Induction of apoptosis on human hepatocellular carcinoma by dieckol isolated from Ecklonia stolonifera

Abstract

세포의 죽음은 necrosis와 apoptosis로 구분되며, 이것은 세포의 형태학적 및 생화학적인 특성에 의하여 구분될 수 있다. 그 중 apoptosis는 개체의 발생단계나 DNA 손상, 바이러스 감염 등에 따른 유전적 조절 하에서 일어나는 개체보존 수준에서 손상된 세포들의 제거를 위한 중요한 방어기전이라는 점에서 생리적 또는 화학적 외상에 의한 세포의 죽음인 necrosis와 구별된다. 최근 apoptosis 조절에 관여하는 유전자들의 역할에 관한 지식이 증대되면서 apoptosis 조절의 중요성이 인체 질병과 연관되어 더욱 많은 관심 분야로 인식되어지고 있다. 따라서 apoptosis 유발 해석에 대한 연구는 특히 암세포의 과다한 증식과 성장억제에 대한 연구에 필연적인 것으로 사료된다. Dieckol은 Brown algae (갈조류) 강 (Phaeophyceae), kelp (미역) 목 (Laminariales), kelp (미역) 과 (Lessoniaceae)에 속하는 Ecklonia stolonifera에서 분리된 hexameric compound로 항염증 반응 (anti-inflammatory effect), pro-inflammatory cytokines의 생성 억제, LPS-induced nuclear factor κB (NF-κB)와 p38 mitogen-activated protein kinases (MAPKs) 활성 감소, reactive oxygen species (ROS) 생성 억제, 기억력 증진, 항 고혈압 효과 등이 있는 것으로 알려져 있으나, 아직 정확한 항암 기전은 밝혀지지는 않았다. 본 연구에서는 dieckol이 Hep3B 간암 세포에서 apoptosis를 일으키는 기전을 알아보고자 Western blot 실험을 통하여 cleaved caspase 3, 7, 8, 9과 cleaved PARP 등의 단백질 발현양상을 분석하여 apoptosis를 일으킴을 확인할 수 있었다. 또한 dieckol은 미토콘드리아와 연관된 cytochrome c와 AIF를 방출하면서 하위 caspases를 활성화 시키게 되는데 이는 Bcl family 중 Bid와 Bim 의 과 발현에 의해 일어나는 것으로 확인되었다. 따라서 본 연구는 dieckol이 Hep3B 간암 세포에 일으키는 apoptosis가 death receptor에 의한 세포 외 기작과 미토콘드리아에 의한 세포 내 기작이 동시에 작용하여 일어나는 현상임을 알 수 있었다.

Marine algal polyphenols, phlorotannins, which are only known in brown algae. Phlorotannins have been reported to have several biological activities, such as antioxidation, antidiabetic complications, antiamnesia, and chemoprevention against several vascular diseases. In present study, we are targeting on the apoptosis induction capability of dieckol, a phlorotannins isolated from Ecklonia stolonifera, on hepatocellular carcinoma Hep3B cells. Dieckol reduced the viable numbers and increased the numbers of apoptotic Hep3B cells in a dose-dependent manner. Western blot analysis revealed that dieckol increased the protein levels of cleaved caspases 3, 7, 8, 9 and cleaved poly (ADP-ribose) polymerase (PARP). Dieckol increased mitochondrial membrane permeability and release of cytochrome c from mitochondria to cytosol with apoptosis inducing factor (AIF). Also, dieckol induces increased expression of truncated Bid and Bim. These results indicate that dieckol induces apoptosis via the activation of both death receptor and mitochondrial-dependent pathways in hepatocellular carcinoma Hep3B cells.