Blockade of H2O2-induced astrocytes death by ciclopirox via maintaining the mitochondrial metabolic function

Abstract

산화적 스트레스 (oxidative stress)는 상당히 많은 퇴행성 신경질환에 의해 일어나는 뇌 손상에 기여해 왔다. 특히 과산화수소 (H_(2)O_(2))는 산화적 스트레스를 일으키는데 널리 사용되고 있는 막 투과 활성 산소종(reactive oxygen species)이다. 과산화수소에 의해 유도된 산화적 상해는 미토콘드리아의 막 전위의 탈 분극 (depolarization)과 팽창 같은 미토콘드리아의 손상을 일으킨다. 현재의 연구에서 과산화수소는 미토콘드리아의 막 전위의 탈 분극을 통해 신경 교세포의 사멸을 일으킨다. 세포와 미토콘드리아의 손상은 ciclopirox (CPX)에 의해 완벽하게 회복된다. 일반적으로, CPX는 세포 주기 진행의 억제물질로 사용되어 왔다. 그러나 현재의 연구에서 보여준 CPX의 보호효과는 세포 주기 진행의 억제로서가 아니다. 또한 CPX에 의한 보호는 활성 산소종의 제거 때문에도 아니다. 분리된 간 미토콘드리아에서, 과산화수소는 아마도 투과성전이 통로의 개방증가에 의해 미토콘드리아의 호흡속도를 감소시키고, 미토콘드리아의 막 전위를 탈 분극 시키고, 미토콘드리아를 팽창시켰다. CPX는 완벽하게 미토콘드리아의 호흡 감소를 회복했고, 막 전위를 탈분극과 미토콘드리아의 팽창을 막았다. CPX의 미토콘드리아의 기능에 대한 보호 효과의 정확한 기전은 모호함에도 불구하고, CPX는 과산화수소에 의해 일어나는 발작과 외상 같은 퇴행성 신경질환에 유용할 것이다.;Oxidative stress has been contributed to the brain damage caused by a relatively large number of neurodegenerative diseases (Cohen and Kesler, 1999; Berman and Hastings, 1999; Sims et al.,2000; Hoyt et al., 1997). Particularly, hydrogen peroxide (H_(2)O_(2)) is a membrane-permeable reactive oxygen species that is widely used to induce oxidative stress. Oxidative insult elicited by (H_(2)O_(2)) causes mitochondrial damage such as depolarization of mitochondrial membrane potential (△Ψ_(m)) and swelling, etc. In the present study, (H_(2)O_(2)) causes the death of astrocytes via depolarization of mitochondrial transmembrane potential (△Ψ_(m)). Cellular and mitochondrlal damages were completely blocked by ciclopirox (CPX). Commonly, CPX has been used as a inhibitor of the cell cycle progression, but the protective effect by CPX shown in the present study was not attributable to the inhibition of the cell cycle progression. The protection by CPX was not due to scavenging the reactive oxygen species, either. In isolated liver mitochondria, (H_(2)O_(2)) decreased the mitochondrial respiration rate, depolarized MTP, and swolled the mitochondria probably by increasing the permeability transition pore opening. CPX completely reversed the decrease of mitochondrial respiration, and inhibited the depolarization of △Ψ_(m) and the swelling of mitochondria. Although the exact mechanism of protective effect of CPX on mitochondrial function is obscure, CPX may be useful in (H_(2)O_(2))-mediated neurodegenerative diseases such as stroke and trauma.