Regulation of nuclear factor-kB nuclear translocation by agmatine in primary cultured astrocytes following ischemic insults

Abstract

[한글]

아그마틴은 L-arginine의 탈탄소반응에 의해 형성된 일차아민으로서 동물의 뇌에서 합성되어지는 내재성 clonidine 대체 물질이다. 본 연구에서는 허혈손상을 받은 별아교세포에서의 아그마틴에 의한 보호효과 조사하고 그 기전을 탐색해 보았다. 아그마틴의 보호효과는 그 작용시점에 따라서 초기에는 괴사를 감소시키고 손상이 끝날 시점에는 예정세포사를 억제하여 세포보호효과를 나타냄을 확인하였다. 아그마틴은 NF-κB의 핵으로의 전이를 증가하는 것을 관찰하였으며, IKKα/β를 활성화 시킴으로써 IκBα를 통해 NF-κB를 조절하는 것을 확인하였다. 또한 아그마틴이 ERK의 활성화를 증가시키고 JNK의 활성화를 감소시키는 것을 관찰하였으며, p38의 발현을 조절하지는 못하는 것으로 확인하였다. NF-κB, ERK 그리고 JNK의 저해제를 사용하여 세포사멸정도를 확인한 결과, 아그마틴은 NF-κB, ERK 그리고 JNK의 신호전달 조절을 통하여 별아교세포의 세포사를 억제시킴을 확인하였다. 아그마틴에 의해 조절되는 NF-κB 활성화와 MAPK의 연관성을 좀더 자세하게 조사한 결과, ERK 저해제를 사용한 경우 아그마틴에 의해 증가된 p-IκBα 활성화가 억제되었으나, NF-κB 저해제와 아그마틴을 함께 처치한 경우에는 p-IκBα의 발현이 증가한 것을 관찰할 수 있었다. JNK 저해제를 사용한 경우에도 아그마틴에 의해 증가된 p-IκBα 활성화가 억제되었으며, 아그마틴을 함께 처치한 경우에는 p-IκBα의 발현이 더 심하게 억제되었다. 따라서 아그마틴이 ERK와 JNK 신호전달을 조절하지만, 아그마틴에 의한 NF-κB의 활성화기전은 ERK 신호전달과는 연관되어져 있지 않는 것으로 생각되며, JNK 신호전달과는 무관하지 않음을 확인할 수 있었다. 특히 아그마틴에 의한 NF-κB의 활성화가 JNK의 활성을 조절하는 것으로 생각되었다. 또한 아그마틴에 의한 NF-κB의 활성화 조절은 Bcl-2의 발현을 증가시킴으로써 별아교세포의 세포사를 억제하는 것으로 생각되었다. 별아교세포에서의 아그마틴의 보호작용과 관련된 신호전달기전의 이해를 통해서, 궁극적으로 뇌허혈 손상을 막는 치료제 개발을 위한 기초가 될 것이다.

[영문]Agmatine is a primary amine formed by the decarboxylation of L-arginine and is an endogenous clonidine-displacing substance synthesized in mammalian brain. Many studies suggest that agmatine reduces various brain injury. We investigated the protective effect of agmatine in the primary cultured astrocytes under ischemic-like injury. Agmatine protected the astrocytes from necrotic and apoptotic cell death under oxygen-glucose deprivation. Especially, agmatine decreased necrotic cells in OGD phase, but at the end of OGD-R, agmatine reduced delayed apoptotic cells. These protections were associated with an induction of nuclear factor-κB (NF-κB) nuclear translocation. Western blotting analysis showed that agmatine increased nuclear translocation of NF-κB, which were inhibited by the inhibitor (MG132). Futhermore, agmatine increased the expression of p-IkBα and p-IKKα/β in astrocytes under ischemic conditions. Agmatine also regulated phosphorylation of p42/p44 MAPK (ERK1/2) and c-Jun N-terminal kinase (JNK), which were attenuated by U0126 or SP600125, respectively. Especially, the expression of p-ERK was slightly increased with agmatine, while that of p-JNK was significantly reduced in astrocytes under ischemic injury. However, phosphorylated p38 was not influenced by agmatine. But these MAPKs regulated by agmatine regulated cell death in OGD treated astrocytes. NF-κB nuclear translocation by agmatine was linked with the expression of other anti-apoptotic protein such as Bcl-2, and the Bcl-2 expression was downregulated by MG132 in astrocytes under OGD. These results demonstrated that neuroprotective effect of agmatine seemed to be related with the regulation of Bcl-2 via NF-κB pathway and the regulation of MAPKs expression by agmatine did not seemed to be related with NF-κB translocation directly.