골수이형성증후군과 급성골수성백혈병에서 아포토시스와 p53, p21의 발현에 관한 연구

Abstract

Apoptosis and its dysregulation have been implicated in dysplastic and ineffective hematopoiesis and the neoplastic transformation of bone marrow in myelodysplastic syndrome (MDS). The p53 gene product has been implicated both in G1 cell arrest following DNA damage and in apoptosis triggered under various conditions. The mutation of p53, which can be detected by the presence of p53 overexpression, may induce malignant transformation by blocking the progression of cell differentiation or apoptotic process. The p21 protein, which is induced by wild-type p53, is a recently recognized inhibitor of cyclin-dependent kinases and can mediate p53-associated growth arrest and apoptosis. The purpose of this study was to elucidate the role of apoptosis, p53, and p21 in the development of MDS and acute myelogenous leukemia. Paraffin-sections of bone marrow biopsies from 24 cases of MDS, 31 cases of AML, and 17 controls without pathological alterations were investigated. The degree of apoptosis was evaluated by TUNEL method and the expression of p53 and p21 were evaluated by immunohistochemistry. The results were summarized as follows: 1. Apoptosis was significantly increased in MDS than de novo AML (P=0.011), MDS-AML(P<0.001) and controls (P=0.024). No difference in apoptosis was found between early and advanced MDS (P=0.403). Apoptosis was decreased in de novo AML and MDS-AML than controls, but it was not statistically significant (P=0.109, 0.280). 2. Overexpression of p53 was observed in 29.0%(7/24) of MDS, 28.0%(7/18) of de novo AML, and 83.3%(5/6) of MDS-AML, while not detected in controls. Overexpression of p53 was significantly increased in MDS-AML than MDS, de novo AML, and controls (P=0.010, P=0.032, P<0.001). Overexpression of p53 was ovserved in 9%(1/11) in early MDS, while 46.2%(6/13) in advanced MDS, which shows significant increase in advanced MDS (P=0.040). 3. Expression of p21 was observed in 17.7%(3/17) of control, 37.5%(9/24) of MDS, 8%(2/25) of de novo AML, and 50%(3/6) of MDS-AML, which shows significant increase in MDS and MDS-AML than de novo AML (P=0.012, P=0.011). 4. No correlation between apoptosis, p53, and p21 was noticed in MDS, while positive correlation was noted between p53 and apoptosis, and p21 and apoptosis in de novo AML(P=0.032, P<0.001). 5. Of 24 patients with MDS, six patients (1 RA, 3 RAEB, 2 RAEB-t) showed transformation to AML. Apoptosis was noticed in 50%(3/6) before transformation but apoptosis was not detected in any case after transformation. In patients with MDS, the existence of p53 overexpression was a significant indicator predicting transformation to AML. But the positivity in the immunohistochemistry for p53 and p21 was not changed significantly during the process of transformation. These findings suggest that increased apoptosis has a role in the pathogenesis of MDS. Loss of apoptosis may be a prerequisite for the malignant trasnsformation into AML. Even though mutant p53 overexpression is not so common in MDS, it can be a prognostic factor indicating higher probability of transformation to AML. And the different patterns of concordant or discordant p53 and p21 protein expressions suggest that there may be a derangement of the growth suppressive pathway involving these proteins, but acts independently. ; 아포토시스에 의한 세포사멸은 세포의 증식을 조절하는데 매우 중요한 역할을 하며, 일반적으로 세포주기에 관여하는 여러 인자로부터 영향을 받는다. 종양억제유전자로 잘 알려져 있는 p53 유전자는 경미한 세포손상이 발생한 경우에는 세포주기를 중지시켜 DNA가 복구되어 다시 정상적인 세포주기로 돌아가도록 하며, 복구하기 어려운 큰 손상을 받았을 때는 세포주기에서 벗어나 아포토시스를 통하여 세포가 제거되도록 하는 역할을 한다. p53 유전자의 돌연변이는 인간의 악성 종양에서 가장 흔하게 발견되는 유전학적인 이상소견임에도 불구하고 급성골수성백혈병(AML) 과 골수이형성증후군(MDS) 에서는 비교적 드물게 관찰된다. p53 단백에 의한 아포토시스의 유도에 관여하는 여러 인자 중에서 WAF-1 유전자(CIP-1이라고도 불림)의 산물인 p21 단백이 매우 중요한 역할을 한다. p21 단백은 정상(wild type) p53에 의하여 유도되는 반면 변이형 p53에 의해서는 유도되지 않으므로 p53 유전자의 암억제작용이 p21 단백의 발현을 통하여 이루어진다고 추정하고 있다. 본 연구의 목적은 골수이형성증후군과 급성골수성백혈병에서 아포토시스의 의미를 밝히고 변이형 p53 단백 및 p21 단백과의 연관관계를 규명하는 것이다. 특히 각 질환의 아형에 따른 차이를 비교하고, 골수이형성증후군이 급성골수성백혈병으로 전환하는 과정에서 이들의 역할을 확인하고자 하였다. 골수이형성증후군으로 진단된 환자 24예, 급성골수성백혈병으로 진단된 환자 31예 및 정상 골수소견을 보인 17예를 정상대조군으로 포함하여 연구를 시행하였다. 골수이형성증후군은 초기와 말기로 구분하였다. 급성골수구성백혈병은 de novo AML이 25예였고 MDS에서 진행된 AML(MDS-AML)이 6예였다. 골수생검 검체의 파라핀 포매조직에서 아포토시스는 TUNEL(in situ NA end labeling)기술을 이용하여 분석하였고, 변이형 p53단백 및 p21단백의 발현은 면역조직화학검사로 염색을 실시하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 아포토시스는 골수이형성증후군에서 de novo AML, MDS-AML 및 정상대조군에 비해 유의하게 증가되어 있었으며 (P=0.011, P<0.001, P=0.024), 초기 골수이형성증후군과 말기 골수이형성증후군간에는 통계학적으로 유의한 차이가 없었다 (P=0.403). de novo AML 및 MDS-AML은 정상대조군에 비해 다소 감소되어 보였으나 통계학적으로 유의한 차이가 없었다 (P=0.109, P=0.280). 2. 변이형 p53 과잉발현은 골수이형성증후군에서 29.0%(7/24), de novo AML에서 28.0%(7/18), MDS-AML에서 83.3%(5/6)이었고 정상대조군에서는 관찰되지 않아 MDS-AML에서 골수이형성증후군, de novo AML 및 정상대조군에 비해 유의하게 증가되었다 (P=0.010, P=0.032, P<0.001). 또한 초기 골수이형성증후군에서 변이형 p53 과잉발현은 9%(1/11)인 반면 말기 골수이형성증후군에서는 46.2% (6/13)으로, 초기 골수이형성증후군에 비해 말기 골수이형성증후군에서 변이형 p53 과잉발현이 유의하게 높게 관찰되었다 (P=0.040). 3. p21 발현은 골수이형성증후군의 37.5%(9/24), de novo AML의 8%(2/25), MDS-AML의 50%(3/6), 정상대조군의 17.7%(3/17)에서 관찰되어 골수이형성증후군 및 MDS-AML에서 de novo AML에 비해 유의하게 높게 관찰되었다 (P=0.012, P=0.011). 4. 골수이형성증후군에서는 아포토시스 및 변이형 p53, p21발현 간에 상관관계가 관찰되지 않은 반면, de novo AML에서는 변이형 p53 과잉발현 및 p21 발현과 아포토시스간에 유의한 상관관계가 있었다(P=0.032, P<0.001). 5. 골수이형성증후군 24예 중 6예가 급성골수성백혈병으로 전환되었는데(MDS-AML), 아포토시스는 전환되기 전 50%(3/6)에서 관찰되었고, 급성골수성백혈병으로 전환된 후에는 관찰되지 않아 급성골수성백혈병으로 전환되는 전단계에서 아포토시스가 소실되는 것을 볼 수 있었다. 또한 변이형 p53 과잉발현이 83.3%에서 관찰되어 급성골수성백혈병으로 진행하는 것을 예측할 수 있는 중요한 인자로 작용할 가능성이 있다고 생각되었다. 그러나 급성골수성백혈병으로 전환 전과 전환 후에는 변이형 p53과 p21의 발현강도는 변화가 없었다. 이상의 결과로 골수이형성증후군의 발병에서 아포토시스의 증가가 중요한 역할을 하며, 아포토시스의 소실이 급성골수성백혈병으로의 전환의 전단계임을 예측하는 중요한 소견임을 시사한다. 변이형 p53의 과잉발현이 골수이형성증후군에서 급성골수성백혈병으로 진행되는 것을 예측하는데 중요한 예후인자로 생각한다. 또한 골수이형성증후군의 발병과 급성골수성백혈병으로의 전환에 변이형 p53, p21 단백이 중요한 역할을 하며, 이들은 각각 독립적인 활성화과정에 의해 발현되는 것으로 보인다.