고포도당이 백서 사구체 메산지움 배양세포에서p38 MAPK 활성화 및 Fibronectin 생성에 미치는 영향 (The Effect of High Glucose onp38 MAPK Pathway andFibronectin Synthesis in Cultured Rat Mesangial Cells)

서지정보

· 발행기관 : 대한신장학회
· 수록지 정보 : Kidney Research and Clinical Practice / 22권 / 5호 / 483 ~ 493페이지
· 저자명 : 유태현, 허종호, 류동열, 김현욱, 이수현, 김진주, 정동섭, 최규헌, 이호영, 한대석,강신욱

초록

목 적:고포도당으로 자극한 백서 메산지움 배양세포에서 p38 mitogen activated protein kinase (MAPK)의 활성화와 p38 MAPK의 상부와 하부인자로 알려져 있는 MAPK kinase 3/6 (MKK3/6)와 c-AMP responsive element binding protein (CREB)의 활성화, 그리고 fibronectin 합성을 자극 시간에 따라 관찰하고, p38 MAPK 경로와 fibronectin 합성 사이의 연관성을 규명함으로서 당뇨병성 신증의 병태생리를 규명하고자 하였다.
방 법:백서 메산지움 배양세포를 정상 포도당 (5.6 mM), 고포도당 (30 mM), 또는 정상 포도당＋만니톨 (24.4 mM)로 자극한 후 첫째 p38 MAPK; 둘째 p38 MAPK의 상부 인자인 MKK3/6; 셋째 p38 MAPK의 하부인자인 CREB; 넷째 MAPK phosphatase-1 (MKP-1)의 변화를 자극 시간 (3분-48시간)에 따라 Western blot을 이용하여 관찰하였으며, 다섯째 fibronectin의 변화는 RT-PCR과 ELISA를 이용하여 확인하였다.
결 과:고포도당으로 자극한 백서 사구체 메산지움 배양세포에서 p38 MAPK 경로가 활성화되었다. Total p38 MAPK 단백은 변화가 없었으나, 활성화된 phospho-p38 MAPK 단백은 고포도당군에서 자극 10분 후부터 정상 포도당군에 비해 의의있게 증가되었으며 (평균 1.9배), phospho-CREB 단백 역시 고포도당군에서 자극 10분 후부터 의미있게 증가되었다 (평균 2.5배). 이에 비해 p38 MAPK의 상부인자인 phospho-MKK3/6는 고포도당군에서 자극 3분 후부터 의의있게 증가되었다 (평균 2.4배). 또한, MKP-1 단백 발현은 고포도당군에서 p38 MAPK의 활성이 증가하기 시작한 시기와 동일한 시기 (자극 10분 후)부터 증가하기 시작하였다 (평균 1.9배). Fibronectin mRNA와 세포 배양액내 fibronectin은 고포도당군에서 자극 48시간 후에 각각 1.7배와 1.5배 증가되었으며, 이러한 증가는 p38 MAPK 억제제인 SB203580 (1 µM)에 의해 각각 73%와 69% 억제되었다.
결 론:고포도당으로 자극한 백서 사구체 메산지움 배양세포에서 p38 MAPK 경로의 활성화를 확인하였으며, p38 MAPK 억제제가 고포도당에 의한 fibronectin의 합성 증가를 억제시키는 것으로 보아 당뇨병성 신증에서 관찰되어지는 fibronectin의 축적에 p38 MAPK 경로가 관여할 것으로 생각된다.

영어초록

Background:The p38 mitogen-activated protein kinase (MAPK) pathway is activated by several stress factors, potentially leading to cellular apoptosis and growth. Little is known about the pattern of p38 MAPK pathway activation in mesangial cells under high glucose conditions. We examined the activity and expression of p38 MAPK members, p38 MAPK, MAPK kinase 3/6 (MKK3/6), c-AMP responsive element binding protein (CREB), and MAPK phosphatase-1 (MKP-1) in cultured mesangial cells exposed to high glucose.
Methods:Mesangial cells were subcultured from rat glomeruli isolated by sieving technique. After serum restriction for 48 hours mesangial cells were exposed to 5.6 mM glucose (low glucose, LG), 5.6 mM glucose＋24.4 mM mannitol (LG＋M), or 30 mM glucose (high glucose, HG) for 3 minutes to 48 hours with or without SB203580. Western blot was performed to determine the activity and protein expression of p38 MAPK members. RT-PCR and ELISA were performed for fibronectin mRNA expression and fibronectin synthesis, respectively.
Results:p38 MAPK and CREB activities were significantly increased in mesangial cells exposed to HG compared with LG or LG＋M after 10 minutes and was sustained at higher levels to 48 hours (p< 0.05), but total p38 MAPK and CREB protein expressions did not differ. MKP-1 showed a similar pattern as p38 MAPK and CREB (p<0.05). MKK3/6 acitvity was significantly higher in HG cells after 3 minutes and remained at higher levels throught the study period (p<0.05). Fibronectin mRNA expression and fibronectin synthesis were significantly increased in mesangial cells exposed to HG after 48 hours (p< 0.05). SB203580 (1 µM) pretreatment for 1 hour significantly reduced HG-induced fibronectin mRNA expression and fibronectin synthesis by 73% and 69%, respectively (p<0.05).
Conclusion:p38 MAPK activity was increased in mesangial cells exposed to HG in parallel with increased MKK3/6 activity, resulting in CREB activation and increased fibronectin synthesis. This activated p38 MAPK may play a role in the pathogenesis of diabetic nephropathy.

참고자료

· 없음