당뇨병성 신경병증 모델 쥐에서 Granulocyte-Colony Stimulating Factor 치료의 Paracrine 효과

Abstract

배경: 당뇨병성 말초신경병증(Diabetic neuropathy)은 당뇨병의 만성 합병증의 일종으로써 말초신경의 손상으로 심한 통증과 감각이상을 초래한다. 당뇨병 신경병증의 병리 기전으로는 장기적인 고혈당으로 인한 metabolic derangement 등으로 신경섬유와 모세혈관의 손상을 일으킴으로 추정되나 명확히 밝혀진 바 없다. 본 연구에서는 당뇨병성 신경병증 동물 모델에서 Granulocyte-colony stimulating factor (G-CSF) 효과를 연구하였고, G-CSF에 의한 말초신경 손상의 완화 효과 기전으로 골수 의존성을 제시하고자 이번 실험을 계획하였다. 즉, 본 연구의 목적은 G-CSF가 당뇨병성 말초신경병증 모델에서 말초신경손상을 완화시키는지 확인하고, 그 작용기전을 밝히는 데 있다. 방법: 실험동물은 제 2형 당뇨병이 유발되는 Ostuka Long Evans Tokuchima Fatty (OLETF) 쥐를 사용하였으며, 정상 대조군으로 Long Evans Tokushima Otsuka (LETO) 쥐를 사용하였다. OLETF 쥐를 무작위로 G-CSF (n=3) 처치 군과 Saline (n=3) 처치 군으로 나누어 100 ㎍/㎏/day 용량으로 5일간 실험동물의 복강 내에 투여하고, 4주 후에 모든 동물을 희생시켜 G-CSF의 당뇨병성 말초신경병증 치료 효과를 확인하였다. 당뇨병성 말초신경병증의 발생 및 호전 여부를 생리학적 및 기능적인 검사로 확인하였고, 말초신경손상의 호전 여부를 조직학적 검사를 통하여 확인하였다. 추가적으로 신경조직에서 여러 세포의 분화, 생장 활성을 나타내는 cytokine인 nerve growth factor (NGF), glial cell line-derived neurotrophic factor (GDNF), neuregulin-1 (Nrg-1), vascular endothelial growth factor (VEGF), Insulin-like growth factor-1 (IGF-1) 등과 같은 paracrine factor들의 발현은 quantitative reverse transcription PCR (qRT-PCR) 검사로 확인하였다. 결과: 혈액학적 검사 결과 혈당은 G-CSF 투여 군과 saline 투여 군 간 통계적으로 유의한 차이가 없었다. 신경전도검사 결과 신경전도속도가 G-CSF 투여 군에서 saline 투여 군에 비해 유의하게 높았다. 조직학적 검사 결과 말초 신경의 myelin infolding, myelin separation, axon atrophy 등과 같은 신경손상이 G-CSF 투여 군에서 saline 투여 군에 비해 유의하게 적게 나타났으며 정상 대조군인 LETO 군과는 차이를 보이지 않았다. qRT-PCR 분석 결과 NGF, GDNF, Nrg-1, VEGF, IGF-1 와 같은 growth factor의 발현이 G-CSF 투여 군에서 saline 투여 군에 비해 유의하게 높았다. 고찰: 본 연구에서는 G-CSF가 당뇨병성 말초신경병증 동물 모델에서 말초신경손상을 완화시키고 paracrine factor의 발현을 증가시킨다는 사실을 확인하였으며, 이러한 paracrine factors 발현의 증가가 당뇨병성 말초신경병증 모델에서 말초신경 손상을 완화시키는데 기여했다고 예상된다. 이는 현재 당뇨병성 말초신경병증에 대한 명확한 치료방법이 없는 시점에서, 이 질병의 치료제로써 G-CSF의 가능성을 확인하는 연구 중 하나로 G-CSF가 골수 세포의 동기화(mobilization)를 통해 말초신경에서 neurotrophic factors와 angiogenic factors를 분비하여 회복시키는 paracrine effect를 확인했다는 사실에 의미가 있으며, 말초신경병증의 치료 약물의 기전을 제공하는 근거가 될 것으로 예상된다. 또한 G-CSF가 당뇨병성 말초신경병증을 호전시키는 하나의 기전을 새롭게 제시한 것이라 생각된다.