[논문]인간 유방암 줄기세포에서 레몬잎 메탄올 추출물의 항암 효능

문정용; 현호봉; 조민환; 한수영; 이동선; 안광석

doi:10.3839/jabc.2015.034

인간 유방암 줄기세포에서 레몬잎 메탄올 추출물의 항암 효능
Anticancer Activities of the Methanolic Extract from Lemon Leaves in Human Breast Cancer Stem Cells 원문보기

Journal of applied biological chemistry, v.58 no.3, 2015년, pp.219 - 226

문정용 (Subtropical Horticulture Research Institute, Jeju National University) , (Faculty of Biotechnology, College of Applied Life Sciences, SARI, Jeju National University) , 현호봉 (Faculty of Biotechnology, College of Applied Life Sciences, SARI, Jeju National University) , (Faculty of Advanced Convergence Technology & Science, Jeju National University) , 조민환 (Seoul Global High School) , 한수영 (Cheongshim international academy) , 이동선 (Faculty of Biotechnology, College of Applied Life Sciences, SARI, Jeju National University, Subtropical Horticulture Research Institute, Jeju National University) , 안광석 (Department of Oriental Pathology, College of Oriental Medicine, Kyung Hee University)

초록
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본 연구에서는 레몬 잎 메탄올 추출물(MLL)의 인간 유방암 줄기 세포인 MCF-7-SC에 대한 항암 활성을 조사하였다. MLL이 MCF-7-SC에서 apoptosis를 유도하였으며, 이를 apoptotic body의 형성, sub-G1 phase 및 annexin V-positive 세포와 Bax/Bcl-2 ratio의 증가, caspase-9과 caspase-3의 활성화 및 PARP의 절 단을 통하여 확인하였다. 동시에 MCF-7-SC에서 MLL은 acidic vesicular organelles의 형성, LC3-II의 축적 증가, Akt/mTOR/p70S6K의 활성 억제 등을 통하여 autophagy를 유도하였다. Epithelial-mesenchymal transition (EMT)는 세포가 전이 상태를 획득하기 위한 중요한 과정이며, 이 기작은 암세포가 전이되는 것을 억제함에 있어서 중요한 표적이 된다. 낮은 농도에서의 MLL은 epithelial 마커 단백질인 E-cadherin이 증가와 mesenchymal 마커 단백질인 Snail과 Slug의 발현 감소를 통해 EMT 과정을 저해함으로써 MCF-7-SC에서 항전이 활성을 나타내었다. 본 연구에서는 레몬 잎 메탄올 추출물이 농도 의존적으로 유방암 줄기세포에 대해 세포 독성과 항전이 활성을 나타내고 있으며, 따라서 레몬잎은 항암 소재로서의 개발 가능성이 높은 식물이라고 사료된다.

Abstract ▼ AI-Helper

The anticancer activity of a methanolic extract from lemon leaves (MLL) was assessed in MCF-7-SC human breast cancer stem cells. MLL induced apoptosis in MCF-7-SC, as evidenced by increased apoptotic body formation, sub-G1 cell population, annexin V-positive cells, Bax/Bcl-2 ratio, as well as proteolytic activation of caspase-9 and caspase-3, and degradation of poly (ADP-ribose) polymerase (PARP) protein. Concomitantly, MLL induced the formation of acidic vesicular organelles, increased LC3-II accumulation, and reduced the activation of Akt, mTOR, and p70S6K, suggesting that MLL initiates an autophagic progression in MCF-7-SC via the Akt/mTOR pathway. Epithelial-mesenchymal transition (EMT), a critical step in the acquisition of the metastatic state, is an attractive target for therapeutic interventions directed against tumor metastasis. At low concentrations, MLL induced anti-metastatic effects on MCF-7-SC by inhibiting the EMT process. Exposure to MLL also led to an increase in the epithelial marker E-cadherin, but decreased protein levels of the mesenchymal markers Snail and Slug. Collectively, this study provides evidence that lemon leaves possess cytotoxicity and anti-metastatic properties. Therefore, MLL may prove to be beneficial as a medicinal plant for alternative novel anticancer drugs and nutraceutical products.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

레몬 주스에 대한 항암 활성 및 항산화 활성은 이미 알려져 있으나, 레몬 잎에 대한 유효 성분 및 생리 활성에 대한 연구는 미비한 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 레몬 잎 메탄올 추출물(methanolic extract from lemon leaves, MLL)을 이용하여 유방암 줄기 세포인 MCF-7-SC에 대한 항암 활성을 조사하였다.

제안 방법

유방암 줄기 세포는 종양을 형성할 수 있는 능력 및 다약제 내성의 특징을 갖는다(Al-Hajj 등, 2003; Ponti 등, 2005; Wright 등, 2008). 따라서 우리는 우선 유방암줄기세포 MCF-7-SC에 대해서 MLL의 항증식 효과를 측정하고 이를 유방암 MCF-7에 대한 항증식 효과와 비교하였다. Figs.

대상 데이터

실험에 사용된 레몬잎은 제주도에서 자생하고 있는 유레카 품종으로, 5−6월에 샘플을 채취한 뒤, 온풍건조 한 시료 9 kg을 믹서기를 이용하여 분쇄하였다. 80% 메탄올 240 L 를 이용하여 3일 동안 실온에서 추출하고 여과지로 여과하여 40°C에서 감압농축기를 이용하여 농축 한 뒤 동결 건조하였다 (1.

데이터처리

결과분석은 3회 반복수행 평균값과 표준편차로 나타내었으며, 유의성 검증은 version 14의 Statistical Package for the Social Sciences를 이용하여 나타내었다(유의수준 *p <0.05, **p <0.01, ***p <0.001).

성능/효과

한편MLL이 포함하고 있는 다양한 생리활성 물질들의 상호 작용이 항암 효능에 있어서 상승 또는 상쇄 효과를 유발할 수 있기 때문에, 이러한 생리활성 물질들의 상호 작용 효과와 이에 따른 항암치료제로서의 가능성에 대한 지속적인 연구가 필요하다. 결론적으로, MLL은 apoptosis와 Akt/mTOR 활성 억제를 통한 autophagy를 유도하여 MCF-7-SC의 증식을 저해하였다. 또한, MLL은 MCF-7-SC 에서 EMT 과정을 저해함으로써 항전이 활성을 나타냈다.
2D). 결론적으로, MLL의 처리에 의해 MCF-7-SC에서 apoptosis가 유도되는 것을 확인할 수 하였다.
잎 메탄올 추출물의 유방암세포주 MCF-7과 자궁경부암 HeLa 세포주에 대한 IC₅₀값과 비교했을 때는 큰 차이가 없음을 알 수 있었다. 위의 결과를 토대로 레몬잎 메탄올 추출물이 유방암세포 MCF-7 뿐만 아니라, 항암제에 대해서 내성이 있다고 보고된 유방암줄기세포 MCF-7-SC에서도 항증식 효과가 있음을 나타내고 있다.

후속연구

3C). 이러한 결과들은 MLL 처리에 의해 MCF-7-SC에서 autophagy와 apoptosis의 상호작용이 존재할 수 있음을 시사하고 있으며, 이에 대해 더 많은 연구가 필요할 것으로 사료된다.
또한, MLL은 MCF-7-SC 에서 EMT 과정을 저해함으로써 항전이 활성을 나타냈다. 이러한 결과들을 토대로 레몬잎 추출물이 CSCs 표적 치료를 통하여 보다 효과적인 유방암 치료에 기여할 수 있는 소재가 될 것이라고 사료된다.
따라서 MLL의 항증식 및 항전이 활성은 이러한 화합물들로부터 기인한 것이라고 사료된다. 한편MLL이 포함하고 있는 다양한 생리활성 물질들의 상호 작용이 항암 효능에 있어서 상승 또는 상쇄 효과를 유발할 수 있기 때문에, 이러한 생리활성 물질들의 상호 작용 효과와 이에 따른 항암치료제로서의 가능성에 대한 지속적인 연구가 필요하다. 결론적으로, MLL은 apoptosis와 Akt/mTOR 활성 억제를 통한 autophagy를 유도하여 MCF-7-SC의 증식을 저해하였다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	Autophagy란?	세포가 지닌 죽음 수용체에 의해 매개되는 외인성 경로(extrinsic pathway)와 미토콘드리아 매개 내인성 경로(intrinsic pathway)가 있으며, 이러한 경로들을 통해 궁극적으로 caspase들의 활성화에 의해 세포들을 죽음에 이르게 한다. Autophagy는 진화적으로 잘 보존된 기작 중의 하나이며, 리소좀(lysosome)을 통하여 세포 내에서 불필요한 구성물질이나 손상된 세포 소기관들을 분해하는 과정을 말 한다. Autophagy는 autophagosome으로 알려진 이중막 소포체를 형성하고, 성숙되면 lysosome과 융합하여 autophagolysosome 을 형성한다.
	EMT는 특히 어디에서 많이 발생되는가?	EMT (epithelial-mesenchymal transition)는 정상적 배아발달 과정에서 발생하는 하나의 현상이지만, 암세포에서는 세포의 침윤과 이동에 주요한 과정이며, 전이성 암세포에서 특히 많이 발생된다(Lamouille 등, 2014). 암세포가 EMT 과정을 거치게 되면 섬유모세포와 같은 표현형을 지니게 되며 원래의 epithelial 성질을 잃으면서 세포의 이동이 쉬운 형태로 변하게 된다.
	두 종류의 apoptosis 경로를 구성하는 것은?	세포예정사(programed cell death)라고도 불리는 apoptosis는 노화, 항상성 유지, 발달과정에서 일반적으로 발생하며 세포 내에서 두 종류의 apoptosis 경로가 존재한다. 세포가 지닌 죽음 수용체에 의해 매개되는 외인성 경로(extrinsic pathway)와 미토콘드리아 매개 내인성 경로(intrinsic pathway)가 있으며, 이러한 경로들을 통해 궁극적으로 caspase들의 활성화에 의해 세포들을 죽음에 이르게 한다. Autophagy는 진화적으로 잘 보존된 기작 중의 하나이며, 리소좀(lysosome)을 통하여 세포 내에서 불필요한 구성물질이나 손상된 세포 소기관들을 분해하는 과정을 말 한다.

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