Protective effects of Arachis hypogaea shell against sensorineural hearing loss in mice = 땅콩겉껍질의 감각신경성난청 예방 효과

국문 초록 (Abstract)

감각신경성난청은 소음성난청과 노화성난청을 포함하며, 과도한 활성산소종 생성과 밀접하게 연관되어 달팽이관 유모세포 및 청신경의 비가역적 손상을 유발한다. 본 연구에서는 강력한 항산화 활성을 지닌 식물성 자원인 땅콩겉껍질의 산화적 달팽이관 손상에 대한 감각신경성난청 보호 효과를 다양한 실험 모델에서 종합적으로 평가하였다.
소음성난청 동물모델에서 땅콩겉껍질은 ROS 축적을 현저히 감소시키고 외유모세포 손실 및 세포사멸을 억제하였으며, 청성뇌간반응 분석 결과 청각 역치를 유의하게 보존하였다. 더 나아가 노화성난청 동물모델에서 땅콩겉껍질을 장기간 경구 투여한 결과, 노화에 따른 청각 역치 상승이 효과적으로 억제되었으며, 특히 노화성 난청에서 가장 취약한 고주파수 영역(8–24 kHz)에서 보호 효과가 뚜렷하게 나타났다. 특히 고농도 땅콩겉껍질 투여군에서 청각 기능 보존 효과가 더욱 명확하게 관찰되어, 노화 진행 과정에서 땅콩겉껍질의 용량 의존적 보호 경향이 확인되었다.
UB-OC1 청각 세포주에서 땅콩겉껍질은 Nrf2/HO-1 항산화 신호전달 경로를 활성화하고 HO-1 및 SOD 등 하위 항산화 유전자의 발현을 증가시켜 산화 스트레스에 대한 세포 저항성을 향상시켰다. LC–MS 기반 대사체 분석을 통해 땅콩겉껍질의 주요 생리활성 성분으로 에리오딕티올을 동정하였으며, 에리오딕티올은 KEAP1–Nrf2 결합을 저해함으로써 Nrf2 활성화를 유도하고 항산화 방어체계의 전사적 상향 조절을 촉진하였다. 또한 에리오딕티올은 화학적으로 유도된 산화 스트레스 조건에서 세포 내 ROS를 효과적으로 억제하고 청각 세포를 보호하여, 땅콩겉껍질의 핵심 활성 성분임을 뒷받침하였다. 아울러 H2O2로 유도한 세포 노화 모델에서 땅콩겉껍질은 노화 관련 β-galactosidase 활성과 p53 축적을 감소시켜, 산화 스트레스 기반 세포 노화 반응을 효과적으로 완화하였다.
종합적으로, 땅콩겉껍질과 그 주요 활성 성분인 에리오딕티올은 Nrf2 기반 항산화 경로 활성화, ROS 축적 억제, 달팽이관 세포 구조 보존 및 노화에 따른 청각 기능 저하 지연을 통해 산화적 달팽이관 손상에 대해 강력한 보호 효과를 나타냈다. 이러한 기전은 소음성 난청과 노화성 난청을 포함한 다양한 형태의 감각신경성 난청에 공통적으로 관여하는 핵심 병태생리 과정과 일치하며, 땅콩겉껍질과 에리오딕티올이 산화 스트레스 매개 청각 장애의 예방 또는 보조적 치료 후보물질로서 유망한 가능성을 지님을 시사한다. 키워드: 감각신경성난청, 땅콩겉껍질, 산화스트레스, Nrf2, 에리오딕티올

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Sensorineural hearing loss (SNHL), including noise-induced hearing loss (NIHL) and age-related hearing loss (ARHL), is closely associated with excessive production of reactive oxygen species (ROS), which initiates irreversible damage to cochlear hair cells and auditory neurons. In this study, we investigated the otoprotective potential of Arachis hypogaea shell extract (AHE), a phytochemical-rich natural resource with strong antioxidant activity, against oxidative cochlear injury across multiple experimental models. In a NIHL mouse model, AHE reduced ROS accumulation, mitigated outer hair cells (OHC) loss and apoptosis, and significantly preserved auditory thresholds as assessed by auditory brainstem response (ABR) measurements. Importantly, in an ARHL mouse model, long-term oral administration of AHE effectively attenuated age-dependent elevation of ABR thresholds, particularly in high-frequency regions (8–24 kHz) that are most vulnerable to ARHL. Notably, higher-dose AHE administration resulted in more pronounced preservation of auditory function, demonstrating a dose-responsive protective tendency during aging. In UB-OC1 auditory cells, AHE activated the Nrf2/HO-1 antioxidant signaling pathway and upregulated downstream cytoprotective genes, including HO-1 and SOD, thereby enhancing cellular resistance to oxidative stress. LC–MS-based metabolite profiling identified Eriodictyol (ERD) as a major bioactive constituent of AHE. ERD exhibited Nrf2-activating potential by disrupting the KEAP1–Nrf2 interaction and promoting transcriptional upregulation of antioxidant defenses. ERD also effectively suppressed intracellular ROS and protected auditory cells under chemically induced oxidative stress, supporting its role as a principal mediator of AHE’s bioactivity. Furthermore, in an H2O2-induced cellular senescence model, AHE reduced senescence-associated β-galactosidase activity and p53 accumulation, indicating attenuation of oxidative stress–driven senescence responses. Collectively, AHE and its major active constituent ERD exert protective effects against oxidative cochlear injury by activating Nrf2-based antioxidant pathways, suppressing ROS accumulation, preserving cochlear cellular integrity, and delaying age-related auditory functional decline. These mechanisms—redox balance regulation, enhancement of antioxidant defense systems, and prevention of hair cell damage—are fundamental to multiple forms of SNHL. Therefore, AHE and ERD hold promising potential as preventive or adjunctive therapeutic candidates for oxidative stress–mediated auditory disorders, including both NIHL and ARHL. Keywords: Sensorineural hearing loss (SNHL); Arachis hypogaea shell extract (AHE); Oxidative stress; Nrf2; Eriodictyol (ERD)

목차 (Table of Contents)

• 1. INTRODUCTION 1
• 2. MATERIALS AND METHODS 6
• A. Preparation of Arachis hypogaea shell extract 6
• B. Animals and experimental protocols 6
• C. Noise exposure 7
• D. ABR measurement 7
• E. Cochlear tissue preparation 8
• F. Immunohistochemistry (IHC) 8
• G. Confocal imaging 9
• H. Cell culture 9
• I. MTT assays 9
• J. ROS assay 10
• 1) CM-H2DCFDA 10
• 2) CellROX 10
• K. Immunocytochemistry (ICC) 10
• L. Real-time quantitative reverse transcription (RT-qPCR) 11
• M. Western blot assay 12
• N. UPLC-ESI-QTOF-MS/MS analysis 13
• 1) Sample preparation 13
• 2) UPLC-ESI-QTOF-MS/MS analysis 13
• O. High performance liquid chromatography (HPLC) analysis 14
• 1) Sample preparation 14
• 2) High performance liquid chromatography (HPLC) analysis 14
• P. Molecular docking 15
• Q. Senescence-associated β-galactosidase (SA-β-gal) staining 15
• R. Statistical analysis 16
• 3. RESULTS 17
• A. Effect of AHE on hearing after noise exposure in mice 17
• B. AHE reduces ROS levels in cells and increases cell viability 21
• C. AHE enhances the expression of antioxidant genes 24
• D. LCMS based AHE metabolite profiling 29
• E. Single compound in AHE activates the Nrf2/HO-1 pathway through KEAP1 interaction 32
• F. ERD enhances Nrf2 related antioxidant gene expression 36
• G. ERD mediated enhancement of antioxidant defense and Nrf2/HO- 1 signaling 39
• I. AHE attenuates ARHL in an aged mouse model 45
• 4. DISCUSSION 50
• 5. REFERENCES 58
• 국문초록 65
• 6. APPENDIX 67
• A. HPLC based quantification of ERD in AHE 67