스테로이드 호르몬이 생쥐 자궁내막에서 Aquaporin-4, -5와 -8 유전자의 발현과 존재부위에 미치는 영향

Effect of Steroid Hormones on Expression and Localization of Aquaporin-4, -5 and -8 Genes in Mouse Uterine Endometrium

  • 강수만 (한양대학교 자연과학대학 생명과학과) ;
  • 강한승 (한양대학교 자연과학대학 생명과학과) ;
  • 계명찬 (한양대학교 자연과학대학 생명과학과) ;
  • 신현상 (한양대학교 자연과학대학 생명과학과) ;
  • 이지원 (한양대학교 자연과학대학 생명과학과) ;
  • 이성은 (한양대학교 자연과학대학 생명과학과) ;
  • 김문규 (한양대학교 자연과학대학 생명과학과)
  • Kang, Soo-Man (Department of Life Science, College of Natural Sciences, Hanyang University) ;
  • Kang, Han-Seung (Department of Life Science, College of Natural Sciences, Hanyang University) ;
  • Gye, Myung-Chan (Department of Life Science, College of Natural Sciences, Hanyang University) ;
  • Shin, Hyeon-Sang (Department of Life Science, College of Natural Sciences, Hanyang University) ;
  • Lee, Ji-Won (Department of Life Science, College of Natural Sciences, Hanyang University) ;
  • Lee, Sung-Eun (Department of Life Science, College of Natural Sciences, Hanyang University) ;
  • Kim, Moon-Kyoo (Department of Life Science, College of Natural Sciences, Hanyang University)
  • 발행 : 2004.06.30

초록

연구 목적: 난소에서 분비되는 스테로이드 호르몬인 에스트로젠과 프로게스테론은 포유동물의 생식기관 발달과 정상적인 생식 기능, 수정과 배아의 착상에 중요한 역할을 한다. 특히 에스트로젠은 자궁내액을 내강으로 분비하여 자궁부종 기작에 중요한 역할을 한다. 자궁내액은 정자의 수정능력 획득과 착상전 배아의 발달에 매우 중요하다. Aquaporin (AQP)은 막관통 물수송 단백질로서 여러 조직에 넓게 분포되어 있으며, 세포간 또는 상피세포간 물의 이동에 중요한 역할을 한다. 본 연구에서는 생쥐 자궁에서 스테로이드 호르몬에 의해 조절되는 자궁내액의 이동에 AQP 유전자가 관여하는지를 알아보았다. 연구 재료 및 방법: 난소 절제술을 시행한 생쥐에 스테로이드 호르몬을 피하주사하고 6, 12, 24시간 간격으로 자궁조직을 적출하였다. 대조군은 sesame oil만을 주사한 후 6시간째에 수획한 자궁조직을 사용하였으며, 실험군은 시간대별과 스테로이드 처리별로 채취한 자궁조직에서 역전사중합효소반응을 수행하였다. 역전사중합효소반응을 통해 막관통 단백질인 AQP-4, -5, -8 mRNA의 발현양상을 살펴보았다. 또한 mRNA의 위치를 살펴보기 위해 laser microdissection을 이용하여 RT-PCR을 수행하였다. 마지막으로 자궁조직내에서의 단백질 발현 부위를 관찰하기 위해 면역조직화학염색을 실시하였다. 결 과: AQP-4, -5, -8 mRNA은 프로게스테론을 처리한 군보다 에스트로젠을 처리한 군에서 많이 발현되었으며, 에스트로젠을 주사한 지 6시간째 발현정도를 대조군과 비교할 때 AQP-4, -5, -8 mRNA가 각각 7.9배, 2.8배, 3.8배로 나타났다. AQP-4, -5, -8 mRNA는 간충조직보다 자궁내 상피조직에서 스테로이드 호르몬의 영향을 받아 발현양상의 차이가 나타났으며, 주로 에스트로젠의 영향을 받아 발현이 증가하였다. AQP-4 단백질은 에스트로젠을 24시간 처리한 후 프로게스테론을 처리한 군의 자궁내 상피조직에서 많이 발현되었으며, AQP-5와 -8 단백질은 에스트로젠을 처리한 군의 자궁내 상피조직에서 발현이 증가하였다. 결 론: 이상의 결과를 통해 AQP-4, -5, -8은 주로 에스트로젠에 의해 자궁내 상피세포에서 발현이 증가되는 것으로 보아 에스트로젠의 영향하에 일어나는 자궁내액의 이동으로 인한 자궁부종기작에 이동통로로서 관여하는 것으로 사료된다.

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참고문헌

  1. Richard C, Gao J, Brown N, Reese J. Aquaporin water channel genes are differentially expressed and regulated by ovarian steroids during the periimplan- tation period in the mouse. Endocrinol 2003; 144: 1533-41 https://doi.org/10.1210/en.2002-0033
  2. Jablonski EM, McConnell NA, Hughes FM, Huet-Hudson YM. Estrogen regulation of aquaporins in the mouse uterus: potential roles in uterine water movement. Biol Reprod 2003; 69: 1481-7 https://doi.org/10.1095/biolreprod.103.019927
  3. Albers HJ, Nevese Castro M. The protein compo-nents of rat uterine fluid. An analysis of its antigens by immuno-electrophoresis and ouchterlonv gel di-ffusion technic. Fertil Steril 1961; 12: 142-50 https://doi.org/10.1016/S0015-0282(16)34083-3
  4. Cullinan-Bove K, Koos RD. Vascular endothelial growth factor/vascular permeability factor expression in the rat uterus: rapid stimulation by estrogen cor- relates with estrogen-induced increase in uterine capillary permeability and growth. Endocrinol 1993; 133: 829-37 https://doi.org/10.1210/en.133.2.829
  5. Chakraborty I, Das SK, Wang J, Dey SK. Develop- mental expression of the cyclo-oxygenase-1 and cyclo-oxygenase-2 genes in the periimplantation mouse uterus and their differential regulation by the blastocyst and ovarian steroids. J Mol Endocrinol 1996; 16: 107-22 https://doi.org/10.1677/jme.0.0160107
  6. Nikas. Endometrial receptivity: changes in cell-sur- face morphology. Semin Reprod Med 2000; 18: 229-35 https://doi.org/10.1055/s-2000-12561
  7. Martin L, Hallowes RC, Finn CA, West DG. Invol-vement of the uterine blood vessels in the refractory state of the uterine stroma which follows oestrogen stimulation in progesterone-treated mice. Endocrinol 1973; 56: 309-14 https://doi.org/10.1677/joe.0.0560309
  8. Abrahamsohn P, Lundkvist O, Nilsson O. Ultrast- ructure of the endometrial blood vessels during im- plantation of the rat blastocyst. Cell Tissue Res 1983; 229: 269-80
  9. Preston GM, Carroll TP, Guggino WB, Agre P. Ap-pearance of water channels in Xenopus oocytes expressing red cell CHIP28 protein. Science 1992; 256: 385-7 https://doi.org/10.1126/science.256.5055.385
  10. Verkman AS, Mitra KA. Structure and function of aquaporin water channels. Am J Physiol Renal Phy- siol 2000; 278: F13-28 https://doi.org/10.1152/ajprenal.2000.278.1.F13
  11. Borgnia M, Nielsen S, Engel A, Agre P. Cellular and molecular biology of the aquaporin water channels. Annu Rev Biochem 1999; 68: 425-58 https://doi.org/10.1146/annurev.biochem.68.1.425
  12. Meinild AK, Klaerke DA, Zeuthen T. Bidirectional water fluxes and specificity for small hydrophilic molecules in aquaporins 0-5. J Biol Chem 1998; 273: 32446-51 https://doi.org/10.1074/jbc.273.49.32446
  13. Groot BL, Grubmuller H. Water permeation across biological membranes: mechanism and dynamics of aquaporin-1 and GlpF. Sciecnce 2001; 294: 2353-7 https://doi.org/10.1126/science.1062459
  14. Beitz E, Schultz JE. The mammalian aquaporin water channel family: a promising new drug target. Curr Med Chem 1999; 6: 457-67
  15. Green AR, Edwards RE, Greaves P, White INH. Comparison of the effect of oestradiol, tamoxifen and reloxifene on nerve growth factor-$\alpha$ expression in specific neonatal mouse uterine cell types using laser capture microdissection. J Mol Endocrinol 2003; 30: 1-11 https://doi.org/10.1677/jme.0.0300001
  16. Hong SH, Nah HY, Lee JY, Kim CH, Kim MK. Global analysis of estrogen-regulated genes in mouse uterus using cDNA microarray and laser capture microdissection. Kor J Fertil Steril 2003; 30(2): 151 -63
  17. Chomezynski P, Sacchi N. Single-step method of RNA isolation by acid guanidinium thiocyanate-phenol-chloroform extraction. Anal Biochem 1987; 162: 156-9
  18. Meyuhas O, Klein A. The mouse ribosomal protein L7 gene. J Biol Chem 1990; 265: 11465-73
  19. Walmer DK, Wrona MA, Hughes CL, Nelson KG. Lactoferrin expression in the mouse reproductive tract during the natural estrous cycle: correlation with circulating estradiol and progesterone. Endo- crinol 1992; 131: 1458-66
  20. Nie G, Li Y, Wang J, Minoura H, Findlay JK, Sala- monsen LA. Complex regulation of calcium-binding protein D9k (Calbindin-D9k) in the mouse uterus during early pregnancy and at the site of embryo implantation. Biol Reprod 2000; 62: 27-36 https://doi.org/10.1095/biolreprod62.1.27
  21. Li SH, Huang HL, Chen YH. Ovarian steroid-regulated synthesis and secretion of complement C3 and Factor B in mouse endometrium during the natural estrous cycle and pregnancy period. Biol Reprod 2002; 66: 322-32 https://doi.org/10.1095/biolreprod66.2.322
  22. Clemetson C, Verma U, De Carlo S. Secretion and reabsorption of uterine luminal fluid in rats. J Re- prod Fertil 1977; 49: 183-7 https://doi.org/10.1530/jrf.0.0490183