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커뮤니케이션 생물학 6권, 기사 번호: 217(2023) 이 기사 인용

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조직 역학은 조직 항상성, 질병 발달 및 진행을 결정합니다. 방광은 생리학적 기능을 수행하기 위해 기계적 특성에 크게 의존하지만 정상 및 병리학적 조건에서는 이러한 특성이 잘 드러나지 않습니다. 여기서 우리는 건강한 방광벽을 구성하는 3개 조직층의 미세한 수준에서 기계적 지문의 특성을 파악하고 병리학적 상태(즉, 광선 방광염 및 방광암)의 발병 및 진행과 관련된 변형을 식별합니다. 우리는 두 개의 압입 기반 장비(Atomic Force Microscope 및 nanoindenter)를 사용하고 마이크로 기계 맵을 포괄적인 조직학적 분석과 비교합니다. 우리는 건강한 방광벽이 기계적으로 불균일한 조직이며 요로상피에서 고유판까지 강성이 증가하고 근육 외층에 도달하면 점차 감소한다는 것을 발견했습니다. 섬유증 조직의 경직은 고유판의 조밀한 세포외 기질의 침착 증가와 관련이 있습니다. 종양이 발병하고 침윤되기 전에 조직 순응도의 증가가 관찰됩니다. 방광의 각 조직 층에 대한 고해상도 미세 기계 조사를 제공함으로써 우리는 광선 방광염 또는 방광 종양과 관련된 기계적 특성 변경과 비교하여 건강한 방광 층의 본질적인 기계적 이질성을 묘사합니다.

탄력성과 점성은 연조직의 기계적 특성을 특징으로 하며 세포 및 조직 기능뿐만 아니라 조직 발달, 질병 진행 및 조직 항상성을 정의하는 데 중요한 역할을 합니다1,2,3. 각 특정 기관은 노화 과정, 암, 섬유증, 심혈관 질환 및 당뇨병에서 발생하는 것처럼 항상성이 파괴되고 질병이 발생하면 변경되는 특정 기계적 특성을 가지고 있습니다4,5,6,7,8.

방광은 채우고 배뇨하는 동안 적응하고 늘어나야 하는 속이 빈 기관으로, 방광의 기능은 기계적 이완과 수축의 주기를 통해 달성됩니다. 방광의 기계적 특성은 다양한 거시적 영역의 특성화를 포함하여 거시적 수준9,10에서 보고되었습니다. 방광의 기계적 특성을 변경하면 더 단단한 매트릭스의 형성에서 더 유연한 구조로 진행되는 많은 양성 방광 병리와 마찬가지로 생리학적 역할의 기능 장애가 발생합니다. 악성 방광 질환에 대한 경직이 보고되었으며, 이는 ECM의 콜라겐 섬유 함량이 높은 것과 관련이 있는 것으로 나타났습니다. 또한 재발성 종양 환자의 경우 방광이 더욱 경직되는 것으로 보고되었습니다14. 임상 표본에 대한 이러한 연구는 매우 유익하지만 거시적 규모의 측정과 임상 상황의 스냅샷을 보여줍니다.

이 연구는 방광의 두 가지 병리학적 상태인 광선방광염과 요로상피방광암에 초점을 맞췄습니다. 광선방광염은 전립선암과 직장암 치료에 흔히 사용되는 골반 방사선 치료의 후유증으로 발생할 수 있는 병리학적 질환입니다15,16. 광선방광염은 만성 염증으로 인한 ECM 단백질의 축적으로 인해 발생하며, 이로 인해 흉터가 생기고 조직이 두꺼워지며 잠재적으로 말기 장기 부전이 발생하여 환자에게 임상적으로 관련된 영향을 미칩니다4.

방광암은 전 세계적으로 9번째로 흔한 암입니다17. 대부분 요로상피에서 발생하며, 서로 다른 조직층으로의 침범에 따라 비근육침습방광암(NMIBC)과 근육침습방광암(MIBC)으로 분류됩니다. TNM 분류 체계18에 따르면, NMIBC는 종양이 요로텔륨에 존재할 때 pTa와 상피내 암종(Tis)으로 세분되고, 고유판을 침범할 때 pT1으로 분류됩니다. 반대로, MIBC는 종양이 근육층에 도달하면 pT2로 분리되며, 여기에서 전립선, 자궁 등을 포함한 주변 조직(pT3 단계) 및 인접 기관(pT4 단계)을 침범하여 추가로 이동할 수 있습니다19. 인접한 조직을 침범하는 암세포의 능력은 암의 특징이며, 방광암의 경우 고유판20 또는 근육층21의 침습이 다른 관리 정밀 검사를 결정합니다. 요로상피의 방광암 세포는 분리된 단일 세포, 단일 파일 패턴의 세포 끈 또는 작은 둥지로 조직에 침입합니다. NMIBC 환자의 대부분은 종양의 재발을 경험하므로 방광 종양의 경요도 절제술(TURBT)과 방광내 보조 요법으로 대표되는 여러 주기의 중재를 받습니다20. 결국 종양이 진행되어 근육층까지 침범하는 경우 환자는 근치 방광절제술이나 장기를 보존하기 위한 다양한 공격적 치료를 받을 수 있습니다21.