간성상세포 활성화에 따른 Parkin 매개 미토파지 역할 연구

Abstract

간성상세포 (hepatic stellate cell)는 간을 이루고 있는 비실질세포의 하나로, 휴지 상태(quiescent state)로 존재하다가 다양한 자극에 의해 활성화(activated state) 되면 콜라겐, fibronectin과 같은 세포 외 기질(ECM)을 분비시킨다. ECM의 축적은 간섬유화, 간경변증을 유발하며 간기능 부전에 이르게 한다. 이러한 간섬유화 발병 및 진행 과정에 간성상세포의 활성화는 중요한 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 최근 간성상세포 활성화 과정에서 미토콘드리아의 β-oxidation 매개 가능성에 관한 연구가 진행되었다. 미토콘드리아는 지방산의 β-oxidation을 통해 에너지를 합성하는 이화 기능을 담당하는 세포소기관이다. 이러한 미토콘드리아는 미토파지 (mitophagy)라고 하는 기전에 의해 자가포식작용(autophagy)을 통해 손상되거나 불필요한 미토콘드리아를 선택적으로 분해하는 과정- 손상된 미토콘드리아들을 자가포식포(autophagosome) 및 리소좀 (lysosome)에 융합시켜 제거하여 미토콘드리아 기능이 정상적으로 유지될 수 있도록 한다-을 통해 항상성이 유지되고 있다. Parkin은 이러한 미토파지를 조절하는 핵심 분자로, 미토콘드리아의 기능 저하로 인해 미토콘드리아의 막전위가 상실되면 serine-threonine kinase의 하나인 PINK1이 안정화되고 이는 다시 Parkin을 미토콘드리아 막으로 이동시켜 E3 ligase활성을 증가시킴으로써 미토파지를 유도하는 것으로 알려져 있다. 간에서 미토파지의 변화는 지방간, 간암, 약물 및 허혈성-재관류로 인한 간손상 등을 유발하여 간기능 저하를 유발하는 것으로 알려져 있다. 하지만 간성상세포의 활성화 과정에서 미토파지의 역할과 조절 기전에 관한 연구는 전무한 상태이다. 본 연구에서는 간성상세포 활성화 과정에서 미토파지의 역할과 이의 핵심 매개 분자인 Parkin의 발현 변화 및 역할에 관해 탐구하였다. Parkin은 실질세포인 간세포에 비해 간섬유화 유발 세포인 간성상세포에 더 많이 분포하고 있음을 발견하였다. 또한 두 가지 간섬유화 유발 동물 모델 (사염화탄소 투여, 담관 결찰 동물 모델) 간조직 샘플에서 각 대조군에서보다 그 발현이 증가되어 있음을 관찰하였다. 나아가, 간섬유화 유발 동물 및 간섬유화가 동반된 사람 간 조직에서 Parkin의 발현이 증가하였고 이는 간성상세포 활성화 지표인 desmin과 일치함을 발견하였다. 이와 더불어 TGF-β (transforming growth factor-β)를 처리한 LX-2 세포와 사염화탄소를 투여한 마우스로부터 분리한 일차성상세포에서 Parkin의 발현이 증가되어 있음을 관찰할 수 있었다. 이러한TGF-β 매개 Parkin의 발현 증가는 전사 만 아니라 전사 이후 단계에서도 조절됨을 발견하였다. 또한, TGF-β 처리는 미토콘드리아의 기능에는 변화를 주지 못하였지만, 자가포식작용을 활성화시켰으며 이러한 자가포식작용활성화는 미토파지저해제인 Mdivi-1처치를 통해 억제되었으며, 실제로 미토콘드리아 분획에서의 자가포식작용이 증가되었으며 Parkin이 미토콘드리아로 이동됨을 증명하였다. TGF-β에 의해 유도된 이러한 결과들을 종합해 볼 때, 본 연구에서는 간성상세포에서 TGF-β에 의해 유도된 Parkin이 미토콘드리아 기능에 직접적인 영향을 주진 않지만 미토파지를 통한 미토콘드리아 항상성 유지에 기여함으로써 간성상세포 활성화를 촉진시킴을 규명하였다. 이러한 결과는 간성상세포 활성화를 조절하는 Parkin이 간섬유화 치료 및 예방을 위한 신규 표적으로 활용될 수 있음을 제시한다.