Expression of nitric oxide synthase in the testis and epididymis of horse

Abstract

This study examined the expression of three isoforms of nitric oxide synthase (NOS) in the testis and epididymis of Thoroughbred horse. Western blot analysis showed that constitutive endothelial NOS (eNOS) and neuronal NOS (nNOS), and inducible NOS (iNOS) were differentially expressed in the testis and epididymis. Immunohistochemical studies demonstrated the presence of eNOS immunostaining in some germ cells in the seminiferous tubules and in vascular endothelial cells in the interstitial tissues. Interstitial cells, most likely Leydig cells, were also intensely immunopositive for eNOS. The pattern of immunostaining for nNOS was similar to that for eNOS in the testis. Weak expression of iNOS was detected in the seminiferous tubules of the testis, but intense expression was found in interstitial cells. iNOS was also strongly detected in the stereocilia, spermatocytes, epithelium and connective tissue of the epididymis of normal horses. These findings suggest that three isoforms of NOS are expressed in the testis and epididymis of horse and that they play important roles in the biology of interstitial cells that produce testosterone, as well as in spermatogenesis in the seminiferous tubules.

고환은 남성호르몬 생산 및 정자 생산의 기관으로 동물에서는 우수한 품종개발을 위해 많은 연구가 진행되고 있다. 고환에서의 정자생산은 곡정세관에서 주로 이루어지며 주변의 간질세포에서 생산된 여러 생리 활성 물질 중 상당수는 곡정세관에 영향을 미치기도 한다. 이때 관여하는 물질에는 신호전달 효소계를 들 수 있는데 nitric oxide synthase도 그 중 하나이다. Nitric Oxide synthase(NOS)는 nitric oxide(NO)를 생산하는데 결정적인 역할을 하는 효소로 알려져 있으며 정상상태에서 이들 효소들은 다양한 생리학적 기능을 담당하고 있다. NOS는 조직내 세포에서 상존하는 형(Constitutive form)과 자극이 있을 경우 생성되는 유도형(Inducible form)으로 크게 나눌 수 있고, 상존형은 혈관내피세포 유래의 endothelial NOS(eNOS), 신경세포 유래의 neuronal NOS(nNOS)를 들 수 있다. 이러한 NOS는 여러 세포에서 발현되는 것이 확인되고 있으나 아직까지 고환, 특히 말의 고환에서 NOS가 어떤 형태로 발현되는 지는 알려진 바 많지 않다. 따라서, 이번 연구는 더러브렛 말의 정상 고환과 부고환에서 상존형 eNOS와 nNOS 그리고 유도형인 inducible NOS(iNOS)가 어떤 형태로 발현되는지를 확인하고자 하였다. 더러브렛 숫 말(2년생 7두)은 한국마사회 제주육성목장에서 공급받아 외과적 처치를 통해 고환과 부고환으로 분리하였으며 조직검사를 위해 10% 중성포르말린에 고정한 후 파라핀 표본을 만들었으며 면역조직화학적 방법과 Western blot기법을 이용하여 이러한 효소가 어떻게 발현되는 지를 조사하였다. Western blot 결과 상존형 NOS인 eNOS, nNOS 와 유도형 NOS인 iNOS는 각각 고환과 부고환에서 강하게 발현하는 것을 알 수 있었다. Immunohistochemistry결과 eNOS는 정자와 간질세포, 상피세포에서 강하게 발현하였고, nNOS는 eNOS의 발현 양상과 유사하였다. iNOS는 고환에서는 오직 간질세포에서만 발현하였으며 부고환에서는 정자, 상피세포, 간질세포에서 발현하였다. 이상의 결과를 종합하여 볼 때 3종류의 NOS는 정상적인 숫말의 고환에서 정자 발생에 관여할 뿐만 아니라 정자의 활동에도 관여할 것으로 생각되었다. 또한 간질세포는 상존형 및 유도형 NOS를 모두 강하게 발현함으로써 남성호르몬의 생산에 NOS는 중요한 역할을 할 것으로 추정되며, 이들 효소의 조절은 말의 번식연구에 중요한 인자가 될 수 있음을 확인하였다.