Urethane에 의한 생쥐의 폐암 발생 과정에서의 telomerase 활성도

Abstract

[한글]Telomerase는 세포 노화의 신호인 telomere의 단축을 보상하는 RNA의존 DNA 중합효소로서 정상 체세포에서는 거의 발현되지 않으나 여러 악성 종양에서 높은 활성도를 보인다. 그러나 전암 병변에서의 telomerase 활성도에 대해서는 많이 연구되지 않았고, 특히 폐 암종 중 폐 실질에 위치하여 조기 발견이 어려운 샘암종의 전암 병변에서의 연구는 드물었다. Urethane으로 유도된 생쥐의 폐 샘암종 발생 모델은 인체의 샘암종 발생 과정을 연구하는데 가장 유용한 방법으로써 재현성이 높고, 인체의 폐 샘암종과 유사하게 다단계의 형태학적, 분자생물학적 변화를 보이므로 본 연구의 실험 모델로 사용하였다. 본 연구에서는 urethane을 A/J 생쥐의 복강에 1회 주사한 후, 3주부터 48주까지 시기별로 폐조직을 채취하여 발생한 병변을 조직학적 단계에 따라 분류하고, telomerase 활성도를 측정하여 조직학적 단계별로 비교하며, 세포증식능을 나타내는 증식세포핵 항원(proliferating cell nuclear antigen, PCNA) 표지지수, 인체 샘암종과 연관된 K-ras의 면역조직화학적 발현과도 비교하여 폐 샘암종 발생 이전의 초기 전암 병변에서 telomerase 활성도의 역할을 알아보고자 하였고, 결과는 다음과 같다.

1. 육안 및 조직학적 변화가 없는 단계부터 폐포 과형성(alveolar hyperplasia, AH), 비정형 샘종양 과형성(atypical adenomatous hyperplasia, AAH), 세기관지폐포암종(bronchioloalveolar carcinoma, BAC), 침습성 샘암종이 연속적으로 발생되었고, 암종의 주변 폐 조직에서 AH와 AAH 결절이 동시에 존재하며 서로 연결된 부위가 있는 점으로 이들이 샘암종의 전구 병변인 것을 알 수 있었다.

2. Urethane 투여 후 9주부터 육안적으로 결절이 관찰되고, 조직학적으로는 AH로부터 AAH가 발생하기 시작하였으며, 이 단계에서 결절의 크기가 유의하게 증가하기 시작하였다(p<0.05).

3. Telomerase 활성도는

1) 육안 및 조직학적으로 결절을 형성하기 이전 단계부터 증가하기

시작하였고,

2) 전암 병변이 아닌 AH에서도 의미 있게 증가하였으며(p<0.05),

3) 전암 병변인 AAH에서 BAC, 샘암종으로 진행됨에 따라 점차적

으로 활성도가 증가하였다.

4) PCNA 표지지수, K-ras 발현과 정비례적인 상관관계를 나타내었다

(p<0.05).

4. PCNA 표지지수와 K-ras 발현은 조직학적으로 전암 병변인 AAH 단계부터 유의하게 증가하였다(p<0.05).

결론적으로 urethane으로 유도한 생쥐의 폐 샘암종 발생과정에서 telomerase는 urethane 투여 후 형태학적인 변화가 발생하기 이전부터 활성화되기 시작하였고, 샘암종 발생에 이르기까지 세포증식능과 조직학적 악성도 진행에 비례하여 활성도가 증가하므로, 아직 육안 및 조직학적 변화가 없는 폐 조직에서 telomerase 활성도 측정은 폐 샘암종의 조기 발견에 유용한 방법이 될 수 있을 것으로 생각한다.

[영문]Telomerase activity is not detected in most normal cells, but its high expression has been widely reported in most human cancers. However, telomerase activity in precancerous lesions of the lung cancers, especially of peripheral located adenocarcinomas has not been studied well. The purpose of this study is to investigate the role of telomerase in premalignant lesions of urethane-induced mouse lung adenocarcinoma. We harvested A/J mouse lung tissues at 3, 6, 9, 12, 28, 41, and 48 weeks after intraperitoneal urethane treatment and classified each lesion as histologic findings. And then we examined telomerase activity by modified telomeric repeat amplification protocol (TRAP) assay using both gel-based and ELISA methods. Immunohistochemical analyses of proliferating cell nuclear antigen (PCNA) and K-ras oncogene protein, one of pulmonary adenocarcinoma-specific genetic mutation products were performed to compare with telomerase activity. In urethane-induced mouse lung tissues it was sequentially developed from alveolar hyperplasia (AH), atypical adenomatous hyperplasia (AAH), bronchioloalveolar carcinoma (BAC), and eventually to adenocarcinoma. Telomerase activity began to show positive level in mouse lung tissues with no histologically visible nodule formation after urethane administration. It also revealed statistically significant increase in AH lesions compared to control lung tissues (p<0.05), and then was proportionally elevated to precancerous AAH, BAC, and adenocarcinoma. There was a direct correlation between telomerase activity, PCNA labeling index (LI) and K-ras expression (p<0.05). PCNA LI and K-ras expression were significantly higher from AAH compared to control lung tissues. In conclusion, the elevation of telomerase activity in normal-appearing lung lesions is thought to be a possible marker of early detection of pulmonary adenocarcinoma.