Renal Expression of TonEBP and Urea Transporter in the Water-deprived Mongolian Gerbil(Meriones unguiculatus)

Tonicity-responsive enhancer binding protein(TonEBP) is a transcriptional factor essential in the function and development of the renal medulla. TonEBP plays a critical role in protecting renal medullary cells from the deleterious effect of hypertonicity. TonEBP is a key regulator of urinary concentration via stimulation of transcription of urea transporter(UT) in a manner independent of vasopressin. UT in the renal inner medulla is important for the conservation of body water due to its role in the urine concentrating mechanism. Mongolian gerbil(Meriones unguiculatus) has been as an model animal for studying the neurological disease such as stroke and epilepsy because of the congenital incomplete in Willis circle, as well as the investigation of water metabolism because of the long time-survival in the condition of water-deprived desert condition, compared with other species animal. In this study, we divide 3 groups of which each group include the 5 animals. In the study of 7 or 14 days water restricted condition, we investigated the TonEBP and UT-A by using a immunohistochemistry in the kidney. In the normal kidney, the distribution of TonEBP is generally localized on nuclei of inner medullary cells. Nuclear distribution of TonEBP is generally increased throughout the medulla in 7 and 14 days dehydrated group compared with control group. Increased nuclear localization was particularly dramatic in thin limbs. In control groups, UT-A was expressed in inner stripe of outer medulla(ISOM) and inner medulla(IM). UT-A was present in the terminal part of the short-loop of descending thin limbs (DTL) in ISOM and also present in the inner medullary collecting duct(IMCD), where the intensity of it gradually increased toward the papillary tip. In the dehydrated kidney, UT-A immunoreactivity was increased in the short-loop of DTL in ISOM and in the long-loop of DTL in the initial part of IM, where was expressed moderate positive reaction in the normal kidney. Also it was up regulated in the IMCD in initial & middle part of IM. However UT-A down regulated in the IMCD, where the intensity of it gradually decreased toward the papillary tip. These findings suggest that increased levels of TonEBP in medulla and UT-A in shot-loop of DTL and IMCD play a important role for maintain fluid balance in the water-deprived mongolian gerbil kidney.

절수시 Mongolian Gerbil 콩팥에서 TonEBP와 Urea transporter의 발현 변화

Tonicity responsive enhancer binding protein(TonEBP)는 콩팥에서 osmolyte의 세포내 축적을 촉매해 주는 전사조절인자로 높은 삼투농도에서 세포를 보호하는데 중요한 역할을 수행한다. 고장성환경은 TonEBP의 양적 증가와 핵 내 분포의 증가를 통해 TonEBP의 활성을 자극한다. 또한 TonEBP는 콩팥 수질내 요소축적에 중요한 역할을 하는 UT-A의 전사를 조절하는 것으로도 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 콩팥수질내 TonEBP와 UT-A의 기능과 상관관계를 밝히는 연구의 일환으로 다른 동물보다 급수가 제한된 환경에서 더 오래 살아남을 수 있는 수분대사능력을 가지고 있는 Mongolian gerbil을 이용하여, 절수로 인한 고장성환경의 유발에서 TonEBP와 UT-A에 대한 발현 변화를 관찰하고자 하였다. 절수에 따른 TonEBP와 UT-A의 발현 양상을 연구하기 위해, 먼저 Mongoian gerbil 각 5마리씩 3그룹으로 나누어 절수 실험을 실시하였고, 면역조직화학법을 실시하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 정상대조군에서 TonEBP의 면역반응성은 속수질 세포들의 핵 내에 주로 분포하였으며, 절수 7일군에서 면역조직화학검사 결과, 속수질집합관에서의 염색성은 대조군에 비해 증가하였고, 특히 바깥수질 부위에 속수질에서 요세관의 가는 부분에서의 증가가 두드러졌다. 절수 14일군에서 염색성이 대조군보다 오히려 감소하였으며, 콩팥의 조직학적 손상이 관찰되었다. UT-A의 경우 바깥수질 속줄무늬층의 짧은-헨레고리가는내림부분과 정상군에서는 미약한 양성반응을 나타낸 속수질 초기부분의 긴-헨레고리가는내림부분에서 강한 발현 양상을 나타내었고, 속수질의 초기에서 중간부위의 속수질집합관도 강한 발현 양상을 확인할 수 있었다. 그러나 속수질 말단부위의 속수질집합관은 콩팥유두 끝으로 갈수록 발현량이 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 이상의 결과는 Mongolian gerbil을 이용한 절수모델에서 증가된 콩팥수질의 Tonicity에 의해 TonEBP의 발현이 증가하고 이에 따라 UT-A의 발현도 동반하여 증가하는 것을 확인하였고, 또한 이렇게 증가된 TonEBP는 UT의 전사를 조절하여 UT를 증가시켜 오줌농축기전을 향상시키는 것으로 생각된다. 이는 속수질 세포의 스트레스에 대한 세포방어기전으로 생각된다. 그러나 절수가 계속되면 이런 적응반응에 한계를 지나쳐 오히려 TonEBP와 UT-A의 발현이 감소함을 확인 할 수 있었다.