Abstract
Ethane 1,2-Dimethane sulfonate(EDS), a toxin which specifically kills Leydig cells(LC), has been widely used to prepare the reversible testosterone(T) depletion rat model. Previous studies including our own clearly demonstrated that the dramatic weight loss of the T-dependent accessory sex organs such as epididymis and seminal vesicle in this 'LC knock-out' rats. These weight loss could be derived from massive and abrupt death of the cells via apoptotic process. The present study was performed to test the effect of EDS administration on the expression of some apoptotic genes in the rat epididymis. Adult male Sprague-Dawley rats($300{\sim}350$ g B.W.) were injected with single dose of EDS(75 mg/kg, i.p.) and sacrificed on Weeks 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 and 7. Tissue weights and the numbers of the epididymal sperm were measured. The transcriptional activities of the bcl-2, bax, Fas and Fas ligand(Fas-L) were evaluated by semi-quantitative RT-PCR. As expected, the weights and the sperm counts of epididymis declined progressively after the EDS treatment during Week 1 and 2. These decrements were discontinued with a gradual return towards normal during Weeks $5{\sim}7$, although the maximal recoveries of the epididymal weights(71%) and sperm count(38%) were subnormal on Week 7. The initial level of bcl-2 transcripts persisted to Week 6 then elevated significantly on Week 7. The level of bax transcripts significantly decreased on Week 6, and no remarkable change was found in the rest of the experimental period. The transcripts for the Fas in epididymis elevated during Weeks $1{\sim}2$, returned to normal on Week 3, and the level persisted to the Week 7. Similarly, the level of Fas-L transcripts elevated during Weeks $1{\sim}3$ and returned to normal after Week 4. Our results demonstrated the transient T depletion by EDS administration could induce the changes in expression of the apoptotic genes in rat epididymis. The activation of Fas and Fas-L in the epididymis of EDS-treated rats might be responsible for the initial apototic process and consequently the tissue damage and the sperm loss. Future studies will attempt to determine the precise molecular mechanism(s) of apoptosis in the rat epididymis.
Ethane 1,2-Dimethane sulfonate(EDS)은 Leydig cells(LC)만을 선별적 사멸을 유도하는 약물로서 가역적인 테스토스테론 결핍 흰쥐 모델을 만드는데 널리 사용된다. EDS 투여에 의해 유도된 'LC 녹아웃' 흰쥐의 경우 부정소와 저정낭과 같은 테스토스테론 의존성 부속 생식기관들의 급격한 무게 감소가 초래됨이 이전의 연구들에서 보고되었는데, 이러한 무게 감소의 상당 부분은 세포자연사에 의한 것으로 보인다. 본 연구는 흰쥐 부정소에서 세포자연사 관련 유전자들의 발현에 미치는 EDS 투여 효과를 조사한 것이다. 성숙한 수컷 흰쥐(SD strain, $300{\sim}350\;g\;B.W.$)에 EDS(75 mg/kg, i.p.)를 1회 복강주사하고 주사 후 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 그리고 7주가 경과한 날 희생시켰다. 희생 직후 조직 무게와 부정소 미부의 정자수를 측정하였다. 부정소로부터 total RNA를 추출한 후 세포자연사 관련 유전자들 가운데 bcl-2, bax, Fas 그리고 Fas ligand(Fas-L)의 발현 변화를 semi-quantitative RT-PCR로 측정하였다. 예상한 바처럼, 부정소 무게와 정자 수는 EDS 주사 후 $1{\sim}2$주 동안에 급격히 감소하였다. 이후 어느 정도 회복하였지만, 최종적으로 주사 후 7주경 부정소 무게(71%)와 정자 수(38%) 모두 최초 수준에는 미달하였다. 부정소에서의 bcl-2 전사 수준은 주사 직후부터 6주 후까지 지속되다가 주사 후 7주에 유의하게 상승하였다. 또한 bax 전사 수준은 주사 후 6주에 유의하게 감소하였으며 나머지 전 기간 동안에는 별다른 차이가 없었다. 한편 Fas 전사 수준은 EDS 주사 후 $1{\sim}2$ 주간 상승하였다가 주사 후 3주부터 정상 수준으로 감소하여 7주까지 지속되었다. 유사하게, Fas-L의 전사 수준도 주사 후 $1{\sim}3$주 동안 상승하였다가 주사 후 4주부터 정상 수준으로 복귀하였다. 본 연구의 결과는 EDS 주사가 흰쥐 부정소에서의 세포자연사 관련 유전자 발현을 유도할 가능성을 보여준 것이며, 특히 Fas와 Fas-L 유전자 활성이 초기 세포자연사 유도 과정에 중요하고, 그 결과로 부정소 무게 감소와 정자 수 감소가 초래되는 것으로 추정된다.