Fab browning 관련 in vivo 실험 기법 소개 오창명 차의과학대학교 분당차병원 내분비내과 지방(Fat)은 우리 몸의 에너지 대사에 중요한 역할을 담당하는 장기이다. 백색 지방 (White fat)은 에너지를 저장하는 역할을, 갈색 지방 (Brown fat)은 열을 발생시켜 체온을 유지하며 에너지를 소모시키는 역할을 하고 있다. 최근 평상 시에는 에너지를 저장하는 장기로서 백색 지방과 같은 형태를 유지하다가 특정 조건에서 에너지를 발산하는 갈색 지방과 같은 형태로 변형 가능한 베이지 지방 (Beige fat)이 존재함이 밝혀져 비만 치료의 새로운 표적 장기로서 많은 관심을 받고 있다(그림1). 그림 1. 지방 세포 조직학적 소견. H&E stain. A: 백색 지방, B: 베이지 지방, C: 갈색 지방1 쥐나 사람에서 추위 자극(Cold stimulation)이나 베타3 아드레날린 수용체 자극(Beta-3-adrenergic receptor stimulation)이 가해지면 갈색 지방이 활성화되고 베이지 지방 역시 갈색 지방처럼 에너지를 발산하는 형태로 활성화되면서 체중 감소 혹은 체중 증가량의 감소가 일어나게 되는데, Fat browning란 이 때 일어나는 백색 지방의 갈색 지방화를 말한다. 이 과정에서 포도당 대사 (glucose metabolism ) 와 지질대사(lipid metabolism)가 증가하고, 포도당 항상성(glucose homeostasis) 등이 함께 개선된다. 이번 워크샵에서는 마우스를 이용하여 약물에 의한 Fat browning을 확인하는 in vivo 실험 기법을 소개하고자 한다. (1) 마우스 실험 모델   – Fat browning에 의해 기대하는 효과는 당뇨병 및 비만 등의 대사증후군에 대한 치료이므로 주로 식이에 의한 비만(diet induced obesity) 모델로 실험을 진행한다.   1. 고지방 식이(High fat diet)에 의한 비만 모델     ① 고지방 식이: high fat diet 또는 high fat/high sucrose diet를 사용한다.     ② 마우스: C57BL/6J 8~10주령 수컷을 사용하며 보통 8~10 주간 고지방 식이 하면서 마우스에서       나타나는 변화를 관찰한다.     ③ 고지방 식이 8~10주 기간 동안 2~3일에 한번씩 체중 변화와 식사량을 측정하여 기록한다.     ④ 포도당 내성 검사 (Glucose tolerance test), 인슐린 내성 검사 (Insulin tolerance test)를       고지방 식이 전후에 시행하여 변화를 확인한다. (2). Fat browning의 확인   1. Fat browning의 확인     ① 베이지 지방세포는 마우스에서 주로 피하지방에 존재하며 실험에서 주로 적출하는 부위는       서혜부 피하지방 (inguinal fat)을 이용한다. ② 피하지방을 적출하여 paraffin block을 만든 후 슬라이드를 제작한 후 그림1과 같이 H&E stain을 시행 한 후, 구조적 변화가 뚜렷한 슬라이드에 UCP1 면역 염색을 시행하여 Fat browning을 확인한다(그림 2). ③ 피하지방에서 RNA를 추출하여 qPCR을 통해 베이지 지방의 활성화를 반영하는 유전자의 발현을 확인하고, 단백질을 추출하여 thermogenesis에 관여하는 단백질의 발현을 western blot 등의 방법으로 확인한다. 그림 2. 피하지방에서 UCP1 염색을 통한 베이지 지방의 확인   2. Fat browning에 의한 에너지 대사 변화 확인     ① 베이지 지방이 증가한 것이 확인되면 이러한 변화가 전신에 영향을 주는지(systemic effect)       확인한다. 주로 다음과 같은 실험을 진행하게 된다.       ㄱ. DXA, EchoMRI 등을 이용하여 Fat mass의 변화를 확인       ㄴ. FDG PET/CT scan 을 통한 갈색 지방의 에너지 대사 측정       ㄷ. 대사 케이지(metabolic cage)를 이용한 에너지 대사 변화 측정     ② 열중립환경 (Thermoneutral condition, 30 °C) 에서 약물 투여 실험이나, UCP1 knock out       마우스 약물 투여 실험 등을 추가적으로 진행하는 경우도 있다. 이러한 연구 기법을 통해 후보 약물에 의한 Fat browning을 확인하게 되면, 약물 작용 기전에 대한 추가적인 연구를 in vitro나 in vivo로 진행해야 한다. 또 약물 부작용이나 지방 세포 이외 다른 장기에 일어나는 변화를 확인하는 연구가 필요하다. References   1. Keipert, Susanne, and Martin Jastroch. "Brite/beige fat and UCP1—is it thermogenesis?." Biochimica et Biophysica Acta (BBA)-Bioenergetics 1837.7 (2014): 1075-1082.