대장암에 대한 Silibinin과 방사선 병합치료의 효과 : Combined Effect of Silibinin with Radiation on Human Colorectal Cancer

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Silibinin, a naturally occurring polyphenolic flavonoid, has recently been shown to have potent therapeutic efficacy against colorectal cancer (CRC) on in vitro and in vivo; however, the efficacy of treatment with radiation is not elucidated. Here we assessed the anticancer efficacy of combination treatment colorectal cancer both in vitro and in vivo. Our results showed that combination treatment of silibinin with radiation inhibits the growth and induces apoptotic death in HT-29 cells, however, did not show combination effect in HCT-116 cells. Silibinin with radiation caused a strong cell cycle arrest at G2/M phase. Molecular analysis for cell cycle regulators showed that combination of silibinin with radiation decreases the level of cyclin A, cyclin B, cdc25c, cdc2, and phospho-cdc2. Moreover, caspases-dependent regulators showed that combination of silibinin and radiation increases the level of cleaved caspase-3 and cleaved poly (ADP-ribose) polymerase and decreases the level of caspase-9. In animal studies, tumor growth of HT-29 xenograft was reduced further in the group treated with combination of silibinin and radiation compared with single treatment. TUNEL and immunohistochemistry of Ki-67 in tumor tissues indicated that the combination of silibinin with radiation resulted in significantly enhanced inhibition of proliferation and apoptosis compared with single treatments. Moreover, combination treatment did not show cytotoxicity through body weight and blood analysis. These results suggest a novel mechanism for silibinin-mediated radiosensitization involving increased cell cycle arrest and apoptosis and decreased angiogenesis in colorectal cancer. Silibinin application might be an effective radiation modifying modality in the treatment of colorectal cancer.

국문 초록 (Abstract)

지난 10여 년간 아시아에서는 생활 및 식습관의 서구화로 인해 대장암의 발생 빈도가 급격히 증가하였다. 대장암의 치료는 크게 수술적 방법, 화학 요법 및 방사선 요법으로 구분 될 수 있으나, 최근에는 치료의 효과를 증가시키기 위해 이들의 병합요법이 활발히 진행되고 있다. Silibinin은 우유 엉겅퀴에서 추출한 플라보노이드 성분으로 약 2000년 전부터 약용 식물로서 사용되었고, 유럽에서는 전통적으로 간 기능 보호 식품으로 알려져 있다. 또한, 항산화제로 작용하여 간염, 간경화 환자의 치료, 항암 치료 환자에서의 간 독성 감소역할을 한다고 보고되고 있다. 최근에는 전립선암, 유방암, 및 피부암 등 고형성 종양에서 silibinin의 발암방지 및 치료효과 등에 대한 보고들이 증가하고 있다. 본 연구의 목적은 대장암의 치료방법 중에서 방사선 치료에 천연 추출물을 병합하여 방사선 치료의 효과를 증대시키고, 부작용을 감소시키는데 있다. 세포주 실험에서의 silibinin과 방사선의 병합치료 결과, 방사선에 저항성을 지닌 HT-29 세포주에서 silibinin 또는 방사선의 단독 치료군보다 병합 치료군이 세포주의 성장을 억제시키고 사멸시키는 효과가 크다는 것을 확인 할 수 있었다. 반면 방사선에 민감한 HCT-116 세포주는 단독 치료군과 병합 치료군의 세포사멸 효과가 비슷한 면을 보였다. 이러한 결과에 의해서, 본 연구에서는 병합치료의 효과가 있는 HT-29 세포에서의 분자적 구조를 알아보았다. 세포주의 성장 억제와 사멸에 관련된 세포주기와 세포자멸사의 분자 변화를 확인 한 결과, silibinin과 방사선 병합 치료군은 G2/M phase에서 세포 주기의 억제를 일으키며, caspases-dependent한 apoptosis 경로를 통한 세포사멸을 증가시켰다. 동물실험에서는 세포주 실험 중 병합치료에 효과가 있는 HT-29 세포를 가지고 실험한 결과, 세포주 실험과 동일한 결과를 얻음으로써, 대장암에서의 silibinin과 방사선의 병합치료효과의 가능성을 제시할 수 있게 되었다. 이와 같은 결과를 통해서 우리는 silibinin과 방사선 병합치료의 작용기작을 알 수 있었으며, silibinin은 대장암 치료에서 방사선의 효과를 증대시킬 수 있는 새로운 방사선감작제로 사용될 수 있다고 생각된다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. Introduction 1
• Ⅱ. Materials and Methods 4
• 1. Cells and reagent 4
• 2. Cell viability assay 4
• 3. Clonogenic survival assay 4
• 4. Flow-cytometric analysis 5
• 5. Western blot analysis 6
• 6. Xenograft in nude mice 7
• 7. Complete blood count (CBC) and liver function test (LFT) analysis 7
• 8. Immunohistochemistry 8
• 9. Terminal nucleotidyl transferase-mediated nick end labeling (TUNEL) 8
• 10. Statistical analysis 9
• Ⅲ. Results 10
• 1. Effect of silibinin on the sensitivity to radiation in colorectal cancer cell lines in vitro 10
• 2. Combined effect of silibinin with radiation on the induction of G2/M arrest 15
• 3. Combined effect of silibinin with radiation on triggering apoptotic death of colorectal cancer cells 20
• 4. Combined effect of silibinin with radiation on therapeutic enhancement in vivo 22
• Ⅳ. Discussion 28
• 참고문헌 31
• 국문요약 35