Neuroprotective Effects of pcoumaric acid on mitochondrial functions and dynamics

Abstract

To preserve cellular homeostasis in oxidative stress, the plasma membrane redox system (PMRS) containing redox enzymes: NADH-quinone oxidoreductase (NQO1) and NADH-cytochrome b5 reductase (b5R) maintain redox state and bioenergetics. These enzymes are activated by p-coumaric acid (4-hydroxycinnamic acid, CA), which are found in various vegetables and fruits, appears to function in a neuroprotective manner. However, whether CA provides the cells with survival mechanisms by mitochondrial functions and dynamics, are yet be discovered. Here we used SH-SY5Y cells and HT22 cells to reveal the effects of CA on mitochondrial function and dynamics. NQO1 and b5R induction in CA-treated cells can protect neuronal cells against mitochondrial dysfunction including escalation of mitochondrial complex activities; increased ATP production; decreased ROS production and were more resistant to the mitochondrial toxins, rotenone. These cells also show the stimulation of mitochondrial dynamics including increased fusion and decreased fission. Overall, CA may stimulate expression of NQO1 in SH-SY5Y cells or b5R in HT22 cells. These effects show a neuroprotective role of CA with survival processes. The findings on present study suggest that CA is a potential therapeutic agent for both protecting cells from mitochondrial dysfunctions and enhancing the mitochondrial dynamics in neuronal cells.;산화 스트레스 상태에서 세포의 항상성을 보존하기 위해 세포막 산화 환원계의 효소인 NQO1과 b5R은 산화 환원 상태와 생체 에너지를 유지한다. 이 효소들은 다양한 야채와 과일에서 찾아볼 수 있는 p-coumaric acid(CA)에 의해 활성화되어 신경을 보호하는 기능을 한다. 그러나 CA가 미토콘드리아 기능과 역학을 통해 세포에 생존 매커니즘을 제공하는지는 아직 밝혀지지 않았다. 우리는 인간 신경아세포종 세포(SH-SY5Y)와 마우스 해마유래 세포(HT22)을 사용하여 미토콘드리아의 기능과 역학에 대한 CA의 효과를 보여주었다. p-coumaric acid가 처리된 세포에서 NQO1과 b5R의 유도는 신경세포를 미토콘드리아의 기능장애로부터 미토콘드리아 복합체 활성과 ATP 생산 증가, ROS 감소를 포함한 방어활동을 할 수 있으며, 미토콘드리아 독성물질인 rotenone에 더 저항성을 보인다. 또한 이러한 세포들은 융합을 증가시키고, 분열을 감소시키는 미토콘드리아 역학을 자극할 수 있다. 종합하자면, CA는 인간 신경아세포종 세포(SH-SY5Y)에서 NQO1 또는 마우스 해마유래 세포(HT22)에서 b5R의 발현을 촉진시킨다. 이러한 효과는 생존 프로세스와 함께 신경을 보호하는 역할을 수행한다. 본 연구에서의 발견은 CA가 신경 세포에서 미토콘드리아의 기능장애를 방어하고 미토콘드리아 역학을 강화시켜 퇴행성 뇌질환의 잠재적인 치료제라는 것을 암시한다.