위 점막세포에서 15-hydroxyprostaglandin dehydrogenase 발현에 대한 Helicobacter pylori의 영향

Abstract

Helicobacter pylori (H. pylori)는 in vitro, in vivo, 임상 실험에서 위염의 원인으로 규명되었으며, 나아가 위암 발달의 주요인자로 알려져 있다. 많은 실험적 역학적 연구 결과에 따르면 염증반응은 발암과정과 밀접하게 연루되어 있으며, 염증반응 시 Cyclooxygenase (COX-2)라는 효소에 의해 아라키돈산 경로가 활성화 된다. 비정상적인 COX-2의 발현으로 prostaglandin E₂(PGE₂) 생성이 증가되는데, 이러한 현상은 다양한 암세포 및 암조직에서 관찰되고 있다. 보고된 연구 결과에 따르면, H. pylori로 감염된 위 상피세포에서 COX-2의 발현과 PGE₂생성이 증가됨이 보고되었다. 15-Hydroxyprostaglandin dehydrogenase (15-PGDH)는 PGE₂를 15-keto-PGE₂로의 전환을 촉진함으로써 PGE₂를 불활성화 시키는 효소이다. 연구 보고에 의하면 대장암, 유방암, 폐암에서 15-PGDH의 발현 수준이 정상조직에 비해 현저히 낮으며, 15-PGDH knock out 마우스가 15-PGDH wild type 마우스에 비해 발암물질에 의한 대장암 유발에 더욱 민감함이 보고되었다. 반면에 15-PGDH의 과발현이 암세포의 세포사멸, 전이 및 침윤과정을 저해함으로써 종양억제인자로서의 15-PGDH 역할이 제시되고 있다. 그러나 아직까지 H. pylori 감염에 의한 15-PGDH의 발현 조절에 대한 기전연구는 미비한 실정이다. 본 연구에서는 Rat의 위 점막 상피세포인 RGM-1 세포에 H. pylori를 감염시킨 후 15-PGDH의 발현 정도를 확인하고 이의 분자적 작용 기전을 살펴보고자 하였다. H.pylori를 감염에 대한 RGM-1 세포의 세포독성 정도를 MTT assay를 통해 시간별로 분석하였다. 결과 대조군에 비하여 24시간에 6.4%, 48시간에 26.6%로 세포 성장을 억제하였다. 따라서 RGM-1 세포에 H. pylori 감염을 최대 24시간으로 정하고 모든 실험을 진행하였다. H. pylori 감염으로 인한 15-PGDH 발현 정도를 확인하기 위하여 western blot analysis와 RT-PCR을 수행하였다. 그 결과 단백질과 mRNA 발현 모두 대조군에 비해 H. pyroli 처리한 RGM-1 세포에서 시간 의존적으로 감소하는 경향을 나타냈으며, 24시간대에 15-PGDH 발현이 최대로 감소하는 것으로 나타났다. H. pylori 감염으로 감소된 15-PGDH 발현 감소에 어떤 전사인자가 관여하는지 살펴보기 위해 15-PGDH promoter deletion mutant plasmid를 RGM-1 세포에 transfection 한 후 luciferase activity를 측정하였다. 그 결과 H. pylori 감염으로 인한 15-PGDH 발현 감소에 15-PGDH 프로모터에 존재하는 E twenty six (Ets) 계열의 전사인자가 관여할 것으로 사료되었다. 따라서 Ets 계열의 주요 전사인자인 Elk-1의 인산화정도를 살펴본 결과 H. pyroli 처리에 의해 Elk-1의 인산화가 감소됨을 확인하였다. 15-PGDH 발현 변화에 mitogen-activated protein kinases (ERK1/2, JNK1/2, p38 MAPKs)이 관여하는지 알아보기 위하여 이들 발현 및 인산화 정도를 western blot analysis를 통해 확인하였다. 결과 H. pylori 감염으로 인해 ERK1/2와 JNK1/2의 인산화 되었으며, ERK1/2의 약물학적 억제제인 U0126에 의해 H. pyroli에 의해 감소된 15-PGDH의 발현이 회복됨을 확인하였다. Curcumin은 항염증, 간장보호, 소화기 및 심혈관계에 대한 보호 작용, 항혈소판응집, 혈중지질강하, 항산화, 항돌연변이, 항종양, 항균작용 등을 가지고 있는 생리활성물질이다. 이에 본 연구에서는 H. pylori에 감염된 RGM-1 세포에 curcumin 처리 시 H. pylori에 대한 보호효과를 확인하였으며, western blot analysis를 통해 15-PGDH 발현 정도를 살펴보았다. curcumin과 H. pylori를 co-treated 한 결과 curcumin이 농도 의존적으로 15-PGDH 발현을 증가시킴을 확인 하였다. 위의 결과를 통해 curcumin이 H. pylori 에 의해 유도된 15-PGDH 발현 감소에 보호효과가 있음을 알 수 있다.|Helicobacter pylori (H. pylori) has been known to cause gastritis which can promote gastric cancer development. Overexpression of prostaglandin E₂ (PGE₂) has been reported to be implicated in inflammation and carcinogenesis. The intracellular level of PGE₂ is regulated not only by its biosynthesis, but also by its degradation processes. 15-Hydroxyprostaglandin dehydrogenase(15-PGDH) is the key enzyme that catalyzes the first step in the degradation of PGE₂. Multiple lines of evidence support the tumor suppressor function of 15-PGDH in colon, breast, stomach, bladder, and pancreatic cancers. In the present study, we have examined the expression of 15-PGDH and chemoprotective effects of curcumin in RGM-1 cells treated with H. pylori. We observed that expression of 15-PGDH was down-regulated in H. pylori treated RGM-1 cells. By using deletion constructs of 15-PGDH promoter, we found that Ets-binding site is the most essential determinant for 15-PGDH activation in RGM-1 cells. We also observed that H. pyroli inhibited phosphorylation of Elk-1, a major transcription factor of Ets family. To determine the molecular mechanisms underlying H. pyroli-induced down regulation of 15-PGDH expression, we investigated the effect of H. pyroli on phosphorylation of mitogen-activated protein kinases (MAPKs). H. pyroli treatment induced phosphorylation of ERK1/2 and the inhibitors of ERK1/2 attenuated the down-regulation of 15-PGDH expression in H. pyroli treated RGM-1 cells. Moreover, we also observed that curcumin, a major ingredient and active compound of turmeric, enhanced expression of 15-PGDH in H. pylori treated RGM-1 cells. These results suggest that H. pylori infection decreases 15-PGDH expression through down regulation of Ets transcription factor, which may contribute to development of gastritis and gastric cancer.