다낭성난소증후군 환자에서 사립체 DNA hypervariable region 1과 2의 단일 염기 유전자 다형성의 관찰 = Detection of Single Nucleotide Polymorphisms in hypervariable regions 1 and 2 of mitochondrial DNA from patients with Polycystic ovary syndrome

국문 초록 (Abstract)

다낭성난소증후군(PCOS)은 전체 가임기 여성인구의 5-10%를 차지하는 흔한 내분비질환이지만 아직까지 정확한 병태생리학적 기전은 밝혀지지 않았다. 본 연구는 사립체 DNA(mtDNA)의 hypervariable region 1(HV1)과 hypervariable region 2(HV2)에서의 단일 염기 유전자 다형성을 분석하여, 사립체DNA와 다낭성난소증후군의 병태생리와 어떤 연관이 있는지를 알아보고자 한다.
2007년 10월부터 2008년 7월까지 포천중문의과대학교 차병원 산부인과에 내원한 다낭성난소증후군 환자군(81명)과 대조군(80명)을 대상으로 전향적 관찰연구를 시행하였다. 말초혈액을 채취하여 림프구에서 염색체 DNA를 simple salting out procedure에 따라 추출하였고, 추출된 사립체 DNA의 mitochondrial genome HV1(16024~16383)과 HV2(57~372)의 2개의 부위를 중합효소연쇄반응으로 증폭시켜 염기서열 분석을 하고 revised Cambridge Reference Sequence와 비교하였다. 통계학적 분석은 SPSS를 사용한 χ2-검정법과 Fisher's Exact test를 이용하여 p-value가 5% 미만인 경우를 의미 있는 것으로 간주하였다(p<0.05).
다낭성난소증후군 환자에서의 돌연변이는 단일염기치환(single base substitution)으로 이들 대부분은 전이(transition, 71.5%)이었고, 삽입(insertion, 18.2%), 결손(deletion, 1.9%) 순이었다. 다낭성난소증후군 환자군에서는 31개의 부위에서, 대조군에서는 6개의 부위에서 새로운 유전자 다형성이 관찰되었다. 또한 HV1에서 3개의 부위와 HV2에서 7개의 부위에서 통계학적으로 유의한 유전자 다형성을 발견하였다.
본 연구에서는 대조군보다 환자군에서 이미 알려진 돌연변이와 새로운 돌연변이가 더 빈번하게 관찰되었고(31개와 6개), 또한 HV1에서 3개의 부위와 HV2에서 7개의 부위에서 통계학적으로 유의한 유전자 다형성을 발견하였다. 특히 아직까지 보고된 바 없는 새로운 돌연변이인 G366A가 환자군에서 발견되었다.
본 연구결과에 의하면 HV1과 HV2에서 확인된 유전자 다형성이 특발성 다낭성난소증후군의 발생과 연관이 있음을 보여준다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The polycystic ovary syndrome(PCOS) is a common and complex endocrine disorder. It affects 5%–10% of women of reproductive age. Central obesity, insulin resistance, hyperinsulinemia, anovulation and hyperandrogenism are typical features in PCOS. Moreover, significant number of PCOS patients shows impaired glucose tolerance and are in potential risk of developing type2 diabetes. However, the etiology of PCOS is still a subject of debate. To investigate the relationship of mitochondria supporting the cell energy and pathogenesis of PCOS, we analyzed mutations in hypervariable region 1 and 2(HV1 & HV2) of the mitochondrial DNA(mtDNA).
Peripheral blood samples were collected from 81 patients with PCOS(mean age, 32.5±3.1) who were under the inclusion criteria for PCOS and from 80 healthy controls(mean age, 29.4±4.8). Genomic DNA is used to amplify the HV1(16024-16383) and HV2(57-372), sequenced and aligned. The sequences were compared with those reported in the revised Cambridge Reference Sequence. Statistical analysis was assessed by Chi-square and Fisher's Exact test(p < 0.05).
The results of this analysis represent in tables. Most of all mutations were single base substitutions. These were transitions(71.5%), insertions(18.2%), transversions(8.4%) and deletions(1.9%). We also found 31 novel mutations in PCOS patients and 6 in controls.
PCOS may be associated with the mutations of mtDNA which is a role in supporting the cell energy. Moreover, PCOS has a disturbance in their follicle development. Apoptosis regulated by the mitochondria is recognized as the mechanism of germ cell death and follicle atresia at all stages of ovary development and in the each cycle of folliculogenesis. The imbalance between apoptosis and proliferation affects the stages of follicle development. mtDNA codes for 13 essential subunit of the respiratory chain complexes that provide the main ATP supply of the cell. Its mutations may affect oxidative energy metabolism.
Our analysis shows that novel and known mutations are detected more frequently in PCOS samples than in control group. It suggests that the variation of mtDNA may lead to the development of PCOS. Furthermore, we found statistically significant 3 polymorphisms in HV1 and 7 in HV2, Especially, G366A, a new mutation, is detected significantly in PCOS(Chi-square test, p=0.01, Fisher's exact test, p=0.00920). These polymorphisms have high frequency in H-strand origin, which is associated with replication of the mtDNA. It also demonstrates that these mutations of H-strand origin may be relevant to pathophysiology of PCOS.
Based on this study, we show that polymorphisms identified in the HV1 and HV2 affect the development of PCOS caused by abnormalities in the mitochondrial mechanism, such as impaired apoptosis, insulin-stimulated pathways, insulin resistance and anovulation. Our results support that polymorphisms of mtDNA may play a role in patients with idiopathic PCOS.

Keywords : Polycystic ovary syndrome. Mitochondrial DNA, Single nucleotide polymorphism, hypervariable region

목차 (Table of Contents)

• I. 서론 1
• II. 재료 및 방법 4
• III. 결과 7
• IV. 고찰 11
• V. 결론 15
• 참고문헌 16
• 영문요약 20