허혈성 신손상후 초기 반응 유전자 c-fos 및 c-jun과 TGF-β₁발현

Abstract

[한글]

급성 신부전에 의한 신손상후 회복과정은 세포증식에 따른 세포재생에 의하여 이루어지며 이때 여러 가지 세포성장인자가 작용하는 것으로 보고되었다. 특히 재관류 초기에는 c-fos와 c-jun을 포함한 초기반응 유전자 (early immediate response gene)의 발현이 일시적으로 증가하며 이러한 증가는 세포증식에 필요한 단백질들의 합성을 위하여 다양한 유전자의 발현을 유도한다. 특히 c-Fos와 c-Jun 단백질은 이형 중합체 (heterodimer)를 형성하여 activator protein-1(AP-1) 이라는 전사인자 (transcription factor)로 작용한다.

TGF-β는 AP-1 전사인자에 의하여 발현이 조절되는 여러 성장인자중 하나이다. 현재까지 알려진 세포증식에 대한 TGF-β의 영향은 세포에 따라 다르기는 하지만 주로 증식억제이다. 그러므로 재관류 후 생성된 AP-1에 의한 TGF-β의 발현유도 여부는 세포증식에 있어서 매우 중요할 것으로 생각되었으며 이에 따라 본 연구에서는 웅성백서의 일측 신장을 이용하여 허혈 후 재관류 과정에서 c-fos, c-jun, 그리고 TGP-β^^l 의 발현 양상을 확인하고자 하였다.

실험동물은 sham 수술을 시행한 대조군과 일측 신동맥을 결찰하여 신허혈을 유도한 15분 및 45분 허혈군의 세군으로 구분하여, 재관류 30분, 1시간, 2시간, 4시간, 6시간 그리고 4일후 각각 6마리씩 도살하여 혈액 뇨질소 및 혈청 크레아티닌치를 측정하였고, northern blot 분석과 면역조직화학염색을 시행하여 c-fos, c-jun과 TGF-β^^1의 발현을 조사하였다. 결과를 살펴보면 혈액 뇨질소와 크레아티닌치는 각 군간에 유의한 차이는 없었다. 광학현미경적 조직 검사상 15분 허혈군에서는 피질과 수질내 모세혈관의 충혈을 보였으며 45분 허혈군에서는 재관류 2시간후부터 세뇨관 상피의 괴사가 관찰되었다. c-fos의 발현은 northern blot 분석상 모든군에서 나타나지 않았으나 면역 조직화학 염색상 신수질의 상행각(thick ascending limb)과 내수질의 집합관 세포의 핵에 양성 반응을 보였다. c-jun의 발현은 northern blot 분석에서 15분, 45분 허혈군 모두에서 증가되었으며, 면역 조직 화학검사에서도 근위세뇨관과 원위세뇨판, 수질의 상행각 및 집합관에서 면역 반응이 증가하였다. TGF-β^^1 의 발현은 northern blot 분석상 모든 군에서 나타나지 않았으며, 면역조직화학 염색상에서도 면역반응이 보이지 않았다. 이상의 결과로 미루어 신허혈 손상에 의한 급성 세뇨관 괴사의 회복시 세포 재생을 위한 세포 증식을 유발하기 위하여 초기 반응 유전자인 c-jun, c-fos의 발현이 초기에 일시적으로 증가되며 세포 증식 억제 인자인 TGF-β^^1 의 발현은 증가되지 않는다고 생각된다.

[영문]

Recovery from ischemic and nephrotoxic acute renal failure requires replacement of damaged cells with new ones through cell proliferation induced by several growth factors. Immediately after reperfusion, expression of early immediate response genes including c-fos and c-jun is enhanced. This enhancement induces the expression of genes encoding proteins required for cell proliferation. Among them, c-Fos and c-fun protein form transcription factor activator protein-1 (AP-1) via a heterodimeric interaction. TGF-β is one of the cytokines regulating cell proliferation and its expression is regulated by AP-1. Although TGF-β induces mitogenic or antiproliferative effect depending on the cell types, the common effect of TGF-β appears to antiproliferative. In this context, it is very important to examine whether the expression of TGF-β is enhanced after reperfusion.

In this study, therfore, the expression of c-fos, c-jun and TGF-β were examined at different time points after reperfusion using northern blot analysis and immunohistochemical staining.

Experimental animals were divided into two groups: male Sprague Dawley rats had renal artery occluded for 15 min. (Group 1) or for 45 min. (Group 2) before reperfusion. Rats undergoing sham operation served as control (control group) respectively. Six rats from each group were sacrified at 30 min., 1 hr, 2 hrs, 4 hrs, 6 hrs and 4 days after reperfusion. At the same time, BUN and serum creatinine were measured. Total RNA was obtained from renal cortex of six rats and northern blot analysis performed for c-fos, c-jun, and TGF-β^^1 mRNA expression. Also immunohistochemical staining were undertaken. There was no significant difference in BUN and serum creatinine levels among three groups. On microscopic examination of the kidney tissues, capillary congestion in cortex and medulla were observed in group 1 and tubular necrosis was observed 2 hrs after reperfusion in group 2.

Increase in mRNA expression was not detected on northern blot analysis whereas c-Fos protein was detected in nucleus of thick ascending limb cells on immunohistochemical staining.

The mRNA level of c-jun was increased in both groups 1 and 2. Increased c-jun protein was observed in proximal and distal tubules, thick ascending limb of medulla and collecting duct. TGF-β^^l mRNA and protein expression were not different among 3 groups. Therefore it appears that recovery of renal tubular necrosis from ischemic injury requires transient increase in c-fos and c-jun expression but not TGF-β^^l expression.