족세포에서 고포도당과 싸이클로스포린이 세포사멸에 미치는 영향

Abstract

[한글]싸이클로스포린 (CsA)은 신이식 후 사용하는 강력한 면역억제제로 이식신 생존율을 유의하게 호전시켰다. 그러나 CsA을 장기간 사용할 경우 구심성 신소동맥 병변, 세뇨관 위축, 세뇨관-간질성 섬유화, 그리고 사구체경화증 등이 동반되는 만성 CsA 신독성이 발생하게 되는데, 이러한 만성 CsA 신독성의 병인으로는 구심성 세동맥의 수축으로 인한 허혈과 세포사멸 등이 있다. 또한, 세포사멸은 당뇨병성 신병증의 특징 중 하나인 족세포 수의 감소와도 밀접하게 관련되어 있는 것으로 알려져 있다. 당뇨병성 신병증은 전 세계적으로 말기 신부전증의 가장 흔한 원인 질환으로, 당뇨병성 신병증에 의한 말기 신부전증 환자의 증가와 함께 신이식을 받는 당뇨병 환자도 더욱 증가할 것으로 예상된다. 그러나 당뇨병을 동반한 말기 신부전증 환자에서의 이식 후 신생존율은 감염이나 급성 거부반응으로 인하여 비당뇨병 말기 신부전증 환자에 비하여 낮은 것으로 보고되고 있다.이에 본 연구자는 당뇨병 신이식 환자에서의 낮은 신생존율과 족세포 사멸 사이의 연관성을 규명하기 위하여 고포도당과 CsA으로 자극한 족세포에서의 세포사멸을 알아보고자 하였다. 족세포를 33？에서 감마인터페론이 포함된 배양액으로 계대 배양하였으며, 이후 37？에서 감마인터페론이 없는 배양액으로 배양하면서 분화를 시켰다. 족세포의 분화를 확인한 후 우태아혈청이 없는 배양액으로 24시간 동안 배양한 다음, 5.6 mM 포도당 (NG), NG + 24.4 mM 만니톨 (NG + M), NG + 10-6 M CsA (NG + CsA), 30 mM 포도당 (HG), 그리고 HG + 10-6 M CsA (HG + CsA) 배양액으로 72시간 동안 배양하였다. mRNA 발현은 RT-PCR로, 단백 발현은 Western blot로, 그리고 세포사멸은 Hoechst 33258 염색과 FACS를 이용하여 분석하여 다음과 같은 결과를 얻었다.1. 족세포에서 Bax/Bcl-2 mRNA 발현비는 NG + CsA군과 HG + CsA군에서 NG군에 비하여 각각 3배, 2.8배 증가되었으며 (p<0.05), Bax/Bcl-2의 단백 발현비도 NG군에 비하여 NG + CsA군과 HG + CsA군에서 2.2배, 1.7배 증가되었다 (p<0.01). 그러나 고포도당이나 만니톨은 족세포의 Bax와 Bcl-2 mRNA 및 단백 발현에 영향을 미치지 않았다.2. TGF-？] mRNA 및 단백 발현은 NG군과 HG군에 비하여 NG + CsA군과 HG + CsA군에서 의의있게 증가되었다 (p<0.05). 그러나 고포도당이나 만니톨은 족세포의 TGF-？] 발현에 영향을 미치지 않았다.3. Hoechst 33258 염색에 의한 apoptotic cell의 수는 CsA 처치군에서 의의있게 증가되었으며, FACS 분석상으로도 CsA 처치군에서 apoptotic cell의 비율이 유의하게 높게 나타났다 (p<0.01).이상의 결과로 족세포에서 싸이클로스포린이 세포사멸을 증가시켰으며, 싸이클로스포린에 의한 세포사멸이 고포도당 조건 하에서 더 심화되지는 않을 것으로 생각된다.

[영문]Cyclosporine A (CsA) is a potent immunosuppressant for transplantation and various autoimmune diseases, and has markedly improved the success of organ transplantation. However, the major limiting problem in the long-term use of CsA is chronic nephrotoxicity, a histologic lesion characterized by affterent arteriolopathy, tubular atrophy, tubulointerstitial fibrosis, and finally glomerulosclerosis. The pathogenesis of chronic CsA nephrotoxicity is not fully understood, but several previous studies have suggested that it is attributed to sustained ischemia and apoptosis of tubular cells, mesangial cells, and podocytes. On the other hand, apoptosis of podocytes is also considered one of the pathophysiologic events in diabetic nephropathy, resulting in decrease in podocytes number. Diabetic nephropathy is the leading cause of end-stage renal disease (ESRD) in many countries, so more diabetic ESRD patients are supposed to receive a kidney transplant. However, the renal survival rates in diabetic ESRD patients are known to be worse than non-diabetic ESRD patients due to more infection and acute rejection, in which apoptosis is known to be implicated.In this study, we evaluated the combined effect of high glucose and CsA on apoptosis in cultured podocytes to determine whether high glucose and CsA exert synergistic deleterious effects on podocytes, leading to poor renal survival in diabetic transplant patients in clinical field. Conditionally immortalized mouse podocytes were cultured under permissive conditions at 33？ with ？-interferon and were subcultured, and then allowed to differentiate at 37？ without ？-interferon. After confirming differentiation of podocytes and serum restriction for 24 hours, podocytes were exposed to medium containing 5.6 mM glucose (NG), NG + 24.4 mM mannitol (NG + M), NG + 10-6 M CsA (NG + CsA), 30 mM glucose (HG), or HG + 10-6 M CsA (HG + CsA) for 72 hours. mRNA expression was determined by RT-PCR, protein expression by Western blot, and apoptosis by Hoechst 33258 staining and FACS analysis. The results were as follows;1. Bax/Bcl-2 mRNA expression ratio was significantly increased in NG + CsA and HG + CsA cells by 3.0- and 2.8-fold, respectively, compared to podocytes exposed to NG medium (p<0.05). Bax/Bcl-2 protein ratio was also significantly increased in NG + CsA and HG + CsA cells by 2.2- and 1.7-fold, respectively, compared to NG podocytes (p<0.01). However high glucose and mannitol had no effect on Bax and Bcl-2 mRNA and protein expression.2. TGF-？] mRNA and protein expression were significantly higher in NG + CsA and HG + CsA podocytes than NG cells (p<0.05). However high glucose and mannitol had no effect on TGF-？] expression.3. The numbers of apoptotic cell determined by Hoechst 33258 staining were significantly increased by CsA treatment, and FACS analysis also revealed significantly higher proportion of apoptotic cells in CsA-treated groups.In conclusion, these results suggest that CsA increases apoptosis in podocytes and diabetes status may not affect CsA-induced apoptosis of podocytes.