Direct Action of Relaxin on the Pig Mammary Glands to Promote Development of the Alveoli and Remodeling of the Extracellular Matrix

Our previous studies demonstrated that relaxin in concert with estrogen promotes development of the mammary parenchyma during the last third of gestation in gilts, and the specific relaxin-binding sites were present in the mammary gland. This study was conducted to determine if relaxin-binding sites in the mammary gland were functional relaxin receptors. Three cycling cross-bred gilts were bilaterally ovariectomized on day 0 of the experiment. Beginning on day 15 and continuing through day 29 post-surgery, the gilt received an im. injection of estradiol benzoate at 12-hr intervals. Beginning on day 22 post-surgery, highly purified porcine relaxin was administered(lug/hr) into the left fourth mammary gland from the anterior end via miniature osmotic pump. Physiological saline was administered to the right fourth mammary gland. The gilt was sacrificed on day 29 post-surgery and histological characteristics of the mammary parenchyma were examined. The mammary glands treated locally with saline showed little, if any, lobulo-alveolar development, whereas the mammary glands treated with relaxin showed not only marked lobulo-alveolar development but also prominent secretions in the alveoli. The saline-treated glands were characterized by relatively dense and highly organized collagen fiber bundles. Whereas, in the relaxin-treated mammary glands, collagen fiber bundles were dispersed and loosely organized. In conclusion, relaxin-binding sites in the mammary gland are functional relaxin receptors and relaxin acts directly on the pig mammary gland to promote development of the alveoli and remodeling of the extracellular matrix.

Relaxin Hormone의 직접젇인 작용에 의한 돼지 유선상피세포의 발달과 세포외간 기질의 분해개조 촉진

돼지에 있어서 약 115일간의 임신 기간 중 마지막 40일 동안에 유선 내에서 유액도관(duct), 분비소엽(lobules), 분비낭포(alveoli) 등의 parenchyma 조직이 현저하게 발달하게 되는데, 이는 단백질 호르몬 relaxin과 estrogen의 공동작용에 기인하여 촉진되는 것으로 알려져 있다. 최근에는 면역조직화학적 실험방법을 통해 relaxin hormone이 유선조직 세포(mammary gland parenchyma cells)에 직접적으로 작용하여 lobuloalveolar의 발달을 촉진할 수 있는 가능성을 시사하였다. 즉 Relaxin에 특이적이고 포화 가능한 Relaxin의 결합부위가 lobulo-llveolar 구조 및 유액도관(lactiferous duct)의 상피세포(epithelial cells)뿐만 아니라 혈관세포에서도 존재함을 관찰하였다. 본 연구의 목적은 유선조직 세포에 존재하는 relaxin 결합부위가 기능적으로 활성을 지닌 relaxin 수용체(functional relaxin receptor)인지를 규명하고 동시에 relaxin hormone이 유선조직 세포에 직접적으로 작용하여 lobulo-alveolar의 발달을 촉진하는 지에 대한 직접적인 증거를 제공하는 데 있다. 정상적인 생리주기를 가진 3마리의 생후 7개월 된 잡종재지에 대하여 양쪽 난소를 모두 제거하는 양측난소 절제시술(Bilateral ovariectomy)을 실시하였다.(day 0). 난소 절제시술 후 15일부터(day 15) 29일(day 29)까지 각 개체별로 estradiol benzoate(1 mg/2 ml /Com oil)를 12시간 간격으로 근육주사 하였다. 시술 후 22일째부터(day 22) 순수 정제된 relaxin을 miniature osmotic pump를 통하여 몸의 anterior end로부터 왼쪽부위의 4번째 유선에 일정한 속도(1 ug/hr)로 주입하기 시작하였으며, 동일한 개체의 오른쪽 부위의 4번째 유선에는 동일한 방업으로 생리적 식염수(대조군)을 주입하였다. 난소 절제수술 후 29일째(day 29) 각 개체를 희생하여 젖꼭지의 base로부터 1cm 떨어진 지점에서 osmotic pump의 위치로부터 가까운 parenchyma 조직 시료를 채취하여 약 5-mm cube으로 자른 다음 조직학적 분석을 위한 일반적 조직시료 처리과정을 시행하였다. 조직절편을 Weigert's iron hematoxylin과 함께 염색한 다음 Olympus AH-2 광학현미경을 이용하여 lobulo-alveolar의 발달과 세포외간 섬유사인 collagen의 밀도와 정렬정도를 조사하였다. 생리식염수로 처리된 유선조직에 있어서는 lobulo-alveolar의 발달이 거의 일어나지 못한 반면, relaxin을 처리한 유선조직은 lobulo-alveolar의 현저한 발달을 보였을 뿐만 아니라 분비낭포(alveoli) 내에서는 두드러진 분비물이 존재하였다. 또한 식염수로 처리된 유선조직에서는 비교적 조밀하고 매우 잘 발달된 collagen 섬유사 묶음을 가진 세포의 간 기질의 특징을 보였으나, relaxin 호르몬이 처리된 유선조직에서는 collagen 섬유사가 비교적 분산되어 있고 느슨하며 덜 조밀한 구조적 특징을 나타내었다. 결론적으로, 본 연구의 결과는 유선조직 내의 특이적 relaxin 결합세포가 기능적으로 활성을 지닌 relaxin 수용체를 함유하고 있으며, relaxin hormone이 유선조직 세포에 직접적으로 작용함으로써 lobulo-alveolar의 발달을 촉진함을 보여준다.