3T3-L1 cell은 in vitro에서 adipogenesis를 아우르는 여러 지방대사에 대한 연구의 모델로 널리 사용된다. 전지방세포로부터 지방세포로의 분화는 분화를 유도하거나 제한하는 여러 인자들의 조절에 의하여 이루어진다. 주요 인자들을 통해 초기 및 후기 분화가 진행되면, ADIPOQ, GLUT4, FASN 등의 terminal marker들이 발현된다.
<h1>고 찰</h1><p>3T3-L1 cell은 in vitro에서 adipogenesis를 포함한 다양한 지방대사와 관련된 연구의 모델로 널리 사용된다. 전지방세포에서 지방세포로의 분화는 분화를 유도하거나 억제하는 다양한 인자들의 조절에 의해서 이루어진다. 지방세포의 분화에 요구되는 IBMX (isobutylmethylxanthine), dex-amethasone 및 insulin와 FBS (fetal bovine serum)등을 배지에 첨가하게 되면 pro-adipogenic factor 및 anti-adipogenic factor의 변화가 유도되면서 분화가 진행된다. 여러 주요 인자들을 통해 초기 및 후기 분화가 유도되면, ADIPOQ, GLUT4, FASN 등과 같은 terminal marker들의 발현이 시작된다. ADIPOQ은 완전히 성숙된 지방세포로 분화될 때 높게 발현되며, ADIPOQ 수용체(AdipoR)와 결합하여 인슐린 감수성, 포도당 섭취 및 지방산 산화 등의 중요한 대사에 관여하고있다. 대표적인 adipogenesis의 terminal marker로 알려져 있는 GLUT4는 근육과 지방 조직에서 발현된다. GLUT4는 인슐린에 의해 유도되는 당수송(glucose transport) 등의 기능을 통해 지방 축적 및 에너지 대사의 주요 작용인자로 알려져 있다. 지방 조직과 골격근에서 GLUT4가 제거되면 인슐린 저항과 당부하(glucose tolerance)가 발생한다고 보고되고 있다. 또한, Fatty acid synthase (FASN)은 간에서 생성되어 지방조직에 저장되는 지질 생성에 중요한 기능을 하는 다기능 효소 복합체(multifunctional enzyme complex)로 알려져 있다. Adipogenesis나 비만과 관련된 다양한 대사에서 중요한 기능을 하는 ADIPOQ, GLUT4, FASN의 발현은 shikonin에 의해 유의하게 억제되었다. 이러한 shikonin에 의한 terminal marker들의 억제는 shikonin이 adipogenesis를 저해함을 나타낸다.</p><p>ADIPOQ, GLUT4, FASN의 발현을 조절하는 C/EBP\(\alpha \)와 PPAR\( \gamma \)는 일반적으로 전체 adipogenesis의 master regulator로 불리며 분화에 핵신적인 역할을 한다. PPAR\( \gamma \)는 nuclear hormone receptor superfamily에 속하며 세포의 지질 항상성, 지방세포 분화 그리고 인슐린 대사 등과 관련된 많은 유전자들의 발현을 조절하고 있다. PPAR\( \gamma \)를 배제하고 지방 세포와 지방 조직의 기능을 설명하는 것은 거의 불가능할 정도로 adipogenesis에서 PPAR\( \gamma \)의 비중은 크다. PPAR\( \gamma \)는 단독으로도 전체 adipogenesis의 유도가 가능하며 다양한 기능을 가지는 성숙된 비만 세포를 형성시킬 수 있는 능력을 가진다. 또한, PPAR\( \gamma \)가 결핍된 마우스의 경우 지방 조직을 생성하지 못하는 것으로 나타났다. Adipogenesis에서 C/EBP\(\alpha \)의 기능과 역할 역시 매우 중요하다. 다양한 섬유아세포에서 과다 발현된 C/EBP\(\alpha \)는 adipogenesis를 유도한다고 보고하고 있고, C/EBP\( \alpha \)가 결핍된 마우스의 경우 포도당의 대사 장애로 인하여 사망하는 것으로 보고된 바 있다. 그러나 PPAR\( \gamma \)는 C/EBP\(\alpha \)가 결핍된 상태의 마우스 태아 섬유아세포에서도 adipogenesis의 유도가 가능하지만, C/EBP\(\alpha \)의 경우 PPAR\( \gamma \)가 존재할 때만 adipogenesis를 유도할 수 있으므로 둘 중에서 PPAR\( \gamma \)가 더 중요한 역할을 한다고 볼 수 있다. Fig. 2에서, adipogenesis의 유도 시 shikonin을 첨가하면 PPAR\( \gamma \)와 C/EBP\(\alpha \)의 mRN 발현이 유의하게 억제되었다. 이러한 PPAR\( \gamma \)와 C/EBP\(\alpha \)에 대한 shikonin의 효과는 adipogenesis의 억제 효과로 나타나 terminal marker커들의 mRNA 발현 감소로 이어졌다.</p><p>C/EBP\(\beta \)와 C/EBP\( \delta \)는 C/EBP\( \alpha \)와 PPAR\( \gamma \)를 조절하는 대표적인 전사 인자들이나 C/EBP\(\beta \)와 C/EBP\(\delta \)가 결핍된 마우스의 경우, 지방세포의 분화가 제대로 이루어지지 않는다. Fig. 2에서,Shikonin의 첨가는 C/EBP\(\beta \)와 C/EBP\(\delta \)의 mRNA 발현에 영향을 주지 못했다. 이러한 결과는 shikonin이 C/EBP\( \beta \)와 C/EBP\( \delta \)가 아닌 다른 인자들을 통해 PPAR\( \gamma \)의 발현을 조절했음을 보여준다.</p><p>Adipogenesis는 수많은 다양한 조절자들에 의해 진행되는 과정이므로 이미 알려진 혹은 아직 연구되지 않은 인자들이 PPAR\( \gamma \)나 C/EBP\( \alpha \)의 상위 조절자로서 shikonin이 유도하는 anti-adipogenic 효과에 포함될 가능성은 충분하다. Zinc fin-ger를 소유한 전사 인자인 KROX20은 in vivo 상태의 지방 조직에서 높게 발현되지만 in vitro상태의 완전히 분화된 3T3-L1세포에서는 발현되지 않는다. KROX20은 adipogenesis시 호르몬에 의해 가장 일찍 발현되는 pro-adipogenic factor이다. KROX20의 과다 발현은 adipogenesis를 증가시키고 C/EBP\( \beta \)의 발현을 높인다고 보고하고 있다. Fig. 2에서 Shikonin의 첨가가 C/EBP\( \beta \)의 mRNA 발현에 영향을 주지 않았기 때문에, KROX20 역시 shikonin의 첨가에 의해 영향을 받지 않을 것으로 예상했으나 이와는 달리, KROX20의 mRNA 발현은 shiko-nin에 의해 유의하게 감소하였다. 이러한 결과는 KROX20이 C/EBP\(\beta \)가 아닌 다른 경로를 통해 PPAR\( \gamma \)과 C/EBP\( \alpha \)의 발현 및 adipogenesis에 관여할 수 있음을 제시한다. Chen 등은 KROX20이 C/EBP\(\beta \)를 통해 adipo도 adipogenesis pathway에 관여한다고 보고하고 있다. 또한 shikonin에 의한 KROX20의 억제 효과가 C/EBP\( \beta \)의 상승 으로 이어지지 않은 것은 C/EBP\( \beta \)를 조절하는 또 다른 인자에 의해 상쇄되었을 가능성도 배제할 수 없다. C/EBP 계열에 포 함된 두 전사 인자들인, C/EBP\( \gamma} \)와 CHOP은 C/EBP\(\beta \)를 비활성화하는 기능을 통해 adipogenesis를 억제한다고 보고되었다. 이 두 전사 인자들의 mRNA 발현은 shikonin에 의해 거의 변화가 없었다.</p>