피부암전구증과 악성종양에서 세포사멸과 p53, bcl-2, bax, PCNA, fas ligand 및 TRAIL의 발현

Abstract

세포사멸은 외부로부터 자신을 방어하는 기전이며 개개의 세포가 무한대로 자라는 것을 통제하여 방어하는 기능을 가진다. 종양은 세포 증식과 세포 사멸사이의 정상적인 항상성이 깨어지는 것을 말하며, 세포사멸은 암유전자나 종양억제유전자인 bcl-2, bax, c-myc, p53 및 c-fos에 의해 유발 또는 억제된다. 세포사멸이 정상보다는 악성종양에서 흔히 일어난다는 보고가 많지만 암전구증에서의 연구는 매우 드물며, 피부암전구증과 악성종양에서 fas ligand(fasL) 및 TRAIL에 대한 보고는 거의 없다. 본 연구에서는 피부암전구증과 악성종양에서 세포사멸의 정도를 비교하고, 개별적으로 연구되어 왔던 세포사멸관련인자인 p53, bcl-2, bax, PCNA, fas(EC, TM, DD), fasL, TRAIL 및 TRAIL 수용체 발현을 조사하여, 각 질환에서의 생물학적 행동 양식의 차이를 분석하고, 피부암전구증과 악성종양에 관여하는 인자를 규명해 보고자 하였다. 피부암전구증으로 한공각화증, 광선각화증 및 보웬병을, 악성종양으로 기저세포암 및 편평세포암을 연구대상으로 하였다. 제 1군에서는 TUNEL법으로 세포사멸지수를 측정하고 면역조직화학염색으로 세포사멸관련인자인 p53, bcl-2, bax 및 PCNA 발현을 조사하였고, 제 2군에서는 RT-PCR을 이용하여 fas(EC, TM 및 DD), fasL, TRAIL 및 TRAIL 수용체들(DR4, DR5, DcR1 및 DcR2)의 mRNA 발현을 조사하고, 면역조직화학염색으로 fas 및 fasL 단백 발현부위를 관찰하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 한공각화증 구상층판 직하부 병변에서 주위병변부위에 비해 세포사멸지수가 높았다(p=0.005). 2. 편평세포암이 광선각화증보다, 광선각화증이 한공각화증보다 세포사멸지수가 높았다(p=0.016, 0.001). 3. 세포사멸관련인자 중 PCNA만이 편평세포암에서 발현이 가장 강했고 광선각화증, 한공각화증 순이었으며, bcl-2는 편평세포암 28.6%에서만 중등도 이상의 강한 염색소견을 보였다. 4. 한공각화증과 편평세포암에서는 세포사멸지수와 p53이 유의한 상관관계를 보였으며(p=0.024, 0.006), 광선각화증에서는 세포사멸지수와 관련된 인자는 없었다. 5. 광선각화증, 보웬병 및 기저세포암에서 fas(EC, TM 및 DD)와 fasL가 발현되었으나, 편평세포암에서는 fas의 TM과 DD가 발현되지 않고 용해성 fas가 발현되었다. 6. TRAIL과 TRAIL 수용체(DR4, DR5, DcR1, DcR2)는 기저세포암과 편평세포암에서는 모두 발현되었고, DR4는 보웬병 2예에서, DR5는 광선각화증 1예에서, DcR1은 광선각화증 5예중 3예와 보웬병 1예에서 발현되지 않았다. 7. fas 및 fasL 단백이 광선각화증의 표피 전층 또는 표피 기저층에 국한하여 발현되었고 진피상부의 침윤된 림프구에서는 발현되지 않았다. 보웬병에서는 표피 전층에 걸쳐 발현되었다. fas 및 fasL 단백이 기저세포암에서는 거의 발현되지 않았고 종양 주변부의 책상배열을 하는 소수 세포에서만 양성소견을 보였다. 편평세포암에서는 주로 분화가 좋지 않은 부위에서 fas 및 fasL 단백이 강하게 발현되었으며 분화가 좋은 각화된 부위에서는 소수 세포에서만 양성을 보였다. 이상의 결과로 피부암전구증 및 악성종양에서 악성화가 높을수록 세포사멸지수가 증가함을 알 수 있었다. 한공각화증에서는 p53에 의한 세포사멸, 광선각화증과 보웬병은 TRAIL에 의한 세포사멸 및 편평세포암에서는 p53에 의한 세포사멸과 용해성 fas가 관여함을 알 수 있었고 기저세포암은 fasL나 TRAIL이 아닌 다른 인자가 관여할 것으로 생각되었다. ; Apoptosis is an important negative growth regulatory mechanism in tumors and apoptotic index(the percentage of apoptotic cells/bodies in the total number of tumor cells) may reflect the degree of carcinogeneity in some malignancy. p53 gene mutation reduces susceptibility to apoptosis, thereby facilitates tumor growth. The bcl-2 gene is a potent inhibitor of apoptosis and the bcl-2/bax ratio is the critical determinant for the induction or inhibition of apoptosis. Proliferating cell nuclear antigen(PCNA) presents in nuclei throughout the cell cycle and synthesized in the late G1 and S phase. The fas and TRAIL systems, comprising the fas receptor(fas/APO-1/CD95) and its ligand (fas ligand, fasL), or TRAIL receptors(DR4, DR5, DcR1, and DcR2) and their ligand, TRAIL, are central mediators of apoptosis in a variety of diseases, such as autoimmune disease and tumors. Soluble fas, generated by alternative mRNA splicing, can antagonize cell-surface fas function. We investigated the apoptotic index by TUNEL method and the expressions of p53, bcl-2, bax, and PCNA by immunohistochemistry in 11 cases of porokeratosis, 15 cases of actinic keratosis, and 7 cases of squamous cell carcinomas. Also, RT-PCR for fas(EC, TM, DD), fasL, TRAIL, and its receptors(DR4, DR5, DcR1, and DcR2) and immunohistochemistry for fas and fasL were performed in 5 cases of actinic keratosis, 2 cases of Bowen s diseases, 4 cases of basal cell carcinomas, and 1 case of squamous cell carcinoma including 2 cases of normal tissues. The results are summarized as follows: 1. Apoptotic index(%) in cornoid lamella was significantly higher than that of periphery in porokeratosis, 37.6±9.85 vs 29.0±8.02(p=0.005). 2. Apoptotic index(%) of actinic keratosis was significantly higher than that of porokeratosis, 41.4±6.52 vs 29.0±8.02(p=0.001). Apoptotic index(%) of squamous cell carcinoma was significantly higher than that of actinic keratosis, 45.1±6.18 vs 41.4±6.52(p=0.016). 3. Only p53 had significant positive correlation to apoptotic index in porokeratosis and squamous cell carcinoma(p=0.024, 0.006). 4. In RT-PCR for fas and fasL, EC and DD of fas were not expressed in squamous cell carcinoma. 5. In RT-PCR for TRAIL and its receptors, DcR1 was not expressed in 60% of actinic keratosis and DR4 was not expressed in all cases of Bowen s disease. 6. In actinic keratosis, Bowen s disease, and squamous cell carcinoma, fas and fasL were expressed only within the tumor mass. Especially, the poorly differentiated area of squamous cell carcinoma showed strong reactivity of fas and fasL. fas and fasL were not expressed in basal cell carcinoma, except a few cells in the periphery of tumor. In conclusions, actinic keratosis is more frequently evolved into malignant tumors than porokeratosis, which is supported by significantly higher apoptotic index(%). Also the apoptotic index(%) of cutaneous malignant tumor was significantly higher than that of precancerous lesions. The apoptosis and p53, rather than proliferation, may provide the pathogenesis and progression into malignant tumor in porokeratosis. TRAIL-mediated apoptosis may be related to the pathogenesis of actinic keratosis and Bowen s disease. In squamous cell carcinoma, p53-mediated apoptosis and soluble fas may play a major role in tumorigenesis and its proliferation.