●일본동맥경화학회동계회의 런천세미나

얼마전 오사카에서 개최된 일본동맥경화동계학회(회장=마츠자와 유우지 오사카대학원의학계 연구과 분자제어내과학 교수)에서 「혈관벽세포는 동맥경화치료의 새로운 표적인가?」를 테마로 한 런천세미나가 개최되어 타케시타 아키라씨(큐슈대학 대학원의학계 연구과 순환기내과학 교수)의 좌장하에 활발한 토론이 벌어졌다.

내피세포NO와 동맥경화
큐슈대학대학원의학계연구과 순환기내과학 에가시라 켄스케교수


내피세포기능장애(NO활성저하 등)와 혈관국소에서의 염증반응 활성화는 동맥경화 초기부터 나타나는 병태이다. 내피세포기능장애는 고콜레스테롤혈증, 고혈압증, 당뇨병, 흡연 등 관(冠)위험인자에 의해 야기되며 NO활성의 저하는 혈관수축, 혈소판응집, 혈전형성항진, 평활근세포의 유주·증식항진, 단구(單球)의 접착·침입항진 등을 초래한다.

내피기능장애는 심혈관계 이벤트에 관여해

에가시라 교수는 우선, 자신들의 연구를 포함시켜 관위험인자와 관동맥내피기능의 관계에 대해 지금까지 보고된 여러 연구의 성적을 제시했다. 이에 따르면, 굵은 관동맥이나 미소관혈관 모두 확실한 부(負)상관관계가 나타났다. 그리고 관위험인자의 수가 늘어날수록 내피세포기능장애가 고도(高度)였다는 사실에서 모든 관위험인자는 어떤 메디에이터를 거쳐 내피세포에 상해를 미친다. 즉 내피세포는 최초로 위험인자에 노출되는 표적세포라고 지적했다(그림1).

또 내피세포기능장애가 고도인 군(혈류의존성관동맥확장<11%)에서는 뚜렷하게 생존율이 저하한데 비해 장애가 경도인 군(동>19%)에서는 10년후에도 약 90%의 생존율을 유지할 수 있었다는 Zeiher등의 prospective시험 결과에 따라, 내피세포의 기능장애는 확실히 심혈관이벤트를 일으킬 수 있다고 단언했다(그림2).

마우스나 토끼에 NO합성효소(NOS)유전자를 도입하여 NO활성을 높이면 동맥경화병변의 발병과 진전이 억제되는 것으로 알려졌다. 반대로 NOS유전자결손 마우스등에서는 염증성·증식성변화를 보이는 단구/macrophage(MΦ)의 혈관벽에 대한 침입과 MCP-1(Monocyte Chemoattractant Protein-1)유전자의 발현이 증가하고 후기에는 혈관벽의 비후나 섬유화 등 동맥경화성 변화가 나타나기 때문에 내피유래의 NO가 동맥경화의 진전에 억제적으로 작용하는 것은 확실하다.

HMG-CoA환원효소저해제로 내피NOS활성 증가

이어 에가시라교수는 사람 관동맥경화의 자연사(自然史)에 대해 언급했다. 40세 이후에는 누구나 어느정도의 관동맥경화를 보이게 되는데, 이것은 가령에 의한 생리적인 변화라 이것만으로는 뇌졸중이나 심근경색을 일으키지 않는다. 한편 고지혈증에 의해 관동맥 국소에 콜레스테롤이 축적되거나 여기에 동반하는 내피기능장애는 염증성·증식성변화를 야기하고 단구의 접착·침입을 쉽게 한다. 침입한 단구는 MΦ로 분화, 활성화하고 단백분해효소를 분비하거나 축적된 콜레스테롤을 탐식, 포말화하여 지질이 풍부하고 피막이 얇아 파괴되기 쉬운 불안정 플라크를 형성하게 되므로 허혈성심질환이 일어나기 쉽다. 따라서 심혈관이벤트의 예방에는 이런 혈관벽이상의 조기발견과 내피세포기능을 좀더 정상에 가까운 상태로 유지하는 것이 중요하다.
HMG-CoA환원효소저해제는 그 강력한 혈청콜레스테롤 저하작용에 기초하여 허혈성 심질환이나 뇌졸중의 발병빈도를 억제한다고 널리 알려져 있으나, 최근의 대규모연구의 서브그룹분석에서는 콜레스테롤저하만으로 발병억제를 설명하기는 곤란한 것으로 알려졌다. 또 몇몇 배양세포를 이용한 연구에서 HMG-CoA환원효소저해제가 혈관벽국소에 직접 작용하고 있을 가능성도 나타나고 있다. 따라서 HMG-CoA환원효소저해제는 혈중 콜레스테롤저하에 따른 지질침착억제뿐만 아니라 혈관에 직접 작용하여 염증반응을 억제하고 불안정한 플라크를 안정플라크로 변화시킨다고 생각하게 되었다.

HMG-CoA환원효소저해제로 염증성·증식성변화 억제

그 1례로서 에가시라교수는 하버드대학 연구팀에 의한 연구보고를 소개했다. 이에 따르면, HMG-CoA환원효소저해제를 첨가한 사람배양혈관내피세포에서는 무첨가한 대조세포에 비해 내피세포에서 내피형NOS (ecNOS)활성이 증가하고 여기에 동반하는 NO생산량도 수배 증가했다(그림3). 이 효과는 메바론산(酸)의 첨가로 억제되기때문에 확실히 HMG-CoA환원효소저해제가 내피세포에 적접 작용한 결과라고 한다.

계속해서 에가시라씨는 HMG-CoA환원효소저해제는 cerivastatin을 NO생산억제 랫트(L-NAME투여랫트)에 투여한 개인적인 경험 데이터를 소개했다. cerivastatin은 용량의존적으로 관동맥벽의 염증성·증식성변화를 유의하게 억제했다(그림4). 그 배경으로 대동맥의 NO생산능력에도 개선이 나타났고(그림5), 랫트의 혈청콜레스테롤치에는 전혀 영향을 미치지 않은 것으로 나타나 이상의 작용이 콜레스테롤저하에 의존하지 않는 혈관벽에 대한 직접작용임이 드러났다고 에가시라씨는 설명했다.


끝으로 에가시라씨는 『내피NO는 혈관을 보호하는 작용을 하고 NO활성의 개선은 동맥경화성 변화를 억제시켜 결국 심혈관이벤트를 감소시킨다는 사실에서 볼 때 혈관내피세포는 심혈관계질환치료의 표적이 될 수 있다』고 말했다.


혈관벽세포의 활성화 분자구조
쿤마대학 의학부 제2내과 쿠라바야 마사코토 교수


급성관증후군(ACS)은 관동맥 플라크(粥腫)에 파열이나 균열이 발생하고, 이어서 혈전형성, 관동맥의 연축이 발생하여 혈류가 두절되는 병태이다. 기존에는 협착도가 강한 관혈관일수록 심근경색을 일으키기 쉬운 것으로 알려졌으나 Falk씨의 검토에서는 오히려 경도내지 중등도의 협착혈관이 심근경색의 책임혈관이 되는 경우가 많은 것으로 밝혀져 ACS의 발병과 플라크 질의 관련성이 주목받게 되었다. ACS의 발병에는 지질 core부분이 크고 피막이 얇은 불안정 플라크가 더 위험한 것으로 지적됐다. 이 불안정 플라크형성에는 혈관내피세포의 장애, 혈관벽으로의 단구 침입과 macrophage(MΦ)로의 분화, 그 포말화 등이 강하게 관련하고 있다는 사실에서 쿠라바야 교수는 MΦ와 내피세포를 중심으로 혈관에서의 세포활성화에 관한 분자기구를 검토했다.

PPARγ리간드 첨가로 OPN유전자발현 억제

작년 Nature誌에 페르옥시솜 증가인자활성화수용체γ(PPARγ)의 리간드(ligand)에 의해 세포 활성화로 증가해야 할 MΦ활성화나 MΦ에서의 염증성 cytokine 생산이 억제된다는 데이터가 발표됐다. 그러나 그 기전에 대해서는 밝혀지지 않았다. 그래서 쿠라바야교수팀은 MΦ의 활성화를 반영하는 marker로서 MΦ의 주요 분비단백인 오스테오폰틴(OPN)에 주목하여 PPARγ에 대한 리간드의 자극을 통해 MΦ의 활성이 억제되는 기전에 대해 다음과 같이 검토했다.
우선 사람단구의 백혈병세포인 THP-1세포를 강력한 발암프로모터로 알려져 있는 포르볼에스테르(PMA)로 자극한 결과, OPN유전자발현이 뚜렷하게 증가하여 세포의 활성화가 확인됐다. 이 OPN유전자발현에는 PPARγ가 관여하고 있으며 리간드의 자극을 받은 PPARγ와 레티노이드수용체(RXR)가 헤테로다이머(이종이량체)를 형성하고, 이것이 DNA상의 프로모터영역에 존재하는 페르옥시솜증식인자반응(염기)배열(RRRE)과 결합해 프로모터가 활성화되는 것으로 보인다. 여기서 PMA에 의하 THP-1세포 활성화 후 PPARγ리간드의 하나인 인슐린 저항성개선제를 첨가하여 OPN유전자발현에 미치는 영향을 검토한 결과, 확실히 유전자발현이 억제됐다.
동 교수는 이어서 OPN유전자의 프로모터를 분석하면 이 억제기전을 밝힐 수 있다고 생각했다. 그래서 배양세포에 루시페라제(발광효소)로 표식한 OPN유전자의 프로모터를 도입하여 통상의 세포와 PPARγ를 과잉발현시킨 세포로 프로모터활성을 비교한 결과, PPARγ과잉발현세포에서는 대조에 비해 프로모터활성이 유의하게 낮고 PPARγ의 리간드의 하나인 인도메타신첨가로 저하도가 더욱 커졌다(그림6).

기존에는 AP-1, NFkB, Egr-1등 DNA와 직접결합하는 전사인자가 유전자 전사를 제어한다고 생각했다. 그러나 최근에는 이들 전사인자와 결합하는 co-activator(공동활성화인자)가 만든 복합체가 유전자전사를 조절한다는 견해가 일반화되고 있다. DNA와 직접결합하는 전사인자는 인산화를 매개하여 전사를 조절하는데 반해 코 액티베이터는 아세틸화를 야기하는 효소이며, 그 대표적인 것이 p300 또는 사이클릭AMP반응 엘레멘트결합단백(CREB)결합단백(CBP)이라 불리는 거대분자이다. 따라서 PPARγ의존성 억제기전에도 이 복합체가 관계하고 있다고 생각됐다.
여기서 동 교수팀은 앞서 실시된 실험계에서 OPN유전자 프로모터와 동시에 CBP유전자를 도입한 결과, PPARγ과잉발현세포에서도 OPN유전자 프로모터의 발현저하는 나타나지 않았다(그림7).

이상의 결과에서 PPARγ를 매개하는 유전자 발현억제기전은 리간드가 존재하지 않는 상태에서는 CBP와 전사인자가 결합한 복합체에 의해 OPN프로모터가 활성돠된다 하지만 PPARγ가 활성화되면 CBP가 PPARγ와 결합하기 때문에 통상의 복합체가 형성되면 유전자발현이 억제되는 경우가 있다고 쿠라바야 교수는 지적했다(그림8).


세리바스타틴은 내피 보호위해 유전자발현 조절

쿠라바야 교수는 계속해서 HMG-CoA환원효소저해제가 메바론산 경로를 막음으로써 야기되는 RAS, Rho의 활성화에 주목하고 스타틴의 혈관에 대한 직접 작용을 검토한 자체시험 데이터를 보고했다.
이에 따르면, ceriva-statin을 배양내피세포에 첨가한 결과, 내피세포상해성 plasminogen 활성화인자 저해인자-1(PAI-1)나 Encothelin (ET)유전자발현이 감소하고 내피세포보호성 내피형NO합성효소(eNOS)의 유전자발현이 증가했다. 또 이 영향은 메바론산 대사물 첨가하자 소실된 것으로 나타나 cerivastatin에는 내피세포를 보호기 위해 유전자발현을 조절하는 작용이 있다고 했다(그림9, 10).



이상의 결과에서 쿠라바야교수는 『지금까지 HMG-CoA환원효소저해제는 혈청콜레스테롤저하작용이 중요시돼 왔지만, 내피세포내 콜레스테롤대사를 저해함으로써 내피세포의 활성화를 억제하고 내피세포의 보호작용을 가질 가능성이 있다』고 말했다.