Expression of p(53) Gene in Laryngeal Squamous Cell Carcinomas: Correlation with HPV Infection and Clinicopathological Findings. |
Chan Seung Hwang, Byung Kwon Oh, Hoon Shik Yang, Young Ho Hong, Hoon Kim, Chun Gil Kim, Hun Ki Min |
1Department of Otolaryngology, College of Medicine, Chung-Ang University, Seoul, Korea. 2Korea University, Seoul, Korea. |
후두편평세포암종에서 Human Papillomavirus감염에 따른 p<sup>53</sup> 유전자 발현양상 |
황찬승1 · 오병권1 · 양훈식1 · 홍영호1 · 김 훈1 · 김춘길1 · 민헌기2 |
중앙대학교 의과대학 이비인후과학교실1;고려대학교 의과대학 이비인후과학교실2; |
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ABSTRACT |
BACKGROUND: Human papillomavirus(HPV) is epitheliotrophic virus invading the anogenital tract and the upper aerodigestive tract. HPV produces a diversity of benign and malignant tumors. The wild-type p(53) gene participates in suppressing cell transformation while the mutant forms have tumorigenic potential. Alterations in the structure of p(53) gene represent one of the most common genetic changes associated with human cancers.
OBJECTIVES: We evaluated the HPV infection and p(53) overexpression, and analyzed p(53) overexpression according to clinicopathological findings and HPV infection in laryngeal squamous cell carcinomas.
MATERIALS AND METHODS: Thirty-nine cases of laryngeal squamous cell carcinomas and ten cases of laryngeal nodules were analyzed for the detection of HPV DNA by in situ hybridization technique and the detection of p(53) overexpression by immunohistochemical technique.
RESULTS: 1) HPV DNA was detected in 10(25.6%), and p(53) overexpression was detected in 19(48.7%) out of 39 cases in laryngeal squamous cell carcinomas. 2) The p(53) overexpression was detected in 7(78%) out of 9 cases more than Brinkman index score 1000, and was detected in 12(40%) out of 30 cases less than 1000. 3) HPV positive cases showed 50% of p(53) overexpression whereas HPV negative cases showed 48% overexpression.
CONCLUSION: HPV and p(53) gene were thought to be the etiological factors of laryngeal squamous cell carcinomas.
The p(53) overexpression was related to smoking regardless of the histopathological findings and HPV infection. |
Keywords:
Human papillomavirusㆍp(53)ㆍLaryngeal carcinoma |
서론
Human papillomavirus(HPV)는 Papovaviridae군에 속하는 이중쇄구조의 DNA virus로서 피부, 항문성기기관 및 호흡소화기관의 상피세포조직에 감염되어 양성 또는 악성 종양의 원인인자로 알려져 있다.1)2) p53 유전자는 암억제유전자로 세포증식을 억제하거나3)4) 세포고사(apoptosis)를 통한 세포사멸을 유발함으로써5) 종양세포의 증식을 억제하는 것으로 알려져 있다. 그러나 p53 유전자의 돌연변이, 바이러스성 암유전자 단백산물과의 결합, p53 대립유전자의 소실 등을 통하여 인체에 발생하는 여러 암종을 유발하는 것으로 알려져 있다.6)7) 이러한 p53 유전자 발현은 정상 조직내에서는 발현되지 않고 주로 악성 종양조직내에서 발현되며, 종양의 병기, 림프절 전이, 세포분화도와는 연관성이 없으나 흡연이나 음주와는 밀접한 연관성이 있는 것으로 알려져 있다.8)9)10) 그러나 HPV 감염과 p53 유전자 발현에 관한 연구는 아직 미흡한 실정이다.
저자들은 후두편평세포암종에서 HPV 감염율과 p53 유전자 발현율을 알아 보고, 종양의 임상병리적 소견 및 HPV 감염과 p53 유전자 발현의 연관성을 알아 보고자 하였다.
대상 및 방법
1. 대상
중앙대학교 의과대학 이비인후과와 고려대학교 의과대학 이비인후과학교실에서 조직검사로 진단된 후두편평세포암종 39례(성문상부암종 26례, 성문암종 13례)를 대상으로 하였으며, 후두결절조직 10례를 대조군으로 하였다. 후두편평세포암종 39례의 연령분포는 47∼78세로 평균연령은 60.6세 이었고, 성별분포는 남자 35례, 여자 4례로 남녀비는 8.75:1이었다. 1례를 제외한 38례 모두 흡연자였으며, 하루 흡연 개피수에 흡연 년수를 곱한 Brinkman index score11)의 평균은 846.2이었다.
2. 방법
1) HPV의 검출
(1) 전처치
파라핀에 포매된 조직을 5μm 두께로 절편하여 L-lysin으로 처리된 슬라이드에 부착한 후 하룻밤 오븐에 두어 조직을 잘 부착시키고, xylene으로 조직을 탈파라핀화 시킨 후 100%에서 70%까지의 에탄올에서 순차적으로 함수과정을 거친 다음 공기중에 건조시켰다.
(2) 변성과정(denaturation)
Pepsin/Hcl 용액에 37℃로 10분간 담가 tissue digestion시킨 후 증류수로 씻어내고 공기중에 건조시켰다. DAKO사의 FITC-labelled HPV type 16, 18 probe를 한 방울(15μl) 떨어뜨린 후 coverslip으로 덮고 90℃ heating block plate에 슬라이드를 6분간 놓아서 probe와 target DNA를 denaturation시켰다.
(3) 보합과정(hybridization)
Humidified chamber에서 37℃로 60분간 incubation하여 probe를 target DNA에 hybridization시켰다. Stringent wash 후 T1 buffer(0.1% Triton X-100을 함유한 0.05M Tris buffer)에 1시간 정도 담궈 놓아 자연적으로 coverslip이 떨어지게 하였다.
(4) 검출과정(detection)
비특이적 반응을 제거하기 위하여 T3 buffer(20% normal rabbit serum을 함유한 T2 buffer)에 10분간 담가 놓은 후, T2 buffer(3% bovine serum albumin을 함유한 T1 buffer)로 100배 희석한 anti-FITC/AP 시약으로 30분간 반응시켰다. 검출계로는 biotin과 avidin 사이의 강한 결합력을 이용하여 complementary target과 결합한 biotinylated probe를 검출할 목적으로 avidin-alkaline phosphatase를 사용하였다. T1 buffer로 세척한 후 alkaline phosphatase buffer에 5분간 반응시켰다. 발색제로 사용한 NBT/BCIP(nitroblue tetrazolium/5-bromo-4-chloro-3-indol-yphosphate)와 내재성 alkaline phosphatase를 억제하기 위하여 추가한 levamisol(1μl/ml)의 혼합용액을 alkaline phosphatase buffer로 50배 희석하여 만든 용액에 1시간 반응시킨 후 T1 buffer로 세척하였다. 대조염색으로 ethyl green을 사용하였으며 광학현미경하에 관찰하였다.
2) p 53 유전자의 검출
(1) 전처치
조직이 부착된 슬라이드를 60℃ 오븐에서 1시간 처리하고, xylene으로 탈파라핀 후 에탄올로 함수시켰다. 내재성 과산화수소를 제거하기 위하여 2.5% hydrogen peroxide에 30분간 처리하고 10mM citric acid에 담궈서 microwave oven으로 5분간 가열하고 실온에서 30분간 식힌 후, 다시 microwave oven으로 5분간 가열한 후 0.05M Tris buffered saline(pH 7.6)으로 10분간 2회 세척하였다. 비특이적 항원-항체반응을 억제하기 위하여 정상 염소혈청으로 1시간 반응시켰다.
(2) LSAB법
일차항체는 단클론성 항체(clone DO-7, Novocastra Lab., Ltd. Newcastle, U.K.)로 정상형(wild type)과 변이형(mutant type)의 p 53 유전자를 확인할 수 있는 항체이며 1:30으로 희석하여 실온에서 하룻밤 반응시켰다. Tris buffer로 3회 세척한 다음 biotin과 결합된 이차항체를 15분간 반응시킨 후 streptavidin-horseradish peroxidase를 15분간 반응시켰다. AEC chromogen 용액으로 발색시켜 Meyer’s hematoxylin으로 대조염색하여 광학현미경으로 관찰하였다.
결과
1. HPV 감염율과 p53 유전자의 발현율
In situ hybridization(ISH)법을 이용한 HPV의 검출 결과는 HPV type 16 3례, HPV type 18 7례로 후두편평세포암종 39례중 10례(25.6%)에서 HPV가 검출되었으며(Fig. 1), 후두결절 10례에서는 검출되지 않았다. 면역조직화학염색법을 이용한 p53 유전자의 검출 결과는 후두편평세포암종 39례중 19례(48.7%)에서 검출되었으며(Fig. 2), 후두결절 10례에서는 검출되지 않았다(Table 1).
2. T 병기와 HPV 감염, p 53 유전자 발현율과의 연관성
T 병기에 따른 종양 증례수와 HPV 감염율은 제 1 기는 2례중 50%, 2기는 7례중 28.5%, 3기는 20례중 30 %, 4기는 10례중 10%로 병기의 증가와 HPV 감염과는 연관성이 없었다. T 병기에 따른 종양 증례수와 p53 유전자 발현율은 제 1 기는 2례중 100%, 2기는 7례중 42.8 %, 3기는 20례중 50%, 4기는 10례중 40%로 병기의 증가와 p53 유전자 발현율은 연관성이 없었다(Table 2).
3. 림프절 전이 유무와 HPV 감염, p53 유전자 발현율과의 연관성
림프절 전이가 있었던 13례중 HPV 감염율은 15.3%이었고, 림프절 전이가 없었던 26례중 30.7%로 림프절 전이 유무와 HPV 감염과는 연관성이 없었다. p53 유전자 발현율은 림프절 전이가 있었던 13례중 30.7%, 림프절 전이가 없었던 26례중 57.6%로 림프절 전이 유무와 p53 유전자 발현율은 연관성이 없었다(Table 3).
4. 세포분화도와 HPV 감염, p 53 유전자 발현율과의 연관성
HPV 감염의 경우 세포분화도가 좋은 11례중 18.2%, 중등도 분화도의 경우 24례중 33.3%, 분화도가 나쁜 경우는 4례중 0%로 세포분화도와 HPV 감염과는 연관성이 없었다. p53 유전자의 경우 세포분화도가 좋은 11례중 54.5%, 중등도 분화도의 경우 24례중 45.8%, 분화도가 나쁜 경우는 4례중 50%로 세포분화도와 p53 유전자 발현율과는 연관성이 없었다(Table 4).
5. 흡연과 p53 유전자 발현율과의 연관성
Brinkman index score 1000이상인 경우 9례중 78%, Brinkman index score 1000이하인 경우 30례중 40%로 heavy smoker에서 p53 유전자 발현율은 높았으나 통계학적으로 유의한 차이는 없었다(Table 5).
6. HPV 감염과 p53 유전자 발현율과의 연관성
p53 유전자 발현율은 HPV가 검출된 10례중 50%, HPV가 검출되지 않은 29례중 48%로 HPV 감염과 p 53 유전자 발현율은 연관성이 없었다(Table 6).
고찰
HPV는 Papovaviridae군에 속하는 55∼60nm 크기의 이중쇄구조를 갖는 DNA virus로 viral
capsid는 72개의 capsomer로 이루어져 있으며1), 피부사마귀, 구강, 식도, 호흡 및 항문생식기관의 점막에 양성 또는 악성 편평상피세포 유두종을 유발하는 원인인자로 알려져 있다.2)12) HPV는 60여종의 subtypes이 존재하며 HPV type 6, 11은 주로 양성 종양을 유발하고, high-risk group인 HPV type 16, 18, 33, 35는 악성 종양을 유발하는 것으로 알려져 있다.13) 특히 이비인후과 영역에서 HPV type 6, 11은 후두 유두종의 원인인자로14)15), HPV type 16, 18은 후두사마귀암종, 후두편평세포암종의 원인인자로 알려져 있다.15)16) HPV에 감염된 상피조직의 keratinocyte나 koliocyte는 불멸화(immortalization)되게 되며, 흡연, 화학적 발암물질, 방사선과 같은 보조 인자와의 협력작용에 의하여 악성전환을 하는 것으로 알려져 있다.17)18)
HPV가 종양발생에 관여한다는 증거로는 1) integrated viral DNA가 발현되며, 2) HPV DNA의 특이 시발체(open reading frame, E6나 E7 부위)로 부터 특이 전사(transcription)가 일어나고, 3) HPV type 16, 18DNA가 포함된 종양에서 aneuploidy가 관찰되는 점들을 생각할 수 있다.19) HPV의 종양 유발기전은 아직까지 확실하게 규명되지는 않았지만 HPV 유전자 산물인 transforming protein E6, E7이 암억제유전자인 p 53, RB gene의 기능을 억제함으로써 종양을 유발하며20)21), IL-6나 TNF-α와 같은 cytokine 분비의 감소를 초래하여 감염된 바이러스가 지속적으로 존속함으로써 종양이 유발되고22), MHC class I 항원분자의 발현을 억제함으로써 세포면역방어기전에서 벗어나 종양이 유발된다고23) 알려져 있다.
두경부암종에서 HPV 감염율은 검출방법에 따라 다소 차이를 보이는데, 하인두암종에서는 12∼45%, 후두암종에서는 5.1∼12.9%의 감염율이 보고되고 있으며, HPV의 subtype은 주로 HPV type 16, 18, 31, 33순으로 감염이 일어난다.17)24)25) 본 연구에서는 HPV type 16, 18 각각의 fluorescine-labelled, type-specific double stranded DNA probe를 이용한 ISH법으로 HPV DNA를 검출하였는데, 후두편평세포암종 39례중 HPV type 16이 3례, type 18이 7례로 총10례(25.6%)에서 검출되어 다른 보고자들에 비하여 다소 높은 검출율을 얻었으며, 대조군인 후두결절조직에서는 검출되지 않았다. 또한 HPV 감염과 종양의 병기, 림프절 전이, 세포분화도와는 연관성이 없었다.
p53 유전자는 세포주기중 G1단계에서 S단계로의 이동을 억제조절하여 세포증식을 억제하고3)4), 세포고사(apoptosis)를 자극하여 세포사멸을 촉진함으로써5) 인체내 발생하는 종양을 억제하는 암억제유전자로 알려져 있다. p53 유전자는 유방암, 대장암, 폐암, 두경부암종 등 인체 악성 종양에서 가장 흔하게 돌연변이를 일으키는 유전자중의 하나이다.4)6)26)27) 정상형 p53 유전자 기능상실의 기전은 1) p53 유전자의 돌연변이로 이중 점돌연변이(point mutation)가 가장 흔한 것으로 알려져 있으며, 2) SV 40, adenovirus, HPV와 같은 DNA tumor viral oncogene과 결합을 이룸으로써 특히 HPV 유전자 산물인 E6 단백은 정상형 p53 유전자를 분해시키고, 3) 세포유전자 MDM 2와 결합을 이룸으로써 정상형 p53 유전자 기능이 소실되는 것으로 알려져 있다.28)29)
두경부암종에서 p53 유전자 발현율은 40∼60%로 보고되고 있으며4)6), 정상형 p53 유전자는 정상 세포에서 매우 낮은 농도로 존재하고 반감기가 6∼20분 정도로 매우 짧아 면역조직화학염색법으로 검출하기가 어렵다.30) 그러나 정상형 p53 유전자가 돌연변이를 일으키거나, 종양세포에서 생성된 알 수 없는 단백 또는 DNA tumor virus에서 생성된 단백과 결합함으로써 반감기가 길어져 면역조직화학염색법으로 검출되는 것으로 알려져 있다.31) 이러한 p53 유전자 발현은 종양세포에 국한되어 발현되며 p53 유전자 돌연변이와 밀접한 연관성이 있는 것으로 알려져 있고, 종양의 병기, 림프절 전이 및 세포분화도와는 관계없이 환자의 흡연이나 음주 기왕력에 연관성이 있는 것으로 보고되고 있다.32)33) 저자들의 연구에서는 정상형 p53 유전자와 변이형 p53 유전자를 동시에 검출할 수 있는 DO-7 일차 항체를 이용한 면역조직화학염색법을 통하여 후두편평세포암종 39례중 19례(48.7%)에서 p53 유전자를 검출하여 다른 보고자와 비슷한 결과를 얻었으며, 대조군인 후두결절조직에서는 검출되지 않았다. 또한 종양의 병기, 림프절 전이 및 세포분화도와는 연관성이 없었으나 Brinkman index score 1000이상인 heavy smoker에서 발현율이 더 높아 p53 유전자 발현은 흡연과 밀접한 연관성이 있을 것으로 생각된다.
최근 자궁경부암종이나 후두암종에서 HPV 감염과 p53 유전자 발현의 연관성에 대한 연구가 보고되고 있는데, HPV가 감염된 조직에서는 HPV 유전자 산물인 E6 단백과 정상형 p53 유전자가 결합을 이룬 후 정상형 p53 유전자가 분해됨으로써 HPV 감염과 p53 유전자 발현은 역비례의 관계가 있다는 보고가 있으나34)35), HPV 감염과 p53 유전자 발현과는 연관성이 없다는 보고도 있다.36)37) 저자들의 연구에서는 HPV가 검출된 10례중 5례(50%)에서 p53 유전자가 발현되었으며, HPV가 검출되지 않은 29례중 14례(48%)에서 발현되어 HPV 감염과 p53 유전자 발현과는 연관성이 없었다. HPV가 검출된 조직에서 p53 유전자가 발현되는 기전으로는 p53 유전자 돌연변이가 원래 존재하던 종양세포에 이차적으로 HPV가 감염된 경우, 종양세포에서 생성된 알 수 없는 단백과의 결합을 통해서 p53 유전자가 안정화를 이루는 경우, E6 단백에 의해 이루어지는 정상형 p53 유전자 분해체계가 파괴되는 경우 등을 생각할 수 있다. 이와같은 결과로 HPV 감염과 p53 유전자 돌연변이와는 직접적인 연관성이 없으며, 상호 독립적으로 후두편평세포암종의 발암기전에 작용할 것으로 생각된다. 향후 PCR-SSCP(polymerase chain reaction-single strand conformation polymorphism)법을 이용하여 면역조직화학염색법을 통한 p53 유전자 발현과 p53 유전자 돌연변이와의 상관성을 규명하는 추가적인 연구가 필요할 것으로 사료된다.
요약
후두편평세포암종 39례와 대조군으로 후두결절 10례를 대상으로 하여 각 종양조직에서 HPV DNA를 검출하고, 면역조직화학염색법으로 p53 유전자를 검출하여 다음과 같은 결과를 얻었다.
1) HPV 감염은 HPV type 16 3례, type 18 7례로 총10례(25.6%)에서 관찰되었고, p53 유전자 발현은 19 례(48.7%)에서 관찰되었다.
2) p53 유전자 발현은 Brinkman index score 1000이상인 heavy smoker 9례중 7례(78%)에서 관찰되어, Brinkman index score 1000이하인 30례중 12례(40%)보다 발현율이 더 높았다.
3) HPV가 검출된 10례중 5례(50%)에서 p53 유전자 발현이 관찰되었으며, HPV가 검출되지 않은 29례중 14례(48%)에서 p53 유전자 발현이 관찰되었다.
이상의 결과를 요약하면 HPV와 p53 유전자는 후두편평세포암종의 발암기전에 관여할 것으로 생각되고, p 53 유전자 발현은 종양의 병기, 림프절 전이, 세포분화도 및 HPV 감염과는 연관성이 없을 것으로 생각되나 흡연과는 밀접한 연관성이 있을 것으로 생각된다.
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