A Comparative Study on Hydrolase Activities in Acanthamoeba culbeytconi and A. roureba

Acanthamoebaculbertsoni와 A. royreba의 가수분해 효소 활성도의 비교 연구

Specific or non-specific cytolytic processes of free-living amoebae causing meningoencephalitls have been emphasized and the cytolytic ability related to hydrolases in Entantoeba sp. and Naegleria sp. has also been reported since the latter half of 1970's. However, no information on hydrolase activities in Acanthamoeba sp. is available. Hydrolases in Acanthamoeba culbertsoni, a pathogenic species of free-living amoebae, were assayed and compared with those in a non-pathogenic species, A. royreba. Pathogenicity of these two species was confirmed through experimental infection to BALB/c mice. Hydrolase activities and cytotoxic effects between pathogenic and non.pathogenic species were compared in the trophozoites cultured in CGV media and in CHO cell line, respectively. The results are summarized as follows: 1. The mice infected with A. culbertseni were all dead 15 days after nasal inoculation, and the mean survival time was 8.5 days. Also the mice infected with this pathogenic species manifested typical meningoencephalitis, whereas the mice infected with A. royreba did not. 2. Hydrolases detected both in the cell extracts and culture media were acid phosphatase, ${\beta}-N-acetyl$ galactosaminidase, ${\beta}-N-acetyl$ glucosaminidase, ${\alpha}-mannosidase$, neutral proteinase and acid proteinase, all of which were detected with remarkably higher rate in A. culbertsoni than in A. royreba. 3. A. cuzbertsoni revealed strong cytotoxicity for the target CHO cells, whereas A. royreba did not show any specific cytotoxicity. About 80% of the target cells mixed with A. culbertsoni were dead 48 hours after cultivation, and more than 95% of the target cells were dead 72 hours after cultivation. 4. Hydrolase activities in A. culbertsoni cultured with the target cell line were assayed according to the culture time. The activities of acid phosphatase, ${\beta}-N-acetyl$ galactosaminidase, ${\beta}-N-acetyl$ glucosaminidase, ${\alpha}-mannosidase$ and acid proteinase in this pathogenic amoeba were detected higher in amoeba extracts than in culture media up to 120 hours after cultivation, but after 120 hours of cultivation those activities were detected higher in culture media than in the amoeba Iysates. Neutral proteinase activity in A. culbertsoni increased more in EBSS medium than in the Iysate specimens although the activity in the extracts was generally steady according to the cultivation time. Summarizing the above results, it is concluded that there were differences in hydrolase activities between Pathogenic A. culbertsoni and non-pathogenic A. royreba, and that some hydrolase activities were detected remarkably higher in A. culbertsoni which revealed strong cytotoxicity to the target CHO cell line.

아메바의 cytolytic process가 주로 가수분해 효소 환성과 관계 깊다는 연구들이 70년대 후반부터 병원성 Entamoeba sp.와 Naegleria sp.에서 보고되었지만 Acanthamoeba sp.에서는 가수분해 효소 환성에 관한 연구는 찾아볼 수 없다. 본 연구에서는 병원성이 없는 것으로 알려진 Acanthamoeba royreba를 대조로 하여 병원성이 있는 A. culbertsonl이 가수분해 효소 활성도를 측정하고 이들을 비교하고자 하였다. A. culbertsoni를 마우스에 감염시켰더니 15일내에 마우스 모두가 사망하였으며, 평균 생존기간은 8.5일이었고, 아베바성 수막뇌염으로 사망했음을 알 수 있었다. 반면에 A. royreba를 감염시킨 마우스에서는 수막뇌염이 발생되지 않았다. CGV배지에서 두 종(種) 아메바를 배양하여 아메바 추출물 및 배양액에서 가수분해 효소의 환성을 측정한 결과 A. rcyreba에 비해 A. culbertsoni 세포의 추출물 및 배양액에서 현저히 활성도가 높은 가수분해 효소는 acid phosphatase, p-N-acetyl galactosaminidase, β-N-acetyl glucosaminidase, α-mannosidase, neutral proteinase, acid proteinase였다. 표적 세포인 CHO 세포에 혼합한 A. culbertsoni는 대조군에 비해 강한 세포독성을 나타내었고 CHO 세포와의 혼합후 48시간 후 80%, 72시간후 95% 이상의 CHO 세포가 사멸하는 것을 알 수 있었다. 반면에 A. royreba를 혼합하였을 때는 별다른 세포독성을 나타나지 않았다. CHO 세포에 혼합한 A. tulbgrtsoni이 가수분해 효소 활성도를 경과 시간별로 측정하였던 바 CGV 배지에서 배 양시간이 지남에 따라 아메바내보다 그 배양액에서 더 높은 효소 활성도를 나타내었던 acid phosphatase, β-N·acetyl galactosaminidase, β-N·acetyl glucosaminidase, α-mannosidase, acid proteinase는 혼합 120시간 동안 아메바내에서 더 높은 효소 활성도를 나타내었으며, neutral proteinase의 활성도는 경과시간이 지남에 따라 아메바내에서는 일정하였지만 그 배양액인 EBSS용액내에서는 점점 높아짐을 알 수 있었다. 이상의 성적으로 보아 마우스에서 수막뇌염을 일으키는 A. cuzbertsoni는 비 병원성인 A. reyreba와 비교할 때 여러 종류 가수분해 효소들의 활성도에 현저한 차이를 나타내고 있음을 알 수 있었다. 또한 표적세포인 CHO세포에 대한 A. cuzbertsoni의 세포독성은 강함을 알 수 있었고, 이 때 몇 종류 가수분해 효소들의 환성도도 높게 나타났으며, 이러한 소견이 A. culbertsoni의 병원성과 관련이 있을 것으로 추측되었다.