심장세포이식 시험관 모델에서 심장전사인자 Nkx2.5의 역할

• 영문명: Role of Cardiac Transcription Factor Nkx2.5 on Cardiomyoplasty Model in vitro
• 발행기관: 대한해부학회
• 저자명: 신은경(Eun Kyung Shin) 박정현(Jeong Hyun Park) 김대중(Dae Joong Kim) 한장희(Jang Hee Hahn) 박경한(Kyeong Han Park) 성훈기(Hoon Ki Sung) 김주영(Joo Young Kim) 송인환(In Hwan Song) 성언기(Eon Gi Sung) 이융창(Yung Chang Lee)
• 간행물 정보: 『대한해부학회지』제37권 제1호, 31~41쪽, 전체 11쪽
• 주제분류: 의약학 > 의학일반
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2004.02.28

국문 초록

최근 허혈성 심장질환 발생률이 크게 증가하고 있으며 줄기세포나 미분화 세포를 이용하여 허혈성 심장근육에 직접 주입하는 세포이식(Cell transplantation; cellular cardiomyoplasty)이 획기적인 치료방법으로 제시되고 있다. 그러나 세포이식의 대상이 되는 줄기세포의 분화기전이나 심장근육세포로의 분화유도 기전 또한 명확히 밝혀져 있지 않으며, 세포이식시 많은 수의 주입된 세포가 손실된다는 제한점이 있다. 따라서 본 연구에서는 세포 이식 효율을 증진시키고자 줄기세포주 P19에 심장발생을 조절하는 전사인자 MEF2c와 Nkx2.5 각각을 과발현 시킨 후, 심장근육세포로의 분화와 심장근육과의 동시 수축여부를 알아보기 위해 이와 밀접한 관련이 있는 세포사이결합 형성 유무, 그리고 저산소 처리에 대한 저항성을 관찰하였다. 면역염색시 P19-Nkx2.5 세포는 교통반점 단백질 connexin43이 대조군에 비해 발현양이 현저히 감소하였고, 전자현미경상 에서 근원섬유가 관찰되었다. 위 결과를 바탕으로 심장근육세포로의 분화여부를 확인하기 위해 cardiac troponin T (cTnT)의 분포를 관찰한 결과 일부 P19-Nkx2.5 세포에서 점 형태의 반응이 나타났다. 또한 저산소 처리시 P19-Nkx2.5 세포는 다른 실함군에 비해 세포 손상이 적었다. 아울러 심장근육세포와 혼합배양 결과 P19-MEF2c 세포와 P19-Nkx2.5 세포는 심장근육세포와의 경계면에서 교통반점과 부착판의 표지자에 대한 반응이 관찰되었다. 또한 cTnT 항체로 면역염색시 P19-Nkx2.5 세포에서 반응이 증가하였으며, 다른 혼합배양군에 비해 심장근육세포의 높은 수축수와 규칙적인 박동이 관찰되었다. 결과적으로 전사인자 Nkx2.5의 과발현에 의하여 줄기세포주 P19은 심장근육세포로 분화가 유도되었고, 심장근육세포와 혼합배양시 세포사이결합이 형성되었으며. 세포의 수축력도 유의하게 증가하였다. 또한 Nkx2.5의 과발현 군에서 저산소 처리시 강한 저항성을 나타내었다. 따라서 심장발생을 조절하는 전사인자인 Nkx2.5를 이용하여 다양한 이식세포를 구축하고 심장세포이식에 응용함으로서 심장질환에 대한 치료 효율성을 증가시킬 수 있으리라 기대한다.

영문 초록

Despite therapeutic advance, the prevalence of ischemic heart disease continues to increase. Recently, cell transplantation of stem cell has been proposed as a strategy for cardiac repair following myocardial damage. However, low differentiation efficiency into cardiomyocyte and poor cell viability associated with transplantation have limited the reparative capacity of these cell. In this study, we engineered P19 embryonal carcinoma cells using plasmid vector to overexpress the transcription factor MEF2c, Nkx2.5 involved in cardiomyogenesis. We investigated 1) formation of intercellular junction of P19 in mono-culture and co-culture with cardiomyocyte for functional and structural synchronous contraction after transplantation, 2) differentiation into cardiomyocyte, 3) resistance to hypoxic condition. An P19 embryonal carcinoma cell line expressing GFP, MEF2c, Nkx2.5 was generated by gene transfection and clonal selection. Nkx2.5 overexpression induced connexin43 expression level decrease. Electron microscopy revealed myofibril organization and immunostaining with cTnT showed positive staining in P19-Nkx2.5, consistent with early stage cardiomyocyte. Connexin43 and N-cadherin was expressed between P19-MEF2c and cardiomyocyte, P19-Nkx2.5 and cardiomyocyte in co-culture. And beating rate of cardiomyocyte co-cultured with P19-Nkx2.5 increased much more than other group, even if P19-Nkx2.5 did not have synchronous contraction with cardiomyocyte. Additionally, P19-Nkx2.5 had a resistance against hypoxia. These result suggest that overexpression of Nkx2.5 induced differentiation of P19 into cardiomyocyte and would be electro-mechanical coupling with cardiomyocyte after transplantation. Futhermore, Nkx2.5 overexpression had protection potential to hypoxic injury. Therefore, P19 cell overexpressed Nkx2.5 would be promising cell source for further study of new therapy of myocardial disease and building up in vitro model.

키워드

세포이식 P19 심장근육세포 Nkx2.5 혼합배양 세포사이결합 Cell transplantation P19 Cardiomyocyte Nkx2.5 Co-culture Intercellular junction