부분 요도폐색이 방광의 콜라겐 유형 I, III, IV 및 Matrix- Metalloproteinase(MMP)-2 유전자 발현에 미치는 초기 영향
Early Expression of Collagen Type I, III and IV and Matrix-Metalloproteinase(MMP)-2 mRNA in the Rat Bladder Subjected to Partial Outlet Obstruction
소속 상세정보
이안기/Ahnkie Lee
성연선/김광명/최황/김시황/Yeun Sun Sung/Kwang Myung Kim/Hwang Choi/Shi Whang Kim
KMID : 0358319980390030213
Abstract
서론
정상적인 배뇨는 방광의 안정성, 수축성 및 유순도에 의해 이루어지며 이들 각각의 성질
은 방광평활근, 간질성분 및 방광신경에 의하여 결정된다. 이들 중 방광의 유순도는 방광근
세포와 간질성분의 상대적 비율과 간질성분 중 콜라겐과 엘라스틴의 비율에 따라 결정되는
것으로 일반적으로 알려져 있다. 그러나 방광출구폐색의 경우 폐색이 진행됨에 따라 콜라겐
침착이 정상에 비해 약 3배 이상 증가되나 방광근의 증가율에 비교하여 볼 때 약 1/3로 오
히려 감소되는 것으로 보고되며, 이런 점으로 보아 Kim등이나 Ewalt등의 주장대로 콜라겐
의 단순한 양적 증가보다 콜라겐 운형의 변화가 방광의 유순도 변화에 더 중요한 역할을 하
리라는 것이 설득력이 있다 Kim 등은 후부요도판막증을 가진 태아의 폐색방광에서
Picrosirius red염색 후 편광현미경을 통한 관찰에서 비교적 노랗고 굵게 염색되는 콜라겐
유형으로 생각되는 섬유의 방광 내 침착이 옅은 녹색의 가는 섬유로 염색되는 콜라겐 유형
으로 생각되는 섬유보다 증가됨을 관찰하였고, 이 콜라겐 유형의 증가가 방광의 유순도 감
소에 중요한 역할을 하리라 보고하고 있다 그러나 Ewalt등에 의하면 방광의 유순도가 감소
된 신경인성방광 환자의 배뇨근층 내 배뇨근속 사이에 오히려 콜라겐 유형이 증가하는 것으
로 보고되며, 최근 Baskin등은 방광상피와 방광평활근을 배양하여 물리적 힘을 가하여 반복
적으로 일정한 장력 이상으로 세포들을 신장시킬 때 방광평활근에서는 콜라겐 유형 III의 분
비가 증가되고 콜라겐 유형 I은 감소하며, 방광상피세포에서는 콜라겐 유형 I의 분비 증가가
콜라겐 유형 III의 증가보다 강화됨을 보고하고 있다 그러나 엄밀히 말하여 폐색방광과 신경
인성방광에서 콜라겐의 침착증가가 동일하게 나타난다고 하더라도 그 기전이 다를 가능성이
존재하며, 또한 콜라겐 유형 I과 II의 생체 내에서의 생합성에 관여하는 것으로 알려진 성장
인자들과 cytopine들이 배제된 시험관내 실험만으로는 폐색방광에서 콜라겐 유형 III이 콜라
겐 유형 I보다 침착이 증가된다고 추정하는 데에는 무리가 있으며, 이런 이유들로 해서 생
체실험을 통한, 폐색방광에서의 콜라젠 침착기전에 대한 연구가 요구된다하겠다
또한, 방광평활근을 배양하여 관찰한 결과에 의하면 방광평활근에 의해 콜라겐 유형 I, III
과 더불어 콜라겐 유형 IV이 분비되며, 방광의 유순도가 감소된 신경인성 방광 환자에서 방
광평활근의 비후 및 과증식과 더불어 콜라겐 유형 IV이 증가되어 있음이 보고되어 있다. 콜
라겐 유형 IV은 기저막의 주요 성분으로, 평활근을 감싸고 있는 기저막은 평활근 모양의 변
화에 적응하도록 유연하여, 평활근에 plasticty를 부여하며, 세포를 부착시키는 기능을 갖는
것으로 알려져 있으며, 평활근의 수축과 이완뿐만 아니라 분화와 형태발생에 중요한 역할을
한다고 보고되고 있다.
이와 더불어 콜라겐 유형 N, V, Vl, IX과 엘라스틴, fibionectin및 변성된 콜라겐 유형 I을
분해하는 것으로 알려져 있는 matrix-metalloproteinase(이하 MMP)의 발현 변화도 조직의
remodeling과 콜라겐 과다침착에 중요한 부분을 차지하는 것으로 알려져 있다.
그러므로 저자들은 폐색방광에서 프로α1(I) 콜라겐, 프로α1(III) 콜라겐, 프로α1(IV) 콜라
겐 및 MMP-2 mRNA의 폐색 후 시간경과에 따른 변화를 Northern hybridization을 통하여
측정 및 비교 분석하여 폐색방광에서 콜라겐 침착증가 및 침착비율의 변화가 유전자의 전사
과정에서 어떻게 조절되는지를 증명하여 폐색방광의 병리를 이해하는데 도움을 주고자 하였
다.
#초록#
Purpose : Partial obstruction of the rat bladder outlet induces a rapid hypertrophy
characterized by increased smooth muscle content and collagen deposition. This
increased collagen is likely to reduce the quality of the contraction and compliance of
the bladder wall. Also it has been reported that an alteration in the ratio of type I and
III collagen may be more important than the amount of collagen in determining
compliance. To evaluate the genetic basis of collagen deposition in the partially
obstructed rat bladder, the author observed the change of proα1(I) collagen, proα1(III)
collagen, proα(IV) collagen and matrix-metalloproteinase(MMP)-2 mRNA after partial
urethral obstruction.
Materials and Methods : Female Sprague-Dawley rats weighing 150-200g were used.
Individual bladders were obtained from unoperated rats, and from rats at 6, 12, 48, 72,
hours, 5 and 7 days after partial urethral obstruction and sham operation. Total RNA
was extracted from each of these tissue, The expression of mRNAs were assessed by
Northern blot analysis. The band intensities of the autoradiographs measured by
densitometry were compared between the obstructed and sham group.
Results : Partial urethral obstruction induced a gradual increase in bladder weights,
The expression of mRNA for proα1(I) collagen was generally attenuated within 24hours
after obstruction. In extended period of obstruction, the expression of mRNA for proα
1(I)collagen reached a peak at day 3-5(219% increase), and remained elevated through
day 7. The expression of mRNA for proα1(I)collagen was coregulated with that of pro
α1(I) collagen, however, the mean ratio to control value of band intensity for proα
1(III)collagen mRNA was 2 times higher than that of proα1(I) collagen, during days
3-7. The expression of mRNA for proα1(IV)collagen showed a sharp increase at 48
hours(438% increase)after obstruction earlier than proα1(I)collagen and proα
1(III)collagen mRNA. In extended period of obstruction the expression reached a peak at
72 hours(883% increase) and the mean ratio to control value of band intensity for proα
α collagen mRNA was much higher than those of proα1(I) collagen and proα1(III)
collagen. The expression of MMP-2 mRNA increased from 48hours after obstruction,
and reached a peak at day 3-5.
Conclusions : These results sugges that the increase of collagen in the rat bladder
after partial urethral obstruction results from an increase of expression of collagen
genes, and the decrease of bladder wall compliance results from an increased
transcription of type I collagen gene and increase of the ratio of proα1(III)collagen to
proα1(I)collagen mRNA. Because expression of proα1(I), (III), (IV) collagen and
MMP-2 mRNA increased sharply after 48hours, it is suggested that genetic events
leading to remodeling of bladder start at 48hours after partial urethral obstruction.
키워드
Urinary bladder; Obstruction; Collagen; Matrix-metalloproteinase-2;
원문 및 링크아웃 정보
등재저널 정보