Inhibition of β-amyloid peptide-induced neurotoxicity by benzothiazoles in neuronal cells

Abstract

[한글]알츠하이머 질병의 단백질 침착에는 신경세포 안에서 이루어지는 신경섬유 응집체(neurofibrillary tangle; NFT)와 신경세포 바깥에서 이루어지는 노인반(senile plaque)의 형성이 있다. 두 가지 경우 모두 단백질이 주성분으로 신경섬유 응집체는 미세소관 결합 단백질인 타우(tau)가, 노인반의 경우는 막 단백질인 베타-아밀로이드 펩타이드가 주성분이다. 본 연구에서는 PC12 세포와 피질신경세포와 중뇌신경세포에 베타-아밀로이드로 유도된 신경세포사에 대하여 benzothiazol의 유도체인 KHG21834의 효과를 알아보고자 한다. PC12 세포에 베타-아밀로이드(25-35) 유도의 apoptosis의 형태학적인 변화인 DNA 분절능과 TUNEL assay 변화율이 감소하였다. 50μM의 KHG21834 처리한 PC12 세포는 베타-아밀로이드(25-35) 유도 세포독성능에 대하여 82% 생존율을 보였다. 피질신경세포에서도 KHG21834 처리한 것이 베타-아밀로이드(25-35) 유도의 신경독성능에 대한 TUNEL assay 변화율과 MAP-2 발현률이 감소하였다. TH 면역세포화학 분석법을 이용하여 중간신경세포의 수상돌기의 평균길이를 측정해 보았을때 베타-아밀로이드(25-35) 처리한 것에 평균길이가 6%인 반면 베타-아밀로이드(25-35) 처리 이후에 KHG21834를 처리한 중뇌신경세포는 대조군에 비하여 독성능의 억제 통하여 79% 생존율을 보였고, Western blotting 분석법을 이용한 중뇌신경세포의 TH-단백이 베타-아밀로이드(25-35)처리한 것의 발현율이 60% 감소를 보였으며 KHG21834의 처리 이후 발현률 증가를 보였다. KHG21834를 처리하였을 때 피질신경세포의 [3H]GABA와 중뇌신경세포의 [3H]DA의 섭취율이 상당히 감소를 보였다. 또한, 베타-아밀로이드(25-35)로 ERK1/2가 활성되며 KHG21834의 처리로 ERK1/2 인산화가 차단되었다. 베타-아밀로이드(25-35) 유도 인산화를 KHG21834에 의해 ERK 1은 ERK 2에 비하여 민감하게 영향을 받는다. 이와 같은 결과로부터 KHG21834가 중뇌신경세포와 피질신경세포의 베타-아밀로이드(25-35) 유도된 신경퇴행현상에 대하여 보호능이 있다는 것을 증명하고자 하였다.

[영문]In this study, I have investigated the effects of KHG21834, a benzothiazole derivative, on beta amyloid (AB25-35)-induced cell death in cultured rat pheochromocytoma (PC12) cells and rat cortical and mescencephalic neuron-glia cultures. KHG21834 reduced the AB25-35-induced apoptotic death in PC12 cells determined by characteristic morphological alterations and positive in situ terminal end-labeling. The presence of 50 uM KHG21834 rescued PC12 cells by 82% from AB25-35-induced cytotoxicity. In the cortical neuron-glia cultures, KHG21834 markedly reduced the AB25-35-induced terminal deoxynucleotidyl transferase-mediated dUTP nick end labeling staining. AB25-35-caused reduction in microtubule associated protein-2 expression was effectively prevented in the presence of KHG21834. While the average dendrite length of tyrosine hydroxylase (TH)-immunoreactive neurons in the AB25-35-treated mesencephalic neuron-glia cultures was 6% of that of cultures. The cultures treated with KHG21834 after AB25-35 treatment was 79% of control. Western blot analysis of rat mesencephalic neuron-glia cultures showed that AB25-35 decreased the expression of TH protein by 60% and KHG21834 significantly attenuated the AB25-35-induced reduction of the TH expression. KHG21834 also effectively attenuated AB25-35-induced decrease in [3H] gamma-aminobutyric acid uptake of cortical neuron-glia cultures and in [3H] dopamine uptake of mesencephalic neuron-glia cultures. Moreover, treatment of KHG21834 blocked AB-induced extracellular signal-regulated kinase1/2 (ERK1/2) phosphorylation. ERK1 was more sensitively affected than ERK2 in attenuation of AB25-35-induced phosphorylation by KHG21834. These results demonstrated that KHG21834 were capable of protecting cortical and mesencephalic neurons from AB25-35-induced degeneration.