유선조직 퇴축기과정에서 PPARδ 기능 연구

Abstract

유선조직 (mammary glands)은 수유기가 되면서 유즙 생산의 기능을 가진 알베올라 (alveolar)구조를 가진다. 알베올라 구조는 유선상피세포와 내강 (lumen)으로 구성되어 있으며, 각각의 상피세포에서 자손을 위한 유즙을 생산하고 전달하게 된다. 수유기가 끝난 후, 유선조직은 퇴축기 (involution)를 거쳐 임신 전 상태로 돌아가게 된다. 유선조직 퇴축기는 유선상피세포의 사멸과 지방세포의 재생이 함께 일어나는 과정으로 가역적인 phase Ⅰ, 비가역적인 phase Ⅱ 두 단계로 진행된다. 핵 수용체 peroxisome proliferator activated receptor delta(PPARδ)는 유선조직을 포함한 말초조직에서 대사 작용과 세포의 증식, 분화에 관련 되어 있다고 알려져 있다. 하지만 유선조직에서의 PPARδ에 관한 연구는 유방암세포의 증식과 분화에 관련된 연구가 되어 있을 뿐, 유선조직 퇴축기에서의 PPARδ에 관한 기능연구는 전무한 실정이다. 기존 연구 결과, PPARδ가 knockout 되었을 때 유선조직의 퇴축기가 wild type에 비해 더 빠르게 진행되고 있다는 사실을 관찰했다 (involution day4). 하지만 퇴축기에서 PPARδ의 역할과 작용 기전에 대해선 명확히 연구가 되지 않았다. 본 연구를 통해 퇴축기 첫째 날과 셋째 날에서 wild type에 비해 PPARδ knockout 유선조직의 퇴축기가 더 빠르게 진행 되고 있음을 확인했다. PPARδ knockout 유선조직의 초기 퇴축기과정에서 shedding되는 상피세포가 wild type에 비해 더 많은 것을 확인했고 이러한 현상은 리소좀 단백질가수분해효소인 cathepsin B와 cathepsin L 발현 차이로 인한 상피세포 사멸 때문임을 확인할 수 있었다. 또한 PPARδ가 knockout 되었을 때 퇴축기를 조절하는 인자들 중 STAT3와 STAT3의 인산화가 증가하는 것을 확인 하였다. STAT3의 인산화를 조절하는 OSM 수용체, LIF 수용체의 발현이 wild type에 비해 PPARδ knockout 유선조직에서 유의미하게 증가함을 확인하였고 이러한 변화가 STAT3의 활성화를 증진시켜 퇴축기에 영향을 미쳤을 것이라 예상했다. 결과적으로, PPARδ의 knockout은 리소좀을 매개로 하는 세포사멸을 유도하며, 그러한 역할은 전사인자 STAT3의 인산화를 조절함으로써 나타날 것으로 예상할 수 있었다.

Mammary glands are composed of alveolar structures with stromal cells during pregnancy and lactation. Each alveolar structure produces milk and gives the breast to pups. After a lactation state, alveolar structure returns to pre-pregnant state, which is called mammary glands involution. Mammary glands involution is orchestrated with epithelial cell death and adipocyte regeneration. PPAR family regulates metabolism, cell-proliferation, cell-differentiation, inflammation and development in the peripheral tissue including mammary glands. However, PPAR deltas function in mammary glands involution has not been reported yet. In our group, it has been shown that mammary glands involution process accelerated in mammary glands PPAR delta knockout mice at involution day 4(MMTV-PPARdelta KO mice). However, the process and the mechanism of involution associated with PPAR delta has not been studied yet. In this study, PPAR delta knockout mammary glands(MgKO) were shown enhanced involution at day1 and day3 involution. Increased shedding cells and reduced milk protein expression were observed in MgKO during the first stage of the involution(day 1). An increase of cathepsin B and L expression were observed in MgKO at the beginning of the involution, which means that PPAR delta regulates the lysosome mediated cell death in early stage of involution. Moreover, expression of STAT3 and phosphorylated STAT3 is increased in MgKO. And expression of LIF receptor and OSM receptor, well known to STAT3 phosphorylation, is enhanced at the each phase of the involution. The results suggest that PPAR delta strongly governs the regulation of involution through the lysosome mediated cell death by regulating STAT3 activation.