Part I. Amelioration of Sepsis by Tie2 Activation Induced Vascular Protection
Protection of endothelial integrity has been recognized as a front line approach to mitigate sepsis progression, yet no effective agent for preserving endothelial integrity is available. Here I show that the activation of endothelial receptor Tie2 protects vasculature from septic dam-age and provides survival benefit in an experimental sepsis model using a unique anti-angiopoietin-2 (Ang2) antibody named as ABTAA (Ang2 Binding and Tie2 Activating Anti-body). Upon binding to Ang2, ABTAA renders clustering of Ang2, assembling an AB-TAA/Ang2 complex that can subsequently bind and activate Tie2. Compared with a conven-tional Ang2 blocking antibody, ABTAA was highly effective in delaying sepsis progression by strengthening the endothelial glycocalyx; reducing cytokine storms, vascular leakage, and rarefaction; and mitigating organ damages. Together, my data establishes the ameliorative role of Tie2 activation in sepsis progression, proposing a therapeutic avenue for sepsis amidst the unavailability of sepsis-specific treatments.
Part II. Amelioration of post-ischemic cardiac remodeling through Ang-Tie2 signaling
Although acute mortality of myocardial infarction (MI) remarkably reduced by primary PCI, about 10% of MI survivors die in 18 months and 25% of survivor suffer from heart failure as a sequelae of MI. Although, prompt recanalization is the most important goal in rescuing MI patient, restoration of blood flow per se contributes to cardiomyocyte death by inducing oxi-dative stress and inflammation, called “lethal reperfusion injury”. In this study, utilizing genet-ically modified mice and anti-angiopoietin-2 (Ang2) antibody, I show that endothelial cell de-rived Ang2 plays a crucial role in augmenting post-ischemic adverse cardiac remodeling. Ang2 was expressed in the endothelial cells of infarction border zone and ischemia-reperfusion (I/R) area 2 days after ischemia. Endothelial cell specific deletion of Ang2 markedly reduced vascu-lar leakage, adhesion molecule expression, neutrophil infiltration, increased pericyte coverage and effective perfusion. Consequently EC-specific deletion of Ang2 significantly ameliorated cardiac hypoxia and infarct progression. Similar findings were observed by administration of anti-Ang2 antibody. My data elucidated the ameliorating role of Ang2 in post-ischemic cardi-ac remodeling, and presents a noble approach to mitigate the injury by Ang2 neutralization.
주제 I. Tie2 활성화에 의한 혈관보호작용의 패혈증 억제 효과
패혈증으로 인한 장기 손상을 억제하고, 이로 인한 사망을 극복함에 있어, 혈관 내피세포간의 통합성을 유지하고 혈관 장벽을 강화하는 것은 가장 중요한 목표 중 하나이지만 아직까지 이를 효과적으로 유도하는 치료법은 밝혀진 바가 없다. 본 연구에서는 항 angiopoietin-2 (Ang2) 항체와 Ang2 결합-Tie2 활성화 항체 (ABTAA) 를 이용하여, 마우스의 중증 패혈증 모델에서 내피 세포 수용체인 Tie2 의 활성화가 유의하게 사망률을 감소 시키고, 또한 주요 장기의 손상을 경감 시킨다는 것을 보여주었다. ABTAA 는 단순한 Ang2 결합 항체가 아니라, Ang2를 응집 시켜 Ang2-ABTAA 중합체를 형성함으로써, Tie2 를 활성화 시키는 독특한 특성을 지닌 항체이다. 항 Ang2 항체와 비교하였을 때, ABTAA 의 생존율 향상 효과가 더 큰 것으로 관찰 되었는데 이는 Tie2 를 적극적으로 활성화 시키는 특성이 내피세포 표면층인 glycocalyx 를 보호하고, 사이토카인의 급격한 향상을 억제하며, 혈관 붕괴와 혈액 누출을 효과적으로 억제하였기 때문이다. 본 연구 결과는 현재 보존적 치료 외에 특별한 치료법이 없는 패혈증의 치료에 있어서 Tie2 활성화에 의한 혈관 보호기전을 자세히 규명하였고, 새로운 치료 가능성을 제시 하고 있다.
주제 II. Ang/Tie2 신호전달체계를 통한 허혈성 심장 리모델링의 새로운 치료 방법
경피적 관상 동맥 성형술의 발달로 심근 경색의 조기 사망률은 크게 감소 하였으나, 아직도 심근 경색으로 치료 받은 환자의 10% 가량이 1년안에 사망 하며, 25%의 환자는 허혈성 심장 부전이 발생하는 것으로 알려져 있다. 이는 혈관 재관류 시에 발생하는 과량의 산화 스트레스와 염증 반응에 의해 심장 근육의 괴사가 유발되는 “재관류성 손상” 이 주요한 기전으로 생각되고 있다. 본 연구에서는 유전자 조작 생쥐와 항 Ang2 항체를 이용하여 심근 경색 및 재관류 손상에서 내피 세포에서 분비되는 Ang2 가 중요한 역할을 한다는 것을 분자생물학적 수준에서 자세히 규명 하였다. Ang2 는 심근 경색 모형의 허혈 경계 지역과 허혈-재관류 모형의 재관류 지역에서 질환 유발 2일 후부터 내피세포에 특이적으로 발현하였다. 내피 세포 특이적으로 Ang2 를 제거한 생쥐에 심근 경색 및 허혈-재관류 모형을 적용하였을 때 혈관 주변 세포가 보존 되면서 혈액 누출이 감소하고 혈액의 관류가 증가하였으며, 또한 혈관의 염증 반응 물질의 발현이 감소함으로써 호중구의 침윤 역시 감소하는 것을 관찰할 수 있었다. 결과적으로 심근 경색 및 허혈-재관류 모형에서 내피세포 유래 Ang2 를 제거한 경우 심장의 저산소증이 호전 되고 이로 인해 경색의 진행이 억제 되었다. 뿐만 아니라 유전적인 Ang2 제거와 비슷한 결과를 항 Ang2 항체를 심근 경색 모형 유발 후 6시간 뒤에 투여하였을 때에도 얻을 수 있었다. 본 연구는 Ang2 가 심근 허혈 이후에 심장과 혈관의 변형을 통해 심부전을 유발하는 주요 병태인자 임을 규명 하였고, 이를 중화 시키는 항체약물 투여를 통한 새로운 치료 방법에 대한 가능성을 제시하고 있다.
