당뇨병 쥐 신장조직에서 cytochrome P-450에 의한 arachidonic acid의 대사에 관한 연구

Abstract

Cytochrome P-450 dependent microsomal mixed function oxidase는 화학물질을 대사하는데 가장 중요한 효소계의 구성성분이다. Peptide 홀몬, 신경전달 물질 그리고 외부자극에 의해 막지질로부터 분리된 free arachidonic acid(AA)는 cyclooxygenase와 lipoxygenase 뿐 아니라 cytochrome P-450 dependent monooxygenase 의해 산화된다. 본 연구에서는 당뇨병 상태에서 신장 cytochrome P-450 system 즉 mixed-function oxygenase system에 의한 약물대사와 AA의 산화적 대사를 규명하고자 streptozotocin(STZ)으로 유도한 당뇨병 쥐에서 mixed function oxidase system의 성분인 cytochrome P-450과 NADPH-cytochrome C reductase의 활성도를 측정하였으며 인슐린 투여후의 변화를 관찰하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 신장 microsome에서 cytochrome P-450과 NADPH-cytochrome reductase의 활성도는 STZ에 의해 유발된 당뇨병 쥐에서 대조군에 비하여 현저히 증가되고 (p<0.05), 인슐린투여로 대조군과 비슷한 값을 나타냈다. 2. Benzopyrene hydroxylase, 7-ethoxycoumarine-O-deethylase와 Aminopyrine-N-demethylae의 활성은 STZ에 의해 유발된 당뇨병 쥐에서 대조군에 비하여 증가되었고(p<0.01, p<0.001), 인슐린투여로 대조군과 비슷한 값을 나타냈다. 3. 신장 microsome에서 cytochrome p-450 dependent monooxygenase의 대사 산물인 lipid peroxide를 측정한 결과, 당뇨병 쥐가 대조군보다 활성도가 증가되었고(p<0.001), 인슐린투여로 대조군과 비슷한 값을 나타냈다. 4. Sphingomyelin은 당뇨병쥐에서 대조군에 비하여 큰 변화가 없었으며, 인슐린 투여후에도 통계학적으로 의미있는 변화가 없었다. Phosphotidylcholin 및 phosphotidylethanolamine은 STZ에 의해 유발된 당뇨병쥐에서 대조군에 비하여 증가되고, 인슐린투여로 대조군과 비슷한 값을 나타냈다. 5. Cytochrome p-450 dependent arachidonic acid 대사산물인 19- 와 20- hydroxyeicosatetraenoic acid는 당뇨병쥐에서 증가되다가 인슐린투여 후 다시 감소하였다. 6. STZ으로 유발된 당뇨병 쥐에서 arachidonic acid 대사에 관여하는 cytochrome p-450 isoenzyme이 Et-OH-1-98-1인 것을 확인하였다. 이것으로 미루어 arachidonic acid 대사과정은 cytochrome P-450 system이 관여함을 알 수 있었으며, 이런 대사산물의 형성은 독특한 조직에서 cytochrome P-450의 활성도와 밀접한 연관이 있고 cytochrome P-450 system의 유도는 cytochrome P-450 dependent 효소인 arylhydrocarbon hydroxylase 활성과 같은 정도로 NADPH-dependent AA 대사산물의 형성을 증가시킨다. 당뇨병쥐의 신장에서 AA는 cytochrome p-450 dependent monooxygenase 즉 mixed function oxidase system은 O_2와 NADPH를 필요로 하는 효소계이며 cyclooxygenase에 의하여 산화되면 대사산물인 HETEs의 형성이 증가하므로, AA는 당뇨병에서 신장에 염증반응과 같은 병리 생리학적 변화에 중요한 역할을 한다는 것을 알 수 있다. ; Cytochrome P-450 dependent microsomal mixed function oxidase is the most important component of enzyme system in metabolizing the endogenous and exogenous chemicals. In addition to cyclooxygenase and lipoxygenase, free arachidonic acid separated from membrane lipid by peptide hormone, neurotransmitter, and external stimuli is metabolized by the cytochrome P-450 monooxygenase system. In this study, diabetic condition was induced in rats by streptozotocin (STZ). The rats were treated with insulin subsequently. The author obtained renal microsomes from rats and assayed the enzyme activities of cytochrome P-450 system and arachidonic acid (AA) metabolites. For evaluation of activity of mixed function oxidase, the author assayed activities of benzopyrine, 7-ethoxycoumarine-O-deethylase and aminopyrine-N-demethylase. The author also performed western blot analysis for the identification of cytochrome P-450 isoenzyme in STZ-induced diabetic rat. The results were as follows; 1. The activities of cytochrome P-450 and NADPH cytochrome C reductase were increased in STZ-induced diabetic rats compared to normal rats. They achieved normla values after the insulin treatment. 2. The activities of benzo(a)pyrene, 7-ethoxycoumarine-O-deethylase and aminopyrene-N -demethylase were increased in STZ-induced diabetic rats compared to normal rats. They achieved normla values after the insulin treatment. 3. Lipid peroxide, the metabolite of cytochrome P-450 dependent monooxygenase in renal microsomes, were increased in STZ-induced diabetic rats compared to control group. They achieved comparable values to normal rats after the insulin treatment. 4. The value of sphingomyelin were similar to that of control group, and did not change after insulin treatment. The phosphatidylcholin and phosphotidylethanolamine were increased in STZ-induced diabetic rats compared to control group. They achieved comparable values to normal rats after the insulin treatment. 5. The analysis of the metabolites of cytochrome P-450 dependent arachidonic acid showed two products. 19- and 20- hydroxyeicosatetraenoic acids, both of which increased in diabetic rats, and nearly normalized with insulin treatment. 6. The isoenzyme of cytochrome P-450 in STZ-induced diabetic rats showed concordance with EtOH-98-1 form in western blot analysis using monoclonal antibody. This study suggested that the cytochrome P-450 system was involved in metabolic process of arachidonic acid. The formation of arachidonic acid metabolites via the cytochrome p-450-dependent pathway was affected by the level of cytochrome p-450. Thus induction of cytochrome P-450 by STZ-injected diabetes diabetes caused increases in the amount of arachidonic acid converted into these metabolites.