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중배엽 줄기세포가 심근세포로의 변화 및 이식경색심근에서의 유전자 발현양상에 관한 연구 원문보기
Differentiation of Mesenchymal Stem Cells into Cardiomyocytes and Gene Expression Profiles in Transplanted Myocardium

  • 저자

    박성미

  • 학위수여기관

    高麗大學校 大學院

  • 학위구분

    국내박사

  • 학과

    의학과

  • 지도교수

  • 발행년도

    2004

  • 총페이지

    i, 36p.

  • 키워드

    중배엽 줄기세포 심근세포 이식경색심근;

  • 언어

    kor

  • 원문 URL

    http://www.riss.kr/link?id=T10070128&outLink=K  

  • 초록

    배경 및 목적 : 심근경색은 심부전을 일으키고 사망을 초래하는 중요한 원인 중 하나이다. 심근은 재생능력이 없기 때문에 경색심근은 재형성의 과정을 밟게 된다. 줄기세포는 자가 증식과 다양한 세포로의 분화가 가능한 세포로 최근 중배엽 줄기세포를 이용하여 경색심근을 치료하고자 하는 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 골수의 중배엽 줄기세포를 BMP2와 FGF-4로 처리하여 쥐의 경색심근에 이식한 후 경색심근에 생착하는지의 여부와 심근세포로의 분화가 가능한 지를 확인하고, 이식된 줄기세포의 생존, 증식, 분화의 변화 등을 통하여 심근 재생의 효과 및 그로 인한 심장기능 개선 여부 등을 비교하고자 하였다. 또한, cDNA microarray 기법을 이용하여 경색후 심근에서 발현되는 유전자 프로파일과 줄기세포를 이식한 심장에서의 유전자 프로파일을 비교하고자 하였다. 방법 : 쥐의 좌전하행지 관상동맥 결찰하여 경색심근 모델을 만들었다. 쥐의 경골에서 골수를 채취한 다음 원심분리 등의 방법으로 중배엽 줄기세포를 분리한 후, BMP2 및 FGF-4 와 같이 배양하였으며, DiI-labeling 후 경색심근에 이식하였다. 심장초음파검사로 심장기능의 변화를 측정하고, 심장조직을 채취하여 심근 특이표지자인 sarcomeric α-actinin에 대한 면역형광염색을 실시하였다. 또한, cDNA microarray를 통하여 유전자 프로파일의 변화를 관찰하였다. 결과 : 세포이식 2주 후 심근 특이표지자인 sarcomeric α-actinin이 경색심근에 위치한 DiI로 표지된 중배엽 줄기세포에서 발견되었다. 줄기세포이식을 하지 않은 경색심근은 시간이 지남에 따라 심장기능이 저하되었으나, 이식심근에서는 최초 심근 경색시 보다 심장기능이 개선되었다 (16.47 % to 19.15 %, p=0.021). 이식심근에서는 세포고사에 관여하는 유전자의 발현이 감소하고, 세포증식, 재생 및 에너지 발생대사에 관여하는 유전자의 발현이 증가하였다. 결론 : 골수에서 분리한 중배엽 줄기세포를 BMP2 및 FGF-4 와 같이 배양하였을 때 심근세포로 분화되었다. 중배엽 줄기세포를 경색심근에 이식하였을 때 심장기능은 향상되었으며, 기존 심근세포의 고사억제 및 손실된 심근세포를 재생하는 유전자 발현이 증가되었다.


    Background and Purpose : Myocardial infarction is one of the major causes of heart failure leading to the mortality and morbidity. Cardiac muscle lacks the ability to regenerate after ischemic injury and processes to ventricular remodeling. Several groups have reported that putative mesenchymal stem cells (MSCs) from bone marrow can differentiate into cardiac muscle cells in vitro and in vivo. In this study, we investigated the differentiation of MSCs cultured with BMP2 and FGF-4 into cardiomyocytes when engrafted in infarcted heart. We also studied the ventricular function and gene expression profiles after transplanting MSCs following infarction. Methods : MSCs were isolated from bone marrow aspirates from the rat tibia, and cultured in the presence of BMP2 and FGF-4. After labeling with DiI, MSCs were injected at the periphery of infarcted myocardium which was made by the ligation of left anterior descending coronary artery. Cardiac function was evaluated by transthoracic echocardiography. Gene expression profiles were studied by cDNA microarrays. Result : DiI-labeled MSCs (engrafted MSCs) were found in the infarcted myocardium. The immunolabeling against sarcomeric α-actinin suggests the differentiation of MSCs into cardiac muscle cells. Infarcted heart received MSCs transplantation showed an improvement of left ventricular wall motion and fractional shortening. MSCs transplantation down-regulated apoptosis-related genes and up-regulated regeneration and proliferation-related genes. Conclusion : MSCs cultured in the presence of BMP2 and FGF-4 were successfully engrafted into the infarcted myocardium and differentiated into cardiomyocytes. Transplantation of MSCs improved cardiac function. Apoptosis related genes were inhibited and regeneraration and proliferation related genes were induced in the infarcted myocardium by transplantation of MSCs.


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