태생기 단백영양결핍 백서에서 췌장 베타세포의 기능 및 발달 = Pancreatic β-cell Function and Development in Male Offspring of Protein-Malnourished Rats

국문 초록 (Abstract)

연구배경：많은 역학연구에서 태생개의 영양결핍이 성인이 된 후 내당능장애 또는 당뇨병의 발생과 관련되어 있음이 관찰되었다. 이러한 연관성은 태생기의 영양결핍이 자궁 내 성장을 저하시키고, 포도당 대사를 조절하는 조직의 발달 및 기능에 장기적인 변화를 유발한 결과로 설명되어 왔다. 이에 저자들은 태생기의 단백질 영양결핍이 췌장 베타세포의 기능 및 발달에 미치는 영향을 알아보고자 하였다.
방법：저단백 식이를 먹인 어미쥐에서 태어난 수컷쥐를 대상으로 이유 후 정상식이（회복군）또는 저단백식이（저단백군）를 먹여 생후 25주가 되었을 때, 정맥당부하검사 및 췌장의 형태학적 분석을 시행하여 정상 대조군과 비교하였다.
결과：태생기에 단백질 영양결핍을 겪은 백서는 대조군에 비해 체중이 유의하게 적었으며, 생후 정상식이로 회복시켜 주어도 체중은 회복되지 않았다. 당부하검사에서 포도당 내성은 서로 차이가 없었다. 포도당 주사 후 20분의 인슐린 농도는 회복군（0.24±0.03nmol／L）및 저단백군（0.28±0.02nmol／L）이 대조군（0.43±0.05nmol／L）에 비해 유의하게 낮았다（p＜0.05）. 당부하검사 중 인슐린 곡선하면적은 회복군 및 저단백군（0.39±0.03nmol／L／min, 0.42±0.02nmol／L／min）에서 대조군（0.54±0.03nmol／L／min）에 비해 유의하게 감소하였으며（p＜0.01）, 특히 후기 인슐린 분비반응에서 심한 장애가 관찰되었다. 췌장무게 및 체중에 대한 췌장 무게의 비율은 회복군 및 저단백군에서 대조군에 비해 유의하게 감소되어 있었다（p＜0.01）. 췌장 세포에 대한 베타세포의 비율은 저단백군（0.91±0.14％）이 대조군（21.9±0.23％）및 회복군（1.79±0.25％）에 비해 유의하게 감소되어 있었다（p＜0.05）. 체중에 대한 베타세포 양은 저단백군（13.2±3.2㎍／g body weight）에서 대조군（34.8±5.6㎍／g body weight）에 비해 유의하게 적었다（p＜0.05）.
결론：태생기의 단백질 영양결핍은 췌장 베타세포의 지속적인 발달장애 및 인슐린 분비능의 저하를 유발하였으며, 이는 태생기의 단백질 영양결핍이 다른 유해한 환경적 또는 유전적 조건과 함께 성장 후 당뇨병의 발생에 기여할 가능성을 시사한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Background：Nutritional deprivation of the fetus and infant may be associated with susceptibility to impaired glucose tolerance or type 2 diabetes in adult life. This association has been interpreted as a long­term effects of nutritional factors that reduce fetal growth and impair the development of tissues that regulate glucose metabolism. This study aimed to investigate the effect of protein malnutrition in a fetus and early life on the pancreatic β­cell function and development.
Methods：Sprague­Dawley rats were fed a low­protein（8％ casein）diet during pregnancy and lactation. Their male offspring were weaned onto either a control（18％ casein）diet（recuperated group, R）or a low­protein diet（ low­protein group, LP）. The offspring of the rats control diet were weaned onto the pancreas were performed to evaluate the pancreatic β­cell function and development at the 25th week of age.
Results：Offspring of the protein­malnourished rats had a significantly lower body weights than the controls. The R and LP showed no major impairment in glucose tolerance, but the plasma insulin concentrations in the R（0.24±0.03nmol／L）and LP（0.28±0.02nmol／L ）groups were lower at 20 min during IVGTT than the C（0.43±0.05nmol／L ）groups. The areas under the curve for insulin（AUC insulin）during IVGTT were significantly lower in R and LP（0.39±0.03nmol／L／min, 0.43±0.02nmol／L／min）groups than the C（0.54±0.03 nmol／L／min）group. In particular, the rats with fetal protein malnutrition showed severe impairment in late­phase insulin secretion to a glucose load. Both the pancreas weight and the proportion of the pancreas weight to the body weight were significantly lower in the R and LP groups than the C group. The proportion of β­cells to pancreatic cells was lower in the LP（0.91±0.14％）group than the C（2.19±0.23％）and R（1.79±0.25％）group. The relative β­cell mass was significantly lower in the LP（by 62％）group that the C group.
Conclusion：Rats with fetal protein malnutrition showed persistently impaired pancreatic β­cell development and reduced insulin secretion capacity. These findings suggest that 2 diabetes in adult life along with other deleterious environment of genetic conditions（J Kor Diabetes Asso 26：21∼30, 2002）.