Diquat 유발 미토콘드리아 기능 이상 및 세포자멸사에 대한 NF-κB/p53의 역할

Abstract

농약과 같은 환경독성물질에 의해 발생되는 산화 스트레스 (oxidative stress)와 염증반응은 신경계 퇴행성 질환에서 신경세포사멸을 일으키는 주요 원인 중 하나이다. 본 연구에서는 PC12 세포에서 농약인 diquat에 의해 유발되는 세포자멸사 (apoptosis)에 대한 메커니즘에 대해 조사하였다. PC12 세포에서 diquat를 처리하였을 때 caspase의 활성화, 핵 응축 증가, 미토콘드리아 complex I 활성 감소, 그리고 ATP 생성이 감소되는 것을 확인하였고 이러한 결과를 통해 diquat가 세포자멸사를 유발한다는 사실을 확인하였다. 또한 diquat가 도파민 함량을 감소시키는데 이러한 사실은 diquat가 도파민 신경세포에 손상을 일으킨다는 것을 의미한다. PC12 세포에서 diquat는 reactive oxygen species(ROS)의 생성을 증가시키고, 항산화제인 N-acetyl-cysteine (NAC)는 이러한 ROS의 생성을 감소시키며 diquat에 의해 유발된 caspase-3의 활성을 약화시켰다. 이러한 결과는 diquat에 의해 생성된 ROS가 세포자멸사를 일으킨다는 것을 의미한다. 또한 diquat를 처리하였을 때 cyclooxygenase-2(COX-2)와 tumor necrosis factor-α(TNF-α)의 발현이 증가되는 것을 통해 diquat가 염증반응을 유발한다는 것을 확인하였고 핵 내의 NF-κB와 p53의 발현 양이 증가되는 것을 확인하였다. NF-κB와 p53 억제제를 처리하였을 때 diquat에 의해 유발되는 염증반응이 감소되는데 이를 통해 diquat 유발 염증반응이 NF-κB와 p53에 의해 매개된다는 것을 확인하였고 NF-κB의 핵 내로의 이동을 억제시켰을 때 p53의 활성 또한 억제되는 것을 통해 diquat에 의해 유발된 p53의 활성화가 NF-κB에 의해 매개된다는 것을 관찰하였다. 또한 COX-2 억제제인, meloxicam의 전 처리는 diquat 유발 세포자멸사와 미토콘드리아 기능 이상으로부터 보호효과가 있었다. 이러한 결과를 바탕으로 PC12 세포에서 diquat가 염증반응을 유발하여 세포자멸사를 일으키는데 여기에 NF-κB와 p53이 관여하며, 이러한 염증반응을 억제함으로써 세포자멸사와 미토콘드리아 기능 이상으로부터 보호된다는 결과를 얻었다. 이러한 결과들은 diqaut의 도파민 신경세포 사멸에 대한 추가적인 기작을 제공하며, 이를 통하여 diquat를 비롯한 유사 농약의 도파민 세포사멸 및 신경보호에 대한 정보를 제공할 것으로 사료된다.