HaCaT 각질형성세포에서 자외선 B에 의한 세포자멸사 및 자가포식

Abstract

피부를 구성하고 있는 표피의 대표적인 세포인 각질형성세포에서 자외선 B에 의한 반응은 세포자멸사, 염증 반응, 암 발생 등 다양하게 일어난다. 이 중 자외선 B에 의하여 각질형성세포 내에서 과도한 활성산소 발생, 유전자 손상 등이 초래될 경우 세포는 세포자멸사를 거쳐 죽음으로써, 손상된 세포는 제거하고 새로운 세포가 발생할 수 있는 기회를 제공하게 된다. 이 과정에서 자외선 B에 의한 세포자멸사 발생 시 자가포식의 역할은 거의 알려져 있지 않다. 그리고 세포자멸사가 일어나고 있는 세포에서 자가포식이 선행하여 발생하는지, 아니면 별개의 현상으로 독립된 세포에서 각각 발생하는지에 대한 연구는 부족한 실정이다. 따라서 이 연구에서는 UVB에 의한 세포자멸사 및 자가포식에 관련된 유전자의 발현에 대한 기초자료를 확보하고자 하였다. HaCaT 세포주에 자외선 B를 0, 100, 200 및 400 mJ/cm2의 선량으로 조사하였을때, 세포 증식능이 200mJ/cm2부터 감소하는 양상을 보였으며, 세포자멸사 되는 비율이 자외선 선량이 100, 200, 400 mJ/cm2로 증량함에 따라 크게 증가됨을 통해 세포사멸이 촉진됨을 확인하였다. Bcl-xL, Bcl-2, Bax 및 caspase-3의 발현양상을 Western blot을 통해 분석한 결과 Bcl-xL의 발현은 100 mJ/cm2 선량에서부터 감소하였고, Bcl-2는 400 mJ/cm2 선량에서부터 발현이 감소하였다. Bax의 발현은 200 mJ/cm2 선량에서부터 증가하기 시작하였고, caspase-3은 200 mJ/cm2 선량에서부터 발현이 증가하였다. 일부 세포에서 자가포식의 표지자인 LC3의 발현은 400 mJ/cm2 선량에서 발현이 증가하기 시작하였고, 12시간 후부터 증가하여 72시간까지 지속적인 증가를 보였다. 결론적으로 자외선 B 조사 시 각질형성세포에서 Bcl-xL, Bcl-2의 발현 감소, Bax, caspase-3의 발현 증가가 세포자멸사를 촉진시키며, 높은 선량의 자외선 B에 의한 세포 자극은 세포자멸사 뿐만 아니라, 일부 세포에서 자가포식의 표지자인 LC3 발현증가를 통해 자가포식현상이 동시에 발생하는 것으로 사료된다.

UVB irradiation induces inflammation, apoptosis, autophagy and malignant tranformation in keratinocytes. However, the biological meaning of UVB-induced autophagy is largely unknown in keratinocytes. The aim of this study was to evaluate the molecular mechanisms of UVB-induced apoptosis and autophagy as well as both events occurring simultaneously in HaCaT cell lines. The proliferation ability of HaCaT cells was decreased after 200 mJ/cm2 of UVB irradiation. The M4 level which presented apoptotic cells was increased after 100 mJ/cm2 of UVB irradiation and by UVB irradiation in a dose dependent manner. The decrease of BCL-xL was started after 100 mJ/cm2 of UVB irradiation and the expressions of Bcl-2 were decreased after 400 mJ/cm2 of UVB irradiation. The expressions of Bax were increased after 200 mJ/cm2 of UVB irradiation and the expressions of caspase-3 were increased after 100 mJ/cm2 of UVB irradiation. The expressions of LC3 were increased after 400 mJ/cm2 of UVB irradiation. After 400 mJ/cm2 of UVB irradiation, the expression of LC3 was increased after 12 hours. Taken together, UVB-induced apoptosis was mediated by up-regulation of Bax and caspase-3, and down-regulation of Bcl-2 and Bcl-xL. Increased expression of LC3 was observed in autophagy formation after high-doses of UVB irradiation.