[국가R&D연구보고서]고혈압의 병인기전 규명 및 치료기술 개발 연구;고혈압 관련 인자에 대한 혈관평활근의 반응기전에서 이온통로의 역할;고혈압의 발생에 있어 이뇨호르몬계와 레닌계의 역할;고혈압에서의 혈관손상기전에서 산화스트레스의 역할;고혈압 관련 유전자의 발굴 및 기능 분석;고혈압의 유전자요법을 위한 기술과 치료유전자 개발 Pathophysiology study and development of therapeutic strategies for hypertension원문보기
보고서 정보
주관연구기관
서울대학교 Seoul National University
연구책임자
호원경
보고서유형
최종보고서
발행국가
대한민국
언어
한국어
발행년월
2005-05
과제시작연도
2004
주관부처
보건복지부
과제관리전문기관
한국보건산업진흥원 Korea Health Industry Development Institute
최종 연구개발목표 (1) 고혈압의 발병 원인 및 목표장기손상 (target organ damage; TOD)의 기전을 규명하여 고혈압 예방과 새로운 치료법 개발의 기반 기술로 활용, (2) 고혈압 관련 새로운 유전자군을 발굴하고 고혈압의 유전자요법을 개발 최종 연구결과 1세부: 고혈압 관련 인자에 대한 혈관평활근의 반응기전에서 이온통로의 역할 (1) 세포내외의 redox state에 의해 조절되는 세포막 이온통로를 탐색하여 $H_2O_2$에 의해 혈관평활근과 심근의 칼슘채널 활성화가 증
최종 연구개발목표 (1) 고혈압의 발병 원인 및 목표장기손상 (target organ damage; TOD)의 기전을 규명하여 고혈압 예방과 새로운 치료법 개발의 기반 기술로 활용, (2) 고혈압 관련 새로운 유전자군을 발굴하고 고혈압의 유전자요법을 개발 최종 연구결과 1세부: 고혈압 관련 인자에 대한 혈관평활근의 반응기전에서 이온통로의 역할 (1) 세포내외의 redox state에 의해 조절되는 세포막 이온통로를 탐색하여 $H_2O_2$에 의해 혈관평활근과 심근의 칼슘채널 활성화가 증가됨을 밝히고, 이 작용의 신호전달 기전을 규명하였다. (2) 혈관평활근에서 세포막 stretch에 의해 활성화이 증가하는 두 종류의 이온통로를 발견하고, 각 이온통로의 성상과 활성화 mechanism을 규명하였다. (3) 고혈압 유발 인자로 주목받고 있는 aldosterone에 의해 혈관평활근에서 발현이 증가되는 이온통로를 탐색하여 TRPC6의 발현 증가를 분자적으로 규명하였다. (4) DOCA salt를 이용한 고혈압 모델쥐에서 TRPC와 유사한 특성을 갖는 receptor-operated current가 증가되어 있음을 밝힘으로써 고혈압 발생의 원인으로 양이온통로의 중요성에 관한 단서를 제시하였다. 2세부: 고혈압의 발생에 있어 이뇨호르몬계와 레닌계의 역할 (1) Stretch를 동반한 압력증가에 따른 ANP 유리증가는 stretch-activated channel, $[Ca^{2+}]i$, pHi 와 깊은 관련이 있었으나, 본태성고혈압동물의 비대심방에서 stretch를 동반한 압력증가에 따른 ANP 유리 반응성은 현저하게 약화되어 있음을 발견하였다. (2) 심장의 허혈시의 분비되는 lysophosphatidylcholine (LPC) 은 심방 수축력을 증가시키고 ANP 분비를 감소시키며 이는 protein kinase $C-Ca^{2+}$ pathway 와 phosphoinostol 3-kinase를 통함을 발견하였다. LPC에 의한 ANP 유리억제효과는 폐동맥고혈압백서에서 현저히 약화되었으며 이 약화정도는 비대정도에 비례하였다. (3) Extracellular ATP에 의해 ANP 유리가 증가하고 수축력은 감소하고 이 효과는 ATP = ADP < adenosine의 순이었으며 UTP는 오히려 감소시켰다. 이 효과는 주로 P1 수용체를 경유하여 나타나며 이는 P2 수용체와는 관련이 없었다. 3세부: 고혈압에서의 혈관손상기전에서 산화스트레스의 역할 고혈압에서의 혈관손상기전에서 산화스트레스의 역할의 주제로 본 연구에서는 다음과 같은 연구결과를 얻었다. 1) 다양한 조건의 mineralocorticoid hypertensive 실험동물 모델 확립 2) 고혈압에 의한 중요 장기 손상의 새로운 표지자 발견 3) 고혈압의 치료에 의한 효과 여부를 파악하는 표지자 발견 4) 고혈압의 혈관 손상을 나타내는 테크닉 개발 5) 심장의 기계적 특성을 나타내는 테크닉 개발 및 이의 임상활용. 6) aldosterone 과 산화스트레스와의 관계 규명 7) 고혈압 실험동물모델에서oxidative stress (NADPH oxidase subunit 중 p47phox 중점)의 효과 (혈압 상승과 체액성 변화에 의한 혈관의 구조, 기능 및 경직도에 미치는 영향 분석, aldosterone과 혈관 경직도 관계 규명, 혈관 손상 기전에 따른 target therapy 개발 가능성 제시) 4세부: 고혈압 관련 유전자의 발굴 및 기능 분석 본 연구에서는 소금을 복강주사한 백서의 신장을 이용함으로써, 단시간내에 소금에 의해 조절되는 고혈압관련 유전자들을 검토하는 동시에, 소금에 의한 alphaENaC와 COX-2조절에 관여하는 세포내 신호전달체계를 연구하고자 하였다. 본 연구에서 얻은 연구 결과는 염류 과다 섭취에 의한 고혈압 관련 유전자의 조절 기전을 규명하는데 있어서 모델시스템으로 활용할 수 있고, 소금에 의한 고혈압 관련 유전자의 발현 조절의 분자 생물학적 작용 기전을 규명하여, 소금에 의한 백서의 신장 피질에서의 alpha-ENaC의 조절이 새로운 단백질의 합성이 필요하며, 소금에 의한 COX-2의 유도조절은 p38 MAPK 의존적이며, NF-kB의 전사활성 없이도 일어나며 일부 세포주에서는 소금에 의한 COX-2 발현 조절은 GR을 통해서 일어남을 보고했다. 이러한 일련의 연구를 통하여 본 연구의 최종 목표인 소금에 의해 조절되는 고혈압 관련 유전자를 발굴하여 이들의 기능과 세포내 신호전달체계를 규명하였고 이는 고혈압의 병태생리와 치료법의 개발에 중요한 기초자료로 활용될 것이다. 5세부: 혈압의 유전자요법을 위한 기술과 치료유전자 개발 고혈압 유전자 치료를 위한 효율적인 naked DNA vector로서 pJDK, pBK, pDK 등을 제조하였고, aldosterone이 심근세포의 CTGF 발현에 미치는 영향을 조사하여, mineralocorticoid receptor와 p38 MAPK pathway가 aldosterone에 의한 CTGF induction에 중요함을 발견하였다. 또한 폐동맥 고혈압 모델에서 CTGF의 발현을 연구하여 monocrotaline 처리시 폐의 artery와 arteriole에서 muscular hypertrophy가 있음을 확인하였고, 폐조직에서의 CTGF 발현의 증가와 연관이 있음을 제시하였다.
Abstract▼
Aims: (1) To elucidate pathogenetic mechanisms of hypertension and target organ damage and apply them to develop the new therapeutic strategies (2) To search the genes related with hypertension and develop gene therapy for hypertension Results: 1. The role of ion channels in vascular res
Aims: (1) To elucidate pathogenetic mechanisms of hypertension and target organ damage and apply them to develop the new therapeutic strategies (2) To search the genes related with hypertension and develop gene therapy for hypertension Results: 1. The role of ion channels in vascular response to the factors related with hyperteision
(1) We searched for ion channels regulated by cellular redox state and found that L-type Ca channels are facilatated by $H_2O_2$. Signalling mechanisms for this actions were elucidated. (2) We identified mechano-sensitive cation channels in arterial smooth muscles that are activated by membrane stretch. These channels are activated by DOG and store depletion, implying the common characteristics of TRPC family. (3) We found that aldosterone enhances the expression of TRPC6 channels in vascular smooth muscle cells. (4) In arterial smooth muscles isolated from DOCA hypertensive rats, receptor-operated non-selective cation currents were increased compared with normal rats. Enhancement of TRPC6 expression was also identified. 2. The role of ANP and renin systems in hypertension (1) We found that stretch-dependent ANP release is related with activation of stretch-activated channels, $[Ca^{2+}]i$, pHi. However, in hypertrophied atria of hypertensive animals, stretch-dependent ANP release was significantly attenuated. (2) Lysophosphatidylcholine (LPC) that are released from ischemic heart increased atrial contraction and decreased ANP secretion via protein kinase $C-Ca^{2+}$ pathway and phosphoinostol 3-kinase pathway. The effect of LPC on ANP release was significantly reduced in pulmonary hypertension model animals. (3) Extracellular ATP increased ANP release and decreased atrial contraction via P1 receptor. ADP showed similar effects with ATP, but UTP showed opposite effects. 3. The role of oxidative stress in vascular damage in hypertension (1) We established mineralocorticoid hypertensive model by modulating RAS. (2) We found new markers which are associated with the development or regression of vascular damage (esp vascular stiffness) in hypertensive patients. (3) We established the techniques to find vascular alterations using pressure myograph and molecular- and biochemical work. (4) We developed clinical techniques to detect mechanical properties in human (eg, LV stiffness) (5) We studied the role of oxidative stress (focusing NADPH oxidase, esp. p47phox) on development of hypertension and cardiovascular hypertrophy and stiffness and more. (6) From these results, we could find the new risk factor marker and the possibility of therapeutic option (to block the NADPH oxidase) in hypertension therapy. 4. Exploring hypertension related new genes We have examined hypertonicity regulation of epithelial amiloride-sensitive sodium channel (ENaC) and COX-2 genes. ENaCplays a central role in sodium homeostasis and blood pressure control. The molecular effect of high sodium intake on the ENaC gene is not well known. We have examined the effects of high salt intake on ENaC gene transcription in rat kidney. Our results showed that synthesis of new, uncharacterized protein(s) is required for sodium chloride-mediated inhibition of ENaC gene transcription. Prostaglandin E2 is an important mediator of ion and water transport. We showed that up-regulation of COX-2 by hypertonic NaCl is mediated by p38 pathway in M-1 cells, but this regulation does not require NF-kB activation. Cellular response to a hypertonic environment is important for fluid clearance in the lung. We found that the induction of COX-2 expression by hypertonic NaCl occurs independently of NF-kB and is inhibited by the GR in human alveolar epithelial cells. 5. Exploring new targets and techniques for anti-hypertensive gene therapy Novel naked DNA vectors (pJDK, pBK, pDK) that can mediate efficient expression of therapeutic gene was developed for gene therapy of hypertension. Analysis of the effect of aldosterone on CTGF expression revealed that both mineralocorticoid receptor and p38 MAPK pathway are important for CTGF induction. In a rat model of monocrotaline-induced pulmonary hypertension, muscular hypertrophy was found in pulmonary artery and arterioles, which was associated with elevated level of CTGF expression.
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