인슐린 비의존형 당뇨환자의 직계자녀에서 포도당 이용율, 근섬유형태, 당수송체 유전자의 다형성에 관한 연구

Abstract

[한글]

인슐린비의존형 당뇨병(Non-insulin dependent diabetes mellitus : NIDDM)의 원인은 불명확하지만 유전적 소인과 환경적 요인 등의 다양한 인자들이 복합적으로 관계된다고 생각된다. 인슐린비의존형 당뇨병 환자의 자녀는 성장 후 NIDDM이 발병할 가능성이 높기 때문에 고위험군으로 분류하고 있는데 이들은 유전적으로 현증 당뇨병 전단계의 대사장애 즉 인슐린 자극에 의한 말초조직의 포도당 이용률 감소와 고인슐린혈증을 보이고 있는 것으로 알려져 있다. 인슐린과 관련된 포도당대사에 중요한 역할을 하는 골격근섬유는 서근성 섬유(Ⅰ형)와 속근성 섬유(Ⅱ형)로 나누는데 인슐린저항성이 있는 NIDDM 환자에서는 속근성 섬유의 비율이 증가하고 모세혈관 밀도가 감소한다고 한다. 인슐린저항성의 주요 원인은 인슐린 자극이 있을 때 세포내에서 포도당수송을 담당하는 단백질인 4형 포도당수송체(GLUT4)의 기능저하 때문인데, GLUT4유전자의다형성이 종족간에 차이를 보이고 일부 종족에게 돌연변이가 관찰된다는 보고가 있다. 따라서 당뇨병환자의 자녀와 같은 고위험군에서 당수송체 유전자의 다형성은 장래의 당뇨병 발병 가능성을 예측할 수 있고 이들

의 당대사 기전을 밝히는 연구모델로 제안되고 있다.

본 연구에서 관찰대상은 운동량이 비교적 적은 의과대학생 20명과 운동선수 12명으로서 비운동선수군 20명 중 10명은 당뇨병 부모를 둔 자녀이었고 10명은 정상 대조군이었다. 또한 운동선수들은 체육대학 수영선수로서 이중 6명은 당뇨병 부모를 둔 자녀이었고 6명은 정상 대조군이었다. 연구방법은 신체계측과 24시간 식품기억회상법으로 영양분석을 하였고 75그램 포도당을 경구투여를 통한 당부하검사와 인슐린 반응을 측정하였다. 말초조직의 포도당이용률은 정상혈당검사법(Euglycemic hyperinsulinemic clamp test)에 의하여

측정하였다. 근조직검사는 대퇴 외측광근에서 근침생검하였으며 근섬유는 ATPase 염색, 모세혈관 염색은 amylase PAS 염색 후 관찰하였다. 또한 이들에서 GLUT4 유전자의 다형성여부를 관찰하였다.

대상자의 임상적 특징을 보면 운동선수군이 비운동선수군에 비해 통계적으로 유의하게 신장, 체중, 제지방조직(lean body mass) 비율, 총칼로리 섭취량과 소모량이 많았으며 상대적으로 지방조직(fat mass)비율은 적었다. 경구당부하검사상 인슐린비의존형 당뇨병의

가족력이 있는 비운동선수군의 60분 혈당과 인슐린이 나머지 세 군에 비해서 유의하게 높았으며, 120분의 인슐린이 가족력이 있는 비운동선수군과 정상 비운동선수군이 가족력이 있는 운동선수군과 정상운동선수군에 비해서 높았다. 정상혈당검사법으로 알아 본 말초조

직의 포도당이용률은 당뇨병의 가족력이 있는 운동선수군이 정상 운동선수군에 비해서, 가족력이 있는 비운동선수군이 정상 비운동선수군에 비해서 유의하게 낮았다. 그러나 가족력이 있는 운동선수군과 정상 비운동선수군 사이에 포도당이용율의 차이가 없었다.

근섬유조성비율과 근섬유당 단위면적은 가족력이 있는 운동선수군이 가족력이 있는 비운동선수군에 비해 lIa섬유가, 정상 운동선수군이 정상 비운동선수군에 비해 IIb 섬유가 유의하게 증가되어 있었다. 그러나 근섬유의 모세혈관 밀도와 근섬유당 모세혈관 밀도에서 유의한 차이를 발견할 수 얼었다. 운동선수군과 비운동선수군에서 GLUT4 다형성 여부를 측정한 결과 polymorchic Kpnl site는 5.8kb와 6.5kb로 관찰되었으나, 가족력이 있는 군과 정상 대조군 사이에 통계학적으로 유의한 차이가 없었으며, BamHl과 EcoRl으로는 다형성을 관찰할 수 없었다.

이상의 연구 결과로 미루어 볼 때 인슐린비의존형 당뇨병환자의 20대 자녀에서 당대사 결함이 이미 나타나 있었으며 그 원인은 확실치 않으나 근육조직에서 인슐린저항성이 일차적인 요인으로 생각되고 운동선수에서는 인슐린저항성이 극복되어 있었음을 알 수 있었다.

[영문]

First degree relatives of non-insulin dependent diabetes mellitus(NIDDM) are generally accepted to be high risk group for the developement of NIDDM. Therefore we intended to identify early metabolic abnormailties in young offsprings of parents with NIDDM and to determine whether morphologic alterations in muscle fiber type and capillary density and to discover polymorphism at GLUT4 gene.

We included both 10 untrained offsprings of NIDDM Parents and 10 untrained control subjects and compared these subjects with both 6 trained offsprings of NIDDM parents and 6 trained control subjects with no family history of NIDDM. They were all third decades male subjects and the untrained and the trained were

different in height, weight, fat composition , lean body mass, total response of Plasma glucose and C-peptide levels in all subjects. However, the untrained offsprings showed higher plasma glucose levels especially significant at 60 min of OGTT compared with other three group. The corresponding insulin response was

significantly higher at 60 min. of OGTT in the untrained offsprings than other three groups. and at 120 min. of OGTT in the un-trained offsprings than the trained subjects. The glucose disposal rate measured by means of euglycemic hyperinsulinemic clamp study was significantly lower in the untrained and the

trained offsprings than the untrained and the trained control subjects respectively(5.6±7.3 vs 8.6±0.3 mg,/kg/min, p<0.01 and 9.3±0.9 vs 12.1±0.8 mg/kg/min, P＜O.05), whereas no difference was fecund between the untrained control and the trained offsprings(8.6±0.3 vs 9.3 ±0.9 mg/kg/min, p= NS).

Muscle biopsy was taken from vastus lateralis muscle and stained for myofibrillar ATPase to identify type 1, lla, lIb, lIc fibers and stained for amylase PAS to visualize the capillary density. There were no significant differences in muscle

fiber type and capillary densities in offsprings and controls. Relative distribution and mean fiber area of type lla were more increased in the trained offsprings than the untrained offsprings. Relative distribution and mean fiber area of type lIb were more increased in the trained control than the untrained control.

By the method of restriction fragment length polymorphism, we found two polymorphic Kpn 1 sites of 6.5kb and 5.8kb without any new polymorphism for GLUT4 gene DNA in all groups. By both BamH1, and EcoR1, we did not discover polymorphism at GLUT4 gene locus.

There were genetic tendencies in offsprings of NIDDM and early metabolic defects in the young offsprings is expressed as insulin resistance in peripheral tissue. To overcome the early metabolic defects in offsprings of NIDDM and to prevent the developement of overt diabetes mellitus, they should be recommended the avoidance

of obesity by careful diet and physical exercise.