Possible Neuroprotective Effects of p-Coumaric acid on the Responses of SH-SY5Y and HT22 cells

Abstract

산화 스트레스는 프리라디컬을 만들어 세포에 손상을 입히는 것으로 알려져 있다. 세포질과 세포막에 존재하는 NQO1과 b5R은 Nrf2/Keap1 pathway에 의해 조절되는 세포막 산화환원 조절 효소의 한 종류로, 항산화 능력이 있어 신경세포에서 스트레스 반응에 관여한다. 그러나 아직 신경세포에서 NOQ1 혹은 b5R을 활성화하여 ROS를 낮추고 세포 생존율을 올려주는 물질에 대한 연구는 많지 않다. 본 연구에서는 콩과 혹은 난초과 식물이나 두릅 등에서 추출 가능한 천연물질인 p-coumaric acid 을 신경세포에 적용하여 나타나는 영향을 조사하였다. 먼저 이 물질을 농도 별로 처리하였고, 단백질 발현과 세포 반응 결과에 따라 적정 농도를 결정하였다. p-coumaric acid를 처리한 경우 인간 신경아세포종 세포(SH-SY5Y)에서는 NQO1의 발현이, 마우스 해마유래 세포(HT22)에서는 b5R의 발현이 증가했다. 여기에 독성물질로 미토콘드리아 저해제인 rotenone과 해당작용 저해제 2-deoxyglucose를 첨가한 결과, rotenone에서 농도 비례적인 방어 효과를 보였다. 그러나, 2-deoxyglucose에서는 p-coumaric acid 농도에 따른 경향성이 발견되지 않았다. 이 결과들을 종합하면 일반적으로 알려진 바와 같이 NQO1 혹은 b5R의 발현이 증가되면 미토콘드리아의 기능이 향상된다. 본 연구에서는 이 물질이 NQO1 혹은 b5R의 발현 정도를 증가시키고, 미토콘드리아 활성을 높여주어 산화 스트레스 발생이 감소한다는 것을 확인했다. 또한 세포 생존율 및 미토콘드리아 독성 물질에 대한 방어능력이 향상되었다.;Oxidative stress is well known to cause damage in cells by inducing free radicals. To counteract against such stress, the antioxidant activity of NADH-quinone oxidoreductase 1 (NQO1) and cytochrome b5 reductase (b5R), two redox enzymes of the plasma membrane (PM) regulated by the Nrf2/Keap1 pathway, adjust cellular responses of stress mechanisms in neuronal cells. However, the factor activating NOQ1 or b5R which leads to the decrease in reactive oxygen species (ROS) and a subsequent increase in cell viability in neuronal cells is yet to be discovered. In this study, the effects of p-coumaric acid (CA), the phytochemical ingredient from Angraecum fragans or Melilotus officinalis Lam, on neuronal cells are revealed. Using various concentrations of the chemical, the optimal level of concentration was determined by protein expression and cellular responses. Results showed p-coumaric acid induces NQO1 in human neuroblastoma cells (SH-SY5Y) and b5R in mouse hippocampal cells (HT22). The result of adding rotenone, a mitochondria inhibitor, and 2-deoxyglucose, a glycolysis inhibitor, to p-coumaric acid-treated cells, revealed that the protective effect of cells towards rotenone increased vi proportionately to p-coumaric acid concentration. On the other hand, it was recorded that p-coumaric acid concentration dependency was not evident in 2-deoxyglucose conditions. Overall, it is generally accepted that the increased expression of NQO1 or b5R improves mitochondrial functions. Findings of this study suggest that p-coumaric acid induces NQO1 or b5R expression and thus enhances mitochondria activity which mediates the protection process against oxidative stresses. In short, cell viability and defence capacity towards mitochondrial damage may be enhanced.