• The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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• 제19권4호
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• pp.365-372
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• 2015

Aripiprazole (ARI) is a commonly prescribed medication used to treat schizophrenia and bipolar disorder. To date, there have been no studies regarding the molecular pathological and immunotoxicological profiling of aripiprazole. Thus, in the present study, we prepared two different formulas of aripiprazole [Free base crystal of aripiprazole (ARPGCB) and cocrystal of aripiprazole (GCB3004)], and explored their effects on the patterns of survival and apoptosis-regulatory proteins under acute toxicity and cytotoxicity test conditions. Furthermore, we also evaluated the modulatory activity of the different formulations on the immunological responses in macrophages primed by various stimulators such as lipopolysaccharide (LPS), pam3CSK, and poly(I:C) via toll-like receptor 4 (TLR4), TLR2, and TLR3 pathways, respectively. In liver, both ARPGCB and GCB3004 produced similar toxicity profiles. In particular, these two formulas exhibited similar phospho-protein profiling of p65/nuclear factor $(NF)-{\kappa}B$, c-Jun/activator protein (AP)-1, ERK, JNK, p38, caspase 3, and bcl-2 in brain. In contrast, the patterns of these phospho-proteins were variable in other tissues. Moreover, these two formulas did not exhibit any cytotoxicity in C6 glioma cells. Finally, the two formulations at available in vivo concentrations did not block nitric oxide (NO) production from activated macrophage-like RAW264.7 cells stimulated with LPS, pam3CSK, or poly(I:C), nor did they alter the morphological changes of the activated macrophages. Taken together, our present work, as a comparative study of two different formulas of aripiprazole, suggests that these two formulas can be used to achieve similar functional activation of brain proteins related to cell survival and apoptosis and immunotoxicological activities of macrophages.

• Biomolecules & Therapeutics
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• 제28권5호
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• pp.443-455
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• 2020

The thioredoxin (Trx) system plays critical roles in regulating intracellular redox levels and defending organisms against oxidative stress. Recent studies indicated that Trx reductase (TrxR) was overexpressed in various types of human cancer cells indicating that the Trx-TrxR system may be a potential target for anti-cancer drug development. This study investigated the synergistic effect of auranofin, a TrxR-specific inhibitor, on sulforaphane-mediated apoptotic cell death using Hep3B cells. The results showed that sulforaphane significantly enhanced auranofin-induced apoptosis by inhibiting TrxR activity and cell proliferation compared to either single treatment. The synergistic effect of sulforaphane and auranofin on apoptosis was evidenced by an increased annexin-V-positive cells and Sub-G1 cells. The induction of apoptosis by the combined treatment caused the loss of mitochondrial membrane potential (ΔΨm) and upregulation of Bax. In addition, the proteolytic activities of caspases (-3, -8, and -9) and the degradation of poly (ADP-ribose) polymerase, a substrate protein of activated caspase-3, were also higher in the combined treatment. Moreover, combined treatment induced excessive generation of reactive oxygen species (ROS). However, treatment with N-acetyl-L-cysteine, a ROS scavenger, reduced combined treatment-induced ROS production and apoptosis. Thereby, these results deduce that ROS played a pivotal role in apoptosis induced by auranofin and sulforaphane. Furthermore, apoptosis induced by auranofin and sulforaphane was significantly increased through inhibition of the phosphoinositide 3-kinase (PI3K)/Akt pathway. Taken together, the present study demonstrated that down-regulation of TrxR activity contributed to the synergistic effect of auranofin and sulforaphane on apoptosis through ROS production and inhibition of PI3K/Akt signaling pathway.

• Journal of Ginseng Research
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• 제48권1호
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• pp.31-39
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• 2024

Background: Ginsenoside Rg3, a primary bioactive component of red ginseng, has anti-cancer effects. However, the effects of Rg3-enriched ginseng extract (Rg3RGE) on apoptosis and autophagy in breast cancer have not yet been investigated. In the present study, we explored the anti-tumor effects of Rg3RGE on breast cancer cells stimulated CoCl₂, a mimetic of the chronic hypoxic response, and determined the operative mechanisms of action. Methods: The inhibitory mechanisms of Rg3RGE on breast cancer cells, such as apoptosis, autophagy and ROS levels, were detected both in vitro. To determine the anti-cancer effects of Rg3RGE in vivo, the cancer xenograft model was used. Results: Rg3RGE suppressed CoCl₂-induced spheroid formation and cell viability in 3D culture of breast cancer cells. Rg3RGE promoted apoptosis by increasing cleaved caspase 3 and cleaved PARP and decreasing Bcl2 under the hypoxia mimetic conditions. Further, we identified that Rg3RGE promoted apoptosis by inhibiting lysosomal degradation of autophagosome contents in CoCl₂-induced autophagy. We further identified that Rg3RGE-induced apoptotic cell death and autophagy inhibition was mediated by increased intracellular ROS levels. Similarly, in the in vivo xenograft model, Rg3RGE induced apoptosis and inhibited cell proliferation and autophagy. Conclusion: Rg3RGE-stimulated ROS production promotes apoptosis and inhibits protective autophagy under hypoxic conditions. Autophagosome accumulation is critical to the apoptotic effects of Rg3RGE. The in vivo findings also demonstrate that Rg3RGE inhibits breast cancer cell growth, suggesting that Rg3RGE has potential as potential as a putative breast cancer therapeutic.

• 한국생물물리학회:학술대회논문집
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• 한국생물물리학회 2003년도 정기총회 및 학술발표회
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• pp.80-80
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• 2003

${\beta}$-lapachone(${\beta}$-Lap), a natural o-naphthoquinone, presents in the bark of the Lapacho tree. ${\beta}$-Lap is cytotoxic against a variety of human cancer cells and it potentiates the anti-tumor effect of Taxol. In addition, ${\beta}$-Lap has been reported to radiosensitize cancer cells by inhibiting the repair of radiation-induced DNA damage.In the present study, we investigated the cytotoxicity of ${\beta}$-Lap against RKO human colorectal cancer cells as well as the combined effect of ${\beta}$-LaP and ionizing radiation. An incubation of RKO cells with 5 ${\mu}$M of ${\beta}$-Lap for 4 h killed almost 90％ of the clonogenic cells. An incubation of RKO cells with 5 ${\mu}$M of ${\beta}$-Lap for 4 h or longer also caused massive apoptosis. Unlike other cytotoxic agents, ${\beta}$-Lap did not increase the expression of p53 and p21 and it suppressed the NFkB expression. The expression of Caspase 9 and 3 was minimally altered by ${\beta}$-Lap. Radiation and ${\beta}$-Lap acted synergistically in inducing clonogenic cell death and apoptosis in RKO cells when ${\beta}$-Lap treatment was applied after but not before the radiation exposure of the cells. Interestingly, a 4 h treatment with 5 ${\mu}$M of ${\beta}$-Lap starting 5 h after irradiation was as effective as that starting immediately after irradiation. The mechanisms of ${\beta}$-Lap-induced cell killing is controversial but a recent hypothesis is that ${\beta}$-Lap is activated by NAD(P)H: quinone-onidoreductase (NQO1) in the cells followed by an elevation of cytosolic Ca$\^$2+/ level and activation of proteases leading to apoptosis. It has been reported that NQO1 level in cells is markedly up-regulated for longer than 10 h after irradiation. Indeed, using immunological staining of NQO1, we observed a significant elevation of NQO1 expression in RKO cells 5h after 2-4 Gy irradiation. Such a prolonged elevation of NQO1 level after irradiation may be the reasons why the ${\beta}$-Lap treatment applied S h after irradiation was as effective as that applied immediately after irradiation in killing the cells. In view of the fact that the repair of radiation-induced damage is usually completed within 1-2 h after irradiation, it is highly likely that the ${\beta}$-Lap treahment applied 5 h after irradiation could not inhibit the repair of radiation-induced damage. For in vivo study, RKO cells were injected S.C. into the hind-leg of Nu/Nu mice, and allowed to grow to 130 mm3 tumor. The mice were i.p. injected with ${\beta}$-lapachone or saline 2 h after irradiation of tumors with 10 Gy of X-rays. The radiation induced growth delay was increased by 2.4 $\mu\textrm{g}$/g of ${\beta}$-lapachone. Taken together, we may conclude that the synergistic interaction of radiation and ${\beta}$-Lap in killing cancer cells is not due to radiosensitization by ${\beta}$-Lap but to an enhancement of ${\beta}$-Lap cytotoxicity by radiation through an upregulation of NQO1. The fact that NQO1 is elevated in tumors and that radiation causes prolonged increase of the NQO1 expression may be exploited to preferentially kill tumor cells using ${\beta}$-Lap in combination with radiotherapy.

• 생명과학회지
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• 제27권9호
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• pp.1020-1030
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• 2017

대장암은 미국 등 서양 국가뿐만 아니라 국내에서도 2번째로 많이 발병이 되는 암으로 알려져 있다. 역학조사에 의하면 오메가-3를 많이 섭취한 인종에서 대장암 발생빈도가 감소하고 최근 오메가-3는 수종의 암에 대해 항암작용을 나타낸다고 한다. 이에 본 연구에서는 대장암에서 DHA의 항침윤, 항혈관 신생 및 항종양 형성능 억제의 기전을 규명하여 다음과 같은 결과를 얻었다. DHA는 인체 대장암 세포주 HT29 의 증식을 농도 의존적으로 억제하였으나 AA는 거의 영향이 없었다. FACS 분석에서 DHA 처리했을 때 Sub G1 phase의 세포가 DHA의 농도 의존적으로 증가 하였다. DHA 처리 후 cleaved PARP가 증가하고, uncelaved caspase-3가 감소 하였다. HT29 세포의 침윤능은 DHA 처리에 의해 억제 되었다. DHA 처리 후 MMP-9 및 MMP-2 mRNA양이 감소 되었을 뿐만 아니라 그 promoter의 reporter 활성도 억제하였으며 VEGF promoter 활성도 DHA에 의해 억제 되었다. NF-kB promoter 활성 및 핵으로의 이동도 DHA에 의해 억제 되었다. In vivo 동물실험에서 생쥐 대장암 세포주인 MCA38에 대한 Fat-1 transgenic mice에서의 종양 형성능은 현저히 억제 되었다. 면역형광염색법을 이용한 Fat-1 transgenic mice의 종양 조직에서의 TUNEL 양성세포는 wild type mice에 비해 현저히 증가하였으나 CD31의 형광강도는 감소 되었다. 이상의 결과로 오메가-3는 대장암 세포에서 NF-kB 억제에 따른 COX-2, MMP-2 및 MMP-9 등 matrix matalloproteinase의 억제를 통한 침윤능의 억제, VEGF 억제를 통한 혈관신생의 억제등 복합적 기전에 의해 항암작용을 나타내리라 생각되며, 따라서 오메가-3는 대장암의 예방 및 치료에 유용하게 사용될 수 있으리라 생각된다.

• 생명과학회지
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• 제26권3호
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• pp.376-386
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• 2016

에폽토시스에 의한 세포자멸사는 암세포에 대한 항암제 효능의 핵심적 기전이다. 항암제의 대표적인 두 종류로 알려진 DNA-손상 약제(DNA-damaging agents, DDAs)와 미세소관-손상 약제(microtubule-damaging agents, MDAs)가 암세포에 야기하는 초기 항암신호전달 기전은 다르지만, 최종적으로는 대부분 미토콘드리아 의존-에폽토시스를 통해 암세포를 사멸시킨다. 한편, DDAs에 의한 에폽토시스 유도에는 wild-type 종양억제 단백질 p53의 역할이 매우 중요하다. 그러나 인체 암의 약 50% 이상이 p53유전자의 돌연변이 때문에 종양억제 단백질로서의 p53 기능이 불활성화 되어 있다. 따라서 p53과 무관하게 에폽토시스를 유도할 수 있는 MDAs를 이용한 항암치료는 돌연변이 p53을 지닌 암세포에 대해 유리한 화학요법으로 이해된다. 최근 본 연구진은 인체 급성 백혈병 세포주인 Jurkat T 세포를 모델로 하여, MDAs (nocodazole, 17-α-estradiol, 혹은 2-methoxyestradiol)의 항암작용과 관련된 세포주기 정지 및 에폽토시스 유도 기전을 구명하였다. 그 결과, Jurkat T 세포를 MDAs로 처리할 경우, 유사분열방추사의 결함에 의한 세포주기(전중기, prometaphase) 정지, 장시간에 걸친 Cdk1의 활성화, 활성화된 Cdk1에 의한 에폽토시스 조절인자들(Bcl-2, Bcl-xL, Mcl-1 및 Bim)의 인산화, 이에 따른 Bak 활성화, 미토콘드리아막 손상 및 카스파아제 연쇄 활성화에 의해 에폽토시스가 유도됨을 밝혔다. 또한 동일한 MDA 처리 조건하에서 Bcl-2 혹은 Bcl-xL의 과발현시켜 에폽토시스 진행을 차단할 경우, Jurkat T 세포는 약제처리 후에 전중기 정지된 4N 상태에 도달하지만, 이어서 유사분열 불이행(mitotic slippage) 및 내재복제(endoreduplication)가 진행되어 다배수체들(polyploids; 8N, 16N)을 생성하게 됨을 확인하였다. 이러한 결과는 MDAs처리에 따른 다배수체들의 생성을 차단하는 세포 내 기전으로서, 전중기 정지된 4N 세포의 에폽토시스에 의한 제거가 매우 중요함을 보여준다. 특히, 다배수체는 유전적으로 매우 불안정하여 암세포의 항암제 내성 획득 및 암 재발과 직접 연관되는 것으로 알려져 있으므로, 에폽토시스 기전에 결함이 있는 암세포를 대상으로 MDAs를 이용한 항암 화학요법을 시행할 경우에는 다배수체 세포의 생성을 차단하기 위한 새로운 수단이 반드시 병행되어야 할 것으로 사료된다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제29권3호
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• pp.181-185
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• 2001

유방암 세포주에서는 우수한 항암활성을 가진 것으로 알려진 indole-3-carbinol을 HepG2세포주에 시간과 농도별로 처리한 결과 cell growth inhibition을 확인하였으며, $IC_{50}$ 값은 48시간배양에서 $446\mu$M 72시간 배양에서 444$\mu$M로 나타났다. $400\mu$M의 I3C을 투여하고, 24, 48, 72시간에 HePG2 세포주의 cell cycle pattern을 분석한 결과, G1 phase에서 P21의증가와 함께 Cdk 6와 cyclin D의 확연한 감소와 Pb protein의 hypo-phosphorylation을 확인하였다. 반면 G2 phase에서는 I3C의 직접적인 억제로 인해 24시간 후부터 Cdc2와 cyclin B1가 급격히 감소하는것을 확인하였다. Flow cytomery 분석결과 I3C 처리 24시간 뒤 G2 arrest (25%)가 발생하였으며, 72시간이 지난후 G1 arrest (53%)가 발생하였다. 이러한 I3C의 간암세포주인 HePG2 cell의 cell cycle arrest가 apoptosis를 유발하는지를 알고자 caspase 3 Bcl2 Bax protein의 발현양상을 확인한 결과 아무런 변화가 보이지 않았다. 즉 I3C은 간암세포주인 HepG2 cell에서 apoptosis를 유도하지 못한다는것을 확인하였따. 결론적으로 I3C은 HepG2 세포주에서 G1와 G2 phase에서 cell cycle arrest는 발생시키나, 특이적으로 apoptosis 와는 연관되지 않는다는 사실을 확인하였다.

• Tuberculosis and Respiratory Diseases
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• 제65권6호
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• pp.476-486
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• 2008

연구배경: 정상세포는 보호되고 종양세포에 독성을 보인다고 알려진 TNF유전자족으로 새로이 확인된 TRAIL이 폐암세포에서 보이는 아포프토시스 효과를 확인하고, 아포프토시스로부터 세포를 보호하는 전사인자 $NF-{\kappa}B$가 TRAIL에 의하여 활성화 되는 정도를 평가하여 MG132의 $NF-{\kappa}B$활성억제가 TRAIL 유도성 아포프토시스를 감작시키는지를 확인하기 위하여 본 연구를 시행하였다. 방법: A549(wt p53) 및 NCI-H1299(null p53) 폐암세포주를 사용하였다. 세포독성 검사는 MTT assay를 이용하였고 아포프토시스는 Annexin V assay와 FACS 분석을 이용하였다. $NF-{\kappa}B$ 전사활성은 luciferase reporter gene assay를 이용하였고 $I{\kappa}B{\alpha}$ 분해는 western blot을 이용하였으며, TRAIL에 의해 활성화된 $NF-{\kappa}B$와 DNA 결합은 electromobility shift assay와 anti-p65 antibody를 이용한 supershift assay로 확인하였다. 결과: 1) TRAIL 100 ng/ml 농도에서 wild-type p53인 A549 폐암세포는 34.4%, p53 null인 NCI-H1299 폐암세포는 26.4%의 세포사를 관찰하였다. 2) Luciferase reporter gene assay로서 TRAIL에 의한 $NF-{\kappa}B$의 활성이 A549 $IgG{\kappa}B-luc$세포에서 2.45배 증가하고 NCI-H1299 $IgG{\kappa}B-luc$세포에서는 1.47배 증가함을 관찰하여 TRAIL에 의하여 $NF-{\kappa}B$가 활성화됨을 확인하였다. 3) MG132의 전처치로 TRAIL에 의한 $NF-{\kappa}B$의 활성이 A549 세포와 NCI-H1299 세포에서 각각 기저수준의 0.24, 0.21배로 강력히 억제되었다. 4) TRAIL단독으로 30% 전후의 세포독성이 MG132 전처치 후 TRAIL을 투여하면 두 세포주 모두에서 80% 이상의 세포독성이 관찰되어 MG132가 TRAIL유도성 아포프토시스에 감작효과가 있음을 확인하였다. 결론: 이상의 결과로 TRAIL에 상대적인 내성을 보이는 폐암세포주에서 MG132가 $NF-{\kappa}B$ 활성억제로서 TRAIL유도성 아포프토시스를 강화시키는 효과가 있음을 확인할 수 있었다. 따라서 본 연구는 향후 폐암치료에 있어서 TRAIL유도성 아포프토시스가 이용될 수 있는 가능성을 확인한 기초자료가 된다고 생각된다.

• Clinical and Experimental Pediatrics
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• 제46권1호
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• pp.56-66
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• 2003

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.

• Clinical and Experimental Reproductive Medicine
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• 제37권3호
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• pp.217-229
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• 2010

목 적: 영양막세포의 과도한 세포자멸사는 태반의 발달뿐 아니라 산과 질환을 유발하는 요인으로 알려져 있다. X-linked inhibitor of apoptosis (XIAP)은 임신 기간 동안 영양막세포의 세포자멸사와 관련되어 있다고 알려져 있으나, 자간전증을 유발하는 인자인 저산소성과의 관계에 관한 연구는 미흡한 실정이다. 본 연구의 목적은 XIAP가 정상 태반과 자간전증 산모의 태반에서 발현 양상의 차이를 분석하고, 저산소 상태에 노출된 HTR-8/SVneo 영양막세포주에서의 XIAP 기능을 분석하고자 하였다. 연구방법: XIAP 발현을 분석하고자, 정상 태반 (n=15), 중기 자간전증 태반 (n=11), 그리고 말기 자간전증 태반 (n=15) 조직을 수집하여 RT-PCR, 면역조직화학법, 그리고 Western blot 등을 실시하였다. 저산소성 상태에서 XIAP의 기능을 확인하고자 HTR-8/SVneo 영양막세포주에 1% 산소가 공급되는 hypoxia 상태에 노출시킨 뒤 12시간, 24시간 후에 각 세포자멸사 관련 유전자들의 발현을 fluorescence-activated cell sorting (FACS)와 Western blot 분석 등을 실시하였다. 결 과: XIAP는 태반의 합포영양막세포와 포합체결절에서 발현이 관찰되었으며, 정상 태반보다 자간전증 태반에서의 발현이 현저히 감소됨이 관찰되었다 (p<0.05). 또한, 저산소 상태에 노출된 HTR-8/SVneo 영양막세포주에서 감소된 XIAP 발현은 세포질에서 핵으로의 이동에 따라 세포자멸사를 유발하는 단백질들의 발현이 증가됨이 관찰되었다. 결 론: XIAP의 발현은 태반 발달 및 자간전증 태반에서 XIAP 유전자의 발현은 감소되었으며, XIAP의 저하로 인한 caspase-9의 증가가 자간전증 태반에서의 세포자멸사는 더 많이 유도되었음을 확인할 수 있었다. 또한, 저산소 상태에 의해 XIAP의 발현이 감소되었으며, XIAP 단백질의 세포질에서 핵으로의 위치 변화는 영양막세포의 세포자멸사에 중요한 역할을 하는 것이 관찰되었고, 이는 자간전증의 진단에 유용한 마커로써의 활용되기 위한 기본적인 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.