제2형당뇨병에서 심혈관질환

제2형당뇨병에서 미세혈관 및 거대혈관합병증 위험이 높다는 점은 널리 알려진 사실이다. 그렇기에 제2형당뇨병 관리전략의 심혈관 혜택 여부에는 늘 많은 전문가들의 관심이 모여있다. 이런 상황에서 DPP-4억제제는 그간 심혈관 혜택에 대한 가능성을 지속적으로 제시해왔다. 이전 연구에서는 심혈관 위험인자에 대한 부가적인 다면발현효과(pleiotropic effect)가 보고됐고, 주요 임상시험에 대한 사후·추가분석에서는 심혈관사건 감소경향도 나타난 바 있다.

이번 연구에서는 DPP-4억제제인 아나글립틴의 내피기능이상(endothelial dysfunction) 개선 효과에 초점을 맞췄다. 내피기능이상은 높은 혈당과 연관성을 보이고, 동시에 심혈관 합병증 조기발생의 원인 중 하나로 꼽힌다. 즉 이번 연구에서는 궁긍적으로 당뇨병 환자의 심혈관질환 위험에 대한 아나글립틴의 영향을 가늠하고자 한 것이다.

내피기능이상

연구에서는 내피기능이상에 대한 아나글립틴의 효과를 평가하기 위해 인체제대정맥내피세포(human umbilical vein endothelial cells, HUVEC)를 대상으로 MTT 에세이를 통한 세포 생존력, 배양 상청액에서 락트산탈수소효소(LDH) 분비 수치 평가, 실시간 PCR, 웨스턴 블롯(western blot) 분석, 미토콘드리아 활성산소(ROS) 수치, IL-1β·IL-18에 대한 ELISA 분석을 진행했다.

특히 연구팀은 NLRP3 염증조절복합체(NOD-like receptor family, pyrin domain-containing 3 inflammasome), TXNIP(thioredoxininteracting protein), IL-1β·IL-18 등에 대한 아나글립틴의 영향에 주목했다. 연구에서는 “NLRP3 염증조절복합체는 NLRP3, caspase-1, ASC(apoptosis-associated speck-like protein)로 구성된 복합 단백질 세포질 복합체(multiprotein cytoplasmic complex)다. NLRP3 염증조절복합체 활성은 고혈당으로 인한 내피기능이상과 연관성이 있는 것으로 보고됐다”고 적시하며 NLRP3 염증조절복합체에 주목한 이유를 설명했다.

고혈당 HUVEC에서 유의한 혜택

분석 결과 혈당이 높은 HUVEC에서 아나글립틴의 효과가 확인됐다. 평가 결과 아나글립틴은 고혈당 유발성 세포 생존력(cell viability)의 감소를 예방할 수 있는 것으로 나타났다. 고혈당에 노출된 세포들은 정상혈당 세포에 비해 젖산탈수소효소(lactate degydrogenase, LDH) 분비가 증가된 것으로 나타났다. LDH 증가는 세포손상과 연관성이 있는 것으로 보고되고 있다. 하지만 아나글립틴은 고혈당 유발성 세포 사망을 효과적으로 예방한 것으로 나타났다.

이와 함께 미토콘드리아 ROS도 고혈당 노출 세포에서 유의하게 높았는데, 아나글립틴은 용량의존적으로 미토콘드리아 ROS를 억제했다.

NOX4 역시 NADPH 옥시시다아제의 주요한 동형 단백질로 내피세포의 미토콘드리아를 표현하고 미토콘드리아의 ROS 생성에도 연관성을 보인다. 분석결과 높은 혈당은 유전자와 단백질 수치 모두에서 NOX4 표현형을 증가시키는 것으로 나타났고, 아나글립틴은 양쪽 모두의 NOX4 표현형 증가를 억제한 것으로 나타났다.

ROS 생성 증가는 TXNIP 표현 증가로 이어지는데, 실시간 PCR 결과 고혈당 유발 TXNIP 유전자 표현형은 아나글립틴에 의해 억제됐다. 웨스턴 블롯으로 단백질 내 TXNIP를 분석한 결과에서도 동일한 경향이 확인됐다.

ELISA 분석 결과에서는 아나글립틴이 고혈당 유발성 IL-1β와 IL-18도 유의하게 개선시킨 것으로 나타났다.

연구팀은 “아나글립틴을 통한 NLRP3 염증조절복합제 활성 차단은 고혈당으로 인해 유발되는 심혈관질환에서 내피기능부전 치료에 대한 주요한 전략이 될 수 있을 것으로 보고 있다”며 연구에 의미를 부여했다.

SIRT1 패스웨이

한편 연구에서는 아나글립틴이 NLRP3 염증조절복합체 활성을 억제하는 기전도 평가하고자 했다. 그리고 주요한 기전으로 class Ⅲ 히스톤 탈아세틸화효소인 SIRT1를 꼽았다. SIRT1은 내피기능부전에 작용하는 항염증효과를 가지고 있는 유전자로 보고된 바 있어 연구에서는 SIRT1이 아나글립틴의 NLRP3 염증조절복합체 활성 억제효과에 영향을 주는 지 평가했다.

연구팀이 SIRT1를 억제한 결과 NLRP3, ASC, cleved caspase-1에 대한 아나글립틴의 항염증 효과는 사라졌고, IL-1β, IL-18 변이에 대한 억제효과도 사라졌다. 이에 연구에서는 “아나글립틴의 억제효과는 SIRT1-의존 패스웨이에 의해 발현되는 것으로 나타났다”고 정리했다.

이상돈 기자  sdlee@mostonline.co.kr

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