시상하부와 뇌하수체 및 난소의 상호작용은 사춘기가 시작되면서 정상적으로 작동하기 시작한다. 태생기부터 사춘기에 이르기까지 정상적인 생식기능을 획득하기 위하여 시상하부의 성선자극호르몬 방출호르몬(GnRH)의 영향에 의하여 뇌하수체에서 성선자극호르몬이 분비되고, 성선자극호르몬에 의하여 난소가 발달하며, 난소가 발달함에 따라 난소 스테로이드호르몬이 분비되어 다시 이들이 시상하부와 뇌하수체로 ...
시상하부와 뇌하수체 및 난소의 상호작용은 사춘기가 시작되면서 정상적으로 작동하기 시작한다. 태생기부터 사춘기에 이르기까지 정상적인 생식기능을 획득하기 위하여 시상하부의 성선자극호르몬 방출호르몬(GnRH)의 영향에 의하여 뇌하수체에서 성선자극호르몬이 분비되고, 성선자극호르몬에 의하여 난소가 발달하며, 난소가 발달함에 따라 난소 스테로이드호르몬이 분비되어 다시 이들이 시상하부와 뇌하수체로 되먹임 작용을 하여 GnRH와 성선자극호르몬의 분비를 조절하는 등 대단히 복잡한 호르몬의 변화가 일어난다. 또한 GnRH가 뇌하수체 뿐만 아니라 난소에서도 합성되고 분비되어 난포의 성장, 성숙 및 퇴축에 중요한 역할을 한다. 이처럼 시상하부-뇌하수체-난소축을 작동하는데 있어서 GnRH와 에스트로겐이 가장 중추적인 역할을 하며, 이들의 작용은 뇌하수체와 난소에 존재하는 GnRH 수용체와 에스트로겐 수용체에 결합함으로써 나타난다. 그러므로 뇌하수체와 난소에서 GnRH 수용체와 에스트로겐 수용체의 발현조절은 시상하부-뇌하수체-난소축이 정상적으로 작동하는데 있어서 GnRH와 에스트로겐의 역할 만큼이나 중요하다.
따라서 본 실험에서는 시상하부-뇌하수체-난소축의 기능이 완전히 이루어지는 사춘기 전후에 생식작용의 중추적인 역할을 담당하고 있는 GnRH와 에스트로겐의 수용체가 성장시기에 따라 어떻게 발현이 되며, 그에 따라 성선자극호르몬이 어떠한 양상으로 분비되는지를 알아보기 위하여 역전사 중합효소 연쇄반응법과 방사면역측정법을 사용하여 관찰하였다. 또한 난포의 과립막세포를 배양하여 난소 GnRH 전사체의 발현 여부를 확인하고, 난소에서 GnRH 수용체 mRNA의 발현을 조절하는 요소를 밝히고자 하였다.
생후 24일된 유생기 흰쥐에 diethylstilbestrol(DES)을 4일간 처리한 결과, 혈액내의 난포자극호르몬(FSH)의 농도는 대조군에 비하여 억제되었고, 황체형성호르몬(LH)은 변화가 없었으나 DES 처리 2일째 오후부터 LH mini surge를 관찰할 수 있었다. 프로락틴(PRL)은 대조군에 비하여 증가하였으며, 오전에 비하여 오후에 분비양이 증가하는 일주기성 분비양상을 관찰 할 수 있었다. DES에 의한 뇌하수체와 난소 GnRH 수용체의 mRNA 수준은 대조군에 비하여 모두 감소하였다. 사춘기 첫 발정주기동안에 뇌하수체 GnRH 수용체 mRNA는 성체와 비슷하였으나, 난소 GnRH 수용체 mRNA는 성체의 경우와는 달리 첫 발정주기동안 급격히 감소하였다. 그리고 에스트로겐 수용체 mRNA는 뇌하수체 및 난소에서 거의 변화가 없었다.
한편, 뇌하수체전엽 배양세포내 GnRH 수용체와 에스트로겐 수용체 mRNA를 관찰한 결과 GnRH 수용체 mRNA는 GnRH에 의하여 매우 증가하였고, 에스트로겐에 의해서는 변화하지 않았다. 에스트로겐 수용체 mRNA의 발현은 에스트로겐 10nM과 100nM에서 유의성있게 감소하였으며(p<0.05), 시간에 따라서는 배양 6시간째에 가장 많이 감소되었다.
난소 GnRH 수용체의 mRNA 발현을 조절하는 요소을 알아보고자 과립막세포를 배양하여 관찰한 결과, 뇌하수체와는 달리 GnRH에 의해서는 난소 GnRH 수용체 mRNA의 변화가 없었다. 그러나 FSH와 함께 처리한 경우에는 GnRH 1,000nM에서 GnRH 수용체 mRNA가 유의성있게 증가하였다(p<0.05). 한편, FSH에 의해서는 GnRH 수용체의 mRNA가 FSH의 농도와 시간에 따라 모두 감소되었으며, 이러한 감소는 FSH 처리 12시간째에 대조군의 수준으로 회복되었다. 그 이후 48시간까지 그 수준을 유지하였다. 마찬가지로 adenylate cyclase 활성물질인 forskolin에 의해서도 GnRH 수용체 mRNA 수준이 감소하였고, 이러한 감소는 protein kinase A 억제물질인 H-89와의 병용 투여에 의하여 약간 회복되었다. 그러나 protein kinase C 활성제인 PMA에 의해서는 GnRH 수용체 mRNA의 변화가 없었다. 반면에 에스트로겐은 GnRH 수용체 mRNA 발현에 아무런 영향이 없었다.
이상의 결과로 보아 사춘기 이전의 흰쥐에서 에스트로겐은 FSH의 분비를 억제하며, 오후에 LH의 일시적인 방출을 유도하는데, 이는 에스트로겐이 뇌하수체에 작용하여 GnRH 수용체의 mRNA 발현을 조절함으로써 GnRH에 대한 뇌하수체의 반응 민감도를 떨어뜨리는 것으로 생각된다. 그러나 뇌하수체전엽 배양세포에서의 결과를 보면, 에스트로겐이 직접 시상하부에 작용하여 GnRH 분비를 조절함으로써 뇌하수체의 GnRH 수용체 mRNA 발현이 조절된다는 점도 배제할 수는 없는 것으로 사료된다. 또한 뇌하수체의 GnRH 수용체 mRNA는 GnRH 자체에 의하여 조절되나, 난소 GnRH 수용체 mRNA는 GnRH에 의하여 조절되지 않았으며, 대신에 FSH가 난소 GnRH 수용체 mRNA의 발현을 조절하는 중요한 요소인 것 같다. FSH는 난포의 성장을 유도하는 호르몬이고, 또 GnRH 수용체는 퇴축난포에 많이 발현된다는 점으로 보아 FSH가 난포의 성장시기에 작용하여 GnRH 수용체의 mRNA 발현을 억제하는 것으로 생각되며, FSH의 영향을 받지 못하는 난포에서는 GnRH 수용체 mRNA가 많이 발현되어 난소 GnRH에 의하여 퇴화되는 것으로 생각된다. 따라서 난소 GnRH 수용체는 배란될 난포의 선택과정에 중요한 역할을 담당하는 것으로 보인다.
시상하부와 뇌하수체 및 난소의 상호작용은 사춘기가 시작되면서 정상적으로 작동하기 시작한다. 태생기부터 사춘기에 이르기까지 정상적인 생식기능을 획득하기 위하여 시상하부의 성선자극호르몬 방출호르몬(GnRH)의 영향에 의하여 뇌하수체에서 성선자극호르몬이 분비되고, 성선자극호르몬에 의하여 난소가 발달하며, 난소가 발달함에 따라 난소 스테로이드호르몬이 분비되어 다시 이들이 시상하부와 뇌하수체로 되먹임 작용을 하여 GnRH와 성선자극호르몬의 분비를 조절하는 등 대단히 복잡한 호르몬의 변화가 일어난다. 또한 GnRH가 뇌하수체 뿐만 아니라 난소에서도 합성되고 분비되어 난포의 성장, 성숙 및 퇴축에 중요한 역할을 한다. 이처럼 시상하부-뇌하수체-난소축을 작동하는데 있어서 GnRH와 에스트로겐이 가장 중추적인 역할을 하며, 이들의 작용은 뇌하수체와 난소에 존재하는 GnRH 수용체와 에스트로겐 수용체에 결합함으로써 나타난다. 그러므로 뇌하수체와 난소에서 GnRH 수용체와 에스트로겐 수용체의 발현조절은 시상하부-뇌하수체-난소축이 정상적으로 작동하는데 있어서 GnRH와 에스트로겐의 역할 만큼이나 중요하다.
따라서 본 실험에서는 시상하부-뇌하수체-난소축의 기능이 완전히 이루어지는 사춘기 전후에 생식작용의 중추적인 역할을 담당하고 있는 GnRH와 에스트로겐의 수용체가 성장시기에 따라 어떻게 발현이 되며, 그에 따라 성선자극호르몬이 어떠한 양상으로 분비되는지를 알아보기 위하여 역전사 중합효소 연쇄반응법과 방사면역측정법을 사용하여 관찰하였다. 또한 난포의 과립막세포를 배양하여 난소 GnRH 전사체의 발현 여부를 확인하고, 난소에서 GnRH 수용체 mRNA의 발현을 조절하는 요소를 밝히고자 하였다.
생후 24일된 유생기 흰쥐에 diethylstilbestrol(DES)을 4일간 처리한 결과, 혈액내의 난포자극호르몬(FSH)의 농도는 대조군에 비하여 억제되었고, 황체형성호르몬(LH)은 변화가 없었으나 DES 처리 2일째 오후부터 LH mini surge를 관찰할 수 있었다. 프로락틴(PRL)은 대조군에 비하여 증가하였으며, 오전에 비하여 오후에 분비양이 증가하는 일주기성 분비양상을 관찰 할 수 있었다. DES에 의한 뇌하수체와 난소 GnRH 수용체의 mRNA 수준은 대조군에 비하여 모두 감소하였다. 사춘기 첫 발정주기동안에 뇌하수체 GnRH 수용체 mRNA는 성체와 비슷하였으나, 난소 GnRH 수용체 mRNA는 성체의 경우와는 달리 첫 발정주기동안 급격히 감소하였다. 그리고 에스트로겐 수용체 mRNA는 뇌하수체 및 난소에서 거의 변화가 없었다.
한편, 뇌하수체전엽 배양세포내 GnRH 수용체와 에스트로겐 수용체 mRNA를 관찰한 결과 GnRH 수용체 mRNA는 GnRH에 의하여 매우 증가하였고, 에스트로겐에 의해서는 변화하지 않았다. 에스트로겐 수용체 mRNA의 발현은 에스트로겐 10nM과 100nM에서 유의성있게 감소하였으며(p<0.05), 시간에 따라서는 배양 6시간째에 가장 많이 감소되었다.
난소 GnRH 수용체의 mRNA 발현을 조절하는 요소을 알아보고자 과립막세포를 배양하여 관찰한 결과, 뇌하수체와는 달리 GnRH에 의해서는 난소 GnRH 수용체 mRNA의 변화가 없었다. 그러나 FSH와 함께 처리한 경우에는 GnRH 1,000nM에서 GnRH 수용체 mRNA가 유의성있게 증가하였다(p<0.05). 한편, FSH에 의해서는 GnRH 수용체의 mRNA가 FSH의 농도와 시간에 따라 모두 감소되었으며, 이러한 감소는 FSH 처리 12시간째에 대조군의 수준으로 회복되었다. 그 이후 48시간까지 그 수준을 유지하였다. 마찬가지로 adenylate cyclase 활성물질인 forskolin에 의해서도 GnRH 수용체 mRNA 수준이 감소하였고, 이러한 감소는 protein kinase A 억제물질인 H-89와의 병용 투여에 의하여 약간 회복되었다. 그러나 protein kinase C 활성제인 PMA에 의해서는 GnRH 수용체 mRNA의 변화가 없었다. 반면에 에스트로겐은 GnRH 수용체 mRNA 발현에 아무런 영향이 없었다.
이상의 결과로 보아 사춘기 이전의 흰쥐에서 에스트로겐은 FSH의 분비를 억제하며, 오후에 LH의 일시적인 방출을 유도하는데, 이는 에스트로겐이 뇌하수체에 작용하여 GnRH 수용체의 mRNA 발현을 조절함으로써 GnRH에 대한 뇌하수체의 반응 민감도를 떨어뜨리는 것으로 생각된다. 그러나 뇌하수체전엽 배양세포에서의 결과를 보면, 에스트로겐이 직접 시상하부에 작용하여 GnRH 분비를 조절함으로써 뇌하수체의 GnRH 수용체 mRNA 발현이 조절된다는 점도 배제할 수는 없는 것으로 사료된다. 또한 뇌하수체의 GnRH 수용체 mRNA는 GnRH 자체에 의하여 조절되나, 난소 GnRH 수용체 mRNA는 GnRH에 의하여 조절되지 않았으며, 대신에 FSH가 난소 GnRH 수용체 mRNA의 발현을 조절하는 중요한 요소인 것 같다. FSH는 난포의 성장을 유도하는 호르몬이고, 또 GnRH 수용체는 퇴축난포에 많이 발현된다는 점으로 보아 FSH가 난포의 성장시기에 작용하여 GnRH 수용체의 mRNA 발현을 억제하는 것으로 생각되며, FSH의 영향을 받지 못하는 난포에서는 GnRH 수용체 mRNA가 많이 발현되어 난소 GnRH에 의하여 퇴화되는 것으로 생각된다. 따라서 난소 GnRH 수용체는 배란될 난포의 선택과정에 중요한 역할을 담당하는 것으로 보인다.
Puberty in female is the final stage of maturation of the hypothalamo-pituitary-ovarian axis, and is characterized by a cyclic change in circulating gonadotropins and an increase of ovarian steroid hormones. During the normal reproductive cycles, the gonadotropin-releasing hormone(GnRH) is released ...
Puberty in female is the final stage of maturation of the hypothalamo-pituitary-ovarian axis, and is characterized by a cyclic change in circulating gonadotropins and an increase of ovarian steroid hormones. During the normal reproductive cycles, the gonadotropin-releasing hormone(GnRH) is released into the hypothalamo-hypophyseal portal vein and binds to GnRH receptor on the pituitary gonadotropes to regulate the synthesis and secretion of gonadotropins. Gonadotropins stimulate the ovary for folliculogenesis and steroidogenesis. The ovarian steroid hormones, in turn, regulate GnRH and gonadotropin secretion by the feedback mechanism to the hypothalamus and pituitary. It has been known that GnRH is also synthesized in the ovary and plays an important role in the development, maturation or atresia of follicles in the ovary. Thus, GnRH and ovarian steroid hormones are the main regulators which regulate the hypothalamo-pituitary-ovarian interaction and their actions are mediated by their specific receptors expressed in the pituitary and ovary. Therefore, the regulation of GnRH and estrogen receptor expression in the pituitary and ovary is an important determinant for the normal operation of the hypothalamo-pituitary-ovarian axis.
The present studies were undertaken to determine whether expression of GnRH and estrogen receptor in the pituitary and ovary undergoes quantitative changes during the prepuberty, the onset of puberty, and after the puberty in the rats. Changes in GnRH and estrogen receptor mRNA levels were estimated by reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR) and serum levels of gonadotropins were assessed by radioimmunoassay (RIA).
In juvenile rats (24 days old) treated with diethylstilbestrol (DES) for 4 days, serum FSH levels were suppressed as compared with control group while LH levels were not changed, but mini surge pattern of LH appeared in the afternoon of the second day after DES treatment. PRL levels were increased by DES treatment for 4 days and circadian pattern of PRL release was observed. GnRH receptor mRNA levels in the pituitary and ovary were significantly decreased by the treatment of DES for 4 days, as compared with control group.
During the first estrous cycle, the pattern of gonadotropin and the change of GnRH receptor mRNA expression in the pituitary were similar to those of adult rat. The expression of GnRH receptor mRNA in the ovary was decreased during the first estrous cycle. However, estrogen receptor mRNA levels were not changed in the pituitary and ovary during the first estrous cycle.
In adult rat, serum estrogen levels reached maximum at 15:00 h on the day of proestrus prior to LH surge. The level of estrogen receptor mRNA in the pituitary was increased at 11:00 h and then decreased thereafter, returning to the mRNA at diestrus.
Thus, in vivo experiments demonstrated that the levels of GnRH and estrogen receptor mRNA were changed during the developmental stages or the estrous cycle. Therefore, in order to determine the factors which regulate GnRH and estrogen receptor mRNA expression in the pituitary and ovary, in vitro culture systems were employed.
In primary cultures of anterior pituitary cells, the treatment with GnRH markedly increased GnRH receptor mRNA levels in a dose-dependent manner with maximal increment at 2 nM (p<0.01). Time course analysis revealed that GnRH receptor mRNA levels were maximally increased at 6 h and then decreased to control levels at 24 h. In contrast, the treatment with estrogen did not modulate GnRH receptor mRNA expression. However, estrogen receptor mRNA levels were suppressed in a dose-dependent manner by estrogen treatment (p<0.05).
In cultured ovarian granulosa cells, GnRH itself did not modulate GnRH receptor mRNA expression, but concomitant treatment with FSH significantly increased GnRH receptor mRNA expression at 1000 nM GnRH (p<0.05). Treatment with FSH only decreased GnRH receptor mRNA levels in a dose-dependent manner with maximal decrease at 100 nM FSH (p<0.01). Time course analysis revealed that GnRH receptor mRNA levels were maximally decreased at 9 h and increased to control level at 12 h, maintaining this level up to 48 h. Forskolin, an adenylate cyclase activator, decreased GnRH receptor mRNA level and this decrement was slightly recovered by co-treatment with H-89, a protein kinase A inhibitor. In contrast, estrogen did not affect GnRH receptor mRNA expression in cultured granulosa cells.
From these results, it is concluded that the expression of GnRH receptor mRNA in the pituitary is homologously regulated by GnRH itself, whereas at the ovarian levels, GnRH dose not homologously regulate the expression of GnRH receptor mRNA. Instead, FSH seems to be an important factor to regulate the expression of GnRH receptor mRNA in the granulosa cells. Therefore it is assumed that FSH may inhibit the expression of GnRH receptor mRNA in the developing follicles, thereby allowing follicles to develop without undergoing atresia since GnRH is known to be involved in follicle atresia.
Puberty in female is the final stage of maturation of the hypothalamo-pituitary-ovarian axis, and is characterized by a cyclic change in circulating gonadotropins and an increase of ovarian steroid hormones. During the normal reproductive cycles, the gonadotropin-releasing hormone(GnRH) is released into the hypothalamo-hypophyseal portal vein and binds to GnRH receptor on the pituitary gonadotropes to regulate the synthesis and secretion of gonadotropins. Gonadotropins stimulate the ovary for folliculogenesis and steroidogenesis. The ovarian steroid hormones, in turn, regulate GnRH and gonadotropin secretion by the feedback mechanism to the hypothalamus and pituitary. It has been known that GnRH is also synthesized in the ovary and plays an important role in the development, maturation or atresia of follicles in the ovary. Thus, GnRH and ovarian steroid hormones are the main regulators which regulate the hypothalamo-pituitary-ovarian interaction and their actions are mediated by their specific receptors expressed in the pituitary and ovary. Therefore, the regulation of GnRH and estrogen receptor expression in the pituitary and ovary is an important determinant for the normal operation of the hypothalamo-pituitary-ovarian axis.
The present studies were undertaken to determine whether expression of GnRH and estrogen receptor in the pituitary and ovary undergoes quantitative changes during the prepuberty, the onset of puberty, and after the puberty in the rats. Changes in GnRH and estrogen receptor mRNA levels were estimated by reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR) and serum levels of gonadotropins were assessed by radioimmunoassay (RIA).
In juvenile rats (24 days old) treated with diethylstilbestrol (DES) for 4 days, serum FSH levels were suppressed as compared with control group while LH levels were not changed, but mini surge pattern of LH appeared in the afternoon of the second day after DES treatment. PRL levels were increased by DES treatment for 4 days and circadian pattern of PRL release was observed. GnRH receptor mRNA levels in the pituitary and ovary were significantly decreased by the treatment of DES for 4 days, as compared with control group.
During the first estrous cycle, the pattern of gonadotropin and the change of GnRH receptor mRNA expression in the pituitary were similar to those of adult rat. The expression of GnRH receptor mRNA in the ovary was decreased during the first estrous cycle. However, estrogen receptor mRNA levels were not changed in the pituitary and ovary during the first estrous cycle.
In adult rat, serum estrogen levels reached maximum at 15:00 h on the day of proestrus prior to LH surge. The level of estrogen receptor mRNA in the pituitary was increased at 11:00 h and then decreased thereafter, returning to the mRNA at diestrus.
Thus, in vivo experiments demonstrated that the levels of GnRH and estrogen receptor mRNA were changed during the developmental stages or the estrous cycle. Therefore, in order to determine the factors which regulate GnRH and estrogen receptor mRNA expression in the pituitary and ovary, in vitro culture systems were employed.
In primary cultures of anterior pituitary cells, the treatment with GnRH markedly increased GnRH receptor mRNA levels in a dose-dependent manner with maximal increment at 2 nM (p<0.01). Time course analysis revealed that GnRH receptor mRNA levels were maximally increased at 6 h and then decreased to control levels at 24 h. In contrast, the treatment with estrogen did not modulate GnRH receptor mRNA expression. However, estrogen receptor mRNA levels were suppressed in a dose-dependent manner by estrogen treatment (p<0.05).
In cultured ovarian granulosa cells, GnRH itself did not modulate GnRH receptor mRNA expression, but concomitant treatment with FSH significantly increased GnRH receptor mRNA expression at 1000 nM GnRH (p<0.05). Treatment with FSH only decreased GnRH receptor mRNA levels in a dose-dependent manner with maximal decrease at 100 nM FSH (p<0.01). Time course analysis revealed that GnRH receptor mRNA levels were maximally decreased at 9 h and increased to control level at 12 h, maintaining this level up to 48 h. Forskolin, an adenylate cyclase activator, decreased GnRH receptor mRNA level and this decrement was slightly recovered by co-treatment with H-89, a protein kinase A inhibitor. In contrast, estrogen did not affect GnRH receptor mRNA expression in cultured granulosa cells.
From these results, it is concluded that the expression of GnRH receptor mRNA in the pituitary is homologously regulated by GnRH itself, whereas at the ovarian levels, GnRH dose not homologously regulate the expression of GnRH receptor mRNA. Instead, FSH seems to be an important factor to regulate the expression of GnRH receptor mRNA in the granulosa cells. Therefore it is assumed that FSH may inhibit the expression of GnRH receptor mRNA in the developing follicles, thereby allowing follicles to develop without undergoing atresia since GnRH is known to be involved in follicle atresia.
AI-Helper
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