2-Deoxy-D-ribose가 췌장 베타세포의 손상을 유발하는 기전에 관한 연구

• Published in: Diabetes & metabolism journal Vol. 31; no. 2; pp. 105 - 112
• Main Authors: 고관표, Gwan Pyo Koh, 우정택, Jeong Taek Woo, 이대호, Dae Ho Lee, 오승준, Seung Joon Oh, 김성운, Sung Woon Kim, 김진우, Jin Woo Kim, 김영설, Young Seol Kim, 박덕배, Deok Bae Park
• Format: Journal Article
• Language: Korean
• Published: 대한당뇨병학회 30.03.2007
• Subjects: 2-deoxy-D-ribose; Autoxidation; Glucose toxicity; Oxidative stress; Protein glycation; β-cell apoptosis; 내과학
• ISSN: 2233-6079; 2233-6087

연구배경: Polyol 경로, methylglyoxal 형성, 비효소 단백질당화, protein kinase C 활성화, hexosamine, 포도당 자가산화 그리고 산화적 인산화 등의 경로를 통한 산화스트레스의 발생은 췌장 베타세포에서 당독성의 원인으로 받아들여지고 있다. 저자는 최근 2-deoxy-D-ribose (dRib)가 베타세포주에서 산화스트레스와 세포자멸사를 유발한다고 보고하였으며, 그 구체적인 기전을 규명하기 위해 본 연구를 시행하였다. 방법: HIT-T15 세포를 RPMI-1640 배지로 배양하였다. 자가산화 반응을 억제하는 금속킬레이트제인 DTPA 그리고 단백질당화 억제제로 알려진 aminoguanidine (AG)과 pyridoxamine (PM)을 30분전에 자극하고 40 mM dRib를 추가하여 24시간 동안 배양하였다. 세포생존율은 MTT 방법을 이용하였고 세포자멸사는 annexin V와 PI로 이중염색 한 후 유동세포분석법으로 측정하였다. 결과: 40 mM dRib (33%; P < 0.01)의해 감소됐던 세포생존율이 0.01, 0.1 그리고 0.3 mM DTPA를 전처치 했을 때 농도의존적으로 의미있게 회복되었으며 (각각 48, 66 그리고 71%; P < 0.01), 0.5, 1 그리고 1 mM AG (각각 38, 39 그리고 56%; P < 0.05)과 0.5, 1 그리고 3 mM PM (각각 46, 53 그리고 72%; P < 0.01)을 전치치했을 때도 농도에 비례하여 유의하게 증가되었다. 유동세포분석에서도 DTPA와 AG는 농도의존적으로 생존세포 비율을 증가시키고 dRib에 의한 세포자멸사를 억제하였다. AG와 PM의 금속킬레이트 효과를 배제하기 위하여 0.3 mM DTPA를 전처치한 실험에서도 AG (P < 0.05)와 PM (P < 0.01)은 추가 보호작용을 나타내었다. 결론: dRib는 단당류 자가산화와 비효소 단백질당화를 비롯한 최종당화산물 형성과 관련된 기전을 통하여 베타세포의 손상을 초래하는 것으로 보이며 당독성이나 만성 당뇨병합병증 연구에 쓰일 수 있을 것으로 생각된다. Background: Mechanism for glucose toxicity is known to be an increased oxidative stress produced by multiple pathways. In our previous report, 2-deoxy-d-ribose (dRib) promoted apoptosis by increasing oxidative stress in a pancreatic β-cell line. We performed this study to investigate the mechanism of dRib-induced damage of β-cells. Methods: HIT-T15 cells were cultured in RPMI-1640 medium with 40 mM dRib for 24 hours after pretreatment with various concentrations of a metal chelator (DTPA) and inhibitors of protein glycation (aminoguanidine and pyridoxamine). Cell viability was determined by MTT assay. Apoptosis was analyzed by flow cytometry with annexin V/PI double staining. Results: DTPA, which inhibits the monosaccharide autoxidation, partially reversed dRib-induced cytotoxicity in a dose-dependent manner (P < 0.01). The cytotoxicity was also suppressed dose-dependently by aminoguanidine (AG) and pyridoxamine (PM) (P < 0.05 and P < 0.01, repectively). Flow cytometric analysis showed that pretreatment of DTPA and AG also reversed the dRib-triggered apoptosis in a dose-dependent manner. We assessed the additional protective effects of inhibitors of protein glycation from dRib-induced cytotoxiciy in the presence of a metal chelator. The additions of AG (P < 0.05) and PM (P < 0.01) significantly reduced the cytotoxicity compared with DTPA alone group. Conclusion: This results suggest that dRib produce cytotoxicity and apoptosis through the mechanisms of advanced glycation endproducts (AGEs) formation including the monsaccharide autoxidation and protein glycation in pancreatic β-cell. Thus, dRib could be a surrogate for glucose in the study of glucose toxicity and chronic diabetic complications. (J Kor Diabetes Assoc 31:105~112, 2007)