Extract from Eucheuma cottonii Induces Apoptotic Cell Death on Human Osteosarcoma Saos-2 Cells via Caspase Cascade Apoptosis Pathway

Osteosarcoma (OS) is the most common and malignant bone tumors. Although many types of resection surgery and experimental agents were developed, median survival and clinical prognosis are poorly investigated. Recently, several researches have reported that Eucheuma cottonii has potent as protective effects of coal dust-induced lung damage via inhibition of malondialdehyde (MDA) and oxidative stress in bronchoalveolar lavage fluids (BALF). However, anti-cancer effects and specific molecular mechanism of extract from Eucheuma cottonii (EE) has not been clearly studied yet. This study evaluated that anti-cancer potential of EE in human osteosarcoma Saos-2 cells. EE indicated cytotoxicity on Saos-2 cells in a dose-dependent manner. Morphological degradation and nucleic condensation were also observed under the EE treatment. However, it did not significantly affect on non-cancerous kidney HEK-293 cells under the same concentration which is shown cytotoxicity on Saos-2 cells. The phosphorylation of Fas-Associated Death Domain (FADD) and expression of cleaved caspase-8, -7 and -3 were upregulated in a dose-dependent manner. In immunofluorescence staining, expression level of Fas and cleaved PARP were upregulated by EE treatment. Furthermore, treatment of EE induces upregulation of sub G1 phase by flow cytometry analysis. The results demonstrated that EE has a therapeutic potential against osteosarcoma via FADD mediated caspase cascade apoptosis signal pathway.

Eucheuma cottonii 추출물에 의한 인체 골육종암 Saos-2 세포의 자가사멸 유도

본 연구에서는 인간 골육종암세포주인 Saos-2 세포를 이용하여 Eucheuma cottonii 추출물(Extract of Eucheuma cottonii, EE)의 항암 활성 및 분자적 작용기전을 분석하였다. 먼저 EE가 세포증식에 미치는 영향을 WST-1^® assay를 통해 확인한 결과 EE는 인간 위암세포 AGS, 인간 간암세포 SK-Hep 1, 인간 뇌교모세포종 U87MG, 인간 정상 신장세포 HEK-293의 생존율에는 영향을 미치지 않고 Saos-2 세포주의 생존율만을 농도의존적으로 감소시킴을 확인 하였다. 또한 처리 농도가 증가함에 따라 Saos-2 세포의 외형적 변화가 나타남을 도립현미경을 통해 확인할 수 있었다. 그리고 DAPI staining을 통해 apoptosis classical hall marker라고 할 수 있는 DNA fragmentation이 EE 처리 농도 의존적으로 나타남을 관찰할 수 있었다. 이를 토대로 EE가 Saos-2 세포에서 세포 내의 어떠한 기작을 통해 apoptosis를 유도하는지 Western blot analysis를 통해 확인한 결과, Fas-Associated Death Domain(FADD)에 의한 caspase cascade signal pathway 발현이 증가하였고, apoptosis의 key protein 이라고 할 수 있는 cleaved caspase-3와 하위 인자인 cleaved PARP가 증가 함을 확인할 수 있었다. 이와 관련된 분자적 기전 분석을 위한 immunofluorescence staining과 Flow cytometry analysis를 추가로 수행한 결과, EE 처리시 caspase cascade signal pathway의 시발점인 FAS와 cleaved caspase-3의 발현증가가 실제 세포 내에서 일어남을 관찰 할 수 있었으며 apoptosis 유발군인 sub G1기가 증가 함을 알 수 있었다. 이상의 결과를 통해 EE는 인간 골육종암세포에서 FADD에 의한 caspase cascade signal pathway 발현증가가 유도되어 apoptosis를 유발시킨다는 것을 증명하였으며 새로운 골육종암 치료제로서의 개발 가능성과 기전연구를 위한 중요한 기초자료가 될 수 있음을 시사한다.