Effects of Curcumin on Inflammation In Diabetic Retinopathy Rat model

Abstract

국문요지

당뇨망막병증 쥐 모델에서 커큐민이 염증에 미치는 영향

1. 서론 당뇨 망막병증은 성인 시력 저하 원인 중 가장 흔한 요인으로 당뇨 환자들에게서 지속적인 고혈당으로 인해 미세혈관에 손상이 생기고, 망막 내 허혈 손상이 일어나 신생혈관이 발생하여 실명까지 이르게 되는 안과 질환이다. 커큐 민은 인도산 울금에 풍부한 폴리페놀의 일종으로 항염 및 항산화효과가 있는 것으로 알려져 있다. 산화스트레스와 염증은 당뇨 망막병증 발병과 진행에 핵심 요인이며, 커큐민의 항염 및 항산화 효과가 당뇨 망막병증을 개선할 수 있을 것으로 기대된다. GFAP는 염증을 일으키는 신경교세포의 표지자이며, NLRP3 염증복합체는 염증반응 활성화 역할을 하는 단백질 복합체이다. 이들은 여러 세포에서 발현되어 다양한 질병에 영향을 미친다. 본 연구에서는 커큐민에 의한 염증 억제로 인한 GFAP 발현 감소, NLRP3 염증복합체 발현 감소, 망막 혈관 내 이상 개선 등을 조사하고자 하였다.

2. 방법 7주령 랫드에게 췌장의 β세포를 파괴하는 streptozotocin (65mg/kg)을 복강 내 투여하여 제1형 당뇨를 유발하고, 당뇨 유발 확인된 랫드에게 4주간 매일 커큐민 (200mg/ml)을 경구 투여하였다. 당뇨군에 비해 커큐민군의 망막에서 무세포 모세혈관 감소, 혈관 누출, 신경교세포 발현 감소, NLRP3 염증복합체 발현 감소를 확인하기 위해 trypsin digestion, H&E staining, FITC-dextran permeability assay, Immunofluorescence staining, western blotting을 수행하였다.

3. 결과 정상군에 비해 당뇨군에서 acellular capillary가 유의하게 증가하였고, 당뇨군에 비해 커큐민군에서 acellular capillary가 유의하게 감소하였다. 정상군에 비해 당뇨군에서 vascular leakage가 유의하게 많이 발생하였고, 당뇨군에 비해 커큐민군에서 vascular leakage 유의하게 많이 감소하였다. 정상군에 비해 당뇨군에서 GFAP 발현이 유의하게 증가하였고, 당뇨군에 비해 커큐민군에서 GFAP 발현이 유의하게 감소하였다. 정상군에 비해 당뇨군에서 NLRP3 염증복합체의 발현이 유의하게 증가하였고, 당뇨군에 비해 커큐민군에서 NLRP3 염증복합체의 발현이 유의하게 감소하였다.

4. 결론 당뇨군에 비해 커큐민군에서 GFAP 발현이 감소하는 것을 확인했다. 이는 커큐민이 당뇨로 인한 망막의 신경교증을 개선하는 것을 시사한다. 당뇨군에 비해 커큐민군에서 NLRP3 염증복합체 발현이 감소하는 것을 확인했다. 또한 당뇨군에 비해 커큐민군에서 망막 내 혈관이상이 줄어든 것을 확인하였다. 이는 커큐민이 당뇨 망막병증에서 염증을 줄일 수 있음을 시사한다. 결론적으로 본 연구에서는 당뇨망막병증에서 커큐민이 염증에 대해 보호효과가 있음 시사한다.|Abstract

Effects of Curcumin on Inflammation in Diabetic Retinopathy Rat model

1. Introduction Diabetic retinopathy is the most common cause of vision loss among adults and is associated with damages to the micro-vessels owing to persistently high blood glucose levels. Ischemic damage within the retina causes neovascularizatioin, which leads to blindness. Curcumin is a type of polyphenol that is abundant in Indian turmeric and exhibits anti-inflammatory and antioxidant effects. Oxidative stress and inflammation are key factors in the onset and progression of diabetic retinopathy. Thus, the anti-inflammatory and antioxidant effects of curcumin are expected to improve this eye disease. GFAP is a marker of glial cells that cause inflammation, and the NLRP3 inflammasome is a protein complex that plays a role in the activation of inflammatory response. They are expressed in various cells and affects various diseases. In this study, we aimed to investigate the reduction of GFAP expression, reduction of NLRP3 inflammasome expression, and improvement of retinal vascular abnormalities due to inhibition of inflammation by curcumin.

2. Methods Type 1 diabetes was induced in 7-week-old rats via intraperitoneal injection of streptozotocin (65 mg/kg), which destroys pancreatic β cells. Rats confirmed to be diabetes were then orally administered curcumin (200 mg/ml) every day for 4 weeks. Trypsin digestion, H&E staining, FITC-dextran permeability assay, immunofluorescence staining, and western blotting were performed to confirm a decrease in acellular capillary, alleviation of vascular leakage, reduced glial cell expression, and reduced NLRP3 inflammasome expression in the retina of diabetic rats.

3. Results The acellular capillary was found to significantly increase in the diabetic group compared to that in the normal group, and significantly decrease in the curcumin group compared to that in the diabetic group. Vascular leakage significantly increased in the diabetic group relative to that in the normal group and decreased in the curcumin group relative to that in the diabetic group. The expression of GFAP, a glial cell marker, was significantly increased in the diabetic group compared to that in the normal group, and significantly decreased in the curcumin group compared to that in the diabetic group. Finally, the NLRP3 inflammasome expression was significantly increased in the diabetic group compared to that in the normal group, and a decrease in the curcumin group compared to that in the diabetic group.

4. Conclusion GFAP expression in the curcumin group was confirmed to decrease compared to that in the diabetic group. This indicates that curcumin may improve diabetes-induced retinal gliosis. The expression of the NLRP3 inflammasome also decreased in the curcumin group compared to that in the diabetic group. Additionally, the vascular abnormalities within the retina were reduced in the curcumin group relative to that in the diabetic group. This indicating that curcumin may reduce inflammation in diabetic retinopathy. In conclusion, this study suggests that curcumin has a protective effect against inflammation in diabetic retinopathy.