변이형 협심증 발생원인 찾았다…"혈관 속 칼슘량 급증, 혈관 수축"

(서울=뉴스1) 강승지 기자 = 심장근육에 혈액을 공급하는 관동맥이 경련·수축을 일으키면 심근혈류가 저하돼 변이형 협심증이라는 질환을 유발한다. 이 질환의 주요 증상인 흉통은 새벽이나 아침에 주로 생기며, 만일 취침 전 혈관확장제를 제대로 투여하지 않으면 새벽 동안 심장 급사의 위험에 빠질 수 있다.

급사 가능성이 있는 질환임에도 지금껏 발생기전에 대해선 정확하게 연구된 바 없었다. 실제 관상동맥을 채취해 실험하는 게 불가능했기 때문이다. 이에 대해 국내 연구진이 줄기세포 원천기술을 이용해 변이형 협심증의 발생 기전을 규명해냈다. 칼슘조절 기능 저하로 혈관 속에 대량의 많은 칼슘이 유입돼 수축되기 때문으로 확인됐다.

김효수·양한모 서울대학교병원 순환기내과 교수 연구팀은 자가 만능줄기세포를 혈관세포로 분화시켜 변이형 협심증 환자의 체내에서 발생하는 혈관 경련·수축 발생 기전을 확인한 체외실험 결과를 생명공학 분야 국제학술지 '바이오머티리얼즈 리서치'(Biomaterials Research)에 발표했다고 27일 밝혔다.

우선 연구팀은 변이형 협심증 환자 및 정상인의 말초혈액 속 단핵구를 이용해 역분화 줄기세포를 만든 후, 역분화 줄기세포를 다시 분화시켜 관상동맥 평활근세포 및 내피세포를 획득할 수 있었다. 여기에 혈관 수축 유도제를 투여한 결과, 정상인군과 달리 변이형 협심증 환자군의 평활근세포에서는 강하고 연속적인 수축이 일어났다.

특히 세포내 칼슘 농도가 정상인군에 비해 2배 이상 높았고, 칼슘 농도 증가 반응 횟수도 많았다. 차이를 분석한 결과, 환자군의 평활근세포는 정상인과 달리 단백질 붕괴를 막는 수모화(SUMOylation) 과정의 항진으로 인해 칼슘 조절 채널인 서카2(SERCA2a) 단백질이 세포의 소포체 부위에 누적되는 것으로 나타났다.

이에 대해 연구팀은 "칼슘 조절을 담당하는 서카2 단백질이 붕괴하지 않고 누적되면서 대량의 칼슘이 세포내로 유입했고, 이로 인해 발생한 자극이 강하고 연속적인 평활근세포 수축 반응을 일으켜 결국 변이형 협심증 증세를 유발한 것"이라고 설명했다.

이어 "칼슘 농도가 변이형 협심증을 진단할 수 있는 신뢰성 높은 근거"라며 "추가적으로 환자별로 현존하는 치료제를 다양한 농도로 각 환자유래 세포에 처리했다. 이로써 환자마다 가장 효과가 좋은 약물 및 농도를 확인해 기존 변이형 협심증 약물 치료의 난제였던 부작용을 최소화할 길을 열게 됐다"고 강조했다.

김 교수는 "줄기세포 역분화 및 분화 기술을 이용해 체내 혈관을 체외에서 구현하고, 혈관 이상현상의 원인을 세계 최초로 규명하는 데 성공해 의미가 크다"며 "현재 축적된 경험을 바탕으로 암 줄기세포에 의한 재발성 암 정복, 고령환자의 근감소증 재생치료법, 심부전환자의 심근재생치료법 개발에 매진하고 있다"고 말했다.

이번 연구는 보건복지부가 지원하는 연구중심병원 바이오치료유닛 프로그램의 일환으로 수행됐다.

ksj@news1.kr