Reactive oxygen species (ROS) have emerged as important signaling molecules in the regulation of various cellular processes. In our study, we investigated the effect of a wide range of ROS on Chinese hamster lung fibroblast (V79) cell proliferation. Treatment with $H_2O_2$, superoxide anion (generated by xanthine and xanthine oxidase), menadione and phenazine methosulfate increased the cell proliferation by approximately 50%. Moreover, a similar result was observed after partial inhibition of superoxide dismutase (SOD) and glutathione peroxidase. This up-regulation of cell proliferation was suppressed by pre-treatment with hydroxyl radical scavengers and iron chelating agents. In addition to ROS, treatment with exogenous catalase and SOD mimic (MnTMPyP) suppressed the normal cell proliferation. Short-term exposure of the cells to 100 micro M $H_2O_2$ was sufficient to induce proliferation, which indicated that activation of the signaling pathway is important as an early event. Accordingly, we assessed the ability of $H_2O_2$ to activate mitogen-activated protein kinases (MAPK). Jun-N-terminal kinase (JNK) and p38 MAPK were both rapidly and transiently activated by 100 μM H2O2, with maximal activation 30 minutes after treatment. The binding activity of AP-1 and the phosphorylation of c-Jun were also increased at the same time. However, the activity of extracellular signal-regulated kinase (ERK) was not changed. Pretreatment with SB203580 and SB202190, specific inhibitors of p38 MAPK, reduced the cell proliferation induced by $H_2O_2$. The activation of both JNK and p38 MAPK were also suppressed by pre-treatment with hydroxyl radical scavenger and iron chelating agent. These results suggest that the trace metal-driven Fenton reaction is a critical mechanism that underlies cell proliferation and MAPK activation. Further, the receptor tyrosine kinase, protein kinase C, and phospholipase $A_2$ pathways might be at least partially involved in the activation of JNK, p38 MAPK, and cell proliferation induced by ROS.
최근연구에 의하면 활성산소가 세포내의 여러 가지 대사과정에 관련되어 있다는 보고가 많이 나오고 있다. 본 연구에서는 여러 가지 종류의 다양한 활성산소가 Chinese hamster 폐 섬유아 세포의 성장에 미치는 영향을 측정하였다. $H_2O_2$, superoxide, menadione, phenazine methosulfate의 경우 약 50% 정도의 세포성장증진효과를 보였다. 또한 세포 내에 존재하는 항산화 효소인 superoxide dismutase나 glutathione peroxidase를 부분 억제 시켰을 때에도 비슷한 효과를 관찰하였다. 이런 활성산소에 의한 세포성장 증진 효과는 수산화 라디칼 제거제나 철등 전이금속 chelating 물질을 전처리 하였을 때 억제된다는 사실을 밝혔다. 활성산소뿐만 아니라 외부에서 다량 첨가한 catalase나 superoxide dismutase 유사물질을 처리 하였을 경우 정상적이 세포성장이 억제되었다. 한편 $H_2O_2$에 의한 세포성장 증진효과는 짧은 시간동안만 처리해도 충분히 일어났는데, 이는 초기에 발생하는 세포 내에의 신호전달체계가 세포성장에 중요한 역할을 한다는 것을 나타낸다. 따라서 $H_2O_2$에 의한 mitogen activated protein kinases (MAPK)의 활성을 측정하였다. 그 결과 Jun-N-terminal kinase (JNK) 와 p38 MAPK의 경우 $H_2O_2$를 처리한 뒤 30분쯤에서 최대로 활성이 증진됨을 측정하였다. 또한 전자조절인자인 Jun의 인산화와 AP-1의 활성 역시 같은 경향을 보였다. 그러나 extracellular signal-regulated kinase (ERK)의 활성은 큰 변화를 보이지 않았다. p38 MAPK의 억제제인 SB203580과 SB202190을 처리하였을 경우 $H_2O_2$에 의한 세포증진효과가 억제됨을 확인하였다. 또한 앞에서와 마찬가지로 수산화 라디칼 제거제나 철등 전이금속 chelating 물질을 전처리 하였을 때에 $H_2O_2$에 의한 JNK 및 p38 MAPK의 활성증진효과가 사라짐을 측정하였다. 이런 결과를 종합해 볼 때 철등의 전이금속에 의한 Fenton 반응이 세포성장과 MAPK 활성에 중요한 역할을 한다고 여겨진다. $H_2O_2$에 의한 세포신호전달과정을 좀더 추적한 결과 최소한 부분적으로는 receptor tyrosine kinase나 protein kinase C 또는 phospholipase $A_2$의 과정을 거쳐 결국에는 JNK 나 p38 MAPK 까지 전달된다는 것을 확인하였다.
