정상돈과 위축돈의 줄기세포군(stem cells and side population)의 특성 비교 및 근육의 성장에 미치는 영향
Comparison of muscle stem cell populations from normal and runt pigs and their effect on muscle growth
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초록
위축돈은 정상돈에 비해 생시체중이 낮고 생후 성장과 발달도 미숙하다. 근육의 성장에 있어 musclesatellite cells(SC)의 역할에 대해 많은 연구가 진행되고 있다. 근육 내에서 줄기세포를 하는 sidepopulation(SP) 세포군이 최근 밝혀졌는데, 이 세포군은 Hoechst dye를 이용한 fluorescenceactivatedcell sorting(FACS)에 의해 이용하여 분리되는데, 다양한 조직(특히 근육)으로 분화되는 것으로 밝혀졌다. 위축돈과 정상돈 근육 내 SC와 SP 세포군의 숫자 및 성상을 비교분석하기 위해semitendinosus(ST) 근육을 적출하여 SC와 SP를 분리·배양 하였다. 위축돈의 ST는 정상돈에 비해 무게가 가볍고 근섬유의 숫자와 크기도 작았다(p<0.05). 하지만 정상돈과 위축돈의 ST 근육 내 단백질과DNA 총량은 차이가 없었다. 총 RNA 양과 DNA 농도는 정상돈의 ST 근육에서 위축돈에 비해 높게(p<0.05) 나타났다. ST 근육에서 추출된 총 세포수(yield/g)에는 정상돈과 위축돈 간 차이가 없었다. 세포의 증식률을 0, 24, 48 시간동안 두 그룹 간 차이가 없었다. 세포 배양 72시간 후 정상돈 ST 근육에서 추출된 세포의 증식률이 위축돈의 그것에 비해 높게(p<0.05) 나타났다. 정상돈 ST 근육에서 위축돈ST 근육에 비해 SP 세포가 더 많이(p<0.05) 추출되었다. 종합해 보면, 위축돈의 근육 크기와 근섬유의숫자가 정상돈에 비해 작고, 근육내 줄기세포의 역할을 하는 SC와 SP 세포군 또한 낮게 나타난 것은위축자돈이 임신 기간 동안 충분한 영양을 받지 못하여 근육 내 줄기세포의 증식이 낮아졌으며, 이는근육 내 줄기세포가 자돈의 성장과 발달에 큰 영향을 미치는 결과로 해석할 수 있다.
Abstract
Runt pigs exhibit decreased postnatal growth compared to their normal littermates. Skeletalmuscle satellite progenitor cells play a crucial role in muscle fiber development and postnatalmuscle growth. The side population (SP) has recently been identified from skeletal muscle usingfluorescence-activated cell sorting (FACS) and exhibits both hematopoietic and myogeniccapabilities. To this end, we analyzed semitendinosus (ST) muscles of 2 d old littermate normal(1.5 ± 0.05 kg) or runt (0.8 ± 0.06 kg) piglets for satellite cell and SP numbers. Muscles ofrunt pigs possessed smaller circumferences (p<0.05), total fiber numbers (p<0.05), and averagefiber sizes (p<0.05) compared to those from normal pigs. Concentration of total protein or DNA,however, was not different. Total RNA and DNA content were greater (p<0.05) in ST fromnormal compared to runt pigs. Total cell yield per g ST muscle obtained by primary cell culture from both groups was not different. Proliferative capacity was not different at 0, 24, and48 h in culture, but was higher for cells from normal pigs at 72 h compared to runt pigs. Muscle from runts yielded lower SP frequencies (normal 23.0% versus runts 9.0%; p<0.05). These results confirm runt pigs have decreased muscle size and fiber number and suggestaberrations in myogenic stem cell populations play a critical role in this growth retardationmodel.
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