Myeloid-Specific Pck1 Deficiency Does Not Alter Aortic Root Atherosclerosis in Mice

기술 요약: 마우스의 골수 세포 특이적 Pck1 결핍은 대동맥 근부 동맥경화증을 변화시키지 않는다

문제 및 배경
동맥경화증은 유전적 요인과 환경적 요인 모두에 의해 유발되는 복잡한 질환이다. 인간 대상의 전전체 연관 분석(GWAS)은 수많은 위험 로커스(loci)를 식별해 왔으나, 연관 불균형으로 인해 특정 인과 유전자와 기전을 결정하는 것은 여전히 어려운 과제이다. 마우스 모델은 양적 형질 위치(QTL) 매핑을 통해 이러한 요인들을 해부할 수 있는 통제된 환경을 제공한다. 저자들은 이전 연구에서 Apoe^-/- 마우스의 대동맥 근부 병변 크기를 조절하는 Ath28 QTL이 염색체 2번의 원위 말단에 위치함을 확인하였다. 정밀 매핑을 통해 이 영역을 좁힌 결과, 단 세 개의 단백질 코딩 유전자(Zbp1, Pck1, Pmepa1)를 포함하는 217 Kb 구간인 Ath28.1로 범위를 좁혔다.

Zbp1은 이전에 테스트되어 동맥경화증을 감소시키는 것으로 밝혀졌으나, Pck1(포스포엔올피루브산 카르복시키나제 1 또는 PEPCK-C 인코딩)의 역할은 이 맥락에서 아직 검증되지 않았다. Pck1은 당신생합성 및 글리세로뉴생생합성의 핵심 효소이다. 전신적 Pck1 결핍은 출생 전 사망을 초래하므로, 조직 특이적 모델을 통해 기능적 조사가 가능하다. Pck1은 대식세포에서 발현되며 대식세포가 동맥경화 형성에 중심적인 역할을 한다는 점을 고려하여, 저자들은 골수 세포 특이적 Pck1 결핍이 동맥경화증 중증도의 조절 인자로 작용하는지 확인하고자 하였다.

방법론
본 연구는 C57BL/6 마우스를 이용한 고지혈증 및 동맥경화증 모델을 활용하였다.

• 유전 모델: Pck1^flox/flox 마우스와 LysM-Cre^+/- 형질전환 마우스를 교배하여 골수 세포 특이적 Pck1 결핍(KO) 마우스를 생성하였다. 야생형(WT) 형제 마우스가 대조군으로 사용되었다.
• 고지혈증 유도: Apoe 또는 Ldlr 결핍의 필요성을 피하기 위해, 기능 획득형 PCSK9 변이체(D377Y)를 인코딩하는 아데노 부속 바이러스 혈청형 9(AAV9)를 단일 복강 내 주입하여 고지혈증을 유도하였다.
• 식이 처치: 8주령에 주입 후, 마우스에게 16주 동안 고지방, 고콜레스테롤 서구식 식단을 급여하였다.
• 평가: 24주령에 마우스를 희생시켰다. 연구진은 체중, 장기 무게(간, 비장), 혈장 지질 프로파일(총 콜레스테롤, HDL-C, non-HDL-C, 중성지방)을 측정하였다. 대동맥 근부 절편은 병변 면적 및 괴사 핵 크기에 대한 조직학적 정량화를 통해 분석되었다.
• 통계 분석: 데이터는 성별에 따라 분리하여 비모수적 양측 검정인 Mann-Whitney 테스트로 분석되었다.

주요 결과

1. 표현형 변화: 동맥경화증에 대한 예상과는 달리, 골수 세포 특이적 Pck1 결핍은 유의미한 생리적 변화를 나타냈다. 암수 KO 마우스 모두 WT 대조군에 비해 체중(중앙값 기준 각각 26.2%, 31.1% 감소)과 간 무게(중앙값 기준 각각 40.4%, 30.2% 감소)가 유의하게 감소하였다. 비장 무게는 변화가 없었다.
2. 지질 프로파일 변화:
   • HDL-콜레스테롤: HDL-C 수치는 암수 KO 마우스 모두에서 유의하게 감소하였다(남성 52.4% 감소, 여성 59.9% 감소).
   • 총 및 non-HDL 콜레스테롤: 총 콜레스테롤과 non-HDL 콜레스테롤은 남성 KO 마우스에서만 유의하게 감소하였다(각각 32.7%, 39.8% 감소). 여성 KO 마우스는 대조군과 비교하여 이들 매개변수에서 유의한 변화를 보이지 않았다.
   • 중성지방: 혈장 중성지방 수치는 양성 모두에서 변화가 없었다.
3. 동맥경화증 결과: 이러한 대사적 변화에도 불구하고, 대동� 근부 병변 면적이나 괴사 핵 면적에서 KO와 WT 사이의 유의미한 차이는 발견되지 않았다. 병변 면적의 변동성(변동 계수 40–68%)은 매우 높았으나, 중앙값은 유의미한 차이를 보이지 않았다. 선형 회귀 분석 결과, 특정 유전자형/성별 그룹 내에서 병변 면적과 non-HDL 콜레스테롤 사이의 유의미한 상관관계는 나타나지 않았다.

의의 및 주장
본 연구의 주요 주장은 결핍이 골수 세포에 국한될 때 Pck1이 Ath28.1 QTL 내의 동맥경화증 조절 유전자로 확인되지 않는다는 것이다. 저자들은 골수 세포 내 Pck1 발현의 부재가 이 고지혈증 마우스 모델에서 대동맥 근부 동맥경화증에 유의미한 영향을 미치지 않는다고 결론지었다.

본 논문은 몇 가지 예상치 못한 발견을 강조한다:

• KO 마우스에서의 체중 및 간 무게 감소는 골수 세포 Pck1 결핍의 전신적 대사 영향을 시사하지만, 그 기전은 본 연구에서 설명되지 않은 채 남아 있다.
• 남성에서의 non-HDL 콜레스테롤 감소와 여성에서의 보편적인 HDL-C 감소는 골수 세포 P de Pck1이 간 질량 또는 기능에 대한 효과를 통해 지질 대사에 영향을 미칠 수 있음을 나타내지만, 이러한 변화가 대동맥 근부의 동맥경화 부담 변화로 이어지지는 않았다.
• 본 연구는 Ath28.1 영역 내의 인과 유전자를 찾는 탐색 범위를 좁혔으며, Pck1을 골수 세포 특이적 발현 맥락에서 배제함으로써 Pmepa1을 남은 후보로 남겨두었다.

저자들은 골수 세포에만 국한된 연구라는 점(내피 세포나 평활근 세포에서의 잠재적 역할은 테스트되지 않음)과 병변 크기의 높은 변동성을 인정하며 신중한 어조를 유지하였다. 저자들은 이러한 발견을 바탕으로 새로운 치료적 응용을 제안하기보다는, 특정 유전적 및 세포적 맥락에서 Pck1에 대한 확정적인 부정적 결과를 제공한다.