KISTI 『글로벌동향브리핑(GTB)』 2009-02-24 출생 전의 배아발생 단계(embryogenesis)에서 심근세포(cardiomyocytes)는 활발하게 증식하여 심장의 다양한 부분으로 발전한다. 그러나 출생 후의 심근세포는 영원히 증식능력을 잃는다. 성체 심근세포는 성장하기는 하지만 증식할 수 없기 때문에, 심근경색 등으로 인하여 손상된 심장은 손상부위가 재생되지 않는다. 증식성장(hyperplasia)하는 배아의 심근세포를 비대성장(hypertrophy)하는 성체의 심근세포로 전환시키는 스위치는 어디에 있을까? 글래드스톤 심혈관질환 연구소(Gladstone Institute of Cardiovascular Disease)와 UCSF(University of California at San Francisco)의 연구진은 Developmental Cell 최근호에 실린 논문에서, 이 스위치가 심근세포를 둘러싸는 심장 섬유모세포(cardiac fibroblasts)에 있다는 것을 밝혀내었다. "우리는 심장 섬유모세포에서 나오는 신호가 심근세포의 상이한 반응에 기여한다는 것을 밝혀내었다. 섬유모세포는 심근세포에 분열(divide) 또는 성장(get bigger)하도록 지시하는 신호를 보낸다."고 연구진은 말했다. 세포는 다른 세포들과 3차원 매트릭스를 이루며 존재한다. 인접한 세포들과의 상호신호(intercellular signaling)는 세포의 내적인 인자 및 신호 (intracellular factors & signaling)와 더불어 조직의 형태, 크기, 기능을 형성하는 작용을 한다. 이와 관련하여 심장 섬유모세포(cardiac fibroblasts)가 배아발생 단계에서 심장을 형성하는 데 매우 중요한 역할을 한다는 사실이 알려져 왔다. 심장 섬유모세포는 심근세포를 둘러싸고 있으며 심장세포의 절반 이상을 구성하지만, 그것이 배아의 심장에서 수행하는 역할은 별로 알려진 것이 없다. 연구진은 다양한 세포들이 심장의 형성과정에 관여한다고 생각해 왔다. 연구진은 심장의 발생 과정에서 일어나는 다양한 세포 간의 상호작용을 재현하기 위하여, 배아의 심근세포와 성체의 심근세포를 함께 배양하면서 양자간의 차이점을 비교·분석하였다. 연구진은 두 세포의 성장과정을 지켜보면서, 배아의 심장 섬유모세포가 성체 심장 섬유모세포보다 심근세포의 세포분열을 효과적으로 촉진한다는 것을 알 수 있었다. 더욱이 배아의 심장 섬유모세포는 피브로넥틴(fibronectin), 콜라겐(collagen), 헤파린 결합성 EGF-유사 성장인자(heparin-binding EGF-like growthfactor)를 특이적으로 분비하여 세포분열을 촉진하는 것으로 나타났다. 심층분석 결과 이 분자들은 심근세포의 표면에 존재하는 또 다른 신호분자인 β1-인테그린(β1-integrin)을 경유하여 작용하는 것으로 밝혀졌다. 연구진은 심근세포에 β1-인테그린이 결핍된 마우스를 만들어 관찰한 결과, 심근세포의 수가 감소하고 신장근육의 총체성(integrity)이 교란되어 출생 전에 사망하는 것으로 나타났다. "우리는 배아의 심장 섬유모세포와 성체의 심장 섬유모세포 사이에 존재하는 중요한 차이를 유발하는 원인을 발견하였다. 전자는 심근세포의 증식(hyperplasia)을 촉진하지만, 후자는 심근의 비대(hypertrophy)를 촉진한다. 이러한 차이를 유발하는 원인은 전자가 피브로넥틴, 콜라겐, 헤파린 결합성 EGF-유사 성장인자를 분비하여 β1-인테그린을 경유하여 심근세포에 영향을 미치기 때문이다. 이 신호분자들을 조작할 수 있다면 심근세포를 다시 분열시켜 심근경색으로 손상된 심장조직을 재생하는 데 활용할 수 있을 것으로 보인다. 따라서 우리는 다음 연구과제는 성체 심장 섬유모세포를 조작하여 배아 심장 섬유모세포와 마찬가지로 심근세포의 증식을 유도하게 할 수 있도록 만드는 것이다."라고 연구진은 말했다. 섬유모세포는 심장 뿐만 아니라, 다른 많은 조직(피부, 유방, 폐 등), 심지어 암(癌)에도 풍부하게 존재한다. 이번 연구결과는 심근경색뿐만 아니라 조직 전반의 발생, 기능, 질병을 이해하고 치료하는 데 폭넓게 기여할 것으로 보인다.