Induction of Growth Inhibition and Apoptosis in Human Cancer Cells by a Brown Algae Extract

본 연구는 해양자원의 대표적인 갈조류 중 미역(Undaria pinnatifida), 미역쇠(Petalonia binghamiae), 넓은 미역쇠(Punctaria latifolia)를 추출한 시료들을 이용하여 위암, 유방암 세포에서 성장에 미치는 영향을 조사하였고, 성장 억제효과가 가장 뛰어난 시료가 apoptosis 발현을 유도시키는지 확인하였다. AGS, MDA-MB-231, SK-BR-3 세포에 미역, 미역쇠, 넓은 미역쇠 추출물 0, 50, 100, 200 μg/ml로 24시간 동안 처리한 뒤 MTT assay를 통하여 암세포 성장 억제효과를 확인하였다. 실험 결과 모든 추출물들이 AGS, MDA-MB-231, SK-BR-3 세포에서 농도 의존적으로 암세포의 성장을 억제 하였다. MTT assay 실험 결과에서 암세포 성장 억제효과가 가장 좋은 넓은 미역쇠 추출물이 apoptosis를 유도하는지 확인하기 위해 AGS, MDA-MB-231, SK-BR-3 세포에서 DAPI staining을 수행 하였고, 넓은 미역쇠 추출물 200 μg/ml에서 세포질 응축이 통계학적으로 유의적인 증가를 확인할 수 있었다. 이러한 결과는 넓은 미역쇠 추출물이 AGS, MDA-MB-231, SK-BR-3 세포에서 apoptosis를 유도하여 암세포 성장을 억제한 것으로 사료된다. 넓은 미역쇠 추출물이 apoptosis 발현 기전에 영향을 주는지 보기 위해 Western blotting을 수행하여, Bcl-2 family 단백질인 Bax와 Bcl-2의 발현 그리고 DNA 복구 단백질인 PARP의 발현을 확인 하였다. AGS, MDA-MB-231, SK-BR-3 세포에 넓은 미역쇠 추출물 0, 200 μg/ml로 24시간 처리한 결과, pro-apoptotic protein 인자인 Bax와 DNA 복구 단백질 PARP 분절이 증가 하였고, anti-apoptotic protein 인자인 Bcl-2 발현은 감소하였다. 이러한 결과를 종합하였을 때, 미역, 미역쇠, 넓은 미역쇠 추출물은 인간 위암세포인 AGS와 유방암 세포인 MDA-MB-231, SK-BR-3에서 암세포 성장 억제효과가 있음을 확인하였고, 그 중 가장 효과가 우수한 넓은 미역쇠가 미역, 미역쇠보다 뛰어난 항암 효과를 나타내었다. 따라서 갈조류 추출물의 기능성 식품 및 항암제로서의 개발 가능성을 보여 주고 있으며, 특히 넓은 미역쇠 추출물의 항암효과에 대한 연구가 in vivo에서도 이루어 져야 할 것으로 사료된다. In this study, we investigated the effects of Undaria pinnatifida (UP), Petalonia binghamiae (PB) and Punctaria latifolia (PL) extracts on the inhibition of proliferation and apoptosis in human gastric and breast cancer cells. AGS, MDA-MB-231 and SK-BR-3 cells were treated with 0, 50, 100, and 200 μg/ml concentrations of the extracts to determine their anti-proliferative effects, using the MTT assay. The UP, PB and PL extracts inhibited proliferation of AGS, MDA-MB-231 and SK-BR-3 cells in a dose-dependent manner, and the PL extract was found to be the most effective. DAPI staining was also performed to determine changes in the cell nucleus. Further, the AGS, MDA-MB-231 and SK-BR-3 cells were treated with 0, 50, 100, and 200 μg/ml of only the PL extract. DAPI staining showed increased chromatin condensation, which is indicative of apoptosis, in the 200 μg/ml group. The expression of the Bax, Bcl-2, and PARP proteins in AGS, MDA-MB-231 and SK-BR-3 cells treated with the PL extract was also determined by western blot analysis. The expression of Bax (a pro-apoptotic protein) and cleaved-PARP was increased, whereas the expression of Bcl-2 (an anti-apoptotic protein) was decreased compared with the control. These findings indicate that the PL extract may have potential as an alternative anticancer drug and nutraceutical.