Punicalagin alleviates protease-activated receptor 2-mediated allergic respiratory diseases

Abstract

알레르기성 비염 및 천식과 같은 알레르기성 호흡기 질환은 공기중에 있는 집먼지진드기와 같은 알레르겐에 노출되어 발생하는 만성 질환이다. Protease-activated receptor 2 (PAR2)는 G 단백질 연결 수용체 (G protein coupled receptor, GPCR) 중의 하나로 세린 프로테아제에 의해 수용체의 N 말단이 절단되면 활성화되며, 집먼지진드기 등에 들어있는 프로테아제에 의해서도 활성화된다. 활성화된 PAR2에 의해 염증성 사이토카인이 분비되어 염증을 일으켜 알레르기성 호흡기 질환을 유발한다. 고처리량 약물 스크리닝을 통해 천연물에서 추출한 PAR2에 특이적으로 억제하는 길항제인 푸니칼라진 (punicalagin, PCG)을 제공받아 실험을 진행했다. 우리는 PCG로 전처리하고 집먼지진드기를 처리하여 1차 세포인 사람비강상피세포에서 길항제의 효과를 시험했다. 이러한 결과를 바탕으로 in vivo에서 그 효과를 시험하기로 결정했다. 먼저, in vitro로 PCG를 농도 별로 처리한 결과, PCG 3 µM부터 처리하면 효과적으로 염증이 억제됨을 확인했다. 또한 8주령 수컷의 PAR2-WT 와 PAR2-KO 마우스에서 알레르기성 호흡기 질환 모델을 만들고 PCG 10 mg/kg을 전처리하여 효과를 시험했다. 그 결과 HDM으로 알레르기 비염과 천식 질환을 동시에 만들 수 있었지만, PCG를 전처리하면 알레르기 호흡기 질환이 생성되지 않은 것을 확인했다. 우리는 여러 분석을 통해 PCG가 PAR2를 특이적으로 억제할 수 있고 수용체를 비활성화한다는 것을 알아냈다. 따라서 우리는 PAR2에 특이적으로 억제하는 길항제인 PCG를 알레르기성 호흡기 질환의 치료제로 사용될 수 있음을 제안한다.

Allergic respiratory diseases such as allergic rhinitis (AR) and asthma are chronic diseases caused by exposure to allergens such as house dust mites (HDM).1 Protease-activated receptor 2 (PAR2), a member of 7 transmembrane receptors that bind to G-protein coupled receptor, is activated by cleavage by serine proteases.2,3 When PAR2 is activated, inflammatory cytokines are secreted, causing inflammation and allergic respiratory diseases. We investigated the effect of punicalagin (PCG), a specific PAR2 antagonist in primary human nasal epithelial (HNE) cells and allergic respiratory mouse models to determine its therapeutic ability. First, as a result of treating PCG in cells by concentration, it was confirmed that the treatment was effectively inhibited when PCG was treated from 3 µM. In addition, an allergic respiratory model was created in 8-week-old male mice of Par2-wild type (WT) and Par2-knockout (KO) and pretreated with PCG 10 mg/kg. As a result, by treating HDM extract, AR and asthma could be modeled simultaneously, but modeling was not possible when PCG was pretreated. We found that punicalagin specifically inhibits PAR2 in HNE cells. Therefore, we suggest that PCG can be used as a therapeutic agent for allergic respiratory diseases.