[논문]<tex>$A{\\beta}42$</tex>의 섬유화 및 독성에 대한 <tex>${\\beta}$</tex>-Asarone의 저해 효과

김지아; 이철원; 이부균; 이장천; 안원근

$A{\\beta}42$의 섬유화 및 독성에 대한 ${\\beta}$-Asarone의 저해 효과
Inhibition of $A{\\beta}42$ Fibrillation and Toxicity with ${\\beta}$-Asarone 원문보기

동의생리병리학회지 = Journal of physiology & pathology in Korean Medicine, v.28 no.3, 2014년, pp.317 - 321

김지아 (부산대학교 한의학전문대학원 한의학과) , 이철원 (부산대학교 한의학전문대학원 한의학과) , 이부균 (부산대학교 한의학전문대학원 한의학과) , 이장천 (부산대학교 한의학전문대학원 한의학과) , 안원근 (부산대학교 한의학전문대학원 한의학과)

Abstract ▼ AI-Helper

Amyloid-${\beta}$ protein ($A{\beta}$) is a pathological component of Alzheimer's disease (AD) by participating in the senile plaque formation in the patient's brain. Although the exact mechanism of $A{\beta}$ toxicity is not fully elucidated, it is considered to be closely related to its fibrillation process. For prevention of AD, recent studies have suggested various small molecules which inhibit $A{\beta}$ fibrillation. In this report, ${\beta}$-asarone found in acorus plant has been investigated as an anti-amyloid molecule. ${\beta}$-Asarone was demonstrated to prevent in vitro fibrillation of $A{\beta}$ by inducing the oligomer formation that obviously decreased cytotoxicity. Therefore, ${\beta}$-asarone could be suggested as an inhibitory agent of $A{\beta}$ fibrillation and toxicity, which would help us not only to understand underlying principle of amyloidogenesis mechanism but also to develop a controlling strategy toward AD.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서, 본 연구에서는 Aβ42의 섬유화 및 세포독성에 대한 β-asarone의 저해효과를 확인함으로서 Aβ42에 의한 신경계 병리기전에 대한 이해를 높이고 AD 치료를 위한 약물개발에 초석을 제공하고자 한다.
이와 관련하여 본 연구에서는 AD의 인지장애 치료에 효능이 있다는 β-asarone18)을 AD 치료를 위한 후보 물질로 제시하기 위해 최근 큰 관심을 받고 있는 Aβ의 독성 올리고머 형성7-9) 및 그에 따른 아밀로이드 섬유화에 미치는 효과를 살펴보았다.

제안 방법

본 연구에서는 Aβ42의 섬화 및 세포독성에 대한 β-asarone의 저해효과를 Aβ42 섬유화 kinetics 측정, Transmission electron microscope, Circular dichroism spectroscopy 및 MTT assay를 통해 조사하였다.
1-mm pathlength quartz로 측정되었다. 총 5번의 scan을 실시하여 최종 CD spectra를 확보하였다²³⁾.

대상 데이터

5 mM의 thioflavin-T와 함께 최종 부피 200 ml로 섞어 주었다. 5분 암반응 후 luminescence spectrometer(LS-55, Perkin-Elmer)를 이용하여 450 nm의 excitation 조건에 482 nm의 emission을 측정하였다²¹⁾. 이 후 측정된 형광 수치에 대한 plotting을 통해 Aβ42 섬유화 kinetics를 얻었다.
Human Aβ42와 β-asarone(cis-2,4,5-Trimethoxy-1-propenyl-benzene)는 Sigma-Aldrich에서 구입하여 확보되었다.
Human dopaminergic neuroblastoma cells(SH-SY5Y, ATCC number CRL-2266)는 10% fetal bovine serum가 첨가된 DMEM에서 5% CO₂, 37℃ 조건으로 배양하였다.

데이터처리

각 실험결과는 3회 이상 실험을 반복하여 얻은 자료를 이용하여 mean ± S.D. 로 표시하였고, 통계학적 분석은 SPSS version 14.0의 independent t-test를 수행하여 p < 0.05를 통계학적으로 유의성이 있는 것으로 판정하였다.

이론/모형

Aβ42 응집체들에 의한 in vitro 세포독성은 MTT법을 이용하여 측정되었다.

성능/효과

Aβ42 올리고머의 구조적 특성을 조사하기 위해 CD 측정을 시행한 결과, β-asarone에 의해 유도된 Aβ42 올리고머는 minimum ellipticity를 보임으로써 random한 2차 구조를 가짐이 확인되었으나, disordered structure를 갖는 Aβ42 모노머에 비해 구조적 무작위 수준은 다소 낮은 편이었다.
Aβ42에 대한 β-asarone의 독성 저해 효과를 조사하기 위해 신경아 세포종인 SH-SY5Y의 cell viability를 측정한 결과, β-asarone이 없이 8시간 배양한 Aβ42의 경우, SH-SY5Y의 생존율이 대조군에 비해 통계적으로 의미 있게 감소하였고(p < 0.01), β-asarone 없이 40시간 배양한 Aβ42의 경우도 생존율이 대조군에 비해 의미 있게 감소하였다(p < 0.05).
또한 β-asarone이 존재할 경우 형성되는 Aβ42 올리고머는 아밀로이드 섬유체와는 대조적으로 β-sheet 구조가 없는 구형의 구조물이고, β-asarone이 없이 형성된 Aβ42 올리고머와는 전혀 다른 생화학적 특성을 보여 SH-SY5Y에 대한 독성을 거의 나타내지 않았다. 결과를 종합해보면, β-asarone은 Aβ42가 나타내는 전형적인 섬유화 과정과는 다른 경로로 Aβ42의 응집 과정을 유도시켜 Aβ42의 올리고머를 형성시키고 이러한 올리고머는 독성이 감소된 응집체로 확인 되었다. 따라서 이러한 β-asarone의 효과는 추후 Aβ42의 섬유화 기작 및 올리고머 형성에 대한 이해도를 높이고 섬유화 진행을 저해시키는 약물 개발에 후보물질로 활용될 수 있음을 제시하는 바이다.
더욱이, 본 연구에서 얻은 kinetics 데이터는 최근 연구에서 보고되었던 결과와13-17) 같이 β-asarone이 아밀로이드 형성 억제를 통해 Aβ42의 독성을 저해할 수 있음을 제안한다.
또한 β-asarone이 존재할 경우 형성되는 Aβ42 올리고머는 아밀로이드 섬유체와는 대조적으로 β-sheet 구조가 없는 구형의 구조물이고, β-asarone이 없이 형성된 Aβ42 올리고머와는 전혀 다른 생화학적 특성을 보여 SH-SY5Y에 대한 독성을 거의 나타내지 않았다.
본 연구결과에서 40 μM의 Aβ42로만 배양했을 경우, 총 50 시간 동안 전형적인 sigmoidal 곡선 형태의 아밀로이드 섬유 형성이 관찰되었고, 이와 대조적으로 40 μM의 Aβ42에 150 μM의 β-asarone을 첨가한 경우, 아밀로이드 섬유 형성이 의미 있게 저해되었다.
본 연구에서 β-asarone은 Aβ42와의 상호작용을 통해 Aβ42의 섬유화 과정을 저해시키고 독성이 없는 올리고머 형성을 유도함이 확인되었다.

후속연구

결과를 종합해보면, β-asarone은 Aβ42가 나타내는 전형적인 섬유화 과정과는 다른 경로로 Aβ42의 응집 과정을 유도시켜 Aβ42의 올리고머를 형성시키고 이러한 올리고머는 독성이 감소된 응집체로 확인 되었다. 따라서 이러한 β-asarone의 효과는 추후 Aβ42의 섬유화 기작 및 올리고머 형성에 대한 이해도를 높이고 섬유화 진행을 저해시키는 약물 개발에 후보물질로 활용될 수 있음을 제시하는 바이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	석창포란 무엇인가?	1)은 석창포(acorus gramineus soland)의 주요 성분으로 알려져 있다. 석창포는 천남성과에 속하는 다년생 초본의 뿌리줄기로 개규약에 포함되며 開竅豁痰, 醒神益智, 化濕開胃의 효능이 있는 식물이다11).
	Aβ 섬유화 과정은 무엇을 형성하는가?	Aβ에 의한 독성기작은 Aβ 섬유화와 깊이 연관되어 있다고 보고되는데 이 섬유화 과정에서는 다양한 상태의 응집체, 예를 들어 용해성 올리고머(soluble oligomers), 원섬유체(protofibril) 및 아밀로이드 섬유체(amyloid fibril)를 형성한다5,6). 최근 병리학적 연구보고에 따르면 섬유화 과정에서 발견되는 Aβ 올리고머 종이 신경세포 퇴화의 주요 독성 원인체로 제시 되고 있다7-9).
	Amyloid-β는 어떻게 생성되는가?	Amyloid-β(Aβ)는 알츠하이머 병(Alzheimer's disease; AD) 의 주된 병인 단백질로 환자 두뇌의 신피질에서 노인반(senile plaque)을 형성한다1). Aβ는 아밀로이드 전구체 단백질(amyloid precursor protein; APP)이 β 및 γ-secretases에 의해 분해되어 생성된다2,3). 이러한 Aβ의 비정상적 축적이 AD와 관련된 신경세포의 퇴화 원인으로 여겨지고 있다4).

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저자의 다른 논문 :

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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