Propylthiouracil(PTU)은 갑상선 호르몬에 작용하는 항 갑상선 약물로, 갑상선 과산화효소를 억제하여, 갑상선 호르몬 생산을 억제한다. 현재 의료용으로 갑상선기능항진증을 치료하는데 쓰이고 있으며, 건강한 쥐에 투여하면 갑상선기능저하증을 유도할 수 있어 갑상선기능저하증 연구를 위해서 실험동물에도 사용되고 있다. PTU는 태반을 일부 통과할 수 있으며 모유에도 같이 배출될 수 있다. 그래서 PTU 유도 갑상선기능 저하증은 태아시기부터 성체까지 다양한 시기에 노출되었는데, 주로 태아와 수유기, 그리고 성체에서 많이 진행되었다. 본 연구의 목적은 수컷 흰쥐의 이유 직후부터 사춘기까지 생식계 발달에 대한 Propylthiouracil(PTU)유도 갑상선기능저하증의 영향과 levothyroxine(LT4) 투여를 통한 회복효과 확인이다.
수컷 흰쥐를 생후 21일에 이유한 직후 무작위로 세 그룹으로 나눴다. CON 그룹은 일반 음용수 공급과 식염수 경구 투여를 했다. PTU 그룹은 PTU 희석수(0.025%)와 식염수 경구 투여를 통해 갑상선기능저하증을 유발했다. P+LT4 그룹은 PTU 희석수(0.025%)와 매일 20mg/kg(체중)으로 티록신을 경구 투여했다. 체중과 항문생식기간 거리(AGD)를 매주 측정한 뒤 53일령에 희생시켰고 갑상선, 정소, Hershberger assay에 쓰이는 안드로겐 의존 조직, 지방 조직, 혈청을 수집했다. 혈청 티록신 및 testosterone 수치는 ELISA를 통해 측정했다. 정소 조직을 이용하여 조직병리학적 분석 및 StAR와 Hsd17b3에 대한 정량적 RT-PCR을 수행했다.
실험기간 동안 측정한 체중과 AGD는 생후 35일부터 CON 그룹 대비 PTU 그룹에서 감소하였으며, P+LT4 그룹에서 다시 정상화 되었다(p<0.001). 갑상선 미세구조 변화(p <0.05)와 혈청 thyroxine 수치의 감소(p<0.001), 갑상선 무게 증가(p <0.001)를 통해 갑상선기능저하증 유발을 확인했고 혈청 thyroxine 수치의 정상화를 통해 LT4 투여량이 적절하였는지 확인했다. PTU 그룹은 정소 무게(p <0.01), 부정소 무게(p <0.001), 전립선 무게(p <0.001), seminal vesicle 무게(p <0.05), levator ani-bulbocavernosus(LABC) 무게(p <0.001), cowper's glands 무게(p <0.01), preputial glands 무게(p <0.001), mesenteric white adipose tissue(mWAT) 무게(p <0.001), epididymal white adipose tissue(eWAT) 무게(p <0.001)가 CON 그룹 대비 감소하였으며, P+LT4 그룹에서 정상화됐다. 혈청 testosterone 수치 감소(p <0.05), StAR(p <0.05) 및 Hsd17b3(p <0.05) 유전자의 발현 감소도 PTU 그룹에서 관찰됐다. 정소의 조직학적 분석 결과, 갑상선기능저하증이 정세관 벽에 붙어있는 정모세포의 내강으로 탈락된 현상을 증가시키는 것으로 나타났다(p <0.01). 또한 정자 수(p <0.01), penis 길이(p <0.05)가 PTU 그룹에서 감소했다. 대조적으로, P+LT4 그룹에서는 앞서 PTU 그룹에서 관찰된 대부분의 불완전한 사춘기 특징이 회복됐다.
본 연구는 PTU 유도 갑상선기능저하증을 통해 유아기 thyroxine 부족이 생식계 조직의 발달, testosterone 분비와 StAR, Hsd17b3 유전자의 전사량을 감소시키고, 정소 내의 이상 현상을 증가시키는 것을 확인했다. 이러한 결과는 갑상선이 사춘기 전 생식계 조직 발달에 중요한 역할을 할 수 있음을 나타낸다. 더 나아가, 유아기 갑상선기능저하증으로 인해 유발되는 일부 후성 유전적 생식계 발달 장애의 빠른 진단과 thyroxine 보충을 통한 회복 가능성을 시사한다.