Abstract
Background: Loss of cardiomyocytes in the myocardial infarction leads to regional contractile dysfunction, and necrotized cardiomyocytes in infracted ventricular tissues are progressively replaced by fibroblasts forming scar tissue. Although cardiomyoplasty, or implantation of ventricular assist device or artificial heart was tried in refractory heart failure, the cardiac transplantation was the only therapeutic modality because these other therapeutic strategies were not permanent. Cell transplantation is tried instead of cardiac transplantation, especially bone marrow is the most popular donated organ. But because bone marrow aspiration procedure is invasive and painful, and it had the fewer amounts of cellular population, the adipose tissue is recommended for harvesting of mesenchymal stem cells. Material and Method: After adipose tissues were extracted from abdominal subcutaneous adipose tissue and intra-abdominal adipose tissue individually, the cellular components were obtained by same method. These cellular components were tried to transformation with the various titers of 5-azacytidine to descript the appropriate concentration of 5-azacytidine and possibility of transformation ability of adipose tissue. Group 1 is abdominal subcutaneous adipose tissue and Group 2 is intra-abdominal adipose tissue-retroperitoneal adipose tissue and omentum. Cellular components were extracted by collagenase and $NH_4Cl$ et al, and these components were cultured by non-induction media - DMEM media containing 10% FBS and inducted by none, $3{\mu}mol/L,\;6{\mu}mol/L,\;and\;9{\mu}mol/L$ 5-azacytidine after the 1st and 2nd subculture. After 4 weeks incubation, tile cell blocks were made, immunostaining was done with the antibodies of CD34, heavy myosin chain, troponin T, and SMA. Result: Immunostaining of the transformed cells for troponin T was positive in the $6{\mu}mol/L\;&\;9{\mu}mol/L$ 5-azacytidine of Group 1 & 2, but CD34 and heavy myosin chain antibodies were negative and SMA antibody was positive in the $3{\mu}mol/L\;&\;6{\mu}mol/L$ 5-azacytidne of Group 2. Conclusion: These observations confirm that adult mesenchymal stem cells isolated from the abdominal subcutaneous adipose tissues and intra-abdominal adipose tissues can be chemically transformed into cardiomyocytes. This can potentially be a source of autologous cells for myocardial repair.
배경: 허혈성 심근손상으로 인한 심근경색이나 심근병증으로 인한 심근의 비가역적인 손상은 관상동맥 중재술이나 관상동맥 우회로술 등의 치료로 손상 받은 조직의 손상 정도를 경감시키고 추가적인 손상을 방지할 수 있으나, 괴사된 심근세포를 재생할 수는 없다. 결국 중증의 심부전증이 발생한 경우 심근성형술을 시행하거나 심실보조장치 또는 인공심장 등의 한시적 치료 방법이 시도되기도 하지만, 최종적으로 심장이식 이외의 방법은 현재로서는 제시되지 못하고 있다. 심장 공여자의 부족으로 인한 한계를 극복하기 위해서 세포이식을 통한 치료에 대한 연구가 활발히 진행되고 있는데, 이러한 세포치료에서 가장 넓게 시도되고 이용된 장기는 골수이며, 현재까지 골격근아세포, 평활근 세포, 그리고 심근 세포 등 다양한 세포의 이식이 시도되고 있다. 그러나 이러한 골수는 채취하는 과정이 침습적이어서 환자에게 과다한 통증을 주며, 추출된 세포의 수가 부족한 단점이 있어서, 이러한 문제를 해결하기 위해서 상대적으로 접근이 용이하며, 다량의 조직을 확보할 수 있는 지방조직에서의 성체 줄기세포의 추출이 제시되었다. 대상 및 방법: 본 연구에서는 백서의 지방조직을 복부 피하지방 조직과 복강 내 지방조직으로 나누어 각각 분리 추출하여 두 조직에 동일한 과정의 세포 추출 과정을 거친 후, 5-azacytidine을 이용한 심근세포로의 분화 유도를 시도하였다. 심근 분화유도에 적합한 환경을 찾기 위해서 5-azacytidine을 각각 다른 농도로 사용하였고, 지방에서 추출한 성체 중간엽 줄기세포의 심장질환에서의 임상적용의 가능성과 지방조직의 부위에 따른 분화 유도의 차이 가 있는지 관찰하고자 하였다. 백서의 복부 피하지방 조직을 적출하여 실험조직 1로 정하였고, 복강 내 대망(omentum)과 후복막 지방조직을 적출하여 실험조직 2로 정하였다. 적출된 조직에서 collagenase, $NH_4Cl$ 등을 이용하여 세포를 추출하였고, 이를 10% FBS를 함유한 DMEM solution에서 배양하였으며, 1차 또는 2차 계대배양을 거쳐서 5-azacytine을 각각 none, $3{\mu}mol/L,\;6{\mu}mol/L,\;9{\mu}mol/L$의 농도로 첨가하여 심근세포로의 분화를 유도하였다. 4주간의 배양이 끝난 후 각 실험 조직군의 세포들을 cell blocks으로 만든 후에, CD34, heavy myosin chain, troponin T, SMA에 대한 항체를 이용하여 면역형광염색을 시행하였고, 형광염색에 반응을 보인 세포들의 대략적 비율을 비교하였다. 결과: CD34, heavy myosin chain에 대하여는 모두 음성이었으나, SMA에 대해서는 $3{\mu}mol/L,\;6{\mu}mol/L$의 복강 내 지방조직에서 $5{\sim}10%$ 정도의 양성반응을 보였고, troponin T에 대하여는 피하지방조직과 복강 내 지방조직 모두에서 $6{\mu}mol/L$와 $9{\mu}mol/L$에서 $10{\sim}15%$ 정도의 양성 반응을 보였다. 결론: 본 연구 결과, 지방조직에서 추출한 중간엽 줄기세포는 심근세포로 분화할 수 있는 가능성이 충분히 있는 것이 확인되었으나, 분화유도 비율면에서는 만족할 수준이 되지 못하였으며, 심근세포로의 분화는 복부 피하지방과 복강 내 지방조직에서 모두 가능한 것으로 판단되었다.
