Retinoic Acid가 흰쥐의 구개 발생 중 세포증식능과 Fibroblast Growth Factor 2, Fibroblast Growth Factor Receptor 2의 발현에 미치는 영향

• 영문명: Effects of Retinoic Acid on the Cell Proliferating Activity and the Expression of Fibroblast Growth Factor 2, Fibroblast Growth Factor Receptor 2 during Palatal Development of Mice
• 발행기관: 대한해부학회
• 저자명: 배수택(Soo Taek Bae) 김현(Hyun Kim) 김강련(Kang Ryune Kim)
• 간행물 정보: 『대한해부학회지』제34권 제1호, 41~55쪽, 전체 15쪽
• 주제분류: 의약학 > 의학일반
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2001.02.28

국문 초록

Retinoic acid는 배자의 발생 과정 중 형태 발생이나 세포 증식, 분화, 세포외기질의 합성을 조절하는 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 또한 retinoic acid는 강력한 기형 유발 물질로서, 인간에 있어 가장 흔한 기형 중의 하나인 구개열을 비롯한 두개안면부의 다양한 기형을 유발한다. Fibroblast growth factor 2 (FGF2)와 fibroblast growth factor receptor 2 (FGFR2)는 발생 과정에서 epithelial-mesenchymal transformation을 유도하는 이차 유도자(secondary induction)의 역할을 하는 단백질로 알려져 있으며, 만일 그 유전자에 이상이 생기면 골격계나 두개안면부에 다양한 기형이 유발된다. Retinoic acid에 의해 구개열이 유발되는 기전으로 FGF2나 FGFR2의 발현의 변화와 세포증식능의 변화를 들 수 있다. 그리고 세포증식능의 변화는 FGF2나 FGFR2와 연관이 있을 것으로 가정할 수 있다. 이번 실험에서 retinoic acid를 흰쥐에게 투여하여 세포증식능과 FGF2, FGFR2의 발현 변화를 부위와 발생 시기에 따라 비교하여, 구개 발생에 있어 이들 단백질과 세포증식능의 역할을 확인하고자 하였다. 나아가 FGF2와 FGFR2와 같은 growth factor들이 구개 발생 뿐만 아니라, 얼굴 융기부의 발달과 여러종류의 기관 발생에 미치는 영향들을 추정하고자 하였다. 또한 세포증식능과 FGF2와 FGFR2의 발현을 서로 비교하여 세포의 증식능에 이들 growth factor들이 미치는 영향을 관찰하고자 본 실험을 시행하였다. 이번 실험을 위하여 retinoic acid를 임신 10일 째 되는 ICR계 흰쥐에게 구강으로 투여하여 임신 12, 13, 14, 15일째 배자를 채취하였다. 채취한 배자를 주사전자현미경을 이용하여 그 형태의 변화를 관찰하였다. 세포의 증식능을 알기 위해 proliferating cell nuclear antigen (PCNA)의 발현을 관찰하였으며, FGF2와 FGFR2의 발현을 면역조직화학법으로 관찰하였다. Retinoic acid를 투여한 발생 13, 14일째와 16일째 흰쥐의 태아에서 구개판이 상승하지 않아 구개열이 발생한 것을 주사전자현미경으로 확인하였다. 세포의 증식능을 확인하기 위하여 PCNA의 발현을 관찰한 결과 구개가 융합하기 전인 발생 12, 13일째 간엽조직에서 발현이 현저하게 감소하였다. 발생 14일 이후에는 정상 배자와의 차이는 미미하였다. FGF2는 발생 12, 13일째 상피에서의 발현이 감소하였으며, 특히 발생 13일째에는 중간엽세포에서의 발현이 현저하게 감소하였다. 발생 14일 이후에는 정상 배자와 유사하게 발현되었다. FGFR2는 발생 12일째 상피세포에서만 발현이 감소하였으나, 발생 13일 이후에는 정상과 유사하게 관찰되었다. 이러한 결과는 retinoic acid가 구개 중간엽조직에서의 세포증식능을 억제하고, 상피 및 중간엽조직에서 FGF2의 발현을 억제하였음을 보여준다. 특히 구개 형성의 가장 중요한 시기인 발생 12일째에는 구개 상피세포에서의 FGF2와 FGFR2의 발현을 감소시켰다. 또한 구개가 융합하기 직전인 발생 13일째 retinoic acid에 의해 FGF2의 발현이 현저하게 감소한 것은, 구개가 상승할 때 FGF2가 중요한 역할을 한다는 것을 보여주는 것이다. 그리고 세포증식능의 변화와 FGF2의 발현 양상이 발생 시기와 부위 별로 유사하게 관찰되었다. 이는 세포의 증식능과 FGF2의 역할이 서로 관계가 있음을 보여주는 것이다. 그러므로 구개가 상승하는 기전의 하나로서, 구개를 형성하는 중간엽세포의 증식과 상피세포의 분화를 생각할 수 있으며, retinoic acid에 의한 이 과정의 억제가 구개열의 유발에 기여하였다고 생각된다.

영문 초록

Retinoic acid plays an important role in embryogenesis, by regulating morphogenesis, cell proliferation, differentiation, and extracellular matrix production. Also retinoic acid is a potent teratogen and induces a variety of limb and craniofacial malformations including cleft palate, that is the most common congenital malformation. Fibroblast growth factor 2 (FGF2) and fibroblast growth factor receptor 2 (FGFR2) are an important role in the secondary induction for the epithelial-mesenchymal transformation during development. Mutations in them, produce a congenital malformation in the skeletal system and the craniofacial tissue. It was of interest to explore the hypothesis of an inhibitory effect exerted by retinoic acid on the cell proliferating activity and the expression of FGF2 and FGFR2 in the developing palate in vivo. In the present study, author observed the expression of PCNA as a marker for the cell proliferating activity, FGF2 and FGFR2 to compare with developmental stages and locations in normal and retinoic acid-induced cleft palate. Retinoic acid was administered orally at gestational day (GD) 10 to ICR mice. The pregnant mice were sacrificed on GD 12, 13, 14, 15 to obtain the fetuses. Scanning electron microscope and immunohistochemistry was performed. In the retinoic acid-treated fetuses, palatal shelves did not elevate and cleft palate was induced. On GD 12, 13 in the palatal mesenchyme of the retinoic acid treated-fetuses, expression of the PCNA decreased. On GD 12 in the palatal epithelium of the retinoic acid-treated fetuses, expression of FGFR2 decreased, but after GD 13, the patterns of expression of FGFR2 were not affected. On GD 12, 13 in the palatal epithelium and mesenchyme of the retinoic acidtreated fetuses, expression of FGF2 decreased dramatically, but after GD 14, it was similar to that in the normal fetal palate. These results suggest that retinoic acid inhibits the cell proliferating activity and the expression of FGF2, FGFR2 in the palatal mesenchyme on GD 12, 13, which is critical in the developing palate, and elevation of palatal shelves is delayed and impaired. Moreover, it seems that retinoic acid inhibits the epithelial-mesenchymal transformation of epithelium. Finally, cleft palate is induced.

키워드

Fibroblast growth factor 2 (FGF2) Fibroblast Growth Factor Receptor 2 (FGFR2) Proliferating cell nuclear antigen (PCNA) 구개열 Retinoic acid