Xanthorrhizol의 사람 대장암 세포에 대한 성장 저해 및 사멸 작용기전 연구

Abstract

암은 현대인의 건강을 위협하는 최대의 질병으로서, 전 세계적으로 매년 6백만 명이 암으로 사망하고 있다. 우리나라의 경우도 예외는 아니어서, 2004까지의 통계청 자료에 의하면, 우리나라 사망 원인에서 암이 가장 높은 비중을 차지하고 있다. 하지만 아직까지 암은 완전히 정복되지 못하고 있으며 암을 치료하기 위한 약물은 내성이 생길 수 있기 때문에 암을 완전히 치료하기 위한 연구와 내성이 생긴 항암제를 대체할 새로운 암 치료제를 개발하기 위한 연구가 꾸준히 필요한 실정이다. 이러한 배경에 따라 본 연구에서는 Curcuma xanthorrhizia에서 분리된 sesquiterpenoid인 xanthorrhizol의 사람 대장암 세포 성장 억제 효과와 그 작용기전에 대해 실험을 진행하였다. Xanthorrhizol 을 사람 대장암 세포에 농도별로 처리한 결과 72시간에서 IC50는 54.87 μM로 세포의 성장을 억제하는 것을 확인할 수 있었다. 암세포 성장 저해 작용기전으로 xanthorrhizol이 대장암세포에서 G₁ 및 G₂/M phase cell cycle arrest를 유발시키는 것을 확인할 수 있었는데 이것은 CDK inhibitor(CKI)인 p21과 p27의 발현 증가에 따른 세포주기 단백질인 cyclin/cyclin-dependent kinase(CDK) 복합체의 활성 저해, 즉 cyclin A, B1, D1과 CDK 2, 4의 발현 저해와 관련이 있는 것으로 여겨진다. 또한 xanthorrhizol에 의한 암세포 apoptosis 유발 작용기전은 미토콘드리아 경유 pro-apoptotic protein 활성화와 p53의 발현증가에 따른 NAG-1발현 증가에 의한 것임을 알 수 있었다. Xanthorrhizol은 농도의존적으로 세포질 내로의 cytochrome C 유리를 촉진하여 caspase-9, caspase-3를 활성화 시키고 이에 따라 poly-(ADP-ribose) polymerase(PARP)의 분해를 일으켜 apoptosis를 유도하는 것으로 여겨진다. 그리고 p53의 발현을 증가시켜 non-steroidal anti-inflammatory drug-activated gene(NAG-1) 단백질 발현 및 promoter activity를 증가시키는 것으로 확인되어 xanthorrhizol의 apoptosis 기전은 NAG-1 발현과 연관이 있는 것으로 여겨진다. 지금까지의 결과를 종합하면 암세포에서 세포주기 억제활성을 가지며 apoptosis를 유발 시킬 수 있는 xanthorrhizol은 암의 진행 단계를 지연시키는 암 예방제 및 암세포를 사멸시키는 암 치료제로 적용될 수 있을 것으로 생각된다.;Xanthorrhizol is a sesquiterpenoid isolated from the rhizome of Curcuma xanthorrhiza(Zingiberaceae), and it is known to possess as anti-inflammatory or cancer chemopreventive effects. The objective of our study was to investigate the effect of xanthorrhizol on the cell growth and apoptosis in human colon cell line HCT-116. An antiproliferative assay using 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide(MTT) revealed that xanthorrhizol inhibited the proliferation of the colon cancer cells with an IC_50 value of 54.87 μM. Flow cytometric analysis indicated that xanthorrhizol arrested cell cycle progression at G_0/G₁ and G₂/M phase, and induced the increase of sub-G₁ peak in a concentration-dependent manner. The increase of sub-G₁ peak by xanthorrhizol was closely related to induction of apoptosis, which was revealed by induction of DNA fragmentation, increase of the release of cytochrome C from mitochondria, activation of caspase-3 and –9, and cleavage of poly-(ADP-ribose) polymerase. In addition, xanthorrhizol increased the expression and promotor activity of the pro-apoptotic protein NAG-1, suggesting up-regulation of NAG-1 might be involved in the induction of apoptosis by xanthorrhizol. These findings suggest that xanthorrhizol might be a potential lead candidate for a cancer chemopreventive agent.