초록 ▼

고혈당 조건에서 염증반응과 면역반응을 촉발하는 전사조절인자인 NF-κB의 활성이 증가하는 메커니즘을 에피제네틱 변형(HAT/HDAC불균형)을 통해 규명하고, 또한 in vitro, in vivo 당뇨병모델에서 에피제네틱 메카니즘의 하나인 염색질 불활성화과정에 필수적인 히스톤아세틸화에 대하여 이를 저해하는 식이물질을 찾아내고 염증억제기전 연구를 하고자 하였다. 1년차 연구목표로는 항산화 효능 및 항염증 효능이 알려져 있으나 당뇨합병증 및 chromatic remodeling연구가 되어있지 않은 후보식이성분을 대상으로 고농도의 포도당하

고혈당 조건에서 염증반응과 면역반응을 촉발하는 전사조절인자인 NF-κB의 활성이 증가하는 메커니즘을 에피제네틱 변형(HAT/HDAC불균형)을 통해 규명하고, 또한 in vitro, in vivo 당뇨병모델에서 에피제네틱 메카니즘의 하나인 염색질 불활성화과정에 필수적인 히스톤아세틸화에 대하여 이를 저해하는 식이물질을 찾아내고 염증억제기전 연구를 하고자 하였다. 1년차 연구목표로는 항산화 효능 및 항염증 효능이 알려져 있으나 당뇨합병증 및 chromatic remodeling연구가 되어있지 않은 후보식이성분을 대상으로 고농도의 포도당하에서 염증성 사이토카인저해를 측정하고, 염증성유전자 발현저해 기전으로 히스톤 아세틸레이션 (HAT inhibitor/ HDAC inducer)변형 메커니즘을 포괄적으로 확인하고 규명하고자 하는 것이다. 고혈당 (high glucose, Hyperglycemia)는 심각한 당뇨 및 당뇨합병증의 주요한 조건이므로 본 연구에서 첫 번째로, THP-1 세포주를 이용하여 여러 고혈당조건(in vitro)에서의 염증인자들의 발현정도를 immunoblotting을 이용하여 확인하였다. 4가지 식이 인자인 Fisetin, luteolin, gallic acid, sodium butyrate를 선정하여 염증억제기전을 chromatin level수준에서 연구하였다. 고혈당하에서 fisetin, lutelolin, gallic acid, sodium butyrate와 같은 식이인자들의 처리는 HDAC 활성을 증가시키고, HAT 활성을 저해시키며 특히 P300활성과 P300 그 자신의 acetylation유도하였다. 이는 p65의 deacetylation을 유도하였고 결과적으로 염증성 사이토카인 (TNF-alpha, IL-6)의 분비를 저해하는 것으로 확인되었다. 1차년도 연구결과를 바탕으로 동물실험에 적합하고 유력한 식이인자로 sodium butyrate을 선정하였다. sodium butyrate는 장에서 탄수화물대사로부터 생겨나는 짧은 천연지방산 사슬로써 포유류세포의 암세포증식억제, 분화유도 및 유전자 발현의 유도 또는 저해를 포함하는 다양한 효과를 가진다. 그러나 당뇨병환경하에서 sodium butyate가 염증을 억제하고 그 기전으로 epigenetic modulation에 의해 NF-kB의 활성을 억제하였다는 연구보고는 미흡하다. 1차년도 연구에서 도출된 가장 유력한 식이인자인 sodium butyrate를 이용하여 8주령 된 C57BL/6계 흰쥐에 streptozotocin를 이용하여 당뇨병 유발하고 In vivo 염증유전자에 영향을 미치는 chromatin remodeling event를 확인하였다. 그 결과 5% sodium butryate첨가식이를 한 당뇨쥐의 혈당 및 지질관련지표를 낮추는 효과를 보였고, 또한 epigenetic modulation을 이용한 sodium butyrate에 의한 염증억제기전을 파악하였다. 3차 연구로는 위에서 연구된 Luteolin과 fisetin의 병용효과에 관하여 연구하였다. 이 두가지의 시너지 조합은 이전에 luteolin과 fisetin의 단독 활성보다 더 높은 활성을 보였으며, 더 낮은 농도인 Fiseitn 1uM Luteolin 500nM에서 염증성 사이토 카인의 억제, HDAC과 HAT활성조절, Histone modification과 핵내에서의 NF-kB활성화에 관여하는 단백질 발현 조절등을 확인 할수 있었다. 또한 ChIP assay를 통하여 고혈당에 의해서 생성되는 염증성 사이토카인과 epigenetic regulation과의 조절 관련성 규명 및 식이 인자에 의해서 조절 관련성 확인 규명하였다.