종양괴사인자는 157개의 아미노산으로 구성되어 있고 분자량은 17킬로달톤이다. 생물학적 활성은 주로 종양괴사인자에 붙는 수용체에 의해 주로 조절된다. 이는 단핵구, 대식세포, T 및 B 임파구, NK 세포 및 사구체 메산지움 세포에 의해 만들어지며 일부는 섬유아세포, ...

종양괴사인자는 157개의 아미노산으로 구성되어 있고 분자량은 17킬로달톤이다. 생물학적 활성은 주로 종양괴사인자에 붙는 수용체에 의해 주로 조절된다. 이는 단핵구, 대식세포, T 및 B 임파구, NK 세포 및 사구체 메산지움 세포에 의해 만들어지며 일부는 섬유아세포, smooth muscle 세포 및 종양세포에 의해 생성된다. 세포내에서 종양괴사인자는 전구종양괴사인자(26킬로달톤)로 만들어지며 세포막에 붙어 있다가 종양괴사인자 전환효소에 의해 분할된다. 종양괴사인자는 지방세포에서 MCP-1을 증가시키며 초기 당뇨병성 신증의 진단표지자로 사용될 수 있다. 종양괴사인자의 억제를 통해 당뇨병성 신증의 진행을 억제할 수 있으며 고혈당 부하 메산지움 세포에서 종양괴사인자는 MCP-1 생성을 증가시킬 수 있다. 사구체 족세포에서 종양괴사인자는 NF-kB 또는 PI3K에 의해 MCP-1을 증가시킬 가능성이 있으며 nephrin, integrin 및 collagen에 영향을 줄 수 있을 것으로 생각된다. 본인의 실험 결과에 따르면 종양괴사인자는 족세포에서 용량 및 시간에 따라 세포 및 배지 MCP-1 농도를 증가시켰으며 이는 PI3K에 의해 매개됨을 확인하였고 소변 종양괴사인자 및 MCP-1이 db/db생쥐에서 db/m생쥐에 비해 증가되어 있었으며 이들은 소변 알부민 배설량과 상관성이 있음을 보여주었다. 향후 종양괴사인자에 의한 nephrin, integrin 및 collagen에 의한 영향을 연구중에 있다.

Tumor necrosis factor-alpha (TNF-alpha) is a 157 amino acid peptide that is a homotrimer in solution with a molecular weight of 17 kD. In humans, the gene is mapped to chromosome 6. Its bioactivity is mainly regulated by soluble TNF-alpha binding rece ...

Tumor necrosis factor-alpha (TNF-alpha) is a 157 amino acid peptide that is a homotrimer in solution with a molecular weight of 17 kD. In humans, the gene is mapped to chromosome 6. Its bioactivity is mainly regulated by soluble TNF-alpha binding receptors. It is produced mainly by monocytes and macrophages and also by T and B lymphocytes, natural killer (NK) cells and glomerular mesangial cells. Lower expression is known for a variety of other cells, including fibroblasts, smooth muscle cells, and tumor cells. In cells, TNF-alpha is synthesized as pro-TNF (26 kDa), which is membrane-bound and is released upon cleavage of its pro domain by TNF-converting enzyme (TACE).
TNF-alpha could induce MCP-1 gene expression in adipocytes in vitro. Treatment of differentiated 3T3-L1 adipocytes with TNF-alpha led to a dramatic increase in MCP-1 mRNA with the maximal effect. Kidney weight and UAE were significantly associated with renal mRNA expression of TNF-alpha and IL-6. Urinary TNF-alpha contributes to early diabetic nephropathy and may serve as a valuable diagnostic marker. Furthermore, inhibition of TNF-alpha during diabetes may attenuate early pathological changes in diabetic nephropathy. TNF-alpha increased MCP-1 protein production in 30 as compared to 5 mM,D-glucose primed human mesangial cells.
A monocyte-macrophage derived cytokine such as TNF-alpha that activates transcription factors such as NF-kB, which induces expression of genes involved in inflammation and cell growth. PI3K inhibitor, LY294002 inhibits MCP-1 production by endothelial cells, independent of the PI3K-Akt pathway.
I hypothesized that TNF-alpha induced MCP-1 via PI3K or NF-kB in murine podocytes and in diabetic rat kidney and I am under investigation about TNF-alpha induced nephrin, integrin and collagen..
1. TNF-alpha stimulated MCP-1 production and secretion in cultured podocytes. Differentiated mouse podocytes were treated with various doses of recombinant mouse TNF-alpha for 24 h. Compared with control, TNF-alpha markedly increased MCP-1 concentrations in the conditioned media and cell lysates by ELISA. TNF-alpha also markedly increased MCP-1 concentrations in the conditioned media in Endlich's cultured podocytes by ELISA.
2. TNF-alpha stimulated MCP-1 secretion in cultured podocytes. Differentiated mouse podocytes were treated with 10 ng/ml of recombinant mouse TNF-alpha for various time periods. TNF-alpha markedly increased MCP-1 concentrations in the conditioned media over time by ELISA.
3. Effect of phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K) inhibitor on TNF-alpha-stimulated MCP-1. LY294002 (25 microM), PI3K inhibitor, significantly inhibited TNF-alpha-stimulated MCP-1 production in cultured podocytes.
4. The levels of TNF-alpha in the blood, kidney, and urine in db/db diabetic mice. Urinary TNF-alpha was markedly increased in diabetic mice. However, there were no significant differences in the concentrations of TNF-alpha in the kidneys and blood between non-diabetic (db/m) and diabetic (db/db) mice.
5. Urinary TNF-alpha, urinary MCP-1, and albuminuria in diabetic mice. Urinary TNF-alpha was correlated with albuminuria (r = 0.794). Urinary MCP-1 was well correlated with albuminuria (r = 0.772).

당뇨병성 신장병증은 말기 신부전증의 가장 흔한 원인질환이며 당뇨병 환자의 반복적인 입원 및 사망의 주요한 원인이 되는 심각한 합병증이다. 1형 당뇨병에서는 40%의 환자가, 2형 당뇨병에서는 20-25%의 환자가 신장 합병증에 이환되어 있으므로 전체 당뇨병 환자 중 ...

당뇨병성 신장병증은 말기 신부전증의 가장 흔한 원인질환이며 당뇨병 환자의 반복적인 입원 및 사망의 주요한 원인이 되는 심각한 합병증이다. 1형 당뇨병에서는 40%의 환자가, 2형 당뇨병에서는 20-25%의 환자가 신장 합병증에 이환되어 있으므로 전체 당뇨병 환자 중 상당수가 당뇨병성 신장병증으로 고통 받고 있다고 할 수 있다. 또한 인구의 고령화 및 의학의 발전으로 “당뇨병 환자로서의 삶”이 연장되어 당뇨병성 신장병증에 이환되는 환자의 수는 점점 증가 추세에 있으므로, 당뇨병성 신장병증의 발생 기전의 정확한 규명은 매우 시급한 과제이다.
초기 당뇨병성 신장병증은 사구체 기저막의 비후 및 세포외 기질의 축적이 특징적인 병리 소견이다 . 제1형 당뇨병 환자에서 미세 단백뇨 및 현성 당뇨병성 신장병증이 있는 경우는 사구체 족세포(podocyte)의 족돌기 너비(foot process width)가 증가하며, 제2형 당뇨병 환자에서도 당뇨병 초기의 족세포 족돌기 너비의 증가가 족세포 숫자의 감소 및 잔여 족세포에 의하여 덮이는 사구체 기저막 표면적의 증가와 관련이 있다. 또한 족세포 숫자가 당뇨병 환자에서 장기간 추적 관찰 후의 알부민뇨를 예측할 수 있다는 최근의 보고가 있다. 이러한 사실들을 종합하면 족세포가 당뇨병성 신증의 초기에 매우 중요한 역할을 담당할 것이라고 생각된다.
족세포는 사구체 기저막의 바깥 쪽을 싸고 있으며 족세포의 족돌기는 인접한 pocyte의 족돌기와 함께 slit diaphragm을 형성한다. 이러한 독특한 구조는 사구체의 여과 기능을 극대화하는데 매우 효과적이며, 이러한 구조물은 단백이 소변으로 나오지 못하도록 하는 최종 여과 장벽의 역할을 담당한다. 족세포는 사구체 기저막 단백의 주요한 생산 공급원으로 type IV collagen (α3-α5), laminin (α5β2γ1), heparan sulfate proteoglycan 및 fibronectin을 분비한다. 또한 물리적 힘에 대하여 사구체의 모세혈관 다발을 지지하는 기능을 한다. 족세포와 세포외 기질의 부착 (podocyte-matrix attachment)은 물리적인 힘이 가해지는 동안 구조적 지지 기반을 제공하며, 각 족돌기가 사구체 기저막과 만나는 부분에서 세포 골격과 연결되어 있다. 족세포 족돌기의 세포 골격은 actin, myosin II, α-actinin 및 vinculin으로 구성되어 있다. Actin 필라멘트는 α3β1 integrin 복합체를 통하여 사구체 기저막에 부착되어 있다. 이 구조는 과도한 distension으로부터 slit diaphragm의 구조를 유지하고 모세혈관 벽을 보호하는 데 필요한 신호를 전달한다. 사구체 기저막과의 상호작용을 통하여 족세포는 모세 혈관의 직경을 안정화시킨다. 사구체 내압의 상승은 당뇨병성 신증에서 관찰되는 사구체 경화증을 발생시키는 중요한 인자이다. 따라서 당뇨병성 신증 초기의 사구체 내압 증가가 족세포와 세포외 기질 간의 부착을 감소시키고 족세포의 물리적인 힘에 의한 손상의 감수성을 증대시킬 것이다. 세포와 세포외 기질 간의 상호작용이 파괴되거나 부적절한 경우에는 족세포의 박리 (detachment) 및 세포사멸 (apoptosis)를 초래할 수 있다. 대부분의 세포는 사멸된 세포를 보충하기 위하여 증식할 수 있는 능력을 가지나, 족세포는 이미 분화가 끝나고 성장이 정지된 상태이므로 세포 증식 능력이 매우 제한되어 있다. 잔여 족세포의 보상적인 비대는 세포외 기질 부착의 형태 혹은 공간적 재배열을 변화시켜서 족세포가 stretch에 의한 세포사멸에 취약하도록 만들고, 결국은 사구체 기저막의 나화 (denudation) 를 초래한다. 족세포는 정상 사구체의 구조 및 선택적 투과성을 유지하는 데에 중요한 역할을 담당한다. 족세포에 대한 손상은 사구체의 선택적 투과성의 이상을 초래하고 사구체 기저막의 구조적 변화를 야기하여 단백뇨를 발생시킨다. 대사성 이상 및 면역학적인 이상에 의하여 야기되는 다양한 사구체 질환에서도 족세포의 탈락이 관찰된 바 있다. 그러나 당뇨병에서 족세포의 구조적, 기능적 변화에 관하여는 알려진 것이 거의 없으며 그 정확한 기전에 관하여는 아직까지도 숙제로 남아 있는 상태이다.
저자 등은 사구체족세포에서 종양괴사인자-알파 (TNF-alpha)가 MCP-1을 증가시킴을 밝혀내었으며 TNF-alpha가 MCP-1을 증가시키는 데 관여할 것으로 추정되는 P13Kinase 억제제를 처리하여 MCP-1의 억제효과를 관찰하였다.

연구결과
1. TNF-alpha stimulated MCP-1 production and secretion in cultured podocytes. Differentiated mouse podocytes were treated with various doses of recombinant mouse TNF-alpha for 24 h. Compared with control, TNF-alpha markedly increased MCP-1 c ...

연구결과
1. TNF-alpha stimulated MCP-1 production and secretion in cultured podocytes. Differentiated mouse podocytes were treated with various doses of recombinant mouse TNF-alpha for 24 h. Compared with control, TNF-alpha markedly increased MCP-1 concentrations in the conditioned media (A) and cell lysates (B) by ELISA. (n = 4, each). TNF-alpha also markedly increased MCP-1 concentrations in the conditioned media in Endlich’s cultured podocytes (C) by ELISA. (n = 3).
2. TNF-alpha stimulated MCP-1 secretion in cultured podocytes. Differentiated mouse podocytes were treated with 10 ng/ml of recombinant mouse TNF-alpha for various time periods. TNF-alpha markedly increased MCP-1 concentrations in the conditioned media over time by ELISA. *P < 0.05 versus control (n = 3).
3. Effect of phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K) inhibitor on TNF-alpha-stimulated MCP-1. LY294002 (25 microM), PI3K inhibitor, significantly inhibited TNF-alpha-stimulated MCP-1 production in cultured podocytes (n = 5).
4. The levels of TNF-alpha in the blood, kidney, and urine in db/db diabetic mice. Urinary TNF-alpha was markedly increased in diabetic mice (A). However, there were no significant differences in the concentrations of TNF-alpha in the kidneys (B) and blood (C) between non-diabetic (db/m) and diabetic (db/db) mice.
5. Urinary TNF-alpha, urinary MCP-1, and albuminuria in diabetic mice. (A) Urinary TNF-alpha was correlated with albuminuria (r = 0.794). (B) Urinary MCP-1 was well correlated with albuminuria (r = 0.772).
활용방안
향후 TNF-alpha 억제제, MCP-1 억제제 또는 MCP-1 수용체(CCR2) 억제제가 당뇨병성 신증의 치료에 응용될 수 있을 것으로 기대된다.