 IGF-I은 TNF-α에 의한 배아의 손상을 억제하는 것을 확인하였다. 당뇨성 배아손상의 주요원인인 TNF-α에 의한 배아세포의 사멸기작으로 MAPK cascade 활성의 부조절이 관여하며 insulin 및 IGF-I 처리를 통해 배아손상을 최소화 시킬 수 있을 것으로 사료된다.