성대의 양성질환과 편평상피세포암에서 Nitric Oxide Synthase 유전자 발현

Abstract

[한글]

연구배경Nitric oxide(이하 NO)는 많은 조직과 세포로부터 nitric oxide synthase(이하 NOS)라는 효소에 의해 L-arginine으로부터 생성되는데 NO는 중요한 세포간 정보전달물질 중 하나로서 신체 전부에 걸쳐 신경계와 면역계, 심혈관계 등에서 광범위한 세포학적 기능에 영향을 주고 여러 가지 질병에도 관여하는 것으로 밝혀지고 있다. 특히 호흡기의 NO는 대부분 상기도에서 생성되고 하기도는 부분적 역할만 한다는 것이 밝혀졌으며 인간의 호기(expiratory phase)의 NO는 비강에서 주로 생성되며 비강 질환의 생성에 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 그러나 상기도강 중 인간의 성대 조직에서 NO 관련 신경의 국소 분포와 기능에 관한 연구는 극히 드문 실정으로 더욱이 암종을 비롯한 성대의 각종 질환에 관한 연구는 거의 없는 실정이다. 본 연구에서는 정상 성대조직에서 NO 관련 신경의 후두지배 양상을 살펴보고 또한 양성 성대 질환과 성대암종에서 후두의 주요 신경전달물질의 하나인 NO의 유전자적 발현과 국소 분포의 차이를 살펴보고자 하였다.연구목적본 연구에서는 흰쥐와 인간의 정상 성대 조직에서 nNOS의 발현을 살펴봄으로써 성대조직에서 NO가 신경전달물질로 작용할 수 있음을 제시하고자 하였으며 성대 결절과 폴립성 질환, 이형성증 및 편평상피세포암에서의 NO 연관성을 NOS의 3가지 아형인 nNOS, iNOS, eNOS의 국소 분포, 발현 정도의 차이를 살펴 보고 아울러 세포내 NO의 기원을 밝힘으로써 성대 질환에서 NO 관련성을 추정해보고자 하였다.연구방법인간의 정상 성대조직 5례와 5마리 흰쥐에서 얻은 성대조직을 이용하여 nNOS에 대한 RT-PCR, Western-blot 분석, anti-nNOS 면역조직학적 염색을 하여 nNOS 유전자의 발현을 살펴보았고 성대 조직내 NO 지배신경의 국소 분포를 살펴보았다. 성대폴립 15례, 성대결절 10례, 후두이형성증 5례, 성대암(편평상피세포암) 8례 환자의 조직에서 anti-nNOS, anti-eNOS, anti-iNOS에 대한 면역조직화학염색, Western-blot, NADPH 소비율을 측정하여 각 질환별 NOS 발현의 차이를 알아보았다. 성대폴립 조직과 성대암 조직에서는 NO 발현의 근원을 알아보기 위해 anti-eNOS, ant-iNOS에 대한 면역전자현미경연구를 시행하였다. 연구결과RT-PCR을 이용하여 nNOS mRNA의 증폭산물을 검출한 결과 인간의 성대조직(761 bp)과 흰쥐의 성대조직(401 bp)에서 nNOS mRNA 역전사 증폭 산물이 발현되었으며 nNOS Western-blot 검사 결과로 확인하였다. 성대조직내 nNOS는 상피세포의 기저부와 고유층내 분비선주위와 혈관 주위에 집중되어 있었다. 정상 성대조직에서의 iNOS의 발현은 성대결절, 성대 폴립, 이형성증, 편평상피세포암에 비해 통계적으로 의의있게 낮았으며 성대결절과 성대폴립간에 iNOS의 발현의 차이는 통계적으로 의의가 없었다. eNOS에 대한 반응은 성대폴립의 경우 성대결절에 비해 eNOS 양성반응이 강하게 관찰되었으나 이형성증 및 상피세포암과는 통계적인 차이를 보여주지 못하였다. 정상성대조직에 비해 성대폴립, 성대상피암에서 NOS activity가 높게 나타나는 것을 관찰할 수 있었으며 상피암조직에서 폴립보다 높은 activity를 보였다. 성대폴립에서는 EGTA 처리 후 NOS activity가 정상 수준으로 감소하였으나 성대상피암에서는 EGTA 처리 후 다양한 양상을 보였다. 성대폴립과 성대상피암에서의 면역전자현미경 연구에 의하면 종양세포와 단핵세포의 세포질에서 반응 particle을 관찰할 수 있었으며 특히 세포질의 변연부의 분비과립내에서 많은 NO particle을 관찰할 수 있었다.결론흰쥐와 인간의 성대조직에서 NO가 신경전달물질로 관여한다는 사실을 알 수 있었으며 다른 신경조직에서와 마찬가지로 nNOS가 NO의 생산을 담당한다는 것을 확인하였다. 정상성대조직, 성대양성질환, 후두이형성증, 후두암 조직에서 NO를 생성할 수 있는 각각의 NOS의 발현에 차이가 있었으며 암조직에서는 특히 iNOS, eNOS가 강하게 발현되었고, 성대양성질환에서는 eNOS가 강하게 발현되는 것으로 보아 성대의 각 질환에서 iNOS와 eNOS가 주된 역할을 할 것으로 추정되었다.

[영문]

Background. Nitric oxide(NO) is generated in mammalian tissue by the conversion of L-arginine to L-citrulline. This reaction is catalyzed by nitric oxide synthase(NOS) enzyme family, at least 3 NOS isoenzyme, with each being the product of a distinct gene. NO is an important bioactive signaling molecule mediating several actions such as vasodilation, neurotransmission, host defense. Increased NO production may contribute in the pathogenesis of variety of disorders including cancer. Despite many research papers written to date on NO, few have concentrated on laryngeal diseases. Recent evidence has suggested NO synthesised within the larynx, but the cellular location and expression of NO are still remained unclear.Objectives. This study was designed to confirm the expression of nNOS in the rat and human larynx. And this study was also designed to identify structural and molecular expression of 3 types of NOS(nNOS, eNOS, iNOS) in benign lesion and squamous carcinoma of larynx.Materials and Methods. 5 rats of either sex and 5 normal human vocal folds were used for RT-PCR and western blot analysis using a polyclonal antibody against nNOS. We investigated expressions of each NOS specific protein at 15 vocal polyps, 10 vocal nodules, 5 dysplasia, 8 squamous carcinoma using western-blot. Formalin-fixed paraffin embedded samples of normal vocal folds and each laryngeal lesions were examined for localization of NOS using immnuhistochemistry(light microscopic and electron microscopic examination). Results. nNOS expressed in every region of the rat and human larynx, especially basal layers of epithelium, around glands and vessels. iNOS and eNOS are expressed very little in histologically normal tissue, while benign and malignant lesions express more significantly more iNOS and eNOS. Western-blot analysis demonstrated higher iNOS and eNOS protein levels in carcinoma, and higher eNOS protein levels in vocal polyp. By immunoelectronmicroscopy, immunoreactive particles for iNOS were showed in cytoplasm and/or in secretory vesicle of tumor cells and inflammatory cells, for eNOS in tumor cells and endothelial cells. Conclusions. Our data indicate that NO may participate for neuromodulator in the laryngeal innervation and NO play a relevant role in the formation of benign lesion and squamous carcinoma of larynx.