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근육재생 시 비타민 C에 의한 줄기세포 미세환경 개선효과에 관한 연구 김 아 영 경북대학교 대학원 수의학과 수의형태학전공 (지도교수 정규식) (초 록) 골격근은 우리 몸의 약 40%를 차지하는 인체의 가장 큰 기관으로서 전세계적인 고령인구의 증가 추세에 따라 근육소모가 점차 큰 문제로 대두되고 있다. 이러한 골격근의 소모성 질환을 치료하기 위한 방법으로 많은 연구들이 선행되어 왔는데, 그 중 하나가 줄기세포 이식법이다. 그러나 줄기세포를 원하는 목적세포로 올바로 분화할 수 있게 유도하기 위해서는 줄기세포 이식 시 적합한 줄기세포 미세환경(stem cell niche)의 조성이 필수적이다. 이미 로살탄 등 소분자화합물의 첨가가 줄기세포 이식 시 ...

근육재생 시 비타민 C에 의한 줄기세포 미세환경 개선효과에 관한 연구 김 아 영 경북대학교 대학원 수의학과 수의형태학전공 (지도교수 정규식) (초 록) 골격근은 우리 몸의 약 40%를 차지하는 인체의 가장 큰 기관으로서 전세계적인 고령인구의 증가 추세에 따라 근육소모가 점차 큰 문제로 대두되고 있다. 이러한 골격근의 소모성 질환을 치료하기 위한 방법으로 많은 연구들이 선행되어 왔는데, 그 중 하나가 줄기세포 이식법이다. 그러나 줄기세포를 원하는 목적세포로 올바로 분화할 수 있게 유도하기 위해서는 줄기세포 이식 시 적합한 줄기세포 미세환경(stem cell niche)의 조성이 필수적이다. 이미 로살탄 등 소분자화합물의 첨가가 줄기세포 이식 시 섬유화를 억제하고 재생효율을 높인다는 사실이 알려져 있는데, 본 연구에서는 강력한 항산화제로 알려진 비타민C가 미세환경의 산화적 스트레스를 낮춤으로써 이식된 줄기세포의 생존율을 높일 수 있을 것이라는 가정 하에 근육 재생을 위한 줄기세포 이식법의 치료 효율을 향상시킬 수 있는 새로운 방법을 제시하고자 하였다. 실험에는 체내에서 비타민C를 합성하지 못하는 SMP30 결손 수컷 마우스를 사용하였는데, 총 48마리의 마우스를 12마리씩 4개의 실험군으로 나누었으며 모든 마우스의 오른쪽 장딴지에 수술적으로 일정한 크기의 열상을 만들었다. 4개의 실험군은 다음과 같다: (1) 열상 후 무처치군, (2) 열상 후 지방줄기세포 이식군, (3) 열상 후 비타민C 공급군, (4) 열상 후 지방줄기세포 이식 및 비타민 C 복합 처치군. 줄기세포는 동종인 마우스의 복강지방으로부터 추출하였으며 실험군(2)와 실험군(4) 중 각 실험군 당 10마리의 마우스에는 일반 마우스에 추출한 지방줄기세포를, 2마리의 마우스에는 가시화를 위해 녹색형광을 발하는 유전자조작 마우스로부터 추출한 GFP+ 지방줄기세포를 이식하였고 실험군(1)과 실험군(3)에는 지방줄기세포 대신 PBS를 주입하였다. 수술 후 2주차, 근육 재생이 가장 극에 달한 시기에 각 실험군 당 6마리의 마우스를 부검하였으며 수술 후 4주차, 섬유화가 가장 극에 달한 시기에 실험군 당 남은 6마리의 마우스를 부검하였다. 이 때 실험군(1)과 실험군(3)의 왼쪽 다리는 비손상 대조군으로서 함께 채취하였다. 실험 결과, 육안적 평가 시 비타민C가 공급된 실험군과 비교하여 비타민C가 결핍된 실험군에서 근육의 무게도 적게 측정되었을 뿐만 아니라 현미경적 평가 시 재생중인 근섬유의 크기 또한 적은 것으로 나타났다. 또한 근육량 증가에 관여하는 유전자와 근육량 감소에 관여하는 유전자의 상대적인 발현비를 산출한 결과 역시 비타민C 공급군에서 현저히 높게 나타났다. 비타민C가 결핍된 실험군에서는 조직 내 TGFβ1의 수준이 낮아져 있었으며, 기존에 예상한 것과 같이 콜라겐의 합성 역시 저해됨에 따라 비타민C가 공급된 실험군에서보다 손상부 내 섬유화도 적게 관찰되었으나 이러한 섬유화 억제 효과가 근육 재생에 큰 영향을 미치지는 못하였다. 또한 조직의 산화 정도 역시 비타민C 공급 유무에 따라 확연한 차이를 보였는데, 이 차이는 줄기세포의 존재 하에서 더욱 극명해졌으며 혈청 내 비타민C의 양을 분석한 자료를 근거로 판단하였을 때 세포가 비타민C를 활용하였음을 나타내는 직접적인 증거가 되었다. 결론적으로 본 연구를 통해 비타민C가 항산화 기능을 통해 근육 재생에 필요한 줄기세포의 미세환경을 개선한다는 것을 증명하였으며, 이것이 결핍될 경우 줄기세포의 분화와 성숙이 제대로 진행되지 못할 뿐만 아니라 재생을 보조하는 결합조직의 형성 또한 일부 제한됨으로써 손상부의 회복이 지연된다는 점을 밝혔다. 따라서 본 연구는 줄기세포의 이식 시 적절한 미세환경의 조성이 치료 효율의 향상을 위해 반드시 수반되어야 한다는 점을 재증명하였으며, 이 결과는 향후 줄기세포의 임상 적용을 위한 중요한 기초자료로 제시될 수 있을 것이다.

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