당뇨병 백서의 간세포에서 Glucokinase 활성도 및 유전자 발현에 대한 인슐린의 영향 = Regulation of glucokinase gene expression and activity in the liver of diabetic rats
목적
당대사의 조절 상태에 따른 생체 변화를 분자 수준에서 이해하고자 식이 조건을 달리한 정상 백서와 화학적으로 유도된 당뇨병 백서의 간조직에서 혈당수준과 인슐린치료 정도에 따라 나타나는 글루코키나제 활성도 및 유전자 발현을 분석하였다.
방법
스트렙토조토신 정맥투여 후 당뇨병의 유발을 확인하고, 인슐린을 1일 3회 3일간 복강내로 투여하여 상태를 안정시킨 후, 인슐린 투여군은 인슐린 투여 6시간이내에 그리고 인슐린 비투여군은 24시간 후 단두하여 채혈하고 복강을 열어 간조직을 채취하였다. 채취한 간조직에서 글루코키나제 활성도는 인산화된 포도당에서 NADH의 형성을 형광분광계로 측정하였으며, 글루코키나제 유전자 mRNA발현은 Northern 분석법을 이용하였다.
성적
정상 백서에서 공복상태와 식이를 섭취한 경우에 간조직의 글루코키나제 효소의 활성은 차이가 없었으나, 글루코키나제 유전자 mRNA 발현은 증가되었다. 당뇨병이 유발된 백서의 간조직에서 글루코키나제 효소의 활성 및 글루코키나제 유전자의 mRNA 발현은 정상 백서에 비하여 낮았다. 인슐린 투쳐 후 글루코키나제 효소의 활성 및 글루코키나제 유전자의 mRNA 발현이 증가되었고, 특히 혈당이 정상화된 경우에서 글루코키나제 유전자의 mRNA 발현이 증가도었다.
결론
인슐린에 의한 간조직에서 글루코키나제 효소의 활성 및 글루코키나제 유전자의 mRNA을 증가를 볼수 있었다. 당뇨병 백서에서 인슐린 투여 후에 혈당조절이 안된 경우 간조직의 글루코키나제 유전자의 mRNA 발현이 증가가 없는 것으로 보아 글루코키나제 mRNA의 발현에는 인슐린 이외의 다른 요소가 관여할 것으로 생각된다.
The liver-specific hexokinase isoenzyme, referred to as glucokinase, is thought to play a key reglulatory role in hepatic glucose metabolism. The glucokinase gene is, therefore, of interest both because of its tissue-specific expression and because of the several regulatory processes that can be analyzed. The level of hepatic glucokinase activity appears to be determined essentially by regulation of the rate of enzyme synthesis, with insulin playing a leading role as an inducer. We investigated the role of insulin for the induction of glucokinase in the liver of diabetic rats. Experimental diabetes was induced by injection of streptozotocin 7 days before the experiment. Regular insulin was given by three days intraperitoneal injection at 8-h interval. The glucokinase mRNA in the liver was estimated by Nothern blot assay, as well as by fluorometric enzyme activity assay. Glucokinase activity was not reduced in the liver of normal fasting rats as compared to normal fed rats. And glucokinase activity was reduced in the liver of diabetic rats as compared to normal rats. In diabetic rats treated with insulin, glucokinase enzyme activity were increased. But glucokinase mRNA expression was only increased in normoglycemic diabetic rat with treated with insulin as compared to hyperglycemic rat. These data indicate that insulin stimulates hepatic glucokinase enzyme activity and mRNA expression. But other hormonal or metabolic factors may be contribute to regulation of glucokinase mRNA expression.
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