초록
목적 : 방사선 조사에 의하여 유발되는 세포고사의 신호전달기전, 특히 caspase계 cysteine protease의 활성화, Bcl2 및 Bax 단백질, cytochrome c의 세포질내로의 방출, Fas 와 Fas-L 단백질의 발현양상 등의 조사를 통하여 방사선 조사에 의하여 유발되는 세포고사기전을 규명하고자 하였다. 대상 및 방법 : HL-60 세포주에 6 MV의 X-선을 조사하고 세포생존율, Caspase의 활성도, $Bcl_2$ 및 Bax 단백질, cytochrome c의 세포질내로의 방출여부, 및 Fas 와 Fas-L 단백질의 발현양상을 조사하였다. 결과 : 방사선조사 후 세포의 생존율은 조사선량과 조사 후 시간경과에 따라 감소되었다. 세포고사의 특징인 사다리형 DNA 분절은 방사선조사 4시간 후부터 시간경과에 따라 증가하였으며, 조사선량이 증가할수록 더욱 현저하였다. 방사선조사 후 caspase계 cysteine proteases 중 caspase-2, 3, 6, 8 및 9의 활성화가 시간경과에 따라 증가하였으며, 16 Gy의 방사선량조사 4시간 후에 poly (ADP-ribosyl) polymerase (PARP)의 분절과 Western blot을 이용한 procaspase-3의 분절을 확인함으로서 caspase-3의 활성을 간접적으로 증명할 수 있었다. $Bcl_2$ 단백질은 방사선조사 후 시간경과에 따라 감소하였으며, Bax 단백질은 시간경과에 따라 발현이 증가하는 양상을 관찰할 수 있었다. 방사선조사 후 cytochrome c의 세포질내로의 방출을 확인하였다. 또한 Fas 및 Fas-L 단백질 모두 방사선조사 후 발현이 증가하는 양상을 관찰할 수 있었다. 결론 : HL-60 세포주에서 방사선 조사에 의해 유발되는 세포사멸이 세포고사기전에 의해서 매개됨을 확인하였으며, 이는 세포내 caspase계 cysteine proteases, $Bcl_2$, Bax, 세포질내로의 cytochrome c 방출 그리고 Fas, Fas-L가 관여하는 신호전달경로의 활성화에 의한 것임을 의미하였다.
Purpose : The mechanical insights of death of cancer cells by ionizing radiation are not of yet clearly defined. Recent evidences have demonstrated that radiation therapy may induce cell death via activation of signaling pathway for apoptosis in target cells. This study is designed whether ionizing radiation may activate the signaling cascades of apoptosis including caspase family cysteine pretenses, $Bcl_2/Bax$, cytochrome c and Fas/Fas-L in target cells. Materials and Methods : HL-60 cells were irradiated in vitro with 6 MV X-ray at dose ranges from 2 Gy to 32 Gy. The cell viability was tested by M assay and the extent of apoptosis was determined using agarose gel electrophoresis. The activities of caspase proteases were measured by proteolytic cleavages of substrates. Western blot analysis was used to monitor PARP, Caspase-3, Cytochrome-c, Bcl-2, Bax, Fas and Fas-L. Results : Ionizing radiation decreases the viability of HL-60 cells in a time and dose dependent manner. Ionizing radiation-induced death in HL-60 cells is an apoptotic death which is revealed as characteristic ladder-pattern fragmentation of genomic DNA over 16 Gy at 4 hours. ionizing radiation induces the activation of caspase-2, 3, 6, 8 and 9 of HL-60 cells in a time-dependent manner. The activation of caspase-3 pretense is also evidenced by the digestion of poly (ADP-ribose) polymerase and procaspase 3 with 16Gy ionizing irradiation. Anti-apoptotic Bcl2 expression is decreased but apoptotic Bax expression is increased with mitochondrial cytochrome c release in a time- dependent manner. In addiiton, expression of Fas and Fas-L is also increased in a time dependent manner. Conclusion : These data suggest that ionizing radiation-induced apoptosis is mediated by the activation of various signaling pathways including caspase family cysteine proteases, $Bcl_2/Bax$, Fas and Fas-L in a time and dose dependent manner.