연구배경: 혈관 석회화는 동맥경화화에서 일반적으로 관찰되는 증상이다. 과거에는 혈관 석회화는 말기 동맥경화반의 괴사성 부분에 칼슘이 침착 되거나, 노화에 의한 발생하는 수동적인 과정이라고 생각하였으나, 최근에는 혈관 내에 이러한 칼슘 침착이 능동적으로 조절되는 과정이라고 생각되어 지고 있다. 따라서 이러한 능동적인 조절 과정에 영향을 줄 것이라 생각되는, 혈관 석회화 전구세포의 특성을 연구하고, 또한 이러한 석회화를 조절 할 수 있는 인자에 관해 알아보고자 하였다.
실험 방법 및 결과: C57BL/6 마우스의 대동맥을 primary culture 한 후 Sca-1와, PDGFRα marker을 이용하여 4 그룹의 혈관 석회화 전구세포를 분리하였다. 분리된 세포들의 석회화 능력을 평가하기 위해, 칼슘, TNF-α, 그리고 FBS 10% 조건을 각각 처리하였다. Sca-1+/PDGFRα+, Sca-1+/PDGFRα- 세포에서 다양한 석회화 관련 유전자들의 발현과 ALP 염색이 역시 크게 증가하였다. 다음으로 탈석회화 조건인 M-CSF와 RANKL로 분화 유도하였을 때, Sca-1+/ PDGFRα-세포는 다핵거대세포로 분화하였다. 다음으로 혈관 석회화를 조절 할 수 있는 factor를 찾기 위해 PPAR-γ agonist인 Rosiglitazone 을 석회화 분화 유도 조건에서 처리하였을 때 Sca-1+/PDGFRα- 세포에서 탈석회화 관련 유전자는 증가를, 석회화 관련 유전자는 감소하였다. 혈관 석회화 전구세포와 PPAR-γ 의 석회화 분화능을 알아보기 위해 in vivo transplantation assay을 시행하였다. X-ray와 CT 촬영을 통한 mouse 모델의 조직 정량화에서 Sca-1+/PDGFRα- 세포는 높은 bone formation mass 와 calcium score을 보였으며, 조직염색에서도 mineralized bone formation이 다른 3그룹에 비해 잘 형성되었다. 하지만, 이러한 효과는 PPAR-γ를 활성화 하였을 때 감소하였다.
결론: in vivo calcification model을 이용하여, 실제로 혈관 전구세포 Sca-1+/PDGFRα- 세포가 석회화 유발을 촉진하며, 이러한 작용은 PPAR-γ 활성화를 통해 조절할 수 있음을 증명하였다. 이러한 결과를 통해 혈관 전구세포나 PPAR-γ 활성화 등을 therapeutic target으로 적용 할 수 있을 것으로 생각된다.
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