Fucoidan의 마우스 비장세포에서 세포사 유도 및 사람 백혈병 세포(HL-60) 에서의 항암 효과 연구

Abstract

Fucoidan은 갈조류에서 추출한 황화다당체이다. 항암효과와 소염효과등 여 러 효과들이 알려져 있다. Fucoidan은 비장세포를 자극시켜 면역증진에 영향 을 미치고, 고분자량을 가진 fucoidan이 보다 강력한 면역 자극 활성을 가진 다고 알려져 있다. 그러나 예비 실험 결과 fucoidan이 세포 독성 효과가 나 타날 수 있다고 생각되었다. 그리하여 4종류의 fucoidan을 가지고 실험을 실 시하였다. MTT assay를 사용하여 실험했을 때, fucoidan B가 fucoidan A에 비해 비장 세포의 활성도를 유의적으로 감소시키는 결과를 보였다. 유세포 분 석으로 비장 세포의 크기 감소를 알았고, 현미경 관찰로 비장 세포의 형태를 분석함으로써 fucoidan B를 처리한 세포에서 세포사를 확인 할 수 있었다. 또 한 세포사 중 초기 세포사를 유도하는 것을 확인하였고, 미토콘드리아 막전위 도 감소하였다. 따라서 면역세포에 독성을 미치는 fucoidan B가 암세포에서도 대사활성을 감소시켜 항암효과를 나타낼 수 있을지에 대해서 검증해보기로 했 다. HL-60 세포는 human leukemia 세포주이고, 마찬가지로 fucoidan B를 처리했다. Fucoidan B 처리로 인해 HL-60의 대사 활성이 감소되었고, 세포 의 형태도 차이가 있었다. Fucoidan 처리로 인해 일어난 세포사인지 검증하 기 위해 Annexin V/propidium iodide 염색을 하여 flow cytometry로 확인 해보았다. Fucoidan B는 지속적으로 HL-60 세포의 세포 자멸사를 포함한 세포사를 유도했다. 또한, 미토콘드리아의 막을 불안정하게 만들고 reactive oxygen species (ROS)의 생산을 변화시켰다. 기존 보고와는 다르게 fucoidan은 비장세포와 HL-60세포에서 세포독성을 보였다. 따라서 fucoidan이 HL-60 세포에 항암 활성을 가지고 있다고 판단 된다. 본 연구로 fucoidan이 면역 세포에 세포독성 효과를 가지며 나아가 백 혈병의 항암제로 사용될 수 있음을 기대한다.

Fucoidan is a sulfated polysaccharide, purified from brown algae. It has been known to have multiple biological activities including anti-cancer and anti-inflammatory effects. Previous our reports demonstrated that fucoidan can stimulate splenocytes and especially high molecular weight fucoidan is responsible for the immunostimulatory activity. However, we recently found that the activity of fucoidan can be dependent on its individual batch or sources. 4 different fucoidans (fucoidan A, fucoidan B, high molecular weight fucoidan, low molecular weight fucoidan) were used for this study. MTT assay showed that fucoidan B significantly decreased the cellular activity of splenocytes compared to fucoidan A. Furthermore, fucoidan B consistently killed splenocytes based on the cell size by flow cytometry analysis and the morphology by an inverted microscope. fucoidan B decreased the MMP and induced the early apoptosis of splenocytes. So, we tried to examine whether fucoidan B, which is toxic to immune cells, could reduce the metabolic activity of cancer cells and show anticancer effects. We cultured HL-60 cells, a human leukemia cell line and treated with the same fucoidan. Fucoidan B. The metabolic activity of HL-60 cells was decreased by fucoidan. And also, the morphology of HL-60 treated by fucoidan was changed. To clarify whether the fucoidan's effect was attributed to cell death, namely cytotoxicity, we analyzed the size and the level of Annexin V/propidium iodide staining of HL-60 cells by a flow cytometer. Fucoidan consistently induced the cell death including apoptosis of HL-60 cells. As potential mechanisms, fucoidan destabilized the mitochondrial membrane potential and altered the production of reactive oxygen species in HL-60 cells. Taken together, we suggest that different batches or origin of fucoidan may have differential activities on splenocytes, immunostimulatory and cytotoxic activity. Also, we suggest that fucoidan has anti-tumor activity on HL-60 cells via the destabilization of mitochondrial membrane potential. The present study demonstrates that fucoidan can be used as an anti-cancer agent for leukemia based on its mechanism.