Potential mechanism for attenuating inflammatory oxidative stress od hesperidin in spinal cord injury

Abstract

척수손상(Spinal Cord Injury)은 일차적 기계적 손상과 이후 발생하는 이차적 조직 손상을 특징으로 하며, 조직병리학적 검사에서 부종, 축삭 변성, 염증세포침윤, Fibronectin의 삼출 등의 특징이 있다. 감귤 추출물의 주요 성분인 헤스페리딘(Hesperidin)은 최근 여러 연구에서 신경 염증 및 항산화 손상 실험을 통해 항산화 및 항염증 작용을 갖는 것으로 알려졌다. 본 연구에서는 강력한 항산화제의 하나인 헤스페리딘을 이용하여 랫트의 압박성 척수손상모델에서 효능을 평가하였다. 그 기전연구로 산화적 손상을 억제시켜 세포를 보호하는 것으로 알려져 있는 nuclear factor erythroid 2-related factor-2 (Nrf-2) 및 그 표적 단백질인 heme oxygenase-1 (HO-1)와 관련 기전을 확인하였다. 랫트 흉추 10번 수준에서 추궁 절제술을 시행하여 척수를 노출시킨 후, 혈관 클립으로 1분간 척수를 압박하여 척수손상 모델을 제작하였고, 행동검사를 통해 뒷다리 완전 마비가 유도된 랫트를 선별하여 대조군과 헤스페리딘 투여군으로 나누어 행동검사, 조직학적 평가, 면역조직화학적 평가, 혈청검사, Western blot analysis, Quantitative real time-PCR을 진행하였다. 행동학적 평가에서는 Basso, Beattie, Bresnahan (BBB) score와 foot printing을 이용한 좌골 기능 검사 방법을 변형하여 보행정도를 평가하였고, 이를 통해 손상 후 21일부터 대조군에 비해 헤스페리딘 투여군이 유의성 있게 행동학적 차이를 보였으며, 손상 후 42일까지 유지되는 것을 확인하였다(p <0.05). 좌골기능 검사에서 뒷다리 보행은 손상 직후에 발등을 끄는 형태를 나타내다가 헤스페리딘 투여 후 14일째부터 발바닥 전체 보행에서 발가락 보행으로 변하는 것을 확인할 수 있었다. 조직학적 평가에서는 척수손상 후, 척수 조직 내 출혈, 염증세포의 침윤 및 조직의 손실이 확인되었으나, 헤스페리딘 투여 그룹에서 이러한 증상이 개선되었음을 확인하였다. 척수 조직 내 염증을 확인하기 위해 염증 매개 사이토카인을 real time-PCR로 확인한 결과, 헤스페리딘을 투여한 경우에 TNF-alpha와 IL-1 beta의 수치가 감소되었음을 확인하였다. 또한 헤스페리딘은 척수 조직에서 Nrf-2의 세포질/핵내 발현을 증가시켰고, 표적단백질은 HO-1의 발현도 증가시켰다. 산화적 손상의 지표 마커인 Superoxide dismutase와 Catalase는 헤스페리딘 투여 그룹에서 유의성 있게 증가하였고, 혈청내 빌리루빈과 철2가이온이 헤스페리딘 그룹에서 증가하였음을 확인하였다. 본 연구는 헤스페리딘이 척수손상이 유도된 랫트의 마비를 개선시켰고, 척수손상에 의한 염증세포의 침윤 및 조직 내 출혈, 조직의 손실을 완화시켰으며, Nrf-2의 핵내 전이 증가로 인한 표적 단백질인 HO-1의 활성화를 통해 신경세포를 산화적 손상으로부터 보호하는 효과가 있음을 확인하였다. 이 결과를 바탕으로 헤스페리딘은 척수손상의 치료에 보조적인 역할을 할 것으로 기대된다.