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Nrf2 의존적 에너지 대사 조절을 통한 간손상과 PPIX에 의한 간암 억제
Role of Nrf2-mediated energy metabolism in the inhibition of liver injury and PPIX-inhibition of cancer progression

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Authors
이정민
Advisor
김상건
Major
약학대학 약학과
Issue Date
2017-02
Publisher
서울대학교 대학원
Keywords
Nrf2간세포암프로토포르피린마이크로RNA소포체 스트레스미토콘드리아간세포 손상
Description
학위논문 (박사)-- 서울대학교 대학원 : 약학과 약물학 전공, 2017. 2. 김상건.
Abstract
간세포암은 암 관련 사망원인 중 하나로 예후가 나쁘다. 중간엽성 간세포는 종양 미세환경에 적응하여 세포의 성장과 전이를 돕고, 마이크로RNA의 이상 조절에 영향을 미친다. 다양한 병리적 상황에서 소포체가 스트레스를 받게 되면 초기에는 소포체의 기능적 용량을 늘려 세포의 생존을 유지하지만 지속적인 스트레스는 세포 사멸을 일으킨다. 소포체 스트레스가 발생했을 때 세포의 생존과 사멸을 결정하는 스위치 분자에 대한 정보는 거의 없다. 세포의 에너지 대사 과정에 있어서 산소 소모와 활성산소의 증가는 세포의 기능 조절 및 활성산소 제거를 위한 기전에 영향을 준다. Nrf2 (Nuclear Factor, Erythroid 2 Like 2)는 항산화 및 해독 효소의 발현을 조절하며 산화적 스트레스와 발암 과정으로부터 세포를 보호하는 진핵세포의 핵심 전사인자이다.
본 연구에서는 Nrf2가 간세포암의 진행을 억제하며 세포 에너지 대사 조절을 통하여 세포 보호작용을 한다는 가설을 제기하였다. 위 가설을 검증하기 위하여 다음 세 가지 연구목표를 설정하였다. 첫째, Nrf2 활성화 작용이 있는 대표적 후보물질로서 프로토포르피린에 의한 만성 간질환 (간세포암) 제어 효능 및 관련된 기전을 연구하였고, 둘째, Nrf2가 Sirt3의 발현 증가를 통하여 미토콘드리아 에너지 대사를 조절하는 가능성을 규명하고자 했다. 마지막으로, Nrf2를 활성화하는 발굴한 타겟을 통하여 간손상에 수반되는 소포체 스트레스를 방어하는지 여부를 관찰하고자 하였다.
Nrf2 활성을 통한 간세포암의 억제 효과를 증명하기 위하여 활용된 연구방법은 Nrf2 활성 후보물질을 종양이식동물과 중간엽성 간암 세포주에 처리하여 그 효능 및 변화에 관련 기전을 탐구하였다. 항암연구 측면에서 볼 때 프로토포르피린은 miR-199a-5p를 증가시켜 HIF-1α와 E2F3를 억제하였으며 이를 통한 항암제 저항성에도 영향을 미쳤다. 또한, 간세포암 환자의 시료에서도 miR-199a-5p의 발현 저해 및 E2F3와의 관련성을 볼 수 있었으며, 간세포암의 증식과 침습 및 이동성을 억제하는 것으로 나타났다.
간세포 손상 방어 연구는, Nrf2 결손 쥐 모델과 Nrf2 과발현 세포 모델을 활용하였으며 유체역학을 통한 Sirt3 유전자 도입을 통하여 변화를 확인하였다. 연구결과에 따르면, 비알콜성 지방간 환자 시료뿐만 아니라 비만 쥐 모델에서도 소포체 스트레스 마커와 간 손상 지표가 양의 상관관계를 나타냈다. 소포체 스트레스 유도 물질에 의해 일어난 손상 간세포에서는 Nrf2가 억제되었으며, Nrf2 결손 쥐 모델에서는 소포체 스트레스가 증가하였다. Nrf2는 CPT1과 PGC-1α의 발현과 산소소모량을 증가시켜 미토콘드리아 기능을 조절하며, 전사인자로써 미토콘드리아 특이적 유전자인 Sirt3를 조절하는 것으로 해석된다. 비알콜성 지방간 환자 시료와, 고지방 식이를 먹인 쥐에서 Nrf2와 Sirt3가 공통적으로 감소했으며, 이는 소포제 스트레스를 증가 시키는 역할을 함을 세포주 모델에서 확인하였다. 유체역학을 이용하여 Sirt3 유전자를 쥐에 주입 (Hydrodynamic gene delivery)한 결과에서도, Nrf2의 결손은 소포체 스트레스의 증가를 유발하였으며 Sirt3를 도입할 때 이러한 변화는 해소되었다.
본 연구에서는 1) 간세포암에서 Nrf2 활성 후보물질인 프로토포르피린은 miR-199a-5p를 증가시키며 에너지 대사 및 혈관신생에 관련된 유전자를 활성화 시키는 HIF-1와 세포 주기에 기여하는 E2F3를 억제하여 간질환의 만성화에 의한 간세포암의 발전을 억제하는 효능을 보이며, 2) 소포체 스트레스에 의한 간세포 손상에서는 항산화 인자인 Nrf2가 감소하는데, 이는 미토콘드리아 특이적 Sirt3 조절을 통한 에너지 대사의 변화로 해석된다. 종합하면 Nrf2의 활성화제 중에는 종양 악성화를 억제하는 후보 물질이 있으며, Nrf2의 활성화는 미토콘드리아의 활성을 증진시키는 효과가 있는데 이는 Sirt3의 유도 발현을 경유하는 것으로 해석된다. 이러한 결과는 Nrf2 활성화 효과의 새로운 응용 가능성을 제시한다.
Language
Korean
URI
http://hdl.handle.net/10371/120166
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Appears in Collections:
College of Pharmacy (약학대학)Dept. of Pharmacy (약학과)Theses (Ph.D. / Sc.D._약학과)
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