인간난소의 노화와 Mitochondrial DNA 결손의 상관관계에 대한 연구

Abstract

인간의 노화 과정은 자연법칙의 순리로 보여진다. 특히 여성에서 노화과정은 폐경이라는 매우 특징적인 시기를 중심으로 급격한 신체적 변화를 경험하는데, 난소의 기능저하와 상실이 그 핵심을 이루고 있다. 폐경기의 난소는 내부비학적인 호르몬의 불균형과 이에 따른 월경력의 변화가 일어나며, 조직학적으로 난포의 고갈과 섬유화의 진행이 가속화하는 시기에 접한다(Bass등, 1965). 최근 신체장기의 노화와 미토콘드리아 유전자의 점상돌연변이(point mutation) 혹은 결손 (deletion) 심장근육 (Vincent 등, 1988) 이나 뇌조직 (Soong등,1992) 에서 확인된 연구 보고가 있으며, 조직의 노화과정에 미토콘드리아 유전자 결손에 대한 관심이 높은 실정이다. 폐경 여성의 난소는 시기적으로 여성의 노화가 가속화하는 시간으로 미토콘드리아 유전자 결손과 여성의 노화과정의 연관성을 연구한 국내 보고가 없는 바, 본 저자는 폐경을 전후한 여성 난소에서 미토콘드리아 유전자 결손이 노화에 미치는 상관관계를 알아보고자 하였다. 본 연구는 폐경 전 여성 35례 폐경 후 여성 17례에서 얻어진 난소, 자궁근종, 자궁근육 조직에 대하여 결손된 미토콘드리아 유전자 부위에 대한 중합효소연쇄반응을 시행하였고, 증폭된 시료에 대한 전기영동을 실시하여 미토콘드리아 유전자 결손의 band를 확인하고, 그 염기설을 분석하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 미토콘드리아 유전자 결손은 4977 bp결손과 3805 bp결손, 7150 bp결손, 5777 bp결손이 있었다. 2. 난소조직에서 4977 bp결손은 폐경 후 여성 난소에서 62.5%, 폐경 전 여성난소에서 20.0%로 폐경 후 여성의 난소에서 높은 빈도의 양성율을 보였으며, 통계적으로 유의한 차이를 보였다. (p<0.05). 3. 자궁근종과 자궁근육 조직에서 4977 bp결손이 양성을 보인 경우는 폐경 후 여성에서 각각 81.2%, 15.2%와 폐경 전 여성에서 각각 18.8%,0%로 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았다. 4. 난소조직에서 3805 bp결손, 7150 bp결손과 5777 bp 결손이 관찰되었고, 양성빈도는 폐경 후 여성 난소에서 81.%, 25.0%와 62.5%였으며, 폐경 전 여성에서 각각 60.0%, 40.0%와 55.0&의 빈도를 보여 폐경 후 여성에서 높은 빈도의 경향을 보였으나, 통계적으로 유의하지는 않는다. 5. 자궁근종과 자궁근육조직에서 3805 bp결손, 7150 bp결손과 5777 bp결손이 나타나는 빈도는 폐경 후 여성과 폐경 전 여성에서 유의한 차이를 보이지 않았다. 6. 4977 bp결손, 3805 bp결손, 7150 bp결손 및 5777 bp결손 모두 폐경 후 여성의 난소 조직에서 자궁근종 조식이나 자궁근육 조직에 비하여 높은 빈도를 보였고, 통계적으로 유의하였다(p<0.005). 이상의 결과를 종합하면 common deletion으로 알려진 4,977 bp결손의 경우 폐경 후 여성의 난소에서 통계적으로 유의한 결과를 확인할 수 있었다. 또한 3805 bp결손, 7150 bp결손 과 5777 bp결손은 모두 보고되지 않은 새로운 결손위치이며, 그 중 5777 bp결손은 한국인에서 많이 나타나는 것을 확인 할 수 있었다. 추후 많은 연구의 가능성을 갖고 있다고 생각되며, 본 연구 결과 폐경 후 여성의 난소에서 높은 빈도로 보여지는 미토콘드리아 유전자 결손은 폐경과 관련하여 난소의 노화과정에 나타나는 원인인자로 생각된다. ; Aging is the most universal process of life physiology in all living things. The aged individuals organs and cells diminsh in function before their lives finally end. Among various organs, the ovary seems exceptional in that its function is dramatically curtailed efore the completion of the typical life span of the individual organic and functional alterations in the hunman ovary occur within a vary short interval, and the period is called menopause. Recemtly, it has been proposed that the accumulation of mtDNA mutations during life is an impirtant contributor to human aging and degeneration. The age-associated changes of mtDNA include nucleotide deletion, point mutations, as well as modifications. Age associated alterations of mtDNA occur in several different species; however, their physiological relevance remains unclear. The function of human ovary change dramatically around the menopausal period. However, the mechanism of menopause and ovarian agimg is not well understood. Thus to study the regulatory mechanism of ovarian dysfunction by aging, the accumulation of mtDNA deletions in human ovaries from pre-menopausal and menopausal women was analyzed and compared with mtDNA deletions in myoma and myometrims of the same subjects. Total DNA was extracted from these tissues, an part of mtDNA were amplified by polymerase chain reaction. The detailed locations of each of the deleted mtDNA regions were odentified by sequencing. The result were followings: 1. Four types of mtDNA deletions were identified: a 4977 bp deletion, a 3805 bp deletion, a 7150 bp deletion, and a 5777 bp deletion. 2. In ovaries, the occurrence of a 4977 bp deletion of mtDNA in menopausal women was significantly higher than that in pre-menopausal women, i.e., 62.5% of that in menopausal women and 20.0% of that in pre-menopausal women. 3. In myoma and myometriums, the occurrence of a 4977 bp deletion of mtDNA in menopausal women was not significantly different from that in pre-menopausal women. 4. In ovaries, the occurrence of each of the other three deletions (a 3805 bp deletion, a 7150 bp deletion, and a 5777 bp deletion) in menopausalwomen was not significantly different from that in pre-menopausal women. 5. In myoma and myometriums, the occurrence of each of the other three deletions (a 3805 bp deletion, a 7150 bp deletion, and a 5777 bp deletion) in menopausal women was not significantly different from that in pre-menopausal women. 6. In menopausal women, the occurrence of all of those four mtDNA deletions identified in this study in ovaries was higher than that in myomas and myometriums. Through the experiments, it is shown that a 4977 bp deletion of mtDNA between the ATPase 8 and ND5 genes in ovaries can be related to ovarian aging, especially during menopause. A 4977 bp deletion in ovaries of menopausal women can be a usuful marker of natural ovarian aging and may have a relationship to dysfunction of the ovarian aging. Three other mtDNA deletions identified in this study, a 3809 bp deletion, 7150 bp deletion, and 5777 bp deletion, was newly reported. A 5777 bp deletion was found in a large amount in Korean women and further studies about this racial specificity will be needed.