Inhibitory Effects of Asparagus cochinchinensis in LPS-Stimulated BV-2 Microglial Cells through Regulation of Neuroinflammatory Mediators, the MAP Kinase Pathway, and the Cell Cycle

Hyun Ah Lee; Ji Eun Kim; Jun Young Choi; Ji Eun Sung; Woo Bin Youn; Hong Joo Son; Hee Seob Lee; Hyun-Gu Kang; Dae Youn Hwang

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저자정보: Hyun Ah Lee (Pusan National University) Ji Eun Kim (Pusan National University) Jun Young Choi (Pusan National University) Ji Eun Sung (Pusan National University) Woo Bin Youn (Pusan National University) Hong Joo Son (Pusan National University) Hee Seob Lee (Pusan National University) Hyun-Gu Kang (Chungbuk National University) Dae Youn Hwang (Pusan National University)

저널정보: 한국생명과학회 생명과학회지 생명과학회지 제30권 제4호

발행연도: 2020.4

수록면: 331 - 342 (12page)

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미세교세포(Microglial cells)에서 신경염증반응(neuroinflammatory responses)의 억제는 알츠하이머질환, 파킨슨질환, 헌팅턴질환과 같은 신경퇴행성질환(neurodegenerative diseases)을 치료하기 위한 주요 표적으로 고려되고 있다. 천문동(Asparagus cochinchinesis)은 열, 기침, 신장 질환, 유방암, 염증성질환 및 뇌질환을 치료하는 데 오랫동안 사용 되어온 전통 치료제(Traditional medicine)이다. 본 연구에서는 lipopolysaccharide (LPS)로 활성화된 BV-2 미세교세포에서 항염증효과가 있는 천문동 뿌리 열수추출물(Aqueous extract from A. cochinchinesis root, AEAC)의 신경보호 메커니즘을 연구하였다. 먼저, 어떤 유의적인 세포독성은 플라보노이드(flavonoid), 페놀(phenol), 사포닌(saponin)을 함유하는 AEAC를 4가지 농도로 처리된 BV-2세포에서 검출되지 않았다. 또한, nitric oxide (NO), cyclooxygenase-2 (COX-2) mRNA 및 inducible nitric oxide synthase (iNOS) mRNA 수준은 AEAC+LPS 처리군에서 비하여 21%정도 감소하였다. 전염증성 사이토카인(TNF-α과 IL-1β) 및 항염증성 사이토카인(IL-6와 IL-10)농도에 대한 유사한 감소는 비록 감소비율은 다르지만, Vehicle+LPS 처리군에 비해 AEAC+LPS 처리군에서 검출되었다. 더불어, LPS 처리 후 mitogen-activated protein (MAP) kinase의 인산화수준의 증가는 AEAC 전처리군에서 유의하게 회복되었고, 세포주기에서 G2/M의 억제(arrest)는 AEAC+LPS 처리군에서 개선되었다. 또한, LPS 처리로 유도된 ROS의 증가도 AEAC 전처리군에서 감소되었다. 따라서, 이러한 결과는 AEAC가 MAPK 신호전달 경로, 세포주기 및 ROS (reactive oxygen species) 생성의 조절을 통해 LPS 자극에 대한 항신경염증 활성을 유도함을 제시하고 있다.

The suppression of neuroinflammatory responses in microglial cells can be considered a key target for improving the progression of neurodegenerative diseases such as Alzheimer’s disease (AD), Parkinson’s disease (PD), and Huntington’s disease (HD). Asparagus cochinchinensis has traditionally been used as a medicine to treat fever, cough, kidney disease, breast cancer, inflammatory diseases, and brain diseases. In this study, we investigated the neuroprotective mechanism of an aqueous extract from A. cochinchinensis root (AEAC), particularly its anti-inflammatory effects on lipopolysaccharide (LPS)-activated BV-2 microglial cells. BV-2 cells were treated with four different concentrations of AEAC. No significant toxicity was detected in BV-2 cells treated with AEAC. Nitric oxide (NO), cyclooxygenase-2 (COX-2) mRNA, and inducible nitric oxide synthase (iNOS) mRNA levels were 21% lower in the AEAC+LPS group than in the Vehicle+LPS group. Lower proinflammatory (TNF-α and IL-1 β) and anti-inflammatory cytokine (IL-6 and IL-10) levels were also detected in the AEAC+LPS group than in the Vehicle+LPS group, albeit at varying rates. Moreover, the phosphorylation of mitogen-activated protein kinase (MAPK) members after LPS treatment was significantly recovered in the AEAC-pretreated group compared to the Vehicle+LPS group, enhancement of the phosphorylation of mitogen-activated protein kinase (MAPK) members after LPS treatment was significantly recovered in the AEAC-pretreated group, while cell cycle arrest at the G2/M phase caused by LPS treatment was less severe in the AEAC+LPS group. The increase in reactive oxygen species (ROS) generation induced by LPS treatment was also lower in the AEAC-pretreated group than in the Vehicle+LPS group. This is the first study to show that AEAC exerts anti-neuroinflammatory activity against LPS stimulation by regulating the MAPK signaling pathway, the cell cycle, and ROS production.

#Anti-neuroinflammation #Asparagus cochinchinesis #COX-2 #cytokines #NO

참고문헌 (47)

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