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Nov 13, 2023

외인성 미토콘드리아 이식은 심장 마비로 인한 소생 후 생존 및 신경학적 결과를 향상시킵니다.

BMC 의약품 볼륨

BMC Medicine 21권, 기사 번호: 56(2023) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

미토콘드리아 이식(MTx)은 심정지(CA) 후 심각한 허혈-재관류 손상을 완화할 수 있는 잠재력을 지닌 새로운 기술이지만 잘 이해되지 않은 기술입니다. 현재 지식의 중요한 격차를 해결하기 위해 MTx가 CA 소생술 후 결과를 향상시킬 수 있다는 가설을 테스트합니다.

이 연구는 시험관 내 및 생체 내 연구로 구성됩니다. 우리는 처음에 체외에서 1차 신경 세포 배양으로 외인성 미토콘드리아의 이동을 조사했습니다. 공여 쥐의 뇌와 근육 조직에서 추출한 외인성 미토콘드리아와 신경 세포의 내인성 미토콘드리아를 별도로 표지한 후 공동배양하였다. 공동 배양 후 24시간 후에 미토콘드리아 전달이 현미경을 사용하여 관찰되었습니다. 생존에 미치는 영향을 비교하기 위해 새로 분리된 미토콘드리아와 냉동 해동된 미토콘드리아 사이의 시험관 내 아데노신 삼인산(ATP) 함량을 평가했습니다. 우리의 주요 연구는 쥐에게 10분간 질식 CA를 실시한 후 소생시키는 CA의 생체 내 쥐 모델이었습니다. 성공적인 소생이 이루어졌을 때, 쥐를 정맥 주사의 세 가지 그룹(비히클, 냉동-해동 또는 신선한 생존 가능한 미토콘드리아) 중 하나로 무작위로 배정했습니다. CA 후 72시간 동안 MTx의 치료 효능은 생존율 비교를 통해 평가되었습니다. CA 후 24시간 동안 수용자 동물의 중요한 기관 내에서 표지된 기증자 미토콘드리아의 지속성을 현미경을 통해 시각화했습니다.

기증된 미토콘드리아는 배양된 신경 세포에 성공적으로 흡수되었습니다. 신경 세포 내부의 내인성 미토콘드리아와 동일 위치에 있는 외인성 미토콘드리아를 전달했습니다. 신선한 미토콘드리아의 ATP 함량은 냉동-해동된 미토콘드리아보다 약 4배 더 높았습니다. 생체 내 생존 연구에서, 새로 분리된 기능성 미토콘드리아는 냉동 해동된 미토콘드리아가 아닌 72시간 생존율을 55%에서 91%로 크게 증가시켰습니다(비히클 대비 P = 0.048). 생존에 대한 유익한 효과는 동맥 젖산 및 포도당 수준의 빠른 회복, 뇌 미세순환, 폐부종 및 신경 기능의 개선과 관련이 있었습니다. CA 후 24시간 동안 생존한 쥐의 필수 기관 내부에서 표지된 미토콘드리아가 관찰되었습니다.

소생술 직후에 수행된 MTx는 CA 이후 쥐의 생존율과 신경학적 회복을 향상시켰습니다. 이러한 결과는 CA 이후 현재 손실된 생명을 구하기 위한 새로운 치료 전략으로서 MTx의 개발을 촉진하기 위한 향후 연구의 토대를 제공합니다.

동료 검토 보고서

미토콘드리아 이식(MTx)은 허혈 및 재관류(I/R)에 의해 손상된 세포의 기능을 향상시킬 수 있는 잠재력을 가진 새로운 기술입니다. 심장 마비(CA) 동안 허혈성 손상은 세포 아데노신 삼인산(ATP)을 빠르게 고갈시키고, 자유 라디칼을 생성하며, 나트륨과 칼슘의 이온 조절을 조절하지 못합니다. 이러한 메커니즘은 재관류 중에 악화될 수 있는 추가적인 신호 전달 계통을 유발하여 심각한 미토콘드리아 기능 장애 및 사망으로 이어질 수 있습니다[1,2,3,4]. 다행스럽게도 손상된 미토콘드리아는 분열, 융합, 미토파지 및 최근에 설명된 세포간 미토콘드리아 전달 메커니즘을 통해 자가 복구 및 세포 보호가 가능합니다[5, 6]. 미토콘드리아가 세포에서 세포로 이동할 수 있다는 발견은 건강한 기증자 미토콘드리아를 손상된 미토콘드리아가 있는 세포에 이식할 가능성을 시사합니다[7,8,9].

많은 연구에서 심장 손상[10,11,12,13,14,15,16,17] 및 뇌졸중[6, 18] 분야에서 MTx 이후 개선된 결과가 확인되었습니다. 미토콘드리아는 표적 조직에 직접 주입되거나 단순 정맥 주입으로 전달되었습니다[18]. 그러나 미토콘드리아가 뉴런, 심장 근세포 및 기타 기관에 의해 흡수되는 정도는 알려져 있지 않습니다. 기증자 미토콘드리아가 건강한(호흡하는) 미토콘드리아로 조직에서 얼마나 오랫동안 지속되는지 또는 단순히 수명이 짧은 생물학적 활성 미토콘드리아 입자를 제공하는지 여부는 알려져 있지 않습니다. 또한 MTx는 CA 이후 I/R 손상에 대해 연구되지 않았습니다.