Farnesyl transferase inhibitor의 혈관 평활근 세포증식 및 흰쥐 경동맥 손상 모델에서 신내막 증식에 미치는 영향

Abstract

[한글]

Farnesyl transferase inhibitor의 혈관 평활근 세포증식 및 흰쥐 경동맥 손상 모델에서 신내막 증식에 미치는 영향

혈관의 내피 손상후의 신내막 조직에서의 평활근 증식은 관상동맥 풍선 성형술 후에 따르는 재협착의 원인으로 알려져 있다. 평활근 세포를 포함한 세포의 증식 및 활성화에는 세포내에서 활성화된 ras-protein이 외부의 자극을 세포내로 신호가 전달되는 매개 역할을 하여 세포의 활성화가 촉진된다고 알려지고 있고 ras-protein의 활성화를 막는 것이 세포 증식 및 활성화를 억제에 중요하다. 본 연구는 실험실에서 개발된 경구용 farnesyl transferase inhibitior (FTI) 를 관상동맥 풍선 성형술 후 재협착 치료제로의 사용 가능성을 알아보고자 혈관 평활근 세포의 증식 및 동물 실험에서 신내막 증식에 대한 효과를 검증하고자 하였다.

실험실내에서 흰쥐의 혈관 평활근의 세포를 배양하여 FTI를 약제 농도에 따라 첨가하여 세포 증식에 관한 FTI의 효과를 분석하였다. 생후 10주된 흰쥐의 경동맥 손상 모델을 이용하여 좌측 경동맥에 2Fr의 색전 제거술용 풍선도자를 이용하여 내피손상을 유발한 후

실험 군을 대조 군, 저 용량 (10㎎/㎏, bid) 약제 투여 군, 중간 용량 (50㎎/㎏, bid) 및 고 용량 (100㎎/㎏, bid) 약제 투여 군으로 나누어 14일간 1일 2회 경구 투여하였고, 손상 후 2주째 희생시켜 경동맥 표본을 제작 분석하였으며 또한, 면역 조직학적 분석을 위해 proliferating cell nuclear antigen (PCNA)을 이용하여 아래와 같은 결과를 얻었다.

1. platelet derived growth factor (PDGF, 5ng/㎖) 자극 혹은 fetal bovine serum(FBS) 첨가 하에 혈관 평활근 세포 배양시 FTI는 농도가 증가할수록 세포 증식 정도가 대조 군에 비하여 유의하게 점진적으로 감소시켰다 (p<0.05).

2. 내막면적은 대조 군이 0.35±0.04㎟, 저용량 약제 투여 군이 0.23±0.04㎟, 중간용량 약제 투여 군이 0.19±0.04㎟로 중간용량 약제 투여 군이 대조 군에 비해 유의하게 작은 값을 보였으나(p<0.05), 저용량 약제 투여 군과는 유의한 차이가 없었다. 내강 면적은 대조 군이 0.14±0.02㎟, 저용량 약제 투여 군이 0.11±0.03㎟, 중간용량 약제 투여 군이 0.21±0.02㎟로 중간용량 약제 투여 군이 저용량 약제 투여 군과 대조 군에 비해 유의하게 큰 값을 보였다 (p<0.05). 신내막 증식에 대한 약제의 효과에서 FTI의 용량이 증가할수록 신내막 면적이 감소되었으나 저용량 군에서는 대조 군에 비하여 통계학적인 유의성은 관찰되지 않았고, 중간 용량 투여 군에서는 대조 군에 비하여 통계학적으로 유의한 신내막 억제 효과가 있었다 (p<0.05).

3. PCNA 면역 조직학적 분석의 결과 표지지수 (labelling index)는 대조 군 71±9,저용량 약제 투여 군 73±9, 중간용량 약제 투여 군 54±14, 고용량 약제 투여군 53±9로 중간용량 약제 투여 군과 고용량 약제 투여 군에서 대조 군과저용량 약제 투여 군 에 비하여 유의하게 낮았다 (p<0.05).

이상의 결과로 첫째, FTI는 흰쥐의 혈관 평활근 세포의 증식을 FTI가 농도가 증가함에 따라 세포의 증식을 유의하게 억제하였고 둘째, 흰쥐의 경동맥 손상 모델에서 약제의 용량이 증가할수록 신내막 면적을 유의하게 감소시켰다. 따라서 FTI가 관동맥 성형술 후 재협착 치료의 효과적인 약물로서 적용 가능성이 있다 하겠다.

[영문]

Intimal hyperplasia is due mainly to proliferation and migration of smooth muscle cell (SMC). Activation of SMC results from stimulations of protooncogenes by growth factors induced by activated ras-protein. Ras- proteins becames activated after receiving a farnesyl group in a reaction catalyzed by farnesyl trasferase. We tested the hypothesis that prolonged oral administration of farnesyl transferase inhibitor (FTI, LB42908a, MW=604, LG Chemical, Korea), might inhibit the neointimal thickening in rat carotid injury model.

Cultured aortic vascular SMCs were exposed to sequential concentrations of FTI in vitro, and proliferation inhibition was analyzed with MTT assay. In rat carotid injury model, FTI (low-dose; 10㎎/㎏, bid; mid-dose; 50㎎/㎏, bid; high-dose; 100㎎/㎏, bid) or placebo was administrated orally twice a day starting from 30minutes before injury until sacrifice for 14days. The histo-morphometric analysis for lumen area, intimal area, medial area, intima-to-medial ratio was performed.

In vitro rat aortic SMC culture study, FTI inhibited PDGF or FBS-induced cellular proliferation in a dose dependently manner. In rat carotid artery balloon injury model, the mean neointimal area was significantly reduced in mid-dose group than placebo group or low-dose group (control : 0.35±0.04㎟, low-dose: 0.23±0.04㎟ mid-dose: 0.19±0.04㎟, p<0.05) and the mean ratio of neointima to medial area were significantly reduced in mid-dose group than in placebo group or low dose group (placebo: 3.02±0.34, low-dose: 2.24±0.54㎟ mid-dose: 1.47±0.31㎟, p<0.05). There was no significant difference in the mean area of internal elastic lamina, external elastic lamina and mean luminal area between groups(p>0.05). The labelling index of PCNA was significantly reduced in mid-dose group than placebo group or low-dose group (control : 71±9, low-dose: 73±9, mid-dose: 54±14, high-dose: 53±9, p<0.05)

FTI inhibits SMC proliferation in a dose dependent manner. Prolonged 14-day oral administration of FTI is effective in reducing the neointimal hyperplasia in rat carotid balloon injury model.