Pancreatic β cell에서 chronic high glucose가 유도하는 apoapoptosis가 당뇨병 발병에 미치는 영향과 그 관련 기전에 관한 연구

초록

목적 : 당뇨병의 특징인 hyperglycemia에 의한 췌장 β 세포의 apoptosis 기작을 연구함으로써 당뇨병 발병 원인을 규명하며 당뇨병의 치료제개발에 응용하고자 한다. 이를 위해 high glucose에 의한 pancreatic 세포의 apoptosis와 glucose 대사에 중요한 GCK 와의 관련성을 조사하고 그 관련 조절 기작을 연구하고자 하였다. 방법 : Insulinoma 세포인 MIN6N8 β세포에서의 glucose의 효과를 조사 하였다. Chronic high glucose에 의해 세포의 apoptosis가 유도됨을 증명하기 위해 apoptosis에 관련된 유전자발현 변화 분석과 미토콘드리아의 outermembrane으로의 Bax의 translocation이 이루어짐을 조사하였다. 또한 Glucose metabolism에 관여하는 유전자들의 발현과 GCK와 미토콘드리아의 binding을 조사하였다. High glucose가 유도하는 apoptosis에서 GCK의 overexpression이 미치는 효과를 알아보기 위해 GCK가 overexpression된 MIN6N8 세포를 제작하였다. High glucose에 의해 유도되는 Bax translocation 및 oligomerization과 Bad 인산화에 GCK overexpression이 미치는 효과를 알아보았다. ICR mice로부터 분리한 pancreatic islet cell에서의 high glucose에 의해 유도되는 apoptosis의 조절 기작을 확인 하는 연구를 수행하였다. 결과 : Mouse pancreatic β세포주인 MIN6N8 세포에 chronic high glucose를 처리하면 Bax oligomerization, cytochrome C release, 그리고 caspase-3 활성에 의하여 apoptosis가 일어남을 확인하였다. 이 과정 동안 세포내 ATP 생성과 insulin 분비가 감소하였고, 동시에 glucokinase(GCK)발현이 크게 감소하였다. 또한, 미토콘드리아와 Bax의 결합을 증가시켜 cytochrome C release를 증가시키는 반면에, GCK와 미토콘드리아와의 결합은 감소시켰다. 그런데 이들 현상들은 GCK 과발현에 의해 억제됨을 알 수 있었고 분리한 primary islet 세포들에서도 이와 유사한 결과들을 얻을 수 있었다. 결론적으로, chronic high glucose에 의한 β세포 apoptosis는 GCK 발현의 감소를 통한 미토콘드리아와의 결합의 감소에 의해 유발됨을 알 수 있었다. 결론 : Hyperglycemia를 통한 Insulin 생성에 관여하는 췌장의 β세포의 죽음의 원인과 관련 기작을 연구함으로써 제 1형뿐 만아니라 제 2형 당뇨병의 발병 기전을 규명할 수 있는 기초를 제공할 수 있다. 또한 β세포의 죽음에 관련하는 기전 연구 결과를 토대로 제 1 형 및 제 2형 당뇨 발병과 병인을 밝혀 치료할 수 있는 치료제 개발에 기초 자료로 제시할 수 있다.

키워드