본 연구에서는 인체 대장암세포인 HT29를 사용하여 포황 메탄올 추출물(Methanol extract of Typha orientalis, METO)의 항암 활성 및 그 분자적 기전에 관하여 분석하였다. 먼저 METO가 다양한 암세포의 증식에 미치는 영향을 분석한 결과, 인체 대장암 세포, 폐암 세포, 간암 세포 등의 세포증식을 억제하였으며 그 중에서도 대장암 세포인 HT29에 대해 강한 세포 증식 억제 효과를 나타내었다. METO에 의한 세포 증식 억제 기전을 분석하기 위하여 Flow cytometry analysis를 수행한 결과, METO 농도의존적으로 HT29 세포의 G2/M기 세포분포가 증가하고 아울러 apoptosis 유발군인 SubG1기 세포분포가 증가하는 것을 확인할 수 있었다. METO에 의한 HT29 세포의 G2/M arrest는 Cdc2의 inactive form인 phospho-Cdc2의 증가에 의한 G2/M checkpoint 관련 단백질의 활성억제에 의한 것이라 사료된다. 이러한 phospho-Cdc2의 증가는 METO에 의해 발현이 증가된 Wee1 kinase와 발현이 감소된 Cdc25C phosphatase에 의해 야기된 것임을 확인하였다. 또한 METO에 의한 HT29의 apoptosis 유도에 관한 분자적 기전 분석을 위해 Western blot analysis를 수행한 결과, METO 농도가 증가할수록 종양 억제 유전자인 p53, death receptor인 FAS, Bcl-2 family 중 pro-apoptotic 단백질인 Bax 및 cytosolic cytochrome C의 발현이 증가되고, Caspase-3가 활성화되어 단편화된 Caspase-3의 증가가 관찰되었다. 또한 활성화된 Caspase-3의 기질 단백질인 PARP의 단편화가 일어나 apoptosis가 유도되는 것을 알 수 있었다. 이상의 결과들로부터 METO는 인체 대장암세포 HT29의 G2/M arrest 및 apoptosis 유도에 의한 항암활성을 보유함을 확인하였다.
Typha orientalis, also known as bulrush or cattail, is a perennial herbaceous plant found in freshwater wetlands and has been widely used in constructed wetlands for wastewater treatment. Recent data has revealed that SH21B, a mixture composed of seven herbs including T. orientalis, exhibited an anti-adipogenic activity by the inhibition of the expression of adipogenic regulators. However, the anti-cancer effect of T. orientalis and its molecular mechanisms remain unclear. In this study, we evaluated the anti-cancer effect and its mechanism in the methanol extract of T. orientalis (METO) on human colon carcinoma HT29 cells. It was found that METO treatment showed cytotoxic activity in a dose-dependent manner, and induced G2/M cell cycle arrest and apoptosis in HT29 cells. The induction of G2/M arrest by METO was associated with the up-regulation of phospho-Cdc2 (Tyr15), an inactive form of Cdc2 and the down-regulation of Cdc25c phosphatase. METO also induced tumor suppressor p53 and cyclin-dependent kinase inhibitor p21 (WAF1/CIP1) expression. In addition, METO-induced apoptosis was characterized by the proteolytic activation of caspase-3, degradation of poly ADP ribose polymerase (PARP), and up-regulation of death receptor FAS and pro-apoptotic Bax expression. Collectively, these results indicate that the cell cycle inhibition and apoptosis induction of METO in HT29 cells allows for the possibility of its use in anti-cancer therapies.
