[논문]C2C12 근아세포에서 산자나무 유래 Isorhamnetin의 산화적 스트레스에 의한 Apoptosis 유발 억제 효과

최영현

doi:10.15429/jkomor.2015.15.2.93

C2C12 근아세포에서 산자나무 유래 Isorhamnetin의 산화적 스트레스에 의한 Apoptosis 유발 억제 효과
Protective Effects of Isorhamnetin against Hydrogen Peroxide-Induced Apoptosis in C2C12 Murine Myoblasts 원문보기

한방비만학회지 = Journal of Korean Medicine for Obesity Research, v.15 no.2, 2015년, pp.93 - 103

Abstract ▼ AI-Helper

Objectives: It was investigated the cytoprotective efficacies of isorhamnetin, a flavonoid originally derived from Hippophae rhamnoides L., against oxidative stress-induced apoptosis in C2C12 myoblasts. Methods: The effects of isorhamnetin on cell growth, apoptosis and reactive oxygen species (ROS) generation were evaluated by trypan blue dye exclusion assay, 4',6-diamidino-2-phenylindole staining and flow cytometry. The levels of apoptosis-regulatory and nuclear factor erythroid 2-related factor 2 (Nrf2) signaling pathway-related proteins, and caspase activities (caspase-3 and -9) were determined by Western blot analysis and colorimetric assay, respectively. Results: Our results revealed that treatment with isorhamnetin prior to hydrogen peroxide ($H_2O_2$) exposure significantly increased the C2C12 cell viability and, indicating that the exposure of C2C12 cells to isorhamnetin conferred a protective effect against oxidative stress. Isorhamnetin also effectively attenuated $H_2O_2$-induced apoptosis and ROS generation, which was associated with the restoration of the upregulation of Bax and downregulation of Bcl-2 induced by $H_2O_2$. In addition, $H_2O_2$ enhanced the activation of caspase-9 and -3, and degradation of poly (ADP-ribose)-polymerase, a typical substrate protein of activated caspase-3; however, these events were almost totally reversed by pretreatment with isorhamnetin. Moreover, isorhamnetin increased the levels of heme oxygenase-1, a potent antioxidant enzyme, associated with the induction of Nrf2. Conclusions: Our data indicated that isorhamnetin may potentially serve as an agent for the treatment and prevention of muscle disorders caused by oxidative stress.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

그러나 현재까지 산자나무 추출물의 유효 생리활성 성분 중의 하나인 isorhamnetin에 대한 항비만 관련 연구는 구체적으로 이루어진 바 없다. 본 연구에서는 isorhamnetin의 항비만 효능과 산화적 스트레스 억제와의 연관성에 대한 근거 자료를 도출하기 위하여 과산화수소(hydrogen peroxide, H₂O₂)에 의해 자극된 C2C12 근아세포 모델을 이용하여 isorhamnetin의 항산화 효능을 조사하여 유의적인 결과를 얻었기에 이를 보고하고자 한다.

제안 방법

C2C12 세포에서 H₂O₂처리에 의한 apoptosis 유발 및isorhamnetin에 의한 apoptosis의 차단 효과를 정량적으로 분석하기 위하여 준비된 세포들을 모은 다음 2,000 rpm으로 5분간 원심분리하여 상층액을 제거하였다. 다시 PBS를 이용하여 2∼3회 정도 세척하고 10 mM HEPES/NaOH, pH7.
H₂O₂ 처리에 따른 C2C12 세포의 apoptosis 유발 여부의 확인 및 isorhamnetin의 보호 효과 확인을 위하여 apoptosis가 유발되었을 경우 특이적으로 나타나는 핵의 형태적 변화를 관찰하였다. 이를 위하여 24시간 30 M의 isorhamnetin과 1 mM의 H₂O₂가 단독 또는 혼합 처리된 배지에서 배양된 C2C12 세포를 모아 fixing solution (3.

대상 데이터

본 실험에 사용된 C2C12 근아세포는 American Type Culture Collection (Rockville, MD, USA)에서 구입하였으며 10% fetal bovine serum (WelGENE Inc., Daegu, Korea)과 100 unit/ml penicillin/streptomycin (WelGENE Inc.)이 함유된 Dulbecco’s modified eagle’s medium (DMEM, WelGENE Inc.)을 사용하여 37℃, 5% CO₂ incubator에서 배양하였다. 세포의 증식에 따른 과밀도 현상을 해소하기 위하여 매 48시간마다 0.

데이터처리

대조군과 각 시료로부터 얻은 실험 결과들의 유의성을 검정하기 위하여 분산분석(ANOVA)을 행한 후 P＜0.05수준에서 Duncan’s multiple range test를 실시하였으며, 그 결과는 평균(mean)±표준편차(standard deviation, SD)로 표시하였다. 모든 통계 분석은 Statistic Analysis System ver.

성능/효과

본 연구의 결과를 요약해 보면 isorhamnetin은 산화적스트레스에 의한 C2C12 세포에서의 ROS 생성을 차단함으로써 이와 연계된 mitochondria의 기능 손상을 억제하였음을 알 수 있었으며, 이러한 항산화 효능이 mitochondria가 매개된 intrinsic apoptosis를 효과적으로 차단하였음을 의미한다. 아울러 isorhamnetin에 의한 Nrf2/HO-1 신호계의 활성은 isorhamnetin가 C2C12 세포의 내재적 항산화 시스템을 강화시킴으로써 산화적 스트레스로부터 세포를 보호할 것으로 추정된다.
본 연구의 결과를 요약해 보면 isorhamnetin은 산화적스트레스에 의한 C2C12 세포에서의 ROS 생성을 차단함으로써 이와 연계된 mitochondria의 기능 손상을 억제하였음을 알 수 있었으며, 이러한 항산화 효능이 mitochondria가 매개된 intrinsic apoptosis를 효과적으로 차단하였음을 의미한다. 아울러 isorhamnetin에 의한 Nrf2/HO-1 신호계의 활성은 isorhamnetin가 C2C12 세포의 내재적 항산화 시스템을 강화시킴으로써 산화적 스트레스로부터 세포를 보호할 것으로 추정된다. 따라서 isorhamnetin의 근아세포에 대한 항산화 효능은 퇴행성 근 골격계 질환의 중요한 원인이 되는 만성적인 산화적 스트레스를 억제함으로써 근 퇴행성 장애 질환을 포함한 다양한 질환의 예방 또는 개선 효과가 있을 것으로 기대된다.

후속연구

아울러 isorhamnetin에 의한 Nrf2/HO-1 신호계의 활성은 isorhamnetin가 C2C12 세포의 내재적 항산화 시스템을 강화시킴으로써 산화적 스트레스로부터 세포를 보호할 것으로 추정된다. 따라서 isorhamnetin의 근아세포에 대한 항산화 효능은 퇴행성 근 골격계 질환의 중요한 원인이 되는 만성적인 산화적 스트레스를 억제함으로써 근 퇴행성 장애 질환을 포함한 다양한 질환의 예방 또는 개선 효과가 있을 것으로 기대된다. 아울러 본 연구 결과는 향후 산자나무 추출물 및 isorhamnetin을 기반으로 하는 항비만 효능 연구를 위한 기초자료로서 활용될 것이다.
산자나무는 항비만 효과뿐만 아니라¹⁴⁾ 항산화¹⁴⁾, 혈행개선³⁹⁾과 항당뇨 효능⁴⁰⁾ 등과 같은 다양한 생리활성을 가지고 있는 것으로 알려져 있다. 비록 한의학에서는 산자나무에 대한 구체적인 적용의 예가 미비하지만 본 연구 결과는 isorhamnetin이 주요 생리활성 물질로서 작용할 수 있는 한약재의 발굴과 이를 이용한 약재의 발굴을 위한 자료로서 사용하고자 한다.
따라서 isorhamnetin의 근아세포에 대한 항산화 효능은 퇴행성 근 골격계 질환의 중요한 원인이 되는 만성적인 산화적 스트레스를 억제함으로써 근 퇴행성 장애 질환을 포함한 다양한 질환의 예방 또는 개선 효과가 있을 것으로 기대된다. 아울러 본 연구 결과는 향후 산자나무 추출물 및 isorhamnetin을 기반으로 하는 항비만 효능 연구를 위한 기초자료로서 활용될 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	ROS란 무엇인가?	비록 다양한 근 기능 장애 질환의 원인이 점차 규명되고 있지만, 최근 많은 연구들에서 활성 산소종(reactive oxygen species, ROS)의 생성 증가로 대별되는 산화적 스트레스(oxidative stress)는 근 기능 장애 질환을 야기하는 가장 중요한 요인 중의 하나로 인식되고 있다. ROS는 정상 세포의 호흡과정에서 발생하는 mitochondria 부산물로서 하나 또는 그 이상의 배우자가 없는 산소 원자를 함유하는 고반응 분자들의 집단이며, 산화적 스트레스는 ROS의 생성과 항산화적 방어(antioxidant defenses) 능력 사이의 불균형에서 비롯된다1,2). 비록 ROS가 정상 세포의 기능 수행을 위한 중요한 신호 분자로서 작용을 하지만, 비정상적으로 증가된 ROS는 근육세포의 기능 장애를 유발하며, 근세포의 단백질, 지질 및 핵산 등과 같은 세포 내 거대분자들의 손상을 일으킴으로써 세포 죽음을 야기하는 원인 인자로 작용한다.
	활성 산소종은 어떤 질환의 가장 중요한 원인 물질로 주목받고 있는가?	비록 다양한 근 기능 장애 질환의 원인이 점차 규명되고 있지만, 최근 많은 연구들에서 활성 산소종(reactive oxygen species, ROS)의 생성 증가로 대별되는 산화적 스트레스(oxidative stress)는 근 기능 장애 질환을 야기하는 가장 중요한 요인 중의 하나로 인식되고 있다. ROS는 정상 세포의 호흡과정에서 발생하는 mitochondria 부산물로서 하나 또는 그 이상의 배우자가 없는 산소 원자를 함유하는 고반응 분자들의 집단이며, 산화적 스트레스는 ROS의 생성과 항산화적 방어(antioxidant defenses) 능력 사이의 불균형에서 비롯된다1,2).
	비정상적으로 증가된 활성 산소종이 체내에서 일으키는 문제는 무엇인가?	ROS는 정상 세포의 호흡과정에서 발생하는 mitochondria 부산물로서 하나 또는 그 이상의 배우자가 없는 산소 원자를 함유하는 고반응 분자들의 집단이며, 산화적 스트레스는 ROS의 생성과 항산화적 방어(antioxidant defenses) 능력 사이의 불균형에서 비롯된다1,2). 비록 ROS가 정상 세포의 기능 수행을 위한 중요한 신호 분자로서 작용을 하지만, 비정상적으로 증가된 ROS는 근육세포의 기능 장애를 유발하며, 근세포의 단백질, 지질 및 핵산 등과 같은 세포 내 거대분자들의 손상을 일으킴으로써 세포 죽음을 야기하는 원인 인자로 작용한다. 따라서 산화방지 전략(antioxidant strategy)은 근육성 이영양증(muscular dystrophy)과 근육 감소증(sarcopenia)을 포함한 근 기능 장애 질환의 예방과 치료에 매우 중요한 접근 방법으로 대두되고 있다3,4).

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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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