서론: 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.
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 하였습니다.
방법 및 결과: 혈관 석회화 전구세포는 C57/BL6 마우스의 외막이 포함된 대동막에서 분리하였다. 14일간 배양 후, surface makers 인 Sca-1과 PDGF receptor alpha를 이용하여, Sca-1+/PDGFRα+, Sca-1+/PDGFRα-, Sca-1-/PDGFRα+, Sca-1-/PDGFRα-의 4 그룹으로 나누었다. 분리된 세포들의 석회화 능력을 평가하기 위해, 칼슘, TNF-α, 그리고 FBS 10% 조건을 각각 처리하였다. 그 결과 Sca-1+/PDGFRα- 세포가 BMP-2, CBFA-1, RANKL 등의 다양한 석회화 관련 유전자들의 발현이 현저히 증가하였으며, 석회화 정도를 측정하는 ALP 염색 역시 크게 증가하였다. 또한 분리된 세포의 paracrine 효과를 측정하기 위해, 분화된 세포의 상등액을 평활근 세포에 처리하였다. Sca-1+/PDGFRα-의 상등액은 평활근 세포의 석회화를 촉진하였으며, 이러한 효과는 BMP-2 억제자를 처리하였을 때 상쇄되었다. 다음으로 탈석회화 조건인 M-CSF와 RANKL로 분화 유도하였을 때, Sca-1+/ PDGFRα-세포는 다핵거대세포로 분화하였으며, TRAP 염색에 양성으로 나타났다. 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. 또한 석회화 분화 유도 조건에서 이 세포에 PPAR-γ를 활성화 시켰을 때 탈석회화 관련 유전자는 증가를, 석회화 관련 유전자는 감소함을 확인하였다.
결론: 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 PPAR-γ 활성화를 통해 탈석회화 과정을 유도할 수 있음을 시사한다.
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