에탄올 급성 투여가 랫트의 간과 신장에서 시스테인으로부터 글루타치온과 타우린의 생성에 미치는 영향

Abstract

글루타치온은 많은 친전자성, 산화성 화합물을 무독화하여 산화적 스트레스를 억제하는 역할을 하는 주요 생체 물질이며, 따라서 글루타치온의 조직 내 함량은 세포가 처한 산화적 환경에 따라 역동적으로 변화한다. 본 실험에서는 수컷 랫트에 에탄올을 급성 (3 g/kg bw, ip, 단회) 투여한 뒤 6 시간과 24 시간 경과 후의 간, 신장 및 혈액에서의 변화를 측정하여, 급성적인 에탄올 투여가 글루타치온 합성에 주는 영향을 연구하였다. 특히 시스테인의 글루타치온과 타우린으로의 경쟁적 대사 전환에 대한 변화에 주목하였다. 에탄올을 투여한 지 6 시간 경과 후, 글루타치온은 간과 신장 조직 모두에서 감소하였지만, 간에서는 글루타치온의 감소가 24 시간 동안 지속된 반면 신장에서는 24 시간 이내에 회복되었다. 특히 간에서 산화된 형태로 존재하는 글루타치온 (GSSG) 이 빠르게 증가하여, 에탄올에 의해 발생한 산화적 스트레스가 글루타치온 농도의 변화를 유발하였음을 알 수 있다. 이러한 글루타치온의 감소 기전을 밝히기 위해, 글루타치온 생합성을 위해 요구되는 시스테인의 양을 측정하였다. 에탄올 투여 6 시간 후, 간과 신장 내 시스테인은 감소하였다. 하지만 24 시간 이후, 간에서는 이러한 감소 상태 및 정도가 유지되었지만 신장과 혈액 중 시스테인은 증가하였다. 따라서 글루타치온 생성 반응의 기질인 시스테인의 감소가 간과 신장에서 글루타치온의 감소를 유발하였으며, 간과 달리 신장에서 글루타치온이 더 빠르게 복구된 것은 시스테인의 증가에 기인한 것으로 해석 될 수 있다. 시스테인은 글루타치온 뿐만 아니라 하이포타우린과 타우린을 생성하는데 필요한 전구체이기도 하므로 하이포타우린과 타우린의 양의 변화를 측정해 보았다. 에탄올 투여 6 시간 경과 시, 간과 신장에서 하이포타우린이 증가하였으며 간과 혈액에서 타우린이 증가하였다. 하지만 24 시간 경과 시, 간과 신장에서 하이포타우린이 감소하였고 간과 혈중 타우린도 회복되었다. 또한 이 대사의 속도 결정 효소인 cysteine dioxygenase (CDO) 는 6 시간 경과 후 간 내 mRNA, 단백질의 양, 그리고 효소 활성이 모두 증가하였으나 24 시간 후 모두 감소하는, 유동적인 양상을 보였다. 이것은 에탄올은 CDO 의 조절을 통해 시스테인으로부터 하이포타우린과 타우린으로의 대사를 빠르게 항진시키나 24시간 이내에 역전되어 오히려 CDO 는 억제된다는 점을 알 수 있다. 이러한 결과들은 기존에 보고된 글루타치온의 소모 또는 간으로부터 혈중으로의 유출 증가라는 요소들 이외에 랫트의 간에서 CDO의 유도를 통한 시스테인으로부터 하이포타우린과 타우린으로의 대사의 증진, 그로부터 시스테인 이용의 제한이 에탄올의 급성 투여에 의한 글루타치온 고갈의 중요한 원인임을 시사한다.

주요어 : 에탄올, 글루타치온, 시스테인, (하이포)타우린, Cysteine dioxygenase (CDO), Glutamate cysteine ligase (GCL)

학 번 : 2011-21755