림프구와 종양세포의 혼합배양시 IL-2에 의한 종양세포의 Nitric Oxide 생성
IL-2 Induced Nitric Oxide Synthesis by Tumor Cells in Cocultures of Lymphocytes and Tumor Cells
대한암학회지 1999년 31권 2호 p.339 ~ 347
소속 상세정보
임창열
박상열/류완희/곽재용/이수택/손명희/김대곤/안득수/임창열
KMID : 0360319990310020339
Abstract
서론
Interleukin-2 (IL-2)는 활성화된 T 림프구에서 주로 생산되는 cytokine으로 림프구를 활
성화시켜 종양세포에 대해 세포독성을 나타내도록 유도하고, tumor necrosis factor-alpha
(TNF), interferon-gamma (IFNγ ), interleukin-1 (IL-1) 및 interleukin-6 (IL-6) 등을 포
함하는 cytokine망을 유도하여 항종양효과를 나타낸다.
IL-2에 의해 활성화된 림프구가 항종양효과를 나타내는 기전은 크게 2가지로 분류할 수
있다. 하나는 림프구와 종양세포가 서로 부착한 다음 granule exocytosis나 Fas receptor를
통해서 종양세포를 살해하는 것이고, 다른 하나는 림프구와 종양세포간의 직접접촉이 없이
도 세포독성이 있는 cytokine들을 분비하여 종양세포를 억제하는 것이다. 현재까지의 연구
는 림프구와 종양세포가 직접 접촉할 경우의 종양세포 살해기전에 대해서만 주된 연구가 되
어왔고 직접 접촉에 의하지 않는 기전에 대해서는 연구가 매우 부족하다. 특히 종양세포 살
해기전의 최종효과 물질에 대한 연구가 부족하다.
Nitric oxide (NO)는 세포독성을 포함하여 다양한 생물학적 기능을 갖는 paramagnetic
lipid-soluble gas로 대식세포, 혈관내피세포, 중성구, 간세포, 뇌세포 및 일부 암세포 등에서
생산된다. NO는 nitric oxide synthase(NOS)에 의하여 L-arginine으로부터 합성되는데
NOS는 크게 두 종류로 대별된다. 한 종류는 칼슘과 calmodulin에 의존적인 constitutive형
cNOS)이고 또 다른 한 종류는 칼슘이나 calmodulin에 비의존적이며 cytokine들(IFNγ/TNF
나 IFNγ/IL-1)에 의해 발현이 유도되는 inducible형(iNOS)이다. cNOS에 의한 NO 생성의
특징은 소량의 NO를 짧은 시간동안 분비하며 이때 분비된 NO는 guanylate cyclase의
heme군에 부착되어 guanylate cyclase를 활성시킨다. 이를 통해 cyclic GMP가 증가되어 세
포간 혹은 세포내 신호전달 및 항상성 유지에 관여한다. 한편 iNOS는 세포가 cytokine 등에
의해 적절히 활성화되어야만 NO를 생성케 되는데 이때의 NO는 많은 양이 상당기간 동안
만들어진다. 이렇게 많은 양의 NO가 생성된 경우에는 guanylate cyclase의 활성이 일어나고
동시에 비특이적 세포독성을 나타내게 된다.
IL-2에 의해 림프구가 자극될 경우 IFNγ, TNF 및 IL-1 등의 cytokine이 생산되는 것으
로 알려져 있고, 이 cytokine들은 대식세포에서 iNOS를 유도하여 NO생성을 야기한다고 알
려져 있다. Hibbs등은 IL-2 치료를 받는 신세포암 및 악성흑색종 환자의 혈청 및 소변에
NO의 대사산물인 nitrate의 증가를 확인한 바 있다. 이러한 결과는 IL-2가 생체내에서도
iNOS를 발현시켜 NO합성을 유도함을 강력히 시사하고 있다. 그러나 IL-2 치료시 종양세포
를 포함하여 어느 조직에서 NO생성이 유발되는지는 확인되지 않았으며, 이 NO가 IL-2 치
료시 어떤 기능을 나타내는가도 확인되지 않았다. 또한 이때의 NO생성 증가기전도 밝혀지
지 않고 있다. 본 연구에서는 림프구와 종양세포간의 직접접촉이 없이 IL-2 활성 림프구에
서 생성된 cytokine들에 의해 종양세포에서 NO가 생성됨을 관찰하였고 이의 종양억제효과
를 관찰하고자 하였다.
Purpose : Nitric oxide (NO) synthesis has been known to be induced during
interleukin-2(IL-2) therapy. The present study was designed to elucidate mechanisms
and roles of IL-2-induced NO synthesis in tumor cells.
Materials and Methods : Mechanisms of IL-2-induced NO synthesis were evaluated
using in vitro culture systems of BALB/c mouse splenic lymphocytes and Meth-A
tumor cells. Effects of IL-2-induced NO synthesis by Meth-A tumor cells on the tumor
cell proliferation were also evaluated using an NO synthase inhibitor,
NG-monomethyl-L-arginine (MLA).
Results : Cultures of both lymphocytes alone and Meth-A tumor cells alone did not
produce any significant amounts of nitrite, a stable metabolite of NO during IL-2
stimulation. In contrast, cocultures of lymphocytes and Meth-A tumor cells produced a
large amount of nitrite during IL-2 stimulation. Addition of culture supernatants of
lymphocytes incubated with IL-2 induced nitrite production in Meth-A tumor cell
cultures. However, addition of culture supernatants of Meth-A tumor cells incubated
with IL-2 did not induce nitrite production in lymphocyte cultures. Nitrite accumulation
was markedly inhibited by addition of anti-interferon- y antibody, confirming the role of
the cytokine in mediating tumor cell NO synthesis. MLA inhibited nitrite production by
Meth-A tumor cells in a dose-dependent manner in the presence of culture supernatants
of lymphocytes incubated with IL-2 Meth-A tumor cell nitrite production in the
presence of increasing concentrations of MLA correlated inversely with tumor cell
proliferation.
Conclusion : NO synthesis can be induced by tumor cells by the secondarily released
cytokines from lymphocytes during IL-2 stimulation. Autologous NO synthesized by
tumor cells during IL-2 stimulation inhibits proliferation of tumor cells themselves.
키워드
IL-2; Nitric oxide; Tumor; Lymphocyte; Arginine;
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