투석을 위한 동정맥루 협착에서 혈관 평활근세포 증식의 핵심조절인자로서 osteopontin 기능 규명 = Osteopontin is a key regulator of vascular smooth muscle cell proliferation in the out flow vein of arteriovenous fistulas

국문 초록 (Abstract)

서론: 자가 동정맥루(arteriovenous fistulas, AVF)의 유지관리의 발전에도 불구하고, 개통률은 차선책으로 남아있다. 대부분의 AVF는 유출부정맥협착(outflow vein stenosis)으로 인해 실패하지만, AVF 협착의 기본 메커니즘은 여전히 불분명하다. 본 연구에서는 AVF 유출부 협착과 관련된 주요 요인을 식별하는 것을 목표로 했다.
방법: 유전자 발현 옴니버스(GEO) 데이터베이스로부터 3개의 데이터세트(GSE39488, GSE97377 및GSE116268)를 선별하여 AVF의 유출부정맥에 대한 유전자 발현 프로파일링 데이터를 수집하고 공통적으로 차등발현되는 유전자(DEGs)를 선별 분석했다. 그런 다음 대동정맥(aortocaval) 마우스 모델 및 환자로부터 수집한 AVF의 유출부정맥협착에서 공통적인 차등발현유전자(DEG)를 분석 평가했다. 또한 야생형(WT) 마우스와 오스테오폰틴(osteopontin, Opn) 녹아웃(KO) 마우스의 하대정맥(IVC)에서 혈관 평활근세포(VSMC)를 분리하고 혈소판유래성장인자(PDGF)로 자극 후 VSMC의 증식을 평가했다.
결과: OPN은 3개의 데이터세트 모두에서 유일하게 공통적으로 상향 조정된 DEG였다. OPN은 대동정맥 마우스 모델에서 AVF 유출부정맥의 내층(medial layer)에서 발현되며 VSMC 마커(α-평활근 액틴, α-SMA)와 함께 염색되었다. OPN 발현은 AVF 수술 중 획득한 수술 전 정맥과 비교하여 혈액투석을 받는 환자의 AVF 유출부정맥협착의 VSMC에서 현저하게 증가한다. PDGF-유도 VSMC 증식은 WT 마우스의 IVC에서 분리된 VSMC에서 유의하게 증가하지만 Opn-KO 마우스의 IVC에서 분리된 VSMC에서는 증가하지 않았다.
결론: OPN은 AVF 유출부정맥에서 VSMC 증식에 관여하는 핵심 유전자이며 AVF 개통률을 개선하기 위한 표적치료에 도움이 될 수 있다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Despite advances in the maintenance of arteriovenous fistulas (AVFs), the patency rates remain suboptimal. Most AVFs fail owing to outflow vein stenosis; however, the underlying mechanism of AVF stenosis remains unclear. Herein, we aimed to identify key factors associated with AVF outflow stenosis. We obtained gene expression profiling data for the outflow vein of AVF from three Gene Expression Omnibus database datasets (GSE39488, GSE97377, and GSE116268) and analyzed the common differentially expressed genes (DEGs). We then evaluated a common DEG in an aortocaval mouse model and the stenotic outflow veins of AVFs collected from patients. Furthermore, we isolated vascular smooth muscle cells (VSMCs) from the inferior vena cava (IVC) of wild-type (WT) and osteopontin (Opn) knockout (KO) mice and assessed the proliferation of VSMCs following stimulation with platelet-derived growth factor (PDGF). OPN was the only common upregulated DEG across all three datasets. OPN is expressed in the medial layer of the outflow vein of AVF in aortocaval mouse models and co-stained with the VSMC marker (α-smooth muscle actin). OPN expression is markedly increased in VSMCs of stenotic outflow veins of AVF from patients under hemodialysis compared with presurgical veins acquired during AVF formation surgery. PDGF-induced VSMC proliferation is significantly increased in VSMCs isolated from IVC of WT mice but not in VSMCs isolated from IVC of Opn-KO mice. OPN may be a key gene involved in VSMC proliferation in AVF outflow veins and a therapeutic target to improve the AVF patency rate.

목차 (Table of Contents)

• 목차
• 1. 서론1
• 2. 방법2
• 1) 데이터 수집 및 전처리2
• 2) In silico 분석3
• 3) AVF 마우스 모델 3
• 4) 마우스 조직 획득 및 처리4
• 5) 면역형광 염색법5
• 6) 인간 검체 채취, 조직 처리, 조직 및 면역형광 염색5
• 7) 마우스 VSMC 분리 및 배양6
• 8) 세포 증식 분석6
• 9) RT-qPCR7
• 10) 통계분석7
• 3. 결과8
• 1) DEG 식별8
• 2) 대동정맥 마우스 모델의 IVC에서 증가된 OPN 발현 9
• 3) AVF의 인간 유출부정맥협착 검체에서의OPN 발현 10
• 4) PDGF-유도 VSMC 증식에서 OPN의 역할 12
• 5) VSMC 증식에서 재조합 OPN의 효과 13
• 4. 고찰14
• 참고문헌18
• 표목차
• 표 1. 유전자 발현 데이터세트의 특성 3
• 그림목차
• 그림 1. Osteopontin(OPN)은 3개의 데이터세트 모두에서 유일한 차등 발현 유전자(DEG) 9
• 그림 2. 동정맥루(AVF) 마우스 모델의 유출부정맥에서의 OPN 발현10
• 그림 3. 환자의 동정맥루(AVF)의 정맥유출로 협착증 검체에서 OPN의 발현11
• 그림 4. 마우스 혈관 평활근 세포(mVSMC)의 혈소판유래 성장인자(PDGF) 유도 증식에 대한 OPN의 영향12
• 그림 5. 재조합 OPN이 mVSMC의 증식에 미치는 영향13