Cobalt Protoporphyrin에 의한 인간 Leukemia U937 세포에서 세포사멸 특성

Abstract

Cobalt protoporphyrin(CoPP)은 protoporphyrin 내부에 iron 대신 cobalt가 결합되어 있는 물질로서 heme oxygenase-1 유도를 야기하여 항세포자멸사 효과 및 항염증효과 등의 세포보호 효과를 보인다고 알려지고 있다. 혈청 결핍에 의한 세포손상 모델에서 CoPP의 세포 보호효과를 알아보기 위하여 U937 세포에 CoPP를 처치하고 세포자멸사를 조사한 결과 오히려 CoPP 처치에 의해 세포자멸사가 증가하였다. CoPP는 농도 의존적으로 U937 세포의 caspase 활성과 caspase 기질인 PARP의 절편화를 증가시켰으며 세포자멸사 억제단백질인 XIAP, Akt 및 Bcl-2의 발현을 저하시켰다. U937 세포에 pancaspase inhibitor인 z-VAD를 전처치한 결과 CoPP에 의해 유도되는 세포자멸사와 caspase 활성이 현저히 감소하였고 CoPP에 의해 감소된 XIAP 및 Bcl-2가 다시 복구되어 CoPP가 caspase 의존성 세포자멸사를 일으킴을 확인하였다. U937 세포에 항산화제인 NAC을 전 처치한 경우에는 CoPP에 의해 유도되는 caspase 활성 증가가 억제되지 않았으며 세포자멸사는 부분적으로 억제되었다. Bcl-2를 과발현시킨 U937 세포에 CoPP를 처치한 결과 대조군 세포에 비해 세포자멸사 및 caspase-3 활성과 PARP 분절이 부분적으로 감소하였다. CoPP의 세포자멸사 유도성을 다른 암종에서 확인하기 위하여 신장암 세포주인 Caki 세포에 CoPP를 처치하였다. U937 세포에서와 마찬가지로 CoPP는 혈청결핍상태에서 신장암세포주의 세포자멸사 및 caspase-3 활성화를 증가시키고 세포자멸사 억제단백질인 XIAP 및 Bcl-2의 발현을 감소시켰다. 이상의 결과는 CoPP가 혈청 결핍 상태에서 암세포에 caspase 활성화 유도 및 Bcl-2 발현억제 등을 통해 caspase 의존성 세포자멸사를 유도할 수 있음을 나타낸다. Cobalt protoporphyrin (CoPP) induces heme oxygenase-1 and has cytoprotection activity such as anti-apoptosis and anti-inflammation. In order to know cytoprotection effect of CoPP in serum deprivation model, I treated U937 cells with CoPP in serum free condition, and the results showed that CoPP induces apoptosis instead of cytoprotection in U937 cells. CoPP dose-dependently increased caspase activity, cleavage of PARP, and CoPP decreased the protein levels of XIAP, Akt and Bcl-2. Pretreatment of z-VAD, a pan-caspase inhibitor, strongly inhibited CoPP-mediated apoptosis and increased the protein levels of XIAP and Bcl-2 in U937 cells. Pretreatment with NAC, an anti-oxidant, did not inhibit CoPP-mediated caspase activation but partially blocked CoPP-mediated apoptosis in U937 cells. Overexpression of Bcl-2 in U937 cells partially attenuated CoPP-mediated apoptosis and caspase activation. In order to confirm the apoptosis inducing activity of CoPP, I treated Caki cells, a human renal carcinoma cell line, with CoPP in serum free condition. CoPP dose-dependently increased caspase activity, cleavage of PARP and apoptosis in association with down-regulation of XIAP and Bcl-2. All of these results suggest that CoPP induces caspase-dependent apoptosis through induction of caspase activation and along with inhibition of the expression of anti-apoptotic proteins in cancer cells cultured in serum deprivation condition.