Carvedilol 단독 또는 cyclosporine과의 혼합투여가 백서 대동맥 혈관 평활근 배양세포의 증식에 미치는 영향

Abstract

[한글]신장이식후 발생하는 만성거부반응이나 동맥재건술 또는 동맥풍선 확장술이후에 발생하는 동맥의 경화성병변은 비록 원인에는 차이가 있으나 손상에 의한 내막증식과 섬유화가 특징적이며, 기본병태생리로서 각종 cytokine에 의한 혈관 평활근세포의 증식과 세포내막으로의 유주/이동에 의한 것으로 알려져 있다. 현재까지 이러한 현상을 의의 있게 억제한다고 알려진 약제는 매우 제한적이다. 최근 들어 면역억제제인 rapamycin과 mycophenolic acid 뿐만 아니라 α- 및 β-수용체 blocker인 carvedilol이 혈관 평활근세포의 증식과 유주/이동억제작용을 하는 것으로 밝혀지고 있다. 이에 저자들은 carvedilol의 단독투여 또는 면역억제제인 cyclosporine과의 혼합투여가 각종 혈관 평활근세포의 증식유발인자의 존재 하에서 혈관 평활근세포의 증식에 미치는 영향을 관찰하고자 본 연구를 기획하였다. 백서의 대동맥에서 혈관 평활근세포를 분리 및 배양하여 (1) PDGF(10 ng/ml) 단독, (2) PDGF+cyclosporine(100 nM), (3) PDGF+carvedilol(1μM, 10μM), (4) PDGF+cyclosporine(100 nM)+carvedilol(1μM, 10 μM) 등으로 증식유발인자와 약제를 투여한 후 혈관 평활근세포의 증식정도를 측정하였다. 혈관 평활근세포의 증식유발인자로서는 PDGF이외도 endothelin-1(10 nM)과 angiotension-II(100 nM)를 같은 요령으로 사용하였으며 혈관 평활근세포의 증식정도는 H3-thymidine incorporation을 이용한 DNA 합성능 측정으로 시행하였다. 혈관 평활근세포의 증식유발인자로 PDGF(10 ng/ml)를 사용한 경우 carvedilol 1μM에서는 PDGF 단독투여군의 65.2 ± 5.9%의 증식정도를 보였으며 carvedilol 10 μM에서는 18.3 ± 7.8%의 증식정도를 보여 통계학적으로 유의한 증식억제효과를 보였다(p< 0.05). 이러한 carvedilol의 혈관 평활근세포 증식억제효과은 다른 증식유발인자인 endothelin-1과 angiotensin-II를 사용한 경우에서도 비슷한 결과를 보였다. Cyclosporine의 병합투여는 carvedilol의 혈관 평활근세포 증식억제효과에 영향을 미치지 않아, cyclosporine과 carvedilol의 병합투여군의 증식정도는 carvedilol 단독투여군과 비교하여 통계학적으로 유의한 차이를 보이지 않았다(p>0.05).

결론적으로 carvedilol은 혈압강하효과이외도 혈관 평활근세포에 대하여 증식억제효과가 뚜렷하며 cyclosporine을 동시에 사용하는 경우에도 증식억제효과가 그대로 잘 유지되었다. 이는 향후 인체를 대상으로 한 carvedilol의 전향적인 임상연구를 시행할 수 있는 이론적인 근거를 제시해 주고 있다.

[영문]Background: Typical pathologic lesions of chronic allograft rejection or transplant vascular sclerosis are similar to arteriosclerotic vascular lesion of non-transplant patients or vascular remodeling process after vascular injury. Abnormal and excess proliferation of vascular smooth muscle cells (VSMC) which are triggered by endothelium-derived cytokines or growth factors, plays a major role during these process. Effective prophylactic or therapeutic strategies against chronic rejection or transplant vasculopathy are not yet clearly established. Recent in vitro cell culture study showed that carvedilol, a novel antihypertensive agent, has the significant inhibitory activities against the proliferation of VSMC.

Materials and methods: Using in vitro cultured VSMC, we measured the anti-proliferative activity of carvedilol alone, or in combination with cyclosporine. Growth-arrested cultured VSMC (5-9 passage) from the aorta of rat (Sprague-Dawley) were exposed to platelet derived growth factor (PDGF), endothelin-l, or angiotensin-II. Carvedilol and/or cyclosporine were added as inhibitors. Proliferation was assessed by incorporated [3H]-thymidine activity.

Results: PDGF stimulated mitogenesis most effectively. Carvedilol inhibited mitogenesis in a dose-dependent manner in the presence of PDGF (10 ng/ml). Compared to control, proliferation was significantly decreased to 60.3(±10.4)% and 18.3(±5.9)% in the presence of 1μM and 10μM of carvedilol, respectively (p<0.05, each). Carvedilol also produced significant concentration-dependent inhibitory activities against VSMC proliferation induced by endothelin-1 (10 nM) and angiotensin-II (100 nM). The IC50 of carvedilol in PDGF-, endothelin-l and angiotensin-ll-stimulated VSMC were 1 ~ 10μM. Cyclosporine (100 nM) did not show significant inhibition of VSMC proliferation regardless of the kinds of cytokines. However, combined addition of carvedilol and cyclosporine inhibited significantly VSMC proliferation. The pattern of inhibition in combined group was very similar with that of carvedilol alone group regardless of the kind of cytokines.

Conclusions: The present study demonstrated that carvedilol significantly inhibited the proliferation of VSMCs regardless of the kind of cytokines, and even under the presence of cyclosporine in cultured VSMC. These indicate that carvedilol has the unique potential to reduce the development of transplant vasculopathy in hypertensive renal transplant recipients under cyclosporine-based immunosuppression.