지방 조직과 교감 신경 세포 사이의 상호 작용은 심장 부정맥에 기여합니다.

Cell Reports Medicine 저널 에 최근 발표된 연구에 따르면, 알츠하이머병 발병 위험이 있는 노인의 급속 안구 운동(REM) 수면 중 무호흡 발생 빈도와 언어 기억 장애 정도 사이에 연관성이 있는 것으로 나타났습니다. 언어 기억은 구두 또는 서면으로 제시된 정보를 기억하고 회상하는 인지 능력을 의미하며, 특히 알츠하이머병에 취약합니다.

중국 과학자 그룹이 수행한 연구에서는 지방세포, 심근세포, 그리고 교감신경 뉴런을 체외에서 공동 배양하여 심외막 지방 조직과 교감신경계, 그리고 심장 부정맥 사이의 독립적인 연관성을 분석했습니다. 연구진은 지방 조직-신경계 축이 부정맥 발생에 중요한 역할을 한다는 것을 발견했습니다.

심장의 전기적 또는 구조적 이상으로 인한 전기 자극의 형성 및 전도 이상은 심장 부정맥 으로 이어질 수 있습니다. 이러한 이상은 유전적이거나 후천적 심장 질환과 관련이 있을 수 있습니다. 연구에 따르면 교감신경은 심장 부정맥의 발병 기전에 중요한 역할을 합니다. 교감신경계의 부적절한 자극으로 인한 비정상적인 전기 회로의 활성화와 심실 재분극 장애는 심실 세동 및 빈맥, 심방 세동, 심지어 심장사 까지 유발할 수 있습니다.

최근 연구에서는 심외막 지방 조직이심방세동, 심실세동, 심실빈맥 의 발생과 밀접한 관련이 있음 이 밝혀졌습니다. 또한, 심외막 지방 조직은 심근과 인접해 있으며, 두 조직을 분리하는 조직이 없기 때문에 심외막 지방 조직에서 분비되는 염증성 사이토카인과 아디포카인은 전기적 구조와 심장 구조를 변화시킬 수 있습니다. 그러나 심외막 지방 조직과 교감신경 뉴런이 상호작용하는지, 그리고 그 상호작용이 부정맥 발생에 어떤 영향을 미치는지는 아직 불분명합니다.

연구 소개 본 연구에서 과학자들은 적합한 인간 질병 모델이 부족하고 심장, 신경 및 지방 조직을 충분히 확보하고 확장하는 데 어려움이 있는 한계를 극복하기 위해 줄기 세포로부터 시험관 내에서 심근세포, 지방세포 및 교감신경 세포를 생성하고 공동 배양 모델을 구축하여 심외막 지방 조직과 교감신경 세포 간의 상호 작용과 심근세포에 미치는 영향을 연구했습니다.

건강한 대조군과 발작성 또는 영구적 심방세동 환자를 포함한 53명의 참가자의 말초 정맥과 관상동에서 혈장 샘플을 채취했습니다. 또한, 개심술을 받은 영구적 심방세동 환자의 심외막 지방 조직도 채취했습니다.

인간 만능줄기세포와 지방줄기세포, 인간 배아줄기세포, 그리고 배아섬유아세포에서 유래한 유도만능줄기세포를 이용하여 세포주를 확립하고 배양하였다. 교감신경 뉴런을 얻기 위해 순차적 유도 전략을 사용하였는데, 이 전략은 인간 만능줄기세포에서 유래한 신경세포를 분화배지에서 배양하는 것이다.

지방세포 분화 배지에서 지방줄기세포를 배양하여 지방세포 분화를 유도하고 심외막 지방조직을 생성하였다. 정량적 역전사 중합효소 연쇄반응(qRT-PCR)을 이용하여 백색, 갈색, 베이지색 지방조직 마커의 발현을 측정하였다. 2차원 단층 분화 기법을 이용하여 인간 만능줄기세포로부터 심근세포를 생성하였다.

결과: 심외막 지방 조직과 교감 신경 세포와 함께 배양한 심근세포는 어느 하나와도 배양하지 않은 심근세포에서 심각한 전기적 이상, 부정맥적 표현형, 칼슘 이온(Ca2+) 신호 전달 장애가 나타났다.

또한, 이 연구는 심외막 지방 조직에서 분비되는 렙틴이 교감신경 뉴런의 신경펩타이드 Y 방출을 활성화할 수 있음을 보여주었습니다. 이 신경펩타이드는 심근세포의 Y1 수용체에 결합하여 칼슘/칼모듈린 의존성 단백질 키나아제 II(CaMKII)와 나트륨(Na₂+)/칼슘(Ca₂+) 교환체의 활성에 영향을 미쳐 심박수 이상을 유발합니다.

결론적으로, 심외막 지방 조직과 교감신경 뉴런 간의 상호작용이 심근세포에서 부정맥 표현형을 유발함을 시사한다. 본 연구는 이러한 표현형이 지방세포에서 분비되는 렙틴에 의한 교감신경 뉴런의 자극으로 인해 신경펩타이드 Y가 방출됨으로써 발생함을 보여주었다. 이 신경펩타이드는 Y1 수용체에 결합하여 CaMKII와 Na2+/Ca2+ 교환체의 활성에 영향을 미쳐 비정상적인 심장 박동을 유발한다.