(The) protective effects of baicalein against oxidative stress-induced DNA damage and apoptosis in HEI193 Schwann cells = HEI193 Schwann 세포에서 산화 스트레스에 의한 DNA 손상 및 세포 사멸에 대한 baicalein의 보호 효과

국문 초록 (Abstract)

황금(Radix Scutellariae)에서 추출된 flavonoid의 일종인 baicalein은 높은 항산화 작용으로 인해 다양한 약리학적 효과를 나타낸다. 그러나 Schwann 세포에서 산화적 스트레스에 대한 baicalein의 보호 효능에 대한 연구는 아직 이루어지지 않았다. 본 연구에서는 baicalein이 HEI193 Schwann 세포에서 과산화수소()에 의한 DNA 손상과 세포 사멸에 미치는 영향을 평가하였다. 본 연구의 결과에 의하면 baicalein은 에 의하여 유도되는 세포 독성과 DNA 손상을 효과적으로 억제하였으며, 이는 활성산소종(ROS) 축적 차단과 연관성이 있었다. Baicalein은 또한 에 의한 미토콘드리아 기능 장애를 회복시키고, pro-apoptotic Bax에 대한 anti-apoptotic Bcl-2의 발현 비율을 증가시켰다. 아울러 baicalein은 가 처리된 Schwann 세포에서 관찰되는 PARP의 단편화를 억제하였는데, 이는 caspase-9 및 –3의 활성 억제에 따른 것으로 추정된다. 또한, baicalein은 Nrf2의 발현뿐만 아니라 인산화를 증가시켰고, Nrf2의 중요한 표적 효소인 HO-1의 발현을 촉진시켰다.
그러나 Nrf2 특이적 siRNA에 의한 Nrf2 발현의 억제는 HO-1의 발현 및 baicalein의 항산화능을 약화시켰다. 이 결과는 baicalein이 HEI193 Schwann세포에서 ROS의 생성을 차단하면서 미토콘드리아 기능의 보존을 통해 에 의하여 유도된 apoptosis를 억제시켰으며, baicalein의 항산화 효능이 적어도 Nrf2/HO-1 신호 전달 경로 의존적으로 이루어지고 있음을 의미한다. 따라서 baicalein은 산화적 스트레스에 의해 유발되는 말초신경병증의 예방 및 치료에 유익한 효과가 있을 수 있음을 시사한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Baicalein, a flavonoid extracted from the Radix Scutellariae, has various pharmacological effects due to its high antioxidant activity. However, no study has yet been conducted on the protective efficacy of baicalein against oxidative stress in Schwann cells. In this study, we evaluated the protective effect of baicalein on DNA damage and apoptosis induced by hydrogen peroxide (H2O2) in HEI193 Schwann cells. Our results showed that baicalein effectively inhibited H2O2-induced cytotoxicity and DNA damage associated with the inhibition of reactive oxygen species (ROS) accumulation. Baicalein also weakened H2O2-induced mitochondrial dysfunction, increased the Bax/Bcl-2 raio, activated caspase-9 and –3, and degraded poly (ADP-ribose) polymerase. In addition, baicalein increased not only the expression but also the phosphorylation of nuclear factor-erythroid 2 related factor 2 (Nrf2) and promoted the expression of heme oxygenase-1 (HO-1), a critical target enzyme of Nrf2, although the expression of kelch-like ECH-associated protein-1 was decreased. However, the inhibition of Nrf2 expression by transfection with Nrf2-specific small interfering RNA (siRNA) transfection abolished the expression of HO-1 and antioxidant potential of baicalein. These results demonstrate that baicalein attenuated H2O2-induced apoptosis through the conservation of mitochondrial function while eliminating ROS in HEI193 Schwann cells, and the antioxidant efficacy of baicalein implies at least Nrf2/HO-1 signaling pathway-dependent mechanism. Therefore, it is suggested that baicalein may have a beneficial effect on the prevention and treatment of peripheral neuropathy induced by oxidative stress.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. INTRODUCTION--------------------------------------------------1
• Ⅱ. MATERIALS AND METHODS----------------------------------------3
• 1. Cell culture and baicalein treatment------------------------------3
• 2. Cell viability assay----------------------------------------------4
• 3. Small interfering RNA (siRNA) transfection------------------------4
• 4. Western blot annlysis--------------------------------------------5
• 5. Detection of the intracellular ROS levels--------------------------5
• 6. Comet assay----------------------------------------------------6
• 7. Measurement of the mitochondrial membrane potential (MMP)--------7
• 8. Detection of nuclear morphological changes------------------------7
• 9. Agarose gel electrophoresis for DNA fragmentation analysis----------8
• 10. Detection of apoptosis by annexin V staining-----------------------8
• 11. Statistical analysis----------------------------------------------9
• Ⅲ. RESULTS--------------------------------------------------------10
• 1. Baicalein suppresses H2O2-induced HEI193 cell cytotoxicity----------10
• 2. Baicalein induces the expression of Nrf2 and HO-1 in HEI193 cells------------------------------------------------------------------13
• 3. Protective effect of baicalein on H2O2-induced HEI193 cell cytotoxicity involves activation of Nrf2/HO-1 signaling----------------------------16
• 4. Baicalein suppresses H2O2-induced ROS generation in HEI193 cells-----------------------------------------------------------18
• 5. Baicalein suppresses H2O2-induced DNA damage in HEI193 cells---------18
• 6. Baicalein attenuates H2O2-induced mitochondrial dysfunction in HEI193 cells-------------------------------------------21
• 7. Baicalein inhibits H2O2-induced apoptosis in HEI193 cells--------------23
• Ⅳ. DISCUSSION----------------------------------------------------------25
• Ⅴ. CONCLUSION--------------------------------------------------------29
• REFERENCES----------------------------------------------------------30
• ABSTRACT------------------------------------------------------------36