Significance of Apoptotic Cell Death after $\gamma-Irradiation$

방사선 조사에 의한 세포사에 있어서 세포고사의 의미

Purpose : The objectives of this study are to investigate the significance of apoptotic death compared to total cell death after $\gamma-ray$ irradiation in human H&N cancer cell lines and to find out correlation between apoptosis and radiation sensitivity. Materials and method : Head and neck cancer cell lines (PCI-1, PCI-13, and SNU-1066), leukemia cell line (CCRF-CEM), and fibroblast cell line (LM217) as a normal control were used for this study. Cells were irradiated using Cs-137 animal experiment irradiator. Total cell death was measured by clonogenic assay. Annexin-V staining was used to detect the fraction of apoptotic death. Results : Surviving fraction at 2 Gy (SF2) were 0.741, 0.544, 0.313, 0.302, and 0.100 for PCI-1, PCI-13, SNU-1066, CCRF-CEM, and LM217 cell lines, respectively. Apoptosis was detected in all cell lines. Apoptotic index reached peak value at 72 hours after irradiation in head and neck cancer cell lines, and that was at 24 hours in CCRF-CEM and LM217. Total cell death increased exponentially with increasing radiation dose from 0 Gy to 8 Gy, but the change was minimal in apoptotic index. Apoptotic fractions at 2 Gy were $46\%,\;48\%,\;46\%,\;24\%,\;and\;19\%$ and at 6 Gy were $20\%,\;33\%,\;35\%,\;17\%,\;and\;20\%$ for PCI-1, PCI-13, SNU-1066, CCRF-CEM, and LM217, respectively. The radioresistant cell lines showed more higher apoptotic fraction at 2 Gy, but there was not such correlation at 6 Gy. Conclusion : All cell lines used in this study showed apoptosis after irradiation, but time course of apoptosis was different from that of leukemia cell line and normal fibroblast cell line. Reproductive cell death was more important mode of cell death than apoptotic death in all cell lines used in this study. But there was correlation between apoptotic fraction and radiation sensitivity at 2 Gy.

목적 : 사람의 두경부종양 세포주를 대상으로 방사선 조사 후에 일어나는 아포토시스를 측정하여 전체 세포사에서의 중요성 및 방사선감수성과의 관련성을 알아보고자 하였다. 대상 및 방법 : 방사선치료가 주 치료방법인 두경부종양 세포주(PCI-1, PCI-13, SNU-1066)와 정상세포 중 섬유모세포 세포주(LM217), 혈액종양 세포주 중 백혈병 세포주(CCRF-CEM)를 대상으로 하였다. 방사선 조사는 동물실험용 Cs-137 방사선조사기를 사용하였다. 전체 세포사는 집락형성능측정을 이용하였고, 아포토시스의 측정은 annexin-V와 propidium iodide를 이용하는 염색법을 사용하였다. 결과 : 2 Gy 방사선 조사 시의 생존분획인 $SF_2$는 PCI-1, PCI-13, SNU-1066, CCRF-CEM, LM217 세포주에서 각각 0.741, 0.544, 0.313, 0.302, 0.100으로, LM217 세포주가 방사선감수성이 가장 높았고 PCI-1 세포주의 방사선감수성이 가장 낮았다. 두경부암 세포주인 PCI-1, PCI-13, SNU-1066에서는 모두 72시간이 경과한 후 아포토시스지수가 최대치에 도달하였으며, LM217과 CCRF-CEM에서는 24시간 후에 최대치에 도달하였다. 방사선량의 증가에 따라서 전체세포사는 현저하게 증가하였으나 아포토시스지수의 변화는 매우 작았다. 전체 세포사에 대한 아포토시스의 분획(아포토시스분획)은 2 Gy 조사 시 PCI-1, PCI-13, SNU-1066, CCRF-CEM, LM217에서 각각 $46\%,\;48\%,\;46\%,\;24\%,\;19\%$이었고, 6 Gy 조사 시 각각 $20\%,\;33\%,\;35\%,\;17\%,\;20\%$이었다. 아포토시스의 정도와 6 Gy 조사 시의 방사선 감수성과는 일정한 관계를 보이지 않았으나, 2 Gy조사 시 방사선에 감수성이 비교적 높은 세포주가 아포토시스분획이 작았다. 결론 : 본 연구에서 사용한 두경부암세포주에서 방사선 조사 후 아포토시스가 관찰되었으며, 발생 양상이 시간적으로 정상 섬유모세포 및 백혈병세포주와 다른 것을 확인하였다. 또한 아포토시스보다는 다른 종류의 세포사인 증식사가 더 중요하게 작용하고 있음을 알 수 있었다. 아포토시스분획과 2 Gy 조사 시 방사선감수성 사이에 관련 가능성이 제시되었다.