서론
특발성 폐섬유증(IPF)은 간질성 폐질환 중 한 종류로 예후가 매우 불량하고, 주로 고령의 남성에게 많이 발생한다고 알려져 있다. 또한, 최근 대사체가 IPF 의 병태생리에 많은 영향을 주는 것으로 제시된 바 있다. 하지만 아직 IPF 병인과 관련된 대사체는 잘 알려져 있지 않은데, 이에 본 연구에서는 IPF 와 연관된 대사체 후보물질을 발굴하여 IPF 병태생리에 미치는 영향을 확인하고자 하였다.
방법
본 연구에서는 IPF 환자와 대조군의 폐 조직 및 혈액샘플을 이용하여 eicosanoid 대사체 분석을 진행하였고, 해당 대사체 분석으로 발굴된 마커 중 하나인 17(18)-EpETE 의 섬유화에서의 역할을 평가하였다. 인체 폐조직과 혈액에서 확인된 결과를 실험모델에서 검증하고자, 폐섬유증 세포 모형으로 TGF- β1 을 MRC-5 cell 과 IPF 환자 조직검사로부터 얻은 조직에서 분리된 primary human lung fibroblast 세포와 Epithelial 세포 각각에 5 ng/ml 처리 후, 17(18)-EpETE 는 6 μM씩 처리하여 폐섬유증 관련 signaling 경로와 연관 marker 발현을 확인하였다. 또한, 섬유화 marker 발현 확인을 위하여 면역형광법을 시행하였으며 각 그룹에서의 세포 발현 및 차이를 보기 위하여 유세포분석도 시행하였다. 동물모델에서의 17(18)-EpETE 의 항 섬유화 효과 확인을 위하여 bleomycin 으로 유도되어진 마우스 폐섬유화 모델에 17(18)-EpETE 100ng 을 매일 2 주간 복강주사로 투입하였다.
결과
본 연구에서 시행된 IPF 환자와 대조군의 폐 조직 및 혈액샘플에서의 대사체를 분석한 결과, 17(18)-EpETE 은 두 그룹 간 유의성 있는 차이를 보였다. 두 세포에 같은 농도의 TGF- β1 와 17(18)-EpETE 를 처리한 결과, 17(18)-EpETE 를 처리한 군에서 TGF- β1 단독 군에 비하여 Fibronectin 과 Collagen type-1 발현이 감소됨을 확인할 수 있었다. Epithelial cell 인 BEAS-2B cell 에서도 같은 방법으로 실험한 결과 fibronectin 발현이 감소되는 것을 확인할 수 있었다.
면역형광법을 통하여 fibroblast의 발현을 확인한 결과, TGF- β1 단독 군에 비하여 17(18)-EpETE 를 함께 투여한 군에서 fibronectin 의 발현이 감소되어 있음을 확인할 수 있었고, 유세포 분석에서는 fibroblast marker 인 vimentin 을 사용하여, TGF- β1 을 단독 투여한 그룹과 17(18)-EpETE 를 함께 투여한 그룹을 비교해본 결과, TGF- β1 그룹에 비해 17(18)-EpETE 를 투여한 그룹에서 발현이 줄어드는 것을 확인할 수 있었다.
TGF- β1 으로 폐섬유증을 유도시킨 세포에서 TGF- β1 signaling 경로 확인을 위하여 Smad 신호경로를 확인하였다. TGF- β1 자극시 Smad gene 은 인산화가 되어 inflammation 을 유도시킨다고 알려져있다. TGF- β1 로 Smad 인산화를 유도시킨 후 17(18)-EpETE 6μM 를 투여한 결과 인산화된 Smad-2 경로가 억제되는 것을 확인할 수 있었다.
섬유화가 유도된 mouse 군에 17(18)-EpETE 약물을 주입한 결과 100 ng 주입 시 mouse 폐 조직 내의 collagen 양 감소가 확인되었으며 H&E 염색에서도 100ng의 약물이 주입된 군에서 섬유화가 줄어든 것을 확인할 수 있었다.
결론
본 실험들을 통하여 IPF 환자군에서 발현이 감소되어 있는 17(18)-EpETE을 폐섬유화가 유도된 In vitro 모델과 In vivo 모델에 처리한 결과 항섬유화 효과를 보여줄 수 있음을 보여주었다. 아직까지 해당 대사체의 명확한 대사경로와 폐섬유증에 미치는 영향 연구가 많이 이루어 지지 않은 상황이지만 본 연구 결과를 기반으로 해당 물질의 대사 경로 연구와 in vivo 에서의 항섬유화 효과를 추가로 연구하여 IPF 질환의 치료 및 진단 바이오마커 타겟으로 활용할 수 있을 것으로 예측된다.