초록
배경: 연부조직 육종의 폐전이의 표준치료법은 폐절제술이지만, 대부분의 폐전이육종은 항암제 투여를 필요로 한다. 항암제 투여는 치료용량에 도달하기전에 발생하는 전신독성으로 인하여 그 효과가 만족스럽지 않다. 연부조직 육종의 항암제로 많이 사용하는 doxorubicin을 폐조직에 직접 투여하면 전신투여시에 비하여 전신독성이 적을 뿐만 아니라 폐에서 10~25배 높은 doxorubicin 농도를 얻을 수 있다. 그러나 이와 같은 고농도 doxorubicin의 암세포에 대한 효과에 대해서는 불명확하다. 대상 및 방법: 본 연구는 methylcholanthrene유도 섬유육종세포주(methylcholanthrene-induced rat fibrosarcoma cell line, MCA 세포)를 여러 농도의 doxorubicin에 24시간 노출한 후 세포독성과 자멸사(apoptosis) 유전자(Fas, FasL, Bax, caspase 1, caspase 2, caspase 8, Bcl-2, Bcl-xL, Bcl-xS) 발현을 살펴보았다. 결과: MCA 세포에 대한 doxorubicin(1-100 $\mu$M)의 세포독성은 용량에 따라서 증가하였으나, 자멸사의 최고치는 5 $\mu$M의 doxorubicin에서 나타났다. 자멸사와 연관된 유전자의 모든 mRNA는 1 $\mu$M에서 대조군에 비해 증가한 후 doxorubicin의 용량이 증가함에 따라 감소하였는데, caspase 8은 5 $\mu$M의 doxorubicin에서도 대조군보다 높은 수치를 보였다. 자멸사와 연관된 단백질은 1 $\mu$M의 doxorubicin에서 가장 높은 수치를 나타낸 후 doxorubicin의 용량이 증가함에 따라 감소하였으나 Bax와 Bcl-xL 단백질은 모든 용량의 doxorubicin에서 대조군과 같거나 높은 수준을 보였다. 결론: 결론적으로 저농도(1-5 $\mu$M)의 doxorubicin에서 자멸사는 MCA세포를 사멸시키는 주된 작용기전이고, 이때에 자멸사와 연관된 유전자 인 Bax, caspase 8, Bcl-xL이 관여되는 것으로 보이며, 그보다 높은 농도의 doxorubicin에서는 자멸사는 억제되지만 MCA 세포에 대한 강력한 세포독성을 보여, 자멸사 이외의 다른 기전이 기여할 것으로 생각된다.
Background: Although pulmonary resection is the standard approach for the management of pulmonary metastases from soft tissue sarcoma, most of them are unresectable and chemotherapy remains the only option. The effectiveness of the cytotoxic drugs may be limited by the toxicities that occur before the therapeutic dose is reached. The regional administration of doxorubicin using pulmonary arterial perfusion in a rodent model can produce 10 to 25 times higher concentrations in the lung than systemic administration with minimal systemic toxicities. However, it is unclear whether a high concentration of doxorubicin has beneficial effects for killing cancer cells. Material and Method: We studied this to evaluate the dose-dependent cytotoxic and apoptotic effects of doxorubicin on methylcholanthrene-induced rat fibrosarcoma(MCA) cells. This study examined the cytotoxicity and apoptosis-related gene expressions(Fas, FasL, Bax, caspase 1, caspase 2, caspase 8, Bcl-2, Bcl-xL, Bcl-xS) in MCA cells after 24 hours exposure to various concentrations of doxorubicin such as 1, 5, 10, 50, and 100 $\mu$M. Result: Dose-dependent cytotoxicity was observed after 24 hours exposure to doxorubicin. However, peak apoptosis after 24 hours exposure was observed at 5 $\mu$M of doxorubicin. Above 5 $\mu$M, apoptotic activity was decreased with dose-increment. All mRNA levels of apoptosis-related genes after 24 hours exposure were up-regulated above the control level at 1 $\mu$M of doxorubicin and then decreased by doxorubicin dose-increment except caspase 8, which showed higher levels than the control level at 5 $\mu$M. Apoptosis-related protein levels were highest at 1 $\mu$M of doxorubicin and then decreased by doxorubicin dose-increment. However, Bax and Bcl-xL proteins steadily showed higher levels than the control throughout the different concentrations of doxorubicin. Conclusion: These results suggest that apoptosis is the main cytotoxic mechanism in low concentrations of doxorubicin in MCA cells and apoptosis-related genes, such as Bax, caspase 8, and Bcl-xL, are involved. At high concentrations, doxorubicin still can kill MCA cells, even when apoptosis is inhibited, and have its propriety for achieving much cytotoxicity against MCA cells.