신경모세포종 세포배양에서 글루탐산염에 의해유발된 흥분성세포독성에 대한Indirubin-3'-monoxime의 보호 효과
Indirubin-3'-monoxime inhibits excitotoxicity provoked by glutamate on neuroblastoma cell culture
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신경연접틈새로 분비되어 글루탐산염 수용체에 결합하는 글루탐산염(glumate)은포유동물의 주요 흥분성 신경전달물질로알려져 있다1). 하지만, 글루탐산염에 의해전달되는 신경전달의 과도한 흥분은 신경독성(neurotoxic)을 나타내거나 세포사멸(cell death)을 유발할 수 있다2). 흥분성아미노산들(excitatory amino acids)은허혈(ischemia), 머리외상(head trauma), 뇌졸중(stroke), 알츠하이머병(Alzeimer’s disease) 및 파킨슨씨병(Parkinson’s disease)과 같은 급성 뇌손상이나 만성신경퇴행성 질환들의 병태생리에 관련이 있는 것으로 알려져 있다1). 이전의 글루탐산염에 관한 연구들은 calcium-dependent enzyme들의활성화, nitric oxide synthase 및 미토콘드리아 활성산소종 생성과 같이신경세포사멸을 일으키는 글루탐산염의 신경독성 유발 기전을 제시하였다3-5). 여러 종류의 배양 신경세포들이 글루탐산염에 의해 발생하는 분자 수준의 현상을규명하기 위해 사용되고 있는데, 그 중 신경모세포종(SH-SY5Y) 세포는 그들의 형태학적, 생화학적 그리고 기능적 특징들이신경모세포(neuroblast)와 유사하여neuronlike cell로써 세포자멸사 및 신경세포보호연구를위한유용한도구로써이용되고있다6). 또한, 신경모세포종 세포주는 ionotropic 및 metabotropic glutamate receptor를모두 발현하기 때문에 N-methyl-D-aspartate glutamate receptor (NMDA receptor)의 활성화를 통해 세포사멸을유발하는 연구에 자주 사용된다7). 본 연구에서도 IMX의 신경세포 보호효과를 확인하기 위하여 신경모세포종 세포주를 이용하였다. 사멸 세포에서 글루탐산염은 NMDA receptor의 흥분과 caspase-3의 활성화를통해 농도에 의존적으로 세포자멸사(apoptosis) 및 세포괴사(necrosis)를 유발하는 경향이 있다8,9). 이때 글루탐산염 수용체의 과흥분은 주로 NMDA receptor를통해 지속적으로 세포 내로 Ca2+를 유입시켜, Ca2+과 관련된 하위 기전에 과부하를유발해 신경세포를 사멸에 이르게 한다10). Polygonum tinctorium, Isatis indigotica 및 Isatis tinctoria와 와 같은식물들로부터 추출되는 남색 염료의 자주색성분인 인디루빈(Indiru- bin)은 항염증및 항백혈병 활성을 가지는 중국 한의약 처방의 활성 성분으로 알려져 있다11). 다양한연구에서 인디루빈은 cycling-dependent protein kinase (CDKs)11), glycogen synthetase kinase 3 (GSK3)11,12), c-Src kinase 및 c-Jun NH2-terminal kinase13,14)와 같은 중요한 protein kinase들의 억제 능력을 보고한 바 있다. 인디루빈에 대한 연구는 인디루빈의 유도체들에 대한 연구까지 확장되어 있는데 여러연구들에서 5-iodoi-ndirubin-3'-monoxime, 5-5'-dibromo-indirubin, iodoindirubin- 3'-mono-xime-5-sulfonate 및indirubin-3'-monoxime (IMX) 등의 인디루빈 유도체들을 합성하였으며, 이들유도체 또한 Cdk5, GSK3β, 및 tau 인산화 등을 억제하는 것으로 알려져 있다11). 여러 인디루빈 유도체 중에서 IMX는폐암 및 후두암에서 항암효과가 보고된 바있으며, 대식세포에서 LPS에 의해 유도된염증반응을 억제하는 것으로 알려져 있다. 뿐만 아니라 마우스를 이용한 알츠하이머병 모델에서 IMX의 처리는 Aβ 침착, tau 과인산화, Aβ plaque주변 미세아교세포와 별아교세포의 활성화 누적 등의 현저한 감소를 보인다는 연구결과도 제시된바 있다15). 하지만 아직까지 인디루빈 유도체들에 대한 연구 중 중추신경계 질환과관련된 연구가 많지 않으며, 더군다나 대표적인 인디루빈 유도체인 IMX의 경우가장 설득력있는 신경세포 사멸 기전 중글루탐산염에 의한 흥분성신경독성에 의한신경세포 사멸에 대한 연구는 진행이 된바 없다. 따라서 본 연구에서는 신경세포와 유사한 특징을 가지며 불멸화되어 있어 계대배양이 용이한 신경모세포종 세포주에서 글루탐산염에 의해 유발된 흥분성신경독성에대한 IMX의 세포사멸 억제 효과를 확인하고자 하였다.
Abstract
Indirubin is the active component of Danggui Luhui Wan, a Chinese traditionally medicine. Recently, pharmaceutical researches have focused on its inhibitory effect of cyclin-dependent kinases (Cdks) and glycogen synthase kinase-3beta (GSK3β). Indirubin-3'-monoxime (IMX), a synthetic derivative by indirubin, is commonly used to in vitro studies for indirubin. In the present study, we investigated the inhibitory effect of IMX on glutamate-induced excitotoxicity in human neuroblastoma SH-SY5Y cells. Glutamate-induced cytotoxicity was verified characterized by decreased cell viability. However, treatment of IMX attenuated the glutamate-induced cell death in a dose-dependent manner. This result suggests that IMX may inhibit the neuronal death in various neurodegenerative diseases including stroke.
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