[논문]우슬이 산화적 스트레스와 관련한 세포내 신호전달계에 미치는 영향

김은정; 정현우; 김계엽

우슬이 산화적 스트레스와 관련한 세포내 신호전달계에 미치는 영향
Effect of Achyrantis Radixs on Rat Chondrocyte Oxidative Stress and Its Signal Transduction 원문보기

동의생리병리학회지 = Journal of physiology & pathology in Korean Medicine, v.22 no.4, 2008년, pp.841 - 848

김은정 (동신대학교 물리치료학과) , 정현우 (동신대학교 한의학과) , 김계엽 (동신대학교 물리치료학과)

Abstract ▼ AI-Helper

Archyranthes radix has had extensive therapeutic application, and there has been increasing interest in its biological effects. However, the biochemical effects of Archyranthes radix on chondrocyte oxidative stress have never been systematically investigated. Therefore, we investigated the effects of Acyranthes radix on role of MAPK signal transduction pathway on oxidative stress induced by hydrogen peroxide in rat articular chondrocytes. The statistically significant inhibitory action of Archyranthes radix on cell proliferation was observed at above $5{\mu}g/m{\ell}$. Next, we examined the time-dependent effect of $5{\mu}g/m{\ell}$ Archyranthes radix on cell proliferaion. Archyranthes radix significantly inhibited cell proliferation from 12 hr after treatment (P<0.05). $H_2O_2$, resulted in a time- and dose-dependent cell proliferation, which was largely attributed to oxidative damage. Acyranthes radix and $H_2O_2$ treatment caused marked sustained activation of phosphorylation of ERK1/2. Moreover, the synergistic phosphorylation of p44/42 MAPK by $H_2O_2$ and Archyranthes radix was selectively inhibited by PD 98059, a p44/42 MAPK inhibitor. In conclusion, these results are consistent with the hypothesis that under conditions of oxidative stress, the $H_2O_2$-induced inhibition of cell proliferation in the rat chondrocyte is mediated through a modulation of the Archyranthes radix signaling pathway, promoting further phosphorylation of p44/42 MAPK, indicating a potentially important role in cartilage repair and in the treatment of osteoarthritic cartilage.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

결국 우슬 처리로인한 세포 증식에 ERK1/2 경로가 관여하는 것으로 생각되어진다. 과산화수소수로 유도한 관절 연골세포의 산화적 스트레스에서 p-ERKl/2 신호 전달 경로를 보고자 하였는데, 과산화수소수는 p-ERKl/2를 시간 및 농도의존적으로 자극하였다. 산화적 스트레스로 인 한 ERK1/2의 활성화는 아직도 많은 논란의 여지가되고 있으나 일부 세포 시스템에서 ERK1/2 활성화는 산화적 스트레스에 대항하는 세포 작용과 세포고사와 관련되는 것으로 보고되었다34).
없다. 따라서 뽄 연구에서 세포배 양된 연골세포에서의 우슬의 증식에미치는 영향과 이와 관련한 신호전달 까 전에 대해 알아보고자하였다. 본 연구결과에서는 우슬을 배양된 연골세포에 농도별로처리 시에 5~25 uM까지 농도의존적으로 세포 증식을 증가시켰고, 농도가 50, 100, 200 uM로 높아질수록 세포 증식이 오히려억제됨을 확인하였다.
또한 세포배양된 연골세포에서 과산화수소수 50 pM을 처리한 후p-ERKl/2가 활성화되는지 알아보았다. 과산화수소수 50 liM 처리 10분 후 p-ERKl/2가 발현되기 시작하였고, 시간 경과에 따라p-ERKl/2의 인산화: 가 점차 증가되어, 60분에 최대로발현된 후 120분까지 감소하였다 (Fig.
본 연구에서는 단층 배양한 관절 연골세포에서 우슬과 산화적 스트레스와 연관된 세포씬호 전달 기전을 알아보고자 하였다. 특히 우슬이 세포 수준에서 미치는 증식과 산화적 스트레스의 연구가 매우 미진한 실정이기에, 세포배양된 연골세포에서의 우슬의 증식에 미치는 영향과 이와 관련한 신호전달 기전에 대해 정확한 근거를 제시하는 데 목적이 있다.
본 연구에서는 단층 배양한 관절 연골세포에서 우슬의 증식과 산화적 스트레스와 관련한 한증식과 세포신호전달 기전에대해 알아보고자 하였다.
본 연구에서는 천연물인 우슬의 연골세포에 미치는 증식과산화적 스트레스에 관한 기전을 연구하였다. 우슬은 연골세포 내특정 신호전달체계인 ERK1/2를 꺼쳐 세포 증식 변화에 영향을미치고 있음을 관찰하였다.
하였다. 특히 우슬이 세포 수준에서 미치는 증식과 산화적 스트레스의 연구가 매우 미진한 실정이기에, 세포배양된 연골세포에서의 우슬의 증식에 미치는 영향과 이와 관련한 신호전달 기전에 대해 정확한 근거를 제시하는 데 목적이 있다.

제안 방법

, 1995). Membranee TBS [PBS containing 0.01% (v/v) Tween 2이에 5% (w/v) nonfat dried milk로 4 ℃에서 1시간 반응하고/다시 TBS로 수세한 후/ rabbit anti-phospho p44/42 MAP Kinase (Thr202/Tyr204) polyclonal antibody, rabbit anti-p44/42 MAP kinase polyclonal antibody (Cell Signaling technology, 1:100, Herts, UK) 를 4 ℃에서 24시간 반응시킨 후/ enhanced chemical luminescence kit (RPN 2106/ Amersham Life Science, Inc., USA)를 이용하여, 방사선 필름에 감광시켜서 밴드(band)를 확인하였다.
관절 연골세포의 찬화적 스트레스를 주기 위해 과산화수소수 (H2O2)> 이용하여, 다양한 농도와 시간별로 처리하여 나온 결과값 중 가장 적합한 농도와 시간을 표준으로 하여 세포의 산화적스트레스를 유도하였다.
또한 앞에서 설정한 증식에 유의한 영향을 주는 농도인 우슬 10 ug/ml을 시간별(0~72시간)로 처리하여 연골세포 증식률을 관찰하였다. 우슬을 처리하지 않았을 때 94.
2A). 또한 앞에서 유의한증식 억제 효과를 주었던 10 pM의 농도를 배양 시간별(0~48 hr)로 처리 후 세포 증식에 미치는 영향을 조사하였다. 과산화수소수를 처리하지 않은 세포 생존율은 대조군(0시간)이 100.
세포배양된 연골세포에 우슬10 ug/ml을 처리한 후 p-ERKl/2, p38, JNK 등의 MAPK family중 어느 kinase가 우슬에 의해 활성화되는 지 western blot 분석으로 알아보았다. 우슬처리 20분 후p-ERKl/2가 발현되었고 시간 경과에 따라 점차 증가되어, 120분에 최대로 발현된 후 240분에서 감소하였다 (Fig.
세포배양된 연골세포에서 과산화수소수 50 uM과 우슬 10 uM/ml 처리한 후 p-ERKl/2의 활성화에 미치는 영향을 알아보았다. 과산화수소수 50 pM과 우슬 10 uM/mli을 처리 후 60분후에 p-ERK가 발현되었고, 두 가지를 병합시에도 발현이 활성화됨을 보였으나 병합처리 시인산화가 증폭되지는 않았다.
스트레스에 관한 기전을 연구하였다. 우슬은 연골세포 내특정 신호전달체계인 ERK1/2를 꺼쳐 세포 증식 변화에 영향을미치고 있음을 관찰하였다.
일정 기간 동안 배양한 연골세포에서 산화적 스트레스를 주어 세포 손상을 유도하기 위해 과산화수소수를 농도별(0~300 μM)로 처리하여 연골세포 증식률을 관찰하였다.과산화수소수 0 L1M 처리에서 세포 생존율은 100.
일정 기간 동안 배양한 연골세포에서 우슬을 농도별(0~200 ug/ml)로 24시간 처리하여 연골세포 증식률을 관찰하였다. 우슬을 처리하지 않았을 때 97.

대상 데이터

본 실험에서 사용할 우슬은 동결건조하여 분말로 얻었으며, 우슬 1 kg을 80% 메탄올(메탄올: 물=4:1)5L에 넣고 환류 냉각기를 장치 한 후 95℃ 수욕조에서 12시간 동안 온탕 하였다. 이 추출액을 약 5℃정도로 냉각시키고 여러 겹의 거즈로 여과하여상등액을 취하였다.
연골 채취를 위한 실험동물로는 무게약 300 g정도의 Sprague-Dawley rat를 사용하였으며 각 춀험을 위한 세포들은백서를 경추 탈골한 후 슬관절 부위를 베타딘과 70% 알코올로 소독하고 피부 절개 후관절 연골을 채취하였다. 채취한 연골 조직은 4ºC phosphate buffer saline(Calcium & Magnesium free, pH 7.

데이터처리

0 windows를 사용하였다. 각 실험군들의 차이를 검정하기 위하여 paired t-test를실시하였다. 모든 통계학적 유의 수준은 p<0.

이론/모형

수용성이다. Roehm 등 29)의 XTT를 이용한 비색법으로 관절 연골세포의 증식에 미치는 영향 을 보기 위하여 실시하였다. XTT 시약은 phenol red가 들어있지 않은 RPMI 1640배지에 XTT를 1 mg/ml로 용해시 킨 XTT 용액(ab7963/ abeam, Cambridge, UK) 5 ml과 PBS 1.
이후 4℃, 14, 000 rpm에서 15분 동안 원심분리하여 상층액을 추출하였다. 용해된 세포의 단백질 농도는 상층액에서 Bradford(Bio-Rad protein assay)30) 방법을 이용하여 단백질 정량화를 하였고, 추출된 단백질은 동일한 양을 7.5~12% sodium dodecyl sulfate(SDS) polyacrylamide gel의 각 lane에 loading 한 후 전기영동하였다. 이후/ 겔을 polyvinylidene difluoride membrane (Amersham, 0.

성능/효과

과산화수소수 50 pM과 우슬 10 uM/mli을 처리 후 60분후에 p-ERK가 발현되었고, 두 가지를 병합시에도 발현이 활성화됨을 보였으나 병합처리 시인산화가 증폭되지는 않았다. ERK1/2 선택적 억제제인 PD 98059를 10-8 M과 10-5 M을 60분전쩌리 시과산화수소수와 우슬에 의하여 증가되는 p-ERKl/2 활성화를 10-5 M에서 유의하게 억제하였다 (Fig. 5).
05). 과산화수소가 관절연골세포에 미치는 영향은 9시간 동안 농도별처 리 시 에 10 pM에서부터 농도 의존쳑;으로 증식의 유의한 억 제효과를 보였으며, . 시간별로 관찰한 결과 과산화수소 50 pM로 처리 시 3시간째부터 억제 효과를 보였다 (P<0.
처리하여 연골세포 증식률을 관찰하였다.과산화수소수 0 L1M 처리에서 세포 생존율은 100.00±8.67%, 5 pM에서 94.61± 9.64%, 10 liM에서 88.24±10.21%(P<0.05), 25 pM에서 79.64±9.64% (P<0.01), 50 pM 에서 74.51±8.99%(P<0.01), 100 pM 에서 52.34±6.54%(P<0.001), 200 pM에서 45.31±6.32% (P<0.001), 300 μM에서 22.45±5.64%(PVO.OO₁)로 나타났으며, 농도의존적으로 세포의 증식이 감소됨을 관찰하였다(Fig. 2A). 또한 앞에서 유의한증식 억제 효과를 주었던 10 pM의 농도를 배양 시간별(0~48 hr)로 처리 후 세포 증식에 미치는 영향을 조사하였다.
과산화수소수 50 pM과 우슬 10 uM/mli을 처리 후 60분후에 p-ERK가 발현되었고, 두 가지를 병합시에도 발현이 활성화됨을 보였으나 병합처리 시인산화가 증폭되지는 않았다. ERK1/2 선택적 억제제인 PD 98059를 10-8 M과 10-5 M을 60분전쩌리 시과산화수소수와 우슬에 의하여 증가되는 p-ERKl/2 활성화를 10-5 M에서 유의하게 억제하였다 (Fig.
과산화수소수로 유도한 산화적 스트레스에서 p-ERKl/2 활성과 우슬이 자극한 p-ERK의 인산화는 PD 98059 (10-5M)에서 유의한 차단 효과를 보였다. 따라서 우슬과 과산화수소수가 증식과관련하여 ERK1/2 경로를 경유하여 세포 증식에 영향을 미치는것으로 보여진다.
또한 앞에서 유의한증식 억제 효과를 주었던 10 pM의 농도를 배양 시간별(0~48 hr)로 처리 후 세포 증식에 미치는 영향을 조사하였다. 과산화수소수를 처리하지 않은 세포 생존율은 대조군(0시간)이 100.00±8.67% 인데 비해 5분 처리 시 100.00±9.86%, 1시간은 98.64± 11.54%, 3시간은 91.33±10.29%(P<0.05), 6시간 87.33±9.67% (P<0.05), 9시간은 75.34±10.24%(P<0.01), 12시간은 65.97±9.35%(P<0.001), 24시간 45.64±11.25%(P<0.001), 48시간은 39.58±10.24% (P<0.001)로 시간 의존적으로 유의하게 세포 증식이 억제되는 것으로 나타났다(Fig. 2B).
않았으며, ERK1/2 활성화에 영향을 미쳤다. 다양한 시간별로 처리 시에 10 pM의 우슬 처리 시 20분에서부터 유의한 ERK1/2 활성화를 보였다 발현이 감소되었다. 결국 우슬 처리로인한 세포 증식에 ERK1/2 경로가 관여하는 것으로 생각되어진다.
따라서 뽄 연구에서 세포배 양된 연골세포에서의 우슬의 증식에미치는 영향과 이와 관련한 신호전달 까 전에 대해 알아보고자하였다. 본 연구결과에서는 우슬을 배양된 연골세포에 농도별로처리 시에 5~25 uM까지 농도의존적으로 세포 증식을 증가시켰고, 농도가 50, 100, 200 uM로 높아질수록 세포 증식이 오히려억제됨을 확인하였다. 이는 우슬을 고농도 적용 시 관절 연골 세포 증식을 더 억제하는 것으로 보여진다.
과산화수소가 관절연골세포에 미치는 영향은 9시간 동안 농도별처 리 시 에 10 pM에서부터 농도 의존쳑;으로 증식의 유의한 억 제효과를 보였으며, . 시간별로 관찰한 결과 과산화수소 50 pM로 처리 시 3시간째부터 억제 효과를 보였다 (P<0.05). 우슬 10 ug/ml과과산화수소 50 liM을 처리한 후 p-ERK가 발현되었다가 시간에따라 발현이 점차 감소하였다 (P<0.
앞의 우슬증식률 결과를 바탕으로 우슬이 연골세포의 MAPK 경로를 관여하는지 알아본 결과 p38이나 JNK에서는 활성화되지 않았으며, ERK1/2 활성화에 영향을 미쳤다. 다양한 시간별로 처리 시에 10 pM의 우슬 처리 시 20분에서부터 유의한 ERK1/2 활성화를 보였다 발현이 감소되었다.
05). 우슬과 과산화수소수는 p-ERK의 활성화를 증가시켰으며 이러한 ERK 증가는 PD 98059(10-5M) 에 의해 유의한 활성화 억제 반응을 보였다 (P<0.05).
우슬을 농도별, 시간별 연골세포의 증식을 관찰한 결과 25 ug/ml까지 유의하 세포 증식의 효과를 보이다가 50 ug/ml에서부터 세포증식이 억제되었다 (P<0.05). 시간에 따른 효과는 10 ug/ml에서는 12 시간부터 세포 증식에 증가 효과를 보였다(P<0.
관찰하였다. 우슬을 처리하지 않았을 때 94.36±11.24%, 1시간처리 시 93.61 ±10.89%, 6시간 처리 시 91.33±13.21 %(P<0.05), 9시간 처리 시 99.74± 15.98%(P<0.01), 12시간 처리 시 105.40±10.24 %(P<0.05), 24시간 처리 시 124.21±11.21 %(P<0.05), 48시간 처리시 132.51±12.54%(P<0.01), 72시간 처리 시 135.1±13.55% (PV0.001)의 시간 의존적 세포 증식률을 나타내었다 (Fig. IB).
이러한 우슬의 세포 증식을 증가하는 효과와 함께, 관절염의상태 인관절연골세포의 산화적 스트레스를 유발하여 증식 효과를 관찰한 결과 9시간 동안과산화수소를 농또별 처리 시에 10 pM에서부터 농도의존적으로 세포 증식의 유의한 억제 효과를벼였으며, 시간별로 관찰한 결과 과산화수소 50 pM로 처리 시 3 시간째부터 유의한 세포증식의 억제효과를 보였다(P<0.05). Dipietrantonio등33)에 의하면 H2O2는 세포고사를 유도한다고 하였고, 이외 반응성 산소종(RQS), 일산화쟬소(nitric oxide) 등은노화, 암, 허혈성 손상, 관절염, 치매 등의 다양한 질환을 유발하며 세포 내에서 많이 생성되어지 는 물질이라고 하였다.
그러나 10 ug/ml 처리 농도에서는 JNK와 p38은 발현되지 않았다(data not shown). 이상의 결과로 MAPK family 중 우슬로. 인하여 관절 연골세포의 p-ERKl/2가 활성화됨을 알 수 있었다.
4). 이상의 결과로 MAPK family 중과산화수소수로 인하여 관절 연골 세포에서 p-ERKl/2가 활성화됨을 알 수 있었다.

후속연구

이러한 결과를 바탕으로 우슬이 다른 신호전달체계에 대해어떤 작용들을 하는 지 구체적인 연구들이 다각적으로 이루어져야 할 것으로 판단된다.

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Takahashi, T., Ogawa, Y., Kitaoka, K., Tani, T., Uemura, Y., Taguchi, H., Kobayashi, T., Seguchi, H., Yamamoto, H., Yoshida, S. Selective COX-2 inhibitor regulates the MAP kinase signaling pathway in human osteoarthritic chondrocytes after induction of nitric oxide. Int J Mol Med. 15(2):213-219, 2005
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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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