목적
당뇨병성 신증은 신부전의 주된 원인으로 심혈관계 질환과 사망률에 밀접하게 연관되어 있어 조기 진단과 치료가 중요하다. 본 연구의 목적은 성게에서 추출한 천연 바이오 산물인 에키노크롬 A(EchA)가 제2형 당뇨병성 db/db 마우스의 신장에서 산화 스트레스, 미토콘드리아 기능장애 및 섬유증에 미치는 영향을 확인하여 신장 보호 메커니즘을 조사하는 것이다.
재료 및 방법
7주령 수컷 당뇨병 db/db 마우스(BKS.Cg-Dock7m+/+Leprdb/J)는 12주 동안 매일 EchA(3 mg/kg/day)를 복강 내 주사를 시행하였고, 7주령 수컷 비 당뇨병 db/m 마우스를 정상 대조군(WT)으로 사용하였다. db/db 대조군 마우스와 야생형(WT) 마우스는 같은 양의 무균 0.9% 식염수를 사용하였다. 마우스 모델은 각각 1주 및 2주마다 체중 및 공복 혈당 수준의 변화를 관찰하였다. 마우스에 12주간 EchA 처치 후 최종적으로 혈당 내성을 확인하였다. 또한, 혈액 요소 질소(BUN), 인슐린 및 크레아티닌 수치를 측정하기 위해 혈청 표본을 수집하였다. 심장의 조직병리학적 변화는 hematoxylin and eosin (H&E)과 Masson's Trichrome 염색으로 확인하였다. 적절한 키트를 이용하여 신장 ATP level, malondialdehyde (MDA) 및 lipid hydroperoxide 수치를 측정하였다. 또한, EchA 처리 후 신장 섬유증 및 산화 스트레스와 관련된 표적 단백질 및 유전자의 발현 변화를 웨스턴 블롯 및 실시간 PCR검사에 의해 분석하였다.
결과
EchA는 포도당 내성을 개선하고 혈청 BUN 및 크레아티닌 수치를 감소시켰지만, db/db 마우스의 체중에는 영향을 미치지 않았다. EchA는 산화 스트레스를 평가하는데 중요한 마커 역할을 하는 신장 말론디알데하이드(MDA)와 지질 과산화수소 수치를 감소시켰다. 또한, EchA는 당뇨병성 신장에서 NADPH oxidase 4(NOX4)의 단백질 발현을 감소시키고 SOD1(superoxide dismutase 1)의 단백질 발현을 증가시켰다. 또한, EchA는 ATP 생산을 개선하고 AMPK 인산화 및 NRF2 (nuclear factor erythroid-2-related factor 2)/HO-1(heme oxygenase 1) 신호전달을 통하여 당뇨병성 신장에서 미토콘드리아 기능을 개선했다. 조직학적으로, EchA치료는 신장 섬유증을 개선하였다. EchA는 protein kinase C-iota(PKCi)/p38 mitogen-activated protein kinase(MAPK)를 억제하고, p53 및 c-Jun 인산화를 하향 조절하고, NOX4 및 TGF-베타1 (TGF-β1)를 억제하였다.
결론
이 연구는 EchA가 db/db 마우스 모델에서 신장 섬유증, 미토콘드리아 기능 장애 및 PKC1 억제에 의해 매개되는 산화 스트레스를 약화시켜 당뇨병성 신장병증을 예방한다는 증거를 제시하며, 이후 p38 MAPK, NOX4 신호 경로 및 PGC1α/NRF2/HO-1을 증가시키는 AMPKα 활성화를 억제하여 당뇨병성 신장병증에 대한 치료 방향을 제공합니다.