Caki-1 세포에서 시안산이 Matrix Metalloproteinase의 발현에 미치는 영향

Abstract

신 질환 환자들에서 정상인의 사구체 여과율이 감소되면 신기능이 지속적으로 저하되어 말기 신부전으로 진행된다. 말기 신부전 환자의 혈액 내에 고농도로 존재하는 요소에 의해 전환되는 시안산은 신장기능이 감소함에 따라 요소의 증가와 함께 시안산의 농도도 증가한다. 본 연구에서는 말기 신부전 환자의 체내에서 증가되는 시안산이 신장 세포에 어떻게 작용하는지 살펴보고자 하였다. 또한 세포 외 기질의 분해능을 가지는 matrix metalloproteinase (MMP)의 발현 및 활성을 확인하여 시안산과 MMP와의 관계를 규명해보고자 하였다. 신장 세포인 Caki-1에 0, 0.1, 1, 10 mmol/L 농도의 시안산을 처리한 후 MTT assay로 세포생존율을 확인하였으며, zymography를 통해 MMP의 활성을 확인 할 수 있었다. 또한 MMP-9 ELISA를 실행한 결과 시안산의 처리 농도가 증가할수록 MMP-9의 발현이 감소하는 것을 확인 할 수 있었다. MMP-9와 TIMP-1의 RNA 및 단백질 level에서 확인한 결과 시안산의 처리 농도가 증가할수록 MMP-9는 감소하였으며, tissue inhibitor of matrix metalloproteinase-1은 증가하였다. 또한 MMP-9 promotor luciferase assay를 통해 시안산의 처리 농도가 증가할수록 MMP-9는 감소하는 경향을 확인하였다. Phorbol 12-myristate 13-acetate에 의해 MMP-9 발현 증가를 유도시킨 후 시안산을 처리하여 zymography와 EMSA로 MMP-9의 활성 및 발현양상을 살펴본 결과 시안산의 농도 의존적인 감소가 관찰되었다. 이상의 결과로 보아, 말기 신부전 환자의 체내에서 증가된 시안산은 신장 세포에서 MMP-9의 발현을 억제시키며 MMP-2의 활성 및 발현에는 영향을 끼치지 않는 것으로 생각되며, MMP의 활성화의 억제로 인해 신장의 기능을 약화시키며, 신장조직의 손상에도 영향을 주는 것이라 생각된다. Cyanate is a reactive species in equilibrium with urea and reacts with nucleophilic groups on proteins through carbamoylation, altering protein structure and function. Matrix metalloproteinases (MMPs) are one of the most well known extracellular matrix (ECM)-degrading zinc-dependent enzymes. Numerous studies have demonstrated expression and production of MMPs are associated with tumor metastasis and angiogenesis. In this study, a human renal carcinoma cell line, Caki-1, was used to investigate the effect of cyanate on the regulation of MMP-9 expression. Caki-1 cells treated with various concentrations of cyanate for 24 h showed reduced MMP-9 activity by zymography analysis. No MMP-2 activity change was observed. Decreased MMP-9, but not MMP-2, mRNA expressions by cyanate were also observed. Consistent with decreased expression levels and activities of MMP-9 by cyanate, we found, by ELISA analysis, that cyanate inhibited the productions of MMP-9 in renal carcinoma cells. To determine the possible involvement of tissue inhibitor of matrix metalloproteinase (TIMP) in cyanate inhibited MMP-9 production, expression level of TIMP-1 was investigated and we found that cyanate increased TIMP-1 significantly. These results suggest that cyanate may act as one of the contributing factors for renal damage through MMP-9 inhibition.