라미나린에 의한 HT-29 인간 대장암세포 증식 억제 기전

Abstract

암은 유전자, 나이, 생활습관, 성장인자가 암의 주요 위험인자로 작용하며, 또한 암 치료를 위해 현재 사용되고 있는 항암제를 대체 할 수 있는 좋은 소재에 대한 연구가 활발히 진행되고 있는데 그 소재 중 하나가 해조류이다. 해조류 속 다양한 생리활성 물질 중 항암활성을 지닌 물질들은 암세포에 있어서 세포 사멸 (apoptosis) 을 유도 하여 암세포에 항암효과를 나타내는 것으로 보고 되고 있다. 본 연구에서는 해조류 다당류중 하나인 라미나린을 인간 대장암세포인 HT-29에 처리하여 세포 증식 억제를 확인하였으며, 세포 성장 signal 또한 감소하는 것을 확인하였다. 또한 위 결과를 근거로 세포 수 감소와 형태학적 변화를 관찰하였으며, 생존한 세포와 사멸된 세포의 DNA를 blue 계열로 염색하며 핵의 형태학적 변화에 이용되고 있는 Hoechst 33342 염색법을 통하여 apoptotic body가 농도 의존적으로 증가하는 것을 볼 수 있었다. 이러한 결과를 바탕으로 갈조류에 포함한 다당류인 라미나린에 의한 세포증식 억제가 apoptosis임을 단백질 발현 등을 통하여 확인가능하였다. 그 결과, 라미나린을 0, 1.25, 2.5, 5 mg/mL 농도별로 24시간 처리하였을 때 Fas, cleaved PARP, FADD 및 capase cleaved 발현을 확인하였으며, 라미나린 처리로인하여 Insulin-like growth factor (IGF) 인 IGF-I receptor pathway와 ErbB signaling pathway와 관련된 단백질 발현을 통하여 라미나린에 처리로 의한 HT-29 세포의 성장 신호 감소를 확인하였다. 결과적으로 라미나린 처리에 의한 HT-29 세포에서 Fas의 경로를 통해 caspase가 활성화되어 apoptosis를 유발하여 세포 증식 억제를 확인하였으며, 세포 성장과 증식에 관여하는 IGF-I receptor signaling pathway와 ErbB signaling pathway의 감소도 동시에 일어나는 것으로 확인되었다. 이로 인하여 라미나린이 인간 대장암세포에서에 농도의존적으로 항암효과를 가지는 것을 확인하였고, 이는 라미나린이 항암효과를 가지는 기능성 식품으로써 이용가치가 있음을 제안 할 수 있다.

Laminarin is found in marine brown algae and has potential biological activities. Algae has been highlighted as an anticancer medicine and laminarin is a tropical seaweed traditionally used in Chinese medicine. Laminarin is used as a carbohydrate food reserve for phytoplankton. But laminarin has not been investigated for biological activity. In this study, we examined how laminarin regulates HT-29 cells and the influence of laminarin from on the Fas signaling and mitochondria pathway, IGF-IR and ErbB signaling pathway. HT-29 cells were incubated in serum-free medium with various concentrations of Laminarin (0, 1.25, 2.5, 5 mg/ml). Using the MTS assay, we obtained laminarin induced celldeath in a dose-dependent manner and H33342 staining thought the reduction of cells was observed through a microscope. While, IEC-6 cells viability was compared with the control cells no affect of laminarin. Also, we observed through Western blotting in the Fas signaling and mitochondria pathway. In the result of western blot, we obtained laminarin activated caspase-cascade and PARP, which is a substrate of caspase-3, -8 and proteins expression of bcl-2 family. We observed that cell cycle test assay and expression of cell cycle related proteins. This result through where arrest has occurred and there has increased sub-G1 percent and decrease in cell cycle related protein expression of Cdk2, 6 and increase p21. Insulin-like growth factor (IGF-I) regulates the growth of colon cancer cell. The Western blotting revealed that decreased the phosphorylation of MAPK and ERK. Decreased proliferation was dependent on IGF-IR, which was localized to downregulated MAPK/ERK. The present study also determined whether the growth inhibition effect of laminarin. Laminarin inhibited HRG - stimulated phosphorylation of ErbB2, ErbB3. Decreased proliferation was dependent on ErbB, which was localized to activated JNK. These results have important implications for understanding the roles of cell growth pathway in colon cancer cell tumorigenesis. Therefore, laminarin could be a potential source of bio-functional food to have anticancer effect in human colon cancer.