방사선 조사가 백서 피부 fibroblast의 collagen 합성에 미치는 영향

Abstract

[한글]

조직학적으로 keloid는 진피(dermis)내에 과도한 collagen의 침착이 특정적인 소견으로(Blackburn과 Cosman, 1966; Ketchum, 1977; Hurray등, 1981; Sasaki등, 1987), 최근 이분야의 연구가 활발하다. 현재 임상에서는 이러한 keloid나 비후성 반흔의 치료에 수술적 방법(Borges와 Alexander, 1962: Ronnen등, 1986), 압박(Kirscher등, 1975: Brent, 1978; Mercer와 Studd, 1983)이나 혹은 steroid(Russell등, 1984; Godson등, 1984)등이 사용되고 있으며, 방사선 조사(Levy등, 1976; Fitzgerald등, 1982)도 현재 임상적으로 많이시도되고 있으나, 그 근본적인 치료 기전에 대한 보고가 많지 않다. 따라서 본 실험에서는 생후 2일된 백서 피부로부터 fibroblast를 분리하여 계대 배양한 후, 24시간 후에 300rad씩 24시간 간격으로 1, 2, 3회 방사선을 조사하여 백서 피부 fibroblast에서 방사선조사가 세포 성장과 collagen합성에 어떠한 영향을 미치는지를 실험하여 다음과 같은 결과를 얻었다.

각군의 fibroblast를 계대 배양한 날로 부터 8일째 되는날 각 방사선 조사군에서 thymidine incorporation실험을 한 결과 300, 600, 900rad조사군에서는 대조군에 비하여 2시간째 대조군의 54.6, 29.0, 23.9%, 8시간째 대조군의 59.8, 40.1, 34.6%로 현저히 감소되었다. 즉 방사선 조사로서 현저한 세포 증식 억제 현상을 관찰할 수 있었다.

Collagen의 양적 변화를 관찰하고자 각군에서 hydroxyproline을 정량한 결과 300, 600rad조사군에서는 대조군에 비해 각자 44.2, 33.3%로 감소되었으며, 900rad 조사군에서는 hydroxyproline이 측정되지 않았다. 따라서 방사선 조사에 의하여 배양 용기내 collagen이 양적으로 현저히 감소되었음을 관찰할 수 있었다.

방사선 조사에 의한 collagen의 양적 감소 현상이 fibroblast의 성장 억제 결과로 오는 것인지 혹은 세포 성장 억제와 더불어 방사선 조사가 선택적인 collagen 합성 억제 효과를 가지고 있는지를 관찰하고자 DNA 정량과 함께 collagenase에 의해 유리되는 peptide의

양을 방사성 동위원소를 이용하여 계측하였다. 방사선 조사에 의해 전체 단백질 합성(TCA insoluble fraction)과 collagen의 양(collagenase sensitive fraction)은 대조군에 비해 300, 600, 900rad 방사선 조사군에서 각각 66.8, 48.2, 40.3%와 66.2, 50.2, 40.1%로같은 양상으로 감소하였다. 이는 즉 방사선 조사가 collagen대사에 선택적인 영향을 미치지 못함을 의미한다. 또한 이들을 ㎍DNA당으로 표시하면 각각 대조군에 비하여 137.2, 132.3, 109.7%와 136.1, 138.5, 109.3%로 오히려 증가되었다. 즉 이는 방사선 조사에 의한collagen의 양적 감소 현상은 오로지 세포 성장의 억제 결과임을 시사하고 있다.

방사선 조사가 collagen의 합성중 전사단계에 미치는 영향을 관찰하고자 collagen α1(Ⅰ) mRNA를 정량한 결과 대조군에 비해 방사선 조사군에서 큰 차이는 없었으나 약간 증가되었다. 그런데 이 결과는 앞의 세포당 6시간동안 합성된 collagen의 양이 약간 증가한

결과와 상치 되었다.

이상의 결과를 종합하면 방사선 조사는 백서 피부 fibroblast의 세포 증식을 현저히 억제시키지만 collagen 대사에 선택적인 억제 효과는 없는 것으로 사료된다.

[영문]

Keloids are predominantly fibrous skin tumors that take the form of firm, variable pruritic or tender growth near the site of an injury. Histopathologically, they are rich in various connective tissue components such as collagen. The exact mechanism of keloid formation is at present unknown; therefore, the study of its

basic mechanism is an active field. Surgical removal, pressure, local injection of synthetic steroids and radiation are now clinically used in the therapy of these lesions. Although radiation is widely used in keloid treatment at present, its

mechanism is unknown at the molecular level.

In the present study, cultured fibroblasts of rat skin were treated with various radiation doses and the cell growth and the amounts of collagen and collagen mRNA were measured. Fibroblasts were isolated and cultured from 2-day-old rat skin, and the subcultured cells were irradiated with 300 rads at 24 hour intervals (one time with 300 rads, 2 times for a total of 600 rads, and 3 times for a total of 900 rads) from 24 hours after the subculture.

The thymidine incorporation in the culture flasks treated with 300, 600, and 900 rads was 54.6, 29.0, and 23.9% of the control at 2 hours, and 59.8, 40.1, and 34.6% at 8 hours respectively, indicating that radiation severely inhibits the cell growth.

The effects of radiation on the amount of collagen were examined by measuring the hydroxyproline, which is a specific amino acid in collagen. The amounts of hydroxyproline in the 300 and 600 rad radiation groups were decreased to 44.2 and

33.3% of that of the control group, and that of the 900 rad radiation group could not be detected. To discriminate whether these decreases in collagen content by radiation were due only to inhibition of cell growth or whether the radiation had a

selective inhibitory effect on collagen synthesis, we counted the radioactivities of the peptide released by collagenase with the quantitation of DNA. The newly synthesized total protein of the 300, 600 and 900 rad radiation groups was decreased to 66.8, 48.2 and 40.3% of that of the control group, respectively, but the total protein per ㎍DNA was increased to 137.2, 132.3 and 109.7% respectively.

The amounts of newly synthesized collagen were also decreased to 66.2, 50.2 and 40.1% of that of the control, but the amount of collagen per ㎍DNA was increased to 136.1, 138.5 and 109.3%, respectively, which was a similar pattern to the observed changes of total protein. The radiation did not inhibit the transcription of collagen αl(I) mRNA, according to the result of RNA dot hybridization.

These results indicate that radiation has no selective inhibitoy effect on collagen synthesis and the decrease of collagen amounts by radiation is due only to its inhibition of cell growth.