산화 스트레스로 인한 HaCaT 인체 각질세포의 세포 손상에 대한 Betulinic Acid의 억제 효과

• Published in: Han'guk Sikp'um Yŏngyang Kwahakhoe chi Vol. 53; no. 11; pp. 1143 - 1152
• Main Authors: 김다혜(Da Hye Kim), 최영현(Yung Hyun Choi)
• Format: Journal Article
• Language: Korean
• Published: 한국식품영양과학회 2024
• Subjects: 식품과학; apoptosis; autophagy; betulinic acid; endoplasmic reticulum stress; reactive oxygen species
• ISSN: 1226-3311; 2288-5978
• DOI: 10.3746/jkfn.2024.53.11.1143

산화 스트레스는 피부를 포함한 다양한 장기에서 만성 질환의 발병과 진행에 큰 영향을 미친다. Triterpene 계열에 속하는 천연물인 betulinic acid는 항산화 활성을 포함하여 광범위한 약리학적 잠재력을 가지고 있지만 각질세포에서 산화적 자극에 의한 세포 손상을 보호할 수 있는 분자적 기전 연구는 거의 이루어지지 않았다. 따라서 이 연구에서는 betulinic acid가 HaCaT 인체 각질세포에서 H2O2로 묘사된 산화 스트레스에 의해 유도된 세포 손상으로부터 보호할 수 있는지 평가하는 것을 목표로 하였다. 본 연구의 결과에 의하면 betulinic acid는 H2O2가 처리된 세포에서 ROS의 생성을 차단하면서 세포독성을 억제할 수 있음을 보여주었다. Betulinic acid는 또한 H2O2에 의한 자가포식을 억제하였으며, 이는 자가포식 핵심 바이오 마크들의 발현 억제와 관련이 있었다. 아울러 betulinic acid는 H2O2에 의한 미토콘드리아에서 세포질로의 cytochrome c 유리와 MMP 소실을 감소시켜 미토콘드리아 항상성을 유지시켰다. 그리고 betulinic acid는 H2O2로 유도된 Bax/Bcl-2 발현 비율의 증가, caspase-3의 활성 및 PARP의 절단을 억제하여 세포사멸 유도를 감소시켰다. 나아가 betulinic acid는 ER 스트레스 조절 단백질과 세포질 Ca2+ 과부하를 억제하여 H2O2 처리에 의한 ER 스트레스를 억제하였다. 이러한 결과는 betulinic acid가 산화 스트레스를 최소화하여 미토콘드리아 손상과 Ca2+ 매개 ER 스트레스를 차단함으로써 HaCaT 각질세포를 H2O2로 유도된 세포 손상으로부터 보호하였음을 의미한다. Oxidative stress influences the onset and progression of chronic diseases in various organs, including the skin. Betulinic acid, a member of the naturally occurring lupine-type pentacyclic triterpene family, has broad pharmacological potential, including antioxidant activity. However, the molecular mechanisms by which it can protect against oxidative damage in human keratinocytes have not been investigated thoroughly. Therefore, this study aimed to evaluate whether betulinic acid could protect against oxidative stress-mediated cellular damage mimicked by hydrogen peroxide (H2O2) in human keratinocyte HaCaT cells. The results demonstrated that betulinic acid suppressed H2O2-induced cytotoxicity while suppressing generation of reactive oxygen species. Betulinic acid also significantly inhibited H2O2-induced autophagy, which was associated with the down-regulation of the expression of key autophagy inducers. In addition, betulinic acid maintained mitochondrial homeostasis by reducing cytochrome c release from mitochondria to the cytosol and the loss of mitochondrial membrane potential in H2O2-treated cells. Moreover, in the presence of betulinic acid, the H2O2-induced increase in the Bcl-2 associated X protein/B-cell lymphoma-2 (Bax/Bcl-2) expression ratio, caspase-3 activity, and cleavage of poly (ADP-ribose) polymerase were effectively attenuated, thereby offsetting the induction of apoptosis. Furthermore, betulinic acid pretreatment significantly abolished H2O2-induced endoplasmic reticulum (ER) stress by suppressing ER stress-regulating proteins and cytosolic calcium (Ca2+) overload. Therefore, our results demonstrated that betulinic acid could protect against mitochondrial impairment and Ca2+-mediated ER stress by minimizing oxidative stress, thereby inhibiting H2O2-induced cellular injury in HaCaT keratinocytes. KCI Citation Count: 0