Magnesium lithospermate B is a novel drug that prevents diabetic vascular complications through dual mechanisms as an antioxidant and inhibitor of aldose reductase

Abstract

[한글]Magnesium lithospermate B (LAB)는 Salvia miltiorrhiza의 추출물이며 항산화 효과가 있다고 알려져 있다. 본 연구의 목적은 LAB가 당뇨병성 혈관 합병증을 예방하는 효과 및 그 기전에 대해 알아보고자 하였다.백서 대동맥의 혈관 평활근을 분리하여 사용하였다. 활성 산소족은 형광 물질인 CM-H2DCF-DA와 lucigenin을 사용하여 측정하였다. Aldose reductase (AR), protein kinase C (PKC), 그리고 Nuclear Factor-&#61547;B (NF-&#61547;B) activity를 측정하였다. 고혈당 (30mM glucose) 상태에서 백서 평활근 세포의 증식, 이동, 그리고 세포 주기 등을 측정하였다. 10주령의 Sprague-Dawley rat에게 목동맥 혈관에 풍선 확장술을 시행하고 28일후에 신생혈관의 증식정도를 관찰하였다. LAB (10 mg/kg/day)를 혈관에 풍선 확장술을 시행하기 1일전부터 투여하기 시작하여 총 29일간 복강내로 주입하였다.LAB는 화학적으로 생성된 활성 산소족을 직접적으로 감소시켰고 또한 고혈당으로 인해 세포 내에서 생성된 활성 산소족도 의미있게 감소시켰다. LAB는 recombinant AR 단백질을 직접적으로 감소시키는 효과가 있었고, 고혈당으로 인해 세포 내에서 활성이 증가된 AR을 유의하게 감소시켰다. LAB는 고혈당으로 인해 활성이 증가되는 protein kinase C와 NF-&#61547;B 역시 의미있게 감소시켰다. 고혈당은 PDGF-BB에 의한 평활근의 증식 및 이동을 정상혈당일 때 보다 유의하게 증가시키는데 LAB는 이를 억제하는 효과가 있었다. 또한 LAB를 투여한 백서에서, 목동맥에 풍선 확장술을 시행한 후 신생 혈관이 증식하는 것이 의미 있게 억제되었다 (31.2% vs. 83.7%, P<0.001).본 연구에서 LAB는 항산화제이자 AR 억제제로서 당뇨병성 혈관 합병증을 예방하는 효과가 있음을 알 수 있었다. LAB는 상기의 두 가지 기전을 통하여 당뇨병성 혈관 합병증을 예방하는 새로운 약제가 될 것으로 기대한다.

[영문]Magnesium lithospermate B (LAB) is an extract of Salvia miltiorrhizae and has been characterized as an antioxidant. The aim of this study was to investigate the effect of LAB on the prevention of diabetic vascular complications and the mechanism(s) which are involved.Rat aortic vascular smooth muscle cells (VSMCs) were isolated and cultured. ROS were measured using the fluorescent probe CM-H2DCF-DA in the isolated VSMCs and lucigein in the cell free assay system. Aldose reductase (AR), protein kinase C (PKC), and nuclear factor (NF)-kB activity were measured. Hyperglycemia (HG, 30mM, 48h)-induced VSMC proliferation, cell cycle change, and migration were also analyzed. LAB (10mg/kg/day) was injected intraperitoneally once daily to 10-week old male Spraque-Dawley (SD) rats for 4 weeks. Neointimal hyperplasia was assessed after carotid balloon injury at 4 week by computerized morphometry.We found that LAB (50 mM) directly inhibited both exogenous ROS and HG-induced endogenous ROS. LAB directly inhibited AR in a dose dependent manner and inhibited HG-induced PKC membrane translocation and NF-kB nuclear translocation. LAB significantly inhibited VSMCs proliferation and migration under HG conditions. Neointimal hyperplasia after balloon injury in rat carotid artery was significantly reduced in LAB-treated group compared with the control group (31.2 % vs. 83.7 %, respectively, P<0.001).Together, these findings suggest that LAB may prevent diabetic vascular complications via direct suppression of intracellular ROS and AR. LAB may be a new therapeutic drug capable of preventing diabetic vascular complications via these dual mechanisms.