Regulation of the fibrogenic responses by celecoxib, a selective cyclooxygenase-2 inhibitor, in human hepatic stellate cells

Abstract

[한글]간성상세포는 다양한 간손상 자극에 의해 비활성상태에서 근섬유모세포(myofibroblast)로 활성화되며 이러한 활성화과정에서 cyclooxygenase-2 (COX-2)를 발현하는 것으로 알려져 있다. 이러한 사실은 COX-2-prostanoids 신호전달계통이 간성상세포에서의 섬유화반응에 직접 관여함을 시사한다. 그러나 아직까지 COX-2-prostanoids 신호전달과정이 간성상세포의 증식과 활성화에 어떠한 역할을 미치는지 명확히 규명되지 않다. 본 연구에서는 COX-2 선택적 억제제인 Celecoxib이 사람 간성상세포의 증식과 활성화에 어떠한 영향을 미치는지 알아보고 이에 관계하는 신호전달과정을 규명하고자 하였다. 레트로바이러스를 이용하여 텔로메라아제(telomerase)를 발현시켜 불멸화시킨 사람 간성상세포주(hTERT)를 이용하였고 선택적 COX-2 억제제인 Celecoxib, NS-398, DFU와 비선택적 COX 억제제 Ibuprofen, 용매 DMSO를 사용하여 간성상세포의 세포자멸사 (apoptosis), 증식, 활성화, 염증반응, 콜라겐 생성에 미치는 효과를 조사하였다.1. Celecoxib, NS-398, DFU는 용량의존적으로 간성상세포의 증식을 억제하였으며 증식억제효과는 Celecoxib이 가장 우수하였다.2. Celecoxib은 50 μM 이상의 농도에서 간성상세포의 세포자멸사를 유발하였으며 다른 COX-2억제제들은 100 μM 의 농도에서도 세포자멸사를 유발하지 않았다.3. COX-2 선택적 억제제들은 모두 저농도 (12.5 μM)에서도 간성상세포에서의 prostaglandin E2 (PGE2), prostaglandin I2 (PGI2) 분비를 의미 있게 억제하였다.4. PGE2와 합성 PGI2 유도체는 간성상세포에서 ERK 활성화를 유발하였으며 간성상세포의 증식을 약하게 증가시켰다.5. Celecoxib, NS-398, DFU, Ibuprofen은 간성상세포의 α-SMA 발현에 의미 있는 변화를 가져오지 않았다.6. Celecoxib, NS-398, DFU, Ibuprofen은 간성상세포에서 TNF-α에 의한 NF-κB 활성, Interleukin-8의 생성에 의미 있는 영향을 주지 않았다.7. Celecoxib 은 간성상세포에서 제1형 콜라겐의 합성 및 분비를 의미 있게 감소시켰다.결론적으로 선택적 COX-2 억제제 Celecoxib은 간성상세포의 증식 억제 효과 및 고농도에서 세포자멸사 유발 효과를 나타냈으며 제 1형 콜라겐의 합성을 억제하는 항섬유화 효과를 나타내어 간섬유화 치료제로서의 가능성이 기대된다.

[영문]Cyclooxygenase (COX) is a key enzyme in prostaglandin (PG) production and it has two isoforms such as COX-1 and COX-2. It was reported that activated hepatic stellate cells (HSCs) but not quiescent HSCs express COX-2; suggesting COX-2-prostanoids pathway may have an active role in hepatic fibrogenesis. According to previous reports investigating the effect of COX-2 on HSCs biology, results were controversial in many aspects. The aim of this study was to investigate the effect of various COX-2 inhibitors including celecoxib, NS-398, DFU on proliferation, apoptosis, activation, inflammation and fibrogenesis in human HSCs. We used immortal human HSC cell line established by functional expression of the telomerase catalytic subunit. Selective COX-2 inhibitors including celecoxib, NS-398, DFU and non-selective COX inhibitor, ibuprofen were used. Celecoxib, NS-398, and DFU significantly inhibited PDGF-induced HSC proliferation in a dose dependent manner, and the most prominent anti-proliferative effect was observed after celecoxib treatment. Celecoxib induced HSCs apoptosis at a concentration over 50 ？M, whereas NS-398, DFU, ibuprofen did not induce apoptosis even at a higher concentration (100 ？M). COX-2 inhibitors including celecoxib, NS-398, and DFU attenuated ERK activation. COX-2 inhibitors at a concentration of 12.5 ？M completely inhibited PGE2 and PGI2 secretion. Exogenous PGE2 or PGI2 (0.5 ？M) activated ERK with different time kinetics, and weakly induced HSC proliferation. None of COX-2 inhibitors significantly affected ？？{SMA expression in HSCs. COX-2 inhibitors did not significantly affect TNF-？-induced NF-？B activation or IL-8 secretion in HSCs. Celecoxib decreased type I collagen synthesis and secretion in human HSCs. In conclusion, celecoxib showed anti-proliferative and pro-apoptotic effect on human HSCs, and celecoxib decreased collagen production in human HSCs, suggesting the potential role of celecoxib as a therapeutics for hepatic fibrosis.