대한소화기학회지 2006;47:402-403 □EDITORIAL□
노벨 의학상의 영광을 얻은 Barry J. Marshall 박사가 위염 의 감염균 동정 이후, Koch의 법칙에서 중요한 동정돤 균과 질환 간의 인과관계 규명을 위하여 스스로 배양한 균액을 마신 이후 시행한 위내시경 검사에서 Helicobacter pylori (H.
pylori) 균 존재와 위염이 유발된 것을 확인한 검사결과는 자신이 실험모델이 된 예다. 이렇듯, H. pylori 감염에 의한 병태생리 연구를 위해서는 여러 가지 동물모델이나 실제 환 자 검체가 이용되나, 이러한 방법은 동물모델 수립이 쉽지 않고, 동물의 종에 따라 발생되는 질환과 감염률에 차이가 있으며, 수립에 시간이 오래 걸리고, 인체를 이용한 연구의 경우 윤리적인 면, 감염균의 다양성과 숙주의 유전 다양성 등으로 일관성 있는 병태생리 연구 및 분자생물학 규명에 많은 제한이 있다. 그러므로 다음으로 이용되는 것이 배양 세포주인데, 만일에 실제 위 속의 위선상피세포 기능을 그 대로 반영해주고, 분비기능 등도 유지되고 있으며 일정하고 정교한 정열 상태, 극성, 그리고 H. pylori 감염에 대하여 일 관성 있는 세포 내 반응 등이 유지될 수 있는 세포주가 있 다면, 손쉽게 그리고 정확하게 H. pylori 감염에 따른 병태생 리 규명은 물론 치료제 연구에 이용될 수 있다. 더구나 최근 에 H. pylori 감염과 연관되어 각광받고 있는 epithelial mesenchymal transition (EMT) 연구의 경우에는 동물이나 인 체를 이용한 연구로는 이 현상의 발생에 대한 규명이 일부 의 반응만을 반영해 주는 제한이 있기 때문에 H. pylori 감
염에 따른 염증반응, 암화반응 그리고 숙주의 방어계 반응 등의 규명과 함께 암화에 관여하는 각종 신호 전달계, 세포 이동 및 증식, 분화 등의 연구를 효율적으로 시행하기 위해 서는 이를 수행할 수 있는 적정한 세포주 수립이나 기존에 수립된 세포주 중 이러한 반응을 수행할 수 있는 세포주를 선별하는 것이 필요하다.
이번 대한소화기학회지에 정 등1은 ‘H. pylori 감염의 위점 막 모델로서의 NCI-N87 세포주의 유용성’을 보고하였는데, 연구결과에 의하면 위상차 현미경, 동초점 현미경 등으로 NCI-N87 세포주가 치밀한 단층으로 배양되는 것을 확인하 였고, 표피 간 저항을 측정하여 배양된 세포주가 극성을 유 지하고 있다는 것을 밝혔고, H. pylori와 IL-1α로 자극 후 IL-8 생성이 기저측부에서 증가한다는 것을 증명하여 NCI- N87 세포주가 H. pylori 감염의 위점막 모델로서 매우 유용 할 것임을 제시하였다. 이러한 정 등의 연구와 유사하게 이 미 다른 연구자들도 MDCK (Madin-Darby Canine Kidney), T84, HCT-116, AGS 등의 세포주를 H. pylori 감염 연구를 위한 세포주 모델로 많이 이용하고 있기는 하나, MDCK 세 포주는 신장에서 유래된 세포주2이고, T84 및 HCT-116은 대 장점막에서 유래된 세포주3이므로 비록 이들 세포주가 H.
pylori 감염에 따른 적합성은 규명되었으나 긍극적으로 얻어 진 결과를 위질환에 그대로 반영시키기에는 다소 부적합한 면이 있고 AGS 세포주는 비록 위점막 유래 세포주라는 장 ꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏ
연락처: 함기백, 443-721, 경기도 수원시 영통구 원천동 산5 아주대학교 의과대학 소화기내과학교실
Tel: (031) 219-4381, Fax: (031) 219-4399 E-mail: hahmkb@hotmail.com
Helicobacter pylori 감염 연구를 위한 세포주 모델
아주대학교 의과대학 소화기내과학교실
함 기 백
Establishment of Cell Line for in Vitro Study of Helicobacter pylori Infecfion
Ki-Baik Hahm, M.D.
Department of Gastroenterology, Ajou University School of Medicine, Suwon, Korea
ꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏ Correspondence to: Ki-Baik Hahm, M.D.
Department of Gastroenterology, Ajou Univestity School of Medicine, San 5 Woncheon-dong, Yeongtong-gu, Suwon 443- 721, Korea
Tel: +82-31-219-4381, Fax: +82-31-219-4399 E-mail: hahmkb@hotmail.com
함기백. Helicobacter pylori 감염 연구를 위한 세포주 모델 403
점에도 불구하고 극성화가 되지 않는 세포라는 제한이 있 다.
그렇다면 세포 극성(polarized monolayer), 세포간극, EMT, IL-8과 같은 사이토카인 분비 그리고 세포이동과 같은 침투 성 등이 왜 H. pylori 감염 연구와 임상적인 의미에서 중요 한가를 살펴보겠다. 세포 극성의 중요성으로는 위점막 상피 세포는 점액, 호르몬, 화학물질이나 위산 등과 같은 물질의 분비, 이온 흡수 기능을 하는가 하면 위는 항상 섭취한 음식 물과 생성된 화학물질에 노출되어 있는 상태이므로 이에 대 한 반응을 적절히 조절할 수 있는 조절기능이 필수인데, 이 러한 반응의 결과로 위점막 보호층, 세포 integrity 유지 및 빠른 재생 그리고 세포 기능을 유지하기 위한 분화의 기능 이 부여된다. 이러한 기능은 점막세포의 선단부와 기저측부 가 달리 작동을 하는 결과이다. H. pylori와 관련해서는 각종 물질의 분비, 전달의 변화와 세포자멸사(apoptosis) 등과 같 은 세포수 유지기능의 장애가 유도되는데, 이러한 작용이 모두 VacA cytotoxin에 의함이 알려져 있다. 이러한 세포 극 성은 세포 내 소기관과 단백질, 지질 등의 분자배열 및 세포 골격망의 정열상태에서 알 수 있다. 비록 이번의 정 등1의 연구에서는 규명하지 않았지만 E-cadherin이나 ZO-1 (zonula occludens) 등의 단백질 발현을 confocal laser microscope로 관찰하거나 또 다른 방법으로는 표피간 저항(TER) 측정을 통하여 규명하게 되는데 이러한 저항의 극성은 바로 상피세 포막 이온 운송 등의 기능에 기인하여 발생되므로 극성 화된 세포주를 이용함으로써 H. pylori 감염에 따른 세포독 성, 세포재생, 세포 내 신호전달계 기능과 생리 기능을 정확 하게, 그리고 생체 내의 감염과 같은 환경으로 변화를 알 수 있다.4
상피세포 사이에는 tight junction이 있어서 세포 간 이동 (paracellular flux), 투과도(permeability)와 상피세포 integrity 손상 시에는 재생신호 등의 개시점과 이행의 중요한 작용점 이 되고 β-catenin, ERM (ezrin-radixin-meosin), k-actin, hsp27 등의 세포골격 단백질과 연관되어 있는 E-cadherin 등의 단 백질로 구성되어 있는데 H. pylori는 바로 이러한 barrier property를 변화시키고 세포투과도를 증가시켜서 비록 H.
pylori 감염은 위강 내에서 이루어지나 면역계 활성화 및 노 출에 따른 염증전파에 관여한다. 특히 VacA가 이러한 기능 수행의 중심에 있고 또 다른 세포독성 물질인 CagA의 경우 에는 제4형 분비계를 통하여 상피세포 내에 주입되어 각종 세포 신호전달계를 활성화시켜 염증의 증폭은 물론 암화에 도 관여한다.5 그러므로 실험세포주의 극성과 세포 간극의
변화 자체는 생체 내 감염 시나 동물모델에서의 변화를 그 대로 반영해줄 수 있는 소견이며 이러한 변화를 위하여 이 번에 게재된 정 등1의 연구와 같은 세포주가 필요하다. H.
pylori 감염에 의한 암화와 염증 전파에 관여하는 또 다른 중요한 기전으로 EMT를 들 수 있는데, 이러한 연구는 NCI- N87을 이용한 실험보다는 비록 위점막세포주는 아니지만 MDCK 세포주를 많이 이용한다. 이를 좀 더 자세히 살펴보 면, H. pylori에서 분비되는 CagA와 같은 세포 독성물질에 의하여 상피세포의 apicobasal polarity가 소실되고 tight junc- tion이 열리면서 세포는 극성을 가진 세포에서 보다 침습 세 포로 변화되는데 이와 같은 현상은 H. pylori 감염 동물모델 에서 일부 관찰되는 소견으로 동물모델의 결과만으로는 H.
pylori 감염과의 연관성과 정확한 변환기전을 규명할 수 없 으나 세포모델을 이용하면 H. pylori 감염에 의한 EMT 변환 기전의 관여를 쉽게 규명할 수 있다는 장점이 있다.
비록 정 등1의 연구가 다소 더 보완해야 할 부분이 있고 좀 더 규명할 점이 있으나 H. pylori 감염 연구를 위한 NCI- N87 세포주의 이용에 관한 연구는 각종 병태생리를 설명해 줄 수 있는 기초 연구는 물론 임상적인 측면에서 암 발생과 감염 후 염증 발생과 전파 기전 및 예방, 더 나아가 치료제 에 대한 반응 등을 연구할 수 있는 기반을 제공해 주는 중 요한 단서를 제시해 주었음을 강조한다.
참고문헌
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