성상세포에서 hypoxia-inducible factor-1(HIF-1) 활성에 metabotropic glutamate receptor(mGluR)가 미치는 영향

Abstract

[한글]뇌졸중은 뇌혈관이 폐색되어 산소공급이 제대로 되지 않아서 생긴 신경성질환이다. 저 산소상태가 되면 뇌 신경세포들은 여러 가지 요인에 의해서 사멸하게 되는데, 과량으로 유리된 glutamate에 의한 사멸도 중요한 요인 중 하나이다. 이러한 뇌 신경세포사멸에 뇌 성상세포도 관여 한다고 보고 되어졌다. 저 산소상태일 때 발현이 증가하는 전사인자인 hypoxia-inducible factor-1(HIF-1)은 세포 생존인자와 세포 성장인자 등 다양한 유전자를 유리시킨다. HIF-1은 HIF-1a와 HIF-1b 소단위로 이루어져 있으며, 전사인자로서의 역할을 수행하기 위해서 두 소단위가 모두 필요하다. HIF-1의 활성화는 산소농도에 의해 조절되며, 또한 신호전달에 의해서도 조절된다고 보고되었다. 뇌 성상세포 표면에 발현하는 metabotropic glutamate receptor(mGluR)는 유전자 발현을 유도할 수 있게 신호전달을 활성화시킨다. 최근 연구에서는 mGluR의 활성이 MAK kinase kinase(MEK)/extracellular signal-regulated kinases(ERK)와 phosphatidylinositol-3 kinase(PI3K) 경로를 활성화 시킨다고 보고되었다. 그러나 뇌 성상세포에서 glutamate에 의한 mGluR의 활성이 HIF-1에 어떤 효과를 나타내는지는 아직까지 밝혀지지 않았다. 본 연구에서는 뇌 성상세포인 C6 세포에 glutamate를 처리하여 HIF-1에 미치는 영향과 그에 따른 기전을 연구하였다. 먼저 glutamate에 의해 ERK가 활성화 되는 것을 Western blotting을 이용하여 확인하였으며, 또한 HIF-1의 소단위인 HIF-1a mRNA 양과 단백 발현, HIF-1 표적물질인 VEGF의 mRNA와 단백 발현이 glutamate에 의해 증가되는 것을 real-time RT-PCR과 Western blotting, Enzyme-linked immunosorbent assay(ELISA)를 이용하여 확인하였다. MEK 억제제인 U0126을 이용하여 glutamate에 의해 유도된 HIF-1a와 VEGF의 mRNA와 단백 발현이 억제되는 것을 확인하였다. 결론적으로 mGluR의 활성이 HIF-1에 의해 조절되는 신경보호 표적인자들을 유리시켜 뇌 신경세포들을 보호 할 것이라고 생각된다.

[영문]Hypoxia-inducible factor 1(HIF-1) is a heterodimeric transcription factor, which composed of a HIF-1a and HIF-1b subunit. HIF-1 activation increases the expression of various genes including the vascular endothelial growth factor(VEGF), which is known to be a neuroprotective factor. The metabotropic glutamate receptors(mGluRs) divide into three group which have different functions. Activation of mGluRs lead to a variety of secondary messenger pathways including mitogen-activated protein kinase(MAPK) extracellular signal-regulated kinases(ERK). The effect of mGluRs on HIF-1 activity has not been uncovered yet. In this study, the effect and mechanism of mGluRs on the HIF-1 activity was investigated in astrocyte cell line, C6. It was noted that glutamate activated ERK and increased the gene expression level of HIF-1a. After treatment of astrocytes with glutamate, the gene expression level of VEGF was measured using real-time RT-PCR and Enzyme-linked immunosorbent assay(ELISA). In astrocytes treated with glutamate, MEK inhibitor, U0126 inhibited increase in mRNA level of HIF-1a and the gene expression level of VEGF induced by glutamate. These findings suggest that glutamate released in hypoxic condition may trigger the HIF-1-related neuroprotection through mGluRs in the astrocytes