Ginsenoside F1 enhances the activation of NLRP3 inflammasome by extracellular ATP

Abstract

Korean ginseng (Panax ginseng) is the traditional and medicinal herb and used for therapeutic benefits. Ginsenosides are the main constituents of Panax ginseng and have the biological activities for therapeutic effects such as antioxidant, anti-cancer, and anti-inflammatory activity. In this study, we investigated the effects of ginsenosides on the inflammatory response. While Ginsenosides Rg3, F2, and (20S)-Protopanaxatriol decreased the release of pro-inflammatory cytokines such as TNF-α and IL 6 and increased the release of anti-inflammatory cytokine IL-10, Ginsenoside F1 had no effect on the inflammatory response by LPS stimulation. Then, we examined that ginsenoside F1 affects NLRP3 inflammasome activation by extracellular ATP, not nigericin and DSS. Ginsenoside F1 enhances ATP-induced NLRP3 inflammasome activation. Consequently, the activation of caspase-1 and the release of IL-1β/18 are increased. Furthermore, ginsenoside F1 had no effects on other inflammasomes such as NLRC4 and AIM2 inflammasome. Also, NLRP3 inflammasome activation decreased by P2X7 receptor inhibitors was regained by the treatment of ginsenoside F1. In summary, our finding suggests that ginsenoside F1 enhances ATP-induced NLRP3 inflammasome activation by improving the interaction between extracellular ATP and P2X7 receptor. Consequently, the increase of NLRP3 inflammasome activation by ginsenoside F1 may support the therapeutic effects for various diseases such as infection diseases. |진세노사이드는 인삼의 주성분으로 항산화, 항암, 항염 작용 등의 치료효과를 가지고 있다고 알려져 있다. 하지만 수많은 진세노사이드의 약리적 활성은 여전히 잘 알려지지 않았고 또한 연구들 간에 상반되는 결과로 논란이 존재한다. 이 논문에서는 진세노사이드가 염증 반응에 미치는 영향을 조사하였고 그 중에서 진세노사이드 F1의 효과에 대해 확인하였다. 진세노사이드 Rg3, F2, (20S)-protopanaxatriol은 전 염증물질인 TNF-α와 IL-6의 발현을 감소시키고 항 염증물질인 IL-10의 발현을 증가시켜 주는 반면, F1은 면역 반응에 영향을 미치지 않았다. 하지만 F1이 전 염증 물질인 IL-1β와 IL-18의 생산량을 증가시키고 capsase-1의 활성화를 증가시킨다는 결과를 통해서 F1이 인플라마좀의 활성화를 강화한다는 것을 발견하였다. 게다가 우리의 결과는 진세노사이드 F1이 인플라마좀 중에서 NLRP3 인플라마좀에만 특이적으로 작용하고 NLRP3 인플라마좀을 활성화시키는 활성제 중에서 ATP에 의한 활성화만 특이적으로 증가시킨다는 것을 보여주었다. 또한 F1의 NLRP3 인플라마좀 활성화 강화 작용 기전을 확인하기 위해서 P2X7 수용체와 억제제를 사용하였고 F1이 감소된 NLRP3 인플라마좀 활성화를 회복시키는 것을 확인하였다. 이를 통해 F1이 P2X7 수용체와 상호작용하여 ATP에 의한 활성화 신호에 영향을 줄 수 있을 것이라고 제시하였다. 이러한 결과들을 종합하였을 때, 이 논문에서는 진세노사이드 F1이 특히 P2X7의 활성화의 증가가 치료에 도움이 되는 감염 질환이나 면역력이 낮아진 질병을 치료하기 위한 치료제로서 사용될 수 있을지 모른다는 가능성을 제시하였다.