Anti-oxidative and Anti-cancer Activities by Cell Cycle Regulation of Salsola collina Extract

Salsola collina, also known as Russian thistle, is widely distributed in and around waste facilities, roadsides, and drought and semi-drought areas, and is used as a traditional folk remedy in Chinese medicine for the treatment of hypertension. In this study, we have evaluated the anti-oxidative and anti-cancer activities of the ethanol extract of S. collina Pall. (EESC), and the molecular mechanisms of its anti-cancer effects on human colon carcinoma HT29 cells. EESC exhibited anti-oxidative activity through DPPH radical scavenging capacity and showed cytotoxic activity in a dose-dependent manner in HT29 cells. After EESC treatment, HT29 cells altered their morphology, becoming smaller and irregular in shape. EESC also induced cell accumulation in the G2/M phase in a dose-dependent manner, accompanied by a decrease of cell population in the G1 phase. The G2/M arrest by EESC was associated with the increased expression of cyclin-dependent kinase (CDK) inhibitor p21 and Wee1 kinase, which phosphorylates, or inactivates, Cdc2. EESC treatment induced the phosphorylation of Cdc2 and Cdc25C, and inhibited cyclin A and Cdc25C protein expression. In addition, S arrest was induced by the highest concentration of EESC treatment, associated with a decrease of cyclin A and Cdk2 expression. These findings suggest that EESC may possess remarkable anti-oxidative activity and exert an anti-cancer effect in HT29 cells by cell cycle regulation.

솔장다리 추출물의 항산화 활성 및 세포주기조절에 의한 항암 활성 분석

본 연구에서는 명아주과 수송나물속 솔장다리(Salsola collina Pall.) 추출물의 항산화 및 항암 활성을 분석하였다. 먼저 솔장다리의 에탄올 추출물의 DPPH radical scavenging activity를 분석한 결과, $IC_{50}$가 $4.82{\mu}g/ml$로 나타나 강한 항산화능을 보유하였음을 확인하였다. 또한 대장암 세포주(HT29), 폐암 세포주(A549), 간암 세포주(HepG2)를 사용하여 솔장다리 추출물의 암세포 사멸효과를 분석한 결과, $IC_{50}$가 각각 43.8, 64.1, $92.5{\mu}g/ml$로 강력한 세포사멸효과를 나타냈으며 특히 HT29에 대한 강한 사멸효과를 보였다. 솔장다리 추출물의 항암 활성 기전 분석을 위해 세포주기를 분석한 결과, 대장암세포인 HT29의 G2/M arrest를 유도하였으며 최고 농도인 $60{\mu}g/ml$까지 S기 세포수가 증가하였다. 세포주기관련 단백질의 발현 분석 결과, 솔장다리 추출물을 처리한 경우, G2기에서 M기로의 전이에 필수적인 단백질인 Cdc25C와 cyclin A의 발현이 감소되었고, 반면 Cdc25C와 Cdc2의 불활성화 형태인 p-Cdc25C, p-Cdc2는 증가하였다. 또한 p21과 Wee1의 발현도 증가되었다. 하지만 p53의 발현량은 변화가 없었다. 이러한 결과는 솔장다리 추출물을 처리한 경우, p53 비의존적으로 p21의 발현이 증가되어 cyclin A/Cdc2 complex의 활성이 조절되고, 이어서 G2/M phase의 check point에 작용하는 Wee1의 발현증가 및 Cdc25C, Cdc2의 인산화에 의한 불활성화를 통하여 G2/M arrest가 유도되는 것을 시사한다. 또한 솔장다리 추출물 처리에 의해 S기 진행을 조절하는 Cdk2의 발현량도 감소하여, cyclin A/Cdk2 complex가 감소되어 S기의 세포수가 증가한 것으로 보인다. 따라서 본 연구 결과를 통해 솔장다리 추출물이 높은 항산화 활성을 지니며 암세포의 세포주기를 조절하여 높은 항암 활성을 보유함을 확인하였다.