오메가-3 지방산에 의한 COX-2/MMPs/VEGF 억제에 따른 대장암세포의 종양 형성 및 침윤 억제

신소연(Soyeon Shin),김용조(Yong-Jo Kim),한승현(Seung-Hyeon Han),프라산타(Prashanta Silwal),허준영(Jun-Young Heo),전영주(Young-Joo Jeon),박승길(Seung-Kiel Park),권기량(Gi-Ryang Kweon),박종일(Jong-Il Park),임규(Kyu Lim) 한국생명과학회 2017 생명과학회지 Vol.27 No.9

대장암은 미국 등 서양 국가뿐만 아니라 국내에서도 2번째로 많이 발병이 되는 암으로 알려져 있다. 역학조사에 의하면 오메가-3를 많이 섭취한 인종에서 대장암 발생빈도가 감소하고 최근 오메가-3는 수종의 암에 대해 항암작용을 나타낸다고 한다. 이에 본 연구에서는 대장암에서 DHA의 항침윤, 항혈관 신생 및 항종양 형성능 억제의 기전을 규명하여 다음과 같은 결과를 얻었다. DHA는 인체 대장암 세포주 HT29 의 증식을 농도 의존적으로 억제하였으나 AA는 거의 영향이 없었다. FACS 분석에서 DHA 처리했을 때 Sub G1 phase의 세포가 DHA의 농도 의존적으로 증가 하였다. DHA 처리 후 cleaved PARP가 증가하고, uncelaved caspase-3가 감소 하였다. HT29 세포의 침윤능은 DHA 처리에 의해 억제 되었다. DHA 처리 후 MMP-9 및 MMP-2 mRNA양이 감소 되었을 뿐만 아니라 그 promoter의 reporter 활성도 억제하였으며 VEGF promoter 활성도 DHA에 의해 억제 되었다. NF-kB promoter 활성 및 핵으로의 이동도 DHA에 의해 억제 되었다. In vivo 동물실험에서 생쥐 대장암 세포주인 MCA38에 대한 Fat-1 transgenic mice에서의 종양 형성능은 현저히 억제 되었다. 면역형광염색법을 이용한 Fat-1 transgenic mice의 종양 조직에서의 TUNEL 양성세포는 wild type mice에 비해 현저히 증가하였으나 CD31의 형광강도는 감소 되었다. 이상의 결과로 오메가-3는 대장암 세포에서 NF-kB 억제에 따른 COX-2, MMP-2 및 MMP-9 등 matrix matalloproteinase의 억제를 통한 침윤능의 억제, VEGF 억제를 통한 혈관신생의 억제등 복합적 기전에 의해 항암작용을 나타내리라 생각되며, 따라서 오메가-3는 대장암의 예방 및 치료에 유용하게 사용될 수 있으리라 생각된다. Epidemiology studies have reported a reduced incidence of colon cancer among populations that consume a large quantity of ω3-polyunsaturated fatty acids (ω3-PUFAs) of marine origin. Herein, we demonstrated a mechanism of anticancer action of ω3-PUFAs, showing that they suppressed invasion and tumorigenicity in colon cancer cells. Docosahexaenoic acids (DHA) inhibited the cell growth of HT29 cells. This action likely involved apoptosis, given that the DHA treatment increased the cleaved form of PARP and sub G1 cells. Moreover, the invasiveness of HT29 cells was inhibited following DHA treatment, whereas arachidonic acid (AA) had no effect. The levels of Matrix-metalloproteinase-9(MMP-9) and MMP-2 mRNA decreased after DHA pretreatment. DHA treatment inhibited MMP-9 and MMP-2 promoter activities and reduced VEGF promoter activity. DHA pretreatment also inhibited the activities of prostaglandin-2 (PGE2)-induced MMPs and the VEGF promoter. Cyclooxygenase-2(COX-2) overexpression increased the activity of MMPs and that of the Vascular endotherial growth factor (VEGF) promoter in HT29 cells, and DHA inhibited NF-kB and COX-2 promoter reporter activities. As shown by in vivo experiments, when mouse colon cancer cells (MCA38) were implanted into Fat-1 and wild-type mice, both the tumoral size and volume were dramatically inhibited in Fat-1 transgenic mice. Furthermore, TUNEL-positive cells increased in tumors from Fat-1 mice compared with wild mice. In immunohistochemistry, the intensity of CD31 in Fat-1 tumors was weaker. These findings suggest that ω3-PUFAs may inhibit tumorigenicity and angiogenesis as well as cancer cell invasion by suppression of COX-2, MMPs and VEGF via the reduction of NF-kB in colon cancer.

히스티딘의 IgE 매개 알레르기 반응 억제 효과

실왈 프라산타(Prashanta Silwal),최슬기(Seulgi Choi),신근아(Keuna Shin),이찬용(Chan Yong Lee),박종일(Jong Il Park),허준영(Jun-Young Heo),임규(Kyu Lim),박승길(Seung-Kiel Park) 한국식품영양과학회 2018 한국식품영양과학회지 Vol.47 No.7

비만세포는 알레르기를 유발하는 중요한 세포로서 항원의 자극을 받으면 알레르기 유발 물질을 분비한다. 히스티딘은 비만세포가 관여하는 만성 장염 증세를 완화하는 기능이 있다. 그러나 히스티딘이 비만세포의 활성화에 미치는 영향에 대한 연구는 없다. 우리는 알레르기 반응 연구의 동물모델인 IgE 매개 수동 피부 아나필락시스 방법 그리고 비만세포가 알레르기 유발 물질을 분비하는 반응(탈과립 반응, 염증성 지질 및 사이토카인 분비)을 통해 히스티딘이 알레르기에 미치는 영향을 연구하였다. 생쥐의 복강으로 히스티딘을 100 mg/kg으로 투여하면 수동 피부 아나필락시스를 통계적으로 의미 있는 수준으로 억제하였고, 비만세포에서도 탈과립 반응과 알레르기 유발 불질의 분비를 억제하였다. 이러한 결과는 히스티딘 섭취는 IgE 매개 알레르기를 억제하는 데 유익할 것으로 생각할 수 있다. Mast cells are major immune cells in allergies that secrete allergic mediators in response to antigen stimulation. The amino acid, histidine, ameliorates the inflammation that mast cells are involved. On the other hand, there are no reports of the effects of histidine on the activation of mast cells. This study examined the anti-allergic effects of histidine with well-established experimental methods in allergy studies, including IgE-mediated passive cutaneous anaphylaxis (PCA) in mice and mast cell activation responses, such as degranulation, secretion of inflammatory lipid LTB4 and cytokines (TNF-α and IL-4). The intraperitoneal administration of 100 mg/kg histidine suppressed PCA significantly (P<0.05) in mice. In addition, histidine inhibited IgE-mediated mast cell activation, including degranulation and the production of LTB4 and the inflammatory cytokines, TNF-α and IL-4. Overall, histidine suppressed the IgE-mediated allergic responses in vivo and in vitro. Histidine supplementation is expected to beneficial for IgE-mediated allergies.

Tryptophan Negatively Regulates IgE-mediated Mast Cell Activation

Prashanta Silwal(실왈 프라산타),Keuna Shin(신근아),Seulgi Choi(최슬기),Uk Namgung(남궁욱),Chan Yong Lee(이찬용),Jun-Young Heo(허준영),Kyu Lim(임규),Jong IL Park(박종일),Ki-Hwan Kim(김기환),Seung-Kiel Park(박승길) 대한체질인류학회 2017 해부·생물인류학 (Anat Biol Anthropol) Vol.30 No.2

비만세포는 알레르기 반응을 일으키는 주된 세포로서 항원 자극에 반응하여 알레르기 유발 물질인 히스타민, 단백질 분해효소, 염증성 지질 물질 및 사이토카인 등을 분비한다. 아미노산인 트립토판은 염증반응을 조절한다. 트립토판 투여는 비만세포가 관여하는 염증성 장염 증상을 완화시킨다. 그러나 트립토판이 비만세포의 알레르기 반응에 미치는 영향에 대한 연구는 없다. 본 저자들은 트립토판이 IgE 매개 알레르기 반응에 미치는 영향을 비만세포 수준에서 그리고 실험동물 생쥐에서 연구하였다. IgE-매개 수동 피부 아나필락시스를 생쥐에서 연구하였다. 또한 IgE-매개 비만세포 활성화 반응 즉, 탈과립 반응, 염증성 지질인 LTB4와 사토카인 (TNF-α와 IL-4) 등의 분비를 측정하였다. 트립토판을 생쥐에 복강 주사하면 IgE 매개 수동 피부 아나필락시스를 억제하였다. 또한 비만세포 수준에서도 트립토판은 IgE 매개 알레르기 반응들, 즉 탈과립 반응과 염증성 지질인 LTB4 및 사이토카인인 TNF-α와 IL4의 분비를 억제하였다. 이러한 결과로부터 트립토판은 IgE 매개 알레르기 반응을 세포 수준 및 실험동물 수준에서 억제함을 알 수 있었다. Mast cells are major immune cells in allergy to secrete allergic mediators by a degranulation process and make and secrete inflammatory lipids and cytokines in response to antigen stimulation. An amino acid tryptophan regulates immune functions. Tryptophan ameliorates inflammatory colitis in which mast cells are engaged. However, its effects on mast cells remain to be solved. We investigated the effect of tryptophan on IgE-mediated allergic responses in the mast cells and mice. IgEmediated passive cutaneous anaphylaxis (PCA) in mice were examined. Also IgE-mediated mast cell activation responses such as degranulation of stored granules and secretion of inflammatory lipid LTB4 and cytokines (TNF-α and IL-4) were measured. Intraperitoneal administration of tryptophan suppressed PCA in mice. Also, in the cellular level tryptophan inhibited IgE-mediated mast cell activation such as IgE-mediated degranulation and the production of LTB4. Also, it inhibited production of inflammatory cytokines TNF-α and IL-4. In summary, tryptophan suppressed IgE-mediated allergic activation in vivo and in vitro. Tryptophan supplementation is beneficial for IgE-mediated allergy.

인체 구강암 세포주에서 Docosahexaenoic acid에 의한 세포독성 기전

홍태화(Tae-hwa Hong),김훈(Hoon Kim),신소연(Soyeon Shin),Kaipeng Jing,정소연(Soyeon Jeong),임현(Hyun Lim),윤동혁(Donghyuk Yun),정기은(Ki-Eun Jeong),이명렬(Myung-Ryul Lee),박종일(Jong-Il Park),권기량(Gi-Ryang Kweon),박승길(Seung Kiel 한국생명과학회 2013 생명과학회지 Vol.23 No.5

오메가-3 지방산은 많은 암에서 세포독성을 나타낸다고 보고 되어 왔으나 구강암에 대한 연구는 전혀 없다. 이에 본 연구에서는 구강암세포에서 오메가-3 지방산 중 DHA의 세포독성 기전을 규명하여 다음과 같은 결과를 얻었다. DHA는 구강암 세포주 SCC-4 및 SCC-9의 증식을 농도 의존적으로 억제하였으며, FACS 분석, TUNEL assay 및 PARP cleavage 등에 의해 자가사멸을 유도함이 확인 되었다. 또한 DHA는 LC-3II 단백증가, GFP-LC-3 dot 형성 및 autophagic flux assay 등에 의해 자가포식도 유도됨이 규명되었다. SCC-9 세포에서 AMPK의 인산화는 DHA 에 의해 증가 하였으나, p-AKT^Thr308, p-AKT^Ser473 및 mTOR단백양은 감소하였다. 이상의 결과로 DHA는 구강암세포에서 AMPK 활성증가 및 AKT 억제에 통한 mTOR 신호경로 차단에 따른 자가사멸 및 자가포식에 의해 세포독성을 나타낼 수 있음을 시사하며, 따라서 DHA는 구강암의 예방 및 치료에 유용하게 사용될 수 있으리라 생각된다. In the United States, about 40,000 new cases of oral cancer are diagnosed each year and nearly 7,800 patients died from it in 2012. Omega-3 polyunsaturated fatty acids have been found to have anticancer effects in a variety of cancer cell lines and animal models, but their effect in oral cancer remains unclear. This study was designed to examine the effect of docosahexaenoic acid (DHA, a kind of omega- 3 fatty acid) on oral cancer cells and the molecular mechanism of its action. We found that exposure of squamous cell carcinoma-4 (SCC-4) and squamous cell carcinoma-9 (SCC-9) human oral cancer cells to DHA induced growth inhibition in a dose- and time-dependent manner. Meanwhile, in addition to the elevated levels of apoptotic markers, such as cleaved PARP, subG1 portion and TUNEL-positive nuclei, DHA led to autophagic vesicle formation and an increase in autophagic flux, indicating the involvement of both apoptosis and autophagy in the inhibitory effects of DHA on oral cancer cells. Further experiments revealed that the apoptosis and autophagy induced by DHA were linked to inhibition of mammalian target of rapamycin (mTOR) signaling by AKT inhibition and AMP-activated protein kinase (AMPK) activation in SCC-9 cells. Together, our results suggest that DHA induces apoptosis- and autophagy-associated cell death through the AMPK/AKT/mTOR signaling pathway in oral cancer cells. Thus, utilization of omega-3 fatty acids may represent a promising therapeutic approach for chemoprevention and treatment of human oral cancer.

Sertoli 세포의 생리기능 및 호르몬에 의한 조절

임규,박청,윤경아,윤은진,박종일,박승길,황병두 대한내분비학회 2003 Endocrinology and metabolism Vol.18 No.2

방사선 조사에 의한 phospholipase D 활성화 연구

김영래,김기환,조문준,임규,황병두,박승길 충남대학교 의과대학 의학연구소 2002 충남의대잡지 Vol.29 No.1

Activation of oleate-dependent phospholipase D (PLD) isozyme by irradiation was reported previously. However, the effects of irradiation on other PLD isotypes (PLD1 and PLD2) have not been studied. There are several kinds of PLD isozymes in a cell. Therefore, it is difficult to study PLD isotype-specific activation in a cell by irradiation. We tested which isotype of PLD responds to irradiation. We used the fibroblasts cell lines overexpressing PLDl or PLD2 by introducing recombinant PLD1 or PLD2 cDNA. Phospholipids in cells were labelled with [(3)^H] myristic acid. Before irradiation, l-butanol was added. After irradiation with doses of 1, 2, and 10 Gray, we measured the formed phosphatidylbutanol containing [(3)^H] myristic acid. The overexpressed PLD isotypes were functional in those cell lines. PLD2 activity was enhanced by irradiation when we compared the PLD activations between control and PLD1 or PLD2 overexpressing cells. However PLD1 was not activated by irradiation. PLD2 isozyme, but not PLD1, was activated by irradiation. One Gray irradiation showed the maximal effect on PLD2 activation. The activation mechanism and physiological significance of PLD2 activation by irradiation remain to be uncovered.

RAW264.7 세포에서 interferon-r 및 LPS에 의해 유도되는 NO생성에 미치는 TALT-35의 영향

박종일,박경석,김종석,박지훈,윤은진,송경섭,서강식,김훈,윤완희,박승길,임규,황병두 충남대학교 생물공학연구소 2006 생물공학연구지 Vol.12 No.-

TALP-35 purified from human term placenta is known to increase microtubule polymerization and stabilize the polymerized microtubule. To examine the effect of TALP-35 on immune system this study was performed. MTT assay was performed to investigate the effect of TALP-35 on the proliferation of RAW264.7 cells. TALP-35 dose dependently suppress the proliferation of RAW264.7 cells at high concentration (above 1 μM) in unstimulated cells, in case of 10 μM TALP-35 treated cells the suppression was 25% but in stimulated cells it was only 15%. Cosedimentation assay was carried out to investigate whether TALP-35 can bind to tubulin of RAW264.7, monocyte/macrophage lineage of mouse, and polymerize it. TALP-35 polymerize the tubulin of RAW264.7 cells and sedimented in dose-dependent manner. To investigate the effect of TALP-35 on the expression of iNOS protein western blotting was performed. The expression level of iNOS was decreased dose dependently in high concentration of TALP-35 treatment. To examine the activity of iNOS, secreted NO was determined by method based on Griess reaction. Interferon-γ and LPS-stimulated production of NO from RAW264.7 cells was decreased dose dependently above 0.1 μM concentration of TALP-35 and 50% is decreased at 10μM of it. This study shows TALP-35 can control cytokine induced-iNOS expression therefore it might control inflammatory diseases.