초록 ▼

o 연구결과
제 1세부과제에서는 한국인의 정상 심근과 부전 심근을 대상으로 심근에서의 미토콘드리아 DNA 결손 변이의 양상을 분석해본 결과，결손 변이는 정상보다는 부전 심근에서, 젊은 심근보다는 나이 든 심근에서 심방보다는 심실에서 의미 있게 흔히 관찰되었다. 이것은 심근질환, 가령 물리적 스트레스 등이 심근에서의 미토콘드리아 DNA 결손 변이를 조장한다는 것을 시사한다. 그러니，변이 미토콘드리아 DNA의 양은 매우 적어서，이것 단독을 심부전을 악화시키는 주요 인자라고 보기에는 어렵고，여타 인자와 함께 심부전을 악화시키는데 역

o 연구결과
제 1세부과제에서는 한국인의 정상 심근과 부전 심근을 대상으로 심근에서의 미토콘드리아 DNA 결손 변이의 양상을 분석해본 결과，결손 변이는 정상보다는 부전 심근에서, 젊은 심근보다는 나이 든 심근에서 심방보다는 심실에서 의미 있게 흔히 관찰되었다. 이것은 심근질환, 가령 물리적 스트레스 등이 심근에서의 미토콘드리아 DNA 결손 변이를 조장한다는 것을 시사한다. 그러니，변이 미토콘드리아 DNA의 양은 매우 적어서，이것 단독을 심부전을 악화시키는 주요 인자라고 보기에는 어렵고，여타 인자와 함께 심부전을 악화시키는데 역할을 하리라고 예상된다.
제 2세부과제에서는，당뇨병 발병 이전에 말초 혈액 벽 혈구의 미토콘드리아 DNA의 copy number가 감소 되어 있음을 최초로 밝혀내었다. 이러한 결과는 당뇨병 발병에 대한 뚜렷한 예측 인자가 없는 실정에서 당뇨병 발생의 위험을 지닌 사람을 선별하는데 유용하게 활용될 수 있을 뿐만 아니라 이를 근거로 이들 위험군을 대상으로 당뇨병에 대한 일차 예방을 시도할 수 있는 가능성을 열었다. 또한 당뇨병의 동물모델인 OLETF rats과 streptozowcin induced DM rats에서 당뇨병 군에서의 mtDNA의 양적인 감소 경향을 살펴보았고，이러한 당뇨병에서의 mtDNA 량의 감소 기전으로 산화적 스트레스와의 연관성올 알아본 결과 당뇨병 쥐에서 혈청과 소변의 8-0H-guanine이 모두 의미 있게 증가하였고，서로간에 양의 상관관계가 있었으며，인슐린 치료 후에는 혈청과 소변에서 8-0H-guanine이 모두 의미있게 감소하였다. 인슐린에 probucol과 vitamin E 등을 병합한 후에는 통계적으로 의미는 없었지만 혈청 8-0H -guanine을 부가적으로 더 감소시켰다. 본 연구의 결과는 당뇨병에서 혈청과 소변의 8-0H-guanine이 증가하고 인슐린 혹은 항산화제 치료로 8-0H -guanine의 발생을 줄일 수 있음을 시사한다.
제 3세부과제에서는 유전자 검색상 7가족 13명 1의 환자에서 전형적인 3243 A to G MELAS 돌연변이가 확인되었다. 이중 4가족 5명 5에서는 mtDNA 돌연변이가 말초 혈액 및 근생검조직 모두에서 발견되었으며 나머지 8명 8은 근생검이 시행되지 않아 말초 혈액에서만 돌연변이가 확인되었다.
이들 중 3가족에서는 유전자 검색상 모계유전이 확인되었고 2가족에서는 가족원 검사를 시행하지 못하였다. 나머지 2가족에서는 어머니의 말초 혈액을 검색하였으나 정상이어서 유전성 증례가 아닌 sporadic case의 가능성 혹은 임상적 증상이 없는 어머니의 경우 신체 각 조직 간에 heteroplasmy가 다양할 가능성을 보여주었으나 이들 부모에서 근생검은 시행하지 못하였다. 한편 tRNAL α (UUR) 유전자 내의 비전형적 돌연변이 MERFF 돌연변이 및 large deletion은 발견되지 않았다.
모계유전의 가족력이 확언된 3가계 중 2가계에서는 당뇨병이 동반되었다가 조원의 유전자 검색을 시행하지 못한 환자 중 1명은 인슐린 의존성 당뇨병이 동반되어 있었으며，다른 1명은 외할머니 당뇨를 가지고 있었지만 외할머니의 유전자 검색은 시행하지 못하였다.
MELAS에 대한 3243 A to G 점상 돌연변이를 확인하는 과정 중 2 가족에서 3426 A to G polymorphism을 발견하였다. 이 polymorphism은 3243 A to G MELAS 돌연변이와 같이 Apa I 제한 효소 부위를 만들기 때문에 PCR 및 제한효소 절편 크기 확인에 의한 3243 A to G MELAS의 Lscreemng에 있어서 감별을 요한다는 중요성이 있다. 이 polymorphysm은 homoplasmy의 양상을 보인다는 점이 heteroplasmy를 보이는 3243 A to G MELAS 돌연변이와의 중요한 감별 점다또한 임상에서 Alport-like 증후군으로 분류되어 왔던 27 명 및 그 가족원에 대한 mtDNA 내 MELAS 돌연변이에 대한 유전자 검색을 시행하였으며 그 결과 1가족에서 4명의 MELAS 환자를 발견하였다.
이들에서는 또한 특정적으로 신증후군에 대한 steroid 치료 시 steoid-induced 당뇨병 혹은 원발성 당뇨병의 동반이 흔하다는 점도 흥미롭다고 사료된다.

Abstract ▼

Aging is a major risk factor for several common neurodegenerative diseases, such as
diabetes mellitus, cardiomyopathies and several myopahthies. Recent studies have implicated mitochondrial dysfunction and oxidative stress in the aging process and also in the pathogenesis of neurodegenerative di

Aging is a major risk factor for several common neurodegenerative diseases, such as
diabetes mellitus, cardiomyopathies and several myopahthies. Recent studies have implicated mitochondrial dysfunction and oxidative stress in the aging process and also in the pathogenesis of neurodegenerative diseases. To analyze the genetic abnormality of mitochondrial DNA in aging and degenerative disease, we investigated patients with cardiomyopathy, diabetes mellitus or mitochondrial myopathy through three research purpose. The findings are summarized as follows.
First, we screened the presence of two common deletions{7.4kb from 8637-16084nt, 5.0kb from 8470-13477nt) in four chambers using long-PCR, and serial-dilution PGR. Afterwards, we measured the amount of deleted mtDNA in normal heart(NL) of brain-dead victims of road accident(n=7, age=1O-59) as well as in failing heart(CHF) of patients who underwent heart transplantation(n=20, age=17-57). Deletion mutation of mtDNA was frequently found in ventricle of older failing heart than atrium of younger normal heart. Thus this suggests that hemodynamic stress, age, and disease are factors which induce mtDNA mutation and contribute to vicious cycle of progressive heart failure.
Second, we demonstrated that the amount of mtDNA decreased in peripherai blood leukocyte of patients with NIDDM. Furthermore, we found that lower mtDNA levels preceded the development of diabetes mellitus. Even animal models (OLETF rats and steptozotocin-induced diatetic rats) of diabetes mellitus, mtDNA content in diabetic rats were decreased than control rats. To explain the decrease of mtDNA content, we measured serum and unne 8-0H-guanine levels m streptozotocin-induced diabetic rats, and found 8-0H -guanine levels were significantly increased in diabetic rats while decreased with insulin treatment. These results suggest oxidative stress damages mitochondrial DNA and decreases mtDNA content.
Third, in 13 late-onset mitochondrial myopathic patients of 7 families, we proved 3243 A to G ::\IELAS mutations, but other mutations were not found. The disease is inherited maternally, but it may not be the evidence in relatives who do not have all overt symptoms.
In 80 percent of cases, there was a point mutation at nucleotide position 3243 in the tRNA^Leu;UUR).
In conclusion, the accumulation of mitochondrial-DNA mutations above a threshold level in certain critical neuronal subpopulation and the consequent deficit in the production of A TP may contribute to the pathogenesis of neurodegenerative diseases, particularly those that are more common with aging, such as, diabetes mellitus, cardiomyopathy, and neuromuscular diseases. Such mechanisms may also contribute to aging itself.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구개발 최종보고서 ... 3
• 목 차 ... 4
• 제 출 문 ... 5
• 요 약 문 ... 6
• 영문요약문(SUMMARY) ... 8
• 제 1 장 서론 ... 10
• 제 2 장 국내·외 기술개발 현황 ... 13
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 16
• 제 1 세부과제 : 심장노화 과정과 심부전 진행과정에서의 미토콘드리아 DNA 돌연변이의 역할 ... 16
• 제 2 세부과제 : 당뇨병과 노화과정에서 미토콘드라아 DNA의 변이 분석 및 그 기전 규명 ... 41
• 제 3 세부과제: 미토콘드리아성 근육벽에서 미토콘드리아 DNA에 대한 분자유천학적 연구 ... 73
• 제 4 장 연구개발목표 달성도 및 대외기여도 ... 85
• 제 5 장 연구개발걸과의 활용성과 및 계획 ... 88
• 제 6 장 기타 중요변경사항 ... 90
• 제 7 잠 참고문헌 ... 90
• 최종보고서 요약 (초록) ... 96
• 끝페이지 ... 97