Prostaglandin E₂가 매개하는 대장암세포 증식 촉진 작용에 대한 stilbenoid 유도체들의 조절 활성 평가 및 작용기전 연구

Abstract

Although the overproduction of prostaglandins have been considered to be highly correlated with the colorectal carcinogenesis, the precise mechanism of action is still poorly elucidated. Recent studies have suggested that EP receptor-mediated signal transduction pathway might play an important role in this process. Therefore, in this study, we investigated PGE₂-mediated cell proliferation and their mechanisms of actions in human colorectal cancer cells. In addition, we evaluated the growth inhibition effect of stilbenoids against human colon cancer cells with the connection of PGE₂-mediated cell signaling pathway. As a result, PGE₂ stimulated the growth of several human colon cancer cells in vitro, and increased the phosphorylation of glycogen synthase kinase-3 (GSK-3) and consequently accumulated β-catenin and induced c-Myc, cyclin D1 expression in LS-174T cells. With the context of PGE₂-mediated signaling pathway in human colon cancer cells, we evaluated the effect of stilbenoids, cancer chemopreventive agents, on the proliferation and mechanism of action in human colon cancer cells. Data showed that the growth inhibitory effects of stilbenoids on human colon cancer cells might be related to the modulation of PGE₂-mediated intracellular β-catenin localization, and thus this might be an additional mechanism of action of stilbenoids in the growth inhibitory activity of human colon cancer cell.;PGE₂는 내인성 염증 유도 물질로, COX-2와 더불어 생체에서 암화를 유도하는 중요한 물질로 알려져 있다. 최근 염증과 암과의 상관관계가 밝혀지고, prostaglandins (PGs)가 그 상관관계에서 중요한 역할을 하는 물질로 알려졌다. PG를 통한 신호전달은 그 하위 receptor를 통해 일어나는데, 특히 최근에는 PGE₂가 암세포의 증식을 촉진, 혈관 신생작용, 암세포의 전이에 영향을 미치는 것으로 알려져 EP receptor의 하위 신호 전달 체계에 대해 관심이 고조되어 있다. EP receptor에는 EP1~4까지 4가지의 subtype이 존재하고 그 중에서도 EP2, EP4 receptor가 암화와 특별히 관련되어 있을 것이라 생각된다. EP receptor의 하위 신호전달은 또 대장암 세포에서 암화를 진행시킨다고 알려져 있는 Wnt/β-catenin pathway와 연결되어 있다. 대장암 세포에서 EP receptor는 이러한 경로로 암화를 진행시킨다고 생각되는데, 이러한 경로로 일어나는 암화를 억제하기 위한 물질로 항암, 암 예방 효과가 있다고 알려진 resveratrol을 사용하여 연구를 진행하였다. 이번 연구에서는 대장암 세포주의 EP receoptor 발현 및 PGE₂에 의한 세포 증식에 미치는 영향을 알아보았다. 또 하위 신호전달을 통한 작용기전을 알아보기 위하여 western blot analysis, luciferatse assay를 통하여 신호전달과 관계된 단백질의 발현과 β-catenin의 핵으로의 이행, 그에 따른 promoter의 활성화 여부를 알아보았다. LS 174T의 경우 다른 대장암 세포와 달리 내인적으로 COX-2를 발현하지 않는다고 알려져 있어 그에 따른 PGE₂의 생성이 없을 것이라 생각되어 LS 174T 대장암 세포를 중심으로 연구를 진행하였으며, 그 외의 주요 대장암 세포주인 HCT-15, HCT 116, SW480에 대하여 추가적인 연구를 실시하였다. 네 가지의 대장암 세포주에서 실험한 결과, 0.5 μM의 PGE₂에 의하여 대장암 세포주의 세포 증식이 촉진되었고, 그에 따른 단백질 발현 증가도 확인하였다. 또한 EP receptor 하위 신호전달과 관계된 GSK-3β, β-catenin등의 단백질 발현 역시 증가하는 것으로 미루어 PGE₂가 대장암 세포에서 세포 증식을 촉진하는 것은 receptor를 통해 일어남을 알 수 있었다. 또한 PGE₂에 의하여 β-catenin의 핵 내로의 이동이 증가하고 promotor가 활성화 된 것을 확인하였다. 이번 연구에서 사용한 물질인 resveratrol과 SY054는 stilbene구조를 가지고 있고 항염, 항암, 암 예방 효과가 있다고 알려져 있다. COX-2억제가 아닌 PGE₂를 통한 새로운 작용기전을 알아보기 위하여 이후의 연구를 진행하였다. 두 물질 모두 세포 독성이 없는 20 μM의 농도를 사용하였다. 이 두 물질은 PGE₂에 의하여 증가된 세포 증식을 농도 의존적으로 억제하였고, 하위 신호전달에 관계된 단백질의 발현 또한 억제하였다. 또한 PGE₂에 의하여 증가된 β-catenin의 핵 내로의 이동을 감소시켰고, resveratrol은 증가되었던 TOPflash activity 또한 12.5, 25, 50 μM에서 농도 의존적으로 감소시켰다. 마지막으로 핵 내로 이동한 β-catenin이 TCF/LEF와 결합하여 발현되는 c-Myc, cyclin D1 등의 발암 단백질 또한 resveratrol과 SY054 처리에 의하여 감소하였다. 지금까지의 결과를 종합하면, PGE₂는 대장암 세포에서 세포 증식을 촉진시키고, 하위 신호전달 (EGFR signaling, Wnt signaling)과 관계된 단백질의 발현을 증가시키고 β-catenin의 핵 내 이동을 증가시켰다. Resveratrol과 SY054는 대장암 세포에서 PGE₂가 매개하는 세포 증식 촉진 작용을 억제하고, 하위 신호 전달과 관계된 단백질을 억제하고, PGE₂에 의하여 증가되었던 β-catenin의 핵 내 이동을 감소시켰고 활성화 되었던 promoter activity를 낮추었다. 이 연구는 resveratrol, SY054와 같은 stilbene 유도체들의 PGE₂를 매개로 하는 암 예방 작용기전을 새롭게 밝힌 것으로, stilbenoid류의 새로운 기전을 밝히고 새로운 암 예방 효능 물질을 도출하는데 기여할 수 있다고 생각된다.