전리방사선과 Cisplatin이 신경아세포종세포와 섬유모세포에서 Peroxiredoxin I과 II 발현 및 세포생존율에 미치는 영향
Effects of Ionizing Radiation and Cisplatin on Peroxiredoxin I & II Expression and Survival Rate in Human Neuroblastoma and Rat Fibroblast Cells
김성환, 윤세철,
소속 상세정보
김성환 ( Kim Sung-Hwan )
가톨릭대학교 의과대학 방사선종양학교실
윤세철 ( Yoon Sei-Chul )
가톨릭대학교 의과대학 방사선종양학교실
KMID : 0859320060240040272
Abstract
목 적: 항산화 효소인 peroxiredoxin (Prx) I과 II가 유해자극에 의해서 유발되는 세포내 반응성 산소족(reactive oxygen species, ROS)에 대한 방어기전에 관여하는지 알아보고자 이 연구를 시행하였다.
대상 및 방법: SK-N-BE2C (신경아세포종세포)와 Rat2 (섬유모세포)에서 PrxI과 PrxII 발현을 보기 위하여 방사선조사, cisplatin 단독투여 및 cisplatin-방사선조사병합투여 후에 PrxI과 PrxII에 대한 western blot을 시행하였다. 또한 N-acetyl-L-cysteine (NAC)에 의하여 PrxI과 PrxII 발현에 미치는 영향과 세포생존율을 함께 조사하였다. 두 종류 세포에 방사선조사, 다양한 농도의 cisplatin을 단독투여 및 방사선조사와 병합투여 시 생존율을 각각 분석하였고 SK-N-BE2C의 각 군에서 시간별 생존율을 관찰하였다.
결 과: PrxI의 발현은 SK-N-BE2C에서 방사선조사 후 60분까지 증가하였으나 NAC 전처치한 경우 방사선조사 후 60분에서는 대조군에 비하여 약간 증가하였다. Rat2에서는 방사선조사 후 NAC 전처치 여부에 관계없이 증가하지 않았다. PrxII의 발현은 두 가지 세포 모두에서 방사선조사와 NAC 전처치 여부에 관계없이 증가하지 않았다. SK-N-BE2C와 Rat2에서 다양한 농도의 cisplatin 단독투여나 cisplatin-방사선조사병합시에는 PrxI 및 PrxII의 발현은 증가하지 않았다. SK-N-BE2C와 Rat2에서 NAC 전처치 여부에 따른 방사선조사군 및 cisplatin-방사선조사병합군의 생존율을 각각 비교한 결과 PrxI의 발현이 증가되었고, NAC 전처치하였으며 cisplatin의 농도가 낮을수록 유의하게 생존율이 높았다. SK-N-BE2C에서 NAC를 전처치한 방사선조사군의 생존율이 NAC 전처치 안한 방사선조사군에 비하여 높은 경향만 보였으나, Rat2에서는 유의한 차이로 NAC를 전처치한 방사선조사군의 생존율이 높았다. SK-N-BE2C에서 시간별 생존율을 측정한 결과는 방사선조사군과 cisplatin-방사선조사병합군을 비교하면 방사선조사군이 빠른 세포생존율의 감소를 보였으며 12시간 때에 최대의 차이를 보였으나 48시간에서는 cisplatin-방사선조사병합군의 세포생존율이 유의하게 낮았다.
결 론: 방사선조사로 반응성 산소족이 증가되면 PrxI 발현이 증가되었으며 반응성 산소족 청소제인 NAC의 전처치에 의하여 PrxI의 발현이 감소되었다. Cisplatin은 PrxI의 발현을 억제하여 반응성 산소족에 의한 세포손상을 증가시키며 방사선으로 인한 세포치사효과를 증가시켰다고 판단된다. 이상의 결과로 PrxI의 발현여부가 방사선조사나 cisplatin의 세포치사기전에 부분적으로 관여하고 있을 것이라고 생각한다.
Purpose: This study investigated the influence of irradiation and cisplatin on PrxI & PrxII expression and on their survival rates (SR) in SK-N-BE2C and Rat2 cell lines.
Materials and Methods: The amount of PrxI & PrxII production with or without N-acetyl-L-cysteine (NAC) pretreatment was studied using a western blot after 20 Gy irradiation to determine the degree of inhibition of ROS accumulation. In addition, the amount of PrxI & PrxII production after cisplatin and after combination with cisplatin and 20 Gy irradiation was studied. The SRs of the cell lines in SK-N-BE2C and Rat 2 cells, applied with 20 Gy irradiation only, with various concentrations of cisplatin and with the combination of both, were studied. The 20 Gy irradiation-only group and the combination group were each subdivided according to NAC pretreatment, and corresponding SRs were observed at 2, 6, 12 and 48 hours after treatment.
Results: Compared with the control group, the amount of PrxI in SK-N-BE2C increased up to 60 minutes after irradiation and slightly increased after irradiation with NAC pretreatment 60 minutes. It did not increase in Rat2 after irradiation regardless of NAC pretreatment. PrxII in SK-N-BE2C and Rat2 was not increased after irradiation regardless of NAC pretreatment. The amounts of PrxI and PrxII in SK-N-BE2C and Rat2 were not increased either with the cisplatin-only treatment or the combination treatment with cisplatin and irradiation. SRs of irradiation group with or without NAC pretreatment and the combination group with or without NAC pretreatment were compared with each other in SK-N-BE2C and Rat2. SR was significantly high for the group with increased amount of PrxI, NAC pretreatment and lower the cisplatin concentration. SR of the group in SK-N-BE2C which had irradiation with NAC pretreatment tended to be slightly higher than the group who had irradiation without NAC pretreatment. SR of the group in Rat2 which had irradiation with NAC pretreatment was significantly higher than that the group which had irradiation without NAC pretreatment. Compared to the combination group, the irradiation-only group revealed statistically significant SR decrease with the maximal difference at 12 hours. However, at 48 hours the SR of the combination group was significantly lower than the irradiation-only group.
Conclusion: PrxI is suggested to be an antioxidant enzyme because the amount of PrxI was increased by irradiation but decreased pretreatment NAC, a known antioxidants. Furthermore, cisplatin may inhibit PrxI production which may lead to increase cytotoxicity of irradiation. The expression of PrxI may play an important role in cytotoxicity mechanism caused by irradiation and cisplatin.
키워드
PrxI; PrxII;전리방사선; Cisplatin;소아신경아세포종세포;쥐섬유모세포
PrxI; PrxII;Ionizing radiation;Cisplatin;Rat2 cell line;SK-N-BE2C cell line
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