생쥐 난포 체외배양 시 FSH:LH 비율과 X-Linked Inhibitor of Apoptosis Protein (XIAP) 발현 양상의 연관성 연구

Abstract

X-Linked Inhibitor of Apoptosis Protein (XIAP)은 Inhibitor of Apoptosis Protein (IAP)에 속한 8개의 단백질 중 하나로, 난포의 생존과 퇴화를 조절하는 핵심 물질로서 미성숙 난포(immature follicle)의 과립막세포(granulosa cell)에서 발현되는 것으로 알려져 있다. XIAP은 난포의 퇴화를 유도하는 caspase를 직접적으로 차단하는 기전을 통하여 난포의 생존을 도모하는 것으로 알려져 있는데, 난포자극호르몬(Follicular Stimulating Hor-mone, FSH)이 XIAP의 발현을 유도하는 가장 강력한 생존 신호인 것으로 여러 선행 연구에서 밝혀진 바 있다.

XIAP과 난포의 생존(follicle survival)과의 상관 관계에 관하여 연구한 기존의 연구들은 FSH의 역할에 주로 주목하였으나, 생체 내에서 일어나는 난포의 성장 및 배란 과정에 FSH와 더불어 필수적인 역할을 하고 있는 황체화호르몬(Luteinizing Hormone, LH)의 기능에 대해서는 체외배양(in vitro culture) 모델을 이용하여 분석한 연구는 아직 보고된 바 없다. 본 연구에서는 생쥐 난포의 체외배양 모델을 이용하여 배양액의 FSH:LH의 조성 비율에 따른 난포의 성장, 생존 및 XIAP 발현의 연관성에 대하여 연구하였다.

14일령 C57BL/6 암컷 생쥐에서 난소를 채취하고, 전동 난포(preantral follicle)를 분리하여 각각의 배양 조건에서 체외배양을 실시하였다. 배양 조건은 다음과 같이 4개의 군으로 나누었다. 4 군은 대조군 (group 1), FSH 200 mIU/mL 단독 처리군 (group 2), FSH 200 mIU/mL + LH 100 mIU/mL (group 3), FSH 200 mIU/mL + LH 1000 mIU/mL (group 4) 이었다.

난포의 생존율과 배란율은 group 1에서 18.2%/0%, group 2에서 41.4%/1.6%, group 3에서 68.5%/23.5%, group 4에서 54.6%/1.2%로 측정되었다. 배양 후 5일, 9일, 13일째에 난포의 평균 직경을 측정하였으며, group 3에서 난포의 직경이 가장 큰 것을 확인하였다(배양 13일, 644±7.8 μm, mean±SE

P<0.001). Group 4와 group 2에서 배양 9일의 난포 직경은 292±7.9 μm vs. 283±8.4 μm로 차이가 없었으나, 배양 13일에 측정한 직경이472±8.8 μm vs. 524±10.1 μm로 group 2에서 group 4에 비해 더 큰 것으로(P<0.001) 관찰되었다.

실시간 역전사 중합연쇄반응(quantitative RT-PCR)을 통해 잘 자란 난포(well-grown follicle)와 퇴화되는 난포(atretic follicle) 군에서 XIAP과 난자 발생 특이적 유전자들(oogenesis-specific genes)인 Oct4, Bmp15 및 Gdf9의 mRNA 발현 정도를 비교하였다. 잘 자란 난포에서 퇴화되는 난포와 비교하여 XIAP과 Oct4 mRNA의 발현이 유의하게 높게 나타났고, Bmp15와 Gdf9의 발현은 통계적인 차이가 없었다.

각각의 실험군별로 잘 자란 난포와 퇴화되는 난포 별로 XIAP mRNA의 발현을 비교하였는데, 각 그룹 사이의 통계적으로 유의한 차이는 확인되지 않았다.

단백질 수준에서의 XIAP의 발현 및 세포내 위치를 분석하기 위하여 면역세포염색(immunocytochemistry)을 시행하였으며, 난포 과립막세포 (granulosa cell)의 세포질에서 주로 발현되는 것을 확인되었다.

상기한 실험 결과들로부터 배양 조건 중 고농도의 LH를 포함한 배양액 조성은 난포의 성장을 둔화시키고 생존율을 저해시키는 결과를 유도하는 것을 확인하였다. 그리고 XIAP mRNA 발현 실험 결과를 통해서 잘 자란 난포에서 퇴화된 난포에 비하여 XIAP의 발현이 높게 나타난 것을 확인할 수 있었다. 이상의 실험 결과들을 종합적으로 분석하였을 때, 난포의 체외배양 시 XIAP의 발현은 LH의 농도에 영향을 받는 것으로 추측할 수 있으며 XIAP의 발현이 높은 상태에서 난포의 성장 및 생존률이 우수한 것을 확인할 수 있었다.