Staurosporine에 의해 분화된 망막신경절세포에서 산화 스트레스 유도 세포사멸에 대한 차조기 추출물의 보호 효능 Protective Effect of Perilla frutescens Extract against Oxidative Stress-Induced Cell Death in a Staurosporine-Differentiated Retinal Ganglion Cell Line원문보기
본 연구에서는 산화적 스트레스로 유도한 시신경 세포사멸에 대한 차조기 물 추출물(PFE)의 효과를 확인하였다. Staurosporine으로 분화된 ssdRGC-5 세포에 buthionine과 glutamate(B/G)로 산화적 스트레스를 유도하였으며, LDHrelease assay, MTT reduction assay를 통하여 PFE가 농도 의존적으로 B/G에 의한 세포사멸을 억제함을 관찰하였다. 세포사멸의 기전을 연구하기 위해 caspase 활성, 세포 내 ROS 생성량, 세포고사 관련 단백질 발현을 관찰한 결과, B/G에 의해 증가한 ROS 생성량, caspase 활성을 PFE가 억제하였고, 세포질로 방출된 cytochrome c와 미토콘드리아로 이동한 Bax도 감소함을 확인하였다. 이상의 결과로부터 차조기는 산화적 스트레스로 유도된 시신경 세포사멸 과정에서 항산화 효과와 미토콘드리아성 세포사멸을 완화함으로써 세포 보호 작용을 나타냄을 확인하였다.
본 연구에서는 산화적 스트레스로 유도한 시신경 세포사멸에 대한 차조기 물 추출물(PFE)의 효과를 확인하였다. Staurosporine으로 분화된 ssdRGC-5 세포에 buthionine과 glutamate(B/G)로 산화적 스트레스를 유도하였으며, LDH release assay, MTT reduction assay를 통하여 PFE가 농도 의존적으로 B/G에 의한 세포사멸을 억제함을 관찰하였다. 세포사멸의 기전을 연구하기 위해 caspase 활성, 세포 내 ROS 생성량, 세포고사 관련 단백질 발현을 관찰한 결과, B/G에 의해 증가한 ROS 생성량, caspase 활성을 PFE가 억제하였고, 세포질로 방출된 cytochrome c와 미토콘드리아로 이동한 Bax도 감소함을 확인하였다. 이상의 결과로부터 차조기는 산화적 스트레스로 유도된 시신경 세포사멸 과정에서 항산화 효과와 미토콘드리아성 세포사멸을 완화함으로써 세포 보호 작용을 나타냄을 확인하였다.
In this study, we examined the effect of Perilla frutescens extract (PFE) on oxidative stress-induced cell death in RGC-5 cell lines. Staurosporine-differentiated RGC-5 (ssdRGC-5) cells obtained by treating RGC-5 cells with $1{\mu}M$ staurosporine were incubated with PFE for 30 min and th...
In this study, we examined the effect of Perilla frutescens extract (PFE) on oxidative stress-induced cell death in RGC-5 cell lines. Staurosporine-differentiated RGC-5 (ssdRGC-5) cells obtained by treating RGC-5 cells with $1{\mu}M$ staurosporine were incubated with PFE for 30 min and then exposed to buthionine sulfoximine plus glutamate (B/G) for 20 h. Cell death was detected using lactate dehydrogenase release assay and 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide reduction assay. To investigate the mechanism underlying cell death, we determined caspase-3 activity, level of reactive oxygen species (ROS) formation, and expression levels of cytoplasmic cytochrome c and mitochondrial Bax. Treatment of ssdRGC-5 cells with B/G increased intracellular ROS and induced apoptosis with increasing caspase-3 activity. PFE rescued ssdRGC-5 cells from oxidative stress-induced cell death by inhibiting intracellular ROS production and caspase-3 activation and regulating apoptosis-related proteins such as cytochrome c and Bax. These findings suggest that PFE may have a beneficial neuroprotective effect against oxidative stress-induced apoptotic death in ssdRGC-5 cells.
In this study, we examined the effect of Perilla frutescens extract (PFE) on oxidative stress-induced cell death in RGC-5 cell lines. Staurosporine-differentiated RGC-5 (ssdRGC-5) cells obtained by treating RGC-5 cells with $1{\mu}M$ staurosporine were incubated with PFE for 30 min and then exposed to buthionine sulfoximine plus glutamate (B/G) for 20 h. Cell death was detected using lactate dehydrogenase release assay and 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide reduction assay. To investigate the mechanism underlying cell death, we determined caspase-3 activity, level of reactive oxygen species (ROS) formation, and expression levels of cytoplasmic cytochrome c and mitochondrial Bax. Treatment of ssdRGC-5 cells with B/G increased intracellular ROS and induced apoptosis with increasing caspase-3 activity. PFE rescued ssdRGC-5 cells from oxidative stress-induced cell death by inhibiting intracellular ROS production and caspase-3 activation and regulating apoptosis-related proteins such as cytochrome c and Bax. These findings suggest that PFE may have a beneficial neuroprotective effect against oxidative stress-induced apoptotic death in ssdRGC-5 cells.
최근 VDT(visual display terminal) 증후군과 관련하여 차조기 추출물 복용 후 눈의 굴절률 이상이 개선되었다는 연구가 있는데, 이 역시 세포 수준의 기전은 알려진 바 없다(23). 따라서 본 연구팀은 차조기 잎을 차로 마시는 것을 고려하여 산화적 스트레스로 유도한 망막신경절세포의 사멸에 대한 차조기 물 추출물의 보호 효과를 확인하였다.
대상 데이터
본 실험에 사용된 RGC-5는 rat retinal ganglion cell에서 분리된 세포주로 안재홍(아주대학교 의과대학 안과학교실) 교수로부터 제공받았다. 세포 배양을 위해 Dulbecco’s modified Eagle’s medium(Invitrogen, Carlsbad, CA, USA)에 10% fetal bovine serum(FBS, Invitrogen), 1%의 penicillin-streptomycin을 첨가하여 37℃, 5% CO2가 유지되는 세포배양기에서 배양하였다.
본 실험에 사용한 차조기는 허브나라 농원으로부터 건조된 잎 상태로 제공받아 추출하였다. 건조된 차조기 잎 10g을 증류수 200 mL로 85℃에서 30분씩 2회 추출한 후 여과한 다음 회전식 감압농축기로 85℃에서 50 mL로 감압 농축하여 300 mg/mL의 차조기 물 추출물(Perilla frutescens extract, PFE)을 제조하고 -20℃에 보관하면서 사용하였다.
데이터처리
본 실험 결과는 각 항목에 따라 평균과 표준오차를 구하였고, 평균치 간의 유의성은 Student’s t-test를 이용한 후 P값이 0.05 미만일 때 유의한 것으로 판정하였다.
성능/효과
따라서 BSO와 glutamate를 처리함으로써 유발하는 GSH 결핍은 미토콘드리아의 항산화 방어 시스템의 손상으로 인해 강력한 산화적 스트레스를 유발시키게 된다. 이 내용과 일치하게 본 연구결과에서도 ssdRGC-5에서 B/G는 O2-과 H2O2와 같은 세포 내 ROS를 증가시키고 세포사멸을 초래하는 것으로 나타났다(Fig. 1&3). PFE는 100 μg/mL에서 이러한 ROS 증가와 세포사멸을 유의적으로 억제하였고, 이 효과는 PFE 최대 1 mg/mL에서 관찰하였을 때 자체 독성이 나타나지 않았을 뿐 아니라 100 μg/mL PFE에서 나타난 효능보다 더 유의적인 효능도 나타나지 않았다.
후속연구
이 같은 연구 결과들을 통해 ssdRGC-5에서 BSO와 glutamate로 유도된 산화적 스트레스에 대한 PFE의 세포 보호 효과는 rosmarinic acid와 luteolin을 포함한 polyphenolic 성분의 효능일 가능성이 있다. 비록 차조기의 미토콘드리아성 세포 보호에 대한 자세한 분자적 기전과 각 효능 성분에 대한 연구가 추가로 요구되지만, 산화적 스트레스에 대한 차조기의 시신경 세포 보호 효과를 바탕으로 시신경질환 동물모델에서 차조기의 시력 보호 효능이 검증된다면 차조기가 눈 건강을 위한 식품 및 의약 소재로 충분히 개발될 가능성이 있는 것으로 생각된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
차조기의 효능은?
한방에서 차조기는 발한, 이뇨, 해열, 진해, 건위 작용을 나타내며, 차조기를 포함한 한약 처방에는 곽향정기산(藿香正氣散), 소자강기탕(蘇子降氣湯), 삼소음(蔘蘇飮), 향소산(香蘇散), 분심기음(分心氣飮), 반하후박탕(半夏厚朴湯) 등이 있다(8). 차조기는 항염증 및 항알레르기(8,9-13), 항우울(14), 항종양(10,15), 항균(16-18), 알츠하이머 질환(19), 항산화(11,18,20-22) 등 다양한 효능을 나타낸다고 알려져 있다. 차조기의 항산화 효능에 대한 연구는 차조기 잎을 알코올 또는 물로 추출한 후 다양한 극성을 지닌 용매로 분획하여 total phenolic contents를 구하고 항산화 능력을 측정하는 화학적 분석법이 대부분이며, 실제 눈과 연관된 세포를 이용하여 차조기 추출물의 효능을 세포 수준에서 생물학적 관점으로 접근한 연구는 미비하다.
녹내장을 일으키는 가장 중요한 원인은?
노화에 따른 중추신경계 감각능력 상실은 시신경병증을 유발하고, 이로 인한 시신경의 퇴행은 최종적으로 시야 감소 및 비가역적 시력 손상을 유발하는 녹내장을 초래하게 된다(4). 녹내장은 여러 위험요인에 의해 진행이 되지만 병태 생리학적으로 가장 중요한 요소는 망막신경절세포(retinal ganglion cell, RGC)의 사멸이다. 망막신경절세포는 세포체가 망막의 안쪽 면에 위치하고 있고 축삭(axon)은 시신경을 형성하여 망막에 형성된 시각 정보를 뇌 시상의 외측슬상핵(lateral geniculate nucleus)으로 전달해주는 역할을 한다.
산화적 스트레스의 발생 원인과 그 영향은?
산화적 스트레스는 신경퇴행성 질환이 가지는 공통적인 병리적 기전으로 알려져 있다. 산화적스트레스는 반응 산소종의 생성과 제거 사이의 불균형에 의해 나타나며, DNA, 단백질, 지질 같은 생체 내 분자에 손상을 주어 신경세포의 손상과 사멸에 이르게 한다. 녹내장과 산화적 스트레스 사이의 연관성이 1980년대에 처음 제시된 이후, 최근에는 녹내장 동물 모델, 임상 연구로부터 그 연관성을 뒷받침하는 연구들이 보고되고 있다(5-7).
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