Induction of Apoptosis in HT-29 Human Colon Cancer Cells by the Pepper Component Piperine

Piperine is an alkaloid-amine found in pepper and has been reported to have anticarcinogenic properties. To explore the possibility that piperine has cancer chemopreventive and chemotherapeutic effects in colon cancer, we examined whether piperine inhibits the growth of HT-29 human colon cancer cells and investigated the mechanisms for this effect. Cells were cultured with various concentrations ($0{\sim}40{\mu}M$) of piperine. Piperine decreased the cell viability and induced apoptosis of HT-29 cells. Western blot analysis of total cell lysates revealed that piperine decreases the protein levels of Bcl-2, Mcl-1, and intact Bid but increases Bik levels. Piperine increased the percentage of cells with depolarized mitochondrial membrane, and the release of cytochrome c into cytoplasm. Piperine induced the cleavage of poly (ADP-ribose) polymerase and caspases 8, 9, 7, and 3 and increased the Fas levels. In addition, piperine significantly decreased the protein levels of survivin. The present results indicate that piperine inhibits the growth of HT-29 colon cancer cells by the induction of apoptosis, which may be mediated by its ability to change the Bcl-2 family proteins, increase the activation of caspases, and decrease survivin levels. Overall, our findings suggest that piperine has cancer chemotherapeutic effects in colon cancer.

후추의 주요 성분인 Piperine의 대장암세포 세포사멸 유도 효과

후추의 주요 성분인 piperine은 다양한 생리활성을 나타내고 있으며, 특히 암예방 효과가 있는 것으로 생각되고 있다. 본 연구에서는 piperine의 항암 효과를 밝히기 위해 piperine이 인간의 대장에서 유래한 암세포인 HT-29 세포의 증식에 미치는 영향과 작용 기전을 연구하였다. Piperine을 HT-29 세포 배양액에 여러 농도($0{\sim}40{\mu}M$)로 첨가하여 세포를 배양한 경우 piperine 처리 농도가 증가할수록 세포의 증식이 감소하였고, 세포사멸이 증가하였다. 이는 piperine이 HT-29 세포의 세포사멸을 유도하여 세포 증식을 억제함을 제시한다. Piperine의 세포사멸 기전을 조사하기 위해 세포사멸 조절인자의 변화를 조사하였다. Piperine에 의해 anti-apoptotic Bcl-2 family 단백질인 Bcl-2와 Mcl-1 단백질 수준은 감소하였고, BH3-only 단백질인 Bid 단백질 수준은 감소하였으나, Bik 단백질 수준은 증가하였다. 또한 piperine에 의해 미토콘드리아 막의 투과성이 증가하였고, cytochrome c의 세포질로의 방출이 증가하였다. 또한 piperine 처리에 의해 caspase의 활성형인 cleaved caspase-8, -9, -7, -3 단백질 수준이 증가하였고, PARP의 불활성형인 cleaved PARP 수준이 증가하였다. Caspase의 활성을 저해하는 세포사멸억제단백질 중의 하나인 survivin 단백질 발현이 piperine에 의해 감소하였다. 이 결과로부터 대장암세포인 HT-29 세포에서 piperine이 Bcl-2 family 단백질 발현 변화를 초래하여 미토콘드리아 막 투과성 증가시키고 cytochrome c 방출을 증가시키고, caspase 활성을 증가시키고 survivin 단백질 발현을 억제하여 세포사멸을 유도하여 항암 효과를 나타냄을 알 수 있다. 본 연구는 piperine이 대장암에 강한 항암 효과가 있음을 밝혔으나 향후 암예방 및 암치료제로서 piperine을 활용하기 위해서는 동물실험 및 임상실험 등 다양한 추가 실험이 필요할 것으로 보인다.