Roles of 4-Hydroxycinnamic Acid in Neuroprotection by Plasma Membrane Redox Enzymes

Abstract

Accumulation of reactive oxygen species and mitochondrial malfunction are found in aging and neurodegenerative diseases. Enhanced glycolysis and the plasma membrane redox system are known as one of survival mechanisms in cells in response to mitochondria functional disorder and energy exhaustion. NADH-quinone oxidoreductase 1(NQO1), one of the PM redox enzymes, can be induced by some phytochemicals. In previous study, it showed 4-hydroxycinnamic acid(CA) induces NQO1 in human neuroblastoma cells(SH-SY5Y) and CA treated cells were more resistant to the mitochondrial toxin, rotenone. However direct changes by CA of these PM redox enzymes are far from clear. In this study, we investigated whether 4-Hydroxycinnamic acid(CA), which can be found in a wide variety of edible plants could induce the PM redox enzymes, NADH-dependent reductases: NADH-AFR reductase(CYB5R3), NADH-quinone oxidoreductase 1(NQO1), NADH-FeCN(ferricyanide) reductase, NADH-cytochrome c oxidoreductase. Exposure of CA to SH-SY5Y and HT22 cells increased NQO1 and CYB5R3 expression levels dose-dependently. CA also elevated expression of other PM redox enzymes, as confirmed by enzyme activity assays. Taken together, these results suggest possible protective roles of the PM redox enzymes in neurodegeneration and relative diseases. ;노화에 의한 신경의 기능 저하 또는 뇌 질환인 경우 종종 활성산소가 축적되어있거나, 미토콘드리아의 기능이 저하되어 있는 것을 관찰 할 수 있다. 당 분해의 증가와 원형질막의 산화 환원계가 미토콘드리아의 기능저하 와 에너지 고갈에 의한 세포의 생존 메커니즘으로 알려져 있다. NQO1은 이러한 원형질 막의 산화환원에 관계하는 효소 중 하나로 phytochemical에 의하여 발현 양이 증가 할 수 있다. 이전의 연구에서, CA가 인간의 신경아세포종인 SH-SY5Y 세포에서 NQO1의 발현을 유도 한다는 것과, CA를 처리한 신경세포가 미토콘드리아 독성물질인 로테논을 처리하였을 때 더 잘 견딘다는 사실을 밝혔다. 하지만 아직 CA에 의하여 원형질막의 산화환원에 관계하는 효소들의 발현과 활성이 어떻게 변하는지 뚜렷하게 알려져 있지 않다. 이 연구에서는 다양한 식용식물에서 발견 되는 CA가 원형질막의 산화환원에 관계 하는 효소인 NQO1, CYB5R3, NADH-(ferricyanide) reductase, NADH-cytochrome c oxidoreductase의 발현을 증가 시키는지 조사하였다. CA를 SH-SY5Y, HT22(쥐의 해마세포)세포에 처리하였을 때 NQO1과 의CYB5R3의 발현양이 증가하였다. CA가 또한 원형질막의 산화환원에 관계하는 효소들의 발현을 증가시킨 다는 것을 효소 활성 측정을 통하여 확인 하였다. 종합하였을 때, 신경의 기능 저하 또는 관련된 질환에 있어서 원형질막의 산화환원에 관계하는 효소들이 보호작용을 하고, CA가 치료적 후보물질이 될 가능 성을 제기 할 수 있다.