N-butyl-(4-hydroxyl butyl) nitrosamine으로 유발시킨 쥐의 방광암에서 nicotinamide의 항암효과 및 insulin-like growth factor(IGF)-1과 IGF-binding protein-3 유전자의 발현형태 분석 = Anticancer Effect of Nicotinamide on N-butyl-N-(4-hydroxybutyl) Nitrosamine Induced Bladder Cancer in Rat and analysis of Expression Pattern of Insulin-like Growth Factor (IGF)-1 and IGF-Binding Protein-3

국문 초록 (Abstract)

목적: Nicotinamide는 수용성의 비타민B 복합체의 하나로 조직의 호흡, 글리코겐, 지질, 아미노산, 단백질 및 퓨린 물질 대사에서 중요한 역할을 한다. 최근연구를 통해 nicotinamide가 세포회복의 활성화를 통하여 암 예방효과가 있음이 보고되었다. 세포성장, 증식, 분화 및 항고사 등의 과정에 관련되어 있는 insulin-like growth factor-1 (IGF-1)은 유방암, 대장암, 폐암등의 주요암에 관여하고 있다. Insulin-Like growth factor binding protein-3 (IGFBP-3)는 혈액내에서 IGF-1을 목표 조직으로 운반하고, 단백질 분해에 의해 파괴되는 것을 막아주며, 목표 조직에서 IGF-1 수용체와의 상호 작용을 조절한다. 본 연구에서는 Rat 방광암모델에서의 nicotinamide의 항암 효과 및 이에 따른 IGF-1과 IGFBP-3 유전자의 mRNA 발현값 변화에 대하여 알아보고자 하였다.

재료 및 방법: 60 마리의 생후 6주령 Fisher 344 계 암컷 흰쥐를 실험에 이용하였다. 실험에 이용된 쥐는 3군으로 분류하여 1군 (10마리)은 식수로 정제된 음용수만 공급하였고, 2군 (25마리)은 0.05% N-butyl-(4-hydroxyl butyl) nitrosamine (BBN)을 음용수로 공급하였다. 3군 (25마리)은 0.05% BBN과 1% nicotinamide를 음용수로 공급하였다. 실험에 이용된 쥐 첫 투약 후 20주에 희생시켜, 종양발생 유무, 크기 및 개수를 측정하였다. 실시간 연쇄중합반응(real-time polymerase chain reaction: RT-PCR)을 이용하여 IGF-1 및 IGFBP-3의 mRNA 발현값을 정량적으로 측정하였다. 또한 IGF-1과 IGFBP-3에 대한 면역조직화학염색을 시행하여, 두 유전자의 단백질 수준에서의 유의성을 검증하였다.

결과: BBN을 투여한 2군에 비해, BBN, nicotinamide를 동시에 투여한 3군의 IGF-1의 mRNA 발현값이 통계적으로 유의하게 낮았다. 음용수만을 공급한 1군에 비해 3군에서의 IGF-1 발현값이 높게 관찰되었지만 통계적 유의성은 없었다. 실험에 사용한 세 군에서 IGFBP-3의 mRNA 발현의 차이는 관찰되지 않았다. 면역조직화학염색 분석에서 IGF-1은 1군에서 단백발현이 관찰되지 않았고, 2군에서는 100%, 3군에서는 53.2%의 단백발현이 확인되었다.

결론: 본 연구 결과, nicotinamide는 IGF-1 경로를 통해 방광암을 억제하는 것을 확인하였다. Nicotinamide는 방광암 예방 및 치료에 있어 핵심적인 역할을 할 것으로 생각한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

PURPOSE: Nicotinamide, a water-soluble vitamin belongs to the vitamin B family, plays an important role in tissue respiration, glycogen, lipid, amino acid, protein, and purine metabolism. Recent studies reported that nicotinamide had an effect of cancer prevention through its activities in cellular repair. Insulin-like growth factor-1 (IGF-I) is associated with process of cell growth, proliferation, differentiation and antiapoptosis, and is related to several cancers such as breast cancer, colon cancer, and lung cancer. Insulin-like growth factor binding protein-3 (IGFBP-3) transports IGF-1 from blood to target tissue, prevents destruction of IGF-1 by proteolysis, and regulates an interaction between IGF-1 and the IGF-1 receptor in target tissue. The aim of our study is to evaluate the anticancer effect of nicotinamide and identification of IGF-1 and IGFBP-3 for anticancer effect in rat bladder cancer model through mRNA expression pattern analysis.

MATERIALS and METHODS: We used 60 Fisher 344 female rats as experimental animal. The rats were divided into three Groups. Normal drinking water was provided to group I (10 rats). The rats in group II (25 rats) received treatments with 0.05% N-butyl-(4-hydroxyl butyl) nitrosamine (BBN) dissolved in normal drinking water. The rats of group III (25 rats) were treated with 1% nicotinamide and 0.05% BBN dissolved in normal drinking water. All surviving rats were sacrificed at 20 weeks after first treatment, and then tumor occurrence, tumor size, and number of tumors were measured. We performed Real-time Polymerase Chain Reaction (RT-PCR) analysis to assess mRNA expression levels of IGF-1 and IGFBP-3. To validate mRNA expression of genes at protein level, immunohistochemistry staining for IGF-1 and IGFBP-3 was also carried out.

RESULTS:
Gene expression levels of IGF-1 in group III were significantly lower than those of group II. We found that IGF-1 in group III was highly expressed than group I, however, there was no statistically significance. We did not discover any difference of IGFBP-3 mRNA expression between three groups. In immunohistochemistry staining analysis, 0%, 100%, and 53.2% of IGF-1 protein expression were found in group I, II, and III, respectively.

CONCLUSIONS: This study demonstrated that nicotinamide play an important role as chemo-preventive agent in bladder cancer through regulation of IGF-1 pathway. Nicotinamide might be a promising therapeutic modality for patients in bladder cancer.

목차 (Table of Contents)

• 서 론 1
• 대상 및 방법 4
• 결 과 11
• 고 찰 28
• 결 론 31
• 참고문헌 32