CXCR4 expressed in somatotrophs mediates GH production and cell proliferation

Abstract

[한글]

화학주성인자 stromal cell-derived factor-1 (SDF1) 과 그 배위자에 대한 수용체인 CXCR4 간의 상호작용은 뇌하수체 전엽의 기능을 조절하는 데 중요한 역할을 하는 것으로 생각되고 있다. 본 연구에서는 백서의 뇌하수체 전엽 세포와 성장 호르몬 분비 암 세포주인 GH3 세포주에서의 SDF1 과 CXCR4의 발현 및 그 역할에 대하여 알아보고자 하였다. 역전사 효소-중합 효소 연쇄 반응 분석 과 면역 조직화학 분석을 통해 백서의 뇌하수체 전엽과 GH3 세포주에서 CXCR4 수용체가 발현됨을 확인하였다. 이중 면역 형광 염색 분석 결과에 따르면 CXCR4를 발현하는 세포와 성장 호르몬을 분비하는 세포의 분포는 백서의 뇌하수체에서 일치하고 있으며, 이는 CXCR4 수용체가 백서의 성장자극세포에서 한정적으로 발현됨을 시사한다. 백서의 뇌하수체 일차 배양 세포와 성장호르몬분비호르몬 수용체 발현 GH3 세포 (GH3-hGHRHR)를 이용하여 SDF1과 성장호르몬분비호르몬, 소마토스타틴의 기능에 대하여 조사하였다. SDF1은 백서의 뇌하수체 일차 배양 세포와 GH3-hGHRHR 세포에서 성장호르몬분비호르몬과 마찬가지로 성장 호르몬 유전자의 전사 및 성장 호르몬의 분비를 촉진시켰다. SDF1에 의한 세포 증식 유도는 GH3 세포주에 SDF1를 첨가하였을 때 BrdU incorporation 이 증가하는 결과를 통해 입증하였다. Western blot 분석을 통해 SDF1에 의존적으로 ERK1/2이 인산화됨을 알 수 있었으며, 이는 여러 연구를 통해 증명된 MAPK가 GH3 세포 증식에 있어 세포내 매개자의 역할을 한다는 사실을 재확인하였다. 따라서 이러한 결과들을 바탕으로 SDF1/CXCR4 상호작용이 정상 뇌하수체 세포 또는 성장자극세포 암종에서 성장 호르몬 분비 및 세포 증식에 중요한 역할을 할 것으로 생각된다.

[영문]

Chemokine stromal cell-derived factor-1 (SDF1) and its receptor CXCR4 interaction may play an important role in the regulation of anterior pituitary function. In this study we investigated the expression of SDF1 and CXCR4, and their role in the normal rat pituitary and growth hormone (GH) producing GH3 tumor cell line. RT-PCR analysis and immunohistochemistry revealed that CXCR4 was expressed in normal rat anterior pituitary and GH3 tumor cells. Double immunofluorescent staining showed the complete colocalization of CXCR4 with growth hormone (GH) in the rat pituitary, indicating CXCR4 is exclusively expressed in rat somatotrophs. Using rat primary pituitary cell cultures, and GHRH-receptor expressing stable GH3 (GH3-GHRHR) cells, we evaluated the function of SDF1 comparing with GHRH and somatostatin. SDF1 stimulated GH gene activation in both primary rat anterior pituitary cells, and GH3-hGHRHR cells in the same manner with GHRH. SDF1 also stimulate GH secretion from primary rat pituitary cells in dose dependant manner. BrdU incorporation was increased in response to SDF1 addition in GH3 cell culture, indicating SDF1-induced cell proliferation. SDF1-dependent phosphorylation of ERK1/2 was also confirmed by Western blot analysis, supporting the evidence that MAPK is an intracellular mediator of SDF1/CXCR4 interaction in the GH3 cell proliferation. In conclusion, these results indicate that SDF1/CXCR4 interaction plays an important role in GH production and secretion, and the proliferation of normal and tumorous somatotrophs cells.