제대정맥 내피세포에서 Amiloride 유도체에 의한 Apoptosis 반복

Repetition of Apoptosis Induced by Amiloride Derivatives in Human Umbilical Vein Endothelial Cells

목 적 : 제대정맥은 모체의 혈액을 태아로 운반하여 산소와 영양물질을 공급하는 유일한 통로이다. 이러한 제대 혈류의 장애가 있을 시 자궁내 성장제한, 임신성 고혈압 등을 초래할 수 있다. 제대-태반 혈관의 내피세포 손상을 유발하는 원인 중 amiloride 유도체들을 중심으로 내피세포에 미치는 amiloride 유도체들의 작용을 밝히고, 세포 내 이온농도 변화와 apoptosis 간의 관계를 규명하고자 하였다. 방 법 : 인간 제대정맥 내피세포는 Clonetics로부터 구입하였으며, 내피세포 성장에 필요한 여러 성장인자가 포함된 배지에서 배양하였다. MTT 방법과 flow cytometry 방법을 이용하여 세포독성 효과 및 apoptosis를 확인하였다. 세포 내 이온농도 변화를 측정하기 위해서는 각각의 목적에 적합한 형광염료들을 세포 내에 부하시켜 놓은 뒤, 형광 현미경과 연결된 영상분석장치를 이용하여 관찰하였다. 결 과 : 1) Amiloride 유도체들은 농도 의존적으로 HUVEC의 사멸을 나타내었으며, 각각의 정도는 HMA($IC_{50}$; $11.2{\mu}M$), MIA($13.6{\mu}M$)>EIPA($30.8{\mu}M$)>>amiloride($106{\mu}M$) 순이었다. 2) 세포주기 분석결과 apoptosis의 특징적인 sub $G_0/G_1$ ploidy peak를 나타냈으며, 이러한 작용은 caspase 억제제에 의해 감소되었다. 3) Annexin-V와 propidium iodide 이중 염색 결과 apoptosis로 진행된 세포의 비율(73.0%)을 대조군(11.3%)에 비해 현저히 증가시켰다. 4) HMA에 의한 apoptosis 효과는 세포외액의 pH를 높이거나, $NH_4Cl$을 투여하여 세포내액의 pH를 높일 경우 크게 증가하였다. 5) HMA는 농도 의존적으로 세포내 주요 이온인 $K^+$ 및 $Cl^-$의 세포내 농도를 감소시켰으며, 이러한 효과 역시 세포외액의 pH를 높일수록 현저하게 증가하였다. 결 론 : 이상의 결과들로 미루어 볼 때, HUVEC에서 amiloride 유도체들에 의한 apoptosis 과정에 세포내 주요 이온 농도 감소가 일부 관여하고 있을 것이라 생각된다.

Purpose : Human umbilical vein endothelial cells(HUVECs) play an important role in regulating blood flow by releasing vasoactive substances. It has been reported that endothelial impairment and dysfunction might be a primary cause of placental vascular disease, which is manifested clinically as preeclampsia in mother and intrauterine growth restriction in fetus. Furthermore, the frequency of apoptotic changes is increased in umbilical and placental tissues from growth-restricted pregnancies. However, the various mechanisms of umbilical endothelial cell apoptosis have not been broadly proposed. We investigate the effects of amiloride derivatives on apoptotic death of HUVECs and identify their ionic mechanism. Methods : HUVECs were purchased from Clonetics, and cultured on endothelial cell growth medium. MTT assay and flow cytometry were used for assessing cytotoxic effect and confirming the apoptosis. Changes in intracellular ion concentrations were measured with specific fluorescent dyes and fluorescence imaging analysis system. Results : Amiloride derivatives elicited cytotoxic effects on HUVECs with dose-dependent manners and the rank order of potency is HMA($IC_{50}\;11.2{\mu}M$), MIA>EIPA>>amiloride. HMA-induced cytotoxicity is dependent on extra- and intracellular pH, that is, increase extra- and intracellular pH augmented the cytotoxic effects of HMA. HMA dose-dependently reduced intracellular major ions, such as $K^+$ and $Cl^-$. Interestingly, the depletion of intracellular ions induced by HMA was also significantly enhanced at alkaline extracellular pH. Conclusion : Amiloride derivatives induce apoptosis of HUVECs with dose and pH dependent manners. They reduce intracellular $K^+$ and $Cl^-$ concentration, which is also extracellular pH dependent.