췌장 외분비선 세포에 존재하는 protease-activated receptor의 생리학적 역할

Abstract

[한글]

PAR는 1990년대에 들어 확인된 수용체로서 PAR1이 1991년 cloning된 이후로 집중적인 연구가 시작되었다. 근래 degenerate primer를 이용한 cloning으로 PAR-1부터 PAR-4까지 4가지 아형이 cloning되었는데 그 중 PAR-1, PAR-3, PAR-4는 혈액의 thrombin에, 그리고 PAR-2와 PAR-4는 췌장 trypsin과 비만세포 tryptase에 매우 예민하게 반응하여 활성화되는 것으로 밝혀져 있다.

급성췌장염 시에 세포 간질로 trypsin이 유리되며, 이 때 PAR가 활성화될 수 있어, 췌장염에 어떤 작용을 할 수 있으리라 생각할 수 있다. 그러나 PAR의 존재가 알려진지 10년 가까이 되었음에도 불구하고 췌장에서 PAR의 생리학적 및 병태생리학적 역할에 대하여는

아직까지 잘 알려져 있지 않다. 따라서 본 연구에서는 먼저 췌장에 어떤 종류의 PAR가 존재하는지 분자생물학적인 방법 및 세포생리학적인 방법을 이용하여 살펴보았으며, 이들 수용체가 활성화되었을 때 췌장 외분비기능을 담당하는 선세포와 관세포 기능에 어떤 영향을 주는지를 검색하였다.

역전사 중합효소반응을 이용한 실험과 각 PAR 수용체의 효현제를 투여하면서 세포 내 Ca2+ 농도 변동을 측정한 결과, 췌장 선세포에는 기능적인 PAR-2가 발현되어 있고, 이 수용체가 활성화되는 경우 췌장 amylase의 분비 증가가 일어남을 알 수 있었다. 또한 췌장 관세포에는 측저막에 기능적인 PAR-2가 발현되어 있고, 췌장 관세포 PAR-2 활성화는 anion exchanger와 Cl- channel을 모두 활성화시키는 것을 발견하였다.

이상의 결과는 PAR 수용체 흥분 시 췌액과 HCO3-의 분비가 증가하는 것을 의미하며, 이는 췌장염 시 PAR 수용체 활성화가 일종의 췌조직 보호기전으로 작용할 수 있다고 생각된다.

[영문]

For over a century it has been assumed that acute pancreatitis results from an autodigestion of the pancreas by its own proteases. Whereas, how and where digestive proteases are being activated in the pancreas are remained the topic of much controversy and speculation. Protease-activated receptors(PARs), ubiquitous surface molecules participating in many biological processes have been recently discovered. PAR is a G protein-coupled receptor that is cleaved by trypsin within the NH2-terminus, exposing a tethered ligand that binds and activates the receptor. Amongst four distinct PARs that have been cloned, PARs 1, 3 and 4 are activated by thrombin, but PAR-2 is activated by trypsin or mast cell tryptase. PAR possibly plays a role in activation of acute pancreatitis but the role of PARs in pancreas

has not been elucidated. With the aim to study molecular and functional identification of PARs in pancreas and the effect of PAR activation on pancreatic acinar cell and ductal cell function, we designed this study and obtained the following results.

PAR expression on pancreatic acinar and ductal cell was verified by RT-PCR and Western blotting. Pancreatic acinar cells express functional PAR-2, which increases amylase secretion in acinar cells. On the other hand, pancreatic duct cells express functional PAR-2 on basolateral membrane. Thus, trypsin interacts with basolateral PAR-2 to increase [Ca2+]i and activate luminal Cl-/HCO3- exchanger and Cl- channel.

In conclusion, PAR activates the HCO3--rich fluid secretion in exocrine pancreas and it can be a native protective mechanism during acute pancreatitis by flushing the toxic materials generated by the inflammatory processes.