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방사선의 선량변화가 수종의 정상세포와 종양세포주의 세포활성도와 apoptosis 유발에 미치는 영향
Effect of Radiation Dosage Changes on the Cell Viability and the Apoptosis Induction on Normal and Tumorigenic Cells

치과방사선 1999년 29권 2호 p.435 ~ 450

소속 상세정보

박인우/In Woo Park 이삼선/허민석/최순철/이삼선/허민석/최순철/Sam Sun Lee/Min Suk Heo/Soon Chul Choi/Sam Sun Lee/Min Suk Heo/Soon Chul Choi

KMID : 0378219990290020435

Abstract

서론
전리방사선에 의한 세포손상의 주된 기전은 방사선 노출 후 인체 내에 생성된 이온들에
의한 DNA 이중나선형 구조의 파괴와 연이어 발생하는 염색체 이상 및 세포분열 이상 등으
로 알려져 있다. 방사선치료의 효과에는 종양의 크기, 종양의 조직학적 종류 및 분화정도,
종양의 증식속도, 총 방사선량 및 방사선조사 방법 등 많은 인자가 관여한다. 종양세포는 다
양한 고유의 방사선감수성을 가지고 있으며 그것이 유래되는 정상조직의 방사선감수성에 크
게 의존되고 이러한 방사선감수성은 암환자 치료 후 국소제어율을 예측하는데 이용될 수 있
다고 보고되고 있다. 방사선감수성에 대한 연구는 1956년 Puck와 Marcus가 방사선조사 후
세포생존곡선을 작성하여 최초로 체외실험을 통해 시도하였으나 임상에는 이용되지 못하였
다. 그 이후로MTT분석과 집락형성능평가 등을 시행하여 얻은 방사선감수성이 치료 예측에
많은 도움이 된다고 알려져 있으며 특히 2 ㏉ 방사선량에서의 세포생존률이 그 세포의 방사
선감수성을 결정하는데 중요한 척도라고 알려져 있다. 세포의 방사선감수성은 세포주기의
변화나 DNA 이중나선형 구조의 파괴와 연관되어 연구되고 있다. 국내에서도 암세포주에서
방사선의 양과 분할조사에 따른 세포활성도 차이를 비교하였고 암세포주의 방사선 및 항암
제감수성에 대한 연구 등이 활발하다.
방사선에 의한 세포사의 유형은 세포괴사와 programmed cell death(apoptosis)로 알려져
있으며 이 중 apoptosis는 각종 유전자의 발현과 발현산물인 단백질의 활성화로 일어나며,
Ca²⁺-dependent endonuclease에 의하여 DNA가 분절되어 나타나는 DNA
ladder를 특징적으로 나타낸다고 하였다. Apoptosis의 발현은 정상이나 비정상적인 과정에서
조직의 형태와 모양을 조절하는 역할을 하고 세포의 복제와 세포사 간의 평형을 유지함으로
써 조직의 계속적인 재생과 항상성을 유지하게 된다. 1972년 Kerr 등이 처음으로 apoptosis
를 형태학적으로 연구한 이래로 apoptotic cell의 DNA 염색성의 감소를 이용한 flow
cytometry법에 의한 apoptosis 정량 분석법이 시행되었다. 각 세포들마다 apoptosis가 유발
되는 방사선조사량이 다양하다는 것이 알려졌고 방사선조사에 의한 apoptosis 유발 기전에
대한 연구도 활발하다. 국내에서도 구강내 유표피암종세포주(KB)에 방사선을 조사하고 유세
포분석을 한 결과 조사량에 비례해서 preG1 peak가 증가함을 보고하였으며 방사선조사후
KB 세포주의 칼슘농도 변화와 apoptosis 관계에 대하여 연구하였다.
그러나 이전의 연구에서는 방사선에 민감하다고 알려진 암종세포주와 섬유모세포를 대상
으로 방사선조사실험이 주로 행해졌으며 방사선조사시 2 ㏉ 이상의 조사량이 주로 사용되었
다. 따라서 다양한 세포에 대한 방사선조사와 저선량부분의 방사선조사량에 대한 연구의 필
요성이 있었다. 본 연구에서는 인체의 상피기원 정상세포와 종양세포주, 간엽기원 정상세포
와 종양세포주에 전리방사선을 조사한 후 세포활성도 변화와 apoptosis의 유발 여부를 관찰
하여 방사선량에 따른 변화, 조사방법간의 차이, 각 세포 간의 비교, 방사선조사 1일 후와 3
일 후의 세포활성도 변화, 세포활성도와 apoptosis 유발과의 상관관계를 알아보고자 하였다.
#초록#
Purpose : The study was aimed to detect the differences in the cell viability and the
apoptosis induction after irradiation on normal and tumorigenic cells.
Materials and Methods : The study, that was generated for two human normal
cells(RHEK. HGF-1) and two human tumor cells(KB, HT-1080), was tested using MTT
assay at 1 day and 3 day after irradiation and TUNEL assay under confocal laser
scanning microscope at 1 day after irradiation. Single irradiation of 0.5, 1, 2, 4, and 8 ㏉
were applied to the cells. The two fractions of 1, 2, 4, and 8 ㏉ were separated with a
4-hour time interval. The irradiation was done with 5.38 ㏉/min dose rate using Cs-137
irradiator at room temperature.
Results and Conclusions :
1. In 3-day group, the cell viability of HGF-1 cell was significantly decreased at 2, 4
and 8 ㏉ irradiation, the cell viability of KB cell was significantly decreased at 8 ㏉
irradiation and the cell viability of HT-1080 cell was significantly decreased at 4 and 8
㏉ irradiation.
2. There was significant difference between RHEK and KB cell line in the cell
viability of 3-day group at 8 ㏉ irradiation. There was significant difference between
RHEK and HGF-1 cell line in the cell viability of 3-day group at 4 and 8 ㏉ irradiation.
3. There was a significantly decreased cell viability in 3-day group than those in
1-day group at 2, 4 and 8 ㏉ on HGF-1 cell, at 4 and 8 ㏉ on HT-1080 cell, at 8 ㏉ on
KB cell.
4. We could detect DNA fragmented cells only on KB cell. Number of apoptotic cells
of KB cell was significantly increased at 4 and 8 Gy irradiation. However, there was no
correlation between cell viability and apoptosis.
5. On all 4 cell lines, there were no differences between single and split irradiation
method in cell viability and apoptosis.