Effect of Retinoic Acid on Renal Development in Newborn Mice Treated with an Angiogenesis Inhibitor

Abstract

Purpose: Vascular endothelial growth factor (VEGF) is an angiogenic cytokine which is important in developmental blood vessel formation. In kidneys of embryonic to adult humans and mice, VEGF is detected in epithelial cells of the glomeruli and endothelial cells of glomeruli, tubules and peritubular capillaries. Some low birth weight (LBW) infants are known to have a decrease in nephron number and kidney size even after catch up growth. In order to find the potential therapy of infants with impaired renal development, we first generated the murine model, and investigated the effect of retinoic acid (RA). Materials and Methods: An angiogenesis inhibitor (SU1498) was injected subcutaneously to day 3 C57BL/6 newborn mice to create a model of arrested renal development. RA (2g/kg) was injected intraperitoneally for 10 consecutive days for the duration of renal development. Morphometric analysis of the renal cortex and glomerulus using light microscopic findings and electron microscopic examination was done. The immunohistochemical stains of VEGF and CD31 were done. Results: Mice injected with SU1498 demonstrated deranged renal development in both tubular structure and glomerular tuft area. Cortical thickness and area of glomerular tuft were significantly decreased by VEGF inhibitor, and were significantly restored by RA (P < 0.05). The length of capillary loops/glomerulus and the number of podocytes/glomerulus were measured by morphometric analysis of electron microscopic examination were significantly decreased by VEGF blocking and recovered by RA. Density of peritubular capillaries by CD31 immunostaining was decreased by VEGF inhibitor, and was recovered by RA. VEGF expression in both glomeruli and tubules was not different in the groups. Conclusion: Our results support the speculation that VEGF plays a major role in renal development and RA reverses the inhibited development caused by an angiogenesis inhibitor. Strategies aimed at maintaining renal development with RA supplementation may result in the prevention or treatment of impaired renal development in infants with some LBW infant.;연구 목적 : 혈관내피세포 성장인자(Vascular endothelial growth factor, VEGF)는 혈관발달에 중요한 혈관생성 시토카인이다. 인간과 쥐의 경우에 배아와 성체의 신장 사구체의 상피세포와 사구체와 세뇨관주위모세혈관의 내피세포에서 VEGF가 검출되었다. 자궁내성장지연과 일부 미숙아에서 신장단위(nephron) 수와 신장 크기가 감소되어 있는데, VEGF의 억제 요인이 이와 관여되어 있는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 미숙아기의 생쥐에 VEGF 수용체 억제제(receptor inhibitor)를 투여하여 신장발달을 저지한 후 Retinoic acid (RA)를 투여하여 RA가 신장발달을 회복할 수 있는지에 대해 알아보고자 하였다. 실험재료 및 방법 : VEGF 수용체 억제제로서 혈관생성 억제제 역할을 하는 SU1498을 생후 3일된 C57BL/6 신생 생쥐에 피하 주사하여, 신장 발달을 저지시켰다. 동시에 RA (2 g/kg) 를 복강내로 10일간 주사하였다. 신장을 적출하여 광학현미경 및 전자현미경적인 검색을 통하여 대조군과 혈관생성 억제제를 투여한 실험군, 혈관생성억제제와 RA 투여군 간의 형태형상분석기를 이용한 계측학적 분석을 통하여 RA의 신장발달의 회복여부를 평가하였다. 결과 : SU1498을 주사한 생쥐에서 특히 세뇨관과 사구체의 신장발달이 저해되었다. SU1498을 투여한 생쥐의 신장은 대조군에 비하여 크기가 작고, 형성이상을 보이는 사구체가 많았으며, 세뇨관의 세포질이 위축되고, 세뇨관의 내강의 확장되는 퇴행성 변화가 있었다. 형태계측에서 신장피질의 면적이 의미 있게 감소하였다. 사구체 모세혈관속 (glomerular tuft) 의 평균 면적이 의미 있게 감소하였으며, 신피질의 면적과 사구체 모세혈관속의 면적은 RA의 투여에 의해 의미 있게 회복하였다. 투과 현미경을 이용하여 사구체의 평균 족세포 수와 사구체당 모세혈관고리의 총길이를 형태 계측한 결과 SU1498의 투여에 의해 족세포의 수와 사구체 총 모세혈관길이가 의미 있게 감소하였으며 (10742.8 ± 2461.6 vs. 8064.2 ± 2259.1, P < 0.05), RA에 의해 회복되었다. 항 CD31 항체를 이용한 면역염색에서 세뇨관 주위 모세혈관 밀도가 SU1498에 의해 감소하였으며, RA에 의해 회복되는 경향을 보였다. VEGF 면역염색에서는 세 군간 유의한 차이가 없었다. 결론 : 위의 결과는 태생기 후기 신장의 발달에 VEGF가 중요한 역할을 함을 시사하며, 혈관생성억제제 투여 후에 유발된 신장발달 억제가 RA에 의해 정상화됨을 보여주었다. RA는 VEGF와 별개로 손상된 신장을 회복시키는데 중요한 역할을 하는 것으로 생각된다.