마우스 조직에서 방사선에 의한 Apoptosis의 마우스계간 이형성
Strain-Specific Differences in Radiation-Induced Apoptosis in Murine Tissues
대한암학회지 1998년 30권 6호 p.1259 ~ 1268
소속 상세정보
성진실/Jinsil Seong
김성희/이원재/서창옥/민진식/성진실/서창옥/Sung Hee Kim/Won Jae Lee/Chang Ok Suh/Jin Sik Min/Jinsil Seong/Chang Ok Suh
KMID : 0360319980300061259
Abstract
서론
전리 방사선은 생체 조직에서 세포사를 유도하며, 정상 조직 측면에서 보면 방사선 치료
에 있어서 충분한 양의 방사선을 투여하는 데에 심각한 장애가 되고 있다. 정상 조직의 손
상은 정상 조직의 방사선 감수성의 표현형으로 볼 수 있으며, 방사선 감수성이 개체간에 이
형성을 보인다는 것은 in vitro 실험 및 임상적으로 관찰되는 유전 질환자들의 방사선 반응
등을 통하여 이미 정립된 개념으로 받아들여지고 있다. 방사선 감수성이 극단적으로 높은
집단으로는 ataxia-telangiectasia(AT), 기저 세포암 증후군, Fanconi씨 증후군 같은 유전적
질환을 들 수 있으며 이는 방사선 감수성이 유전적으로 조절된다는 증거로 생각할 수 있다.
이러한 유전 질환 등은 대부분 단일 유전자의 이상에서 비롯되는 것으로 보고되었다. 그러
나 인구 집단에서 보이는 개체간 방사선 감수성의 차이는 아마 다수 유전자가 관여되었을
가능성이 높아 보인다. 인구 집단에는 유전적 다형성이 존재하므로 민감한 집단과 그렇지
않은 집단이 존재할 것이라고 추정할 수 있다. 따라서, 이러한 방사선 감수성을 관장하는 유
전자의 위치나 유전방식, 표현방식 등에 대한 연구가 방사선에 민감한 집단을 정의하고
screen하는 도구로서 중요성을 갖게 될 것이다.
방사선 감수성의 이형성에 유전적 요인이 관련된다고 가정하면 다음과 같은 의문이 제기
될 수있다. 첫째, 방사선 감수성의 차이가 구체적으로 어느 정도 차이 인가, 둘째, 관여되는
유전적 조절인자의 표현 양상은 어떠한가, 셋째, 동일 개체에서 방사선 감수성의 고저가 한
조직에서 다른 조직으로 공유되는가. 이경우 인간을 대상으로 하는 연구는 윤리적 문제 및
실험방법 적용의 난이성 등 수행상의 어려움이 있으므로 적절한 실험적 모델을 설정할 필요
성이 대두되었다.
실험 동물에서 마우스계에 따라 방사선 감수성의 차이가 있다는 것은 오래 전부터 언급되
어 왔다.최근 Mori등은 몇 종의 마우스에서 방사선에 의해 유도되는 흉선세포의 apoptosis
의 수준이 서로 차이가 나는 것을 보고한 바 있으며, C57BL/6N과 C3H/HeMsNrs이 각각
방사선에 민감한 표현형과 방사선에 내성이 높은 표현형으로 기술되었다. 방사선 감수성이
서로 다른 마우스주가 존재한다는 것은 개체간 방사선 감수성의 차이를 연구하는데 매우 가
치가 있다. 그 이유는 대부분의 실험실에서 사용하는 in vitro 세포주들이 전리 방사선에 의
한 세포사에 민감한 변이 세포주들이라는 점에 비하여 마우스계간의 방사선 감수성의 다양
성은 자연적으로 발생하는 유전적 다형성(genetic polymorphism)에 기인하므로, 인구집단에
서 보이는 현상과 일치하기 때문이다. 따라서 이들 실험 동물을 모델로 방사선 감수성의 다
양성을 연구하여 궁극적으로 인체의 경우로 외삽 적용할 수 있을 것으로 본다.
본 연구에서는 앞서 제기된 의문에 대하여 방사선에 민감한 표현형인 C57B1/6J 마우스와
방사선에 내성이 높은 표현형인 C3H/HeJ 마우스를 실험모델로 설정하고 in vivo에서 방사
선 감수성 차이를 방사선에 의하여 유도되는 apoptosis 측면에서 연구하였다. 즉, apoptosis
의 유도 수준 및 유전적 조절 요인의 발현양상 등을 분석하고 동일 개체에서 방사선 감수성
의 고저가 조직마다 공유되는가를 분석하였다.
Purpose : To characterize strain-specific differences in radiation response in murine
tissues with different radiosensitivity.
Materials and Methods : Six-week old male mice of 2 strains, C57B1/6J and C3H/HeJ,
were given whole body γ-radiation with a single dose of 10 or 25 Gy. At different
times after irradiation, mice were killed and tissues with different radiosensitivity,
thymus and liver, were collected. Each tissue sample was stained with hematoxylin and
eosin and apoptotic cells were scored. Expression of p53, Bcl-2, Bcl-x, and Bax was
analysed by western blotting and densitometry.
Results : Radiation induced massive apoptosis in thymus with a peak level at 8 h after
radiation. With 10 Gy irradiation, apoptotic indices in C57B1/6J and C3H/HeJ were 81.0
±2.5% and 59.4±4.0%, respectively (p<0.05). Radiation upregulated the expression of
p53, Bcl-x, and Bax, but not Bcl-2; p53 with a peak level of 2.5 fold (C57B1/6J) and 1.4
fold (C3H/HeJ) at 4 h, Bax with a peak level of 2.6 fold (C57B1/6J) and 1.3 (old
(C3H/HeJ) at 8 h, and Bcl-x with a peak level of 11.1 fold (C57B1/6J) and 8.2 fold
(C3H/HeJ) at 8 h after radiation. In liver, however, radiation-induced apoptosis was
minimal (peak apoptotic index of 2.1% in C57B1/6J and 1.7% in C3H/HeJ). None of p53,
Bcl-2, Bcl-x, and Bax was significantly increased.
Conclusions : Induction of apoptosis and regulation of related genes by radiation were
tissue specific. Strain difference of radiation-induced apoptosis was well coupled with
the induction of related genes in thymus, a radiosensitive tissue. This study shows that
quantitative difference of radiation induced apoptosis by strain is regulated at the gene
level with the involvement of multiple genes.
키워드
Radiation; Apoptosis; p53; Bcl-2; Bcl-x; Bax;
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