고지방식이에 의한 지방간 형성에서 이소시트르산 탈수소효소 2의 역할

Abstract

이소시트르산 탈수소효소(isocitrate dehydrogenase 2, IDH2)는 미토콘드리아 내에 위치하여 TCA 회로에서 이소시트르산을 산화적 탈탄산화시키는 기능을 한다고 알려져 있으며, TCA 회로 조절에 주요한 역할을 하고, 산화적 스트레스에 대해 방어 능력을 가지고 있다고 보고되어 있다. 하지만 아직까지 고지방식이에 따른 비만 및 지방간과 관련하여서는 연구되어진 바가 없다. 지방간 형성에서 IDH2의 기능을 밝히기 위해 정상 및 IDH2 결핍 마우스를 4주간 저지방식이(10% 지방)와 고지방식이(60% 지방)한 후 지방간 형성 유무를 확인한 결과, IDH2 결핍 마우스에서 지방간이 잘 잘 형성된 것을 확인하였다. 또한 마우스의 간 조직에서 대식세포 침윤정도를 측정하기 위해 F4/80 항체를 이용하여 간세포를 염색한 후 비교해 본 결과, 대식세포의 침윤이 IDH2 결핍 군에서 더욱 증가되는 것을 확인할 수 있었다. 다음으로 지방간 유발 시 증가되는 대식세포 지표 유전자의 발현 정도를 정량 중합효소 연쇄반응으로 분석한 결과 염증조절 유전자들이 유의성 있게 증가되었다. 골세포유래 대식세포에 팔미트산을 24 시간 동안 처리해 보았다. 미토콘드리아의 기능에 이상이 생기는 활성산소종(reactive oxigen species, ROS) 증가에 의한 염증반응이 증가할 수 있기 때문에 ROS양을 확인해 본 결과 IDH2 결핍 대식세포에서 팔미트산에 의해 ROS가 더 증가됨을 알 수 있었다. 그 후 염증 유전자들의 발현 정도를 확인한 결과, in vivo 실험과 동일한 결과를 얻을 수 있었다. 결론적으로 본 연구에서 IDH2의 발현이 감소되면 미토콘드리아의 이상으로 ROS가 증가하여 염증반응이 일어남으로서 지방간 형성을 가속시킴을 밝혔다. 이러한 연구결과는 고지방식이에 의한 지방간 또는 지방간과 관련한 대사성 질환을 효과적으로 치료할 수 있는 치료표적 중의 하나를 제시하였다는데 의의가 있다고 할 수 있다.

Isocitrate dehydrogenase 2 (IDH2) is located in the mitochondria and catalyzes the oxidative decarboxylation of isocitrate to a-ketoglutarate. Increased mitochondral reactive oxygen species (ROS) has been known to induce inflammation-mediated metabolic dysfunctions. Even though IDH2 is possible to protect cells from the oxidative stress, the function of IDH2 related to inflammtion-induced fatty liver has not been addressed yet. When wild-type (WT) and IDH2 knockout (KO) mice were fed 60 Kcal% fat (HFD) or 10 Kcal% fat as a control for 4 weeks, livers from IDH2 KO mice showed higher degree of hepatic steatosis and macrophage infiltration than WT. Moreover, inflammatory genes were pronounced in livers from IDH2 KO mice. To make mimic condition like HFD in vitro, bone marrow-derived macrophages (BMDMs) from mice were treated with palmitate for 24 hours. Palmitate-induced ROS generation was increased in BMDMs of IDH2 KO mice. Expression of inflammatory genes by palmitate was also increased significantly in IDH2 KO mice. In summary, the present study shows that deficiency of IDH2 leads to mitochondrial dysfunctions and increased ROS production. Pro-inflammatory cytokines were triggered by palmitate treatment in IDH2 KO macrophages, resulting in accelerating hepatic steatosis. These data demonstrate previously unrecognized contribution of IDH2 to palmitate-induced inflammation.