Physiological Regulation of Luteinizing Hormone(LH) Expression in Rat Mammary Gland during Differentiation

분화중인 흰쥐 유선내 Luteinizing Hormone (LH) 유전자 발현의 생리적인 조절

The ectopic expression of gonadotropin releasing hormone(GnRH and luteinizing hormone(LH) in several tissues is a quite intriguing phenomenon. Recently, the presence of GnRH and its receptor has been clearly demonstrated in rodents and human mammary gland. In this context, one can postulate that the presence of local circuit composed of GnRH and LH in the gland. The present study was undertaken to elucidate whether there is a correlation between the LH expression in rat mammary gland and physiological status during the process of mammary differentiation. LH contents in mammary gland from cycling to weaning rats were measured by radioimmunoassay(RIA). In cycling rats, changes of the LH level in both serum and mammary gland showed similar pattern as the highest level in proestrus and the lowest level in diestrus II stage. While the serum LH levels were fluctuated from pregnant through involution stage, a sharp decline of mammary LH contents was observed in the lactating rats. This decrement was recovered in involuting rats to the level of proestrus stage. Reverse transcription-polymerase chain reaction (RT-PCR) and Southern blot analyses demonstrated that the transcriptional activities of the mammary LH and GnRH were increased from diestrus I stage to estrus stage, and the increased levels were maintained in pregnant, lactation and involution stages. To test the hypothesis that the alteration in mammary LH expression might be steroid-dependant, ovariectomy(OVX) and steroid supplement model was employed. As expected, supplement of estradiol(E$_2$) after OVX remarkably decreased serum LH level compared to that in serum from vehicle-only treated rats. Likewise, administration of E$_2$ significantly reduced the mammary LH content. The present study demonstrated that (i) the LH expression in mammary gland could be altered by some physiological parameters such as estrous cycle, pregnancy, lactation and involution, and (ii) ovarian steroid especially estrogen seems to be one of major endocrine factors which are responsible for regulation of mammary LH expression.

태반이나 생식소 등 시상하부 이외의 조직에서도 gonadotropin releasing hormone(GnRH)과 그 수용체가 발현되어 조직 특이적인 기능을 담당함은 잘 알려진 사실이다. 최근 GnRH와 그 수용체 유전자가 흰쥐 유선에서도 발현됨이 증명되었고, LH $\alpha$-와 $\beta$-subunit와 LH 수용체에 대한 전사체 역시 흰쥐 유선에 존재함이 확인되었다 본 연구는 흰쥐 유선 LH의 발현과 유선의 분화과정 간의 상관관계를 조사하기 위해서 생식주기, 임신, 수유, 이유기에 걸쳐 얻은 유선을 재료로 LH 함량 변화를 방사면역측정법으로 측정하였다. 또한 동일한 실험동물에서 얻은 RNA를 사용한 reverse transcription-polymerase chain reaction(RT-PCR)과 Southern blot analysis를 통해 전사수준에서의 변화를 측정하였다. 난소 steroid에 의한 유선 LH의 발현조절 가능성을 조사하기 위해서 난소 제거(ovariectomy, OVX)후 steroid 처리 실험동물 모델을 사용하였다. 생식주기중인 흰쥐의 혈중 LH수준과 유선 내 LH 함량의 변화는 공히 proestrus 시기에 가장 높고 diestrus I 시기에 최저 수준을 보였다. 임신 17일 경으로부터 이유기까지 혈중 LH 수준은 등락을 보였으나, 유선 LH 함량은 수유기 중 현저히 감소한 후 이유기에 상승하였다. Southern blot analysis에서 흰쥐 유선 내 GnRH와 LH의 발현은 대체로 diestrus I 시기에 가장 낮고 이후 diestrus II, proestrus, estrus 시기를 거치며 증가하였고 임신 이후 수유기와 이유기까지 높은 수준으로 유지됨이 확인되었다. 한편 OVX 실험 동물모델에서 혈중 LH 수준은 예상한 바처럼 estrogen에 의한 negative feedback의 작용으로 OVX＋OIL 실험군(418.6$\pm$73.4 ng/ml)에 비해 OVX＋E$_2$ 실험군(125.9$\pm$45.4 ng/ml)에서 감소하였으며, 유선 내 LH 함량 역시 OVX+OIL 실험군(1.48$\pm$0.20 na/mg)에 비해 OVX+E$_2$ 실험군(1.07$\pm$0.13 ng/mg)에서 유의성 있게 감소하였다. 본 연구결과는 유선 LH가 생식주기, 임신, 수유, 이유 등의 생리적인 변화에 맞물려 조절되고, 특히 estrogen에 의해 유선 LH 합성이 조절될 수 있음을 시사하였다. 유선 LH의 기능으로는 모유의 생산ㆍ분비와 유선 상피세포의 분화와 같은 유선의 기능과 생리조절에 관여하는 것으로 추정된다.