Nonylphenol이 수컷 금붕어 간에서 Vitellogenin mRNA 발현에 미치는 영향

Abstract

Endocrine disrupters is chemicals that are assumed to disrupt normal state of endocrine function. These artificially compounded chemicals one stable not decomposed easily, and tend to last in environmental media and human body for a long time. Nonylphenol (NP) that is classified as endocrine disrupter is often used as agricultural chemicals and detergents. Since NP has similar structure as estrogens, NP may have transcription regulating activity for genes whose expression is manifested under control of estrogens. In oviparous vertebrates, estrogen directs vitellogenin (Vg) by binding with estrogen receptor (ER) in target cells, hepatocytes. Vg synthesis which normally occurs in female livers is hardly manifested in male liver. However, expression of Vg genes can be observed from males exposed to natural as well as synthetic estrogens. Therefore expression of Vg in male liver can be used as a biomarker for exposure to xenoestrogens in aquatic environment. In order to evaluate the endocrine disrupting effect of NP in freshwater fishes, the expression of hepatic Vg and estrogen receptor alpha (ER-α) mRNA in male goldfish was analyzed following exposure to different concentration of NP. NP (0.01, 0.1, 1, 10, and 100mg/kg) dissolved in sesame oil was intraperitoneally injected to male fish. After 48 hours, the fish livers were collected and subjected to quantitative RT-PCR analysis of Vg mRNA expression. There was a significant increase in Vg mRNA level in NP dosing groups (0.1, 1 and 10 mg/kg) compared with vehicle (sesame oil) control. In accordance with increasing NP concentration Vg mRNA level increased. In 100 mg/kg NP group, specially, Vg mRNA level markedly increased compared with 10 mg/kg. ER which is essential for Vg expression by estrogen was detected in control group and NP dosing groups. In 100 mg/kg dosing group ER mRNA was a little decreased compared with 10 mg/kg dosing group. When the fishes were given by double injection of NP at low dose (0.01 mg/kg) with 48 hour interval, Vg mRNA level was significantly increased compared with ehiche control and single injection group. While there was no visible changes in ER mRNA level among the control, single injection, and double injection groups. In conclusion, it is suggested that NP induces hepatic Vg mRNA with dose dependent manner in male goldfish implicating that it has estrogen like activity. NP in the environmental media should be carefully managed to prevent endocrine disruption in freshwater fishes in Korea.; 내분비계장애물질은 내분비계의 정상적인 기능을 방해하는 화학물질들을 말한다. 이들은 대부분 인공적으로 합성된 화학물질들로서 쉽게 분해되지 않고 구조가 안정적이여서, 환경 생태계에 장기간 잔류하며, 생물체내에 축적되는 특성이 있다. Nonylphenol (NP)은 내분비계장애물질로 분류되며, 주로 농약이나 세제류에 많이 이용된다. 에스트로겐 구조와 유사하기 때문에 에스트로겐 수용체에 작용하여 에스트로겐에 의해 발현이 조절되는 유전자 발현에 영향을 줄 수 있다. 에스트로겐은 간세포에서 에스트로겐 수용체 (estrogen receptor:ER)와 결합한 후 estrogen responsive elements (ERE)와 결합하여 vitellogenin (Vg) 유전자의 발현을 유도한다. Vg는 암컷의 간에서 에스트로겐의 영향으로 발현되지만, 정상 수컷에서는 거의 검출되지 않는다. 하지만 에스트로겐을 처리한 수컷의 간에서 Vg 유전자의 발현이 확인되므로 수 환경 내에 존재하는 에스트로겐성 내분비장애물질에 의한 내분비계 교란효과를 Vg 유전자의 발현을 통하여 확인이 가능하다. 본 연구에서는 금붕어(Carassius auratus)를 대상으로 NP에 의한 내분비계 교란효과를 평가하고자 하였다. 첫 번째 실험은 NP를 0.01, 0.1, 1, 10, 100 mg/kg의 농도별로 금붕어에 복강주사하고 48시간 후 간을 표집하여 Vg mRNA 발현을 역전사중합효소연쇄반응(RT-PCR)으로 확인하였다. NP 0.1, 1, 10, 100 mg/kg 농도의 실험군에서 Vg 유전자의 발현이 대조군에 비하여 발현이 높게 나타났으며, NP 농도 의존적으로 발현이 증가하였다. 특히 농도 100 mg/kg에서 발현량이 급격히 증가하였다. 에스트로겐과 결합하여 Vg mRNA 발현에 관여하는 에스트로겐 수용체 (ER-α) 발현은 대조군에 비해 실험군에서 농도 의존적으로 발현이 증가했으며, 100 mg/kg에서 10 mg/kg 군보다 다소 감소하였다. 저농도의 NP 0.01 mg/kg을 48시간 간격으로 반복 노출 시켜 96시간 이후에 표집한 실험군에서는 Vg mRNA 발현은 증가된 반면 ER-α mRNA 발현은 유의적인 차이를 나타내지 않았다. 위와 같은 결과를 종합하여 보았을 때, NP은 에스트로겐 유사 물질로써 작용하여 수컷 금붕어의 간에서 Vg mRNA 발현을 유도하는 작용을 한다고 판단된다. 또한 NP 노출빈도가 많을수록 Vg mRNA 발현이 촉진됨을 알 수 있다.