Tributyltin Induces Adipogenesis and Apoptosis of Rat Thymic Epithelial Cells

Tributyltin (TBT) is one of endocrine disrupters which are known as having similar function to sex steroid hormone inducing apoptosis in various tissues of rodents. Recently, it has been reported that TBT induces apoptosis in thymus causing the decreased thymic function, but little is known about the mechanism. To elucidate the mechanism, three-week-old SD female rats were orally administrated with TBT 1, 10, and 25 mg per body weight (kg) and sesame oil as a control for 7 days. On day 8, the thymi were obtained and weighed, and then the number of thymocytes was counted. We also performed H&E staining, TUNEL assay, and Annexin V flow cytometric analysis to examine the apoptosis rates and the structure in the thymus. Next, we investigated the adipogenesis and apoptosis-related mRNA expression levels in the thymi by real-time PCR. The thymic weight and the number of thymocytes were decreased by TBT in a dose-dependent manner. As a result of the H&E staining, the boundary between cortical and medullary area was blurred in the thymi of TBT treated rats compared to those of controls. In the results of TUNEL assay and Annexin V flow cytometric analysis, apoptosis rates in the thymus were increased after TBT treatment. The expression levels of thymic epithelial cell marker genes such as EVA, KGF, AIRE, and IL-7 were significantly decreased in the thymi of TBT treated rats, but $PPAR{\gamma}$, aP2, PEPCK, and CD36 were significantly increased. The expression of $TNF{\alpha}$ and TNFR1 as apoptosis-related genes also was significantly increased after TBT treatment. The present study demonstrates that TBT can increase the expression of adipogenesis and apoptosis-related genes leading to apoptosis in the thymus. These results suggest that the increased adipogenesis of thymus by TBT exposure might induce apoptosis in the thymus resulting in a loss in thymic immune function.

Tributyltin에 의한 흰쥐 흉선 내 상피세포의 지방세포 유도와 세포자연사 증가

성 호르몬과 유사한 기능을 하는 것으로 알려진 내분비교란물질은 흰쥐 흉선세포에 세포자연사를 일으켜 흉선의 기능을 감소시키는 것으로 보고되고 있으나, 그 작용 기전에 대해서는 잘 알려져 있지 않다. 따라서 본 연구에서는 내분비 교란물질 중 하나인 Tributyltin(TBT)를 흰쥐에 투여한 후 흉선의 상피세포가 지방세포로 분화되는지를 조사하고, 이로 인한 T 세포의 세포자연사와 연관성을 조사함으로써 TBT가 흉선기능에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 3주령 된 암컷 흰쥐에 각각 TBT 1, 10, 25 mg/kg/day를 1주일 동안 경구 투여한 후, 흉선을 획득하여 무게와 세포 수를 측정하였고, 파라핀 절편으로 H&E 염색, TUNEL 분석을 수행하였다. 또한 real-time PCR 방법으로 상피세포 표지 유전자들, 지방세포유도 유전자들과 세포자연사 관련 유전자들을 비교 분석하였으며, 유세포 분석기를 통해 세포자연사 정도를 조사하였다. 흉선의 무게와 세포 수는 대조군과 비교하여 TBT의 농도가 높을수록 유의하게 감소하였다. H&E 염색 결과, TBT의 농도가 증가할수록 흉선의 크기가 감소하고 피질과 수질의 경계가 흐려짐을 관찰하였다. TUNEL 염색 결과에서는 대조군에 비해 TBT를 투여한 군에서 세포자연사가 증가하였으며, 유세포 분석결과에서도 TBT 농도 의존적으로 세포자연사가 증가하였다. Real-time PCR 결과, 상피세포 표지 유전자인 EVA, IL-7, AIRE, KGF는 TBT의 농도가 증가할수록 발현양이 유의하게 감소한 반면, 지방세포 유도와 관련된 유전자인 $PPAR{\gamma}$, aP2, PEPCK, CD36은 TBT의 농도가 증가할수록 발현양이 유의하게 증가하였다. 세포자연사와 관련된 유전자인 $TNF{\alpha}$, TNFR1도 TBT의 농도가 증가할수록 발현양이 유의하게 증가하였다. 위의 결과를 종합하여 볼 때, 내분비교란물질인 TBT는 흉선 상피세포에 직접적으로 작용하여 지방세포로 분화 유도시킴으로써 흉선의 기능을 상실케 만들면서 T 세포의 발달에 영향을 미치는 것으로 보인다. 이러한 결과는 지속적으로 노출되는 TBT가 흉선의 기능을 떨어뜨림으로써 면역력 저하를 유발시킬 수 있음을 제시하고 있다.