활성산소는 에너지 대사를 위해 산소를 이용하는 모든 생명체에서 발생하는 산소 부산물이다. 정상적인 환경에서 대부분의 활성산소는 세포수준에서 존재하는 다양한 방어시스템에 의해 효율적으로 제거되어 생체에 대한 영향을 최소화 할 수 있으나, 스트레스 환경에서 활성산소는 이러한 방어시스템의 능력을 벗어나 세포의 주요한 기능을 파괴하거나 특이적인 신호전달과정을 유도하기도 한다. 이러한 활성산소의 종류로는 superoxide (O2-)와 효소촉매반응을 통해 형성되는 hydrogen peroxide (H2O2), 그리고 catalytic metal ion (Fe2+, ...
활성산소는 에너지 대사를 위해 산소를 이용하는 모든 생명체에서 발생하는 산소 부산물이다. 정상적인 환경에서 대부분의 활성산소는 세포수준에서 존재하는 다양한 방어시스템에 의해 효율적으로 제거되어 생체에 대한 영향을 최소화 할 수 있으나, 스트레스 환경에서 활성산소는 이러한 방어시스템의 능력을 벗어나 세포의 주요한 기능을 파괴하거나 특이적인 신호전달과정을 유도하기도 한다. 이러한 활성산소의 종류로는 superoxide (O2-)와 효소촉매반응을 통해 형성되는 hydrogen peroxide (H2O2), 그리고 catalytic metal ion (Fe2+, Cu2+)과 만날 때 생성되는 hydroxyl radical (•OH)가 있다. 활성산소의 생성은 superoxide의 생성을 기본으로 높은 반응성의 Nitric Oxide (NO), Hydrogen peroxide (H2O2), hydroxyl radical(•OH)등이 생성 되는데, 이러한 superoxide(O2-)를 NADPH oxidase가 생성한다. NADPH oxidase는 세포막 효소 단백질(membrane bound enzyme complex)로써 superoxide (O2-)를 생산하는 효소 단백질이다. NADPH oxidase는 4개의 세포질 단백질 p40phox, p47phox, p67phox, small GTPase Rac 1/2 와 2개의 세포막 단백질 p22phox, gp91phox로 구성된 Cytochrome b558 으로 구성되어 있다. NADPH oxidase를 구성하는 p40phox, p47phox, p67phox와 small GTPase Rac 1/2는 평상시에 세포질에 존재하며, 세포가 자극을 받을 때 p47phox의 인산화가 이루어져 세포막 단백질 p22phox의 SH3 domain과 결합함으로써 활성을 나타내어 superoxide(O2-)를 생성한다. 이에 본 연구에서는 항산화 효능이 알려져 있는 betanin을 이용하여 세포의 항산화 효능에 있어서의 가장 근원적인 superoxide (O2-)생성에 직접적인 작용을 하는 NADPH oxidase activity에betanin이 미치는 영향과 그 메카니즘에 관한 연구를 진행하였다. Superoxide(O2-)와 같은 활성산소종은 일반적으로 반응성이 큰 물질로서 직접적인 측정이 불가능하므로 적절한 probe와 반응시켜 나온 산물을 이용하여 측정하게 되는데 이러한 측정을 위해 Lucigenin을 이용한 Lucigenin chemiluminescence assay를 이용하여 측정하였다. PMA에 의해 활성화된 Raw264.7 세포에서 superoxide (O2-)의 생산이 Betanin에 의해서 억제되는 것을 Lucigenin chemiluminescence assay를 이용한 NADPH oxidase activity 활성을 통해 확인하였으며, PMA에 의해 활성화된 Raw264.7 murine macrophage세포의 NADPH oxidase는 PMA 자극 1시간 후에 최대의 활성을 보였다. Betanin의 NADPH oxidase activity 억제효과를 비교하기 위해 Apocynin이라 하는 NADPH oxidase activity 억제제를 사용하여 비교하였으며, Raw264.7 murine macrophage 세포는 PMA 자극 1 시간 후 정상세포에 비해 276.7%의 활성 상승 수치를 보였다. 대조군인 Apocynin의 경우 1mM/ml 에서 1uM/ml 까지 농도의존적으로 NADPH oxidase activity 억제를 보였다. Betanin은 PMA 자극 1시간 전에 처리하였으며, PMA 자극 1 시간 후 Betanin 100 ng/ml 농도에서 29.5%의 NADPH oxidase activity 억제효과를 보였다. 또한, Betanin과 dextrin을 분리한 순수 Betanin과 합성품인 iso-betanin을 이용하여 NADPH oxidase activity 억제효과를 볼 수 있었으며, 순수 betanin과 iso-betanin은 1 ug/ml 에서 최대 15.8%, 6.1%의 억제효과를 보였다. 이 결과로 보아 PMA에 의해 활성화된 Raw264.7 murine macrophage세포가 betanin에 의해 superoxide(O2-)의 생산이 감소되는 것으로 보이며, specific NADPH oxidase activity inhibitor인 Apocynin에 비해 미약하게 betanin이 superoxide(O2-)를 생산하는 NADPH oxidase에 작용하여 NADPH oxidase의 활성억제를 보이는 것으로 사료된다.
활성산소는 에너지 대사를 위해 산소를 이용하는 모든 생명체에서 발생하는 산소 부산물이다. 정상적인 환경에서 대부분의 활성산소는 세포수준에서 존재하는 다양한 방어시스템에 의해 효율적으로 제거되어 생체에 대한 영향을 최소화 할 수 있으나, 스트레스 환경에서 활성산소는 이러한 방어시스템의 능력을 벗어나 세포의 주요한 기능을 파괴하거나 특이적인 신호전달과정을 유도하기도 한다. 이러한 활성산소의 종류로는 superoxide (O2-)와 효소촉매반응을 통해 형성되는 hydrogen peroxide (H2O2), 그리고 catalytic metal ion (Fe2+, Cu2+)과 만날 때 생성되는 hydroxyl radical (•OH)가 있다. 활성산소의 생성은 superoxide의 생성을 기본으로 높은 반응성의 Nitric Oxide (NO), Hydrogen peroxide (H2O2), hydroxyl radical(•OH)등이 생성 되는데, 이러한 superoxide(O2-)를 NADPH oxidase가 생성한다. NADPH oxidase는 세포막 효소 단백질(membrane bound enzyme complex)로써 superoxide (O2-)를 생산하는 효소 단백질이다. NADPH oxidase는 4개의 세포질 단백질 p40phox, p47phox, p67phox, small GTPase Rac 1/2 와 2개의 세포막 단백질 p22phox, gp91phox로 구성된 Cytochrome b558 으로 구성되어 있다. NADPH oxidase를 구성하는 p40phox, p47phox, p67phox와 small GTPase Rac 1/2는 평상시에 세포질에 존재하며, 세포가 자극을 받을 때 p47phox의 인산화가 이루어져 세포막 단백질 p22phox의 SH3 domain과 결합함으로써 활성을 나타내어 superoxide(O2-)를 생성한다. 이에 본 연구에서는 항산화 효능이 알려져 있는 betanin을 이용하여 세포의 항산화 효능에 있어서의 가장 근원적인 superoxide (O2-)생성에 직접적인 작용을 하는 NADPH oxidase activity에betanin이 미치는 영향과 그 메카니즘에 관한 연구를 진행하였다. Superoxide(O2-)와 같은 활성산소종은 일반적으로 반응성이 큰 물질로서 직접적인 측정이 불가능하므로 적절한 probe와 반응시켜 나온 산물을 이용하여 측정하게 되는데 이러한 측정을 위해 Lucigenin을 이용한 Lucigenin chemiluminescence assay를 이용하여 측정하였다. PMA에 의해 활성화된 Raw264.7 세포에서 superoxide (O2-)의 생산이 Betanin에 의해서 억제되는 것을 Lucigenin chemiluminescence assay를 이용한 NADPH oxidase activity 활성을 통해 확인하였으며, PMA에 의해 활성화된 Raw264.7 murine macrophage세포의 NADPH oxidase는 PMA 자극 1시간 후에 최대의 활성을 보였다. Betanin의 NADPH oxidase activity 억제효과를 비교하기 위해 Apocynin이라 하는 NADPH oxidase activity 억제제를 사용하여 비교하였으며, Raw264.7 murine macrophage 세포는 PMA 자극 1 시간 후 정상세포에 비해 276.7%의 활성 상승 수치를 보였다. 대조군인 Apocynin의 경우 1mM/ml 에서 1uM/ml 까지 농도의존적으로 NADPH oxidase activity 억제를 보였다. Betanin은 PMA 자극 1시간 전에 처리하였으며, PMA 자극 1 시간 후 Betanin 100 ng/ml 농도에서 29.5%의 NADPH oxidase activity 억제효과를 보였다. 또한, Betanin과 dextrin을 분리한 순수 Betanin과 합성품인 iso-betanin을 이용하여 NADPH oxidase activity 억제효과를 볼 수 있었으며, 순수 betanin과 iso-betanin은 1 ug/ml 에서 최대 15.8%, 6.1%의 억제효과를 보였다. 이 결과로 보아 PMA에 의해 활성화된 Raw264.7 murine macrophage세포가 betanin에 의해 superoxide(O2-)의 생산이 감소되는 것으로 보이며, specific NADPH oxidase activity inhibitor인 Apocynin에 비해 미약하게 betanin이 superoxide(O2-)를 생산하는 NADPH oxidase에 작용하여 NADPH oxidase의 활성억제를 보이는 것으로 사료된다.
Reactive oxygen species were used oxygen for energy metabolism that occur in all living organisms. Under normal conditions, most of the active reactive oygen species are efficiently removed by the various defense systems at the cellular level, but that could lead to destroy cells or primary function...
Reactive oxygen species were used oxygen for energy metabolism that occur in all living organisms. Under normal conditions, most of the active reactive oygen species are efficiently removed by the various defense systems at the cellular level, but that could lead to destroy cells or primary function of specific signaling pathways in the stress environment when continued beyond the ability of that defense system. There are three type of reacive oxygen species that superoxide (O2-), formed through catalytic hydrogen peroxide (H2O2) and the catalytic metal ion (Fe2 +, Cu2 +) when interact with the hydroxyl radical (• OH). The generation of superoxide (O2-) is the based component of generated of the high reactive Nitric Oxide (NO), Hydrogen peroxide (H2O2) and hydroxyl radical (• OH). Moreover, the superoxide (O2-) was directly generated by the NADPH oxidase. The NADPH oxidase (nicotinamide adenine dinucleotide phosphate-oxidase) is a membrane-bound enzyme complex. It can be found in the plasma membrane as well as in the membranes of phagosomes. It is It is made up of six subunits. These subunits are a Rho guanosine triphosphatase (GTPase), usually Rac1 or Rac2 (Rac stands for Rho-related C3 botulinum toxin substrate) and five phagocytic oxidase units which the membrane components of gp91-phox, p22phox and the cytosolic components of p40phox, p47phox, p67phox. Upon stimulation, the cytosolic components of NADPH oxidase, p40phox, p47phox, and p67phox and small GTPase, Rac 1/2 move to plasma membrane and become associated with the membrane components, p22phox and gp91-phox of NADPH oxidease that generates superoxide (O2-). In this study, we studied the mechanism underlying the effect betanin on NADPH oxidase activity using a Mouse monocyte macrophage cell (Raw 264.7). Raw264.7 cells, stimulated by PMA, was inhibited the superoxide (O2-) production by Betanin using Lucigenin chemiluminescence assay and confirmed the maximal activation level of NADPH oxidase activity at 1 hour after the PMA stimulated. The NADPH oxidase activity levels was decreased of 29.5% by betanin 100 ng/ml than PMA stimulated Raw 264.7 cells. In addition, pure betanin and iso-betanin treated group (1 ug/ml) were reduced NADPH oxidase activity levels 15.8%, 6.1% than PMA stimulated group. From these results. the activated NADPH oxidase activity in Raw264.7 murine macrophage cells were inhibited by betanin and shown that similarly effect of Apocynin, specific NADPH oxidase activity inhibitor. Betanin is widely used for purpose of antioxidant effect chemicals and numerous experimental studies suggest that it acts as a free radical scavenger. In this experimental studies, the betanin could be inhibition effect of NADPH oxidase activity, and suggest that betanin is a effective antioxidant chemical of Reactive oxygen species.
Reactive oxygen species were used oxygen for energy metabolism that occur in all living organisms. Under normal conditions, most of the active reactive oygen species are efficiently removed by the various defense systems at the cellular level, but that could lead to destroy cells or primary function of specific signaling pathways in the stress environment when continued beyond the ability of that defense system. There are three type of reacive oxygen species that superoxide (O2-), formed through catalytic hydrogen peroxide (H2O2) and the catalytic metal ion (Fe2 +, Cu2 +) when interact with the hydroxyl radical (• OH). The generation of superoxide (O2-) is the based component of generated of the high reactive Nitric Oxide (NO), Hydrogen peroxide (H2O2) and hydroxyl radical (• OH). Moreover, the superoxide (O2-) was directly generated by the NADPH oxidase. The NADPH oxidase (nicotinamide adenine dinucleotide phosphate-oxidase) is a membrane-bound enzyme complex. It can be found in the plasma membrane as well as in the membranes of phagosomes. It is It is made up of six subunits. These subunits are a Rho guanosine triphosphatase (GTPase), usually Rac1 or Rac2 (Rac stands for Rho-related C3 botulinum toxin substrate) and five phagocytic oxidase units which the membrane components of gp91-phox, p22phox and the cytosolic components of p40phox, p47phox, p67phox. Upon stimulation, the cytosolic components of NADPH oxidase, p40phox, p47phox, and p67phox and small GTPase, Rac 1/2 move to plasma membrane and become associated with the membrane components, p22phox and gp91-phox of NADPH oxidease that generates superoxide (O2-). In this study, we studied the mechanism underlying the effect betanin on NADPH oxidase activity using a Mouse monocyte macrophage cell (Raw 264.7). Raw264.7 cells, stimulated by PMA, was inhibited the superoxide (O2-) production by Betanin using Lucigenin chemiluminescence assay and confirmed the maximal activation level of NADPH oxidase activity at 1 hour after the PMA stimulated. The NADPH oxidase activity levels was decreased of 29.5% by betanin 100 ng/ml than PMA stimulated Raw 264.7 cells. In addition, pure betanin and iso-betanin treated group (1 ug/ml) were reduced NADPH oxidase activity levels 15.8%, 6.1% than PMA stimulated group. From these results. the activated NADPH oxidase activity in Raw264.7 murine macrophage cells were inhibited by betanin and shown that similarly effect of Apocynin, specific NADPH oxidase activity inhibitor. Betanin is widely used for purpose of antioxidant effect chemicals and numerous experimental studies suggest that it acts as a free radical scavenger. In this experimental studies, the betanin could be inhibition effect of NADPH oxidase activity, and suggest that betanin is a effective antioxidant chemical of Reactive oxygen species.
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