류마치스성 관절염은 자가 면역 질환으로 아직도 정확한 발병기전이 밝혀져 있지 않으나 최근 연구에 의하면 nitric oxide (NO)-관련 및 활성산소 라디칼 (reactive oxygen species, ROS/ reactive nitrogen species, RNS)이 관절염시 세포 손상과 관련하여 중요한 역할을 할 것이라는 개념이 거의 확실시 되고있다. 현존하는 관절염 치료제는 통증완화, 염증경감 및 관절 손상을 지연 시킬 목적으로 개발된 것들로서 스테로이드성 제제, 비스테로이드성 항염제, 면역억제제등이 주종을 이루고 있으
류마치스성 관절염은 자가 면역 질환으로 아직도 정확한 발병기전이 밝혀져 있지 않으나 최근 연구에 의하면 nitric oxide (NO)-관련 및 활성산소 라디칼 (reactive oxygen species, ROS/ reactive nitrogen species, RNS)이 관절염시 세포 손상과 관련하여 중요한 역할을 할 것이라는 개념이 거의 확실시 되고있다. 현존하는 관절염 치료제는 통증완화, 염증경감 및 관절 손상을 지연 시킬 목적으로 개발된 것들로서 스테로이드성 제제, 비스테로이드성 항염제, 면역억제제등이 주종을 이루고 있으나 이들 제제는 부작용이 심하여 새로운 제제의 개발이 절실한 시점에 있으며 최근 미국 FDA는 새로운 개념의 관절염 치료제 (cyclooxygenase-2 억제제인 celebrex의 시판을 승인함으로써 향후 이에 대한 연구가 한층 뜨거워질 전망임. 본 연구자는 최근 비스테로이드 화합물로서 강력한 항산화 작용에 의해 대식세포에서 cytokine에 의해 NF-kB가 활성화 되는 것을 억제함으로 iNOS, COX-2 및 TNF-a의 발현을 억제하는 물질을 보고하였다. 따라서 본 연구의 목표는 이러한 작용이 연골세포에도 나타나는지를 밝혀 새로운 관절염 치료제로 개발 가능성을 타진하고자 하여 토끼의 관절세포를 1차 배양하여 H2O2에 의한 산화적 손상에 FN-49의 보호 효과를 살펴보았으며 이 작용을 기존의 PARP [Poly-ADP(ribose)polymerase] 억제제인 DIQ, 3-AB 등의 약물과 비교 하였다. 실험결과 FN-49는 기존의 PARP 억제제와는 다른 기전을 갖는 것으로 밝혀졌으며 산화물질에 의한 FN-49의 보호효과는 항산화작용에 의한 것임을 lipid peroxidation 억제 실험으로 알 수 있었다. 뿐만 아니라 이러한 보호 작용기전에 cyclic AMP가 관여하는 것으로 밝혀짐으로서 향후 protein kinase A pathway와 산화적 손상에 의한 보호 효과에 대한 연구가 심도 있게 이루어져야 할 것으로 생각된다. 한편 산화물질의 발생은 관절염과 같은 염증성 반응이 있을 때 염증부위로 대식세포나 단핵세포들이 모여 들게되고 이들 세포로부터 nitric oxide 및 여러 종류의 산화물질이 만들어지게 됨으로써 더욱 강력한 산화작용을 갖는 물질로 변화되어 이러한 물질이 실제로 생체 내에서 해로운 작용을 할 것으로 판단된다. 따라서 후속연구로서 골아세포 cell line인 ROS 17/2.8 세포를 배양하여 cytokine에 의한 iNOS 발현과 NO 생성을 보았으며 FN-49약물이 이러한 조건에서 NO와 iNOS 발현을 줄이는지를 확인하였다. 실험결과 ROS 17/2.8 골아세포에서 각각의 cytokine 단독으로는 NO 생성에 영향이 없었으나 이들 cytokine을 혼합 사용 시 시간에 따른 NO의 증가가 뚜렸이 나타났다. 이러한 NO생성의 증가는 iNOS 발현의 결과 때문일 것으로 생각하여 iNOS 발현을 Northern 과 Western으로 확인하였다. FN-49는 (1-100 $\mu$M) 용량 의존적으로 NO의 발생과 iNOS 발현을 억제하였으며 그 작용기전에 protein kinase C 및 MAP kinase 관련성은 적은 것으로 나타났다. 그러나 tyrosine kinase 억제 가능성은 충분히 있을 것으로 사료되었다. 항산화작용이 있는 FN-49는 NF-kB와 같은 transcription factor를 비활성화 시킬 가능성도 배제 할수 없다. 사용한 농도 범위 내에서 비교적 세포독성은 없었으나 60 $\mu$M 이상의 농도에서 세포 생존율이 급격히 저하 되는 것으로 보아 높은 농도에서는 세포 독성이 나타날 수 있을 것으로 사료되었다. 특히 cAMP의 증가와 항산화 작용 과의 관계를 hemoxygenase-1 (HO-1)과 관련하여 살펴본결과 대식세포에서 cAMP 증가 약물은 HO-1의 발현을 증가 시켰다. 이상의 결과를 요약하면 FN-49는 강력한 항산화 작용을 가지고 있으며 cAMP를 증가시키고, HO-1 의 발현을 증가 (대식세포와 골아세포인 ROS 17/2.8 세포에서 산화적 손상에 의한 세포를 보호하는 효과를 입증하였다. 따라서 FN-49는 관절염이나 골다공증과 같은 골 형성에 문제가 있는 질환에 효과가 있을 것으로 판단된다.
Abstract▼
Although about 3% of population are suffering Iron rheumatoid arthritis (RA), an autoimmune disorder, neither the medical treatment nor the cause of pathology is not still satisfactory. However, it has been generally accepted that reactive nitrogen species and oxygen species are play many important
Although about 3% of population are suffering Iron rheumatoid arthritis (RA), an autoimmune disorder, neither the medical treatment nor the cause of pathology is not still satisfactory. However, it has been generally accepted that reactive nitrogen species and oxygen species are play many important roles in the progress of the pathophysiology. The present treatment can be mainly relying on the analgesics, which reduces pain and inflammation associated with the disorder. Recently, cyclooxygenase(COX)-2 inhibitors launched RA-related market, and really have strong point compared the previous remedies, pain killers in that it lacks of gastro-intestinal side effects. Our laboratory has been working isoquinoline compounds for several years and found that FN-49 has strong antioxidant action as well as reduces the expression of inducible nitric oxide synthase. (iNOS) in macrophage cells when activated with cytokine or lipopolysaccharides (LPS). Furthermore, it has been reported that poly-ADP(ribose)polymerase [PARP] inhibitors are effectvie in the treatment of RA in experimental animals. One of the PARP inhibitors, which is actively investigated is DIQ, an analog of isoquinoline derivatives, which attracted our attention. In the present study, investigation has been made whether FN-49 reduces nitric oxide fromation and also iNOS expression in cultured osteoblst cells, so that this chemical can have a potential to develop as a new drug for the treatment of RA or related disorders. The results showed that FN-49 has strong antioxidant quenching activity when examined to rabbit osteoblast cells by adding hydrogen preoxide as oxidant injury in culture system. However, tested PARP inhibitors, 3-AB, DIQ, are not effective to protect the cells from oxidant injury. When tested the production of NO and iNOS expression, FN-49 concentration-dependently inhibited the production of NO in the culture medium and iNOS expression in ROS 17/2.8 osteoblast cells, in which TNF-a, LPS and IFN-r were incubated together We found that FN-49 increased HO-1 expression in RAW 264.7 cells, in which cAMP increasing agents up-regulated its expression. It is concluded that FN-49 protects osteoblast cells from oxidant-induced injury as well as reduces NO production. HO-1 induction may plays a key role in the antioxidant action of FN-49. These action may be beneficial in the treatment of RA or osteoporosis.
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