Gnrh1 유전자 결핍 마우스 모델을 이용하여 성체 근육줄기세포 수의 형성 정도를 비교 해본 결과 성별에 무관하게 정상 마우스에 비해 Gnrh1 유전자 결핍 마우스 모델에서 감소된 근육줄기세포 수 가 형성됨을 발견하였다. 본 연구실은 선행 연구를 통하여 사춘기에 분비되는 성호르몬에 의해 근섬유 특이적으로 성체 근육줄기세포 수가 Notch 신호를 통해 조절됨을 보고하였다(Kim et al., unpublished). Gnrh1 유전자 결핍 수컷 마우스의 성체 근육줄기세포 수의 감소는 본 연구실의 선행연구와 본 논문을 통하여 재확인되었 지만 Gnrh1 유전자 결핍 암컷 마우스의 성체 근육줄기세포 수가 수 컷 마우스에 비해 적게 줄어든 점에 대한 연구가 더 필요하다. 예를 들어, 암컷 마우스의 경우 근육 발달이 수컷 마우스에 비해 늦게 성 숙이 되기 때문에 3개월 마우스에서는 아직 성체 근육줄기세포 수 가 덜 줄어든 것일 수 있다(Bergmann et al., 1995). 또는 암컷 마우 스의 경우 근육에서의 성호르몬 기능이 수컷에 비해 진화적으로 덜 발달했기 때문에 수컷에 비교하여 성호르몬의 영향을 덜 받을 가능 성도 존재한다(Miller et al., 1993). 또한 체내 성호르몬을 저하시킬 수 있는 방법에는 Gnrh1 유전자 결핍 마우스 외에도 정소 및 난소 제거와 같은 물리적인 방법이나 성호르몬 길항제 처리와 같은 화학 적인 방법이 존재한다(Axell et al., 2006; Kass et al., 2014; Lara-
Garcia et al., 2011). 이 두 모델에서의 아직 밝혀지지 않은 근육줄 기세포에 대한 분석이 필요하다.
근육재생과정은 기존에 잘 알려진 근육줄기세포로부터 시작한 다. 55년 전 기저막(Basal lamina)과 근초(Sarcolemma) 사이에 존재하 는 위치적인 특성으로 세상에 알려지게 된 근육줄기세포(Mauro, 1961)는 그 이후 수많은 논문들에 의해 근육재생과정에 필수적인 세 포로 자리매김하게 되었다(Lepper et al., 2011; von Maltzahn et al., 2013). Gnrh1 유전자 결핍 마우스 모델의 경우 정상 마우스에 비해 형성된 근육줄기세포 수가 감소되어 있기 때문에 인위적으로 근육 손상을 반복적으로 주면 처음엔 근육 재생이 불가능할 것으로 생각 되었다. 하지만 적게 형성된 근육줄기세포 수만으로도 근육 단면적 의 크기는 정상 마우스에 비해 크게 감소하였지만 근육 조직은 재 생되었다. 이와 유사하게 적은 수의 근육줄기세포로도 효율적으로 근육재생이 가능하다는 연구 보고가 있다(Gunther et al., 2013). 그 리고 근육재생과정은 근육발생과정과 유사한 점이 많기 때문에 적 게 형성되었던 근육줄기세포 수가 근육 손상 이후에 수의 변화나 세포의 특성이 어떻게 변화되는지에 대해서 자세하게 알아볼 필요 가 있다. 또한 근육을 구성하는 구조 단백질(Dystrophin)의 기능 상 실로 인한 근육줄기세포 주변에 악화된 환경을 지속적으로 유도한 Dmdmdx 마우스 모델과의 교배를 통해 장기간 동안 성호르몬 결핍 마우스 모델 내에서의 성체 근육줄기세포 수의 유지, 증식, 분화 및
재형성에 대해 세분하게 관찰을 하면 성호르몬의 농도 저하와 근육 줄기세포 그리고 근육 재생과의 밀접한 관계를 좀 더 정확하게 밝 힐 것으로 기대된다.
본 논문에서는 외부에서 두 종류의 남성 호르몬(Testosterone 및 5α-Dihydrotestosterone)을 이용하여 생체 이식 튜브를 통한 체 내의 Gnrh1 유전자 결핍 수컷 마우스의 혈중 남성 호르몬의 농도를 증가시키면 한 달 만에 성체 근육줄기세포 수가 정상 수준만큼 증 가된 것을 관찰 할 수 있었다. 하지만 남성 호르몬에 민감한 조직인 항문거근(LA muscle), 정소(Testis), 정낭(Seminal Vesicle)을 이용하여 성호르몬의 체내 반응성에 대해 관찰하였지만 실제로 혈중 성호르 몬의 농도가 생리적인 범주에 속하였는지에 대해서 정확한 분석 장 비를 통해 확인해야 한다. 성호르몬을 측정할 수 있는 Eliza Kit이나 RIA를 통한 수치 분석은 정확도에 있어서 한계 및 변수가 존재한다 고 알려져 있다(Bartke et al., 1973; Hsing et al., 2007). 따라서 LC/MS 장비와 같은 보다 정밀한 기계를 통한 실험에 대한 신뢰도를 높일 필요가 있다(Wooding et al., 2015). 흥미로운 사실은 남성호르몬을 이식한 정상 마우스 Gnrh1+/+의 증가된 근육줄기세포 수는 Gnrh1 유 전자 결핍 마우스인 Gnrh1hpg/hpg의 증가된 근육줄기세포 수에 비해 상대적으로 적었다. 다시 말하면 근 섬유당 항상 일정한 수의 성체 근육줄기세포 수를 유지하려는 조절 기작이 존재할 가능성이 있을 수 있다. 근육줄기세포를 연구한 다른 해외 연구팀에 따르면 근육
손상으로 증가된 근육줄기세포 수는 일정 시간이 지나면 원래의 수 대로 돌아오는 항상성을 유지한다고 보고하였다(Kitamoto and Hanaoka, 2010; Shea et al., 2010). 그러므로 상대적으로 사춘기 이후 Gnrh1 유전자 결핍 마우스에서 적게 형성된 근육줄기세포 수의 증 가가 정상 마우스에 비해 크게 증가된 것으로 생각할 수 있다. 하지 만 성호르몬 유무에 따른 증가된 성체 근육줄기세포 수가 계속적으 로 유지할 수 있는지에 대한 검증은 장기간에 걸쳐 연구가 필요하 다. 또한 성호르몬 이식 후 증가된 성체 근육줄기세포 수에 의해 지 연되었던 근육재생과정이 정상 마우스의 수준으로 다시 회복할 수 있는지도 확인 할 필요가 있다. 추가적으로 유세포 분석을 통한 성 체 근육줄기세포의 동정 및 면역세포염색법 실험을 통해 근육줄기 세포 표지 단백질인 Pax7+ 세포의 실질적인 수가 Gnrh1 유전자 결 핍 마우스 모델에서 감소됨을 확인할 수 있었지만 계속 Gnrh1 유전 자 결핍 마우스 모델에서 연구를 진행하기 위해서는 기존에 알려진 유세포 분석 방법(Liu et al., 2015)을 변경해야 할 필요가 있다. 왜냐 하면 Gnrh1 유전자 결핍 마우스 모델의 경우 VCAM+, SCA1-, CD31-, CD45- 한 FACS plot의 밀집부위가 대부분 Pax7- 세포이기 때문이다.
그렇기 때문에 성체 근육줄기세포 막에 많이 발현하는 α7- intergrin+, CD34+과 같은 단백질에 해당하는 항체를 사용하여 성체 근육줄기세포를 동정하면 보다 정확하게 성호르몬 이식 전후 변화 되는 근육줄기세포 수에 대해 비교하기가 용이할 것으로 예상된다
(Tierney et al., 2016). 마지막으로 두 종류의 남성호르몬 (Testosterone 또는 5α-Dihydrotestosterone) 뿐만 아니라 두 종류의 여성호르몬(Estrogen 또는 Progesterone)의 경우에도 성체 근육줄기 세포의 형성, 증식, 재형성 과정에 어떠한 영향을 줄 수 있는지를 생체 이식 튜브를 이용하거나 Gnrh1 유전자 결핍 마우스 모델을 이 용하여 분석할 가치가 있다.
요약하자면 Gnrh1 유전자 결핍 마우스 모델의 성체 근육줄기세 포 수는 성호르몬의 영향으로 정상개체에 비해 감소되어 있고 줄어 든 성체 근육줄기세포 수에 의해 근육재생이 늦어진다. 하지만 남성 호르몬 이식으로 인해 Gnrh1 유전자 결핍 마우스 모델의 성체 근육 줄기세포 수를 정상 마우스의 수만큼 단기간에 회복시킬 수 있다는 결론을 내릴 수 있다. 앞으로 Gnrh1 유전자 결핍 마우스 모델의 장 점을 활용한 다른 종류의 성호르몬과 성체 근육줄기세포의 역동성 에 대해 자세한 연구가 좀 더 필요하다.