Response of Metastatic Cancer Cells to Thermal Changes in vitro

Alteration of temperature is one of cancer therapies. In general, severe hyperthermia(around $43^{\circ}C$) and hypothermia(around $18^{\circ}C$) trigger apoptosis through mitochondria, though the specific mechanism is still unknown. CC-t6 and GB-d1 cell lines, which were originally derived from human cholangiocarcinoma and gall bladder cancer, were established from a metastatic lymph node. To investigate the mechanism of metastatic cancer cell response to thermal stresses, hyperthermia($37^{\circ}C{\rightarrow}43^{\circ}C$) and hypothermia($37^{\circ}C{\rightarrow}17.4^{\circ}C$) were designed. Thermal stresses did not induce apoptosis but necrotic cell death. Any alterations of caspase-3, -9, cytochrome c, Bax, and Bcl-2 were not found in both hyperthermia and hypothermia exposed fells using western blot analysis. In the transmission electron microscopy, typical necrotic, but not apoptotic, changes were observed. These results suggest that temperature changes induce cell death through necrotic pathway in metastatic cancer in vitro, and it can be one of effective anticancer methods.

배양온도 변화에 대한 전이성 암세포의 반응

암세포가 있는 장소의 온도를 변화시키는 것은 하나의 암 치료 방법이 될 수 있다. 명확한 기전은 아직 잘 밝혀져 있지 않지만, 고온은 미토콘드리아로 신호를 전달해서 cytochrome c를 분비시키는 세포자멸사로의 길로 유도하는 것으로 알려져 있다. 저온은 $30^{\circ}C$ 미만에서 세포자멸사를 유도하지만 심하지 않은 저온에서는($35{\sim}33^{\circ}C$ 혹은 $31{\sim}29^{\circ}C$)오히려 세포자멸사를 막는 것으로 알려져 있다. CC-t6와 GB-d1세포 주는 림프절로 전이된 사람의 담관암과 담낭암에서 확립한 것으로, 이와 같은 전이성 암세포가 온도 변화에 어떻게 반응을 하는지를 연구하기 위해 고온노출($37{\rightarrow}43^{\circ}C$)과 저온노출($37{\rightarrow}17.4^{\circ}C$)을 시행하였다. 세포의 종류나 온도 변화를 통한 스트레스의 방법과 관계없이 죽는 세포가 관찰되었으며, 고온노출이 가장 심한 영향을 주었다. 이런 죽어가는 세포는 세포자멸사가 아닌 세포괴사의 경로를 거치고 있었다. 투과전자현미경을 이용한 관찰에서 세포자멸사적인 모습은 보이지 않았고, caspase-3, -9, cytochrome c, Bax 같은 세포자멸사와 관련된 단백질의 변화도 관찰되지 않았고, 열충격단백질 70과 27도 증가하였다. 결국 CC-t6와 GB-d1 세포는 온도변화를 통한 스트레스를 주었을 경우 세포괴사로 죽음을 알 수 있었다. 온도변화를 통한 스트레스는 열충격단백질의 증가와 함께 세포괴사를 일으켰다. GB-d1과 CC-t6 세포에서 고온은 가장 심각하게 세포괴사를 일으켰으며, 저온은 초기에는 세포괴사를 유발하였으나 12시간 경과후에는 세포분열이 더욱 활발하게 일어나 세포의 생명력을 연장시켜주었다. 결국 이 실험에서는 전이성 암세포를 제거하는 방법으로는 고은이 가장 효과적이며 유용함을 알 수 있었다.