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비스테로이드성 항염증 약물에 의한 대장암세포 사멸(apoptosis)의 분자 기전

Title
 비스테로이드성 항염증 약물에 의한 대장암세포 사멸(apoptosis)의 분자 기전 
Other Titles
 Molecular mechanism of apoptosis of colon cancer cells induced by nonsteroidal anti-inflammatory drugs 
Issue Date
1997
Publisher
 연세대학교 대학원 
Description
의학과/박사
Abstract
[한글] 역학적인 조사를 통하여 비스테로이드성 항염증 약물(nonsteroidal anti-inflammatory drug, 이하 NSAID로 약함)이 대장암의 발생빈도와 사망률을 감소시키고, 가족성 대장용종증 환자에서 용종의 크기와 수를 감소시킨다고 보고되고 있다. NSAIDs가 대장암의 발생과 진행을 억제하는 것이 세포증식을 억제하거나 세포사멸(apoptosis)을 촉진하기 때문이라는 주장이 대두되고 있으나 NSAIDs가 어떤 기전으로 세포사멸을 유발하는지에 대해서는 아직 알려진 바가 거의 없다. 본 연구에서는 NSAIDs에 의한 대장암세포 사멸의 분자 기전을 규명하기 위하여 대장암 세포주인 HT-29에 indomethacin, sulindac 또는 nabumetone등의 NSAIDs를 투여하고 MTT분석으로 세포 생존율을 정량하였으며, 세포사멸은 PI 및 DAPI 염색후의 세포 형태변화, DNA전기영동, TUNEL분석 및 유세포분석으로 확인하였다. 세포사멸과 관련된다고 알려진 Fas, bcl-2, ban, c-myc, p21의 mRNA발현을 RT-PCR로 관찰하여 indomethacin이 이들 유전자의 발현에 미치는 영향을 검색하였다. NSAIDs가 세포사멸을 유발하는데 있어서 거대분자의 합성이 필요한지 여부는 전사 또는 단백합성 억제제를 투여하여 검색하였다. Indomethacin에 의한 세포사멸과 세포내 신호변환경로의 관계를 알아보기 위하여 세포내와 세포외의 calcium chelators, protein tyrosine kinase 억제제, protein kinase A 억제제 및 protein kinase C 억제제를 이용하였다. 실험 결과는 다음과 같다. 1. Cyclooxygenase(COX)-1과 COX-2를 동시에 억제하는 indomethacin 및 sulindac과 선택적 COX-2 억제제인 nabumetone 등의 NSAIDs는 용량 의존적으로 세포 생존율을 감소시켰다. 2. 세포 생존율의 감소는 NSAIDs가 HT-29 세포주의 사멸을 유발하기 때문이었는데 indomethacin을 처치한 세포는 대조세포에 비하여 크기가 작았으며, 핵은 작고 분절되어 있었다. 세포질은 호산성으로 변질되어 있었고 confocal microscopy상 핵질이 핵막쪽에 농축되어 있었다. DNA의 전기영동상은 특징적인 사다리 모양(ladder pattern)을 보였다. TUNEL분석에서는 indomethacin의 용량에 비례하여 평균형광강도가 증가하였고, PI를 이용하여 세포내의 DNA 양을 측정한 유세포분석에서는 sub-G^^1 peak가 증가하였다. 3. Indomethacin 투여에 의하여 HT-29 세포에서 p21**waf-1 mRNA 발현이 증가하였다. 그러나 Fas, bcl-2 및 bax mRNA의 발현은 변하지 않았다. 4. Indomethacin에 의한 세포사멸에는 거대분자의 합성이 필요하지 않았다. 5. Indomethacin에 의한 세포사멸은 세포내외의 calcium chelator인 BAPTA/AM과 EGTA, protein tyrosine kinase 억제제인 herbimycin A, protein kinase A 억제제인 H89, protein kinase C 억제제인 staurosporine과 H7의 영향을 받지 않았다. 이상의 결과로 보아 NSAIDs는 대장암세포주 HT-29의 p21**waf-1 mRNA 발현을 증가시킴으로써 세포주기에 변화를 일으켜 사멸을 유발하는 것으로 생각된다. 그러나 NSAIDs에 의한 HT-29 세포사멸은 세포사멸 관련 유전자인 Fas, bcl-2 및 bax 발현이나 거대분자의 합성 그리고 Ca**++, protein tyrosine kinase, protein kinase A, protein kinase C 등의 신호변환경로와는 무관한 것으로 생각된다.
[영문] Epidemiological studies have indicated that regular aspirin consumption can lower the risk of colon cancer. In familial adenomatous polyposis, sulindac-induced polyp regression has been reported by many authors. In addition, nonsteroidal anti-inflammatory drugs(NSAIDs) have inhibited the colon carcinogenesis caused by chemical carcinogens in animal studies. The mechanism is unknown, but it may involve the induction of apoptosis. This study was designed to determine whether indomethacin induces any change on the expression of apoptosis related genes in HT-29 colon cancer cells and if macromolecule synthesis is necessary for that reaction, and finally to investigate the signal transduction pathways of apoptosis. The mRNA expression of apoptosis related genes was illustrated by RT-PCR and cell survival was measured by MTT assay. Transcription and translation inhibitors were used to explore the effect of macromolecule synthesis inhibition. To examine the signal transduction pathways, calcium chelators, protein tyrosine kinase(PTK) inhibitor, protein kinase A(PKA) inhibitor and protein kinase C(PKC) inhibitors were added respectively before treatment of indomethacin. The results are summarized as follows: 1. Both non-selective COX inhibitors(indomethacin and sulindac) and COX-2 inhibitor(nabumetone) reduced the survival of HT-29 cells dose dependently. 2. Decreased cell survival was caused by apoptosis, which was demonstrated by DNA fragmentation and decreased cellular DNA content as well as morphologic examinations. 3. Indomethacin enhanced the expression of p21**Waf-1 mRNA. However the expression of Fas, bcl-2 and bax mRNA in HT-29 cells was not changed by indomethacin. 4. Indomethacin induced apoptosis in HT-29 cells was not affected by macromolecule synthesis inhibitors. 5. Indomethacin induced apoptosis in HT-29 cells was not influenced by calcium chelators, PTK inhibitor, PKA inhibitor or PKC inhibitors. From these results, it is concluded that NSAIDs induced apoptosis in colon cancer cells might be related to blockage in cell cycle progression through the increased expression of p21**waf-1 mRNA, but not to other apoptosis related genes such as Fas, bcl-2 and bax. In addition, NSAIDs induced apoptosis probably did not require macromolecule synthesis and was not related to signal transduction pathways of calcium, PTK, PKA and PKC.
URI
http://ir.ymlib.yonsei.ac.kr/handle/22282913/125521
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2. 학위논문 > 1. College of Medicine (의과대학) > 박사
Yonsei Authors
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