세포 주기 변화에 따른 Toxoplasmu gondii의 침투 양상

Cell cycle-dependent entry of Toxoplasma gondii into synchronized HL-60 cells

Toxoplasma gondii를 HL-60 세포와 함께 in vitro 배양시 Toxopsasma 침투 정도가 각 세포에서 균일하지 않으므로 세포의 주기에 따른 일정 phase가 그 침투에 좋은 환경을 제공할 것이라는 추론으로 HL-60세포 주기를 동시화(synchronization)하여 각 stage에서 변화를 관찰하였다. 동시화는 과량의 thymidine이 DNA 합성을 억제함을 이용하여 2mM thymidine을 10시간 간격으로 각 24, 18시간 동안 처리하여 (double thymidine block method) S (synthetic) phase를 진행하는 세포를 얻었고 이후 30시 간 동안 13회의 간격을 두고 $5{\times}10^6/ml$의 Toxoplasma를 첨가하여 1시간 동안 배양하였다. 숙주세포의 동시화 정도는 (1) 3H-thymidine의 표지량 (2) mitotic index 측전 및 (3) 세포수의 증가를 통해 확인하였다. Toxoplasma의 침투 정도는 S phase중에서도 배지에서 thymidine을 제거한 후 3시간 경과시가 그 전후에 비해 6배 이상 높았으며 특히 이 시기는 DNA 합성이 최고가 되는 점과 일치하였다. 침투된 Toxoplasma 수의 변화 외에 세포의 모양도 상당한 변화가 있었고 이는 19시간 후 2번째 S phase에서도 약하나마 관찰되었다 실험 결과를 통해 특정 약 1시간 동안 일어나는 어떤 세포의 변화가 Toxoplasma 침투에 중요한 역할을 한다는 것을 알 수 있었다. 이는 원충 기생충의 숙주세포 흡착과 interiorization과정에 receptor가 관련되고 몇 receptor는 세포주기에 따라 발현이 조절되는 사실로부터 $G_1/S$ 경계부터 3시간째에 발현되면서 Togopzasma를 유인하는 receptor molecule의 존재 가능성을 시사하였다.

The degree of attraction of Toxoplasma gondii to vertebrate cells varies with cell type and cell phase. Human promyelocytic leukemia cells, HL-60, were synchronized by double thymidine block method and co-cultured with Toxoplasma for 1 hr at each cell stage to investigate the cell cycle specific susceptibility of parasites to host cells. For 30 hr the average number of Texoplasma that invaded was a little changed except at 3 hr from G1/S phase boundary which concurred with the peak point of DNA synthesis. At 3 hr which is a relatively short interval compared to whole S phase, modification of cells by parasitic invasion was most remarkable. The number of Toxoplasma that penetrated was increased to more than sin times. The shape of the cells became sludgy and almost indiscernible by strong accessibility of parasites only for an hour of mfd-S phase. The same auctuation was also observed at the second peak of S phase but weakly. This suggests that there be surface molecules concerning with the attachment of Texoplasma to the host cells, which is expressed at special point of S phase. further studies on the specific protein or similar molecules related could be carried out using synchronized HL-60 cells.