The inhibitory effect of azithromycin on cyclosporin A induced gingival overgrowth and its mechanism of action

Abstract

[한글]

목적 : 치은 과성장을 일으키는 대표적인 약물로는 면역억제제로 많이 사용되고 있는 cyclosporin A (CsA), 항경련제로 쓰이는 phenytoin, 고혈압치료제로 사용되는 nifedipine을 들 수 있다. 보통 이러한 치은 과성장은 통상적으로 치은 절제술을 통해 치료하고 있지만 잦은 재발로 인해 정기적인 수술을 필요로 하여 환자들이나 의사들에게 큰 부담을 주고 있다. 최근 임상연구를 통해서 CsA 에 의한 치은 과성장이 macrolide 계열의 항생제인 azithromycin (AZI)에 의해 효과적으로 억제된다는 결과가 보고되었다. 그러나 현재까지 CsA에 의한 치은 과성장의 유도기전과 AZI에 의한 억제기전은 명확히 밝혀지지 않고 있다. 이에 본 연구에서는 CsA에 의한 치은 과성장의 유도기전과 AZI에 의한 억제기전을 분자 생물학적 관점에서 밝혀보고자 한다.방법 : 치은 섬유아세포는 과거에 CsA를 복용하여 치은과성장을 보인 환자와 CsA를 복용한 경험이 없는 건강한 환자의 치은에서 explant culture로 분리하였다. CsA에 대한 치은 섬유아세포의 증식률과 AZI에 의한 억제율은 MTT assay에 의해 측정하였다. CsA에 의한 세포증식률이 가장 높은 치은섬유아세포에 CsA를 처리한 후 differential display-reverse transcriptase-polymerase chain reaction(DDRT-PCR) 방법을 수행하고 DNA sequence를 조사하여 유전자 발현의 변화를 조사하였다. 의미있다고 여겨지는 세가지 유전자, prolyl 4-hydroxylase의 subunit (P4HB), ribosomal protein L24 (RPL24), ribosomal protein L30 (RPL30)의 발현을 RT-PCR로 확인하였으며, CsA에 의해 증가된 이들 유전자의 발현에 대한 AZI의 영향을 RT-PCR로 조사하였다.결과 : CsA에 의한 세포의 증식률은 건강한 환자보다 CsA를 복용한 경험이 있는 환자로부터 분리한 치은 섬유아세포에서 뚜렷하게 증가되었다. 그러므로 이후의 연구는 CsA를 복용한 경험이 있는 환자의 치은 섬유아세포로 진행하였다. 5일간 CsA(10ng/ml)와 AZI을 함께 처리한 경우, AZI의 농도에 비례하여 치은 섬유아세포의 증식률이 감소하였다. CsA를 처리한 치은 섬유아세포에서의 DDRT-PCR 결과 collagen 생합성과 세포의 증식에 영향을 미치는 P4HB, RPL24, RPL30 유전자의 발현양이 CsA에 의해 현저하게 증가됨을 볼 수 있었다. 그러나, CsA와 함께 AZI을 처리했을 경우에는 CsA에 의해 증가된 이러한 유전자의 발현양이 AZI에 의해 억제되는 것으로 관찰되었다.결론 : AZI이 CsA에 의해 증가된 세포증식과 P4HB 유전자의 발현양을 감소시켜 collagen의 합성을 감소시킴으로써 CsA에 의해 유도된 치은과성장을 억제하는 것으로 사료된다.

[영문]A frequent side effect of cyclosporin A (CsA) administration is gingival overgrowth (GO). Many previous reports have demonstrated that GO can be effectively treated by azithromycin (AZI), a macrolide antibiotic of the azalide subclass. However, the mechanism by which AZI suppresses CsA-induced GO (CIGO) has not yet been elucidated. In the present study, we examined the inhibitory effect of AZI on CIGO and its mechanism of action, and we also investigated the mechanism of CIGO.Human gingival fibroblasts were isolated from the gingival tissues of healthy subjects and patients exhibiting CIGO. The cell proliferation was significantly increased by CsA exposure for 5 days in fibroblasts isolated from gingival tissue of patients taking CsA. In contrast, AZI significantly inhibited CsA-induced cell proliferation. To identify the differentially expressed genes associated with CsA-induced proliferation in CIGO-GFs, we used differential display-reverse-transcriptase-polymerase chain reaction (DDRT-PCR). In our experimental findings, seven genes were upregulated by CsA treatment. Among them, the mRNA expression levels of subunit of the prolyl 4-hydroxylase (P4HB), ribosomal protein L24 (RPL24), ribosomal protein L30 (RPL30) were confirmed by RT-PCR. Upregulated mRNA levels of P4HB, RPL24 and RPL30 by CsA treatment were inhibited dose-dependantly by AZI. The overexpression of P4HB mRNA by CsA shown in our data indicate that CsA may increase the collagen production by stabilizing prolyl 4-hydroxylase, a key enzyme in collagen synthesis and delaying the intracellular degradation of procollagen I. These results suggest that AZI may inhibit CIGO by decreasing CsA-induced cell proliferation and collagen synthesis through downregulation of P4HB in human gingival fibroblasts.