| 조현주, 조현재, 이호재, 송명강, 김주영, 이해영, 구본권, 오병희, 박영배, 김효수 |
혈관 석회화는 동맥경화화에서 일반적으로 관찰되는 증상이다. 하지만 혈관석회화를 유발하는 세포의 기원이나 특징 또한 탈석회화를 유도하는 기전에 대한 연구는 여전히 미비하다. 따라서 본 연구자들은 이러한 혈관 석회화를 조절할 수 있는 혈관 석회화 전구세포의 기원과 특징을 규명하고, 석회화 환경에서 그 역할을 밝혀보고자 하였다.
혈관 석회화 전구세포는 C57 마우스의 대동맥에서 분리하였다. Sca-1과 PDGFRα를 이용하여, Sca-1+/PDGFRα+, Sca-1+/PDGFRα-, Sca-1-/PDGFRα+, Sca-1-/PDGFRα-의 4 그룹으로 나누었다. 분리된 세포들의 석회화 능력을 평가하기 위한 칼슘을 포함한 분화조건에서 분리된 세포들 중 Sca-1 양성 세포들(Sca-1+/PDGFRα+, Sca-1+/PDGFRα- cell)은 Sca-1 음성세포들(Sca-1-/PDGFRα+, Sca-1-/PDGFRα- cell) 보다 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. 또한 혈관 석회화 전구세포는 single cell 에서 colony을 형성할 수 있고, osteoblast, adipocyte, chondrocyte 세포 등으로 분화 가능한 Mesenchymal stem cell의 특징을 보였다. 또한 GFP 마우스 골수 이식 실험을 통해 이러한 혈관 석회화 전구세포들이 골수에서 유래되었음을 확인하였다. 또한 대동맥에서 GFP 양성 세포들 중 혈관 석회화 전구세포들을 다시 분리하였을 때, 이전 실험 결과와 일치하게 GFP+Sca-1+/PDGFRα- 세포들은 조골세포 또는 파골세포로의 분화능을 보였다. 다음으로 혈관 석회화를 조절 할 수 있는 factor를 찾기 위해 PPARγ 작용제를 석회화 분화 유도 조건에서 처리하였을 때 Sca-1+/PDGFRα- 세포에서 탈석회화 관련 유전자는 증가를, 석회화 관련 유전자는 감소하였다. 혈관 석회화 전구세포와 PPAR-γ 활성화가 석회화의 in vivo 모델에서 재현성을 가지는지 알아보기 위해 in vivo ectopic mineralization assay를 시행하였다. X-ray와 CT 촬영을 통한 조직 정량화에서 Sca-1+/PDGFRα- 세포는 높은 bone formation mass와 calcium score을 보였으며, 조직염색에서도 mineralized bone formation이 다른 3그룹에 비해 잘 형성되었다. 하지만, 이러한 효과는 PPARγ를 활성화 하였을 때 감소하였다.
다음으로 Apoe-/- mouse를 이용한 atherosclerotic calcification 유도 모델에 혈관 석회화 세포를 주입하였다. Sca-1+/PDGFRα- 세포를 주입한 그룹에서 동맥경화 반에 석회화 유발이 강하게 일어났으며, 이러한 효과는 PPARγ를 활성화 하였을 때 감소하였다.
이러한 결과를 종합해 볼 때, 골수 유래 Sca-1+/PDGFRα- 세포는 조골세포 또는 파골세포 양 방향으로 분화할 수 있는 분화능을 가지고 있다. 이러한 결과는 골수로부터 유래된 특정 전구세포들을 혈관석회화의 조절의 therapeutic target으로 적용 할 수 있으며, 또한 PPARγ 활성화를 통해 탈석회화 과정을 유도할 수 있음을 시사한다.
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