Mesangial 세포에 대한 고농도 포도당의 영향 및 PDGF 수용체억제제의 효과 = Effect of High Glucose Concentration and PDGF Recepter Inhibitor on Mesangial Cells

국문 초록 (Abstract)

배경: 신세포의 비대를 매개하는 대표적인 성장인자들은 TGF-β외에도 IGF-1, PDGF(platelet derived growth factor, 혈소판 유래 성장인자), EGF, FGF 등이 있으며 혈관활성물질인 엔지오텐신 Ⅱ(Angiotensin Ⅱ) 등도 당뇨병성 신증 발생에 관여한다는 보고가 있다. 그중 PDGF는 강력한 mitogen으로 메산지움세포와 같은 간질(mesenchymal) 기원 세포에 대하여 강한 화학친화성(chemoattractant)을 보이며 메산지움세포의 증식이 나타나는 동물 및 사람의 사구체신염에서 발현되어, 당뇨병성 신증 발생 시 나타나는 메산지움 세포의 증식과 관련 가능성에 관심이 모아져있다.
그러나 PDCF, TGF-β 등의 사이토카인 들 사이의 작용 및 메산지움세포에 대한 영향은 배양세포의 종류 및 밀도, 처리한 사이토카인이 내인성 인지 외인성으로 투여된 것인지, 배양액 내 혈청의 존재유무, 다른 사이토카인의 활성화 여부등에 따라 결과가 다르게 보고되어 사이토카인의 작용에 복잡성이 있고 특히 메산지움 세포 증식에 미치는 TGF-β의 영향에 대한 연구는 매우 부족하고도 서로 상반된 결과를 보이고 있는 실저이다.
방법: 저자는 당뇨병성 신증의 병인 규명 및 치료에 관한 연구의 일환으로 고농도 포도당 배지에서 PDGF 수용체 억제제를 사용하여 생쥐 배양 메산지움세포에 미치는 PDGF의 영향을 알아보고 TGF-β와의 상호 연관성을 알아보고자 본 연구를 시행하였던 바 다음의 결과를 관찰하였다.
결과: 5mM 포도당 농도에 비해 10mM 및 30mM 등 고 포도당농도에서 TGF-β 처리가 지속적으로 메산지움세포 증식을 유발하여 당뇨병성 신증의 발생 및 진행에 중요한 역할을 할 것으로 생각되었다. 또한 PDGF 수용체 억제제인 suramin 을 TGF-β와 함께 처리하자 TGF-β를 단독 처리했을 때 관찰되었던 메산지움세포의 증식이 차단되었다.
결론: 당뇨병성 신증의 진행에 관여하는 성장인자들은 서로 자가분비 또는 측분비의 형태로 서로 매개 작용을 하는 것으로 보이며 고농도 포도당상태에서의 TGF-β의 메산지움 세포에 대한 작용과정에 PDGF가 매개 역할을 하고 있는 것으로 생각된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Background : Diabetic nephropathy is characterized by hypertrophy of both glomerular and tubular elements, thickening of the glomerular and tubular basement membranes, progressive accumulation of extracellular matrix components in mesangial cells, and tubulointerstitial fibrosis. Hyperglycemia increases the level of diacylglycerol(DAG) and activates protein kinase C(PKC) in mesangial cells and other vascular tissues. PKC activation regulates a number of vascular functions such as vascular permeability, contractility, cellular proliferation, basement membrane synthesis, signal transduction mechanisms for hormones and growth factors. In addition, glomerular mesangial cells play an important role in the development of diabetic nephropathy. Mesangial cells have several functions such as contractile properties, phagocytosis of macromolecules, synthesis of matrix proteins, and production and response to growth factors like platelet derived growth factor(PDGF), transforming growth factor-β(TGF-β). Also, these growth factors play important roles in mesangial cell proliferation and pathophysiology of diabetic nephropathy. Specifically, TGF-β is a key mediator in development of diabetic nephropathy.
Methods : In order to clarify the effect of high glucose concentration and the relation- ship between PDGF and TGF-β on mouse mesangial cell proliferation, hyperglycemia was induced by the addition of high glucose to medium containing mesangial cells derived from neonatal mouse. The effect of high glucose was assessed by the cell proliferation, after mesangial cells were induced with various concentrations of glucose for 48 hours. The effect of TGF-β and PDGF on cell proliferation was examined and the effect of an inhibitor of PDGF and its receptor, suramin was also examined.
Results :
1. LC_50 was a concentration of 20mM glucose when mesangial cells were cultured for 48 hours.
2. Hyperglycemia decreased cell number after mesangial cells were incubated for 48 hours with media containing 20-25 mM glucose, respectively.
3. TGF-β increased cell number dose-dependently.
4. PDGF induced a significant cell proliferation, but suramin, an inhibitor of PDGF receptor decreased in cell number in dose-dependently.
5. In the cell number, suramin decreased in number of mesangial cells against TGF-β induced cell proliferation.
Conclusion : High glucose induced toxic effect, so it was manifestated by decreased number of cultured mesangial cells, and PDGF receptor inhibitor decreased cell proliferation which increased by TGF-β in high glucose. This means PDGF may modulate TGF-β effect on mouse mesangial cell proliferation in high glucose concentration.