[논문]후코이단에 의한 인간 폐 섬유모세포의 활성 억제 효과

임미진; 이대성; 최그레이스; 이정민; 최일환

doi:10.5657/kfas.2016.0807

[국내논문] 후코이단에 의한 인간 폐 섬유모세포의 활성 억제 효과
Inhibitory Effect of Fucoidan on TGF-β1-Induced Activation of Human Pulmonary Fibroblasts 원문보기

한국수산과학회지 = Korean journal of fisheries and aquatic sciences, v.49 no.6, 2016년, pp.807 - 814

임미진 (국립해양생물자원관 천연물연구팀) , 이대성 (국립해양생물자원관 천연물연구팀) , 최그레이스 (국립해양생물자원관 천연물연구팀) , 이정민 (국립해양생물자원관 천연물연구팀) , 최일환 (인제대학교 의과대학 미생물학교실)

Abstract ▼ AI-Helper

Fucoidan, one of the dominant sulfated polysaccharides extracted from brown seaweed, possesses a wide range of biological activities. Transforming growth $factor-{\beta}$ ($TGF-{\beta}$) plays a pivotal role in the pathogenesis of pulmonary fibrosis, by stimulating the synthesis of profibrotic factors. In this study, we investigated the in vitro effects of fucoidan on collagen synthesis, ${\alpha}-smooth$ muscle actin (${\alpha}-SMA$) expression, and interleukin (IL)-6 production in $TGF-{\beta}$-stimulated human pulmonary fibroblasts. The expression of type I collagen and ${\alpha}-SMA$ was detected by Western blot, and the production of IL-6 by enzyme-linked immunosorbent assay. $TGF-{\beta}1$ treatment of pulmonary fibroblasts enhanced the expression of ${\alpha}-SMA$, type I collagen, and IL-6 whereas these effects were inhibited in cells pretreated with fucoidan. The activation of Smad2/3, p38 mitogen-activated protein kinases (MAPKs), and Akt was also inhibited in fucoidan-pretreated, $TGF-{\beta}1-stimulated$ human pulmonary fibroblasts. These data demonstrate the anti-fibrotic potential of fucoidan in $TGF-{\beta}-induced$ human pulmonary fibroblasts, via the inhibition of Smad2/3, p38 MAPKs, and Akt phosphorylation. Our results suggest the therapeutic potential of fucoidan in the prevention or treatment of pulmonary fibrosis.

Keyword

AI 본문요약
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문제 정의

, 2004). 본 연구에서는 fucoidan이 특발 폐섬유증 치료에 효능이 있는지를 알아보기 위해 TGF-β1으로 자극한 인간 섬유모세포(Human pulmonary fibroblast)에서 섬유화에 밀접히 관련되어 있는 type I collagen과 alpha smooth muscle actin (α-SMA)의 발현 조절 효능과 조절 기전을 살펴보고자 한다.

제안 방법

이에 본 연구에서 저자들은 다양한 생리활성을 보유한 fucoidan을 이용하여 특발폐섬유증에 대한 치료 및 억제 효능이 있는지 확인하고자 하였다. 따라서 인간섬유모세포를 이용하여 collagen 젤의 수축성 분석(Rat tail type I Collagen gel contraction), IL-6 발현 분석, α-SMA 발현 분석, collagen-1발현 분석 및 억제 기전을 분석함으로써 fucoidan의 섬유화 억제 효능을 평가하였다.

대상 데이터

실험에 사용된 인간재조합 TGF-β1은 R&D system사(Minneapolis, USA)의 제품을 사용하였고, 세포독성테스트를 위해 사용된 Cell Counting Kit-8은 Dojindo사(Kumamoto, Japan) 의 제품을 사용하였다. Fucoidan은 Sigma (St.
실험에 사용된 인간재조합 TGF-β1은 R&D system사(Minneapolis, USA)의 제품을 사용하였고, 세포독성테스트를 위해 사용된 Cell Counting Kit-8은 Dojindo사(Kumamoto, Japan) 의 제품을 사용하였다. Fucoidan은 Sigma (St. Louis, MO, USA)에서 구입하여 사용하였다. Western blot 실험에 사용된 일차 항체는 α-Smooth muscle actin (α-SMA)와 collagen-1 (Abcam, Cambridge, UK), p-P38, p-Akt, t-Akt, p-Smad2, t-Smad2, p-Smad3 그리고 t-Smad3 (Cell Signaling, MA, USA), P38 (Santa Cruz, CA, USA), Actin (BD Biosciences, CA, USA)이며, 이차항체는 horseradish peroxidase가 결합된 goat-α-rabbit과 goat-α-mouse (santacruz biotechnology Inc, Texas, USA)를 사용하였다.
인간 섬유모세포를 Promo Cell (Germany)에서 구입하여 5% 우태아 혈청이 포함된 섬유모세포 성장 배지(fibroblast growth medium 2, Promo Cell, Germany)에서 5% CO₂ incubator에서 배양하였다.

데이터처리

실험결과는 평균±표준오차로 나타내었으며, 통계는 Graphad Prism의 unpaired t-test를 사용하여 분석하였으며, 대조군과 비교하여 P＜0.05일 때 통계적으로 유의 하다고 판정하였다.

성능/효과

5C). 따라서, 본 연구에서 fucoidan의 생리 활성 효능은 Smad 의존적인 활성과 Smad 신호기전에 비의존적인 p38 MAPK과 Akt 신호 전달 경로를 통해 조절됨을 확인 하였다. 이와 같이, TGF-β1의 세포내 신호 전달 경로에 대한 fucoidan의 차단 효능은 폐 섬유화증 억제에 유용한 치료법이될 수 있음을 제시한다.
이상의 결과에서 fucoidan이 TGF-β1으로 자극한 인간 폐 섬유모세포에서 폐 섬유증 표지 단백질(α-SMA, collagen-1, IL6) 발현과 세포내 신호 전달 경로를 차단하는 효능을 보유하고 있음을 확인하였다. 따라서, 본 실험을 통하여 fucoidan은폐 섬유화증을 차단할 수 있는 항-섬유화 물질로서의 가능성을 제시 하였다.

후속연구

따라서, 본 연구에서 fucoidan의 생리 활성 효능은 Smad 의존적인 활성과 Smad 신호기전에 비의존적인 p38 MAPK과 Akt 신호 전달 경로를 통해 조절됨을 확인 하였다. 이와 같이, TGF-β1의 세포내 신호 전달 경로에 대한 fucoidan의 차단 효능은 폐 섬유화증 억제에 유용한 치료법이될 수 있음을 제시한다.
따라서, 본 실험을 통하여 fucoidan은폐 섬유화증을 차단할 수 있는 항-섬유화 물질로서의 가능성을 제시 하였다. 추가적으로 폐 섬유화증 실험동물을 이용하여 fucoidan의 효능을 검증하여야 할 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	특발폐섬유증이란?	특발폐섬유증(idiopathic pulmonary fibrosis, IPF)은 아직 밝혀지지 않은 원인에 의해 폐포, 모세 혈관, 세기관지, 림프관 등 간질 조직에 염증이 발생하여 점차 조직이 딱딱하게 굳어지는 섬유화가 특징적인 통상성 간질성 폐렴(usualinterstitial pneumonia, UIP)을 보이는 질환이다(King et al., 2000).
	Fucoidan은 어디서 얻어지는가?	Fucoidan은 미역, 톳, 감태, 대황, 다시마 등의 갈조류의 세포벽 구성 성분으로부터 분리한 고분자 황산화다당류(sulfated polysaccharides)로서 점성이 낮고 용해성이 우수한 특징을 가지고 있다(Park et al., 2007).
	Fucoidan은 어떤 면역세포에 대해 면역조절기능이 있는가?	, 2015). 또한 림프구, 대식세포, 자연살해세포, 수지상세포와 같은 다양한 면역세포에 대해 면역조절기능을 가지고 있는 것으로 알려져 있다(Jin et al., 2014).

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