글루타메이트에 의한 소포체 스트레스 유도성 성상세포 자멸사 (Glutamate Induces Endoplasmic Reticulum Stress-Mediated Apoptosis in Primary Rat Astrocytes)

서지정보

· 발행기관 : 대한노인병학회
· 수록지 정보 : Annals of geriatric medicine and research / 14권 / 4호 / 242 ~ 252페이지
· 저자명 : 김성호, 한용재, 박재황, 유수진

초록

연구배경: 글루타메이트에 의한 성상세포 사멸기전에서세포 내 칼슘이온의 증가에 의한 소포체 스트레스 경로를밝히기 위하여 신호전달 분자의 기능 등을 밝히고, 이를이용하여 인구의 고령화에 따라 증가하고 있는 허혈성 뇌졸중 등을 포함한 다양한 뇌신경계 질환의 예방 및 치료에 도움을 주고자 하였다.
방법: 글루타메이트에 의한 신경독성 유발 모델을 위해생후 3일째 쥐에서 각각 성상세포(rat primary astrocyte)를분리배양하여 글루타메이트에 의한 세포 손상 모델을 만들고, 신경교세포주인 C6 glial 세포에 대한 글루타메이트의독성과 비교하였다. 또한 글루타메이트 처리 시 세포 내칼슘이온의 증가와 소포체 관련 단백질의 활성과 발현 변화를 조사하였다.
결과: 글루타메이트는 C6 glial 세포와 성상세포에서 농도의존적인 세포생존율의 감소를 유도하였다. 글루타메이트는 성상세포에서 세포 내 칼슘이온 축적을 초래하고 소포체스트레스를 유발하여 Grp78 발현 증가, PERK 단백질의인산화를 통한 활성화와 CHOP 발현 증가, ATF6 분절 및Bcl-2의 발현감소에 따른 세포자멸사 기전을 활성화하였다.
또한, GSH 전처리는 글루타메이트에 의한 세포자멸사와세포 내 활성산소종의 생성을 억제하였으나, 세포 내 칼슘이온의 축적은 억제하지 못하였다.
결론: 글루타메이트는 성상세포에서 Grp78, PERK 및CHOP의 전달 경로를 통해 소포체 스트레스 경로를 활성화하였고, ATF6의 활성에 따른 Bcl-2의 단백질 발현 감소를유도하여 세포자멸사를 초래하였다. 또한 세포 내 활성산소종의 생성 변화에 소포체 스트레스 경로가 밀접한 연관이있을 것으로 판단된다. 따라서 세포 내 활성산소종 생성및 소포체 스트레스 경로 조절에 대한 보다 정확한 연구는뇌졸중 등을 포함한 다양한 뇌신경계 질환의 예방 및 치료에활용될 수 있을 것으로 생각한다.

영어초록

Background: Glutamate is a well-known central nervous system(CNS) excitatory neurotransmitter that plays a role in memory and learning. However, in excess, it leads to a process called excitotoxicity resulting in cell death. To investigate the mechanism of glutamate cytotoxicity, the apoptosis signaling pathway of primary rat astrocytes was explored in vitro. With this study, we hope to improve the prevention and treatment of ischaemic strokes and various central nervous system disorders.
Methods: To produce a model of cell injury, primary rat astrocytes were treated with glutamate.
Results: Treatment with glutamate induced death by apoptosis in primary rat astrocytes. This was evidenced by an increase in sub-G0/G1 fraction of the cell cycle with a loss of cell viability. Glutamate also increased the intracellular accumulation of Ca2+ ions, the expression levels of glucose-regulated protein 78(Grp78) and C/EBP homologous protein(CHOP) protein, and the phosphorylation of protein kinase r-like endoplasmic reticulum kianse(PERK). However, the expression pattern of activating transcription factor(ATF)4 protein did not change and the 90kDa ATF6 was cleaved to 50kDa along with a reduced amount of Bcl-2 protein in a time-dependent manner. Interestingly, pre-treatment with glutathione markedly suppressed the reactive oxygen species(ROS) generation and the sub-G0/G1 fraction. However, the intracellular concentration of Ca2+ did not change.
Conclusion: Our findings suggest that glutamate injures primary rat astrocytes through the endoplasmic reticulum(ER) stress- mediated apoptotic signaling pathway, as well as, ROS generation. More specifically, through Grp78, PERK, and CHOP, glutamate activates the ER stress-mediated signaling pathway in astrocytes and activates ATF6 to reduce the expression of the Bcl-2 proteins contributing to apoptosis. In addition, the ER stress-mediated signaling pathway is closely related to the transformation of intracellular ROS. This information should be applied to research for the prevention and treatment of strokes and other CNS conditions.

참고자료

· 없음