Streptozotocin으로 당뇨병을 유발시킨 흰쥐의 지방세포에서 일어나는 Insulin-Sensitive Phosphodiesterase의 조절에 관한 연구

Regulation of Insulin-Sensitive Cyclic Nucleotide Phosphodiesterase in Adipocytes of Streptozotocin-Induced Diabetic Rats

Streptozotocin으로 당뇨병을 유발시킨 흰쥐를 모델로 하여 당뇨병으로 인한 인슐린의 antilipolytic action을 매개하는 insulin-sensitive cyclic nucleotide phosphodiesterase의 역할의 변화 가능성을 연구하였다. 흰쥐의 epididymal adipose tissue로부터 분리한 지방세포를 여러 약물과 toxin으로 전처치한 다음, insulin을 처치 또는 처치하지 않고 $37^{\circ}C$에서 15분 동안 incubation하였다. 그리고 나서 differential centrifugation으로 3 fractions로 분리한 다음 cAMP phosphodiesterase activity를 assay하였다. Insulin에 의한 PDE activities의 증가는 당뇨병군과 대조군 모두 crude microsomal (P2) fraction에서만 볼 수 있었다. P2 fraction을 2 nM insulin, $100\;{\mu}M$ isoproterenol, 또는 두 약물을 함께 처치하여 나타난 maximal effect는 두 군 모두에서 유의한 차이가 없었다. 그러나 basal PDE activities는 당뇨병균이 대조군에 비해 증가한 것으로 나타났다. 당뇨병군의 P2 fraction의 insulin-sensitive PDE activities는 $A_{1}$ adenosine receptor agonist 인 PIA에 의해서 영향을 받지 않은 반면, 대조군의 경우 PIA에 의해 basal PDE activities와 같게 감소하였다. 그리고 지방세포의 pertussis toxin에 대한 sensitivity는 당뇨병군이 대조군보다 더욱 민감하였다. 그러나 cholera toxin에 대한 sensitivity는 당뇨병군과 대조군 사이에 큰 차이를 볼 수 없었다. 이러한 결과로 보아 streptozotocin으로 당뇨병을 유발시킨 흰쥐의 지방세포에서, adenosine receptor와 같은 inhibitory receptor를 경유한 signalling의 감소는 $G_{i}$ proteins의 소실 또는 기능의 감소와 관련이 있으며, 또한 basal state에서 insulin-dependent PDE의 활성을 증가시키는 것으로 사료된다.

Possible changes in the role of insulin-sensitive cyclic nucleotide phosphodiesterase(PDE) in mediating the antilipolytic action of insulin were investigated in adipocytes from streptozotocin-induced diabetic rats. Isolated adipocytes prepared from epididymal adipose tissue were incubated, with or without insulin, at $37^{\circ}C$ for 15 min following pretreatment with various drugs or toxins, and three (plasma membranes, microsomal membranes, and cytosol) fractions prepared by differential centrifugation were then assayed for cAMP phosphodiesterase activity. The PDE activities only in the crude microsomal (P2) fractions were activated by insulin both in diabetic and control rats. The basal PDE activities in P2 fractions of adipocytes from diabetic rats were higher than those from control rats, although the maximal effects observed at 2 nM of insulin, $100\;{\mu}M$ of isoproterenol or the combination of both were not significantly different from each other. The insulin-stimulated PDE activities in P2 fractions of adipocytes from diabetic rats were not changed by PIA, a $A_{1}$ adenosine receptor agonist, whereas they were decreased to the basal PDE activities in those from control rats. In addition, the adipocytes from diabetic rats showed an increased sensitivity to pertussis toxin compared to those from controls. There were no differences between diabetic and control rats in the sensitivity of adipocytes to cholera toxin. These data indicate that the impaired signalling through inhibitory receptors such as adenosine receptors in adipocytes from streptozotocin-induced diabetes relates to the loss or the decreased function of $G_i$ proteins, and leads to the increased activity of the insulin-dependent PDE at the basal states.