TGF 베타1으로 처리한 흰쥐 수정체에서 성장인자 발현과 항산화제에 대한 연구

Abstract

수정체 혼탁은 노화, 당뇨, 영양 결핍, 자외선 조사, 안과 수술, 외상 등에 의해 유발되며, 수정체 상피 세포 증식 및 변형, 콜라젠 침착, 기저막 복제, 수정체 섬유 재생 등이 병리학적 기전으로 보고되었으나 분자적 또는 세포학적 수준에서의 연구는 미미한 실정이다. 눈의 질병이나 손상으로 여러 성장인자들이 생성되며 이 중 형질 전환 성장인자 (transforming growth factor, TGF)β는 상처회복과 섬유증화 조건에서 결체조직 형성을 자극하는 유도 물질이다. 본 연구에서는 분자적 수준에서 수정체 혼탁의 기전을 관찰하고자 TGFβ1으로 처리한 흰쥐 수정체에서 백내장이 유도되었을 때 성장인자 TGFβ1, 2 3 및TGFβ수용체 Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ, 표피 성장인자(epidermal growth factor, EGF)및 EGF 수용체, 섬유모세포 성장인자(fibroblast growth factor, FGF)및 FGF 수용체, 결체조직 성장인자 (connective tissue growth factor, CTGF)와 세포외 기질(extracellular matrix)인 collagen Ⅰ, fibronectin 및 α-smooth muscle actin(SMA)의 mRNA와 단백질 발현을 각각 RT-PCR 과 Western blot 방법으로 측정하였다. 또한, 항산화제인 N-acetyl cysteine(NAC)를 동시에 처리했을 때 성장인자 및 수용체와 세포외 기질의 발현에 미치는 영향을 관찰하였다. 실험결과 TGFβ1으로 처리한 흰쥐 수정체에서 TGFβ1, 2 3, 및 TGFβ수용체 Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ, EGF 및 EGF 수용체, FGF 및 FGF 수용체, CTGF의 발현이 증가되고, 세포외 기질인 collagen Ⅰ, fibronectin과 α-SMA의 발현도 증가하였다. 반면, 항산화제인 NAC는 성장인자 발현과 세포외 기질의 발현을 억제시키는 결과를 보였다. 이상의 결과로 백내장은 여러 가지 성장인자와 수용체, 세포외 기질의 발현이 관여하여 유발됨을 알 수 있었고, 항산화제인 NAC가 이들의 발현을 억제함을 통하여 백내장의 예방 또는 지연 목적의 약물 치료에 응용 가능성을 시사하고 있다. ; The lens opacity is caused by abnormal triggering factors such as aging, diabetes mellitus, nutritional deficiency, ultraviolet radiation, operation, and trauma. The production and transformation of lens epithelial cells, deposition of collagen, duplication of basement membrane, and regeneration of lens fiber are pathologic mechanisms of lens opacity. Transforming growth factor-β(TGF-β), a multifactorial cytokine, has been implicatated in epithelial transdifferentiation of many cell types and promoted the production and deposition of extracellular matrix which is essential to normal tissue repair after injury, but overexpression of TGF-β can cause tissue fibrosis in many pathologic conditions. However, precise molecular mechanisms whereby TGF-β mediates transdifferentiation and overproduction of extracellular matrix materials of lens epithelial cells are not clearly understood. The objective of this study was to characterize transdifferentiated lens epithelial cells analyzed by reverse transcription-polymerase chain reaction(RT-PCR) for the expression of mRNAs encoding growth factors, growth factor receptors and pathologic extracellular matrix proteins and by Western blot analysis for the proteins encoded by these mRNAs. Moreover, after antioxidants treatment, such as N-acetyl cysteine(NAC), we observed the effect on changes in the expression of growth factors, growth factor receptors and extracellular matrix proteins. The results of the study showed that expression of mRNAs for TGF-β1, TGF-β2, TGF-β3, TGF-β receptor, epidermal growth factor(EGF), epidermal growth factor receptor, fibroblast growth factor(FGF), fibroblast growth factor receptor and connective tissue growth factor(CTGF) were increased, the levels of type Ⅰ collagen, fibronectin, and α-smooth muscle actin(SMA) mRNAs were also increased, and expression of growth factors, receptors, extracellular matrix were decreased by antioxidant, such as NAC. The enhanced expression of growth factors, growth factor receptors and extracellular matrix in TGF-β treated rat lens system may represent the molecular mechanism underlying pathogenesis of cataracts. And the suppression of growth factors and growth factor receptors with treatment of antioxidants, such as NAC, suggests the possibility of using drugs in the prevention or treatment of cataracts.