The mechanism of chondrogenesis inhibition by X-Irradiation

X선에 의한 연골세포 분화 억제 작용경로

The purpose of this study is to investigate the mechanism of inhibition of chondrogenic differentiation by X-irradiation. Cultures of chick limb bud mesenchymal cells were exposed to various dose of X-ray and chondrogenesis was examined. X-irradiation inhibited accumulation of proteoglycan based on the observation of alcian blue staining and expression of chondorcyte specific-type II collagen. X-irradiation also inhibited expression of protein kinase $C{\alpha}$ while expression of $PKC{\lambda}({\iota}),\;{\varepsilon}$ was not altered. Expression of Erk-1 was not changed by X-irradiation but phosphorylation of Erk-1 was increased. In addition, inhibition of Erk-1 phosphorylation by PD98059 overcame inhibitory effect of X-irradiation on the chondrogenic differentiation. PNA staining data showed that X-irradiation inhibited cellular aggregation. Taken together, these results suggest that X-irradiation inhibits chondrogenic differentiation by inhibiting cellular aggregation and suppressing expression of $PKC{\alpha}$ and promoting phosphorylation of Erk-1. In addition to above pathway, our results also suggest that X-irradiation may exerts its inhibitory effect by another signaling pathways.

본 연구를 통해 X선에 의한 연골세포 분화 억제 작용경로를 조사하고자 하였다. 계배 limb bud 간충직세포를 배양하면서 여러 가지 선량(1-10Gy)의 X선을 조사하고 연골분화도를 조사한 결과, X선은 연골세포에 특이하게 발현되어 분화척도로 이용되는 typeII collagen의 발현과 proteoglycan의 축적을 저해하였다. 또한 세포내 신호전달 과정에서 중요한 매개자 역할을 하는 것으로 알려진 PKC 동위효소중 $PKC{\alpha}$의 발현을 저해하였다. 그러나 $PKC{\lambda}({\iota}),\;{\varepsilon}$ 등 다른 동위효소의 발현에는 별다른 영향을 미치지 못하였다. X선 조사에 의한 연골세포 분화 억제가 $PKC{\alpha}$의 downstream으로 알려져 있는 Erk-1을 통하여 이루어지는지 알아보기 위하여 Erk-1의 발현 및 인산화를 조사한 결과 X선은 그 발현에는 영향을 미치지 못했으나 인산화는 증가시켰다. 연골세포 분화 저해 효과가 Erk-1의 활성 변화에 의한 것인가를 확인하기 위하여 Erk-1을 인산화하는 MEK의 저해제인 PD98059를 처리하여 Erk-1의 인산화를 저해한 결과 X선 조사에 의한 연골분화 억제효과를 극복하는 것으로 나타났다. 또한 X선 조사가 분화 초기의 세포응집 과정에 어떤 영향을 미치는 지 알아보기 위하여 PNA 염색으로 조사한 결과 보선 조사는 세포응집을 저해하였다. 본 연구 결과를 종합하면 X선 조사는 분화 초기에 세포 응집을 억제하며 $PKC{\alpha}$의 발현을 저해하고 Erk-1의 인산화를 촉진하여 연골세포 분화를 억제하는 것으로 사료된다.