AGS 인체 위암세포에서 DR5의 발현 및 ROS 생성의 증가를 통한 sanguinarine과 TRAIL 혼합처리의 apoptosis 유도 활성 촉진

Abstract

혈근초(Sanguinaria canadensis) 뿌리에서 유래된 benzophenanthridine alkaloid의 일종인 sanguinarine은 항균, 항산화 및 항암작용 등 다양한 생리활성을 지니고 있는 것으로 알려져 있다. 비록 TRAIL이 암세포에서는 apoptosis를 유도하지만 정상세포에서는 세포독성을 나타내지 않는다는 큰 장점으로 제 2 임상 단계에서 유의적인 성과를 이루었지만, TRAIL 저항성을 극복해야 하는 큰 어려움이 남아있다. 본 연구실에서는 TRAIL이 세포독성을 나타내지 않는 범위의 sanguinarine과 혼합처리에 의하여 TRAIL 저항성 AGS 위암세포에서 apoptosis를 유발하였음을 보고한 바 있으며, 본 연구에서는 sanguinarine의 TRAIL 저항성 관련 극복에 대한 추가적인 기전 연구를 실시하였다. 본 연구의 결과에 의하면, sanguinarine과 TRAIL의 혼합처리는 각각의 단독 처리에 비하여 AGS 세포의 증식억제 및 apoptosis 유도의 상승 효과가 있었으며, 이를 MTT assay, agarode gel 전기영동, 염색질 응축 현상 및 flow cytometry 분석을 통하여 확인하였다. 또한 sanguinarine과 TRAIL의 혼합처리는 DR5의 발현을 증가시켰으며, ROS의 생성을 촉진시켰다. 그러나 동일 조건에서 MAPKs 신호 전달계에는 큰 영향을 주지 않았다. 아울러 ROS 생성을 인위적으로 차단하였을 경우, sanguinarine과 TRAIL의 혼합처리에 의한 생존도 저하가 유의적으로 회복되었다. 이러한 결과는 sanguinarine과 TRAIL이 DR5의 발현 증가와 ROS의 생성을 촉진시킴으로서 apoptosis 신호를 활성화하였음을 의미하는 결과로서 TRAIL 저항성 극복을 위한 sanguinarine 활용의 유용성을 보여주는 것이다. Sanguinarine, a benzophenanthridine alkaloid originally derived from the root of Sanguinaria canadensis, has been shown to possess antimicrobial, antioxidant, and anti-cancer properties. Although tumor necrosis factor-related apoptosis-inducing ligand (TRAIL) is known to induce apoptosis in cancer cells, but not most normal cells and has shown efficacy in a phase 2 clinical trial, development of resistance to TRAIL by tumor cells is a major roadblock. Our previous study indicated that treatment with TRAIL in combination with subtoxic concentrations of sanguinarine sensitized TRAIL-mediated apoptosis in TRAIL-resistant human gastric carcinoma AGS cells; however, the detailed mechanisms are not fully understood. In this study, we show that sanguinarine sensitizes AGS cells to TRAIL-mediated apoptosis as detected by MTT assay, agarose gel electrophoresis, chromatin condensation and flow cytometry analysis. Combined treatment with sanguinarine and TRAIL effectively induced expression of death receptor (DR) 5 but did not affect expression of DR4 and mitogen activated protein kinases signaling molecules. Moreover, the combined treatment with sanguinarine and TRAIL increased the generation of reactive oxygen species (ROS); however, N-acetylcysteine, ROS scavenger, significantly recovered growth inhibition induced by the combined treatment. Taken together, our results indicate that sanguinarine can potentiate TRAIL-mediated apoptosis through upregulation of DR5 expression and ROS generation.