심장의 미스터리 해결: 심장 염증의 놀라운 근원을 밝혀내다.

UC 샌디에이고 연구원들은 심장마비 후 심장의 경계 구역에서 스트레스를 받은 심근세포에 의해 발생하는 새로운 염증 메커니즘을 발견했다. 이 발견은 기계적 스트레스, DNA 감지 및 IFN 신호 전달을 표적으로 삼아 심부전을 예방하는 새로운 치료법으로 이어질 수 있다.

허혈성 심장병은 전 세계적으로 사망의 주요 원인이다. 일반적으로 심장마비 또는 심근경색(MI)으로 시작되며, 이때 심장 근육의 일부가 관상 동맥에서 충분한 혈액을 받지 못해 죽는다. 이 사건은 강렬한 염증을 유발하고 심장 벽의 구조를 변화시키며 결국 심부전으로 이어질 수 있다.

항염제는 심부전을 예방하는 데 놀랍게도 효과가 없었다. 결과적으로 항염제는 MI 후 치료의 일상적인 부분이 아니다. 그러나 가장 강력한 분자적 및 세포적 염증 표적이 아직 발견되지 않았을 가능성이 있다.

새로운 염증 메커니즘 발견

2024년 8월 28일자 네이쳐에 실린 논문에서 캘리포니아 대학교 샌디에이고 캠퍼스의 연구원들은 생체공학 및 의학과 조교수이자 술피지오 심혈관 센터의 심장 전문의인 케빈 킹 박사의 연구실에서 심장 염증의 새로운 메커니즘을 발견했으며, 이를 통해 심장마비가 심부전으로 진행되는 것을 예방할 수 있는 치료 기회를 확대할 수 있다고 보고했다.

경색된 심장의 경계 구역에서 클러스터링된 IFN 반응(분홍색). 출처: 캘리포니아 대학교 샌디에이고

심근경색 후 염증은 전형적으로 중성구와 대식세포와 같은 전문적인 면역 세포에 기인하는데, 이들은 경색된 심장에 침투하여 죽어가는 세포의 잔해에 있는 분자에 반응한다. 그래서 연구팀은 염증성 "1형 인터페론(IFN) 반응"이 면역 세포가 집중된 경색 부위가 아니라 경색 부위를 둘러싼 경계 영역에서 활성화된다는 것을 발견했을 때 놀랐다.

경계 영역은 경색된 심장에서 흥미롭지만 연구가 부족한 영역이다. 이곳은 살아남은 심장 근육 세포가 죽어가는 이웃 세포와 분리된 후 안정화되고 심지어 증식하려고 시도하는 곳이다. 안타깝게도 경계 영역은 심장의 나머지 부분에서 쉽게 분리되지 않기 때문에 연구하기 어려운 영역으로 입증되었다. 연구자들은 최근 보고한 단일 세포 RNAseq와 공간 전사체학을 기반으로 한 방법을 사용하여 이 장애물을 극복했다. 여기서 경계 영역의 세포는 유전자 발현 패턴을 기반으로 인식된다.

염증의 주요 개시자로서의 심근세포

어떤 세포 유형이 경계 구역 염증을 개시하는지 확인하기 위해 연구팀은 조건부 녹아웃 생쥐 라이브러리를 만들었는데, 각각 다른 세포 유형에서 IFN 신호 전달을 개시할 수 없었다. 놀랍게도, 심근세포라고 불리는 심장 근육 세포가 경계 구역 IFN 신호 전달의 주요 개시자로 나타났다. 연구팀은 경계 구역에서 기계적으로 스트레스를 받은 심근세포가 자주 핵막 파열을 겪었고, 이로 인해 핵 DNA가 빠져나와 세포질 DNA 센서가 감지하여 IFN 신호 전달이 활성화된다는 것을 발견했다. 이로 인해 심장 벽이 기계적으로 약화되어 확장, 얇아짐, 파열에 취약해졌으며, 이는 IFN 반응이 없는 생쥐가 MI 후 생존율이 향상된다는 팀의 이전 보고에 대한 기전적 설명을 제공했다.

"병원에서 우리는 매일 심장마비와 심부전 환자를 돌본다. 심부전 발병을 예방할 수 있는 MI에 대한 새로운 치료 목표는 매우 중요하다."라고 연구의 수석 저자이자 UC 샌디에이고의 슈 치엔 진 레이 생체공학과 및 심장학과 교수인 킹 박사가 말했다.

그러나 여전히 많은 의문이 남아 있지만, 새로 보고된 연구 결과에 따르면 경계 영역에서 기계적 스트레스를 제한하고, DNA 감지를 억제하고, 1형 IFN 신호 전달을 예방하는 것이 환자가 MI 후 심부전 발병을 피할 수 있는 새로운 기회가 될 수 있다.