Dexamethasone에 의한 근감소증 모델에서 Deferoxamine의 효능 및 기전 연구
- 주제(키워드) DEX , DFO , 근감소증
- 주제(DDC) 570
- 발행기관 아주대학교
- 지도교수 이관우
- 발행년도 2023
- 학위수여년월 2023. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 의생명과학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000032610
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
의료 및 영양의 개선으로 인해 선진국에서는 수명이 증가하여 인구 고령화 현상이 빠르게 나타나 나이가 들어감에 따라 근감소증이 유발하게 된다. 근감소증은 세포 수축으로 인해 조직이나 기관의 크기가 감소하는 것으로 정의된다. 근육은 정상적인 상태에서는 단백질의 합성 속도와 분해 속도가 균형을 이루지만 붕괴하면 단백질 합성 속도의 감소와 단백질 분해 속도의 증가로 인한 단백질의 손실로 근감소증이 발생하게 된다. 이것은 GC의 증가와 관련이 있으며 합성 GC로는 DEX가 있다. DEX는 in vivo와 in vitro에서 단백질 분해를 통한 근감소증을 유도하기 위해 많이 사용되어왔다. 본 연구에서는 C2C12 myotubes를 이용하여 DEX에 의한 근감소증을 확인하였으며 근감소증이 어떤 기전을 통해서 단백질 합성이 억제되고 단백질 분해가 활성화되는지 확인한 결과 DEX 처리를 통해 GDF8, KLF15, FoxO3a, Atrogin1, MuRF1 그리고 유비퀴틴화된 단백질이 RNA 및 단백질 수준에서 증가한다는 것을 확인하여 Ubiquitin-proteasome 경로를 통해 단백질 합성이 억제되고 단백질 분해가 활성화되는 것을 확인하였다. DFO는 iron chelator로 palmitic acid를 처리한 human skeletal muscle cell과 고지방 식이를 먹인 마우스에서 인슐린 저항성이 일어나면 PI3K/AKT/mTOR 경로가 억제되며 DFO에 의해 AKT를 활성화시켜 인슐린 저항성을 회복시키는 것을 확인하였다. C2C12 myotubes에 DEX에 의한 근감소증을 유발한 후 DFO를 처리하여 근감소증을 개선하는지 확인한 결과 RNA 및 단백질 수준에서 DEX에 의해 증가한 GDF8, P-Smad3, KLF15, Atrogin1, MuRF1 그리고 유비퀴틴화된 단백질이 DFO에 의해 감소하고 DEX에 의해 감소된 P-AKT와 P-FoxO3a들이 DFO에 의해 증가하여 근감소증이 개선되는 것을 확인하였다. In vivo에서 DEX에 의해 근감소증이 유발된 마우스에서 DFO를 처리하여 근감소증이 개선되는지 확인한 결과 DEX 처리군에서는 대조군보다 체중, grip strength, TA muscle 무게, TA muscle 단면 크기 및 IGF-1의 감소와 Myostatin, Atrogin1 그리고 MuRF1의 증가가 확인되었고 DEX와 DFO 처리군에서는 DEX 처리군보다 체중, grip strength, TA muscle 무게, TA muscle 단면 크기 및 IGF-1의 증가와 Myostatin, Atrogin1 그리고 MuRF1의 감소가 확인되었다.
more초록/요약
Improvements in medical care and nutrition have increased lifespan in developed countries, leading to rapid aging of the population, leading to sarcopenia with advancing age. Sarcopenia is defined as a decrease in the size of a tissue or organ due to cell contraction. In muscle, the rate of protein synthesis and breakdown is balanced in normal conditions, but when the muscle collapses, sarcopenia occurs due to loss of protein due to a decrease in the rate of protein synthesis and an increase in the rate of protein breakdown. This is related to an increase in GC, and synthetic GC includes DEX. DEX has been widely used to induce sarcopenia through protein degradation in vivo and in vitro. In this study, DEXinduced sarcopenia was confirmed using C2C12 myotubes, and the mechanism by which sarcopenia suppressed protein synthesis and activated protein degradation was confirmed. As a result, GDF8, KLF15, FoxO3a, Atrogin1, MuRF1, and ubiquitin It was confirmed that oxidized proteins increased at the RNA and protein levels, and it was confirmed that protein synthesis was inhibited and proteolysis was activated through the ubiquitin-proteasome pathway. When insulin resistance occurs in human skeletal muscle cells treated with palmitic acid as an iron chelator and in mice fed a high-fat diet, DFO inhibits the PI3K/AKT/mTOR pathway, and DFO activates AKT to restore insulin resistance. After inducing sarcopenia by DEX in C2C12 myotubes, treatment with DFO confirmed that sarcopenia was improved. As a result, GDF8, P-Smad3, KLF15, Atrogin1, MuRF1, and ubiquitinated proteins increased by DEX at the RNA and protein levels were found to be DFO. and P-AKT and P-FoxO3a, which were decreased by DEX, were increased by DFO, confirming that sarcopenia was improved. In vivo, it was confirmed that sarcopenia was improved by treating DFO in mice induced by sarcopenia by DEX. As a result, the DEX-treated group showed a decrease in body weight, grip strength, TA muscle weight, TA muscle cross-section size, and IGF-1 compared to the control group. Increases in Myostatin, Atrogin1 and MuRF1 were confirmed, and in the DEX and DFO treated groups, weight, grip strength, TA muscle weight, TA muscle cross section size and IGF-1 increased, and myostatin, Atrogin1 and MuRF1 decreased, compared to the DEX treated group.
more목차
Ⅰ. 서론 1
Ⅱ. 연구 재료 및 방법 3
A. 연구 재료 3
B. 연구 방법 3
1. 세포주 및 세포배양 3
2. Phalloedin과 DAPI 염색 4
3. Reverse Transcriptase-quantitative polymerase chain reaction (RT-qPCR) 4
4. Immunoblotting 4
5. Immunocytochemistry (ICC) 5
6. Preparation of DEX 5
7. Preparation of DFO 5
8. Animal studies 5
9. Grip strength test 6
10. Hematoxylin과 eosine 염색 6
11. 통계 분석 6
Ⅲ. 결과 7
A. C2C12 myotubes에서 DEX에 의한 근감소증 조사 7
1. DEX에 의한 근감소증 확인 7
2. 근감소증의 분자적 기전 확인 9
3. DEX에 의한 근감소증 유발 기전 조사 12
4. DEX에 의해서 조절되는 단백질 조사 15
5. DEX에 의한 FoxO3a 발현 및 핵 이동 조사 18
6. Ubiquitin-proteasome경로를 통한 DEX에 의한 근감소증 유발 확인 22
B. DEX에 의한 근감소증이 유발된 C2C12 myotubes에서 DFO의 개선 효능 조사 26
1. DEX에 의한 근감소증에서 DFO의 개선 효능 확인 26
2. DEX에 의해 증가한 GDF8에서 DFO의 억제 효능 확인 28
3. DEX에 의해 증가한 KLF15에서 DFO의 억제 효능 확인 31
4. DEX에 의해 증가한 FoxO3a에서 DFO에 의한 인산화와 핵 이동 억제 효능 확인 34
5. DEX에 의한 Ubiquitin-proteasome 경로에서 DFO의 억제 효능 확인 39
C. DEX에 의한 근감소증 마우스 모델에서 DFO의 개선 효능 조사 43
1. DFO에 의한 체중, grip strength 및 TA muscle 무게 개선 43
2. DFO에 의한 TA muscle 단면 크기 개선 46
3. DFO에 의한 Myokine과 E3 ligase 조사 48
Ⅳ 고찰 51
Ⅴ 결론 54
참고문헌 55
