당뇨병 환자에서 NF-kB 및 AP-1의 활성화와 죽상동맥경화증과의 연관성

Abstract

[한글]

목적: 당뇨병 환자와 정상 대조군의 경동맥 내중막두께(intima-media thickness, IMT)를 측정하고 NF-κB 및 AP-1의 활성도의 차이를 평가하고, 대상자들의 임상 및 생화학적 특징과의 관계를 분석함으로써 산화스트레스에 의해 유발되는 NF-κB 및 AP-1의 활성화와 당뇨병 환자에의 죽상동맥경화증과의 관계를 알아보고자 하였다.

대상 및 방법: 제 2형 당뇨병 환자 66명을 경동맥 내중막두께 증가 유무에 따라 두 군으로 나누고, 정상 대조군 57명을 선정하여 임상적 및 생화학적 특징 조사를 하였고 이들로부터 세포내 산화물질의 활성도를 측정하였고, NF-κB 및 AP-1의 활성도 및 TGF-β1을 측정하였다.

결과: 세 군간의 연령, 성별에 유의한 차이는 없었으며 체질량지수에서도 각 군간의 차이가 없었다. 기저치 및 H2O2, PKC 자극제인 PMA로 처리한 반응성 산소족의 활성도는 ‘증가된 IMT 당뇨병 환자군’에서 ‘정상 IMT 당뇨병 환자군’ 및 ‘정상 대조군’에 비하여 높게 관찰되었다. 또한 ‘증가된 IMT 당뇨병 환자군’에서 ‘정상 IMT 당뇨병 환자군’ 및 ‘정상 대조군’에 비해 NF-κB 및 AP-1이 증가되어 있었다. TGF-β1은 ‘증가된 IMT 당뇨병 환자군’에서 나머지 군에 비해 높았으나, ‘정상 IMT 당뇨병 환자군’과 ‘정상 대조군’ 간의 차이는 유의하지 않았다. TGF-β1은 경동맥 내중막두께와 유의한 양의 상관관계를 보였다(r=0.735, p=0.043). NF-κB 및 AP-1의 활성도와 TGF-β1 발현의 연관성을 평가한 결과, TGF-β1은 NF-κB와 AP-1과 각각 유의한 상관관계를 보였다.

결론: 당뇨병 환자에서 산화스트레스가 당뇨병성 죽상동맥경화증에 관계하며, NF-κB 및 AP-1과 연관성이 있음을 알 수 있었다. 따라서 당뇨병성 죽상동맥경화증에서 고혈당에 의해 증가된 반응성 산소족의 생성 및 제거하는 기전의 이상이 당뇨병성 죽상동맥경화증을 초래하는 하나의 병인일 가능성을 시사한다.

[영문]Objectives: The aim of this study was to evaluate the possible role of oxidative stress in atherosclerosis of diabetic patients by measuring intracellular ROS generation and the activation of transcription factors, including nuclear factor-kappa B (NF-κB), activator protein-1 (AP-1) in isolated peripheral blood mononuclear cells (PBMCs).

Methods: 66 patients matched for HbA1C (10.6±2.7%) with diabetes mellitus (28 males, 38 females; age 56.1±13.4 years; duration of diabetes 115.7±83.4 months) were selected for this study. Patients with DM included in this study were divided into diabetes mellitus (DM) patients with carotid normal intima-media thickness (Group II) and DM patients with increased intima-media thickness (Group III). We selected at random 57 healthy controls matched for age and sex with DM patients (Group I). Dichlorodifluorescein (DCF)-sensitive intracellular ROS was measured by fluorescent spectrometry. The activities of NF-κB, AP-1 in PBMCs were measured by electrophoretic mobility shift assay. The amount of TGF-β1 in PBMC lysate was determined by quantitative sandwich enzyme immunoassay.

Results: Spontaneous and H2O2 (or phorbol-12-myristate-13- acetate, PMA) stimulated ROS were significantly higher in PBMCs from patients with Group III than in those Group II, and these were also higher in Group I. No differences between the groups in terms of sex, age, BMI, blood pressure, total cholesterol, triglyceride and HDL-cholesterol were evident. Group II had an 1.33 fold higher AP-1 activity but similar NF-κB activity compared with Group I. On the other hand, Group III had 2.64 fold higher NF-κB activity, a 1.79 fold higher AP-1 activity than Group I. Moreover, the activities of NF-κB and AP-1 were significantly higher in Group III than in Group II. The TGF-β1 protein in PBMCs was higher in Group III than Group II (3.11±0.39 vs 1.78±0.68). No difference in TGF-β1 protein was observed in PBMCs of Groups I and II. The levels of TGF-β1 were significantly correlated with NF-κB and AP-1 activity in PBMCs and in carotid artery IMT.

Conclusion: The present study demonstrates that intracellular ROS generation, and NF-κB and AP-1 activation in PBMCs strongly correlate with carotid artery IMT and TGF-β1 expression in PBMCs. These clinical results suggest that increased oxidative stress in PBMCs may play a role in the pathogenesis of atherosclerosis in DM patients.