초록
포유동물에서 뇌와 부신에서 합성ㆍ분비되는 카테콜아민(Catecholamine, CA)계 신경전달물질인 dopamine(DA), norepinephrine(NE), epinephrine(E)은 체내 각종 생리현상의 조절에 필수적이며, 생식과 관련된 기능으로는 시상하부와 뇌하수체 사이의 GnRH-gonadotropin 호르몬 축의 활성을 조절함 외에도 번식과 연관된 여러 행동양식을 조절함이 잘 알려져 있다. 본 연구는 카테콜아민 생합성 효소인 tyrosine hydroxylase(TH), dopamine $\beta$ -hydroxylase(DBH), phenylethaolamine-N-methyl transferase(PNMT)의 유전자 발현에 영향을 미치는 sex steroid의 영향을 조사하였다. 성숙한 암컷 흰쥐의 난소를 제거(ovariectomy, OVX)하고 1주 경과 후 실험군과 대조군에 각각 17$\beta$-estradiol(E$_2$; 500$\mu\textrm{g}$/m1)이 들어 있는 silastic capsule과 sesame oil이 들어 있는 silastic capsule을 이식시키고 48시간 후에 희생시켰다. 채취된 조직에서 mRNA를 추출한 후 semi-quantitative reverse transcription-polymerase chain reaction(RT-PCR)을 시행하였다. 그 결과로 (i) TH의 발현 정도는 OVX＋Oil군에서는 시상하부 > Substantia nigra(SNc) > 부신 순으로, OVX＋E$_2$군에서는 SNc ) 시상하부 > 부신 순으로 나타났다. TH발현에 미치는 estradiol의 효과로 SNc와 부신에서는 유의한 증가를 보인데 비해 시상하부에서는 유의한 감소를 관찰하였다. (ⅱ) DBH 발현 정도는 OVX＋Oil군과 OVXi＋E$_2$군에서 모두 부신 > SNc > 시상하부 순으로 나타났다. DBH 발현에 미치는 estradiol의 효과로 SNc에서는 유의한 감소를, 부신에서는 유의한 증가를, 그리고 시상하부에서는 감소하였으나 통계적 유의성이 없었다. (ⅲ) PNMT의 발현의 경우 SNc와 시상하부에서는 이미 알려진 바와 같이 alternative splicing에 의해 110bp 차이의 크고 작은 두 형태의 cDNA(PNMT과 PNMTSs가 증폭되었으나 부신에서는 작은 cDNA(PNMTs)만이 관찰되었다. PNMT1의 발현은 SNc가 시상하부보다 다소 높은 경향이었으나 유의성이 없었고, PNMTs의 발현정도는 OVX＋Oil군과 OVX＋E$_2$군 모두에서 부신 > SNC >시상하부 순으로 나타났다. PNMTs 발현에 미치는 estradiol의 효과로 SNc에서는 유의한 감소를, 부신에서는 유의한 증가를, 그리고 시상하부에서는 통계적 유의성은 없으나 증가하는 경향을 보였다. 본 연구에서는 카테콜아민 생합성 효소들의 유전자 발현의 조절에 미치는 estrogen의 영향이 세포기원이 neural crest cell인 부신 수질은 물론 뇌의 상이한 지역간에서도 조직특이적임을 관찰하였다. 이러한 결과는 각 조직에서의 estrogen 수용체 유형의 차이, 작용 모드와 각 효소 유전자 발현 사이에 중요한 상관관계가 있음을 시사한다.
Dopamine(DA), norepinephrine(NE), and epinephrine(E) belong to a class of neurotransmitters known as catecholamine (CA) which are synthesized and secreted by mammalian brain and adrenal medulla. CA regulate several behavior patterns connected with breeding, and regulate GnRH-gonadotropin hormone axis' vitality between hypothalamus-pituitary gland linking with reproduction freeze. The present study examined effects of sex steroid hormone on the transcriptional activities of CA biosynthesis enzymes, tyrosine hydroxylase(TH), dopamine $\beta$ -hydroxylase(DBH), and phenylethaolamine-N-methyl transferase(PNMT). Mature female rats were ovariectomized(OVX) and implanted with 17 $\beta$-estradiol(E$_2$: 500 $\mu\textrm{g}$/ml) or sesame oil. Forty-eight hours after implantation all the animals were sacrificed. Total RNAs were extracted immediately and were applied to semi-quantitative reverse transcription-polymerase chain reaction(RT-PCR). The expression level of TH was appeared by hypothalamus > SNc> adrenal medulla orders in OVX＋Oil group, and by SNc > hypothalamus) adrenal medulla orders in OVX+E$_2$ group. Treatment with E$_2$ significantly increased TH expression in SNc and adrenal medulla but in hypothalamus, the reduced TH expression was observed. The expression level of DBH was appeared by adrenal medulla > SNc > hypothalamus orders in OVX＋Oil group and in OVX＋E$_2$ group. Administration of E$_2$ significantly reduced DBH expression in SNc, and increased in adrenal medulla. Two cDNA products, large(PNMT1) and small(PMNTs) species of 110bp difference, were amplified in SNc and hypothalamus, but only PNMTs was observed in adenal medulla. The PNMTs expression level was in the order of adrenal medulla > hypothalamus > SNc in both OVX＋Oil and OVX＋E$_2$ group. The PNMTs expression in SNc and adrenal medulla was significantly increased byE$_2$. The present report demonstrated that estrogen effects on transcriptional activities for CA biosynthethic enzymes were tissue specific in adrenal medulla as well as different region of brain. These results suggest that it might be crucial relationship between the type of estrogen receptor and CA enzyme gene expression.
