초록 ▼

본 과제는 천식 유발 시에 관여하는 다양한 cytokine을 폐 세포에 처리하여 유도되는 세포 신호 전달 체계를 밝히고 셀레늄에 의한 천식 억제 효과를 연구하는 데에 있다. Mouse천식 모델을 이용하여 셀레늄이 천식을 억제할 수 있는 분자생물학적 기작을 규명함으로써 천식 치료제 개발에 많은 기여를 할 것으로 기대된다.
최소필수 미량 원소이고 항산화제로 알려진 셀레늄, Zinc, 비타민 (A, C, E)의 부족한 섭취는 천식의 발병 원인 인자로 파악되고 있다. 이는 특정 미량 원소의 결핍과 천식의 발병이 연관 관계가 있음을 내

본 과제는 천식 유발 시에 관여하는 다양한 cytokine을 폐 세포에 처리하여 유도되는 세포 신호 전달 체계를 밝히고 셀레늄에 의한 천식 억제 효과를 연구하는 데에 있다. Mouse천식 모델을 이용하여 셀레늄이 천식을 억제할 수 있는 분자생물학적 기작을 규명함으로써 천식 치료제 개발에 많은 기여를 할 것으로 기대된다.
최소필수 미량 원소이고 항산화제로 알려진 셀레늄, Zinc, 비타민 (A, C, E)의 부족한 섭취는 천식의 발병 원인 인자로 파악되고 있다. 이는 특정 미량 원소의 결핍과 천식의 발병이 연관 관계가 있음을 내재한다. 따라서 미 량 원소를 이용한 천식을 억제하고 더 나아가 그 기작을 규명 하고자 하는 것이 본 연구의 목적이다. 셀레늄은 다양한 단백질의 기능응 조절할 수 있는 것으로 보고되고 있는데, Na+-/K+-dependent ATPase, glucocorticoid receptor, prostaglandin D synthase, transcription fatter AP-1, caspase-3, protein kinase Cdk2, protein kinase C는 S-Se-S혹은 S-Se 형태로 산화되는 것으로 알려져 있다.
예비 연구의 결과, 셀레늄이 천식을 억제할 수 있는 능력이 있음을 확인하였는데, 천식이 유도된 mouse의 폐 airway는 수축하는 반면 셀레늄 (2.5 ㎎/㎏)이나 GSH의 전구체로써 항산화제로 작용하는 것으로 알려져 있는 N-aetylcysteine (NAC; 150 ㎎/㎏)을 천식 유도 전에 처리하였을 경우, airway의 수축 현상이 크게 감소하였다. 또한 천식으로 인해 폐로 모여드는 eosinophil수는 셀레늄과 NAC의 전 처리로 인해서 급격히 줄어들었다. 이러한 결과는 셀레늄과 항산화제인 HAC가 천식을 억 제할 수 있음을 보여준다. 천식에 관련된 유전자들 중 많은 수가 전사 조절 인자인 NF-kB에 의존적인 것으로 보고 되어있다. OVA에 의한 천식 유도 시에 활성화되는 NF-kB는 Electrophoretic Mebility Shift Assay (EMSA)로 확인하였는데, 천식을 유도한 폐 조직으로부터 분리한 nuclear extract에서의 NF-kB의 활성은 증가한 반면 셀레늄과 HAC를 전처리한 mouse의 NF-kB 활성은 증가하지 않았다. 이와 같은 결과는 천식 관련 신호 전달과 셀레늄에 의한 억제 기전이 존재함을 보여주고 있고, 천식 의 유도 경로와 최소 미량 원소인 셀레늄에 의한 천식 억제 기작의 이해가 천식 치료제 개발과 진단시 약의 개발에 응용될 수 있음을 시사해 주고 있다. 셀레늄에 의한 천식 유발 억제 mechanism을 밝히기 위해서 우선 여러 가지 폐 세포들 중 폐의 표피 세포로 알려져 있는 A549를 세포 모델로 이용하였다. Mouse에 천식을 유도하기 전에 2.5 ㎎/㎏의 셀레늄을 먼저 처리하면, selenotysteine을 함유하고 있으며 항산화제로 잘 알려져 있는 Glutathione peroxidase (GPx)의 활성이 2배정도 증가하는 것과 마찬가지로, A549 세포에 selenium을 처리하면 GPx의 활성이 3배 이상 증가하는 것을 관찰하였다. 이와 함께 천식의 유발 시에 생성되는 ROS 양의 변화를 알아보았는데, selenium을 전처리하였을 경우, 천식이 유발되었을 때 생성되던 ROS가 크게 감소하여 거의 생성되지 않음을 관찰하였다. 위의 결과로 천식 이 유발될 때 ROS의 생성이 동반된다는 사실을 확인하였고, ROS 생성을 셀레늄으로 저해함으로써 천식을 예방할 수 있다는 가능성을 제시할 수 있게 되었다.

Abstract ▼

Asthma is a chronic inflammatory disease of the airway, in which many inflammatory genes are expressed. The molecular mechanisms that are to be correlated with between selenium and asthmatic inflammation are unclear. In our previous study, we reports the possible effects of selenium on allergen-indu

Asthma is a chronic inflammatory disease of the airway, in which many inflammatory genes are expressed. The molecular mechanisms that are to be correlated with between selenium and asthmatic inflammation are unclear. In our previous study, we reports the possible effects of selenium on allergen-induced asthma. When selenium is injected intra-peritoneally before ovalbumin (OVA)-challenge, we observed that allergen-induced eosinophil infiltration towards lung airway is reduced and the activity of NF-KB in nuclear extracts isolated from lung is significantly decreased compared with OVA challenge. Lungs recovered form OVA-challenged mice showed the increased protein levels of intracellular adhesion molecule 1 (ICAM-1), vascular cell adhesion molecule 1 (VCAM-1), and E-selectin, in contrast, expression of these cell adhesion molecules in selenite or NAC-administrated mice before OVA challenge is decreased. Expression of adhesion molecules is decreased by selenite in NF-kB dependent manner.
In the first year of this project, we determined that the activation of NF-kB stimulated by $TNF-{\alpha}$ in the airway epitherial cell line A549 is reduced by selenium both in vivo and in vitro. The inhibitory effect of selenite on NF-kB activity could be recovered by reducing agent, dithiothreitol. These data suggest that selenite directly react with thiol groups of NF-kB in its inhibitory mechanism. In addition, we observed that GPx activity was increased in selenite-supplemented cell A549. Also, the intracellular peroxide produced from TNF-a-stimulated condition is determined by flow cytometer using the oxidant sensitive dye DCFH-DA in A549 cells cultured in selenite-supplemented media or not. Whereas the production of the intracellular peroxide in selenite-deficient A549 cells was increased and maximized at 12 min after treatment of $TNF-{\alpha}$, the peroxide generation 10 selenite-supplemented A549 cells Was not detected and the peroxide basal levels of selenite-supplemented A549 cells were maintained lower than those of selenite-nonsupplemented A549 cells.
In the second year, To identify proteins that might play an important role in allergen- induced asthma, we analyzed lung extracts prepared from allergen (ovalbumin) challenged animals in a mouse model of this condition.

목차 Contents

• II. 총괄연구개발과제 연구결과...9
• 1. 총괄연구개발과제의 최종 연구개발 목표...9
• 2. 총괄연구개발과제의 최종 연구개발 내용 및 결과...13
• 3. 총괄연구개발과제의 연구결과 고찰 및 결론...21
• 5. 총괄연구개발과제의 연구성과...22
• 6. 연구개발결과의 파급효과...28
• 7. 첨부서류...30