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Korean Journal of Otorhinolaryngology-Head and Neck Surgery > Volume 48(2); 2005 > Article
Korean Journal of Otorhinolaryngology-Head and Neck Surgery 2005;48(2): 225-233.
Expression of the Matrix Metalloproteinase-2/9 and Tissue Inhibitor of Metalloproteinase-2 Proteins with Heterozygosity of p53 Gene in Thyroid Tumors.
Seok Beom Kim, Young Soo Rho, Hwoe Young Ahn, Seong Jin Cho, Hyung Sik Shin
1Department of Otorhinolaryngology-Head & Neck Surgery, College of Medicine, Hallym University, Seoul, Korea. ys20805@chol.com
2Department of Pathology, College of Medicine, Hallym University, Seoul, Korea.
갑상선 종양에서 Matrix Metalloproteinase-2/9, Tissue Inhibitor of Metalloproteinase-2 단백발현과 p53 유전자의 이형접합 소실에 대한 연구
김석범1 · 노영수1 · 안회영1 · 조성진2 · 신형식2
한림대학교 의과대학 이비인후-두경부외과학교실1;병리학교실2;
주제어: 갑성선종양이형접합 소실p53Metalloproteinase.
ABSTRACT
BACKGROUND AND OBJECTIVES:
Mutations or overexpression of the p53 gene is believed to play an important role in the progression of various human malignant tumors. The type IV collagenase (matrix metalloproteinase: MMP) initiates the degradation of the extracellular matrix and consequently may play a role in the process of tumor invasion and metastasis. Although MMPs are known to be expressed in a variety of tissues and molecular studies in malignant tumor have shown the high frequency of loss of heterozygosity (LOH) in some specific regions, the study on the MMPs expression along with LOH on p53 gene related to clinicopathological parameters in thyroid tumors is very rare.
MATERIALS AND METHOD:
In this study, we examined the MMP-2, MMP-9 and tissue inhibitor of metalloproteinase (TIMP) -2 expression in association with p53 gene LOH using immunohistochemical method and molecular polymorphic analysis in 100 cases of thyroid tumors (50 papillary carcinomas, 10 follicular carcinomas, 20 follicular adenomas, 20 nodular hyperplasias). LOH was examined at four p53 gene related microsatellite loci including TP53, D17S796, D17S5, D17S513.
RESULTS:
By immunohistochemistry, MMP-2 expression was detected in 37 (74%) papillary carcinomas, 4 (40%) follicular carcinomas, 5 (25%) follicular adenomas and 2 (10%) nodular hyperplasia cases. MMP-9 expression was detected in 35 (70%) papillary carcinomas, 4 (40%) follicular carcinomas, 4 (20%) follicular adenomas and 2 (10%) nodular hyperplasia cases. TIMP-2 expression was detected in 32 (64%) papillary carcinomas, 4 (40%) follicular carcinomas, 4 (20%) follicular adenomas and 1 (5%) nodular hyperplasia cases. By PCR-polymorphism study, p53 LOH was detected in 31 (62%) papillary carcinomas, 8 (80%) follicular carcinomas, 6 (30%) follicular adenomas and 0 (0%) nodular hyperplasia cases. The differences in MMP-2, MMP-9 and TIMP-2 expression rates and p53 LOH between malignant and benign tumors were statistically significant. Also, MMP-2, MMP-9, TIMP-2 expression and p53 LOH correlated well with higher tumor histologic grade. Also statistically significant correlation was found between p53 LOH and lymph node metastasis. The MMP-2 expression showed increased tendency of lymphatic emboli formation and lymph node metastasis, but there was not statistically significant. MMP-2 expression was well correlated with MMP-9 expression and p53 LOH, but there is no remarkable correlation of expression of MMP-2 and MMP-9 comparable to TIMP-2 expression.
CONCLUSION:
We concluded that the expression of MMP-2, MMP-9 and TIMP-2 with p53 LOH may contribute to the malignant transformation and poorly differentiated grade in thyroid tumors. Also, MMP-2 expression may be regulated by p53 gene.
Keywords: Thyroid neoplasmsMetalloproteinaseGenes, p53Loss of heterozygosity

교신저자:노영수, 134-701 서울 강동구 길동 445  한림대학교 의과대학 이비인후-두경부외과학교실
              전화:(02) 2224-2279 · 전송:(02) 482-2279 · E-mail:ys20805@chol.com

서     론


  
내분비계 악성 종양 중 가장 흔한 갑상선암은 다른 장기의 악성 종양에 비해 예후가 좋은 것으로 인식되고 있으나 간혹 미분화암으로 진행되어 매우 예후가 불량한 경우도 있다. 그러나 갑상선 종양의 발생과 진행에 대한 종양생물학적 및 분자생물학적인 연구는 타 장기에 비해 비교적 드문 편이다.
   일반적으로 종양의 악성도, 침습도 및 전이 여부는 종양의 예후를 결정하는 독립적인 인자로 이용되어 왔으며 분자생물학적 발전에 힘입어 종양의 발암 기전과 관련되는 일련의 유전자 변이들이 다양한 장기의 종양에서 많이 규명되어 왔다. 이들 중에서 종양의 전이와 진행에 세포외 기질 분해효소의 역할과 유전자의 조절기구가 중요하게 작용한다고 알려져 있다. 이를 위한 많은 연구들은 종양세포와 세포외 기질과의 상호작용에 초점을 두어 왔으며 주로 세포외 기질을 분해하고 혈관과 기저막을 파괴하는 기능을 가진 기질분해효소 체계들이 종양의 침윤과 전이에 중요한 역할을 할 것으로 생각되고 있다. 그 중 가장 대표적인 강력한 단백 분해효소로 기질 금속단백효소(이하 MMP:Matrix metalloproteinase)를 들 수 있으며 특히 MMP-2와 MMP-9은 기저막의 주요 성분인 제 4 형 콜라겐을 분해하는 효소로 위장관, 간, 췌장 및 담도계, 요로계, 신경계, 생식기 종양 등 거의 모든 악성 종양의 침윤과 전이 과정에 관여한다는 보고가 있다.1)2)3) 아울러 MMP 단백의 활성은 tissue inhibitor of metalloproteinase(이하 TIMP)에 의해서 억제되기 때문에 MMP와 TIMP사이의 상호작용에 의해서 다양한 악성 종양에서 발현되어 종양의 침윤과 전이에 관여함이 보고되었다.4)5)6)
   한편, 발암 과정에서는 종양억제 유전자의 돌연변이 또는 결손 등이 주요 기전으로 알려져 있고 이형접합소실(loss of heterozygosity:이하 LOH)이 종양억제유전자의 결손과 관련되는 기전으로 알려져 있다.7)8)9)10)11) 갑상선 종양을 대상으로 한 최근까지의 연구에서도 거의 모든 염색체의 다양한 좌위에서 지역적, 인종적으로 다른 양상으로 LOH가 빈번하게 일어남이 보고되고 있다.12) 특히 p53 종양억제 유전자는 인체에서 발생하는 종양에서 그 유전적 변이 또는 소실이 가장 흔히 발견된 유전자로서 고유의 암억제 기능 외에도 세포주기, 세포 자멸사 및 유전자 조절에 관여하는 등 그 기능이 다양하여 아직까지도 연구되고 있다. 
   이에 종양의 침윤과 전이에 관여하는 MMP 단백 발현을 p53 유전자의 LOH와 함께 동시에 연구하는 것은 종양의 악성화에 서로 다른 기전으로 작용하는 이 두 체계가 각각 어떤 기전으로 작용하며 또한 어떤 상호 작용을 하는 것인가를 규명하는데 기여할 수 있을 것이다. 본 연구에서는 갑상선 종양에서 MMP-2, 9 및 MMP와 길항적으로 작용한다고 알려진 TIMP 단백의 발현을 면역조직화학적 방법으로 조사하고 p53 유전자에서의 LOH를 분자생물학적으로 규명하여 이들의 종양의 악성화 및 악성화 진행과정과의 연관성을 알아보고자 하였다. 

재료 및 방법

연구대상 
   한림대학교 의료원에서 1997년 1월부터 2001년까지 갑상선 종양으로 진단 받고 외과적 절제술을 시행 받은 증례 중 환자의 임상 기록이 잘 보관되어 있고, 임상 추적 기록과 종양의 파라핀 블록 상태가 양호하고 동시에 주변에 정상 조직이 풍부한 경우 100예를 대상으로 하였다. 하시모토 갑상선염이나 과도한 염증 세포가 포함된 조직은 연구 대상에서 제외 하였다. 

병리조직학적 검색
  
모든 검체는 10% 중성 포르말린에 양호하게 고정된 후 통상의 병리진단을 위한 처리과정을 거친 파라핀 포매 조직을 이용하였고 각 증례에서 암종과 비암종 부위가 포함된 파라핀 블록을 선택하여 헤마톡실린과 에오진(Hematoxylin and Eosin, 이하 H & E) 염색을 시행하였다. 각 증례의 갑상선 조직을 2명의 병리 전문의가 광학현미경으로 검경하고 재판독하였다. 

p53 유전자의 이형접합 소실 검출 

미세절제술(Microdissection) 및 DNA 추출
  
조직내의 DNA 채취를 위하여 각 증례 당 파라핀 포매 조직을 6 μm 두께의 연속절편으로 만들어 H & E 염색을 한 후, 슬라이드를 2% glycerol 용액에 2분간 담가두었다가 꺼내, 현미경하에서 저배율로 관찰하면서 30 guage 주사 바늘을 이용하여 슬라이드로부터 긁어내었다. 미세절제술로 얻어진 생검조직 또는 파라핀 포매조직을 1.5 ml Eppendorf tube에 담그고, 기타 모든 시약 및 기구들은 1회용 또는 소독하여 사용하였다. 이들 파라핀 조직을 xylene으로 2회 탈파라핀화하고 0.5 ml 무수에탄올로 pellet을 2회 세척한 후 2
~3방울의 아세톤을 가한 다음 58℃에서 15분간 방치하였다. 건조된 시료를 DNA extraction buffer (100 mM Tris-HCl, pH 8.0;1% Tween 20, 0.1 mg/ ml proteinase K)가 들어 있는 1.5 ml eppendorf tube에 넣은 후, 52℃ 수욕조에서 2일 동안 방치시켰다. 반응이 끝난 시료는 끓는 물에 10분간 방치하여 proteinase K의 반응을 불활성화 시킨 후, 이 중 500 μl를 새 튜브로 옮기고 여기에 동일 부피의 phenol/chloroform(1:1)를 넣고 추출하였다. 깨끗한 DNA용액을 얻을 때까지 이 작업을 계속 반복하고, 50 μl의 3.5M sodium acetate와 1 ml의 100% ethanol을 넣고 -20℃에서 30분간 방치한 후, 14,000 rpm, 4℃로 30분간 윈심분리하여 DNA를 침전시켰다. DNA는 1 ml의 70% ethanol로 수세한 후 Speed-Vac Concentrator로 건조시키고, DNA pellet을 증류수 200 μl로 녹이고 4℃에 보관하면서 이 중 용액 1 μl를 중합효소연쇄반응(이하 PCR) 증폭시 주형 DNA로 사용하였다. 

LOH 분석
  
분석하려는 p53 유전자의 microsatellite 표식자는 TP53, D17S796, D17S5, D17S513 네가지로 그 시발체는 GIBCO사(USA)에서 제작된 것을 사용하였다(Table 1).
   LOH 분석은 우선 종양 부위와 정상 부위에서 추출한 DNA를 주형으로 하여 각각 PCR을 시행했고, 각각의 PCR 반응액은 주형 DNA 2 μl, 각 primer 0.25 μl, ½dCTP를 포함한 1.25 mM NTP 1 μl, 1.5 mM MgCl2 0.6 μl, 10x PCR buffer 1 μl, 0.6U Taq polymerase 0.07 μl 및 [P32-α]dCTP(10 mCi/μl) 0.05 μl 가 되게 하고 증류수를 첨가하여 총량이 10 μl가 되도록 하였다. PCR은 각 표본에 대하여 대략 35내지 40주기를 반복 실시했으며, 모든 반응은 thermal cycler(Perkin Elmer Cetus 9700, USA)에서 시행하고, 기본 반응 조건은 각 주기 당 변성 반응은 94℃에서 30초, 결합반응은 55
~60℃에서 30초, 연장반응은 72℃에서 40초씩 시행하고 마지막 주기의 연장반응은 72℃에서 10분간 반응으로 하였고, 증폭된 PCR 산물 3 μl를 2% agarose gel 전기영동으로 확인하였다. 이후 10 μl의 PCR 산물과 정지 용액인 formamide loading dye(95% formamide, 20 mM EDTA, 10 mM NaOH, 0.05% bromphenol blue, 0.05% xylene cyanol) 10 μl 를 섞어 90℃에서 3분간 끓여 변성시킨 후, 얼음에서 급냉시킨 후 이 용액을 8 μl를 취해 미리 준비한 8.3M urea를 포함하는 6% polyacrylamide sequencing gel에 적재하고 50℃에서 80watt로 3시간 동안 전 기영동을 실시하였다. 전기영동을 시행한 후 gel을 분리하여 3 mm Whatman's paper에 부착시킨 다음 gel 건조기를 이용하여 1시간 진공 건조시킨 후 영하 70℃에서 24시간 autoradiography를 시행하고 띠의 소실 또는 획득 여부를 관찰하였다.

면역조직화학적 연구
  
포르말린 고정과 파라핀 포매를 거친 조직을 5
~6 μm 두께로 연속 세 개의 절편을 만들어 xylene으로 탈파라핀하고, 각 절편을 MMP-2, 9, TIMP-2에 대하여 면역조직화학적 염색을 시행하였다. 단백의 항원성을 유지하기 위해 극초단파(microwave oven method)를 이용하여 끓는 phosphate buffered saline에 처리 후, 내인성 peroxidase의 활성을 억제하기 위해 과산화수소를 도포한 후, 희석된 정상 염소 혈청(Zymed, USA)을 도포하여 비특이적 결합을 억제하였다. 그 후 1:100으로 희석된 1차 항체인 MMP-2, 9, TIMP 단백에 대한 단클론성 항체(Oncogene Science, USA)를 상온에서 2시간 반응시키고, 2차 항체인 biotinylated link antibody(LSAB kit, DAKO, USA)와 20분간 반응시키고 PBS로 세척하였다. Streptavidin(Zymed, USA)과 peroxidase가 결합된 용액에 30분간 반응시키고, 이후 발색반응은 3,3-diaminobenzidine tetrachloride(DAB)(sigma)로 발색시킨 다음 Meyer's hematoxylin으로 대조염색 후 흐르는 물에 세척하여 실온에 건조시킨 후 봉입하였다.

결과판정과 통계처리

LOH 판정
   Gel 상의 band를 밀도측정기를 이용하여 측정하고 정상 조직에 비해 종양 조직에서 50% 이상의 소실이 있는 경우를 LOH로 판정하였다. 실험결과 중 동형접합성을 보이는 경우와 종양세포와 대조군 세포 중 어느 하나에서라도 PCR이 되지 않아 유전자 변이를 확인할 수 없는 경우(non-informative)는 제외시켰다. 

면역조직화학 염색 판정 
   MMP-2/9, TIMP-2 단백 염색 반응의 판정은 염색된 세포의 밀도가 높은 부분을 광학현미경으로 400배시야에서 10개를 관찰하였으며, 세포질과 핵막에서 진한 갈색으로 염색되는 세포를 양성으로 판정하였다. 이들 세가지 단백 모두 전체 종양세포에 대해 5% 이상의 경우만 양성으로 취급하였고 그 미만은 모두 음성으로 취급하였다. 

통계학적 분석
  
각 환자의 검체 당 각 microsatellite marker에 대한 LOH와 면역조직화학적 검사 결과를 백분율로 분석하였고, p53 단백 발현의 면역조직화학 검사 결과 와 함께 환자의 임상 병기 및 제반 임상 소견 및 예후 인자들과의 상관관계 를 상호 비교하고 Chi-square 검정으로 연관성을 검증하였고, p value가 0.05 이하인 경우를 통계학적으로 유의한 것으로 판정하였다. 

결     과

임상 및 병리학적 소견 
   총 100예의 갑상선 종양 증례 중 선종성 증식 20예(20%), 여포 선종 20예(20%), 여포 암종 10예(10%), 유두상 암종 50예(50%)이었으며 여포 암종은 모두 미소 침윤형이었다. 한편, 유두상 암종에서는 조직학적 분화도상 고분화도가 35예, 저분화도가 15예이었고, 림프절 전이는 23예(46%)에서 있었고, 림프 색전은 15예(30%)에서 있었다. 종양의 크기별로는 2.0 cm 이상은 18예(36%) 이었으며, 갑상선 외부 종양 침윤은 18예(36%)에서 있었다.

LOH의 검출

LOH의 검출 양상 
   본 실험에서 사용한 microsatellite 표지자는 염색체 17 p13상의 p53 유전자와 관련된 TP53, D17S796, D17S5, D17S513 이었으며, LOH는 4개의 표지자에서 모두 검출되었다(Table 2). LOH가 1개 이상 검출된 증례는 선종성 증식, 여포선 종, 여포 암종, 유두상 암종의 20, 20, 10, 50예 중 각각 0예(0%), 6예(30%), 8예(80%), 31예(62%)이었으며, 양성 종양과 비교하면 암종에서 LOH 비율이 의미있게 높았다(p=0.032)(Table 3, Fig. 1).

유두상 암종에서 LOH와 임상병리학적 특성과의 상관관계
  
유두상 암종의 17p13 염색체의 LOH 검출률은 성별, 연령 등과는 상관관계가 없었다. 종양 크기에 따른 LOH 검출은 2.0 cm 이상인 경우 14예(77.7%), 2.0 cm 이하인 경우 17예 (53.1%)이었고 종양의 크기가 클수록 LOH 검출률이 높은 경향을 보였으나 유의성은 없었다. 
   종양의 분화도에 따른 경우 고분화성 암종에서는 18예(51.4%), 저분화성 암종에서는 13예(86.7%)로서 저분화성 암종에서 검출률이 유의성 있게 높았다(p=0.047).
종양내에 형성된 림프 색전의 유무에 따른 LOH 검출은 색전이 있는 경우 11예(73.3%), 색전이 없는 경우 20예(57.1%)로서 색전이 있는 경우 LOH 검출률이 높은 경향을 보였으나 유의성은 없었다.
   갑상선외 침범에 따른 LOH 검출은 침범이 있는 경우 13예(72.2%), 없는 경우 18예(56.3%)로서 침범이 있는 경우가 없는 경우보다 검출률이 높은 경향을 보였으나 유의성은 없었다. 
   림프절 전이 여부에 따른 LOH 검출은 전이성인 경우 19예(82.6%), 전이가 없는 경우는 12예(44.4%)이었으며, 전이성 암종이 비전이성에 비해서 높은 LOH의 검출을 보였으며 유의성이 있었다(p=0.023)(Table 4). 

MMP-2 단백의 발현과 임상병리학적 특성과의 상관관계
   MMP-2 단백 발현 양상은 주로 종양세포의 세포질에서 현저하게 발현되었 으나 종양 세포 군집 주변 기질의 섬유모 세포와 혈관 내피세포에서도 관찰 되었다(Fig. 2). 
   강양성으로 발현된 경우만을 기준으로 할 경우 각 종양별로는 선종성 증식 2예(10%), 여포 선종 5예(25%), 여포 암종 4예(40%), 유두상 암종 37예(74%)에서 발현되어 각 종양별로 MMP-2의 발현율이 증가하는 경향을 보였으며 유의성이 있었다(p=0.022)(Table 3). 
   유두상 암종의 종양 크기에 따른 발현은 2.0 cm 이상인 경우 13예(72.2%), 2.0 cm 미만인 경우 24예(75%)로서 종양의 크기와는 상관관계가 없었다.
   종양의 분화도 경우에는 고분화성 암종에서 23예(65.7%), 저분화성 암종에서는 14예(93.3%)에서 발현되어 고분화성 암종에 비해 저분화성 암종에서 유의성 있게 높은 검출률을 보였다(p=0.019). 림프 색전의 유무에 따른 경우 색전이 있는 암종에서 12예(80%), 색전이 없는 경우 25예(71.4%)로서 색전이 있는 암종에서 상대적으로 높은 검출률을 보였으나 통계학적인 유의성은 없었다. 갑상선외 침범에 따른 경우 침범이 있는 암종에서 13예(72.2%), 침범이 없는 경우 24예(75%)로서 양자간에는 발현 차이가 없었다. 림프절 전이 여부에 따른 경우 전이성 암종은 18예(78.3%), 비전이성 암종은 19예(70.4%)에서 발현을 보여 전이성 암종에서 상대적으로 높은 검출률을 보였으나 통계학적인 유의성은 없었다(Table 4). 

MMP-9 단백의 발현과 임상병리학적 특성과의 상관관계
   MMP-9 단백 발현 양상은 MMP-2 발현과 유사하였다(Fig. 2). 
   강양성으로 발현된 경우만을 기준으로 할 경우 각 종양별로는 선종성 증식 2예(10%), 여포 선종 4예(20%), 여포 암종 4예(40%), 유두상 암종 35예(70%)에서 발현되어 각 종양별로 MMP-9의 발현율이 증가하는 경향을 보였으며 유의성이 있었다(p=0.030)(Table 3).
   유두상 암종의 종양 크기에 따른 발현은 2.0 cm 이상인 경우 13예(72.2%), 2.0 cm 미만인 경우 22예(68.8%)로서 종양의 크기와는 상관관계가 없었다. 
  
종양의 분화도에 따른 발현은 고분화성 암종에서 22예(62.9%), 저분화성 암종에서는 13예(86.7%)에서 발현되어 고분화성 암종에 비해 저분화성 암종에서 유의성 있게 높은 검출률을 보였다(p=0.043). 림프 색전의 유무에 따른 경우 색전이 있는 암종에서 10예(66.7%), 색전이 없는 경우 25예(71.4%)로서 양자간에는 발현 차이가 없었다. 갑상선외 침범에 따른 경우 침범이 있는 암종에서 12예(66.7%), 침범이 없는 경우 23예(71.9%)로서 침범이 있는 암종에서 상대적으로 높은 검출률을 보였으나 통계학적인 유의성은 없었다. 림프절 전이 여부에 따른 경우 전이성 암종은 16예(69.6%), 비전이성 암종은 19예(70.4%)에서 발현을 보여 양자간에는 발현 차이가 없었다(Table 4).

TIMP-2 단백의 발현과 임상병리학적 특성과의 상관관계
   TIMP-2 단백 발현 양상은 MMP-2, MMP-9와는 달리 종양세포 보다는 간질에서 발현이 증가되는 소견을 보였다(Fig. 2). 
   강양성으로 발현된 경우만을 기준으로 할 경우 각 종양별로는 선종성 증식 1예(5%), 여포 선종 4예(20%), 여포 암종 4예(40%), 유두상 암종 32예(64%)에서 발현되어 각 종양별로 TIMP-2의 발현율이 증가하는 경향을 보였으나 유의성이 없었다. 다만 양성 종양과 악성 종양으로 구분하여 비교하면 악성 종양에서 유의성 있게 높은 발현을 보였다(p=0.01)(Table 3).
   유두상 암종의 종양 크기에 따른 발현은 2.0 cm 이상인 경우 12예(66.7%), 2.0 cm 미만인 경우 20예(62.5%)로서 종양의 크기와는 상관관계가 없었다. 종양의 분화도에 따른 발현은 고분화성 암종에서 20예(57.1%), 저분화성 암 종에서는 12예(80%)에서 발현되어 고분화성 암종에 비해 저분화성 암종에서 유의성 있게 높은 검출률을 보였다(p= 0.033). 림프 색전의 유무에 따른 경우 색전이 있는 암종에서 9예(60%), 색전이 없는 경우 23예(65.7%)로서 양자간에는 발현 차이가 없었다. 갑상선외 침범에 따른 경우 침범이 있는 암종에서 11예(61.1%), 침범이 없는 경우 21예(65.6%)로서 양자간에는 발현 차이가 없었다. 림프절 전이 여부에 따른 경우 전이성 암종은 14예(60.9%), 비전이성 암종은 18예(66.7%)에서 발현을 보여 양자간에는 발현 차이가 없었다(Table 4). 

MMP-2, MMP-9, TIMP-2 단백 발현간의 상관 관계
  
유두상 암종에서 MMP-2, MMP-9, TIMP 단백 발현은 각각 37예, 35예, 32예에서 있었다. 유두상 암종에서 MMP-2와 MMP-9 두가지 모두 발현이 있는 증례는 28예이었으며 이는 통계학적으로 유의성이 있었다(p=0.041). 그러나 MMP-2와 TIMP-2 및 MMP-9과 TIMP-2 발현 상호간에는 유의성 있는 관계가 없었다.

유두상 암종에서 p53 유전자에서의 LOH와 MMP-2/9, TIMP-2 발현과 의 상관 관계 
   p53 유전자와 관련된 4개의 표지자에서 LOH가 관찰된 31예 중 MMP-2, MMP-9, TIMP-2 발현은 각각 24예, 19예, 19예에서 있었으며, MMP-2 발현은 통계학적으로 유의성이 있었으나(p=0.029) 그 외 MMP-9, TIMP-2 발현과는 통계학적인 유의성이 없었다. 

고     찰

   갑상선 암종의 예후에 영향을 미치는 인자들로서 임상 특성, 병리학적 소견과 다양한 종양생물학적 소견을 종합한 결과 종양의 TNM 병기가 일반적으로 가장 중요한 예후 인자로 평가받고 있지만, 이 분류법만으로는 환자의 예후 및 재발 여부 등과 일치하지 않는 측면들이 있다. 이에 따라 좀 더 객관적인 예후인자를 찾기 위한 노력이 진행되고 있다. 
  
종양의 침습과 전이 과정 중에 악성 종양세포는 원발 병소 및 전이 병소에서의 기저막과 혈관의 내피세포층을 뚫고 침습하므로 종양의 악성화 진행과정에는 장애물이 되는 기저막과 세포외 기질의 파괴가 필수적 요소이다. 이 기전에 관여하는 효소 중 금속 함유 기질단백 분해효소(matrix metalloproteinase:이하 MMP)는 결장암, 폐암, 뇌종양, 난소암, 췌장암 등에서 발현이 증가되는 경우 종양의 침윤과 전이와 상관관계가 있어서 MMP의 발현 증가는 보다 심한 악성도를 의미하는 예후 인자로 보고되고 있다.1)13)14)15)16) MMP는 현재까지 8종류가 알려져 있으며, 그 중 분자량 72 kDa, 92 kDa의 type Ⅳ collagenase에 해당하는 MMP-2와 MMP-9는 기저막의 주요 성분인 제 4 형 콜라겐과 젤라틴, 라미닌을 분해하는 효소이다. 또한 MMP의 분비를 제어하고 활성도를 억제하여 암세포의 침습을 방지하는 데에 TIMP가 관여한다고 알려져 있다.17)18)
   본 연구에서는 MMP-2, MMP-9, TIMP-2 단백 발현을 면역조직 화학적 방법으로 조사하였으며 이들 단백 발현은 주로 종양과 종양 주위의 기질내 섬유모 세포에서 발현됨이 관찰되었다. 또한 암종과 양성 종양 사이에 그리고 갑상선 유두암종의 조직학적 등급상 저분화성 암종에서 유의하게 높은 발현 차이를 보였는데 갑상선 암종에서 MMP-2, MMP-9 발현이 종양의 발생 및 악성화에 연관된다는 여러 문헌들과 부합되었다.3)4)5)
   한편 MMP의 작용에 길항 작용을 하는 것으로 밝혀진6) TIMP 단백 발현 결과에서는 종양의 악성도와 분화도 등급이 높을수록 TIMP 발현이 낮아져서 MMP와 TIMP가 역상 관계로 결과가 나올 것으로 기대되었지만 실제로는 유의성 있는 차이가 없었다. 이런 결과는 Mimori 등14)의 보고와 비슷한 소견으로 이런 결과가 나온 원인을 몇가지 추론해 볼 수 있는데 첫째, 악성도가 높은 암종에서 MMP-2 발현이 증가하면 싸이토카인을 함유한 대식세포의 유도를 촉진하고 대식세포에서 분비된 싸이토카인이 TIMP-2의 발현을 증가시켰을 것으로 추측되며 둘째, Poulsom 등6)이 주장한 바에 의하면 TIMP-2 자체가 MMP를 억제하는 작용 이외에 성장인자로서의 활성도를 가져 두가지 상반된 역할을 담당하지 않을까라고 추측해볼 수 있고 이를 밝히기 위해선 향후 더 많은 증례로 mRNA 수준까지 연구가 전향적으로 확장될 필요성이 있을 것으로 생각된다. 
  
한편, p53 종양억제유전자는 가장 많은 장기에서 그 변이가 연구된 유전자로서 악성종양에서 가장 변이가 흔하게 발견되는 유전자로, p53 단백은 DNA 손상에 대한 세포 반응에 관여하고 다른 기능의 조절유전자 등과 결합하여 세포주기의 G1기에서 S기로의 이행을 억제하는 것으로 알려져 있다. 따라서 p53 유전자에서 변이나 결손 등 이상이 생기면 손상된 p53 DNA의 증폭이 일어나거나 또는 종양발생 억제 기능이 소실되어 악성화로 진행된다고 판단된다.7)12)19)20) 본 연구에서는 p53 유전자의 LOH를 네가지 표지자를 사용하여 검출하였는데 각 표지자에서도 악성 종양과 양성 종양간에 의미있는 LOH 검출률의 차이가 있었으며 유두상 암종에서도 종양의 크기가 크거나, 종양의 갑상선 외 침범, 림프 색전 등이 있는 경우 더 높은 p53 LOH의 검출률의 경향을 보였으며 저분화도와 림프절 전이암종에서는 통계학적인 유의성이 관찰되었고, 이는 발암 과정 및 악성화의 진행과정에 종양억제 유전자의 결손 또는 돌연변이가 주요 기전으로 작용한다고 알려져 있는 사실과 모든 악성 종양에서 LOH가 검출된다는 보고와 일치했으며 Dobosz 등12)의 결과와 부합되었다. 
   한편 MMP의 발현 기전에 대해서는 많이 알려지지 않았지만 종양세포들이 여러 싸이토카인을 분비하여 종양과 종양주위의 섬유모 세포를 자극한다는 보고가 있으며, 또한 p53이나 c-Met 같은 다양한 유전자 발현을 중추적으로 조절하는 능력을 갖는 유전자 산물에 의해 MMP-2, MMP-9이 유전자 차원에서 전사 활성화된다는 보고도 있다. 다만, MMP 발현에 관련되어 p53 유전자의 전사 인자로서의 중추적인 관련성을 규명한 문헌은 아직까지는 국내 외적으로 드물다.9)10)11) Bian 등8)은 MMP-2 유전자의 전사 촉진부(promoter)에 p53 단백의 부착 부위가 있으므로 p53 유전자에 의해 MMP-2의 발현이 조절된다는 보고를 하여 암종의 침습 기전에서 p53에 의한 MMP-2 발현 활성화 기전의 가능성도 제시될 수 있다고 본다. 본 연구에서는 p53 LOH 검출률과 MMP-2 단백 발현과의 유의성 있는 상관관계가 관찰되어 p53 유전자가 MMP-2 발현 조절에 관여한다고 추측된다. 
   이상의 소견들로 p53 유전자의 LOH를 비롯해서 MMP-2, MMP-9 단백 발현은 갑상선 종양의 악성화와 저분화도를 나타내는 지표로 임상적 적용이 유용할 것으로 판단되며, 이들 단백들의 발현에 p53 유전자에 의한 조절 기전이 작용할 것으로 생각된다. 

결     론

   갑상선 악성 종양에서 MMP-2, MMP-9, TIMP-2의 단백 발현과 p53 유전자의 LOH 검출이 동시에 유의성 있게 증가하는 양상을 보였고, 특히 저분화성 암종에서 모두 유의성 있게 높은 검출률을 보였다. 이상의 결과를 종합해 볼 때 MMP 단백 발현은 암종의 악성도를 예측하는 예후 인자로서 일정 역할을 담당할 수 있을 것으로 생각된다. 그러나 종양의 악성도와 분화도 등급이 높을수록 TIMP 발현이 낮아져서 MMP와 TIMP가 역상 관계로 나올 것으로 기대되었지만 실제로는 유의성 있는 차이가 없었는데 이를 밝히기 위해선 향후 더 많은 증례로 mRNA 수준까지 연구가 전향적으로 확장될 필요성이 있을 것으로 생각된다.
   본 연구에서는 p53 LOH 검출률과 MMP-2 단백 발현과의 유의성 있는 상관관계가 관찰되어 p53 유전자가 MMP-2 발현 조절에 관여한다고 추측되나 그 기전을 명확히 규명하기 위해선 좀 더 심층적인 연구가 진행되어야 할 것으로 생각된다. 


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