Bee Venom Inhibits Prostate Cancer Growth in LNCaP Xenografts via Apoptosis

국문 초록 (Abstract)

연구목적: 이 연구는 봉약침의 봉독이 NF-κB 활성억제와 안드로겐 수용체 조절 단백질 및 세포자멸사 조절 단백질의 발현을 통하여 세포자멸사를 유도하고, 전립선 암세포를 이식한 쥐에서의 세포자멸사 유도 효과를 확인함으로써, 봉약침의 봉독이 생체 내에서도 세포자멸사를 유도하여 전립선암에 효과를 나타냄을 확인하고자 하였다.
실험방법: 세포자멸사의 관찰에는 DAPI, TUNEL staining assay를 시행하였으며, 세포자멸사 조절 단백질의 변동 관찰에는 western blot analysis를 시행하였고, 세포자멸사와 연관된 NF-κB의 활성 변화를 관찰하기 위해 EMSA를 시행하였다.
결 과:
1. DAPI, TUNEL staining assay 결과 봉독 및 melittin을 처리한 LNCaP 세포 모두에서 세포자멸사 유도율이 유의한 증가를 나타내었다.
2. LNCaP 세포에 봉독이나 melittin을 처리한 결과, 안드로겐 수용체 조절 단백질 중 p-Akt, COX-2, calpain은 봉독과 melittin 모두에서 유의한 감소를 나타내었고, Akt는 melittin에서 유의한 감소를 나타냈으며, 봉독에서 증가하는 경향을 보였고, MMP-9은 증가하였다.
3. 생체 내에서의 봉독의 항암효과를 확인하기 위해 전립선암세포가 이식된 쥐에 봉독을 처리한 후 암세포의 부피와 무게, 쥐의 체중을 측정한 결과, 봉독을 처리한 군에서 암세포 부피비율 및 무게는 감소하였고, 쥐의 체중은 증가하였다.
4. 전립선암세포가 이식된 쥐에 봉독을 처리한 결과, NF-κB 활성에서 유의한 감소를 나타내었다.
5. 전립선암세포가 이식된 쥐에 봉독을 처리한 결과, 세포자멸사 조절 단백질 중 Bax/Bcl-2, p53, caspase-3, caspase-9, calpain은 유의한 증가를, COX-2는 유의한 감소를 나타냈으며, MMP-9는 증가를 나타내었다.
결 론: 이상의 결과는 봉독이 시험관 내에서 뿐만 아니라 생체 내에서도 NF-κB의 활성을 억제하고 안드로겐 수용체 조절 단백질 및 세포자멸사 조절 단백질의 조절을 통하여 인간 전립선암 세포주인 LNCaP의 세포자멸사를 유도함으로써 전립선암 세포 증식억제 효과 및 호르몬 비의존적인 전립선암으로의 전이를 지연시키는 경향이 있을 것으로 사료되고, 봉독이 전립선암의 예방과 치료에 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study is to confirm that bee venom inhibits growth of prostate cancer through induction of apoptosis via inactivation of NF-κB and control of androgen receptor regulatory proteins and apoptosis regulatory pro- or anti-apoptotic proteins. Also, induction of apoptosis in prostate cancer xenograft-bearing nude mice was investigated to demonstrate bee venom or melittin is effective on prostate cancer through induction of apoptosis.
Apoptosis was evaluated by DAPI staining and TUNEL staining assay. Western blot analysis was performed to assess expression of apoptosis regulatory protein, and EMSA was used to evaluate activity of NF-κB.
DAPI, TUNEL staining assay showed that apoptosis was significantly induced in LNCaP cell by bee venom or melittin.
COX-2, calpain and p-Akt were signigicantly down-regulated by bee venom or melittin in LNCaP cell. Akt was down-regulated by melittin, but up-regulated by bee venom. MMP-9 was increased by melittin and bee venom.
To confirm anti-cancer effect of bee venom or melittin in vivo, prostate cancer xenograft-bearing nude mice treated by bee venom or cisplatin was studied. Tumor volume ratio and tumor weight were decreased, while body weight was increased in group of treated by bee venom.
The effect of bee venom on apoptosis regulatory proteins and NF-κB was studied compared with cisplatin group in prostate cancer xenograft-bearing nude mice. NF-κB inactivated by bee venom and cisplatin in prostate cancer xenograft-bearing nude mice. Bax/Bcl-2, p53, caspase-3, caspase-9 and calpain activated significantly, on the other hand, COX-2 showed significant inactivation. MMP-9 was activated.
Key finding of this study is the identification of anticancer efficacy of bee venom on human androgen sensitive prostate carcinoma LNCaP xenografts in vivo as well as on the cells in vitro via inhibition of NF-κB activity and induction of apoptosis by controling androgen receptor regulatory proteins and apoptosis regulatory proteins. bee venom could be a useful therapeutic agent for prolonging androgen dependant state of prostate cancer, consequently inhibiting its growth and keeping it treatable.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. Introduction 1
• Ⅱ. Materials and methods 4
• 1. Materials 4
• 2. Cell culture 5
• 3. Apoptosis evaluation 5
• 4. Anti-tumor activity of bee venom in vivo xenograft 6
• 5. Western blot analysis 7
• 6. Preparation of nuclear extracts and electromobility shift assays 8
• 7. Statistical analysis 10
• Ⅲ. Results 11
• 1. Induction of apoptosis 11
• 2. Expression of apoptosis and androgen receptor regulatory proteins 14
• 3. Effect of BV on tumorigenesis of LNCaP prostate cancer cells in an athymic nude mouse model 18
• 4. Inhibition of NF-_(K)B in LNCaP xenografts nude mice 24
• 5. Expressions of apoptosis regulatory proteins in LNCaP xenografts 27
• Ⅳ. Discussion 35
• References 42