식생활 변화가 만성 퇴행성 질환, 특히 전체 인구의 약 \(2\%\)를 차지하는 당뇨병 발병률 증가와 연관이 있다. 당뇨병은 인슐린 결핍으로 인한 대사성 질환으로, 말초신경증 및 관상동맥질환 등의 합병증을 유발하며, 국민건강에 큰 부담을 주고 있다. 혈장에서의 glucose 조절은 인슐린 의존적 및 비의존적 방식을 포함하는 복잡한 과정이다. IGFs는 인슐린과 유사한 펩타이드계 호르몬으로, 다양한 경로를 통해 세포에 생물학적 효과를 발휘한다.
<h1>서 론</h1> <p>겅제적 생활수준의 향상과 더불어 식생활 양식이 서구화되면서 질병 발생의 유형과 사망 원인이 크게 변화되고 있다. 이러한 식생활의 패턴의 변화는 당뇨병, 심순환계 질환, 대장암 등 만성 퇴행성 질환의 발병율이 점차 증가되고 있는 것과 밀접한 관계가 있는데, 그 중 당뇨병의 유병율은 전체 인구의 약 \( 2 \% \) 를 상회하면서 현저하게 증가하고 있는 추세이다. 당뇨병은 인슐린의 절대적 혹은 상대적 결핍으로 인하여 생기는 대사성 질환으로, 말초신경증과 관상동맥질환의 발병을 촉진하는 등 이로 인한 각종 합병증이 유발되므로 당뇨병은 국민건강에 심각한 문제로 대두되고 있다. 이러한 당뇨병은 당질대사의 이상 뿐 아니라 지질 대사 및 단백질의 대사에도 이상을 초래하여, 근육 단백질을 분해시키고 지방 조직에서의 지방분해를 증가시키며, 간에서의 급속한 지방산 산화를 유도한다. 당뇨병 환자의 경우 이러한 신체 내 이화작용이 급속하게 진행되므로 대사 과정상 동화작용에 관여하는 인자들을 많이 필요로 하게 된다. 당뇨병에 있어 중요한 문제인 혈장 glucose의 조절은 근육, 지방, 간조직에서의 인슐린 의존적인 glucose 조절과 뇌와 내장조직에서의 인슐린 비의존적인 glucose 이용을 포함하는 복잡한 현상이다. 정상 혈당 상태에서 glucose 대사는 주로 췌장 인슐린 분비에 의해서 조절되어지지만, IGFs (insulin-likegrowth factors) 역시 인슐린과 동일하게 동화작용에 관여하는 호르몬으로 당 대사를 조절하는 작용과 세포성장을 촉진시키는 공통된 두 가지 생물학적 작용을 가지고 있다. 당뇨병 환자에 있어서 혈중 IGF-I농도는 당뇨병 환자의 경우에 낮다고 하였고, 인슐린 의존성 당뇨병 환자의 헐중 성장호르몬이 상승했음에도 불구하고 혈중 IGF-I은 오히려 정상인보다 낮았다고 하였다. 또, 혈당 조절이 잘 되지 않는 당뇨병 환자에서 혈중 IGF-I은 감소되며, 당조절이 되지않아 대사장애가 동반된 환자에서 IGFs 및 IGFBPs (IGF binding proteins)는 감소된다고 하였다.</p> <p>IGFs는 분자량이 적은 펩타이드계 호르몬으로, prolinsulin과 구조적 유사성을 갖고 있으나, 인슐린과 다른 작용을 나타낸다. 이러한 IGFs는 내분비 기전에 의한 작용뿐만 아니라 autocrine 경로나 paracrine 경로를 통하여 대부분의 세포에 생물학적 효과를 나타낸다. IGF-I system은 ligand (IGF- I 과 IGF-П), receptors (IGF- I R과 IGF-ПR), IGFBPs 그리고 IGFBP protease로 구성된다. 이 중 IGFBPs은 IGFs의 수송과 IGFs 및 그 수용체와의 IGFs 결합을 조절하여 IGFs의 생화학적 활성을 조절하는 것으로 알려져 있다. 이 중 IGFBP-5는 extracellular matrix에 부착하거나 세포 표면에 결합하는 독특한 특징을 가지고 있는데, extracellular matrix에 결합할 때 섬유아세포의 성장에 있어서 IGFs의 효과를 가능하게 하는 것으로 알려져 있다. 정상인과 당뇨병 환자의 피부 섬유아세포에서는 IGFBP-2,-3,-4,-5가 합성 - 분비되며, IGFBP-5는 섬유아세포에서 대체로 높은 수준을 나타내지만, 인슐린 비의존성 당노병의 경우에는 감소되는 것으로 알려져 있다. 이러한 IGFBP-5는 일반적으로 다른 세포에서 IGF-I의 작용을 저해시키는 효과와 촉진시키는 효과를 동시에 가진다고 알려져 있다. 배양액내의 intact IGFBP-5는 적어도 IGF-I 수용체 보다 10배 이상 높은 친화력으로 IGF-I과 결합하여 IGF- I과 수용체와의 결합을 제한하는 반면, 그 fragments는 IGFs에 대한 친화력을 감소시키고, 주로 non-IGF-binding fragments로 존재한다. 따라서 protease에 의한 IGFBP-5의 분해는 intact IGFBP-5를 감소시켜 IGFs의 활성을 증가시키는 것으로 보인다. IGFBP-5 mRNA는 신장, 뇌, 장, 자궁, 심장, 골격근을 포함한 동물의여러 조직에 풍부하게 발현되나 간의 경우는 극미하다고 하였다. 또한, 세포 종류에 따라 그 발현되는 양상이 다른데, 섬유아세포, 골격근세포, 뼈세포 등의 세포에서는 IGFBP-5 mRNA가 높은 수준으로 발현된다고 하였다. 그러나 당뇨병 환자나 동물을 대상으로 한 연구에서 IGFBP-5 mRNA 합성 정도를 살펴본 경우는 거의 없으며, Price 등은 당뇨쥐의 신장 세뇨관에서 IGFBP-5 mRNA의 수준이 감소한다고 하였다.</p> <p>오래전부터 당뇨병에 관한 연구는 진행되었으나, 대부분 당뇨병 환자나 당뇨 유도 쥐를 대상으로 한정되어 있다. Terry 등은 돼지의 헐관내피세포를 사용하여 고농도의 glucose가 IGFBPs에 미치는 영향을 살펴보았는데, 고농도 glucose는 IGFBP-4의 단백질 분해를 촉진시켜 그 수준을 감소시키고 이로 인해 IGFs를 활성화시켰다. 이는 in vivo 연구와 일치하는 결과로서, in vitro모델의 적용 가능성을 제시하였다. 이에 본 연구에서는 당뇨병과 관련된 in vitro model system으로서의 활용 가능성을 검토하고자 glucose 배양 조건에 따른 IGFBP-5의 존재와 발현에 미치는 영향을 GM10세포에서 살펴보고자 하였다.</p>