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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 김윤철 오현철
- 발행연도
- 2015
- 저작권
- 원광대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수1
이 논문의 연구 히스토리 (2)
2015
몰약으로부터 분리된 1β,6α-dihydroxyeudesm-4(15)-ene의 LPS로 유도된 BV2 미세아교세포에서의 항염증효과
김동철
,
윤치수
,
고원민
외 7명
생약학회지(Korean Journal of Pharmacognosy)
2015.03
학술저널
강진향에서 분리한 4-Methoxydalbergione과 4''-Hydroxy-4-methoxydalbergione의 생쥐 해마세포보호 및 미세아교세포 항염증 활성 기전연구 : Neuroprotective and Anti-Neuroinflammatory Effects of 4-Methoxydalbergione and 4''-Hydroxy-4-methoxydalbergione from Dalbergia odorifera in Mouse Hippocampa
김동철
약학과
2015.01
학위논문
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현대사회가 발전함에 따라 생활수준이 향상되고 평균수명이 늘어나면서, 의약품 개발 및 질병예방을 하고자 하는 연구가 최근 천연물에서 진행되고 있다. 특히 뇌와 관련된 퇴행성 뇌질환의 유병률은 현저하고 높아지고 있다. 퇴행성 뇌질환은 인지기능 및 운동기능에 이상이 발생하는 알츠하이머 증후군, 파킨슨 증후군, 헌팅턴 증후군이 대표적으로 알려져 있다. 현재까지의 연구에 의하면 퇴행성의 정확한 원인 및 치료방법은 개발되지 않은 실정이다.
산소에 의하여 유래되는 superoxide, hydroxyl peroxyl, alkosxyl, hydroperoxyl radical, nitric oxide 등과 같은 활성산소종 (reactive oxygen species, ROS)은 호흡과정이나 세포대사 과정에서 자연스럽게 생성되어 인체에서 여러가지 세포반응에서 중요한 조절역할을 한다. 과도한 스트레스, 흡연, 음주 등 여러가지 원인으로 생성된 활성산소종은 노화, 뇌세포의 조기사멸을 유발하여 중추신경계 퇴행성 뇌질환을 일으킨다고 알려져 있다. 활성산소종이 과생성 되거나 항산화 시스템의 기능이 저하되어 활성산소종의 항상성의 무너지면 생체는 산화적 스트레스를 받게 된다. 뇌에 존재하는 면역세포인 미세아교세포 (microglia)의 염증반응 또한 퇴행성 뇌질환의 병인 중 하나로 연구되고 있다. 미세아교세포는 뇌 손상 시 활성화 되어 약물이나 독소에 의한 이물질을 제고 하고 신경성장인자를 분비하여 신경세포 보호 및 CNS 항상성 유지한다.
이러한 산화적 스트레스와 염증으로부터 보호효과를 가지는 Heme oxygenase-1 (HO-1)은 세포 내 반응에서 중요한 역할을 하는 엔자임인 heme oxygenase 의 유도체의 하나로써 heme을 분해하여 일산화탄소와 철, 빌리베르딘을 생성한다. HO-1은 다양한 조직과 세포에서 부산물들과 함께 세포손상, 세포사멸억제, 항산화 및 항염증작용을 갖는 것으로 알려져 있으며, 산화적 염증을 매개로 한 다양한 질병의 타겟으로 주목 받고 있다. 이러한 HO-1 은 NF-E2 related factor 2 (Nrf2)의 핵 내 이동에 의해 전사되며, Nrf2는 다양한 황산화 효소 발현을 조절하는 것으로 알려져 있다.
염증반응은 세균감염, 자외선, 생체 내 대사산물 등의 다양한 자극에 의한 생체 내 방어 기전으로 염증반응에는 종양 괴사 인자 (tumor necrosis factor, TNF), 인터루킨 (interleukin, IL), 프로스타글란딘 (prostaglandin, PG), 산화질소 (nitric oxide, NO), 활성산소 (free radicals)등의 염증조절인자가 관여한다. 사이토카인(cytokine) 이나 lipopolysaccharide(LPS)와 같은 자극이 가해지면, 신경계에 독성을 보이는 NO, prostaglandin E2 (PGE2)와 같은 전염증 매개체(proinflammatory mediators), ROS등이 분비되어 신경독성을 유발하고 뇌조직을 파괴 및 염증을 유발한다. 대표적인 염증경로인 nuclear factor kappa B (NF-κB) 또한 LPS, cytokine에 의해 활성화되며, nitric oxide synthase (iNOS) and cyclooxygenase-2 (COX-2) 를 생성하여 염증반응을 증폭시킨다.
Mitogen-activated protein kinase (MAPK)는 주요하게 extracellular signal-regulated kinase (ERK), c-jun NH2-terminal kinase (JNK), p38의 3가지로 이루어져 있다. MAPK는 세포 생존, 증식, 스트레스, 염증반응에 관여하며, MAPK 경로가 활성화 되면 전사조절인자들이 인산화되어 다양한 target gene의 발현을 유도하게 된다.
본 연구에서는 강향단(降香檀)(Dalbergia odorifera T.chen) 의 심재에서 분리한 neoflavonoid계열의 MTD and HMTD을 사용하여 생쥐 유래 해마세포와 미세아교세포에서 항산화, 항염증효과의 작용기전을 규명하고자 연구를 진행하였다. 그 결과 MTD는 해마세포에서 MAPK경로 중 ERK 와 p38 인산화를 시키며 Nrf2경로의 인산화를 통하여 HO-1의 발현을 유도하여 뇌세포의 보호효과를 나타내었다. 또한 생쥐 미세아교세포에서 MTD 와 HMTD는 NF- κB 경로를 억제하여 iNOS와 COX-2의 발현을 억제하였고 Nrf2경로의 인산화를 통한 HO-1을 증가시켜 HO-1에 의한 염증억제효과를 확인할 수 있었다. 이러한 억제반응은 MAPK 경로 중 JNK 경로를 통해 이루어진다는 것을 입증하였다. 이러한 결과를 바탕으로 강진향의 심재에서 분리한 MTD와 HMTD는 향후 퇴행성 뇌질환의 치료제와 항염증제로의 개발 가능할 것으로 사료된다.
산소에 의하여 유래되는 superoxide, hydroxyl peroxyl, alkosxyl, hydroperoxyl radical, nitric oxide 등과 같은 활성산소종 (reactive oxygen species, ROS)은 호흡과정이나 세포대사 과정에서 자연스럽게 생성되어 인체에서 여러가지 세포반응에서 중요한 조절역할을 한다. 과도한 스트레스, 흡연, 음주 등 여러가지 원인으로 생성된 활성산소종은 노화, 뇌세포의 조기사멸을 유발하여 중추신경계 퇴행성 뇌질환을 일으킨다고 알려져 있다. 활성산소종이 과생성 되거나 항산화 시스템의 기능이 저하되어 활성산소종의 항상성의 무너지면 생체는 산화적 스트레스를 받게 된다. 뇌에 존재하는 면역세포인 미세아교세포 (microglia)의 염증반응 또한 퇴행성 뇌질환의 병인 중 하나로 연구되고 있다. 미세아교세포는 뇌 손상 시 활성화 되어 약물이나 독소에 의한 이물질을 제고 하고 신경성장인자를 분비하여 신경세포 보호 및 CNS 항상성 유지한다.
이러한 산화적 스트레스와 염증으로부터 보호효과를 가지는 Heme oxygenase-1 (HO-1)은 세포 내 반응에서 중요한 역할을 하는 엔자임인 heme oxygenase 의 유도체의 하나로써 heme을 분해하여 일산화탄소와 철, 빌리베르딘을 생성한다. HO-1은 다양한 조직과 세포에서 부산물들과 함께 세포손상, 세포사멸억제, 항산화 및 항염증작용을 갖는 것으로 알려져 있으며, 산화적 염증을 매개로 한 다양한 질병의 타겟으로 주목 받고 있다. 이러한 HO-1 은 NF-E2 related factor 2 (Nrf2)의 핵 내 이동에 의해 전사되며, Nrf2는 다양한 황산화 효소 발현을 조절하는 것으로 알려져 있다.
염증반응은 세균감염, 자외선, 생체 내 대사산물 등의 다양한 자극에 의한 생체 내 방어 기전으로 염증반응에는 종양 괴사 인자 (tumor necrosis factor, TNF), 인터루킨 (interleukin, IL), 프로스타글란딘 (prostaglandin, PG), 산화질소 (nitric oxide, NO), 활성산소 (free radicals)등의 염증조절인자가 관여한다. 사이토카인(cytokine) 이나 lipopolysaccharide(LPS)와 같은 자극이 가해지면, 신경계에 독성을 보이는 NO, prostaglandin E2 (PGE2)와 같은 전염증 매개체(proinflammatory mediators), ROS등이 분비되어 신경독성을 유발하고 뇌조직을 파괴 및 염증을 유발한다. 대표적인 염증경로인 nuclear factor kappa B (NF-κB) 또한 LPS, cytokine에 의해 활성화되며, nitric oxide synthase (iNOS) and cyclooxygenase-2 (COX-2) 를 생성하여 염증반응을 증폭시킨다.
Mitogen-activated protein kinase (MAPK)는 주요하게 extracellular signal-regulated kinase (ERK), c-jun NH2-terminal kinase (JNK), p38의 3가지로 이루어져 있다. MAPK는 세포 생존, 증식, 스트레스, 염증반응에 관여하며, MAPK 경로가 활성화 되면 전사조절인자들이 인산화되어 다양한 target gene의 발현을 유도하게 된다.
본 연구에서는 강향단(降香檀)(Dalbergia odorifera T.chen) 의 심재에서 분리한 neoflavonoid계열의 MTD and HMTD을 사용하여 생쥐 유래 해마세포와 미세아교세포에서 항산화, 항염증효과의 작용기전을 규명하고자 연구를 진행하였다. 그 결과 MTD는 해마세포에서 MAPK경로 중 ERK 와 p38 인산화를 시키며 Nrf2경로의 인산화를 통하여 HO-1의 발현을 유도하여 뇌세포의 보호효과를 나타내었다. 또한 생쥐 미세아교세포에서 MTD 와 HMTD는 NF- κB 경로를 억제하여 iNOS와 COX-2의 발현을 억제하였고 Nrf2경로의 인산화를 통한 HO-1을 증가시켜 HO-1에 의한 염증억제효과를 확인할 수 있었다. 이러한 억제반응은 MAPK 경로 중 JNK 경로를 통해 이루어진다는 것을 입증하였다. 이러한 결과를 바탕으로 강진향의 심재에서 분리한 MTD와 HMTD는 향후 퇴행성 뇌질환의 치료제와 항염증제로의 개발 가능할 것으로 사료된다.
목차
Chapter 1. General Information1. Dalbergia odorifera 182. Neuroinflammation203. Heme oxygenase 224. MAPK signaling pathway 245. NF-κB signaling pathway 26?Chapter 2 Cytoprotective effects of MTD and HMTD from Dalbergia odorifera via the induction of heme oxygenase-1 in murine hippocampusINTRODUCTION 29MATERIALS AND METHODS 321. Chemicals and reagents322. Cell culture and viability assay 333. ROS Measurement344. Preparation of cytosolic and nuclear fractions345. Western blot analysis 356. Nrf2 localization and immunofluorescence 367. Statistical analysis 37RESULTS381. Chemical structure of MTD and HMTD 382. Effects of MTD and HMTD on cell viability in HT22 cells 393. Effects of MTD and HMTD on glutamate-induced oxidative neurotoxicity in HT22 cells 404. Effects of MTD on glutamate-induced inhibition of ROS generation in HT22 cells 425. Effects of MTD on HO-1 expression in HT22 cells 446. Effects of MTD and nuclear translocation of Nrf2 in HT22 cells 647. Involvement of MTD on the protein level of ERK, JNK, p38 in HT22 cell???48DISCUSSION 50?Chapter 3 Anti-inflammatory effects of MTD and HMTD from Dalbergia odorifera via MAPK and NF-κB pathway by heme oxygenase-1 against LPS-induced toxicity in in BV2 cellsINTRODUCTION 55MATERIALS AND METHODS 581. Chemicals and reagents582. Cell culture and viability assay 593. Nitrite (NO production) determination 604. PGE2 assay 605. IL-6 and IL-1β assay 616. Preparation of cytosolic and nuclear fractions627. Western blot analysis 638. DNA binding activity of NF-κB 649. Statistical analysis 65RESULTS661. Effects of MTD and HMTD on cell viability in BV2 cells 662. Effects of MTD and HMTD on the production of nitrite and PGE2 in LPS-stimulated BV2 cells 683. Effects of MTD and HMTD on the production of pro-inflammatory cytokines in LPS-stimulated BV2 cells 704. Effects of MTD and HMTD on iNOS protein expression in LPS-stimulated BV2 cells 725. Effects of MTD and HMTD on COX-2 protein expression in LPS-stimulated BV2 cells 746. Effects of MTD and HMTD on NF-κB activation and nuclear translocation in LPS-stimulated BV2 cells 767. Effects of MTD and HMTD on NF-κB DNA binding activity and nuclear translocation in LPS-stimulated BV2 cells 788. Effects of MTD and HMTD on the degradation of IκB-α in LPS-stimulated BV2 cells 809. Effects of MTD and HMTD on HO-1 expression in BV2 cells 8210. Effects of MTD and HMTD on time-dependent HO-1 expression in BV2 cells 8411. Effects of MTD and HMTD on the nuclear translocation of Nrf2 in BV2 cells 8612. The inhibitory effects of MTD on the protein level of ERK, JNK, p38 in BV2 cells 8813. The inhibitory effects of HMTD on the protein level of ERK, JNK, p38 in BV2 cells 90DISCUSSION91REFERENCES 95
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