Cytoprotective Effect of Triphlorethol-A from Ecklonia cava against Oxidative Stress-Induced Cell Damage

Abstract

활성산소는 염증, 노화, 암, 동맥경화, 고혈압과 당뇨병에 기여하는 인자로 조직 손상에도 관련이 있는 것으로 알려졌다. 이러한 활성산소를 제거하는 항산화 물질들은 앞서 나열한 다양한 질환으로부터 예방 또는 치료 효과를 보이는 등의 연구 결과들이 진행 중 이다. 이중 H2O2라는 주요한 활성산소는 hydroxyl radical를 형성하게 되는데, 이 hydroxyl radical이 고도로 반응하여 세포 DNA손상을 일으키고, 결국은 세포사로 이르게 만든다. 어떤 항산화물질들은 이러한 활성산소에 의한 DNA손상으로부터 세포를 보호 한다는 연구가 있었고, 따라서 천연항산화물질 또는 합성 항산화물질에 대한 심층적인 연구가 필요하다. 그 중에서도 특히, 합성 항산화물질 보다 부작용이 적은 천연물에서 보다 안정하고 강력한 항산화제를 확보하기 위해 노력하는 추세이고, 비교적 항산화 활성 외 다양한 연구로 많이 알려져 있는 육상식물이 아닌 해양생물의 생리활성물질에 초첨 을 맞추었다. 감태(Ecklonia cava)는 비식용 해조류로 갈조 식물 다시마목(Laminariales) 미역과(Alariaceae)의 식물로 우리나라 남해안과 제주연안, 일본에 서식하고 있다. 감태의 생리활성 물질은 Phlorotannin이며 이들에 대한 생리활성은 HIV-1역전사효소 저해활성, xanthin oxidase 저해활성, tyrosine활성 억제 효과 들이 보고된바 있다. 이러한 phlorotannin으로 eckol, phloroglucinol, dieckol, triphlorehol-A 등이 밝혀졌고, 이중에서도 triphlorehtol-A의 항산화활성이 가장 뛰어난 것을 관찰하였다. triphlorethl-A는 phloroglucinol의 open-chain trimer구조를 가지고 있다. 따라서 우리는 triphlorethol-A를 가지고 다양한 산화적인 스트레스에서 세포 보호효과를 내고 이 보호 작용이 어떠한 기전으로 일어나는지를 연구해보았다. 우리는 햄스터 폐 섬유아세포에서 H2O2와 radiation으로 유도된 산화적인 스트레스로부터 ROS를 제거하여 triphlorethol-A가 세포보호 작용을 일으키는 것을 관찰할 수 있었고, 또한, 이러한 triphlorethol-A가 항산화 효소들의 활성을 유도 하였는데 그 중에서도 Hem oxygenase-1(HO-1)이라는 항산화효소는 Nrf2라는 전사인자의 활성화를 통하여 유도 된다는 것을 관찰할 수 있었다. 마지막으로 ROS의 생성으로 산화적인 스트레스가 야기될때, matrix metalloproteinases (MMPs)의 합성과 노화가 유도된다. 그래서 우리는, triphlorethol-A의 산화적인 스트레스로부터 세포보효작용이 사람 피부세포에서도 작용을 하는지 실험해보았다. H2O2로 사람 피부세포에 산화적인 스트레스를 주어 collagen을 분해하는 MMP-1의 발현이 증가하는 것을 확인하였고, triphlorethol-A가 이 MMP-1을 감소시키는 것을 관찰할 수 있었다. 결과를 종합해 보면 triphlorethol-A는 H2O2나 radiation로 유도되는 산화적인 스트레스로부터 햄스터 폐 섬유아세포를 보호하였는데, 이는 활성산소를 제거하고, 항산화 효소 HO-1활성을 유도하여 세포보호 작용을 일으키는 것을 알 수 있었고, 산화적인 스트레스에 의한 노화를 억제 시키는 데에도 큰 효과를 가지고 있는 것을 알 수 있었다. 따라서 triphlorethol-a가 radiation으로부터 세포를 보호할 수 있는 radioprotector나 노화를 억제하는 anti-aging개발에 기초를 제공할 것으로 사료 된다.

In the present study, triphlorethol-A, a phlorotannin, was isolated from Ecklonia cava and its antioxidant properties were investigated. Triphlorethol-A was found to scavenge intracellular reactive oxygen species (ROS), and thus prevented lipid peroxidation. The radical scavenging activity of triphlorethol-A protected the Chinese hamster lung fibroblast (V79-4) cells exposed to hydrogen peroxide (H2O2) against cell death, via the activation of ERK protein. Furthermore, triphlorethol-A reduced the apoptotic cells formation induced by H2O2. Triphlorethol-A increased the activities of cellular antioxidant enzymes like, superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), and glutathione peroxidase (GPx). Hence, from the present study, it is suggestive that triphlorethol-A protects V79-4 cells against H2O2 damage by enhancing the cellular antioxidative activity.