세포 투과 팹티드를 이용한 당뇨병 합병증 예방

Abstract

당뇨병성 신증 (Diabetic Nephropathy)은 당뇨병 만성 합병증의 하나로 이에 이환 여부는 당뇨병 환자의 예후 및 사망률에 큰 영향을 미친다. 당뇨병성 신증의 발생 기전은 신장내외에서 고혈당, 저산소증, 최종당화산물 (advanced glycation end products; AGEs), angiotensin II (Ang II), nitric oxide (NO) 등의 각종 손상 기전의 생화학적 경로에 의해 Reactive oxygen species (ROS)의 생성 및 축적이 진행됨에 기인한다. 이로 인해 TGF-β를 비롯한 여러가지 성장인자가 증가하여 사구체간 간격 (mesangial space)에 laminin, collagen, fibronectin과 같은 세포 외 기질이 축적되고 염증성 병변이 진행되며, 또 다른 한편으로 사구체경화증이 진행하면서 궁극적으로 단백뇨와 신부전에 이르게 된다. 비특이적 항산화제인 Metallothionein (MT)는 다양한 산화 스트레스에 대한 포괄적인 방어 작용을 하는 것으로 알려져 있다. 하지만 MT는 세포막의 지질 이중 막 구조를 통과하기 어렵다는 한계점을 가지고 있다. 이에 세포 내로 단백질을 직접적으로 전달할 수 있는 세포 투과성 단백질 전달기술에 대한 연구를 원용하여 MT의 신장조직 내 특히 사구체간 세포 (mesangial 세포)내 투여를 가능하게 하고자 하였다. 특히 본 실험에서는 세포투과성 단백질 중 단백질 형질도입 도메인 (PTD; protein transduction domain)으로 HIV 바이러스에 있는 tat-1 염기서열을 이용한 fusion 단백질의 형태로 MT의 세포 내 유입을 돕고자 하였다. 즉 개발된 단백질 전달기술을 이용하여 사구체간 세포내 항산화제 유입을 통한 기능의 변화를 알아보고, 나아가 제 2형 당뇨 모델인 Otsuka Long-Evans Tokushima Fatty (OLETF) 쥐에서 만들어진 당뇨병성 신증 모델에서 항산화제 투여의 생체 내 투여 효과를 알아보고자 하였다. 결과로 먼저 사구체간 세포를 이용한 In vitro 와 in vivo 실험에서 단백질 형질도입 도메인을 포함한 MT (Tat-MT)가 세포 내로 용이하게 유입되는 것을 확인할 수 있었다. 또 단백질 형질도입 도메인을 이용하여 MT를 투여하였을 때, in vitro에서 ROS와 ROS를 유발하는 요인들에 의한 변화를 억제 하였다. 특히 TGF-β의 발현이 억제 되어 collagen IV, fibronectin과 같은 세포 외 기질의 발현이 저해되었다. In vivo에서 역시 ROS를 감소시켰고, 당뇨병성 신증에 관여하는 기전을 억제하였고, 세포 외 기질의 축적을 저해하였다. 조직 병리학적 검사에서도 사구체 크기의 증가를 효과적으로 막아주는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 세포 투과성 단백질 전달기술을 이용하여 항산화제 투여함으로써 당뇨병성 신증을 개선시키는 것을 확인할 수 있었다.