시안산에 의한 조골세포의 자멸사

Abstract

말기 신부전 환자에서 흔히 관찰되는 골격계 합병증인 신성 골이영양증의 병인은 매우 다양하다. 본 연구에서는 만성신부전 환자에서 증가된 시안산에 의한 골의 중요 구성 세포인 조골세포의 세포자멸사를 관찰하고자 하였다. 조골세포인 ROS 17/2.8 세포에 0, 0.1, 1, 5, 10, 20 및 40 mmol/L 농도의 시안산을 처리하여 세포독성과 세포의 형태학적인 변화를 관찰하였으며, 시안산에 의한 MDA와 과산화수소의 생성을 TBA법과 xylenol orange 과산화수소법으로 조사하였다. 뿐만 아니라, 시안산에 의해 발현되는 세포자멸사 관련 인자의 발현을 Western blot으로 확인하였다. ROS 17/2.8 세포에 대한 시안산의 세포독성을 MTT법으로 측정한 결과, 시안산의 농도에 비례하여 세포독성이 유의하게 증가하였다. 시안산에 의한 ROS 17/2.8 세포의 형태학적인 변화를 관찰한 결과, 20 mmol/L의 시안산을 처리하였을 때, 세포는 배양 플라스크에 부착되지 않은 부유상태로 존재하며, 단층을 형성하지 못하였다. 활성산소의 일종인 과산화수소는 시안산의 농도가 높을수록 생성되는 과산화수소의 농도가 유의하게 증가하였으며, 지질 과산화의 최종 산물인 MDA 생성도 시안산 처리에 의해 증가하였다. 시안산에 의한 ROS 17/2.8 세포의 세포자멸사 관련 인자의 발현을 조사한 결과, 시안산의 농도에 따라 DNA 단편화가 증가하였다. 시안산의 처리에 의해 세포자멸사의 주범인 caspase-3과 caspase-8의 발현이 증가하였고, caspase-3의 활성 증가를 확인하였다. Caspase-3의 기질인 Rb와 PARP는 시안산의 처리에 의해 절단되는 양이 증가하였으며, cytochrome c의 발현도 증가하였다. 세포자멸사를 억제하는 전사인자인 NF-κB의 발현은 시안산의 농도에 비례하여 감소하였다. 이상의 결과로 보아, 시안산은 조골세포 내에 과잉의 활성산소를 발생시키며, 생성된 활성산소에 의해 caspase cascade를 통한 세포자멸사가 유도되는 것으로 생각된다. 따라서, 말기 신부전 환자에서는 체내 증가된 시안산이 조골세포의 세포자멸사를 유발하여 신성 골이영양증과 같은 골질환을 초래할 수 있을 것으로 생각된다. Renal osteodystrophy (ROD) contributes as a major long-term complication which is associated with high rate of morbidity. The factors contributing to ROD are still incompletely characterized. Cyanate, known as one of the uremic toxins, is derived spontaneously from urea. However, the apoptosis-inducing activity of cyanate has remained undefined. To investigate the mechanism of cyanate-induced apoptosis in ROS 17/2.8 osteoblastic cells, ROS 17/2.8 cells were treated with 1―40 mmol/L cyanate. Hydrogen peroxide, malondialdehyde and several factors which is related to cell apoptosis were investigated after cyanate treatment. There was a dose-dependent decrease in cell viability by cyanate. Substantial morphological changes were observed in ROS 17/2.8 cells when they were treated with cyanate. Cells were detached and floated to the top of the culture dish, and a monolayer was not formed. Treatment with cyanate induced elevation of hydrogen peroxide and malondialdehyde. Furthermore, cyanate induced DNA fragmentation, release of mitochondrial cytochrome c into the cytosol, activation of caspase-3 and caspase-8, cleavage of caspase-3 substrates, and decrease of NF-κB expression. These results suggest that cyanate can induce oxidant stress which appears to trigger apoptosis by activating proapoptotic signals. Apoptosis in osteoblast induced by cyantate may play a role in the pathogenesis of ROD.