L-NAME의 투여로 자간전증이 유발된 임신쥐에서의 칼슘대사에 관한 연구

Abstract

자간전증의 발생기전은 완전히 규명되지 않았지만, 현재까지 알려진 바로는 부적절한 태반착상(placentation)에 의해 발생하는 태반관류(placental perfusion)의 감소와 관계가 있는 것으로 알려져 있다. 영양모세포(trophoblast)의 자궁으로의 부적절한 침윤으로 태반관류가 감소되면 태반의 저산소증이 발생하고, 세포독성물질이 발생하며, 이로 인해 혈관내피세포가 손상되어 혈관이완물질의 생성이 감소하고 혈관수축물질의 생성이 증가하여, 혈관긴장도가 증가하게 된다. 산화질소(nitric oxide)는 강력한 혈관이완물질로, 자간전증에서 산화질소 생성의 감소로 인해 고혈압 및 여러 가지 임상 증상이 유발된다는 많은 연구들이 있다. 그러나, 산화질소의 생성 감소가 직접적인 자간전증 발생의 원인인지는 불명확하다. 본 연구는, 본태성 고혈압 환자에서 Ca^2+ 배설이 증가한다는 연구 결과를 근거로 하여, 자간전증에서도 Ca^2+ 대사 이상 및 불균형이 발생할 것이라는 가정 하에, 산화질소 합성효소 억제제를 투여하여 자간전증을 유발시킨 임신쥐에서 Ca^2+대사의 변화 및 이와 관련된 부갑상선호르몬 및 칼시토닌의 변화가 있는지 관찰하고, 이를 통해 자간전증에서의 Ca^2+대사의 의미를 알아보고자 하였다. 임신 쥐에 산화질소 합성효소(nitric oxide synthase, NOS) 억제제인 N(omega)-nitro-L-arginine-methyl ester(L-NAME)를 투여하여 산화질소 합성을 억제하여 자간전증을 유도하였다. L-NAME를 투여하지 않은 정상 대조군(NC)과 L-NAME 투여로 자간전증이 유도된 약물 투여군(L-NAME군)에서 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 임신쥐의 체중은 식이량이 비슷함에도 약물 투여군에서 정상 대조군에 비하여 적었다(NC vs L-NAME군 : 384.4±9 vs 299.5±14 g, p<0.005). 2. 신생쥐의 출생체중은 약물 투여군에서 정상 대조군에 비하여 적었으며(NC vs L-NAME군 : 6.1±0.2 vs 5.2±0.2 mg, p< 0.01), 출생 후 성장속도도 느렸다. 3. 헤마토크릿트는 정상 대조군에 비하여 약물 투여군에서 증가하였다(NC vs L-NAME군 : 29% vs 37%, p<0.01). 4. 수축기 혈압은 약물 투여군에서 정상 대조군에 비하여 빠르게 상승하였으며, 임신 19일째 가장 높은 수치를 보였고(NC vs L-NAME군 : 94.8±1.0 vs 154.2 ±1.3 mmHg, p<0.01), 이러한 상태는 분만 시까지 지속되었다. 5. 요 단백량은 정상 대조군에 비하여 약물 투여군에서 높게 나타났다(NC vs L-NAME군 : 111.5±21.4 vs 261.6±38.0 mg/24h, p<0.01). 6. 신사구체 여과율은 임신 19일된 쥐에서 정상 대조군에 비하여 약물 투여군에서 감소하였다(NC vs L-NAME군 : 1988.8±72.3 vs 1149.5±83.4 ㎕/min, p<0.01). 7. 요 Na+ 배설은 임신 19일된 쥐에서 정상 대조군에 비하여 약물 투여군에서 증가하였지만(NC vs L-NAME군 : 0.26±0.06 vs 0.65±0.06 mmol/24h, p<0.01), 요 K+배설은 감소되었고(NC vs L-NAME군 : 2.13±0.07 vs 1.22±0.13 mmol/24h, p<0.005), 요 Ca^2+배설은 증가된 양상을 나타냈다(NC vs L-NAME군 : 0.9±0.11 vs 1.62±0.19 mmol/24h, p<0.05). 8. 혈청 Ca^2+ 농도는 정상 대조군에 비하여 약물 투여군에서 감소하였다(NC vs L-NAME군 : 0.91±0.09 vs 0.59±0.04 mM/L, p<0.01). 9. 혈청 부갑상선호르몬은 정상 대조군에 비하여 약물 투여군에서 임신 16일에서 증가하다가(NC vs L-NAME군 : 2.65±0.08 vs 3.85±0.27 pg/ml, p<0.05), 이후에는 감소하는 경향을 나타냈다. 10. 칼시토닌의 혈중 농도는 정상 대조군과 약물 투여군에서 두 군간의 차이는 없었다. 11. 산후 신장의 조직학적 변화 약물 투여군의 산후 5일된 쥐에서 신장 조직소견은 정상 대조군의 신장 조직소견과 비교하여 큰 차이를 보이지는 않았으나 미세한 혈관벽의 비후가 관찰되었다. 이상의 결과를 종합하면, L-NAME를 투여하여 자간전증이 유발된 임신쥐에서, 정상 대조군에 비해 요 Ca^2+ 배설 증가와 혈청 Ca^2+ 농도 감소 현상을 보여 부갑상선 호르몬과 연관이 있을 것으로 생각되어, 혈청 부갑상선호르몬을 측정한 결과 정상 대조군에 비해 농도가 증가되었다. 각각의 변화의 상관관계가 아직 명확하지는 않지만, 본 연구의 결과로 볼 때 L-NAME에 의해 발생된 자간전증 쥐에서 Ca^2+ 대사 및 Ca^2+ 대사 조절호르몬의 변화가 분명하게 관찰된 바 자간전증 발생기전은 칼슘대사 변화 및 칼슘대사 조절호르몬의 변화와 밀접한 관련이 있는 것으로 생각된다. 최근 자간전증 발생의 고위험 산모에서 칼슘 보충제를 투여하여 자간전증을 예방하려는 시도가 다시 이루어지고 있는데, 본 연구 결과는 이러한 자간전증의 예방 요법을 뒷받침하는 이론적 근거를 제공하고 있다. 또한, 산화질소 전구물질을 투여하여 산화질소 합성을 촉진시키거나 산화질소를 불활성화 시키는 활성 산소를 제거하여 자간전증을 예방하는 방법에 대한 연구도 필요할 것으로 생각된다.;The initiating event in preeclampsia is the failure of trophoblast invasion into maternal uterine spiral arteries that reduced placental perfusion, which results in placental hypoxia eventually. The hypoxic placenta may release cytotoxic factors that cause widespread maternal endothelial damages and vascular tonic alteration. Nitric oxide is a potent vasodilator. Many studies have been revealed that the decrease of nitric oxide production in pregnancy is related to hypertension and other signs similar to those of preeclampsia. But, it is unclear whether the decrease of nitric oxide synthesis has an direct etiological role in preeclampsia. In this study, it can be suggested that the pathogenesis of preeclampsia is related to the metabolic change and imbalance of calcium based on study of urinary Ca^2+ excretion in essential hypertension. We studied the significance of calcium metabolism in pregnant rats with preeclampsia induced with the inhibition of nitric oxide synthesis. The pregnant rats were treated with nitric oxide synthase inhibitor N-nitro-L-arginine-methyl ester(L-NAME) and induced preeclampsia. The urinary excretion of K+, Na+ and Ca^2+and the serum concentration of Ca^2+, parathyroid hormone, and calcitonin were measured in normal control(NC) and L-NAME treated pregnant rats(L-NAME group). 1. The body weight of pregnant rats was significantly lower in L-NAME group than in NC(NC vs L-NAME group : 384.4±9 vs 299.5±14 g, p<0.005). 2. There was a significant difference in pup weight between NC and L-NAME group(NC vs L-NAME group : 6.1±0.2 vs 5.2±0.2 mg, p< 0.01) and the growth rate of pup was lower in L-NAME group. 3. The hematocrit level was higher in L-NAME group than in NC(NC vs L-NAME group : 29% vs 37%, p<0.01). 4. There was a significant difference in the blood pressure between NC and L-NAME group(NC vs L-NAME group : 94.8±1.0 vs 154.2±1.3 mmHg, p<0.001). The blood pressure rose rapidly by the 16th day of pregnancy and remained high until delivery. 5. The amount of urine protein was greater in L-NAME group than in NC(NC vs L-NAME group : 111.5±21.4 vs 261.6±38.0 mg/24h, p<0.01). 6. The glomerular filtration rate(GFR) on the 19th day of pregnancy was significantly lower in L-NAME group than in NC(NC vs L-NAME group : 1988.8±72.3 vs 1149.5±83.4 ㎕/min, p<0.01). 7. L-NAME group showed significant increase in urinary excretion of Na+(NC vs L-NAME group : 0.26±0.06 vs 0.65±0.06 mmol/24h, p<0.01) and Ca^2+(NC vs L-NAME group : 0.9±0.11 vs 1.62±0.19 mmol/24h, p<0.05), but significant decrease in urinary excretion of K+(NC vs L-NAME group : 2.13±0.07 vs 1.22±0.13 mmol/24h, p<0.005) compared with NC. 8. The decrease of serum concentration of Ca^2+ was more prominent in L-NAME group compared with NC(NC vs L-NAME group : 0.91±0.09 vs 0.59±0.04 mM/L, p<0.01). 9. The serum parathyroid hormone concentration was increased in L-NAME group on day 16 of pregnancy(NC vs L-NAME group : 2.65±0.08 vs 3.85±0.27 pg/ml, p<0.05) and then decreased until delivery. 10. There was no significant difference of serum calcitonin concentration between NC and L-NAME group. 11. The renal pathologic findings were no differences between NC and L-NAME group besides mild vascular wall thickening in L-NAME group. In conclusion, there were decrease of renal function, changes in urinary Ca^2+ excretion and serum Ca^2+ concentration and increase of serum concentration of parathyroid hormone in L-NAME group. Although the interrelation is unclear between theses changes, this study demonstrated the relation of changes in Ca^2+ metabolism and calcitrophic hormones to pathophysiology of preeclampsia. And this study may support the trials of prevention of preeclampsia with calcium supplement and nitric oxide donors.