뇌하수체 제거 흰쥐에서 보상성신비대과정 중 외인성 IGF-Ⅰ투여가 내인성 IGF-Ⅰ의 생산, 신기능 및 신비대의 성격에 미치는 영향
Effects of Exogenous IGF-Ⅰ on Endogenous IGF-Ⅰ Production, Function and Hyperplasia / Hypertrophy of Kidney during Compensatory Renal Growth in Hypophysectomized Rats
한상원, 조철규, 민병석,
소속 상세정보
한상원 ( )
연세대학교 의과대학 비뇨기과학교실
조철규 ( )
연세대학교 의과대학 비뇨기과학교실
민병석 ( )
연세대학교 의과대학 비뇨기과학교실
KMID : 0358319990400060749
Abstract
서론
신장의 상당 부분이 손실되거나 기능이 감소되었을 때 나머지 신장 조직 혹은 상대적으로
기능이 좋은 부분에서는 부족한 신장 기능을 대신하기 위하여 조직의 기능이 극대화된다.
일명 보상성신비대라고 하는 이 과정의 기능적인 특징은 신혈류와 사구체 여과율의 증가이
다. 그러나 신혈류의 증가는 바로 사구체내압의 증가로 이어져 결국 사구체의 과여과
(hyperfiltration)가 일어나며, 사구체의 과여과는 사구체경화(glomerulosclerosis)를 일으켜
장기적으로는 신부전에 이르게 된다. 그렇다고 하여 사구체경화를 방지 위하여 단백질의 결
핍을 유도하면 신장 기능이 보상되지 않아 신기능을 유지할 수 없게 된다. 위와 같이 보상
성신비대와 사구체경화는 동전의 앞뒷면과 같다. 정상적인 생리적 현상 속에서 사구체경화
가 없이 신장 기능의 보상이 나타나도록 하는 물질을 얻기 위한 많은 연구가 지속되어 왔으
며, insulin-like growth factor-Ⅰ(IGF-Ⅰ)은 이러한 문제들 중하나이다. growth
hormone(GH)은 현재까지 알려진 신기능 항진제 중에서 가장 강력하게 신기능을 항진시키
는 효과를 가지고 있으며 GH의 신장에 대한 기능 항진 작용은 GH의 직접적인 효과보다도
IGF-Ⅰ의 증가를 통한 간접적 효과가 더 큰 것으로 증명되었다. 이를 'GH-IGF-Ⅰ axis'라
고 하며, 이 GH-IGF-Ⅰ axis의 작용은 사구체 여과율과 신혈류량 뿐만 아니라 근위세관
(proximal tubule)의 재흡수까지 증가시킨다. 하지만 이러한 GH-IGF-Ⅰ axis는 신기능의
항진과 동시에 사구체경화론 일으킨다는 것이 문제이다. 그러나 한편으로는 기관의 기능이
나 크기의 증가가 없이도 자연적으로 사구체경화만이 일어나는 마우스가 있고, 이 마우스는
일반적인 마우스와는 다른 GH-IGF-Ⅰ axis를 가지고 있다는 보고는 기관의 성장을 유도하
는 기전과 사구체경화를 일으키는 기전이 서로 다르다는 것을 시사한다. 이 두 기전이 다르
게 나타나는 이유로 IGF-Ⅰ은 'GH의존성 IGF-Ⅰ'과 'GH 비의존성 IGF-Ⅰ'으로 구별되며
이들이 각 과정에 각기 독립적으로 작용하기 때문인 것으로 생각되며, 본 연구자 역시 보상
성신비대과정 중에 GH 비의존성 IGF-Ⅰ이 신장의 주로 윈위곱슬세관(distal convoluted
tubule)과 집합관(collecting duct)에서 생산되는 것을 관찰한 바 있다.
따라서 저자들은 신장 기능이 나빠질 상황에서 외부에서 IGF-Ⅰ을 투여하면 신장기능의
항진을 도모하면서도 사구체경화는 나타나지 않을 수 있을 것이라는 가설하에 GH-IGF-Ⅰ
axis의 효과를 배제하기 위하여 흰쥐에서 뇌하수체를 제거한 후 양측 신장을 모두 남겨놓은
양측신 모델과 한쪽 신장을 제거한 단일신 모델에 recombinant human IGF-Ⅰ(rhIGF-Ⅰ)을
투여하여 신장기능 변화를 관찰하고자 하였다.
Purpose: Compensatory renal hypertrophy(CRH) after loss of considerable renal volume
is essential process for recovery and maintenance of renal function, but on the other
hand CRH induces glomerulosclerosis, eventually renal failure. Recently, the considerable
studies reveal that insulin-like growth factor-Ⅰ(IGF-Ⅰ) is an important molecule
relating to renal hypertrophy. This study investigates the possibility of IGF-Ⅰ as a
therapeutic agent, it should be proved whether External IGF-Ⅰ affects renal function
and glomerulosclerosis or does not affect in devoid state of growth hormone(GH) effect.
Materials and Methods: 100-150g Sprague-Dawley male rats were hypophysectomized
by transpharyngeal approach and hypophysectomy were confirmed by daily monitoring
of body weight for 3 weeks. The left kidney were removed in the rats of UNX group
(uninephrectomy) and UNX+IGF-Ⅰ group(IGF-Ⅰ treated after uninephrectomy), and
sham operation were done in the other rats of control group and IGF-Ⅰ group(IGF-Ⅰ
treated). Recombinant IGF-Ⅰ were administered via Alzet osmotic minipump for 5 days
in rats of IGF-Ⅰ group and UNX+IGF-Ⅰ group. At the 5th day after uninephrectomy,
the glomerular filtration rate(GFR) and the effective renal plasma flow(ERPF) were
investigated by measuring recovery of 99mTc-DTPA and
125I-hippurate, and then the rats were sacrificed and the kidneys were
removed. The wet kidney weights were measured in removed kidneys, renal IGF-Ⅰ
concentrations were measured by RIA, andcellularproliferationwereevaluated by
flow-cytometry.
Results: 1. The wet kidney weight per body weight significantly increased after
uninephrectomy, and had not been affected by IGF-Ⅰ treatment regardless of
uninephrectomy. 2. Renal IGF-Ⅰ tended to increase after uninephrectomy, and
significantly increased with IGF-Ⅰ treatment in both IGF-Ⅰ and UNX+IGF-Ⅰ. The
level of renal IGF-Ⅰ of UNX+IGF-Ⅰ group was significantly higher than that of IGF-
Ⅰ group. 3. Total GFR tended to decreased after uninephrectomy and were significantly
increased by IGF-Ⅰ treatment regardless of uninephrectomy. 4. The GFR per g wet
kidney weight significantly increased after uninephrectomy, and were significantly
increased by IGF-Ⅰ treatment regardless of uninephrectomy. 5. Total ERPF were not
significantly changed after uninephrectomy and significantly increased by IGF-Ⅰ
treatment in sham operation group but did not changed by IGF-Ⅰ treatment in
uninephrectomy group. 6. The ERPF per g wet weight significantly increased after
uninephrectomy, and significantly increased by IGF-Ⅰ treatment in sham operation
group but did not changed by IGF-Ⅰ treatment In uninephrectomy group. 7. The mean
% of S1 phase cells were 33.6% in UNX+IGF-Ⅰ group, 23.5% in IGF-Ⅰ group, 19.96%
in UNX group, and 10.4% in control group. The mean % of G2+M phase cells were
2.5% in UNX+IGF-Ⅰ group, l.95% in IGF-Ⅰ group, 1.73% in UNX group, and 1.2% in
control group.
Conclusions: GH non-dependent IGF-Ⅰ participate in CRH, and only IGF-Ⅰ without
GH increases renal function. IGF-Ⅰ treatment during CRH might increase GFR by
changing glomerular efferent arteriol of filtration fraction.
키워드
Insulin-like growth factor-1; Growth hormone; Hypophysectomy; Kidney;
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