Analysis of Cyanide in Cigarette Smoke and Characterization of Detoxification Process in Oral Cavity

Abstract

Cigarette smoke contains high concentration of poisonous hydrogen cyanide (HCN) gas which is easily absorbed in human body. In this thesis, we developed a capillary electrophoresis (CE) method to analyze cyanide (CN) component in cigarette smoke and understand how oral cavity response to the CN substances. CN was extracted by bubbling cigarette smoke through various isotonic solutions at various pH conditions. The concentration of CN in the solutions was determined by the oxidation reaction of hydrogen peroxide, converting CN into thiocyanate ion (SCN-), prior to the detection by CE. Interestingly, CN- ion is biologically detoxified into SCN- by the action of sulfur transferase enzyme, rhodanese. In the present study, all of cell lysates prepared from human gingiva cells (YD-38), human tongue cells (YD-15) and human epithelial cells (KB and fadu) converted CN- into SCN-. Among cell lysates, YD-38 cells showed the highest conversion rate. RT-PCR confirmed the expression of rhodanese gene in all oral cancer cells investigated. The secretion of SCN- from the cells was confirmed by CE, supporting that CN uptaken in oral cavity cells was not only converted into SCN- but also secreted out into saliva.|독성을 지니는 hydrogen cyanide(HCN) 가스는 담배연기의 성분이며 인체에 CN-의 형태로 흡수되어 독성을 유발한다. 체내에서 cyanide는 sulfur transferase 효소인 rhodanese에 의해 thiocyanate (SCN-)로 전환되는데 이로 인해 담배를 많이 피우는 사람의 혈청 또는 체액에는 SCN-이 더 높은 농도로 검출되는 것으로 보고되었다. 그러나 구강세포 내에서 SCN- 형성 및 축적기전은 아직 명확히 밝혀진 바 없다. 본 연구에서는 전기영동 장비를 이용하여 담배연기 내의 CN- 성분을 분석하고 CN- 성분이 구강 내에서 어떻게 비독성 성분으로 전환되는 지를 조사하였다. 담배연기 성분인 HCN은 다양한 pH의 isotonic 용액에서 포집하였다. 용액 내의 HCN 농도를 평가하기 위해서 HCN 과 thiosulfate를 과산화수소 산화반응에 의해 SCN-으로 전환시킨 후 전기영동 장비 (capillary electrophoresis, CE)를 이용하여SCN-을 검출하였다. 조사한 human 잇몸세포 (YD-38), 혀 세포 (YD-15), 상피세포 (KB 와 Fadu)의 lysate에서 CN-이 SCN-으로 전환된는 것을 확인하였다. 특히 YD-38 세포에서 상대적으로 큰 전환을 보였다. 또한 구강세포들이 rhodanese 유전자를 발현하고 있음을 RT-PCR을 이용해 확인하였다. 마지막으로, CN-에 노출시킨 세포를 배양한 배지에서 SCN-을 전기영동에 의해 검출함으로써 구강 내에서 세포로 유입된 CN- 이온이 rhodanese에 의해 SCN-으로 전환된 후 타액으로 분비될 수 있음을 확인하였다.