고포도당 환경에 의한 백서 메산지움 세포내 Calcium 활성도의 변화

초록

Calcium (Ca2+)은 세포내 신호전달 체계의 전달자 중 하나로 세포외 신호의 변화에 따라 다양한 세포 반응을 유발한다. 메산지움 세포 내의 Ca2+ 신호 전달의 변화는 과여과와 단백뇨 현상 등 세포 수축에 따른 혈역학적 변화와 세포 활성물질을 통한 세포외 기질 축적 등 병리적 기전을 매개하며, 이와 관련되어 여러 가지 pathogenic agonist에 대한 Ca2+ 신호전달의 반응에 대한 연구들이 선행된 바 있으나, 당뇨병성 신증과 유사한 고포도당 환경에서의 변화에 대해서는 정확하게 알려진 바 없다. 연구자들은 백서 메산지움 세포에서 포도당 농도 변화에 따른 세포내 Ca2+ 활성도의 변화를 측정하고 관련된 Ca2+통로를 분석하였다. 1. 고포도당(30, 50mM)에 의해 [Ca2+]i은 점진적으로 증가하였으며, 포도당 농도가 높을수록 조기에 나타나고(30mM, 3000-3500sec; 50mM, 1000-1500sec) 최고치가 증가되는(30mM, 0.82±0.23∼2.17±0.46; 50mM, 0.82±0.06∼2.00±0.7) 양상을 보였다. 이와 같은 반응은 정상포도당이나 동일 농도의 mannitol에서는 나타나지 않았다. 2. 고포도당에 의한 Ca2+ 신호전달에서 주로 세포 수축과 연관되는 IP3-mediated Ca2+ release 와 voltage-operated Ca2+ channel(VOCC)에 의한 Ca2+ 활성도의 변화는 관찰되지 않았다. 3. [Ca2+]i 증가는 세포 밖의 Ca2+을 제거한 경우(chelator; EGTA, 0.1mM) 발생하지 않아 고포도당 환경에서의 Ca2+ 신호전달은 세포외 Ca2+의 유입에 의함을 알 수 있었다. 4. 정상 Ca2+ 용액에서 [Ca2+]i의 증가는 store-operated Ca2+ influx (SOCI)의 억제제로 알려진 SKF96365(50μM)에 의해 억제되어 SOCI에 의한 Ca2+의 유입이 연관됨을 알 수 있었다. 5. Ca2+의 세포외 배출을 결정하는 Na+-Ca2+ exchanger(NCX)의 활성도를 측정하기 위해 세포내 Ca2+ 활성도의 증가 후 NCX의 forward mode를 측정한 결과 NCX의 활성도가 억제됨을 알 수 있으며, NCX의 단백질 발현을 확인한 결과 고포도당 배양 세포에서는 발현이 감소되어 있었다. 고포도당 환경은 백서 메산지움 세포내 Ca2+ 활성도를 증가시켰다. 관련 Ca2+ 통로 중 SOCI에 의한 Ca2+유입 증가와 NCX에 의한 Ca2+ 유출 억제가 관찰된 반면 수축 기전과 관계가 있는 IP3-mediated Ca2+ release와 VOCC에 의한 변화는 관찰되지 않았다. 세포내 Ca2+이 세포내 신호전달의 주요 전달자 중 하나임을 고려할 때 이상의 변화는 당