흰쥐 골격근의 허혈성 스트레스 조건하에서 Nuclear Factor Kappa B 활성 변화

Abstract

NF-κB is a major transcription factor modulating the cellular immune, inflammatory and proliferative responses which has been studied in many cells and tissues. But reports about NF-κB activities in ischemic injury of skeletal muscle were not common. We investigate the effect of conditioned ischemic stresses on NF-κB activities and protective role of genistein in rat skeletal muscle. Rectus femoris muscles of 64 male Sprague-Dawley rats(220-260 g) were divided according to conditioned ischemic stresses as followings: sham-operated control group; ischemia group in which animals underwent 2 h of ischemia by clamping the proximal femoral vessel; ischemia-reperfusion gioup in which animals underwent 2 h of ischemia followed by 30 min of reperfusion; ischemia-reperfusion-electrical nerve stimulation group in which current was applied at the femoral nerve during 30 min of reperfusion period to induce repetitive muscle contraction. Either genistein (50 ㎎/Kg body weight, intraperitoneally)-5 % DMSO or 5 % DMSO alone was injected 2 h before ischemic induction above each group. NF-κB activities were analysed by electrophoretic mobility shift assay(EMSA). Muscle edema was assessed by tissue wet-to-dry weight ratio. As results, NF-κB activities pretreated with DMSO were significantly increased in ischemia, ischemia-reperfusion and ischemia-reperfusion-electrical nerve stimulation group compared with those of control group. NF-κB activities of ischemia-reperfusion-electrical nerve stimulation group were significantly increased compared with those of ischemia group. Muscle edema pretreated with DMSO was increased in ischemia-reperfusion-electrical nerve stimulation group compared with that of control group. NF-κB activities pretreated with genistein were significantly increased in ischemia, ischemia-reperfusion and ischemia-reperfusion-electrical nerve stimulation group compared with those of control group. There were no significant differences in NF-κB activities and muscle edema among genistein-treated groups. But NF-κB activities and muscle edema pretreated with genistein were attenuated in ischemia-reperfusion-electrical nerve stimulation group compared with those of ischemia-reperfusion-electrical nerve stimulation group pretreated with DMSO alone. Correlation coefficient of NF-κB and muscle edema was Spearman's rho 0.460. These results suggest that NF-κB activities reflect on the severity of ischemic stresses and more sensitive marker of ischemic stress than muscle edema in skeletal muscle. Pretreatment of genistein can attenuate NF-κB activities and muscle edema. Genistein may be helpful in ischemic stress of rat skeletal muscle.;세포 면역, 염증, 세포 발생 및 사멸 등에 관여하는 유전자를 조절하는 전사조절 단백인 nuclear factor kappa B(NF-κB)의 활성화는 인체의 여러 조직과 세포에서 다양한 목적으로 광범위하게 연구되고 있지만, 상대적으로 골격근의 허혈 손상에서 NF-κB 활성화에 대한 보고는 많지 않은 상태이다. 본 연구의 목적은 NF-κB 활성 정도가 골격근의 허혈성 스트레스 정도를 반영하는지 알아보고 이에 대한 genistein의 예방 효과를 보고자 하는 것이다. 64 마리의 Sprague-Dawley종 수컷 흰쥐의 우측 대퇴직근을 대상 골격근으로 하여 genistein 투여군과 비투여군으로 나누고, 가해지는 허혈성 스트레스 정도에 따라 각각의 두 군을 대조군, 허혈군, 허혈-재관류군과 허혈-재관류-전기신경 자극군으로 나누었다. 허혈군은 대퇴직근의 대퇴혈관을 2 시간 클램프하여 혈액순환을 차단하였고, 허혈-재관류군은 2 시간 허혈 후 30 분동안 재관류를 시켰다. 허혈-재관류-전기신경 자극군은 2 시간 허혈 후 재관류를 하면서 동시에 대퇴신경을 30 분 동안 전기자극하여 대퇴직근의 반복적 근수축을 유도하였다. Genistein 투여군은 허혈성 스트레스를 가하기 2 시간 전에 genistein(50 mg/kg) - 5 % DMSO를 복강 내 주사하였고, 비투여군은 5 % DMSO만 복강내 주사하였다. NF-κB의 활성은 젤지연분석을 통하여 측정하였고, 근육 부종은 각 근육의 wet-to-dry weight ratio로 구하였다. Genistein 비투여군에서 NF-κB 활성은 허혈군, 허혈-재관류군, 허혈-재관류-전기 신경자극군에서 대조군에 비하여 유의하게 증가되어 있었다. 각 군 간을 비교해 보면 허혈-재관류군에서 허혈군에 비하여 증가하는 경향은 있었으나 유의한 차이는 없었으며, 허혈-재관류-전기신경 자극군에서는 허혈군보다 유의하게 더 증가되어 있었다. 근육 부종은 허혈-재관류-전기신경 자극군에서만 유의하게 증가하였다. Genistein 투여관에서 NF-κB 활성은 허혈군, 허혈-재관류군, 허혈-재관류-전기신경 자극군에서 대조군에 비하여 유의하게 증가되어 있었으나, 각 군 간의 활성 정도는 유의한 차이가 없었다. 근육 부종 역시 각 군 간에 유의한 차이가 없었다. Genistein 비투여군과 투여군을 비교해보면, NF-κB 활성과 근육 부종이 genistein을 투여한 허혈-재관류-전기신경 자극군에서 genistein을 투여하지 않았을 때보다 유의하게 감소하였고, 허혈, 허혈-재관류군에서는 감소하는 경향을 보였으나 유의한 차이는 없었다. NF-κB 활성과 근육 부종은 Spearman's rho 0.460 의 상관관계를 보였다. 이상에서 볼 때 NF-κB 활성 정도는 골격근의 허혈성 스트레스 정도를 반영하며, NF-κB 활성이 근육 부종보다 허혈성 스트레스를 더 민감히 나타내는 지표라고 생각한다. 또한 골격근의 허혈성 스트레스 상황에서 genistein의 투여가 NF-κB 활성과 근육 부종의 감소에 도움이 될 것으로 생각한다.