만성 신장질환(chronic kidney disease, CKD)은 진행성 신장 섬유화를 특징으로 하며, 궁극적으로 비가역적인 신기능 소실로 이어진다. 다양한 조절 기전 가운데, 마이크로RNA(microRNA, miRNA)는 신장 병...
만성 신장질환(chronic kidney disease, CKD)은 진행성 신장 섬유화를 특징으로 하며, 궁극적으로 비가역적인 신기능 소실로 이어진다. 다양한 조절 기전 가운데, 마이크로RNA(microRNA, miRNA)는 신장 병태생리에서 중요한 전사 후 조절 인자로 주목받고 있다. 본 학위논문은 당뇨·고혈압성 대사성 신장질환 모델과 일측성 요관결찰(unilateral ureteral obstruction, UUO) 모델을 이용하여, microRNA-144-3p(miR-144-3p)가 항산화 전사인자인 nuclear factor erythroid 2–related factor 2(NRF2) 신호계를 억제하는 핵심 조절 인자로 작용하는지를 규명하고자 하였다.
대사성 신장 손상 모델에서 miR-144-3p는 신장 조직과 소변에서 유의하게 증가하였으며, 이는 NRF2 및 그 하위 항산화 표적 유전자들인 heme oxygenase-1(HO-1), NAD(P)H quinone dehydrogenase 1(NQO1), glutamate–cysteine ligase catalytic subunit(GCLC)의 발현 감소와 동반되었다. 기전적으로, TGF-β 자극은 세뇨관 상피세포에서 SMAD 의존적 경로를 통해 miR-144-3p 발현을 증가시켰으며, miR-144-3p는 NRF2 mRNA의 3′-비번역 부위에 직접 결합하여 NRF2의 번역을 억제하였다. NRK-52E 세포를 이용한 기능적 실험에서, miR-144-3p에 의한 NRF2 억제는 세포 내 활성산소종(reactive oxygen species, ROS) 축적을 증가시키고 세포외기질(extracellular matrix, ECM) 생성을 촉진하였다. 또한 NRF2 활성제인 cilostazol 처리는 시험관 내 및 생체 내에서 항산화 반응을 회복시키고 섬유화 관련 유전자 발현을 감소시켜, 대사성 스트레스 환경에서 TGF-β/miR-144-3p/NRF2 축의 병리학적 중요성을 입증하였다.
UUO 모델에서도 miR-144-3p 발현은 폐쇄성 손상 진행에 따라 점진적으로 증가한 반면, NRF2 신호 및 하위 항산화 방어 기전은 현저히 억제되었다. NRF2 활성제인 bardoxolone methyl 투여는 UUO로 유도된 신장 손상을 완화하여 생화학적 지표를 개선하고 세뇨관 위축 및 간질 콜라겐 침착을 감소시켰으며, NRF2 표적 유전자 발현 회복과 ECM 표지자 감소를 동반하였다. 반대로, 신장 내 lentiviral miR-144-3p 과발현은 세뇨관 손상과 섬유화 재형성을 더욱 악화시켜, 폐쇄성 신장 섬유화 진행에서 miR-144-3p의 인과적 역할을 확립하였다. 주목할 점으로, miR-144-3p 과발현은 순환 엑소좀 내 miR-144-3p 증가 및 간 조직 내 miR-144-3p 발현 증가와 연관되었으며, 이는 간에서의 NRF2 신호 억제와 섬유화 표지자 증가를 동반하여, 전신적 확산 및 잠재적인 신장 외 장기 영향 가능성을 시사하였다. 더 나아가, TGF-β1 처리된 세뇨관 상피세포에서 분비된 엑소좀은 miR-144-3p가 풍부하게 함유되어 있었으며, 이러한 엑소좀은 섬유아세포 활성화를 촉진하였다. 이에 부합하게, 섬유아세포에서 miR-144-3p를 직접 과발현시켰을 때 NRF2 억제와 함께 섬유화 표현형이 유도되어, 상피세포–섬유아세포 간의 측분비(paracrine) 기전을 통한 섬유화 전파 가능성을 지지하였다.
종합하면, 본 연구는 miR-144-3p가 TGF-β/SMAD 신호와 NRF2 의존적 항산화 방어 기전 억제를 연결하는 핵심 분자 매개체로 작용함을 규명하였으며, 이를 통해 산화 스트레스와 섬유화 반응이 증폭됨을 제시하였다. 또한 NRF2 활성 회복 또는 miR-144-3p 억제가 신장 섬유화를 완화하기 위한 합리적인 치료 전략이 될 수 있음을 시사함과 동시에, 엑소좀 매개 miR-144-3p 전달이 만성 신장 손상 과정에서 세포 간 나아가 장기 간 신호 전달에 관여할 수 있는 새로운 기전임을 제시한다.