Kaempferol, quercetin 및 그 배당체의 amyloid beta 유도 신경독성에 대한 C6 신경교세포 보호 효과 Protective effects of kaempferol, quercetin, and its glycosides on amyloid beta-induced neurotoxicity in C6 glial cell원문보기
알츠하이머 질환(Alzheimer's disease)은 대표적인 신경퇴행성 질환이며, 뇌 내 amyloid beta (Aβ) 축적에 의한 산화적 스트레스 및 염증반응은 대표적인 AD의 원인으로 알려져 있다. 본 연구에서는 kaempferol (K), kaempferol-3-O-glucoside (KG), quercetin (Q) 및 quercetin-3-β-ᴅ-glucoside (QG)와 같은 4가지 flavonoids의 C6 신경교세포에서 Aβ로 인한 신경독성으로부터의 보호 효능을 살펴보고자 하였다. C6 신경교세포에 Aβ를 처리하였을 때 세포 생존율이 감소한 반면, 4가지 flavonoids 중에서 Q와 QG의 처리 시 세포 생존율 증가를 통해 신경교세포 보호 효과를 확인하였다. 또한, Aβ를 처리한 control군의 경우 reactive oxygen species (ROS) 생성을 유도한 반면, flavonoids의 처리 시 ROS 생성이 감소하였다. 특히 Aβ를 처리한 control군은 133.39%의 ROS 생성을 나타내었으며, 1 μM의 KG와 QG를 각각 처리시 107.44, 113.10%의 수치를 나타내어 ROS 생성 감소를 확인하였다. Flavonoids의 Aβ에 대한 신경교세포 보호 기전을 확인하기 위해 염증 관련 단백질 발현을 측정하였다. Aβ로 신경독성이 유도된 control군은 염증 관련 단백질 발현이 증가하였다. 그러나, flavonoids를 처리한 군의 경우 염증 매개 인자인 inducible nitric oxide synthase, cyclooxygenase-2 and interleukin-1β의 발현 감소를 확인하였다. 특히, KG와 QG를 처리한 군은 aglycone 형태인 K와 Q를 처리한 군에 비해 효과적으로 염증 매개 인자 발현을 감소시켰다. 본 연구는 flavonoids의 일종인 K, Q와 그 배당체인 KG, QG의 Aβ로 신경독성이 유도된 신경교세포에서 산화적 스트레스 및 염증반응 조절을 통한 보호 효과를 나타냄을 알 수 있었으며, 이들 생리활성성분은 AD 예방 및 치료 소재로써의 가능성이 있을 것으로 사료된다.
알츠하이머 질환(Alzheimer's disease)은 대표적인 신경퇴행성 질환이며, 뇌 내 amyloid beta (Aβ) 축적에 의한 산화적 스트레스 및 염증반응은 대표적인 AD의 원인으로 알려져 있다. 본 연구에서는 kaempferol (K), kaempferol-3-O-glucoside (KG), quercetin (Q) 및 quercetin-3-β-ᴅ-glucoside (QG)와 같은 4가지 flavonoids의 C6 신경교세포에서 Aβ로 인한 신경독성으로부터의 보호 효능을 살펴보고자 하였다. C6 신경교세포에 Aβ를 처리하였을 때 세포 생존율이 감소한 반면, 4가지 flavonoids 중에서 Q와 QG의 처리 시 세포 생존율 증가를 통해 신경교세포 보호 효과를 확인하였다. 또한, Aβ를 처리한 control군의 경우 reactive oxygen species (ROS) 생성을 유도한 반면, flavonoids의 처리 시 ROS 생성이 감소하였다. 특히 Aβ를 처리한 control군은 133.39%의 ROS 생성을 나타내었으며, 1 μM의 KG와 QG를 각각 처리시 107.44, 113.10%의 수치를 나타내어 ROS 생성 감소를 확인하였다. Flavonoids의 Aβ에 대한 신경교세포 보호 기전을 확인하기 위해 염증 관련 단백질 발현을 측정하였다. Aβ로 신경독성이 유도된 control군은 염증 관련 단백질 발현이 증가하였다. 그러나, flavonoids를 처리한 군의 경우 염증 매개 인자인 inducible nitric oxide synthase, cyclooxygenase-2 and interleukin-1β의 발현 감소를 확인하였다. 특히, KG와 QG를 처리한 군은 aglycone 형태인 K와 Q를 처리한 군에 비해 효과적으로 염증 매개 인자 발현을 감소시켰다. 본 연구는 flavonoids의 일종인 K, Q와 그 배당체인 KG, QG의 Aβ로 신경독성이 유도된 신경교세포에서 산화적 스트레스 및 염증반응 조절을 통한 보호 효과를 나타냄을 알 수 있었으며, 이들 생리활성성분은 AD 예방 및 치료 소재로써의 가능성이 있을 것으로 사료된다.
Alzheimer's disease (AD) is a common neurodegenerative disease. Oxidative stress by amyloid beta peptide (Aβ) of neuronal cell is the most cause of AD. In the present study, protective effects of several flavonoids such as kaempferol (K), kaempferol-3-O-glucoside (KG), quercetin (Q) and querc...
Alzheimer's disease (AD) is a common neurodegenerative disease. Oxidative stress by amyloid beta peptide (Aβ) of neuronal cell is the most cause of AD. In the present study, protective effects of several flavonoids such as kaempferol (K), kaempferol-3-O-glucoside (KG), quercetin (Q) and quercetin-3-β-ᴅ-glucoside (QG) from Aβ25-35 were investigated using C6 glial cell. Treatment of Aβ25-35 to C6 glial cell showed decrease of cell viability, while treatment of flavonoids such as Q and QG increased cell viability. In addition, treatment of flavonoids declined reactive oxygen species (ROS) production compared with Aβ25-35-induced control. The ROS production was increased by treatment of Aβ25-35 to 133.39%, while KG and QG at concentration of 1 μM decreased ROS production to 107.44 and 113.10%, respectively. To study mechanisms of protective effect of these flavonoids against Aβ25-35, the protein expression related to inflammation under Aβ25-35-induced C6 glial cell was investigated. The results showed that C6 glial cell under Aβ25-35-induced oxidative stress up-regulated inflammation-related protein expressions. However, treatment of flavonoids led to reduction of protein expression such as inducible nitric oxide synthase, cyclooxygenase-2 and interleukin-1β. Especially, treatment of KG and QG decreased more effectively inflammation-related protein expression than its aglycones, K and Q. Therefore, the present results indicated that K, Q and its glycosides attenuated Aβ25-35-induced neuronal oxidative stress and inflammation.
Alzheimer's disease (AD) is a common neurodegenerative disease. Oxidative stress by amyloid beta peptide (Aβ) of neuronal cell is the most cause of AD. In the present study, protective effects of several flavonoids such as kaempferol (K), kaempferol-3-O-glucoside (KG), quercetin (Q) and quercetin-3-β-ᴅ-glucoside (QG) from Aβ25-35 were investigated using C6 glial cell. Treatment of Aβ25-35 to C6 glial cell showed decrease of cell viability, while treatment of flavonoids such as Q and QG increased cell viability. In addition, treatment of flavonoids declined reactive oxygen species (ROS) production compared with Aβ25-35-induced control. The ROS production was increased by treatment of Aβ25-35 to 133.39%, while KG and QG at concentration of 1 μM decreased ROS production to 107.44 and 113.10%, respectively. To study mechanisms of protective effect of these flavonoids against Aβ25-35, the protein expression related to inflammation under Aβ25-35-induced C6 glial cell was investigated. The results showed that C6 glial cell under Aβ25-35-induced oxidative stress up-regulated inflammation-related protein expressions. However, treatment of flavonoids led to reduction of protein expression such as inducible nitric oxide synthase, cyclooxygenase-2 and interleukin-1β. Especially, treatment of KG and QG decreased more effectively inflammation-related protein expression than its aglycones, K and Q. Therefore, the present results indicated that K, Q and its glycosides attenuated Aβ25-35-induced neuronal oxidative stress and inflammation.
본 연구에서는 대표적인 flavonoid의 일종인 kaempferol, quercetin과 그 배당체인 kaempferol-3-O-glucoside, quercetin-3-β-D-glucoside의 신경교세포 보호 효과를 확인하고자 하였다. 따라서, 4가지 flavonoid의 Aβ25-35 유도 신경독성에 대한 신경교세포 보호 효과와 산화적 스트레스 및 염증반응 관련 인자 측정을 통해 신경교세포 보호 작용 메커니즘을 규명하고자 한다.
본 연구에서는 대표적인 flavonoid의 일종인 kaempferol, quercetin과 그 배당체인 kaempferol-3-O-glucoside, quercetin-3-β-D-glucoside의 신경교세포 보호 효과를 확인하고자 하였다. 따라서, 4가지 flavonoid의 Aβ25-35 유도 신경독성에 대한 신경교세포 보호 효과와 산화적 스트레스 및 염증반응 관련 인자 측정을 통해 신경교세포 보호 작용 메커니즘을 규명하고자 한다.
제안 방법
본 연구에서는 3일 동안 배양시켜 응집한 Aβ25-35 plaque를 C6 glial 세포에 처리하여 신경교세포의 신경독성을 유도한 후,4가지 flavonoid를 각각 0.25, 0.5, 1 μM의 농도로 처리하여 flavonoid의 신경교세포 보호 효과를 확인하였다. 사전연구를 통해 세포의 독성을 나타내지 않는 시료의 농도를 결정하였다.
대상 데이터
본 실험에 사용한 쥐의 신경교세포종인 C6 glial 세포는 한국세포주은행(KCLB, Seoul, Korea)에서 구입하여 사용하였으며, 100 units/mL의 penicillin streptomycin과 10% fetal bovine serum가 함유된 Dulbecco’s modified eagle medium 배지와 37℃, 5% CO2 incubator에서 배양하였다. 세포 분화가 최대에 도달하였을 때 멸균된 phosphate buffered saline (PBS, pH7.
실험에 사용된 kaempferol (순도 ≥90%), quercetin (순도 ≥95%), quercetin-3-β-D-glucoside (순도 ≥90%)는 Sigma Chemical Co. (St Louis, MO, USA)에서 구매하였으며, kaempferol-3-Oglucoside (순도 ≥99%)는 Extrasynthese (Genay, France)사에서 구매하여 실험에 사용하였다. 실험에 사용된 flavonoid의 구조는 Fig.
데이터처리
실험 결과는 평균±표준편차(n =3)로 나타내었고, Statistical Package for the Social Sciences (SPSS) 프로그램을 이용하여 각 결과로부터 analysis of variance (ANOVA)를 구한 후 Duncan’s multiple test (p <0.05)를 이용하여 각 군간 유의성을 검정하였다.
이론/모형
배양한 세포는 RIPA buffer를 첨가하여 4℃, 12,000 rpm에서 30분간 원심분리 후 상층액을 얻었다. 단백질의 농도는 bovine serum albumin을 표준물질로 Bradford 법을 이용한 Bio-Rad protein assay kit를 이용하여 정량하였다[20]. 동일한 양의 시료(15 μg)를 10% SDS-PAGE에서 전기영동하여 membrane에 transfer하였다.
성능/효과
3B), 모든 농도에서 control군에 비해 유의적으로 낮은 수치를 나타내었다. 따라서, 4가지 flavonoid는 Aβ25-35로 신경독성이 유도된 C6 glial 세포에서 ROS의 생성 억제를 통해 산화적 손상에 대한 보호 효과를 나타냄을 확인하였다. 특히 kaempferol과 kaempferol-3-O-glucoside의 처리는 세포생존율 개선에는 유의한 세포 보호 효과를 나타내지는 않았지만, ROS 저해작용을 통한 산화적 스트레스 개선을 통한 신경교세포 보호 효능이 있는 것으로 사료된다.
이와 같이 kaempferol, quercetin, 및 그 배당체의 신경교세포 보호 효능이 일부 보고되어있으나, 이들의 Aβ에 대한 신경교세포 보호 효과를 비교 검토한 연구는 전무한 실정이다. 본 연구에서는 kaempferol, kaempferol-3-O-glucoside, quercetin, quercetin-3-βD-glucoside 4가지 flavonoid의 Aβ 유도 신경독성에 대한 신경교세포 보호 효능을 비교하여 알 수 있었다.
반면 kaempferol, kaempferol-3-O-glucoside, quercetin, quercetin-3-βD-glucoside를 1 μM의 농도로 처리하였을 경우, 염증 관련 인자인 iNOS, COX-2, IκB-α, IL-1β 등의 염증 관련 단백질 발현 개선을 확인하였다. 특히 aglycone 형태인 kaempferol, quercetin에 비해 배당체 형태인 kaempferol-3-O-glucoside, quercetin-3-β-D-glucoside를 처리하였을 경우 iNOS, COX-2, IL-1β와 같은 염증 인자 발현이 더 낮음을 확인하여, 배당체 형태는 신경교세포에서 Aβ25-35 유도 신경독성에 대한 염증반응을 효과적으로 개선시킴을 확인하였다. 이전 연구에 의하면,kaempferol은 염증성 자극으로 손상이 유도된 BV2 microglial 세포에서 NF-κB 활성화 억제를 통해 염증성 factor인 nitric oxide, prostaglandin E2, IL-1β 등의 발현을 감소시켰다[27].
후속연구
따라서, 천연식물에 풍부하게 존재하는 kaempferol, kaempferol3-O-glucoside, quercetin, quercetin-3-β-D-glucoside 등의 flavonoid는 ROS 생성 감소를 통한 산화적 스트레스 및 염증매개인자 조절을 통한 염증반응 개선을 통해 Aβ25-35 유도 신경독성에 대한 신경교세포를 보호하는 것으로 생각되며, 이들은 AD 예방 및 치료 소재로써의 가능성이 있을 것으로 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
알츠하이머 질환(Alzheimer's disease)이란?
알츠하이머 질환(Alzheimer's disease)은 대표적인 신경퇴행성 질환이며, 뇌 내 amyloid beta (Aβ) 축적에 의한 산화적 스트레스 및 염증반응은 대표적인 AD의 원인으로 알려져 있다. 본 연구에서는 kaempferol (K), kaempferol-3-O-glucoside (KG), quercetin (Q) 및 quercetin-3-β-ᴅ-glucoside (QG)와 같은 4가지 flavonoids의 C6 신경교세포에서 Aβ로 인한 신경독성으로부터의 보호 효능을 살펴보고자 하였다.
Aβ 유도 신경독성으로 인한 산화적 스트레스 및 염증 반응의 조절하기 위해 쓰이는 polyphenol은?
Flavonoid는 C6-C3-C6를 기본골격으로 하며, 채소류, 식물류, 곡물, 과실류 등에 풍부하게 함유되어 식이로 섭취할 수 있는 대표적인 polyphenol 계열의 일종이다[11]. 국내외 많은 연구에서 flavonoid의 항산화, 항염증, 항비만, 항암 등의 다양한 생리 활성이 규명됨에 따라, 질병의 예방 및 치료에 있어서 flavonoids의 활용이 주목을 받고 있다[11,12].
알츠하이머 질환(Alzheimer's disease)의 원인은?
알츠하이머 질환(Alzheimer's disease)은 대표적인 신경퇴행성 질환이며, 뇌 내 amyloid beta (Aβ) 축적에 의한 산화적 스트레스 및 염증반응은 대표적인 AD의 원인으로 알려져 있다. 본 연구에서는 kaempferol (K), kaempferol-3-O-glucoside (KG), quercetin (Q) 및 quercetin-3-β-ᴅ-glucoside (QG)와 같은 4가지 flavonoids의 C6 신경교세포에서 Aβ로 인한 신경독성으로부터의 보호 효능을 살펴보고자 하였다.
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