Part 1. Switch of hepatic tumor feeding vessels induced by anti-angiogenic therapy
Recently, anti-angiogenic therapy became an important therapeutic option for cancer treatment. Unfortunately, tumors easily gain resistance to anti-angiogenic therapy and sometimes even become more aggressive by anti-angiogenic agents. However our underlying of the underlying mechanism remains incomplete.
Potential alterations in the tumor feeding vessel caused by VEGF-Trap (one of the latest versions of anti-angiogenic therapies) were explored in mouse hepatic tumor models. The hepatic tumor was produced by surgically implanting Lewis lung carcinoma (LLC) cells into the liver. Selective angiography of the hepatic artery and portal vein was performed by perfusing each vessel with latex dye.
Similar to human hepatic tumors including hepatocellular carcinoma, untreated LLC mass derived its feeding vessels from the hepatic artery, but not from the portal vein. When we treated the LLC bearing mice with VEGF-Trap, a significant portion of the tumor feeding vessels switched its origin to show communication with the portal vein.
Our data indicates that VEGF-Trap induced a ‘hemodynamic switch of the tumor feeding vessels’ under our experimental design. This implies that anti-angiogenic therapy may jeopardize the technical suitability and reliability of current diagnostic imaging and/or therapeutic interventional modalities.
Keywords: Hepatic tumor, hepatocelluar carcinoma, anti-angiogenic therapy, selective angiography, tumor feeding vessel
Part 2. T Lymphocytes Negatively Regulate Lymph Node Lymphatic Vessels through Interferon-??
Lymph node lymphatic vessels (LNLVs) serve as a conduit to drain antigens from peripheral tissues. LNLV density is known to be positively regulated via VEGFs secreted by B cells, macrophages and dendritic cells (DCs). Here, we show that LNLVs are negatively regulated by T cells. In both the steady and inflammatory states, the density of LNLVs was increased under the absence of T cells but later reversed when T cells were reconstituted. T cells regulate LNLVs mainly by secreting interferon-??, which suppresses lymphatic-specific genes in lymphatic endothelial cells and consequently causes marked LNLV reduction. Furthermore, under circumstances of T cell depletion and subsequent increase of LNLVs, the recruitment of antigen-carrying DCs to LNs is augmented, reflecting a compensatory mechanism for proper antigen presentation to T cells through increased LNLVs. In conclusion, T cells counteract B cells to sustain the homeostatic balance of LNLVs through a negative paracrine action of interferon-??.
Keywords: Lymph node lymphatic vessel, T lymphocyte, B lymphocyte, interferon-??.
Part 1. 간종양 실험모델에서 항혈관치료로 인한 종양 feeding vessel의 혈역학적 전환
최근 항혈관치료는 암치료에 있어서 중요한 역할을 담당하게 되었다. 하지만, 암세포들은 항혈관치료에 대한 내성을 쉽게 획득한다는 사실이 관찰되었다. 더 나아가 항혈관 치료 자체가 암세포들이 더욱 공격적인 성질을 갖도록 조장한다는 최근 보고들도 있었다. 하지만, 어떤 기전에 의해서 항혈관 치료에 대한 내성 및 공격성 증가가 이루어지는지에 대한 이해가 충분하지 못한 상태이다.
생명과학에 있어서 대부분의 경우 기초과학 연구에서 선행된 발견이 추후에 임상연구에 적용되는 경우가 많았다. 그러나, 종양의 feeding vessel 및 혈역학 만큼은 임상연구를 통해 밝혀진 지식이 압도적으로 많을뿐더러 이미 이 지식을 적용한 기술들이 다수 상용화??보편화 된 상태이다. 반면, 대부분의 기초과학 연구자들에게는 혈역학 및 feeding vessel의 개념 자체가 생소한 실정이다. 간암의 경우에서도 알 수 있듯이 실용적인 측면을 차치하고서라도 종양 혈관의 병태 생리에 관한 심도 있는 통찰을 위해서는 종양 feeding vessel의 혈역학에 대한 이해가 반드시 필요하다.
종양의 feeding vessel처럼 특정 혈관을 정확히 관찰하기 위해서는 해당 혈관의 혈류를 주변의 혈류로부터 분리하여 측정해야 한다. 사람의 경우에는 Seldinger method를 통해 catheter를 혈관 내부에 삽입하고 super-selection 할 수 있지만, 생쥐를 포함한 소동물의 경우에는 혈관이 워낙 작기 때문에 사람처럼 catheter를 이용하여 혈류를 분리시키는 것이 불가능하다. 아마도 이런 기술적인 난관으로 인해 소동물에서 종양의 feeding vessel에 관한 연구가 거의 이루어지지 못한 것이 아닌가 짐작 할 수 있다. 그러므로, catheter를 삽입하지 않고도 개별 혈관 또는 혈관 구획을 관찰할 수 있다면 그 자체로 의미가 있으며, 임상연구들에서 밝혀낸 혈역학에 관한 고도의 지식들을 기초 생물학 분야에도 적용할 수 있는 계기가 될 것이다. 따라서, 본 연구의 첫번째 목적은 혈관 catheter의 삽입 없이도 선택적 혈관조영(selective angiography)을 시행할 수 있는 방법을 수립하는 것이다.
기존 문헌상 보고된 모세혈관을 잘 통과하지 못하는 latex dye를 이용하여 동맥을 관찰하는 방법을 변형하였다. 즉, angio-catheter로 하대정맥이나 간문맥을 cannulation한 후 latex dye를 관류시키면 모세혈관을 경계로 한 pre-capillary compartment가 latex dye로 채워지므로, 각각 정맥 및 간문맥의 분포를 관찰하게 된다. 문헌상 보고된 심장의 좌심실을 통한 latex dye perfusion 방법까지 합하면, arteriography, portography, venography를 망라하는 ex vivo 선택적 혈관조영술을 시행할 수 있다.
본 연구에서는 이와같은 선택적 혈관조영술을 이용하여 생쥐의 간암모델에서 항혈관 치료(VEGF-Trap, aflibercept)를 시행한 후 유도되는 tumor feeding vessel의 변화를 관찰하였다. 간암모델을 선정하기 위해 자발적 종양 생성 모델 3종을 포함하여 tumor cell line등 총 7종류의 모델을 조사하였다. 그중 Lewis lung carcinoma implantation (LLC) 모델이 hepatic artery에서 유래한 feeding vessel가 분포하는 hypervascular mass를 형성하고 간문맥은 종양에 거의 분포하지 않는다는 점에서 사람의 간암과 비슷한 양상을 보였다. 따라서 LLC를 간암모델로 삼았다.
LLC를 가진 생쥐에 VEGF-Trap을 투여한 후, 선택적 혈관조영을 시행하였더니 종종 tumor feeding vessel들이 artery가 아닌 간문맥을 통해서도 조영되는 소견을 관찰하였다. 간문맥을 통한 종양혈관 분포는 대조군 생쥐에서 관찰되지 않았음은 물론, 사람을 대상으로 한 간암 연구들을 근거로 볼 때도 대단히 특이한 현상이다. 따라서 항혈관 치료를 시행하면 동맥혈만을 공급받던 tumor feeding vessel들이 간문맥혈도 공급받게 되는 switch of tumor feeding vessel을 경험하는 것으로 해석할 수 있다. 즉, 종양은 항혈관 치료에도 불구하고 혈액 관류를 유지할 수 있으므로, 혈역학의 관점에서 볼 때 항혈관 치료에 대한 저항성을 획득할 수 있는 기반을 마련하게 된다.
이러한 현상은 매우 중요한 임상적 의의를 가진다. 만약 사람에서도 간암이 항혈관 치료후 간문맥의 관류를 받게 된다면, 암의 영상의학적 평가 및 치료에 심각한 위협이 된다. 왜냐하면, 사람의 간암에서는 문맥혈이 종양의 관류에 기여하는 경우가 거의 없다는 것이 잘 알려진 정설이기 때문에 대부분의 진단적 protocol들이 동맥혈의 평가능력에 치중한 반면 문맥혈의 평가에는 적절치 않은 경우가 많다. 또한, 문맥혈의 해부학적 구조상 혈류를 정확하게 평가하는 것 자체도 기술적으로 매우 어렵기 때문에 이를 보완하기조차 쉽지 않다. 중재적 시술의 경우에도 난관에 봉착하게 되는데, 문맥을 대상으로 한 혈관중재는 기술적으로 매우 어렵거나 아예 불가능하기 때문에 색전술 등 치료법의 효과가 현저히 떨어질 수 밖에 없다.
요약하면, 본 연구에서는 소동물에 적용가능한 선택적 혈관 조영법을 수립하였다. 이를 생쥐의간암 모델에 적용하여 항혈관치료시 유도되는 feeding vessel의 변화를 조사한 결과, feeding vessel들이 종종 동맥혈관뿐 아니라 문맥혈관과도 교통하는, switch of tumor feeding vessel의 현상을 관찰하였다.
Keywords: 간종양, 간세포암, 항혈관치료, 선택적혈관조영, 종양혈관
(Hepatic tumor, hepatocelluar carcinoma, anti-angiogenic therapy, selective angiography, tumor feeding vessel)
Part 2. T림프구의 Interferon-??를??통한??림프절내??림프혈관의??억제작용
림프절내 림프관은 항원을 조직에서부터 이동하는 통로로 작용한다. 림프절내 림프관의 밀도는 B림프구, 대식세포, 수지상세포에서 분비되는VEGF의 자극을 통해 증가하는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서 T림프구가 림프절내 림프관은 억제한다는 사실을 관찰하였다. 평상시와 염증 상태 모두에서 T 림프구가 소실되는 상태는 림프절내 림프관의 증가를 유도하였고, T 림프구가 다시 보충되면 림프절내 림프관은 다시 기저 상태로 감소하는 양상을 보였다. T 림프구는 주로 interferon-??의 분비를 통해 림프내피세포를 조절하여 림프절내 림프관은 강력히 억제하는 효과를 보였다. 결론적으로 T림프구는 B림프구와는 반대 역할을 수행하며, interferon-??의 분비를 통해 림프절내 림프관의 항상성을 조절한다.
Keywords: 림프절내 림프관, T림프구, B림프구, 인터페론-??
(Lymph node lymphatic vessel, T lymphocyte, B lymphocyte, interferon-??)
