Bradykinin-induced Ca2+ signaling in human oral squamous cell carcinoma HSC-3 cells

Abstract

Cytosolic Ca2+ is an important regulator of tumor cell proliferation and metastasis. Recently, the strategy of blocking receptors and channels specific to certain cancer cell types has become noteworthy as a potential treatment. Oral squamous cell carcinoma is an aggressive form of cancer with a high metastasis rate; however, the receptor-mechanisms involved in oral squamous cell carcinoma Ca2+ signaling have not yet been elucidated. Here we report bradykinin-induced Ca2+ signaling and its modulation in the human oral squamous carcinoma cell line, HSC-3. Bradykinin increased cytosolic Ca2+ in a concentration-dependent manner. This Ca2+ increase was inhibited by pretreatment with the phospholipase C- inhibitor, U73122, and also by 2-aminoethoxydiphenyl borate, an inhibitor of the inositol 1,4,5-trisphosphate receptor. Pretreatment with extracellular ATP inhibited the peak bradykinin-induced Ca2+ rise. In contrast, the ATP-induced rise in cytosolic Ca2+ was not affected by the pretreatment of bradykinin. Pretreatment of the cells with either forskolin or phorbol 12-myristate 13-acetate (activators of adenylyl cyclase and protein kinase C, respectively) prior to bradykinin application accelerated the recovery of cytosolic Ca2+ to baseline levels. These data suggest that bradykinin receptors are functional in HSC-3 cell Ca2+ signaling and may therefore represent a future target in the treatment of human oral squamous cell carcinoma.

1. 목 적 종양세포에서의 세포 내 Ca2+ 이온의 농도는 종양 세포의 증식이나 전이를 조절한다. 이에 따라 최근 특정 수용기나 이온채널을 막는 전략으로 특정 암을 치료하는 치료법이 시도되고 있다. 구강편평세포암종은 전이율이 높은 구강암으로 아직 이 암종에서의 Ca2+ 신호전달 체계는 명확히 밝혀진 바 없다. Bradykinin에 의해 구강편평세포암종 세포 내 Ca2+ 이온의 농도가 높아지는 것을 서울대학교 구강생리학 교실에서 발견하였는데, 이 Ca2+ 신호전달 체계의 기작을 밝히는 것이 본 연구의 목적이다.

2. 방 법 Human oral squammous cell carcinoma HSC-3 cell line을 배양하여 실험에 사용하였다. Ca2+ 이온과 결합하는 형광분자인 fura-2/AM을 세포 내로 넣어준 뒤 형광분자가 방출하는 340nm 파장의 빛과 380nm 파장의 빛의 세기를 측정한다. 그 세기의 비율을 통해 세포 내 Ca2+ 이온의 농도를 0.5초 간격으로 측정할 수 있다. 먼저 bradykinin을 여러 농도로 세포에 적용하여 생리적인 농도 범위에서 Ca2+ 신호전달 체계를 탈감작시킬 수 있는지 확인하였다. ATP, phospholipase C-의 억제제인 U73122, inositol 1,4,5-triphosphate 수용기 억제제인 2-aminoethoxydiphenyl borate, adenylyl cyclase 활성제, protein kinase C 활성제 등을 각각 전처리한 후 bradykinin을 적용하여 세포 내 Ca2+ 이온 농도 변화 양상이 어떻게 달라지는지를 확인함으로써 Bradykinin에 의한 Ca2+ 신호전달 체계의 경로를 파악하였다.

3. 결 과 Phospholipase C-의 억제제, inositol 1,4,5-triphosphate 수용기 억제제 전처리에 의해 HSC-3 cell에서의 bradykinin 신호전달이 효과적으로 억제되었다. 이는 bradykinin에 의해 일어나는 Ca2+ 신호전달이 주로 phospholipase C-와 IP3 receptor를 거치는 경로로 일어난다는 것을 의미한다. 세포 외로 ATP 처리를 해준 경우 bradykinin에 의한 Ca2+ 신호전달이 줄어들었으며 adenylyl cyclase 활성제, protein kinase C 활성제를 처리 해준 경우에도 각각 Ca2+ 이온의 농도 증가량이 줄어들었다. 이는 HSC-3 cell의 bradykinin에 의한 세포 내 신호전달 체계가 purinergic receptor를 비롯한 다른 수용기와 관련된 신호전달 경로에 의해서 조절되고 있음을 시사한다. 이 연구를 바탕으로 보다 많은 연구가 이루어진다면, bradykinin에 의한 세포 내 신호전달을 조절하는 전략을 사용해 구강편평세포암종의 치료를 시도할 수 있을 것이다.