각종 해산물, 곡류 등에 의한 수은 오염은 높은 대 중적 경각심을 일으키고 있으며, 최근 치과용 아말 감에 의한 인체 내 수은 축적이 보고(Guo 등, 1998; Shenker 등, 2000)되어 수은 독성에 대한 관심이 증가되고 있다. 수은 및 기타 중금속에 의한 노출은 인체 면역기 능의 장애를 유도하고 있으나, 면역체계 활성 기전 들은 아직 잘 밝혀지지 않고 있다. 수은의 폭로는 면 역활성에 의한 알러지( a l l e r g y )나 자가면역 질환 (autoimmune disease)을 일으키기도 하지만, 임 파구의 면역 결핍을 유도하여 만성적 또는 재발성 감염을 일으키기도 하는(Jiang 등, 1996; Wild 등, 1997) 등 면역체계 활성과 임상적 후유증은 서 로 모순되어 나타나기도 한다. 이러한 결과들은 수 은의 독성 효과가 수은 화합물의 화학적 종류, 용량, 섭취 경로와 폭로 세포의 종류 등 조직 특이적 반응 의 형성으로 설명할 수 있다. 수은은 사람과 동물의 대식세포( m a c r o p h a g e )나 임파구의 증식능 억제, 사이토카인(cytokine) 생산 저하 및 세포의 D N A 합성을 저해하지만 이러한 저해 작용의 기전들은 서 로 다르다고 한다. 최근 중금속의 세포에 대한 독성기전에 a p o p t o s i s 가 관여한다는 연구 결과들이 제시되면서 중금속이 a p o p t o s i s에 미치는 영향과 유도기전 연구에 많은 관심이 집중되고 있다. 카드뮴이나 수은과 같은 중 금속에 노출된 임파구나 대식세포들이 a p o p t o s i s와 관련된 세포사(cell death)의 전형적인 기능적, 형 태적 특징을 동반한다는 사실(Chio 등, 1996; Gasso 등, 2001; Oyama 등, 2000)이 보고되었으 며, 수은에 노출된 임파구들이 세포사 이전에 a d enine nucleotide energy charge ratio가 급격히 감소하고 지질과산화반응과 C a2 + l e v e l의 변화 및 계 획된 세포사(programmed cell death)로 특징 지 워지는 세포막과 핵의 변화가 관찰됨으로써 수은은 임파구와 대식세포의 a p o p t o s i s를 유도한다고 하였 다(Abedi-Balugerdi 등, 1999; Oyama 등, 2000; Shenker, 등 1 9 9 9 ) . 셀레늄은 인간 뿐 만 아니라 다른 모든 생명체에 필수적인 미량원소로서 gluthathione peroxid a s e ( G P x )의 효소학적 활성 부위를 구성하는데 필 수적인 성분으로 hydrogen peroxide의 해독에 관 여하는 것으로 알려져 있다(Michelle 등, 2002; Weixiong 등, 2001). 최근에 셀레늄은 a p o p t o s i s 나 세포 성장을 조절하는데 관여하는 t h i o r e d o x i n reductase(Trx Rs)의 필수 요소임이 밝혀졌으며 (Huawei 등, 2002), 동물 모델에서 종양 증식을 저해하는 항암효과가 관찰되었다(Weixiong 등, 2001). 또한 셀레늄은 apoptosis 유도를 통해서 암 세포의 성장을 저해한다고 알려져 있다. 이와 같이 셀레늄의 화학적 저해 또는 화학적 치료 기작은 아 직까지 명백하게 밝혀져 있지 않으나 산화적 손상에 대한 방어나 발암물질의 대사조절에 관여하거나 또 는 세포 합성주기(cell cycle) 조절, thioredoxin 산화 환원 시스템의 조절 그리고 활성산소기 생성으 로 인한 2차적인 apoptosis 유도 등을 통해서 이루 어진다고 예상하고 있다(Ganther 등, 1999; Jiang 등, 1999). 한편 셀레늄은 GPx 같은 s e l en o e n z y m e의 발현을 증가시킴으로써 항산화 작용을 상승하여 수은이나 카드뮴을 비롯한 다양한 중금속 의 독성을 억제하거나 수은과 셀레늄 사이의 결합 부위 경쟁을 통하여 중금속의 독성을 억제하는 것으 로 보고되어 있다(Palmisano 등, 1995; Shanker 등, 1996). 이 연구는 수은의 세포독성 및 a p o p t o s i s를 관찰 하고, 수은과 셀레늄을 동시에 처리, 셀레늄을 전 처 리한 후에 수은 또는 수은과 셀레늄을 동시에 처리 하거나 수은을 전처리한 후에 셀레늄을 처리하여 셀 레늄이 수은에 의해서 유도되어지는 a p o p t o s i s에 미 치는 영향을 M T T를 이용한 세포 독성정도를 관찰 하고 핵 염색을 통한 핵 형태 변화와 DNA 분절 분 석 그리고 세포막 지질 구성 변화를 관찰함으로써 수은에 의해 유도된 a p o p t o s i s에 대한 셀레늄의 방 어기전을 알아보고자 하였다.
Objective: This study was performed to evaluate the protective effects of selenium against the methyl mercury chloride (MeHgCl) induced cell apoptosis. M e t h o d s: The effect of selenium on the MeHgCl induced cell apoptosis was observed in mouse macrophage-derived RAW 264.7 cells, in vitro. The cells were cultured in Dulbecco’s modified Eagle’s medium (DMEM). Results: MeHgCl exerted a dose dependent cytotoxicity, as demonstrated by the MTT assay, an assay dependent, in part, on mitochondrial function. Concurrent exposure to selenium provided complete protective effects against the cytotoxicity induced by MeHgCl. Pretreatment with selenium increased the protective effects of subsquent administrations of selenium in conjunction with MeHgCl, but pretreatment of selenium alone did not provide protection against MeHgCl when given alone. Selenium administered after exposure to MeHgCl did not repair the existing MeHgCl induced cytotoxicity. Furthermore, the apoptosis induced by MeHgCl was revealed by the DNA fragmentation, using the terminal deoxynucleotidyl transferase Biotin-dUTP nick end labeling (TUNEL) assay, alterations to the nuclear morphology, by nuclei staining, and the plasma membrane lipid organization, as shown by cell flow cytometry. The apoptosis induced by MeHgCl was prevented by the concurrent exposure to selenium, or pretreatment with selenium, prior to the administration of selenium in conjunction with MeHgCl. However, no inhibittion of the MeHgCl induced apoptosis was observed with selenium pretreatment prior to exposure to MeHgCl alone, or with the administration of selenium after exposure to MeHgCl. Conclusions: These results suggest that the coexistence of selenium and MeHgCl are essential for the protective effects of selenium against the MeHgCl-induced apoptosis, and the cytotoxicity, in RAW 264.7 cells, and may involve selenium-MeHgCl binding.