카드뮴이 인간 단핵구 세포주(THP-1)에서 cytokine 유전자 발현에 미치는 영향

Abstract

Cadmium, a potent toxic metal, poses a serious environmental threat but the mechanism of its toxicity remains unclear. Also, cadmium is a known immunotoxic agent in animal studies and induces pathophysiological effects by modulating components of immune system. Cytokines are being increasingly recognized as essential mediators of normal and pathologic immune responses. Cells of mononuclear phagocytic system are strategically located at portals of entry in humans and therefore may be particularly at risk for cadmium exposure through contaminated air, food, and drinking water. In the present study, we investigated the effect of cadmium cytotoxicity for the monocyte and expression of cytokine gene in the control and cadmium treated human monocytic cell lines using RT-PCR method. The results showed that cadmium inhibited cell proliferation at 0.1mM cadmium treated cells for 24 hours. The TNF-α mRNA was expressed in both control and cadmium treated cells but not IL-6 and IL-1β. The mRNA levels of TNF-α were examined during 24 hours culture period, at different time points. The expression of TNF-α mRNA increased in both 0.01mM and 0.1mM cadmium treated cells, but did not show dose-response relationship. According to cadmium treated duration, expression of TNF-α mRNA was more decreased in 24 hours than 6 hours. The decreased levels of mRNA of TNF-α suggest that cadmium suppresses its production at the transcription level. Key Words: Cadmium, Cytokine, THP-1 cell

본 실험에서는 인간 단핵구 (THP-1) 세포주를 10% FBS가 함유된 RPM1640 배양액을 이용해 카드뮴을 최종농도 0.1mM이 되도록 첨가하고 배양한 후, 카드뮴의 단핵구 세포주 (THP-1)에 대한 세포독성과 정상세포군과 카드뮴처리한 세포군에서 cytokine의 유전자 발현 유무를 비교하였고, 카드뮴의 농도에 따른 TNF-α mRNA 발현 정도의 변화를 조사했다. 단핵구 세포를 카드뮴 농도별로 처리한 후 배양한 결과 카드뮴의 세포독성으로 세포생존수 및 세포생존율은 6시간 후에는 카드뮴 농도에 관계없이 변화가 없었으나, 24시간 후에는 0.1mM 이상의 농도에서 유의하게 감소했다(p<0.05), RNA를 분리해 역전사 중합효소 연쇄반응을 실시해 그 증폭산물을 전기영동한 결과 단핵구 세포의 정상세포군과 카드뮴 처리한 세포군 모두에서 TNF-α mRNA 발현을 관찰할 수 있었으나 IL-6와 IL-1β는 발현되지 않았다. TNF-α의 mRNA 발현 정도를 비교 측정한 결과 카드뮴 농도가 증가함에 따라 일정한 변화양상을 보이지는 않았으나 카드뮴 농도 0.01mM과 0.1mM에서 다소 증가되었고, 카드뮴 처리시간이 증가함에 따라 6시간에 비해 24시간에서 TNF-α mRNA 발현이 감소되는 것을 알 수 있었다. 이상의 결과를 살펴보면 카드뮴은 THP-1 세포주에서 TNF-α mRNA의 발현을 시간의 경과에 따라 억제하는 효과가 있으며, 단핵구 탐식체계에 특성이 있는 것으로 생각된다.