Insulin-like Growth Factors-Ι 과 II 는 서로 다른 수용체－매개 작용기전을 통해 돼지 지방전구세포의 증식과 분화를 촉진한다 Insulin-like Growth Factors-Ι and II Promote Proliferation and Differentiation of Cultured Pig Preadipocytes by Different Receptor-mediated Mechanisms원문보기
본 연구는 insulin-like growth factors(IGFs)가 돼지 지방전구세포의 증식과 분화에 미치는 작용기전을 구명하기 위해서 수행하였다. 지방전구세포는 갓난 암퇘지의 등지방에서 분리하였고, serum-deprived 조건하에서 IGFs와 mutant IGFs를 함유시켜 배양했는데 이 mutant IGFs는 IGF-Ⅰ에 비해 type-1 IGF receptor와 insulin receptor에 대한 친화력이 낮다. 50ng/ml의 IGF-Ⅰ, [Leu60]IGF-I, IGF-Ⅱ 및 [Leu27]IGF-Ⅱ를 배양중인 세포에 4일동안 처리했다. IGF-Ⅰ, [Leu60]IGF-I, IGF-Ⅱ 및 [Leu27]IGF-Ⅱ는 돼지 지방전구세포의 증식을 각각 39%, 8%, 25% 및 2% 촉진했다(증가된 세포수에 의해 측정). 이 사실은 IGF-Ⅰ과 IGF-Ⅱ는 type-1 IGF receptor 또는 insulin receptor에 결합을 통해서 지방세포의 증식 촉진을 가져왔음을 나타낸다. 그리고 IGF-Ⅰ, [Leu60]IGF-I, IGF-Ⅱ 및 [Leu27] IGF-Ⅱ는 지방전구세포의 분화를 50%, 17%, 37% 및 30% 각각 촉진시켰다(세포 분화는 glycerol- phosphate dehydrogenase 활성도에 의해 측정했다). IGF-Ⅰ의 type-1 IGF receptor 또는 insulin receptor에의 친화력이 낮아져서 세포 분화 촉진작용을 감소시킨 것이다. 그러나 [Leu27] IGF-Ⅱ의 분화촉진 작용은 IGF-Ⅱ의 그것에 비해 크게 차이가 나지 않았는데, 이 사실은 IGF-Ⅰ과 IGF-Ⅱ는 서로 다른 수용체－매개 작용기전에 의해 세포분화를 촉진시킴을 나타낸다. 즉 IGF-Ⅱ는 type-1 IGF receptor 또는 insulin receptor가 관여하지 않는 작용을 통해 돼지 지방전구세포의 분화를 촉진시켰다. 이 작용은 IGF-Ⅱ가 type-2 IGF receptor(또는 cation- independent mannose-6 phosphate receptor [CIM6P /IGF2 receptor])에 결합을 통해서 이뤄지는 것으로 여겨진다. 위의 결과는 IGF-Ⅱ가 CIM6P/ IGF2 receptor에의 결합을 통해 동물 지방전구세포의 분화를 촉진시킨다는 것을 밝혀낸 최초의 연구이다. 요약하면 이 본 연구는 IGF-Ⅰ과 IGF-Ⅱ는 서로 다른 세포내 receptor가 관여하는 작용기전을 통해 돼지 지방전구세포의 분화를 촉진함을 보여준다.
본 연구는 insulin-like growth factors(IGFs)가 돼지 지방전구세포의 증식과 분화에 미치는 작용기전을 구명하기 위해서 수행하였다. 지방전구세포는 갓난 암퇘지의 등지방에서 분리하였고, serum-deprived 조건하에서 IGFs와 mutant IGFs를 함유시켜 배양했는데 이 mutant IGFs는 IGF-Ⅰ에 비해 type-1 IGF receptor와 insulin receptor에 대한 친화력이 낮다. 50ng/ml의 IGF-Ⅰ, [Leu60]IGF-I, IGF-Ⅱ 및 [Leu27]IGF-Ⅱ를 배양중인 세포에 4일동안 처리했다. IGF-Ⅰ, [Leu60]IGF-I, IGF-Ⅱ 및 [Leu27]IGF-Ⅱ는 돼지 지방전구세포의 증식을 각각 39%, 8%, 25% 및 2% 촉진했다(증가된 세포수에 의해 측정). 이 사실은 IGF-Ⅰ과 IGF-Ⅱ는 type-1 IGF receptor 또는 insulin receptor에 결합을 통해서 지방세포의 증식 촉진을 가져왔음을 나타낸다. 그리고 IGF-Ⅰ, [Leu60]IGF-I, IGF-Ⅱ 및 [Leu27] IGF-Ⅱ는 지방전구세포의 분화를 50%, 17%, 37% 및 30% 각각 촉진시켰다(세포 분화는 glycerol- phosphate dehydrogenase 활성도에 의해 측정했다). IGF-Ⅰ의 type-1 IGF receptor 또는 insulin receptor에의 친화력이 낮아져서 세포 분화 촉진작용을 감소시킨 것이다. 그러나 [Leu27] IGF-Ⅱ의 분화촉진 작용은 IGF-Ⅱ의 그것에 비해 크게 차이가 나지 않았는데, 이 사실은 IGF-Ⅰ과 IGF-Ⅱ는 서로 다른 수용체－매개 작용기전에 의해 세포분화를 촉진시킴을 나타낸다. 즉 IGF-Ⅱ는 type-1 IGF receptor 또는 insulin receptor가 관여하지 않는 작용을 통해 돼지 지방전구세포의 분화를 촉진시켰다. 이 작용은 IGF-Ⅱ가 type-2 IGF receptor(또는 cation- independent mannose-6 phosphate receptor [CIM6P /IGF2 receptor])에 결합을 통해서 이뤄지는 것으로 여겨진다. 위의 결과는 IGF-Ⅱ가 CIM6P/ IGF2 receptor에의 결합을 통해 동물 지방전구세포의 분화를 촉진시킨다는 것을 밝혀낸 최초의 연구이다. 요약하면 이 본 연구는 IGF-Ⅰ과 IGF-Ⅱ는 서로 다른 세포내 receptor가 관여하는 작용기전을 통해 돼지 지방전구세포의 분화를 촉진함을 보여준다.
The current study was undertaken to investigate the mechanism of action of insulin-like growth factors (IGFs) on proliferation and differentiation of pig preadipocytes. The preadipocytes were isolated from the backfat of new-born female pigs and cultured in serum-deprived medium in the presence and ...
The current study was undertaken to investigate the mechanism of action of insulin-like growth factors (IGFs) on proliferation and differentiation of pig preadipocytes. The preadipocytes were isolated from the backfat of new-born female pigs and cultured in serum-deprived medium in the presence and absence of recombinant native IGFs or recombinant mutant IGFs that have reduced affinity for binding to both type-1 IGF receptors and insulin receptors. Fifty ng/ml of either IGF-I, [Leu60]IGF-I, IGF-Ⅱ or [Leu27]IGF-Ⅱ were included in the media in which preadipocytes were cultured for 4 days. IGF-I, [Leu60]IGF-I, IGF-Ⅱ and [Leu27]IGF-Ⅱ stimulated proliferation of pig preadipocytes by 39%, 8%, 25% and 2% respectively, as measured by increased numbers of cells. This indicates that both IGF-I and -II promote replication of pig preadipocytes by actions mediated either by type-1 IGF receptor or insulin receptor. IGF-I, [Leu60]IGF-I, IGF-Ⅱ and [Leu27]IGF-Ⅱ stimulated differentiation of pig preadipocytes by 50%, 17%, 37% and 30%, respectively, measured as glycerolphosphate dehydrogenase activity. Reducing the affinity of IGF-I for type-1 IGF receptors or insulin receptors significantly reduced the differentiation response. However, the differentiation response to [Leu27]IGF-II was not significantly different from the response to IGF-II. This shows that IGF-I and IGF-Ⅱ promote cell differentiation by different receptor-mediated mechanisms. IGF-II promotes differentiation of pig preadipocytes by actions that do not involve either type-1 IGF receptors or insulin receptors. These actions therefore appear to be mediated by binding of IGF-II to type-2 IGF receptors(also known as cation-independendent mannose-6-phosphate receptor[CIM6P/IGF2 receptor]). This is the first study to find evidence that IGF-II promotes differentiation of preadipocytes from any animal species by actions mediated by CIM6P/IGF2 receptors. In summary, this study shows that IGF-I and IGF-Ⅱ promote differentiation of pig preadipocytes by mechanisms that involve different cellular receptors.
The current study was undertaken to investigate the mechanism of action of insulin-like growth factors (IGFs) on proliferation and differentiation of pig preadipocytes. The preadipocytes were isolated from the backfat of new-born female pigs and cultured in serum-deprived medium in the presence and absence of recombinant native IGFs or recombinant mutant IGFs that have reduced affinity for binding to both type-1 IGF receptors and insulin receptors. Fifty ng/ml of either IGF-I, [Leu60]IGF-I, IGF-Ⅱ or [Leu27]IGF-Ⅱ were included in the media in which preadipocytes were cultured for 4 days. IGF-I, [Leu60]IGF-I, IGF-Ⅱ and [Leu27]IGF-Ⅱ stimulated proliferation of pig preadipocytes by 39%, 8%, 25% and 2% respectively, as measured by increased numbers of cells. This indicates that both IGF-I and -II promote replication of pig preadipocytes by actions mediated either by type-1 IGF receptor or insulin receptor. IGF-I, [Leu60]IGF-I, IGF-Ⅱ and [Leu27]IGF-Ⅱ stimulated differentiation of pig preadipocytes by 50%, 17%, 37% and 30%, respectively, measured as glycerolphosphate dehydrogenase activity. Reducing the affinity of IGF-I for type-1 IGF receptors or insulin receptors significantly reduced the differentiation response. However, the differentiation response to [Leu27]IGF-II was not significantly different from the response to IGF-II. This shows that IGF-I and IGF-Ⅱ promote cell differentiation by different receptor-mediated mechanisms. IGF-II promotes differentiation of pig preadipocytes by actions that do not involve either type-1 IGF receptors or insulin receptors. These actions therefore appear to be mediated by binding of IGF-II to type-2 IGF receptors(also known as cation-independendent mannose-6-phosphate receptor[CIM6P/IGF2 receptor]). This is the first study to find evidence that IGF-II promotes differentiation of preadipocytes from any animal species by actions mediated by CIM6P/IGF2 receptors. In summary, this study shows that IGF-I and IGF-Ⅱ promote differentiation of pig preadipocytes by mechanisms that involve different cellular receptors.
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문제 정의
본 연구는 insulin-like growth factors(IGFs)가 돼지 지방전구세포의 증식과 분화에 미치는 작용기전을 구명하기 위해서 수행하였다. 지방 전구세포는 갓난 암퇘지의 등지방에서 분리하였고, serum-deprived 조건하에서 IGFs와 mutant IGFs를 함유시켜 배양했는데 이 mutant IGFs는 IGF- 에 비해 type-1 IGF receptor와 insulin receptor에 대한 친화력이 낮다.
본 연구의 주 목적은 IGF- 과 IGF- 가 돼지 지방전구세포의 증식과 분화에 미치는 영향을 구명하는 것이다. 이를 위해서 갓 난 돼지의 조직에서 지방전구세포를 분리해서 배양하는 중에, IGF- 과 IGF- 를 첨가해서 이들의 작용을 조사했는데, 본 연구에서는 이들의 작용을 명확히 구명하기 위해서 이들의 analogue인 [Leu60]IGF-I과 [Leu27]IGF- 의 작용도 함께 구명했다.
본 연구의 주 목적은 갓난돼지에서 분리 한지 방전 구세 포의 증식과 분화에 미치는 IGF- 과 IGF- 의 작용을 구명하는 것이다. 이들의 수용체 매개 작용기전을 구명하기 위해서 IGFs 뿐만 아니라 이들의 analogues의 작용도 함께 구명했다.
구명하는 것이다. 이를 위해서 갓 난 돼지의 조직에서 지방전구세포를 분리해서 배양하는 중에, IGF- 과 IGF- 를 첨가해서 이들의 작용을 조사했는데, 본 연구에서는 이들의 작용을 명확히 구명하기 위해서 이들의 analogue인 [Leu60]IGF-I과 [Leu27]IGF- 의 작용도 함께 구명했다.
제안 방법
여과 후 원심분리해서 지방전구세포가 들어 있는 침전물을 KRB용액으로 분산해서 다시 원심분리 후 75 nylon screen으로 여과해서지 방전 구세 포를 수집했다. 10% FBS를 함유한 DMEM/F-12를 이용하여 6-well plate에 세포를 접종했으며 세포분화에 미치는 영향을 측정하기 위해서는 well 당 1×106의 세포를 접종하였고, 세포증식에 미치는 영향을 측정하기 위해서는 well 당 0.5×106의 세포를 접종했다. 접종한 다음날 적혈구 등을 제거하기 위해 세포를 세척했다.
이 사실은 이렇게 FBS 농도가 낮은 상태에서도 세포가 분화과정을 나타냄을 보여준다. FBS가 전혀 없는 조건 하에는 IGF 같은 성장촉진 인자의 작용을 나타낼 수 없는 것으로 여겨져서 본 연구에서는 앞으로의 IGF- 과 IGF- 의 작용을 FBS 1% 그리고 ITH가 없는 조건하에서 구명하였다. Balhoff와 Stephens(1998) 그리고 Schmitz와 Bereiter-Hahn(2002)도 3T3 세포의 배양을 serum- deprived 조건에서 수행하였다.
IGFs가 지방전구세포의 분화에 미치는 영향을 알아보기 위해서 세포를 세척한 날(day 0) 부터 day 2까지 10% FBS에 insulin(600ng/ml), transferrin(1ng/ml), hydrocortisone(500ng/ml)[ITH] 이 함유된 배지를 사용했고, day 2부터 세포배양이 끝날 때까지(day 6) 4일동안 1% FBS를함유하고 ITH가 없는 배지에 위에서 기술한 IGFs를 처리하였다. 배지는 2일마다 교체하였다.
[Leu60]IGF-Ι와 [Leu27] IGF- 는 그것들의 정상적인 IGF에 비해 type-1 IGF receptor에 친화력이 10~20배 낮은 것으로 알려져 있다(Bayne 등, 1990; Sakano 등, 1991). IGFs가 지방전구세포의 증식에 미치는 영향을 알아보기 위해서 지방전구세포를 세척한 날 (day 0)부터 day 4까지 4일 동안 1% FBS를 함유한 배지에 IGFs를 처리했다. 배지는 2일마다 교체하였고, 세포 수는 day 4에 측정하였다.
이 사실은 IGF- 과 IGF- 는 type-1 IGF receptor 또는 insulin receptor에 결합을 통해서 지방세포의 증식 촉진을 가져왔음을 나타낸다. 그리고 IGF- , [Leu60]IGF-I, IGF- 및 [Leu27] IGF- 는 지방전구세포의 분화를 50%, 17%, 37% 및 30% 각각 촉진시켰다(세포 분화는 glycerol- phosphate dehydrogenase 활성도에 의해 측정했다). IGF- 의 type-1 IGF receptor 또는 insulin receptor에의 친화력이 낮아져서 세포 분화 촉진작용을 감소시킨 것이다.
처리하였다. 배지는 2일마다 교체하였다. 세포 분화는 처리 종료 시기인 day 6에 측정하였다.
이들의 수용체 매개 작용기전을 구명하기 위해서 IGFs 뿐만 아니라 이들의 analogues의 작용도 함께 구명했다.
대상 데이터
6마리의 신생 암퇘지의 지방조직에서 분리 한지 방전 구세 포를 본 실험에 사용했는데, 본 실험에 사용한 IGFs는 50ng/ml의 IGF-Ι, [Leu60] IGF-Ι, IGF- , [Leu27]IGF- 였다. IGF- 과 [Leu60]IGF-Ι은 Novozyme Gropep(Adelaide, Australia)에서 구입했는데 다른 구조는 동일하나 60번째의 아미노산이 IGF- 은 tyrosine이고, [Leu60]IGF- 은 leucine인 점이 다르다.
생후 1일령의 신생 암퇘지를 이산화탄소 (CO2) 기체를 주입하여 질식사 시킨 후 등 지방 조직을 떼어냈다. 떼어낸 지방조직을 잘게 세절한 후 collagenase와 함께 shaking water bath 에서 40분 동안 배양한 후 250 nylon screen 으로 여과해서 소화 안 된 지방조직을 제거했다.
데이터처리
본 연구에서 설정한 혼합모형은 PC용 SAS Package(Version 9.1.3)를 이용하여 분석하였으며(SAS, 1991), 대조구와 처리구간의 유의차 검정은 Dunnett’s T-Test를 통하여 분석하였다.
이론/모형
cell suspension 10 를 사용하여 hematocytometer에 의해 세포수를 측정했다. 돼지 지방전구세포의 성숙세포로의 분화 정도는 배양중인 세포의 glycerol-3-phosphate dehydrogenase(GPDH)의 활성도를 측정함으로써 구명했는데 기본적으로 Wise와 Green(1979)의 방법을 사용했다. GPDH는 dihydroxyacetone phosphate가 glycerol-3-phosphate로 바뀌는데 관여하는 효소이다.
성능/효과
것이 필요했다. Fig. 1에서 보는대로 ITH가 없는 조건에서 FBS의 농도가 0%, 0.1%, 0.2%, 0.5%, 1%, 2%로 높아 질수록 지방 전구세포의 분화가 조금씩 증가되었다. 이 사실은 이렇게 FBS 농도가 낮은 상태에서도 세포가 분화과정을 나타냄을 보여준다.
위의 결과는 IGF- 가 CIM6P/ IGF2 receptor에의 결합을 통해 동물 지방 전구세포의 분화를 촉진시킨다는 것을 밝혀낸 최초의 연구이다. 요약하면 이 본 연구는 IGF- 과 IGF- 는 서로 다른 세포 내 receptor가 관여하는 작용기전을 통해 돼지 지방전구세포의 분화를 촉진함을 보여준다.
이 사실은 Fig 3에 나타난 결과를 잘 뒷받침해 줌을 보여주고 있다. 즉 본 연구에서 사용한 GPDH 활성도에 의한 지방전구세포 분화측정이 옳았음을 나타낸다.
참고문헌 (30)
Balhoff, J. P. and Stephens, J. M. 1998. Highly specific and quantitative activation of STATs in 3T3-L1 adipocytes. Biochemical and Biophysical Research Communications. 247:894-900
Basarab, J. A., Okine, E. K. and Moore, S. S. 2004. Residual feed intake: animal performance, carcass quality and body composition. 2004 Florida Ruminant Nutrition Symposium:40-50
Bayne, M. L., Applebaum, J., Chicchi, G. C., Miller, R. E. and Cascieri, M. A. 1990. The roles of tyrosines 24, 31 and 60 in the high affinity binding of insulin-like growth factor-I to the type-1 insulin-like growth factor receptor. Journal of Biological Chemistry 265:15648-15652
Beukers, M. W., Oh, Y., Zhang, H., Ling, N. and Rosenfeld, R. G. 1991. insulin-like growth factor-II is highly selective for the type-II IGF receptor in binding, cross-linking and thymidine incorporation experiments. Endocrinology 128:1201-3
Buonomo, F. C. and Klindt, J. 1993. Insulin-like growth factors(IGF-I and IGF-II) and IGF-binding protein-2(IGFBP-2) in genetically lean and obese pigs. Domestic Animal Endocrinology 10:257-265
Chen, N. X., hausman, G. J. and Wright, J. T. 1996. Hormonal regulation of insulin-like growth factor binding proteins and insulin-like growth factor-I (IGF-I) secretion in porcine stromal-vascular cultures. Journal of Animal Science 74:2369-2375
Coleman, M. E., Russell, L. and Etherton, T. D. 1994. Porcine somatotropin(pST) increases IGF-I mRNA in liver and adipose tissue but not in skeletal muscle of growing pigs. Journal of Animal Science 72:918-924
Fernyhough, Me., Okine, E., Hausman, G., Vierck, J. L. and Dodson. M. V. 2007. PPARgamma and GLUT-4 expression as developmental regulators/markers for preadipocyte differentiation into an adipocyte. Domest. Anim. Endocrinol. 33:367-78
Francis, G. L., Owens, P. C., McNeil, K. A., Wallace, J. C. and Ballard, F. J. 1989. Purification, amino acid sequences and assay cross-reactivities of porcine insulin-like growth factor-I and -II. J Endocrinol 122:681-687
Gleeson, H. K., Lissett, C. A. and Shalet, S. M. 2005. Insulin-like growth factor-I response to a single bolus of growth hormone is increased in dbesity. Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism 90:1061-1067
Godar, S., Horejsi, U. H., Binder, B. R., Hansmann, C. and Stockinger, H. 1999. M6P/IGF II-receptor complexes urokinase recetor and plasminogen for activation of transforming growth factor- ${\beta}1$ . European Journal of Immunology 29:1004-1013
Korner, A., Keiss, W., Stumvoll, M. and Kovacs, P. 2008. polygenic contribution to obesity: genome- wide strategies reveal new targets. Frontiers in Hormone Research 36:12-36
Lamberson, W. R., Safranski, T. J., Bates, R. O., Keisler, D. H. and Matteri, R. L. 1995. Relationships of serum insulin-like growth factor I concertrations to growth, compositon and reproductive traits of swine. Journal of Animal Science 73:3241-3245
Le Roith, D. 1997. Insulin-like growth factors. Seminars in Medicine of the Beth Israel Deaconess Medical Center 336:663-640
Matteri, R. L., Dyer, C. J., Touchette, K. J., Carroll, J. A. and Allee, G. L. 2000. Effects of weaning on somatotrophic gene expression and circulating levels of insulin-like growth factor-1 (IGF-1) and IGF-2 in pigs. Domestic Animal Endocrinology 19:247-259
Owens, P. C., Gatford, K. L., Walton, P. E., Morley, E. and Campbell, R. G. 1999. The relationship between endogenous insulin-like growth factors and growth in pigs. Journal of Animal Science 77:2098-2103
Permana, P. A., Nair, S., Lee Y.- H., Luczy-Bachman, De courten, B. V. and Tataranni, P. A. 2004. Subcutaneous abdominal preadipocyte differentiation in vitro inversely correlates with central obesity. American Journal of Physiology- Endocrinology & Metabolism 286:E958-E962
Sakano, K., Enjoh, T., Numata, F., Fujiwara, H., Marumoto, Y., Higashihashi, H., Sata, Y., Perdue, J. F. and Fujita-Yamaguchi, Y. 1991. The design, expression, and characterization of human insulin-like growth factor-II(IGF-II) mutants specific for either the IGF-II/cation-independent mannose 6-phosphate receptor or IGF-I receptor. Journal of Biological Chemistry 266:20626-20635
SAS. 1991. User's Guide Statistical Analysis System Institute, Cary N.C.
Savell, J. W., Cross, H. R. and Smith, G. C. 1986. Percentage of ether extractable fat and moisture content of beef longissimus muscle is related to UDSA marbling score. Journal of Food Science 51:858
Schmitz, H.-D. and Bereiter-Hahn, J. 2002. Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase associates with actin filaments ni serum deprived NIH 3T3 cells only. Cell Biology International 26:155-164
Suryawan, A., Swanson, L. V. and Hu, C. Y. 1997. Insulin and hydrocortisone, but not triiodothyronine, are required for the differentiation of pig preadipocytes in primary culture. Journal of Animal Science 75:105-111
Tominaga, K., Johmura, Y., Nishizuka, M. and Imagawa, M. 2004. Fad24, a mammalian homolog of Noc3p, is a positive regulator in adipocyte differentiation. Journal of Cell Science 117:6217-6226
Tong, Q., Tsai, J., Tan, G., Dalgin, G. and Hotamisligil, G. S. 2005. Interaction between GATA and the C/EBP family of transcription factors in critical in GATA-mediated suppression of adipocyte differentiation. Molecular & Cellular Biology 25:706-715
Wise, L. S. and Green, H. 1979. Participation of one isozyme of cytosolic glycerophosphate in adipose conversion of 3T3 cell. Journal of Biological Chemistry 254:273-275
문현석, 정정수. 2004. Conjugated Linoleic Acid(CLA) 이성체가 돼지 지방전구세포의 분화에 미치는 영향. 한국동물자원과학회지. 46:967-974
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