인체 방광암 T24 세포에서 감초(Glycyrrhizae radix) 열수추출물에 의한 apoptosis 유도

Induction of Apoptosis by Water Extract of Glycyrrhizae radix in Human Bladder T24 Cancer Cells

본 연구에서는 다양한 약리학적 활성을 가지는 것으로 알려진 감초 열수추출물(GRW)의 항암효능을 알아보기 위하여 인체방광암 T24 세포에서 생존율 및 증식억제에 미치는 영향과 이와연관된 apoptosis 유발 여부 및 관련 인자들의 발현 변화를 조사하였다. 먼저 GRW의 처리에 따른 증식억제 정도를 조사한 결과, GRW 처리 농도 의존적으로 생존율 및 증식억제 현상이 나타났으며, 핵의 형태 변화, DNA 단편화 및 apoptosis 유발에 관하여 조사한 결과 역시 GRW 처리 농도 의존적으로 증가됨을 확인할 수 있었다. 이는 GRW의 처리에 의한 암세포의 증식억제및 형태적 변형이 암세포의 apoptosis 유발과 밀접한 관련이 있음을 시사하여 주는 것으로 사료된다. GRW 처리에 의한 apoptosis 유발에 관여하는 유전자의 탐색을 위하여 apoptosis와 연관성을 가지는 Bcl-2 family에 속하는 유전자의 발현을 조사한 결과 GRW 처리 농도 의존적으로Bax 단백질의 발현증가와 더불어 Bcl-2 및 Bcl-xL 단백질의 발현감소가 관찰되었다(Fig. 3A). 이는 GRW에 의한 T24 세포의apoptosis 유발에 Bcl-2 family에 속하는 유전자의 발현 조절이 중요한 역할을 하는 것으로 사료된다. 또한 GRW의 처리에따른 MMP의 소실은 미트콘드리아 막의 교란이 유발되었음을의미하는 것으로, 이러한 MMP 값의 변동은 Bcl-2 family 단백질의 발현 변화에 의한 것이라 추정된다. 한편 Apoptosis에 중요한 역할을 하는 것으로 알려진 caspase(-3/-8/-9)의 발현과이들의 활성을 억제하는 IAP family (XIAP, cIAP-1, cIAP-2)의 발현에 GRW이 어떠한 영향을 미치는지를 조사한 결과, caspase-3, -8 및 -9의 활성형 단백질 발현 및 정량적 활성증가를 확인하였으며, IAP family 속한 3가지 단백질 모두 발현이감소하는 것이 관찰되었다. 이상의 결과에서 GRW은 외인적 및 내인적 경로의 개시에 핵심적인 역할을 하는 caspase-8 및 -9의 활성을 모두 증가시켰으며, 이에 따른 caspase-3의 활성증가에 의하여 apoptosis가유발되었음을 알 수 있었다. 이러한 두 경로의 동시 활성화에는미트콘드리아의 기능 소실과 Bcl-2 및 IAP family의 발현 변화가 관여하고 있었으며, 특히 Bid의 발현 감소는 GRW에 의한 내인적 경로를 증폭시키는 효과로 작용했을 것이라 추정된다. 방광암의 치료에 보다 효과적인 생리활성을 갖는 물질을 발굴하고 그와 관련된 분자 및 세포수준에서의 기전을 밝히는 것이 중요하기에 본 연구의 결과는 향후 GRW로 수행될 추가 실험을 위한 기초자료로서 그 가치가 매우 높을 것으로 사료된다.

Glycyrrhizae radix is one of the most frequently prescribed ingredients in Oriental medicine, and Glycyrrhizae radix extract has been shown to exert anti-cancer effects. However, the cellular and molecular mechanisms of programed cell death (apoptosis) by Glycyrrhizae radix are poorly defined. In the present study, it was examined the molecular mechanisms of apoptosis by water extracts of Glycyrrhizae radix (GRW) in human bladder T24 cancer cells. It was found that GRW could inhibit the cell growth of T24 cells in a concentration-dependent manner, which was associated with the induction of apoptotic cell death, as evidenced by the formation of apoptotic bodies, DNA fragmentation and increased populations of annexin-V positive cells. The induction of apoptotic cell death by GRW was connected with an up-regulation of pro-apoptotic Bax protein expression and down-regulation of anti-apoptotic proteins (Bcl-2 and Bcl-xL), and inhibition of apoptosis family proteins (XIAP, cIAP-1 and cIAP-2). In addition, apoptosis-inducing concentrations of GRW induced the activation of caspase-9, an initiator caspase of the mitochondrial-mediated intrinsic pathway, and caspase-3, accompanied by proteolytic degradation of PARP. GRW also induced apoptosis via a death receptor-mediated extrinsic pathway by caspase-8 activation, resulting in the down-regulation of total Bid and suggesting the existence of cross-talk between the extrinsic and intrinsic pathways. Taken together, the present results suggest that GRW may be a potential chemotherapeutic agent for the control of human bladder cancer cells.