Abstract
Purpose : Phospholipase C(PLC) isozymes play significant roles in signal transduction mechanism. $PLC-\gamma$ 1 is one of the key regulatory enzymes in signal transduction for cellular proliferation and differentiation. Ras oncoprotein, EGFR, and PKC are also known to be involved in cell growth. The exact mechanisms of these signal transduction following irradiation, however, were not clearly documented Thus, this study was Planned to determine the biological significance of PLC, ras oncoprotein, EGFR, and PKC in damage and regeneration of rat intestinal mucosa following irradiation. Material and Method : Sixty Sprague-Dawley rats were irradiated to entire body with a single dose of 8Gy. The rats were divided into S groups according to the sacrifice days after irradiation. The expression of PLC, ras oncoprotein, EGFR and PKC in each group were examined by the immunoblotting and immunohistochemistry. The histopathologic findings were observed using H&I stain, and the mitoses for the evidence of regeneration were counted using the light microscopy & PCNA kit. The Phosphoinositide(PI) hydrolyzing activity assay was also done for the indirect evaluation of $PLC-\gamma$ 1 activity. Results: In the immunohistochemistry , the expression of $PLC-{\beta}$ was negative for all grøups. The expression of $PLC-{\gamma}1$ was highest in the group III followed by group II in the proliferative zone of mucosa. The expression of $PKC-{\delta}1$ was strongly positive in group 1 followed by group II in the damaged surface epithelium. The above findings were also confirttled in the immunoblotting study. In the immunoblotting study, the expressions of $PLC-{\beta}$, $PLC-{\gamma}1$, and $PKC-{\delta}1$ were the same as the results of immunohis-tochemistry. The expression of ras oncoprctein was weakly positive in groups II, III and IV. The of EGFR was the highest in the group II, III, follwed by group IV and the expression of PKC was weakly positive in the group II and III. Conclusion: $PLC-{\gamma}1$ mediated signal transduction including ras oncoprotein, EGFR, and PKC play a significant role in mucosal regeneration after irradiation. $PLC-{\delta}1$ mediated signal transduction might have an important role in mucosal damage after irradiation. Further studies will be necessary to confirm the signal transduction mediating the $PKC-{\delta}1$.
목적 : 최근 신호전달체계에서 중요한 효소로 알려진 phosphollpase C(PLC) 동위효소들의 발현이 조직의 종류와 발달과정에 따라 특이한 양상을 보이고 $PLC-{\gamma}1$은 세포의 성장, 분화 및 증식에 중추적 역할을 하는 것으로 알려져 있다 방사선 조사 후 세포내 신호전달에 관한 연구도 최근 활발하여 소장 점막의 재생에 $PLC-{\gamma}$ 및 ras 암 유전자단백이 관여하고, 조직 손상에 protein kinase C(PKC)가 관여하는 등 연구들이 보고되었으나 이들의 연구가 단편적이며 아직 확실히 밝혀진 바가 없다. 본 연구는 백서의 소장에 방사선을 조사하여 PLC 동위효소, epidermal growth factor receptor(EGFR), ras 암유전자단백, 및 PKC와 같이 신호전달체계에 관여하는 물질들의 발현을 시간적으로 관찰하여 방사선에 의한 소장 조직의 손상 및 재생 기전을 밝히고자 하였다. 대상 및 방벌 실험동물로 암.수 구별없이 생후 4-5개월, 체중 250-3009의 백서(Spraque-Dawley) 60마리를 대상으로 하여 실험군으로 전신에 8Gy의 방사선을 조사하고 방사선 조사 후 1일, 3일, 5일, 7일,14일에 각각 10마리씩 희생시켜 소장을 적출하여 사용하였고, 정상대조군은 각 시기별로 2마리씩 사용하였다. 적출된 소장의 반은 즉시 얼려 PLC의 면역블로팅 및 phosphoinositide(PI) 가수분해 활성도 측정에 사용하였고, 나머지 반은 포르말린에 고정한 다음 파라핀에 포매하여 조직병리검색과 면역조직화학염색에 사용하였다. EGFH, ras 암유전자단백, PLC, PKC의 발현은 면역조직화학염색법으로 관찰하였다. 점막세포의 재생여부는 광학현미경상의 유사분열 수와 proliferating ceil nuclear antigen(PCNA) kit를 이용한 증식세포핵 수로 확인하였다. PLC는 $PLC-{\beta},\;-{\gamma},\;-{\delta}$ 발현을 모두 검색하였고, 각각 면역블로팅과 Pl 가수분해 활성도 측정으로 확인하였다. 결과 : 1) 조직병리학 소견상 방사선 조사에 의한 소장의 조직손상은 1일부터 관찰되어 3일까지 심하였고 재생은 3일과 5일에 현저하였다. 2) 면역조직화학염색 결과 $PLC-{\gamma}1$의 발현은 재생을 보이는 3일과 5일에 발현되었으며 5일째의 점막에서 가장 강하게 나타났다. $PLC-{\delta}1$은 방사선 조사 후 손상을 보이는 1일과 3일의 점막에서 강한 발현을 나타내었다. $PLC-{\beta}1$은 모든 실험군에서 발현되지 않았다. 면역블로팅 결과도 면역조직화학염색과 일치하는 결과를 보였다. 3) $PLC-{\gamma}1$의 활성도를 보기 위한 PI 가수분해 활성도 측정결과는 3일과 5일에 현저히 높은 수치를 보여 방사선 조사후 소장점막의 재생과정의 중요한 신호전달과정이 PLC-1이 관여하는 PI 가수분해에 의해 이뤄짐을 알 수 있었다. 4) ras 암유전자단백의 발현온 재생이 시작되는 3일부터 나타나 7일까지 지속되었고, EGFR 도 재생시기인 3일과 5일에 가장 강하게 나타났고 그 후 점차 감소하는 추세를 보였다. 한편 PKC는 발현이 미약했으나 증식지수가 높은 점막에 3일과 5일에 발현이 관찰되었다. 결론 : 방사선조사에 의한 소장점막조직의 손상 및 재생과정의 신호전달기전에 PLC의 신호전달체계에 관여하는 효소가 중요한 역할을 하며 특히 $PLC-{\gamma}1$과 ras암유전자단백, EGFR, PKC는 방사선조사 후 공장점막세포의 재생기전에 주로 발현되어 재생과정과 관련된 신호전달기전에 관여함을 나타내었다. $PLC-{\delta}$은 방사선 조사 후 세포의 손상시기에 강한 발현을 보여 특히 손상과정과 관련된 신호전달기전에 관여함을 추측할 수 있었다. $PLC-{\beta}1$의 발현은 모든 실험군에서 음성인 소견을 보여 방사선조사 후 소장점막의 세포손상 및 재생과정에서 $PLC-{\beta}1$과 관련된 신호전달체계는 관여하지 않음을 알 수 었었다. 그러나, 이러한 신호전달체계의 기전을 구체적으로 밝히기 위해서는 추후 지속적인 연구가 필요하다고 사료된다.