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인간 자궁내막의 탈락막화에서 HOXA10 유전자의 역할
Role of HOXA Gene in Human Endometrial Decidualization 원문보기

대한생식의학회지= The Korean journal of reproductive medicine, v.37 no.3, 2010년, pp.207 - 216  

이창세 (관동대학교 의과대학 제일병원 분자종양학 연구실) ,  박동욱 (관동대학교 의과대학 제일병원 생식생물학 및 불임연구실) ,  박찬우 (관동대학교 의과대학 제일병원 산부인과) ,  김태진 (관동대학교 의과대학 제일병원 산부인과)

초록
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목 적: Small interfering RNA (siRNA)를 이용하여 homeobox (HOXA) 10 유전자의 발현이 억제된 일차배양 자궁내막 세포를 이용하여 자궁내막 탈락막화 (decidualization)에 HOXA유전자를 포함한 세포 내 신호전달기전을 분석하고자 하였다. 연구방법: 본원 산부인과에서 자궁내막 질환 이외의 이유로 전자궁 적출술을 받은 환자의 자궁내막 조직을 채취한다. $37^{\circ}C$에서 20분간 Trypsin-EDTA를 처리하여 단일세포로 분리한 후 10% fetal bovine serum이 첨가된 DMEM/F12 배지를 이용하여 24시간 동안 $37^{\circ}C$ 5% $CO_2$ 배양기 안에서 배양한다. 배양된 자궁내막 세포를 HOXA10 siRNA로 첨가한 후 TGF-${\beta}1$을 10 ng/mL 농도로 48시간 첨가하여 탈락막화를 유도한다. 배양된 자궁내막 세포에서 reverse transcription polymerase chain reaction을 이용하여 HOXA10, prolactin, cyclooxygenase (COX)-2, peroxisome proliferator-activated receptor (PPAR)-$\gamma$ 및 wingless-type MMTV integration site family (Wnt)의 발현을 관찰하였다. 결 과: HOXA10의 경우 transforming growth factor (TGF)-${\bata}1$과 HOXA10 siRNA를 처리하지 않은 대조군에 비하여 TGF-${\beta}1$을 처리한 군에서 약 1.8배 가량 발현양의 증가를 보였다. 자궁내막 탈락막 표지인자로 알려져 있는 prolactin의 경우 TGF-${\beta}1$을 처리한 경우 대조군에 비하여 유의한 발현의 증가를 보였으며 HOXA10 siRNA를 처리한 군에 있어서는 TGF-${\beta}1$을 첨가하더라도 prolactin mRNA의 발현양의 증가를 관찰할 수 없었다. 또한 자궁내막 세포의 분화인자로 알려져 있는 COX-2의 발현 역시 HOXA10 siRNA를 처리한 군에 있어서 mRNA 발현양이 유의하게 감소하였으며 TGF-${\beta}1$을 처리하여도 발현의 증가를 관찰할 수 없었다. Wnt4의 경우 HOXA10 siRNA를 이용하여 HOXA10의 발현을 억제한 경우 대조군에 비하여 유의하게 mRNA의 발현양이 감소하였으며 이러한 발현양의 감소는 TGF-${\beta}1$을 처리하여도 증가됨을 관찰할 수 없었다. PPAR$\gamma$의 발현은 HOXA10 siRNA의 처리와 관계없이 TGF-${\beta}1$에 의하여 감소하는 것을 관찰할 수 있었다. 결 론: Progesterone에 의하여 자궁내막 상피세포에서 분비되는 것으로 알려져 있는 TGF-${\beta}1$에 의한 자궁내막 기질세포의 분화 (탈락막화)는 HOXA10 및 Wnt에 의하여 조절되는 것으로 생각된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Objective: This study was performed to clarify the role of HomeoboxA (HOXA) and its related signaling molecules in the decidualization of primary cultured endometrial cells. Methods: Human endometrial tissues were obtained by curettage of hysterectomy specimens from patients with conditions other th...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 본 연구에서는 TGF-β1을 첨가하여 배양된 자궁내막 기질세포를 탈락막화 시키는 과정에 있어서 HOXA10 유전자 및 이와 연관된 것으로 알려져 있는 유전자들의 역할을 관찰하고자 하였다.
  • 14 이는 HOXA 유전자 산물이 자궁내막의 분화 및 착상환경 (endometrial receptivity) 구현에 중요한 역할을 하는 것을 의미하는 것으로 볼 수 있다. 따라서 본 연구에서는 인간 자궁내막의 분화 중 탈락막화 과정에 있어서 HOXA10의 역할 및 이와 관련된 유전자들의 발현을 관찰하고자 하였다.

가설 설정

  • 18 백서를 이용한 착상 및 임신모델에서 Wnt는 난소로부터 분비되는 steroid hormone에 의하여 그 발현이 조절되며 임신 및 착상에 관여하는 것으로 보고되었다.19 따라서 본 연구에서도 인간 자궁내막의 탈락막화 과정에 Wnt가 관여할 것으로 가정하였다. 연구 결과 Wnt3의 경우 TGF-β1의 처리에 의하여 그 발현이 증가하였으나 HOXA10의 발현을 억제한 군에 있어서는 그 발현의 변화를 관찰할 수 없었다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
이중 자궁내막 기질세포의 탈락막화가 일어나는 원인은 무엇인가? 인간 자궁내막은 생리주기에 따라 생리 (menstruation), 증식 및 착상기 자궁내막으로의 분화를 반복하는 조직이다. 이중 자궁내막 기질세포의 탈락막화 (decidualization)는 생리주기 중 후기 분비기 (late secretory phase)에 progesterone의 영향에 의하여 일어나며 세포의 형태학적, 분자생물학적 분화를 수반하는 것으로 알려져 있다.1,2 탈락막으로 분화된 자궁내막 세포는 prolactin (PRL), relaxin, cyclooxygenase (COX)-2 등을 발현시키는 것으로 알려져 있으며 이중 PRL은 일반적으로 사용되는 탈락막화 표지인자다.
HOXA10은 착상기 자궁내막으로의 분화에 중요한 역할을 하는 것으로 판단되는 이유는? HOXA 유전자는 sex steroid hormone에의하여 그 발현이 조절되는 것으로 알려져 있다.9 백서 (mouse)의 자궁내막에서 HOXA10은 착상기 자궁내막의 해부학적 표지인자인 pinopod의 발현을 조절하는 것으로 보고되었으며,10 이와 더불어 pinopod 내부를 채우고 있는 leukemia inhibitory factor (LIF)의 발현을 조절하는 것으로 알려져 있다.11 따라서 HOXA10은 착상기 자궁내막으로의 분화에 중요한 역할을 하는 것으로 결론 지을 수 있다.
인간 자궁내막은 어떤 특징을 가진 조직인가? 인간 자궁내막은 생리주기에 따라 생리 (menstruation), 증식 및 착상기 자궁내막으로의 분화를 반복하는 조직이다. 이중 자궁내막 기질세포의 탈락막화 (decidualization)는 생리주기 중 후기 분비기 (late secretory phase)에 progesterone의 영향에 의하여 일어나며 세포의 형태학적, 분자생물학적 분화를 수반하는 것으로 알려져 있다.
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참고문헌 (22)

  1. Takekida H. Autoradiographic studies on the nucleic acid and protein synthesis and the decidualization of endometrium in early pregnancy of rat. Acta Obstet Gynaecol Jpn 1971; 18: 200-13. 

  2. Tamaya T, Fujimoto J, Arabori K, Wada K, Kato Y, Okada H. The biologic role of sex steroid receptors in the decidualization of human endometrium. Asia Oceania J Obstet Gynaecol 1985; 11: 573-8. 

  3. Chang HJ, Lee JH, Hwang KJ, Kim MR, Chang KH, Park DW, et al. Transforming growth factor (TGF)-beta1-induced human endometrial stromal cell decidualization through extracellular signal-regulated kinase and Smad activation in vitro: peroxisome proliferator-activated receptor gamma acts as a negative regulator of TGF-beta1. Fertil Steril 2008; 90: 1357-65. 

  4. Sachdeva G, Patil V, Katkam RR, Manjramkar DD, Kholkute SD, Puri CP. Expression profiles of endometrial leukemia inhibitory factor, transforming growth factor beta2 (TGFbeta2), and TGFbeta2 receptor in infertile bonnet monkeys. Biol Reprod 2001; 65: 1-8. 

  5. im MR, Park DW, Lee JH, Choi DS, Hwang KJ, Ryu HS, et al. Progesterone-dependent release of transforming growth factor-beta1 from epithelial cells enhances the endometrial decidualization by turning on the Smad signalling in stromal cells. Mol Hum Reprod 2005; 11: 801-8. 

  6. Pinsonneault J, Florence B, Vaessin H, McGinnis W. A model for extradenticle function as a switch that changes HOX proteins from repressors to activators. EMBO J 1997; 16: 2032-42. 

  7. Lemons D, McGinnis W. Genomic evolution of Hox gene clusters. Science 2006; 313: 1918-22. 

  8. Taylor HS, Vanden Heuvel GB, Igarashi P. A conserved Hox axis in the mouse and human female reproductive system: late establishment and persistent adult expression of the Hoxa cluster genes. Biol Reprod 1997; 57: 1338-45. 

  9. Taylor HS. The role of HOX genes in human implantation. Hum Reprod Update 2000; 6: 75-9. 

  10. Bagot CN, Kliman HJ, Taylor HS. Maternal Hoxa10 is required for pinopod formation in the development of mouse uterine receptivity to embryo implantation. Dev Dyn 2001; 222: 538-44. 

  11. Quinn CE, Detmar J, Casper RF. Pinopodes are present in Lif null and Hoxa10 null mice. Fertil Steril 2007; 88: 1021-8. 

  12. Lynch VJ, Brayer K, Gellersen B, Wagner GP. HoxA-11 and FOXO1A cooperate to regulate decidual prolactin expression: towards inferring the core transcriptional regulators of decidual genes. PLoS One 2009; 4: e6845. 

  13. Guo X, Wang XF. Signaling cross-talk between TGF-beta/ BMP and other pathways. Cell Res 2009; 19: 71-88. 

  14. Satokata I, Benson G, Maas R. Sexually dimorphic sterility phenotypes in Hoxa10-deficient mice. Nature 1995; 374: 460-3. 

  15. Gamer LW, Cox KA, Small C, Rosen V. Gdf11 is a negative regulator of chondrogenesis and myogenesis in the developing chick limb. Dev Biol 2001; 229: 407-20. 

  16. Fogle RH, Li A, Paulson RJ. Modulation of HOXA10 and other markers of endometrial receptivity by age and human chorionic gonadotropin in an endometrial explant model. Fertil Steril 2010; 93:1255-9. 

  17. Kim JJ, Taylor HS, Lu Z, Ladhani O, Hastings JM, Jackson KS, et al. Altered expression of HOXA10 in endometriosis: potential role in decidualization. Mol Hum Reprod 2007; 13: 323-32. 

  18. Polakis P. The many ways of Wnt in cancer. Curr Opin Genet Dev 2007; 17: 45-51. 

  19. Hayashi K, Erikson DW, Tilford SA, Bany BM, Maclean JA 2nd, Rucker EB 3rd, et al. Wnt genes in the mouse uterus: potential regulation of implantation. Biol Reprod 2009; 80: 989-1000. 

  20. Tulac S, Nayak NR, Kao LC, Van Waes M, Huang J, Lobo S, et al. Identification, characterization, and regulation of the canonical Wnt signaling pathway in human endometrium. J Clin Endocrinol Metab 2003; 88: 3860-6. 

  21. Li Q, Kannan A, Wang W, Demayo FJ, Taylor RN, Bagchi MK, et al. Bone morphogenetic protein 2 functions via a conserved signaling pathway involving Wnt4 to regulate uterine decidualization in the mouse and the human. J Biol Chem 2007; 282: 31725-32. 

  22. Han C, Demetris AJ, Liu Y, Shelhamer JH, Wu T. Transforming growth factor-beta (TGF-beta) activates cytosolic phospholipase A2alpha (cPLA2alpha)-mediated prostaglandin E2 (PGE)2/ EP1 and peroxisome proliferator-activated receptor-gamma (PPAR-gamma)/Smad signaling pathways in human liver cancer cells. A novel mechanism for subversion of TGFbeta- induced mitoinhibition. J Biol Chem 2004; 279: 44344-54. 

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