Effect of Gonadotropin Releasing Hormone-Agonist on Apoptosis of Luteal Cells in Pregnant Rat

Gonadotropin Releasing Hormone-Agonist가 임신된 흰쥐 황체세포의 세포자연사에 미치는 영향

Since GnRH and its receptor genes are expressed in the ovary, it has been suggested that ovarian GnRH might be involved in the regulation of ovarian function and the apoptosis of ovarian cells. However, it was not known well on the expression and function of GnRH and its receptor in the corpus luteum. The present study was undertaken to investigate whether GnRH and its receptor are expressed in luteal cells and GnRH has any effect on the apoptosis of luteal cells. Luteal cells obtained from the pregnant rats were cultured and stained for GnRH and its receptor proteins. Cultured luteal cells showed distinct immunoreactivity against both anti-GnRH and anti-GnRH receptor antibodies. In addition, the presence of GnRH receptor protein in cultured cells was confirmed by Western blot analysis. To investigate the effect of GnRH on the apoptosis of luteal cells, luteal cells were cultured in the presence of 10$^{-6}$ M GnRH-agonist(GnRH-Ag) for 3, 8, and 12h. TUNEL assay showed that the number of cells undergoing apoptosis increased 12h after culture(P<0.05). DNA fragmentation analysis confirmed the results such that the cells treated for 12h showed the greatest increase of fragmentation(p<0.05). Further, Western blot analysis of cytochrome c in the mitochondrial and cytoplasmic fractions of the luteal cells showed that GnRH-Ag treatment increased the content of cytochrome c in cytoplasm. These results demonstrate that the luteal cells express GnRH and its receptor and GnRH-Ag treatment induces apoptosis of the luteal cells via mitochondrial release of cytochrome c. The present study suggest that the releasing of cytochrome c from mitochondria might be involved in the luteal cell apoptosis induced by GnRH-Ag.

최근 난포에서 GnRH와 그 수용체의 발현이 확인되면서 GnRH가 국소적으로 난소의 기능을 조절하고,특 히 과립세포의 세포자연사(apoptosis)를 유도하는 것으로 보고되고 있다. 그러나 황체에서 GnRH와 그 수용체의 발현과 기능에 대해서는 잘 알려져 있지 않다. 따라서 본 연구는 임신한 흰쥐의 황체세포에서 GnRH와 그 수용체가 발현되는지를 확인하고, 또한 GnRH가 황체세포의 세포자연사를 직접적으로 유발시킬 수 있는지를 알아보고자 시행하였다. 임신된 흰쥐로부터 황체세포를 획득하여 배양한 후 면역조직화학적 염색과 Western blot 방법으로 GnRH와 그 수용체의 발현을 확인한 결과 배양된 황체세포에서 GnRH와 그 수용체가 강하게 발현되는 것을 관찰할 수 있었다. GnRH가 배양된 황체세포의 세포자연사에 미치는 영향을 조사하기 위하여, $10^{-6}$ GnRH-agonist(GnRH-Ag)를 처리한 후 3, 8, 12시간에 TUNEL 방법과 DNA 분절화 검증 방법으로 세포자연사를 조사하였다. TUNEL 결과 세포자연사를 보이는 황체세포는 처리 후 12 시간에 GnRH-Ag 처리군에서 유의하게 증가하였다(p<0.05). 또한 DNA 분절화를 조사한 결과에서도 TUNEL 결과와 유사하게 GnRH-Ag처리 후 12 시간에 DNA 분절화가 유의하게 증가하였다(p<0.05). 이러한 세포자연사의 증가가 cytochrome c 방출과 연관이 있는지를 알아보고자 미토콘드리아로부터 방출된 cytochrome c를 Western blot 방법으로 정량한 결과, GnRH-Ag 처리 후 12 시간에 cytochrome c가 미토콘드리아로부터 세포질쪽으로 방출된 것을 확인할 수 있었다. 결론적으로 임신된 흰쥐의 황체세포에서 GnRH와 그 수용체 단백질이 발현되며 GnRH-Ag가 GnRH 수용체에 결합함으로써 cytochrome c가 미토콘드리아로부터 방출되고, 이로 인해 황체세포가 세포자연사하는 것을 알 수 있었다. 이러한 결과들은 국소적으로 분비되는 GnRH가 미토콘드리아로부터 cytochrome c의 방출을 유발시켜 황체세포의 세포자연사를 유도할 수 있다는 것을 제시하고 있다.