2부: 액테오사이드가 인터루킨-1 -미토겐 활성화 단백질 키나아제 및 NFκB 세포 신호 전달 경로의 조절을 통해 유도된 이화 과정을 방해
Mar 05, 2022
연락처: Audrey Hu Whatsapp/hp: 0086 13880143964 이메일:audrey.hu@wecistanche.com
임향이 , 김도경 1 , 김태현 1 , 강경록 1 ,
골관절염(OA)은 활액 관절에서 관절 연골의 진행성 퇴행으로 인한 만성 관절 통증을 동반하는 가장 흔한 퇴행성 관절 질환입니다.악티오사이드caffeoylphenylethanoid glycoside는 항균, 항염, 항암, 항산화, 세포보호, 신경보호 등의 다양한 생물학적 활성을 가지고 있다. 또한, 경구 투여악티오사이드고용량에서 유전 독성을 일으키지 않습니다. 따라서 본 연구의 목적은 항이화작용을 검증하는 것이다.악티오사이드골관절염 및 이의 항이화 신호 경로에 대해.악티오사이드정상 세포와 일차 쥐 연골 세포로 사용되는 마우스 섬유아세포 L929 세포의 생존율을 감소시키지 않았습니다. Acteoside는 MMP-(MMP-) 13, MMP{6}} 및 MMP와 같은 연골 분해 효소의 발현 및 활성화를 억제하여 연골 세포 및 관절 연골에서 IL{1}}유도된 프로테오글리칸 손실을 상쇄했습니다. -3. 또한, 악테오사이드는 IL{10}}로 처리된 1차 쥐 연골세포에서 유도성 산화질소 합성효소, 시클로옥시게나제{8}}, 산화질소 및 프로스타글란딘 E2와 같은 염증 매개체의 발현을 억제했습니다. 그 후, IL{11}}을 처리한 1차 쥐 연골세포에서 전염증성 사이토카인의 발현이 악테오사이드에 의해 감소되었습니다.{11}} 또한, acteoside는 IL{13}}을 처리한 1차 쥐 연골세포에서 mitogen-activated protein kinase의 인산화를 억제할 뿐만 아니라 인산화 억제를 통해 세포질에서 핵으로 NFκB의 전위를 억제했습니다. 5 및 10mg/kg 액테오사이드의 경구 투여는 내측 반월판의 불안정화에 의해 생성된 골관절염 마우스 모델에서 관절 연골의 점진적인 변성을 약화시켰다. 우리의 연구 결과는 악테오사이드가 관절 연골의 진행성 퇴행을 약화시키거나 예방하기 위한 잠재적인 항이화 작용제 또는 보충제임을 나타냅니다.
4. 토론
활액(관절) 관절은 기계적 하중의 다양한 강도에 대응하고 미세 움직임을 제어함으로써 신체의 이동성과 안정성을 허용하기 위해 뼈 사이의 잠재적인 공간에 위치한 여러 유형의 조직으로 구성된 복잡한 해부학적 구조[16] . 전 세계적으로 노인 인구가 증가함에 따라 골관절염은 시급히 해결해야 할 심리적, 사회경제적 문제와 관련된 퇴행성 질환으로 부상하고 있다[17]. 불행히도 OA에 대한 효과적인 약물은 아직 없습니다. 따라서 관절 연골의 퇴행 방지는 신체의 이동성 및 안정성의 허용과 관련된 기계적 관절 기능을 유지하는 데 가장 중요합니다.
일반적으로 활액관절은 2개의 뼈로 구성되어 인대와 힘줄로 근육을 지지하고 안정성을 제공하며, 관절면에 위치한 관절연골 사이의 마찰을 줄이기 위해 활액으로 채워진 활액으로 둘러싸인 활액관절낭으로 둘러싸여 있습니다. [16]. 특히 관절연골의 세포외기질(extracellular matrix, ECM)은 주로 연골세포(chondrocyte)라고 불리는 특수세포에 의해 합성되고 조절되는 제2형 콜라겐과 프로테오글리칸으로 구성된다. 관절 연골의 항상성은 활액 관절에서 동화 작용(ECM의 합성)과 이화 작용(ECM의 변성) 사이에서 정확하게 균형을 이룹니다[18]. 일반적으로 염증성 사이토카인 및 염증 매개체와 같은 이화 인자는 연골에서 기질 메탈로프로테이나제(MMPs) 및 트롬보스폰딘 모티프를 갖는 메탈로프로테이나제(ADAMT)와 같은 연골 분해 효소의 발현을 통해 관절 연골의 점진적인 퇴행을 유도합니다. 드로사이트[18]. 따라서, 관절 연골의 진행성 퇴행을 예방하거나 약화시키기 위한 최근의 생화학적 전략은 활액 관절의 장기간 생물학적 안전성에 기초하여 연골 분해 효소, 염증 유발 사이토카인 및 염증 매개체의 억제를 목표로 삼고 있습니다[19, 20]. 최근 연구에 따르면 한방 또는 한약에서 유래한 천연물은 장기적인 생물학적 안전성, 항염증 및 항산화 특성을 갖고 있으며 염증성 사이토카인의 방출을 억제하여 관절 건강을 촉진하고 골관절염을 관리할 수 있음을 보여줍니다[21].
cistanche 추출물: 액테오사이드
Acteoside(verbascoside; C29H36O15)는 Scrophularia ningpoensis와 같은 많은 허브 식물의 꽃이나 잎에서 분리된 배당체입니다.시스탄체 데저티콜라, Digitalis purpurea 및 Osmanthus fragrans [22, 23]. 최근 Henn et al. (100ug/mL) Plantago australis의 잎에서 분리한 고농도(100ug/mL)의 acteoside는 정상 세포로 사용되는 V79 차이니즈 햄스터 세포에서 세포 독성이 적을 뿐만 아니라 돌연변이 또는 유전 독성 활성 및 광독성 특성이 없다고 보고했습니다[6] . 또한, Perucatti et al. 80일 동안 토끼(Oryctolagus cuniculus)에게 5mg/kg의 악테오사이드를 공급한 생체 내 세포 유전학 테스트에서 다른 돌연변이 유발 활성과 함께 독성이 나타나지 않아 동물에 대한 세포 독성이 없다고 보고했습니다[24]. 이러한 연구는 악테오사이드가 동물과 사람의 식단에 모두 사용할 수 있는 생리 활성 물질임을 시사합니다[6, 24]. 그림 2에서 볼 수 있듯이 이전 연구와 유사하게 100μM(62.459ug/mL)의 악테오사이드는 본 연구에서 정상 세포로 사용된 마우스 섬유아세포주 L929와 일차 쥐 연골세포의 생존율에 영향을 미치지 않았습니다. 따라서 이러한 데이터는 악테오사이드가 잠재적인 생물학적 안전성을 확보했을 수 있으며 보충제로 사용될 수 있음을 나타냅니다. 연골 부피의 최대 98%를 차지하는 ECM은 히알루로난, 프로테오글리칸 및 II형 콜라겐의 고도로 조직화된 네트워크입니다[25]. 특히, 프로테오글리칸은 황산화 글리코사미노글리칸으로 글리코실화되어 활액 관절의 기계적 기능 동안 압축력에 대항하기 위해 정전기 밀도를 생성하는 응집 네트워크를 형성하는 단백질이다[25]. 따라서 활액관절의 관절연골에서 프로테오글리칸의 소실은 기계적 관절 기능의 장애로 이어진다[25]. 프로테오글리칸의 손실로 인한 관절 연골의 변성은 동화 작용과 이화 작용 과정 사이의 불균형을 초래합니다. 따라서 최근의 관절연골 재생 및 진행성 관절연골 퇴행의 예방 또는 약화와 관련된 생물학적 전략은 프로테오글리칸과 II형 콜라겐과 같은 주요 관절연골 성분의 합성을 통한 동화작용의 증가와 염증성 사이토카인, 염증 매개체 및 이화 성장 인자와 같은 이화 인자에 대한 항이화 과정. 그림 3에서 볼 수 있듯이, 악테오사이드는 염증성 사이토카인 IL{22}}로 유도된 프로테오글리칸 고갈을 쥐의 1차 연골세포에서 억제하여 프로테오글리칸 함량을 회복할 뿐만 아니라 IL{{{{ 23}} 7일 동안. 종합하면, 이러한 데이터는 acteoside가 활액 관절의 관절 연골에서 염증성 사이토카인 유도 이화 과정에 대한 반작용을 통해 관절 연골의 점진적인 변성을 보호하거나 약화시킬 수 있음을 일관되게 나타냅니다.
골관절염 환자의 활액에서 MMP-1, MMP-3, MMP-13, ADMITS-4 및 ADAMTS-5를 포함한 연골 분해 효소의 상승은 다음과 같습니다. 콜라겐과 ECM 성분의 분해를 통한 관절 연골의 점진적인 퇴화를 담당하는 핵심 효소[26, 27]. 따라서 MMP 발현 및 활성화의 억제는 활액관절의 기계적 기능을 유지하기 위한 관절연골의 점진적인 퇴행을 예방하고 약화시키는 매력적인 치료 전략으로 보인다[26]. 본 연구에서 악테오사이드는 그림 4에서와 같이 염증성 사이토카인 IL{11}}을 처리한 1차 쥐 연골세포에서 연골 분해 효소의 발현과 활성화를 효과적으로 억제했습니다. 이러한 데이터는 악테오사이드가 연골의 진행성 퇴행을 약화시킬 수 있음을 나타냅니다. 이화 조건이 있는 활액 관절에서 관절 연골의 발현과 활성화를 억제하여 관절 연골을 만듭니다.
iNOS, NO, COX{0}} 및 PGE2와 같은 염증 매개체는 OA 발병기전에 필수적입니다[28]. 특히, IL{3}} 및 TNF와 같은 전염증성 사이토카인은 OA가 있는 활막 관절에서 각각 iNOS 및 COX2의 증가를 통해 NO 및 PGE2의 생성을 상향 조절한다[29, 30]. 상향 조절된 NO는 II형 콜라겐 및 프로테오글리칸과 같은 ECM 성분의 합성을 억제합니다. 게다가, 증가된 PGE2는 연골세포의 증식을 억제하고 ECM의 합성을 감소시킨다[28]. 따라서 염증 매개체의 억제는 골관절염이 있는 활액 관절에서 ECM 감소의 억제를 통해 관절 연골의 점진적인 퇴행을 약화시킬 수 있습니다. 현재의 연구에서, acteoside는 그림 5와 같이 염증 매개체의 상향 조절을 효과적으로 억제했습니다. 이러한 데이터는 acteoside가 OA와 활액 관절의 염증 매개체 억제를 통해 관절 연골의 점진적인 퇴행을 약화시킬 수 있음을 일관되게 나타냅니다.
더욱이, 염증이 있는 활막과 연골세포에 의한 전염증성 사이토카인의 과발현은 골관절염 발병의 주요 위험 병원성 인자입니다. 특히, 염증성 사이토카인의 발현은 OA 개시 단계에서 활막에 의해 생성되는 것으로 생각된다. 순차적으로 상향 조절된 전염증성 사이토카인은 연골세포를 활성화시켜 자신의 발현을 표현하고 연골 분해 효소, 케모카인 및 염증 매개체를 합성합니다[31]. 따라서 염증성 사이토카인의 억제는 골관절염을 예방할 수 있고 다른 염증성 사이토카인, 염증 매개체 및 연골 분해 효소의 억제를 통해 관절 연골의 진행성 퇴행을 약화시킬 수 있습니다. 본 연구에서 acteoside는 CINC-2, CINC{4}}, CNTF, fractalkine, IL{5}}, IL-1, leptin, MCP{ {7}}, MIP-3 및 -NGF는 그림 6과 같이 IL{10}} 단독과 비교하여 IL{10}}로 처리된 1차 쥐 연골세포의 -NGF입니다.
Gouzeet al. 우리 연구와 유사하게 CINC{0}}가 IL{1}}로 처리된 연골세포에서 유의하게 증가했다고 보고했습니다[32]. 그러나 최근 연구에 따르면 고통스러운 입력의 척추 처리는 골관절염 발병 과정에서 밀접하게 변경됩니다[33]. 관절 통증과 관련하여, CINC-2 및 CINC-3는 무릎 관절에 요오드초산나트륨을 관절 내 주사하여 생성된 OA 동물의 척추 후각에서 유의하게 상향 조절되었습니다[34, 35]. OA 발병기전에서 CINC{9}} 및 CINC{10}}의 병태생리학적 역할은 아직 많이 알려져 있지 않지만 이러한 연구는 척추 지느러미에서 CINC{11}} 및 CINC{12}}의 발현이 골관절염 상태에서 경적은 골관절염 발병 동안 관절 통증의 발달과 밀접하게 연관될 수 있습니다.
시스탄체 허브
IL{0}}, IL{1}}, leukemia inhibitory family, oncostatin을 포함하는 cytokine family와 관련된 다능성 신경영양 인자인 CNTF는 결합하여 뼈의 항상성을 유지하도록 신호를 보낸다. gp130 coreceptor subunit[36]. CNTF의 생물학적 기능은 여전히 OA에서 크게 알려져 있지 않지만, 최근 연구에 따르면 CNTF-gp130 신호전달이 분화 및 분화 조절을 통해 류마티스 관절염(RA), 치주 질환, 척추관절병증 및 OA에서 명백한 병리학적 골 리모델링과 관련될 수 있음이 나타났습니다. 조골세포, 파골세포 및 연골세포의 활성 [36]. 또한 최근 연구에서 신경세포의 생리적 조절에 관여하는 신경영양 인자인 -NGF가 골관절염 환자의 혈액과 활액에서 상향조절된다는 사실이 밝혀졌다[37]. 그러나 여러 연구에서 NGF 차단이 골관절염 통증을 감소시킨다고 보고했습니다[38-40]. 따라서 CNTF 및 NGF를 포함한 신경영양 인자는 골관절염 진행의 병원성 위험 인자로 간주될 뿐만 아니라 관절 연골의 진행성 퇴화와 만성 골관절염의 진행 사이의 신경학적 연결을 제공합니다. 또한, 만성 골관절염 통증을 감소시키는 치료 표적 분자로 간주되었습니다.
케모카인 CX3CL1로도 알려진 프랙트알킨은 IL-1로 처리된 성인 인간과 쥐 관절 연골 세포 모두에서 풍부하게 발현됩니다[41, 42]. 최근 연구에 따르면 프랙트알킨은 골관절염 환자로부터 얻은 활막 조직에서 CX3CR1, c-Raf, MEK, ERK 및 NFκB 세포 신호 전달 경로를 통해 MMP{5}}의 발현을 촉진한다고 보고했습니다[43]. 게다가, OA 연골세포에서 게놈 전체의 DNA 메틸화 분석은 프랙트알킨 유전자가 저메틸화되었을 뿐만 아니라 mRNA 발현과 지속적으로 상관관계가 있음을 보여주었다[44]. 염증을 유도하는 케모카인 계열의 구성원인 MCP{12}}는 화학주성과 단핵구의 염증성 병변으로의 경내피 이동을 촉발합니다. 최근 Xu et al.은 MCP{13}}와 케모카인(CC 모티브) 수용체 2 축이 MMP{16}}의 발현과 OA의 증가를 통해 관절 연골의 분해에 관여한다고 보고했습니다.
연골 세포 사멸 [45]. 또한 케모카인 CCL20이라고도 하는 MIP{1}}는 골관절염 환자의 관절 연골에 풍부하게 발현되며 MMP{4}} 및 MMP와 같은 연골 분해 효소의 발현을 통해 관절 연골의 진행성 퇴행을 증가시킵니다. -3, PGE2와 같은 염증 매개체 및 염증 유발 사이토카인 IL-6 [46]. 따라서 프랙트알킨, MCP{9}} 및 MIP{10}}와 같은 케모카인도 OA의 진행을 시작하는 병태생리학적 위험 인자로 간주되어 왔습니다.
렙틴은 지방조직에서 분비되는 사이토카인인 아디포카인에 속하는 펩타이드 호르몬이다[47]. 최근 연구에 따르면 렙틴 수치는 비만인 인체에서 유의하게 증가할 뿐만 아니라 골관절염의 중증도와 상관관계가 있는 골관절염 환자로부터 수집된 혈청 및 활액에서도 증가한다고 보고되었습니다[48]. 따라서 최근 연구에서는 렙틴과 그 수용체의 발현이 골관절염 발병과 관련된 위험인자로 긍정적으로 고려되고 있음을 시사하고 있다[49-51]. [52]
IL-1 및 IL{2}}을 포함한 IL{0}} 계열은 노화, 비만, 외상성 관절 손상 [53]. 일반적으로 활액, 활막, 관절연골, 연골하골에 있는 IL{4}} 계통의 수준은 골관절염 환자의 활액관절에서 상승한다[54]. IL{6}} 계열이 수용체에 결합한 후, 세포 신호의 인산화를 통해 다른 사이토카인, 케모카인, 접착 분자, 염증 매개체 및 연골 분해 효소의 발현에 의해 관절 연골의 점진적인 변성을 나타냅니다. NFκB 및 MAPK와 같은 전사 인자[54]. 그림 7에서 볼 수 있듯이 악테오사이드는 ERK1/2, p38, JNK의 인산화를 감소시켰을 뿐만 아니라 IL{14}}을 처리한 1차 쥐 연골세포에서 NFκB의 인산화를 억제했습니다. 또한, 그림 8은 IL{16}}을 처리한 1차 쥐 연골세포에서 악테오사이드가 세포질에서 핵으로의 NFκB 전위를 억제함을 보여줍니다. 따라서 우리의 결과는 액테오사이드가 MAPK 및 1차 쥐 연골세포의 NFκB. 최근에 우리 연구와 유사하게 Qiao et al. Acteoside는 OA 유발 동물에서 염증 반응을 억제한다고 보고했습니다[55]. 그들은 Acteoside의 복강내 주사를 투여한 DMM으로 유도된 OA 동물의 활막 조직에서 JAK/STAT 신호 전달 경로의 비활성화를 통해 염증성 사이토카인의 억제를 보여주었다[55]. 그러나 본 연구에서는 골관절염 예방 보조제로서 악테오사이드의 효과를 평가하기 위해 DMM으로 유도된 골관절염 동물에게 악테오사이드를 경구 투여했습니다. 그 후, 관절 연골의 변화를 도 9와 같이 조직학적으로 평가하였다. 우리의 조직학적 평가는 액테오사이드의 경구 투여가 DMM으로 유도된 OA 동물에서 프로테오글리칸 손실의 억제를 통해 관절 연골의 진행성 퇴행을 일관되게 예방한다는 것을 보여주었다.
시스탄체 액테오사이드
5. 결론
우리의 연구 결과는 악테오사이드가 경구 투여가 가능하고 생물학적 안전성과 염증성 사이토카인에 대한 항이화 효과를 기반으로 하여 골관절염을 예방하거나 약화시키는 효과적인 보충제로 사용될 수 있음을 시사합니다.
참고문헌
[1] JS Di Chen, W. Zhao, T. Wang, L. Han, JL Hamilton 및 H.-J. I'm, "골관절염: 병리학적 기전에 대한 포괄적인 이해를 향하여", Bone Research, vol. 5, 아니. 1,2017.
[2] G. Musumeci, FC Aiello, MA Szychlinska, M. Di Rosa, P. Castrogiovanni 및 A. Mobasheri, "XXIst 세기의 골관절염: 질병 발병 및 진행에 영향을 미치는 위험 요인 및 행동," International Journal of Molec - ular Sciences, vol. 16, 아니. 12, pp. 6093–6112, 2015.
[3] A. Ghouri 및 PG Conaghan, "골관절염 치료에 대한 전망," Calcified Tissue International, 2020.
[4] B. Klimek, "6'-0-뮬레인의 꽃에 있는 아피오실-베르바스코사이드(Verbascum 종)," Acta Poloniae Pharmaceutica, vol. 53, 아니. 2, pp. 137–140, 1996.
[5] F. Pardo, F. Perich, L. Villarroel 및 R. Torres, "Buddleja Globo 잎의 항균 성분인 verbascoside의 분리," Journal of Ethnopharmacology, vol. 39, 아니. 3, pp. 221- 222, 1993.
[6] JG Henn, L. Steffens, ND de Moura Sperotto, et al., "Plantago australis 및 그 주요 화합물인 verbascoside의 잎에서 표준화된 하이드로에탄올 추출물의 독성학적 평가" Journal of Ethnopharmacology, vol. 229, pp. 145–156, 2019.
[7] M. Khullar, A. Sharma, A. Wani et al., "Acteoside는 알코올 유발 간 손상에서 NFkB 경로를 통한 염증 반응 개선", International Immunopharmacology, vol. 69, pp. 109–117, 2019.
[8] 황태우, 김동수, 김동욱 등, "액테오사이드와 테모졸로마이드 기반 교모세포종 화학요법의 시너지 항암 효과", International Journal of Molecular Medicine, vol. 43, 아니. 3, pp. 1478–1486, 2019.
[9] X. Li, Y. Xie, K. Li et al., "Antioxidation and cytoprotection of acteoside and its 파생어: 비교 및 기계 화학," Molecules, vol. 23, 아니. 2, p. 498, 2018.
[10] M. Li, F. Zhou, T. Xu, H. Song 및 B. Lu, "Acteoside는 6-Nrf{3}}ARE 신호 전달 경로를 통한 OHDA 유도 도파민성 뉴런 손상으로부터 보호하고, " 식품 및 화학 독성학, vol. 119, pp. 6–13, 2018.
