유전자 재조합 성장호르몬이 사춘기 개시와 생식지표에 미치는 영향

Abstract

성장호르몬 치료는 다양한 원인의 성장 결핍증 치료에 이용되고 있으나, 사춘기 조기도래 기능성이 보고되고 있다. 성장호르몬은 표적세포에 IGF-Ⅰ 생성을 유도하며, 이를 매개로 하여 성장촉진효과가 나타난다. 또한 성체에서 IGF-Ⅰ은 시상하부-뇌하수체-생식소 축 (HPG axis)의 전 영역에 작용하여 세포분열 및 기능의 활성을 유도한다. 따라서 성장호르몬 투여에 의한 사춘기 조기 도래는 IGF-Ⅰ에 의해 매개되는 것으로 예상된다. 본 연구에서는 미성숙 수컷 흰쥐에 성장호르몬 투여 후 IGF-Ⅰ의 발현변화를 통해 사춘기 도래 및 성적 성숙과의 연관성을 알아보고자 하였다. Recombinant human growth hormone (rhGH)는 3일과 10일 투여군으로 구분하여 각각 postnatal day (PND) 21~23 및 21~30 동안 피하주사하였고, 대조군으로 식염수 0.1ml, 1 IU/kg, 2 IU/kg를 투여하였다 (각 10마리). rhGH 투여기간동안 매일 체중을 측정하였고, 음경꺼풀분리 (preputial separation)상태를 관찰하였다. rhGH 최종투여 24시간 후 도살하여 생식기관, 시상하부, 뇌하수체 및 간에 대한 조직학적 분석 및 유전자 발현을 real-time PCR로 분석하였고, 혈중 testosterone, LHβ, IGF-I 농도를 측정하였다 ELISA법으로 측정하였다. rhGH 처리시 음경꺼풀분리일이 대조군에 비해 유의하게 앞당겨졌으며, rhGH 투여 4일째부터 체중이 유의하게 높았다. 시상하부의 IGF-Ⅰ, GnRH 및 KISS1 mRNA 발현은 PND24 rhGH 투여군에서 유의적으로 높았으며, PND31에는 유의적으로 낮았다. 뇌하수체의 LHβ mRNA 발현은 rhGH 투여군에서 유의적으로 낮았다. 정소에서 IGF-Ⅰ은 rhGH 투여군에서 높았으며, steroidogenic pathway enzyme genes 및 spermatid marker genes mRNA 발현, Leydig cell의 면적과 수가 유의적으로 높았다. PND24 및 31에 혈중 testosterone 농도는 rhGH 투여군에서 증가하였으나, IGF-Ⅰ, LHβ는 변화가 없었다. 본 연구결과 rhGH 투여 후 시상하부 및 뇌하수체의 활성은 억제된 반면, 사춘기가 조기 도래하였고 정소의 steroidogenesis 및 spermatogenesis가 활성화되었다. 따라서 rhGH 투여로 인한 사춘기 조기 도래는 정소 내 국소적으로 증가한 IGF-I에 의해 매개되는 LHR 및 Leydig cell 수 및 LHβ 반응성 증가로 인해 steroidogenesis가 증가한 결과로 사료된다.