당뇨 백서 사구체 및 고농도 포도당으로 자극한 족세포에서ZO-1의 변화와 안지오텐신 수용체 차단제의 영향 (Changes of ZO-1 Expression in Diabetic Rat Glomeruli and Cultured Mouse Podocyte Under High Glucose Conditions and the Effect ofAngiotensin II Type 1 Receptor Blocker)

서지정보

· 발행기관 : 대한신장학회
· 수록지 정보 : Kidney Research and Clinical Practice / 22권 / 6호 / 632 ~ 644페이지
· 저자명 : 김범석, 허종호, 박형천, 강신욱, 최규헌, 하성규, 이호영, 한대석

초록

목 적 : 당뇨병성 신증은 임상적으로 단백뇨가 특징적인 소견으로, 최근의 연구에 의하면 당뇨병성 신증을 포함한 대부분의 사구체 질환에 의한 단백뇨는 사구체 여과 장벽의 이상에 의해 발생하는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 고농노 포도당으로 자극한 배양 족세포와 streptozotocin으로 당뇨가 유발된 백서의 사구체를 이용하여 slit diaphragm과 연관이 있는 세포질 내 단백 중 하나인 zona occludens-1 (ZO-1)의 변화 및 안지오텐신 제 1형 수용체 차단제 (angiotensin Ⅱ type 1 receptor blocker, ARB)의 영향에 대해 알아보고자 하였다. 방 법 : 불멸화 마우스 족세포 (immortalized mouse podocytes)를 정상 포도당 (5.6 mM, NG), Ng^(+) 만니콜 24.4 mM (NG+M), NG+ARB (L-158,809 10^(6)M), 고농도 포도당 (30 mM, HG) 및 HG+ARB로 7일간 자극한 후 ZO-1 mRNA와 단백의 변화를 RT-PCR과 western blot을 이용하여 관찰하였다. 또한, 54마리의 Sprague-Dawley 백서를 대상으로 대조군 (18마리), 당뇨군 (18마리) 및 ARB 투여 당뇨균 (18마리)으로 나눈 후 실험 1,2,3개월에 사구체를 분리하여 RT-PCR과 Western blot을 시행하였으며, 조직에서의 ZO-1 발현은 면역조지화학 염색법을 이용하여 관찰하였다. 결 과 : 7일간 고농도 포도당 배양액으로 배양한 족세포 내의 ZO-1 mRNA와 단백 발현은 정상 포도당으로 배양한 족세포에 비하여 각각 283±22%와 220±12% 증가되었으며 (p<0.01), ARB를 투여한 고농도 포도당 배양액으로 배양한 족세포에서는 고농도 포도당군에서 관찰된 ZO-1 mRNA와 단백 발현의 증가가 각각 73±9%와 64±7% 억제되었다 (p<0.05). 24시간 요단백 배설량은 당뇨균에서 1개월 후 78.7±7.2 ㎎ 72.8±7.2 ㎎, 그리고 3개월 후 90.6±11.3㎎으로 대조군의 1개월 후 23.0±1.5㎎, 2개월 후 23.9±1.2㎎, 및 3개월 후 19.8±3.2 ㎎에 비해 의의있게 증가되었으며 (p<0.01), 이러한 증가는 ARB의 투영에 의해 1개월 후 56.3±6.0 ㎎ 2개월후 52.5±3.6 ㎎ 및 3개월 후 51.6±56.6 ㎎로 의의있게 억제되었다 (p<0.05). 당뇨군에서 사구체 내 ZO-1 mRNA 및 단백 발현은 대조군에 비해 모든 기간에서 의의있게 증가되었으며, 특히 3개월 후에는 각각 234±19%와 216 ±20% 증가되었고 (p<0.01), 이러한 증가는 ARB의 투여로 각각 57±9%와 71±14% 감소하였다 (p<0.05). 면역조직화학 검사상 당뇨군의 사구체에서 대조군에 비해 ZO-1 단백의 발현이 의의있게 증가되었으며, ARB 투여군에서는 당뇨군에 비해 의의있게 억제되었다. 이러한 ZO-1 발현의 변화는 주로 족세포에서 관찰되었다. 결 론 : 이상의 생체내외 실험 결과로부터, 족세포 내의 ZO-1 발현의 변화가 당뇨병성 신증의 초기부터 나타나며, 이러한 변화는 단백뇨의 발생과 연관성이 있을 것으로 생각된다.

영어초록

Background : Diabetic nephropathy (DN) is clinically characterized by persistent proteinuria. The underlying pathologic changes responsible for the nephropathy are the loss of size selective and/or charge seletive properties of the glomerular filtration harrier. Size selectivity is maintained primarily by the slit diaphragm and ZO-1 is one of the basic components of it. However, the precise role of the ZO-1 in the pathogenesis of the glomerular diseases is not fully understood. We investigated the changes of ZO-1 expression in diabetic glomeruli in vivo. We also evaluated the effect of angiotensin Ⅱ type 1 receptor blocker (ARB) on the ZO-1 changes induced by diabetes or high glucose. Methods : To determine the effect of ARB on podocytes ZO-1 protein and mRNA expression, immortalized mouse podocytes were incubated with RPMI medium containing mormal glucose (NG, 5.6mM) or high glucose (HG, 30 mM) with or without ARB (10?? M, L-158,809). For animal studies, rats were injected with diluent (Control, C, n=18) or streptozotocin. The latter were left untreated (DM, n=18) or treated with 1 mg/㎏/day ARB (DM+ARB, n=18). Six rats from each group were sacrificed monthly, and Western blot and RT PCR were performed for ZO-1 with sieved glomeruli. Renal sections were stained for ZO-1 by immunohistochemistry. Results : The ZO-1 mRNA and protein expressions in podocytes exposed to HG conditions were significantly higher than those in podocytes exposed to NG media (p＜0.05). ARB treatment inhibited the HG induced increase in ZO-1 mRNA and protein expression by 73% and 64%, respectively (p＜0.05). Compared to the C rats (19.8+3.2mg/day), 24 hour urinary protein excretion at 3 month was significantly higher in the DM rats (90.6±11.3 mg/day, p＜0.05), and ARB treatment partly reversed the in crease in proteinuria in DM rats (51.6±6.6 mg/day, p＜0.05). Glomerular ZO-1 mRNA and protein expressions were also significantly increased in DM than corresponding C at all duration (p＜0.05). ARB treatment for 3 months in DM rats inhibited the increase in ZO-1 mRNA and protein expression by 57.5% and 70.6%, respectively (p＜0.05). ARB treatment for 3 months significantly ameliorated increased glomerular ZO-1 expression in DM rats as assessed by immunohistochemistry. Conclusion : In conclusion, ZO-1 mRNA and protein expressions were increased in podocytes exposed to HG and in DM glomeruli, and this increment in ZO-1 expression was ameliorated with ARB. Taken together, these data suggest that change of ZO-1 expression in podocytes is implicated in the early changes of diabetic nephropathy and may contribute to the development of proteinuria. (Korean J Nephrol 2003;22(6):632-644)

참고자료

· 없음