중금속 비소의 혈소판 형태 변화를 매개한 혈소판 활성화 기전에 관한 연구

Abstract

중금속 비소는 환경 중에 널리 존재하는 원소로서, 주로 음용수를 통하여 인체에 노출된다. 만성적인 비소 노출이 다양한 심혈관계 질환을 유발한다는 사실은 역학적으로 보고되어 있으며 이러한 원인 중의 하나로 비소에 의한 혈전 생성 작용에 대해 연구가 활발히 진행 중에 있지만 아직 정확한 기전은 밝혀지지 않았다. 한편 혈소판 응집에 의한 혈전 생성 기전은 여러 단계에 걸쳐서 진행되는데 일반적으로 다양한 자극에 의해 활성화된 혈소판은 그 형태가 바뀌는 shape change 과정을 수반하면서 응집이 형성된다. Shape change 과정은 활성화된 혈소판 내 cytoskeletal protein의 integrity가 변화하면서 발생하는데 이러한 shape change 과정에서 혈소판 내 과립들이 분비되고 integrin이 활성화되면서 혈소판의 응집이 촉진된다. 본 연구에서는 혈전 생성 및 다양한 심혈관 질환에 기여하는 혈소판을 대상으로 하여 비소가 혈소판의 활성화와 shape change 및 혈전 생성에 작용하는 기전을 제시하고자 하였다. 사람의 혈액으로부터 분리한 Platelet rich plasma에 Sodium Arsenite를 가하여 혈소판의 활성화를 유도하였다. 비소에 의한 혈소판의 활성화 효과는 혈소판의 형태적인 변화를 통해 확인하였다. 비소에 의한 혈소판의 활성화에 관여하는 key protein을 찾기 위해 proteomic analysis를 하였으며 이를 통해 비소에 의해 혈소판 내 filamin A protein의 인산화가 유의적으로 증가한다는 결과를 얻었다. Western blot을 통해 비소가 filamin A의 인산화 증가하며 이것이 filamin A의 안정화에 관여하는 것을 확인하였고 이러한 filamin A의 안정화는 Glycoprotein(GP)Ibα unit과의 interaction 을 통해 혈소판 모양 변화에 영향을 주었다. GPIbα는 비소 농도 의존적으로 surface expression이 감소하였으며 Filamin A와 함께 세포 안쪽으로 이동하였다. Confocal microscopy를 이용하여 비소가 실제로 actin 의 assembly를 조절하는지 확인한 결과 비소에 의해 actin 의 assembly가 변화하는 것을 확인할 수 있었으며 actin의 assembly에 관여하는 상위 조절 단백질인 small GTPase protein의 활성을 측정한 결과 비소에 의해 그 활성이 감소하는 것을 확인하였다. Small GTPase protein의 하위 단계에서 actin polymerization을 조절하는 actin capping protein인 cofilin의 경우에도 그 활성이 시간에 따라 변하면서 actin dynamic에 영향을 미치는 것으로 나타났다. Actin dynamic이 변화함에 따라 혈소판 α-granule의 분비가 증가하는지 확인하기 위해 p-selectin의 발현을 측정한 결과 비소 농도 의존적으로 p-selectin의 발현이 증가하였다. 비소에 의한 자체적인 혈소판 응집 효과는 나타나지 않았으며 혈소판 agonist인 thrombin과 ADP에 의한 혈소판 응집 효과를 비소가 농도 의존적으로 촉진시켰다. 이상의 결과를 종합하면, 비소는 혈소판을 활성화시켜 그 형태를 변화시키며 이러한 형태변화는 혈소판의 Glycoprotein Ibα - Filamin A의 relocalization 및 actin assembly의 변화를 통해 나타나는 결과임을 알 수 있다. 비소에 의해 형태적인 변화를 나타내는 혈소판에서 부착단백질인 P-selectin의 발현이 증가하였으며 agonist에 의한 혈액 응고 작용이 촉진되었다. 따라서 본 연구결과는 비소 노출에 의한 심혈관계 질환의 발병 원인 중 하나로 지목되고 있는 혈전 생성을 설명하는 한 가지 기전으로 제시될 수 있을 것이다.