[노화]노화과정에서 분자염증반응과 에너지 대사의 중요성에 관한 고찰

소개글

노화과정에서 분자염증반응과 에너지 대사의 중요성에 관한 고찰

목차

1. 노화에 분자염증 반응의 중요성
1) 노화의 분자염증 가설
2) 혈관노화에서 분자염증 반응
3) Alzheimer disease에서 분자염증반응

2. 에너지 대사 조절에 의한 수명연장

본문내용

노화과정은 시간에 따라 기능의 저하를 초래한다. 이러한 기능의 변화는 생물체 내외의 요인으로부터 초래되는 산화적 스트레스를 견뎌낼 수 있는 능력을 상실하게 되고, 세포내의 항상성을 잃게 된다. 최근의 노화가설들 중 산화적 손상가설1)과 프리래디칼 가설2)로 노화현상을 잘 설명 할 수 있다. 이들 가설들은 노화연구분야뿐만 아니라 다른 생물의학 분야의 연구자들로부터 주목을 받고 있다.
세포의 손상시 생성되는 O2-, H2O2, OH와 같은 활성 산소종 (reactive oxygen species, ROS)의 주요한 세포내 생성원들은 널리 분포하는 것으로 알려져 있다. 미토콘드리아, 퍼옥시좀과 xanthine oxidase (XOD)를 포함하는 oxidase, NADPH dehydrogenase, cyclooxygenase (COX)등의 다양한 효소들로부터 생성된다.3) 또한, 널리 존재하는 nitric oxide (NO)의 생리적인 역할을 조사하기 위한 최근의 연구결과, 활성산소종으로서 잠재적으로 유해한 능력이 있음이 밝혀졌다. 따라서, macrophage, neutrophil과 다른 면역 세포들에서 NO, NO2, HNO2, ONOO-와 같은 활성질소종 (reactive ntrogen species, RNS)들이 염증반응시 이물질을 공격하기 위해 다량의 RNS와 ROS를 생성하는 것으로 보여진다. 예를 들면, neutrophil, monocyte, eosinophil, macrophage와 같은 세포들에 있어 NADPH oxidase에 의한 O2-의 생성은 염증반응에 의해 일어나는 손상과 관계가 있다.3) 심근과 소장의 ischemia-reperfusion injury에 대한 최근의 연구에서 규명된 것처럼, 활성화된 phagocytic cell에 의해 ROS가 생성되는데 관여하는 효소는 XOD 이였다.3-5) 본고에서는 노화과정중 이들 ROS 및 RNS의 생성원과 이들의 대사의 변화에 대한 연구와 특히 미토콘드리아에서 생성되는 ROS와 에너지 대사와의 관련성에 대한 최근 연구 동향을 조명하고자 한다.
1. 노화에 분자염증 반응의 중요성
1) 노화의 분자염증 가설
저자들은 노화과정의 주요한 원인으로서 염증반응과 이와 관련된 proinflammation과정을 검토하였다. 이러한 염증반응에서는 ROS와 RNS자체뿐만 아니라 COX-2, inducible nitric oxide synthase (iNOS), XOD, NADPH oxidase와 같은 활성종을 생성하는 효소들이 중요한 역할을 담당하고 있다. 최근에는 본 저자들이 분자수준에서 노화기전과 또한 이들과 관련한 노인성 질환들을 연결시키는 새로운 분자적인 관점을 규명하고자 노화에 대한 분자 염증가설을 제안하였다.6)

참고 자료

1)Yu BP. Aging and oxidative stress: modulation by dietary restriction. Free Rad Biol Med 1996; 21: 651-68.
2)Harman D. Free radical theory of aging: nutritional implications. Age 1978; 1: 143-50.
3)Freeman BA. Biological sites and mechanism of free radical production. In : Armstrong D, Sohal R, Culter RG, Slater T ed. Free radicals in molecular biology, aging, and disease. New York: Raven Press, 1984; 43-52.
4)Chung HY, Baek BS, Song SH, Kim MS, Hug JI. Xanthine dehydrogenase/xanthine oxidase and oxidative stress. Age 1997; 20: 127-40.
5)Hassinen IE, Vuorinen KH, Ylitalo K, Ala-Rami A. Role of cellular energetics in ischemia-reperfusion and ischemic preconditioning of myocardium. Mol Cell Biochem 1998; 184: 393-400.
6)Chung HY, Kim HJ, Kim JW, Yu BP. The inflammation hypothesis of aging: molecular modulation by calorie restriction. Ann N Y Acad Sci 2001; 928: 327-335.
7)Yan ZQ, Sirsjo A, Bochaton-Piallat ML, Gabbianin G, Hansson GK. Augmented expression of inducible NO synthase in vascular smooth muscle cells during aging is associated with enhanced NF- activation. Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 1999; 19 : 2854-62.
8)Chung, H.Y., Kim, H.J., Kim, J.W., Jung, K.J., Yoon, J.S., Yoo, M.A., Kim, K.W. and Yu, B.P. (2000) The Inflammatory Process in Aging. Reviews in Clinical Gerontology. 10 : 207-222
9) Korhonen P, Helenius M, Salminen A. Age-related changes in the regulation of transcription factor NF-kappa B in rat brain. Neurosci. Lett. 1997; 225 : 61-64.
10) Ghosh S, May MJ, Kopp EB. NF B and Rel proteins: evolutionarily
conserved mediators of immune responses. Annu Rev Immunol. 1998; 16: 225-60.
11) Grilli M, Chiu JS, Leonardo MJ NF B and Rel: participants in a multiform transcriptional regulatory system. Int. Rev. Cytol. 1993;143: 1-62.
12) Ivanov V, Merkenschlager M, Ceredig R. Antioxidant treatment of thymic organ cultures decreases NF-kappa B and TCF1 (alpha) transcription factor activities and inhibits alpha beta T cell velopment. J. immunol. 1993; 151: 4694-704.
13) Chung, J.H., Kang, S., Varani, J., Lin, J., Fisher, G.J., Voorhees, J.J. (2000) Decreased extracellular-signal-regulated kinase and increased stress-activated MAP kinase activities in aged human skin in vivo. J. Invest Dermatol. 115 : 177-82
14) Chung HY, Kim HJ, Kim JW and Yu BP. The Inflammation Hypothesis of Aging Molecular Modulation by Calorie Restriction. Ann. N.Y. Acad. Sci. 2001; 928: 327-335.
15) Chung HY, Kim HJ, Kim KW, Choi JS, Bae SJ and Yu BP. Molecular Inflammation Hypothesis of Aging Based on the Anti-aging Mechanism of Calorie Restriction. 2002 (in press)
16) Cao SX, Dhahbi JM, Mote PL, Spindler SR. Genomic profiling of short- and long-term caloric restriction effects in the liver of aging mice. Proc Natl Acad Sci U S A. 2001; 98(19): 10630-5.