The Effect of H. pylori on the EGFR-induced Signal Transduction and Preventive Effect of Celecoxib in the Gastric Cancer Cells

Abstract

배경 : Helicobacter pylori (H. pylori)의 감염은 세포의 생존 조절능력을 저해하여 위암의 발생위험을 증가시킨다. H. pylori 감염은 세포내 EGFR의 활성화와 관련이 있으며, 하부단계의 phosphatidylinositol 3-OH kinase (PI3K)-Akt-Glycogen synthase kinase-3 (GSK3) 와 같은 경로를 활성화시켜 세포의 생존과 이동을 조절하는 것으로 알려져 있다. 또한 H. pylori감염은 COX-2의 과발현을 유발하는데, 이전 연구에서 COX-2 억제제인 celecoxib가 Akt 신호전달경로를 억제한다고 밝힌 바 있다. EGFR과 COX-2는 Akt 신호전달경로를 공유하며 긴밀한 영향을 주고받을 가능성이 있다. 이에 본 연구는 H. pylori가 EGFR 신호전달에 미치는 영향을 확인하고 celecoxib이 이를 억제하는지 확인하고자 하였다. 연구재료 및 방법 : AGS 위암세포주를 H. pylori (cagA+, vacA+) G27과 cagE 돌연변이를 가진 G27에 24시간동안 감염시킨 후 mRNA와 단백질의 발현을 확인하였다. COX-2, EGFR, TGF-ß, Snail, Slug, E-cadherin의 mRNA발현을 RT-PCR로확인하였다. 그리고 다양한 농도(0, 10, 20, 30 µmol/L)의 ceclecoxib를 처리하여 COX-2, EGFR, tAkt, pAkt와 pGSK3ß의 단백질 발현을 확인하였다. 결과 : AGS 위암세포주에서 wild type의 H. pylori 감염은 COX-2, EGFR, TGF-ß, Snail, Slug의 mRNA 발현을 증가시켰으며 E-cadherin의 mRNA발현을 감소시켰다. 또한 wild type의 H. pylori 감염은 COX-2, EGFR, pAkt, pGSK3ß 의 단백질 발현을 증가시킨 반면, cagE 돌연변이로 인해 IV형 분비계에 결함이 있는 H. pylori에 의한 감염은 EGFR을 활성화시키지 못하였다. Celecoxib은 H. pylori에 의해 과발현되는 COX-2 (p=0.015), EGFR (p=0.025), pAkt (p=0.025)와 pGSK3ß (p= 0.029)를 억제시켰다. 결론 : AGS 위암세포주에서IV형 분비계가 정상인H. pylori에 의한 감염은 EGFR 신호전달체계를 활성화시켰으며, celecoxib은 이를 억제하는 효과를 보였다.

Background and aim: Helicobacter pylori (H. pylori) infection increases the risk of gastric cancer through disrupting the regulation of cell survival. H. pylori infection is associated with epithelial growth factor receptor (EGFR) activation. EGFR downstream targets, such as phosphatidyl inositol 3-OH kinase (PI3K)-Akt-glycogen synthase kinase-3 (GSK3) pathways, regulate cell survival and migration. H. pylori infection also induces cyclooxygenase-2 (COX-2) over-expression, and previous study suggested that selective COX-2 inhibitor, celecoxib, blocks Akt signaling pathways. COX-2 and EGFR may cross talk through Akt-signaling pathways. The aim of the present study was to evaluate the effect of H. pylori on EGFR signaling pathways and to find out whether celecoxib has inhibitory effect on the EGFR signaling pathway or not. Methods: AGS gastric epithelial cell lines were co-cultured with the toxigenic H. pylori cagA+, vacA+ G27 and the cagE- mutant of G27. The expressions of COX-2, EGFR, TGF-ß, Snail, Slug and E-cadherin were measured by real-time PCR. In the next, western blot analyses of COX-2, EGFR, total Akt (tAkt), phosphorylated Akt (pAkt) and pGSK3ß were carried out at various concentrations (0, 10, 20, 30μmol/L) of celecoxib treatment for 24 hours in H. pylori treated AGS cell lines. Results: H. pylori infection significantly up-regulated the mRNA levels of COX-2, EGFR,TGF-ß, Snail, Slug and down-regulated E-cadherin in RT-PCR. AGS cell lines treated with cagE- mutants, which have a defective type IV secretion system did not show EGFR up-regulation. Celecoxib had inhibitory effects on H. pylori-induced over-expression of COX-2 (p=0.015), EGFR (p=0.025), pAkt (p=0.025) and pGSK3ß (p=0.029) in AGS cell lines in Western blot analysis. Conclusion: Infection by H. pylori with intact type IV secretion system activates EGFR signal pathways in AGS cell lines and celecoxib has inhibitory effect on this pathway. These finding provide insights into the anti-gastric cancer effect of celecoxib.