Inhibitory effect of citrate on Alzheimer's β-amyloid fibrils in vitro

Abstract

[한글]베타아밀로이드 원섬유 형성은 알츠하이머병의 주된 특성 중에 하나로 확인되고 있다. 베타아밀로이드 원섬유 형성 억제는 이 질병 치료에서 주된 치료목표로 인식되고 있다. 시험관내 환경에서 아밀로이드의 형성이나 신경독성을 억제할 수 있는 몇 가지 작은 크기의 분자들이 알려져 있다. 구연산은 잘 알려진 항산화와 항세균 특성 이외에 고음이온 전하밀도를 가지는 분자구조의 특성 때문에 계면제의 기능도 가지고 있다. 따라서, 구연산은 베타아밀로이드 원섬유의 형성을 억제하고 PC12 세포에서 베타아밀로이드 유발 신경독성에 대한 보호효과를 나타낼 수 있음을 가정하였다. Aβ25-35 와 Aβ25-35 에 구연산을 처리한 그룹간에서 구연산에 의한 베타아밀로이드 원섬유 형성에 미치는 효과를 조사하기 위해서 thioflavin-T (Th-T) 분석과정에서 형광을 측정하였다. 또한 PC12 세포에서 베타아밀로이드 유발 독성에 대한 구연산의 신경보호 효과를 알아보기 위해 세포생존율 분석법인 WST-1 분석법을 실시하였다. 결과로서는, 구연산은 베타아밀로이드 원섬유 형성을 억제하였다. 반응 시작 7일 경과 후 thioflavin-T 분석시, 구연산(1, 2.5, and 5 mM)에 의해 베타아밀로이드 원섬유 형성 억제 백분율은 각각 31, 60 그리고 68 %를 나타냈다. 세포형태분석에서 구연산은 세포 파괴를 방지하는 효과를 보였으며 세포생존율 분석법인 WST-1 에서 구연산에 농도 의존적으로 Aβ25-35의 독성이 감소하였다. 신경보호효과에 대한 백분율은 19, 31 그리고 34%를 각각 나타내었다. 결론적으로, 구연산은 시험관내 환경에서 베타아밀로이드 원섬유 형성을 억제하고 PC12 세포에서 베타아밀로이드 유발 독성을 억제하는 효과를 보였다. 구연산이 베타아밀로이드에 대항해서 신경보호효과를 보일 수 있는 것은 베타아밀로이드 원섬유 형성의 억제로 생각할 수 있다. 비록 항아밀로이드 특성 기전에 대해서는 명확하지는 않지만, 구연산의 가능성 있는 기전으로는 염용효과와 계면제효과 때문일 것으로 추정된다. 이와 같은 결과를 바탕으로 구연산은 알츠하이머병의 치료 효과를 기대할 수 있으며 이를 동물 실험으로 입증할 필요가 있다.

[영문]Formation of β-amyloid (Aβ) fibrils has been identified as one of the major characteristics of Alzheimer’s disease (AD). Inhibition of Aβ fibril formation in the CNS would be attractive therapeutic targets for the treatment of AD. Several small compounds that inhibit amyloid formation or amyloid neurotoxicity in vitro have been known. Citrate has surfactant function effect because of its molecular structure having high anionic charge density, in addition to the well-known antibacterial and antioxidant properties. Therefore, we hypothesized that citrate might have the inhibitory effect against Aβ fibril formation in vitro and have the protective effect against Aβ-induced neurotoxicity in PC12 cells. We examined the effect of citrate against the formation of Aβ fibrils by measuring the intensity of fluorescence in thioflavin-T(Th-T) assay of between Aβ25-35 groups treated with citrate and the control with Aβ25-35 alone. The neuroprotective effect of citrate against Aβ-induced toxicity in PC12 cells was investigated using cell morphology and WST-1 assay. Fluorescence spectroscopy showed that citrate inhibited the formation of Aβ fibrils from β-amyloid peptides. The inhibition percentages of Aβ fibril formation by citrate (1, 2.5, and 5 mM) were 31 %, 60 %, and 68 % at 7days, respectively in thioflavin-T(Th-T) assay. Evaluation of cell morphology showed that PC12 cells were rescued and remained relatively normal in appearance by citrate. WST-1 assay revealed that the toxic effect of Aβ25?35 was reduced, in a dose-dependent manner to citrate. The percentages of neuroprotection by citrate (1, 2.5, and 5 mM) against Aβ-induced toxicity were 19 %, 31 %, and 34 %, respectively. We report that citrate inhibits the formation of Aβ fibrils in vitro and has neuroprotective effect against Aβ-induced toxicity in PC12 cells. Neuroprotective effects of citrate against Aβ might be, to some extent, attributable to its inhibition of Aβ fibril formation. Although the mechanism of anti-amyloidogenic activity is not clear, the possible mechanism is that citrate might have two effects, salting-in and surfactant effects. These results suggest that citrate could be of potential therapeutic value in Alzheimer’s disease.