Changes in $A_{1}$, Adenosine Receptor-Adenylyl Cyclase System of Rat Adipocytes Fellowing Induction of Experimental Diabetes by Streptozotocin Treatment

Streptozotocin으로 당뇨병을 유발시킨 쥐의 지방세포에 나타나는 $A_{1}$, Adenosine Receptor-Adenylyl Cyclase System의 변화

Adenosine receptors in rat adipose tissues have been reported to be of $A_{1}$ subclass, and their stimulation leads to inhibition of adenylyl cyclase, resulting in inhibition of lipolysis. In the present study we investigated changes in $A_{1}$ adenosine receptor-adenylyl cyclase system of adipocytes following induction of experimental diabetes in rats. One week following experimental diabetes were induced by intravenous injection of streptozotocin (50 mg/kg body wt.), adipocytes from rats $(170{\sim}230g)$ fed ad libitum were isolated using collagenase. When adipocytes were incubated for 1 h with 1 unit/ml adenosine deaminase and $1\;{\mu}M$ isoproterenol, and assayed for glycerol formation, it was found that the inhibition of lipolysis in diabetic adipocytes by $(-)-N^{6}-(R-phenylisopropyl)adenosine$ (PIA), an $A_{1}$, adenosine receptor agonist, was twice that of control adipocytes. In an effort to delineate the mechanism(s), $[^{3}H]PIA$ binding to adipocytic membranes from diabetic and control rats were determined. Neither the affinities nor numbers of $A_{1}$ adenosine receptor were significantly different from each other (Best fit parameters for the one-site model are: $K_{d}=0.51{\pm}0.09nM$ and $B_{max}=1.60{\pm}0.12\;pmoles/mg$ protein for control membranes; $K_{d}=0.54{\pm}0.21\;nM$ and $B_{max}=1.72{\pm}0.31\;pmoles/mg$ protein for diabetic membranes). However, the inhibiton by PIA of the isoproterenol-stimulated adenylyl cyclase activities was found to be 1.9 times higher in adipocytic membranes from diabetic rats than those from controls. These results suggest that the increased sensitivity of inhibition of lipolysis to PIA in adipocytic membranes from diabetic rats is due to changes in signal transduction pathways, rather than alterations of $A_{1}4 adenosine receptor molecules themselves.

흰쥐의 지방세포에 존재하는 아데노신 수용체는 $A_{1}$, subclass로 알려져 있다. 따라서 효현제 (Agonist)에 의해 자극되면 adenylyl cyclase가 억제되고 결과적으로 지방분해가 억제된다. 본 연구에서는 당뇨병으로 인하여 생기는 쥐의 지방세포의 $A_{1]$, 아데노신 수용체-adenylyl cyclase 시스템의 변화를 규명하고자 하였다. 흰쥐에 streptozotocin을 투여하여 당뇨병을 유발시킨 후 1주일이 되는 날, 굶기지 않은 쥐에 서 collagenase를 사용하여 지방세포를 분리하였다. 분리한 지방세포에 1 unit/ml adenosine deaminase와 $1\;{\mu}M$ isoproterenol을 가한 후 $37^{\circ}C$에서 1시간 동안 incubation하여 생성되는 glycerol을 측정하였을 때, 당뇨병군에서는 대조군에 비해 $A_{1}$, 아데노신 수용체의 효현제인 $(-)-N^{6}-(R-phenylisopropyl)$ adenosine (PIA)에 의해 지방분해가 약 두배 더 억제되었다. 그 기전을 밝히기 위하여 지방세포막의 $[{^3}H]PIA$ binding을 측정하였는데, 친화력이나 수용체의 수는 당뇨병군과 대조군 사이에 통계적으로 유의한 차이가 없었다 (대조군의 $K_{d}$는 $0.51{\pm}0.09\;nM$이었고 $B_{max}$는 $1.60{\pm}0.12\;pmoles/mg$ protein이었다. 당뇨병군의 $K_{d}$는 $0.54{\pm}0.21\;nM$이었고 $B_{max}$는 $1.72{\pm}10.31\;pmoles/mg$ protein이었다). 그러나 $100\;{\mu}M$ isoproterenol 자극에 의한 adenylyl cyclase activity의 PIA에 의한 억제를 비교하여 보았을 때 당뇨병군에서의 억제는 대조군의 1.9배로 나타났다. 이상의 결과로 보아 당뇨병군의 지방세포에 나타나는 변화, 즉 지방 분해가 PIA와 같은 $A_{1}$, 아데노신 수용체의 효현제에 의해 더욱 억제되는 것은 지방세포막의 수용체 자체의 변화때문이 아니라 수용체 이후의 신호전달 체계의 변화때문인 것으로 생각된다.