Anti-cancer effect of Meliosma myriantha flower extract on Human Cervical Cancer HeLa cells

Abstract

Cervical cancer is a cancer arising from the cervix. It is due to the abnormal growth of cells that have the ability to invade or spread to other parts of the body. HeLa cells are used in research as a cervical cancer model cells. In present research we used methanol extract of flower from Meliosma Myriantha (MEMM) which is native tree of Korea. Best of our knowledge this is first report on anti-cancer effect and molecular mechanism of MEMM on HeLa cells. MEMM of 300 μg/ml shows cytotoxicity on HeLa cells while, the same concentration has no significant cytotoxicity on non-cancerous cells (HEK-293 and HaCaT). In addition, MEMM induced a morphological change and nucleic disruption as well as sub-G1 phase cell cycle arrest in HeLa cells. Molecular mechanism was analyzed by western blot assay. In results it is observed that protein expression of intrinsic apoptosis transcription factors, such as Bim, Bak, Apoptotic protease factor-1 (Apaf-1) and cytochrome c were upregulated by MEMM treatment. Furthermore, the caspase cascade was activated by MEMM from caspase-9 to caspase-3 and from caspase-8 to caspase-3. In immunofluorescence staining, the increased intensity of cleaved Poly ADP-ribose polymerase (PARP) and cleaved caspase-3 were observed. In addition, anti-proliferation activity of HeLa cells was inhibited by MEMM via down-regulation of PI3K/Akt signal pathway. Thus, these results demonstrate that MEMM has healing potential against HeLa cells via mitochondria and PI3K/Akt-dependent caspase apoptosis pathways.

전 세계에서 암은 높은 사망의 원인으로 알려져 있다. 자궁경부암은 악성종양으로서, 분열이 빠르며 주위 세포에 쉽게 전이 되어 생명을 위협하게 된다. 기존 암에 대한 치료 방법으로는 외과적 수술, 방사선치료, 항암제와 같은 화학요법이 있다. 이 중 화학요법이 기본적인 치료방법이며, 항암제의 원천이 되는 천연물을 이용하여 암세포의 세포활성을 억제하는 것이 항암의 방법 중 하나로 정의된다. 나도밤나무는 한국의 자생식물이며 현재까지 항산화효과와 α-amlyase 저해 효능이 있다는 것이 밝혀진 상태이나 항암 효능에 대해서는 아직 까지 구체적으로 알려진 바가 없다. 본 연구에서는 인간 자궁경부암세포주인 HeLa 세포를 이용하여 나도밤나무 꽃의 메탄올 추출물이 가지는 항암 활성과 분자적 작용기전을 분석하였다. 우선, 나도밤나무 추출물을 이용하여 여러 암세포(위암, 대장암, 간암, 자궁경부암, 폐암)에 세포독성테스트를 실시한 결과 자궁경부암세포에서 가장 높은 세포 독성이 나타났으며, 세포자멸사를 유도함을 확인하였다. 그리고 세포자멸사의 intrinsic pathway 중 Bak과 Bim의 발현 증가와 cytochrome c의 방출을 확인하였고, cleaved caspase-8, cleaved caspase-7, cleaved caspase-3의 연쇄적인 발현 증가로 인한 caspase cascade activation이 진행됨을 확인하였다. 그리고 세포 생존에 관여하는 PI3K/Akt pathway를 억제시키며, sub-G1기에서 세포 주기 진행의 억제를 확인하였다. 따라서 본 연구를 통하여 나도밤나무 추출물이 HeLa 세포에 특이적인 항암 효과를 확인하였고, 새로운 자궁경부암 치료제로서의 개발 가능성과 추가적인 연구를 통하여 항암 약제의 기초 자료로서 사용할 수 있을 것으로 사료된다.