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- 인간의 심장벽 세포 배양하고 옥시토신과 비교 위해 14개의 다른 신경 전달 물질에 노출
- 옥시토신 사용으로 심장마비 또는 인간의 부상 후 심장 재생을 촉진하는 새로운 가능성

"포옹 호르몬"은 심장을 치유한다.
옥시토신은 심장마비 후 심장 근육 재생을 촉진할 수 있다.

"포옹 호르몬" 옥시토신은 감정적 유대를 강화할 뿐만 아니라 연구원들이 발견한 바와 같이 분명히 심장에 치유 효과도 있다. 따라서 옥시토신의 방출이 증가하면 심장벽의 특정 세포가 다시 줄기 세포로 전환된다. 이 미성숙 전구 세포는 새로운 심장 근육 세포를 형성해 심장의 손상된 부분을 복구하는 데 도움이 될 수 있다. 이는 심장 마비 후 재생을 위한 새로운 접근 방식을 제공할 수 있다.

▲ 옥시토신 – 구성 요소 호르몬과 결합 © gemeinfrei

다른 근육과 달리 심장 근육은 자가 치유력이 제한적이다. 심장마비나 부상으로 손상되면 치유가 어렵고 심부전이 남는 경우가 많다. 그 이유 중 하나는 심장에 새로운 심근세포가 형성될 수 있는 줄기 세포가 거의 없기 때문이다. 그러나 심장벽, 즉 심외막의 세포가 특정 조건에서 줄기 세포로 되돌아간 다음 새로운 심장 근육 세포를 형성할 수 있다는 초기 징후가 있다.

포옹 호르몬의 뜻밖의 효과

미시간 주립 대학의 Aaron Wasserman과 그의 동료들은 최근 이 재생을 위한 결정적인 요소인 옥시토신 호르몬을 발견했다. 연구의 원동력은 제브라피시(zebrafish)가 인간과 달리 심장 재생에 문제가 없다는 관찰에서 비롯되었다. 심장이 손상되면 심장 근육과 혈관이 빠르게 회복된다.

이것은 심장벽의 세포를 심장외막 유래 전구 세포(EpiPC)로 대량 변환하여 이를 수행한다.
연구자들이 이러한 변형의 원동력을 찾고 있을 때 제브라피쉬의 뇌에서 놀라운 것을 발견했다. 심장 손상에 대한 반응으로 다량의 "포옹 호르몬" 옥시토신이 방출되었다. 그 결과 제브라피쉬 뇌에서 이 호르몬 생산을 위한 전령 RNA가 단기간에 20배 증가했다. 호르몬은 뇌에 머물지 않았다. 호르몬은 혈액과 함께 심장으로 이동하여 심장 외막 세포를 줄기 세포로 전환시키는 분자 캐스케이드를 촉발했다.

▲ Zebrafish에서 적절한 심장 재생을 위해서는 옥시토신 신호가 필요하다. (A) cryoinjured zebrafish 심장의 예, 점선은 부상 부위를 구분한다. (B) 심장 cryoinjury 후 제브라피쉬 뇌에서 oxt에 대한 시간 경과 qRT-PCR 데이터; n = 시점당 3. (C,D) 1 μM L-368,899의 유무에 관계없이 3, 7 및 14dpi에서 냉동 부상을 입은 제브라피쉬 심장의 Masson의 삼색 염색(C) 및 정량화(D). (C)에서 심근은 빨간색으로 염색되고 콜라겐은 파란색으로 염색되며 점선은 손상 부위를 구분하며, 이는 (D)에서 정량화됏다. n = 시점당 3-5개의 하트. (E) OXTR 억제 후 더 많은 섬유증 축적(파란색)을 보여주는 14dpi에서 cryoinjured zebrafish 심근(빨간색)의 대표적인 이미지. 점선은 섬유증 영역을 구분한다. (F-G) 손상된 부위에 인접한 3dpi에서 cryoinjured zebrafish 심장에서 증식하는 심근세포의 공초점 면역형광 이미지(F) 및 정량화(G). (F)에서 심근세포는 TNNT2(빨간색), 증식하는 세포(화살촉)는 PCNA(녹색), 핵은 DAPI(파란색)로 표시된다. n = 조건당 이미지 8개, 스케일 바: 50 µm. (H–I) 3dpi에서 fli1-eGFP 형질전환 제브라피쉬의 공초점 면역형광 이미지(H) 및 정량화(I)는 냉동 부상 및 L-368,899 처리된 심장에서 내피 혈관재생을 보여준다. (H)에서 내피 및 심내막 세포는 GFP(녹색), 심근세포는 TNNT2(빨간색), 핵은 DAPI(파란색)로 표시. n = 조건당 3,4개의 이미지, 스케일 바: 50 μm; BA: 동맥구, CI: 동결 손상, CM: 심근세포, dpi: 손상 후 일수, IA: 손상 부위, 근: 심근, V: 심실. (출처: 관련논문 Oxytocin promotes epicardial cell activation and heart regeneration after cardiac injury)

인간 세포 배양에도 작용

이것은 이 메커니즘이 인간에게도 작용할 수 있는지에 대한 의문을 제기한다. 심장마비나 심장 부상이 우리 몸에서 그러한 옥시토신 급증을 유발하지는 않지만 포옹 호르몬에 대한 분자 반응이 여전히 우리 몸에 존재한다고 생각할 수 있다. 이를 테스트하기 위해 Wassermann과 그의 팀은 인간의 심장벽 세포를 배양하고 옥시토신과 비교를 위해 14개의 다른 신경 전달 물질에 노출시켰다.

놀라운 결과:
인간의 심장 세포도 포옹 호르몬에 반응했다. 다른 메신저 물질은 거의 효과가 없었지만 옥시토신의 영향으로 그들은 점점 심외막 유래 전구 세포로 변형되었다. 보다 상세한 분석은 이들 세포가 이에 대한 자체 옥시토신 수용체를 갖고 있음을 보여주었으며, 포옹 호르몬이 도킹하여 전환을 시작한다.

의학의 가능성에 대한 희망

수석 저자인 Aitor Aguirre는 "따라서 우리는 옥시토신이 제브라피시와 인간 세포 배양에서 심장 복구 메커니즘을 활성화할 수 있음을 보여주었다"며 "분명히, 옥시토신 자극에 대한 이 반응은 인간의 심장 세포에서도 어느 정도 보존되었다"고 말했다. 이것은 옥시토신을 사용함으로써 심장마비 또는 인간의 부상 후 심장 재생을 촉진하는 새로운 가능성을 만들 수 있다.

Aguirre는 "옥시토신은 다른 이유로 한동안 의학에서 사용되어 왔다. “심장마비를 겪은 환자들에게 그것을 사용하는 것은 심장의 부분적인 재생으로 이어지더라도 환자에게 주는 이점은 엄청날 것이다.” 그러나 그때까지는 생화학적 메커니즘과 가능한 치료법이 포유류에서 더 자세히 조사되어야 한다.
(세포 및 발달 생물학의 국경, 2022, doi:10.3389/fcell.2022.985298)
출처: Frontiers

[더사이언스플러스=문광주 기자] 

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