백서 혈관평활근 세포에서 α-Lipoic acid가 PAI-1 발현, 세포의 증식, 주유능 및 신생내막 형성억제에 미치는 효과

Abstract

Background: Exposure to large amounts of glucose causes a characteristic dysfunction and morphologic changes of the endothelium by an increased production of reactive oxygen species (ROS) in diabetes. The plasminogen activator inhibitor-1 (PAI-1), which modulates fibrinolysis and cell migration, may influence proteolysis and neointimal formation in vascular smooth muscle cells (VSMC). Antioxidants have been proposed to inhibit multiple proatherogenic events. This study investigated the effect of α-lipoic acid on PAI-1 expression and VSMC proliferation and migration both in vivo and in vitro. Methods: In the in vitro study, cultured rat aortic smooth muscle cells (RASMC) were incubated in a medium containing high glucose (22 mM) and 100 nM angiotensin II for 4 hour. After α-lipoic acidtreatment, a -migration and growth assay of the RASMC, and a gel mobility shift assay and reporter gene analysis for nuclear factor-κB (NF-κB) and northern blot analysis for PAI-1 were performed. In the in vivo study, the effect of α-lipoic acid on neointimal hyperplasia in a rat carotid balloon injury model was evaluated. Results: RASMC migration was inhibited significantly by α-lipoic acid (p<0.01), but their proliferation was not inhibited. The NF-κB DNA binding activity and NF-κB promoter activity was inhibited by α-lipoic acid significantly (p<0.01). α-lipoic acid inhibited PAI-1 mRNA expression by high glucose and angiotensin II in dose dependent manner (p<0.05). In the rat carotid artery balloon injury model, neointimal formation was reduced by α-lipoic acid treatment in a dose dependent manner significantly (p<0.01). Conclusion: α-lipoic acid suppresses migration, but not proliferation in RASMC. α -lipoic acid also reduce neointima formation in a rat carotid balloon injured model. This effect might be related to the blocking of NF-κB which increase the expression of the genes associated with atherosclerosis including TNF-α, IL-1, IL-6, endothelin-1, MCP-1, VCAM-1, ICAM-1, E-selectin, tissue factor (J Kor Diabetes Asso 25:446˜459, 2001). ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ Key Word: Rat aortic smooth muscle cell, Neointimal hyperplasia, Oxidative stress, Nuclear factor-κB, α-lipoic acid

연구배경: 당뇨병의 혈관 합병증의 발생에 있어서 산화스트레스는 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있 다. 혈관 평활근세포에서 고혈당은 안지오텐신 II와 더 불어 활성산소족(ROS)을 증가시키며, 산화스트레스 에 민감한 전사인자들을 활성화시켜 동맥경화증을 유 발하는 것으로 알려져 있다. 이에 저자들은 항산화제 로 알려진 알파-리포산이 혈관 평활근세포의 증식속도 와 이주에 미치는 영향과 PAI-1발현에 미치는 영향을 조사하였고 이와 동시에 백서의 혈관 손상 모델을 이 용하여 알파-리포산이 신생내막 증식을 억제시킬 수 있는지를 알아보았다. 방법: In vitro 실험은 백서의 대동맥 평활근세포를 고농도의 포도당(22 mM)과 100 nM의 안지오텐신 II 로 4시간 배양하였다. 알파-리포산을 처리 후, PAI-1 mRNA의 발현을 보기 위해 노던 블롯을 시행하였고 평활근세포의 유주능과 증식속도에 미치는 영향을 보 기 위해 성장속도와 유주능 분석을 시행하였다. 또한 평활근세포의 유주능에 NF-κB 경로가 미치는 영향을 보기 위해 겔 지연 분석과 NF-κB 보고 유전자 분석 을 시행하였다. In vivo 실험으로는 백서의 혈관손상 모델을 이용하여 알파-리포산 처리 후 혈관의 신생내 막 두께를 비교하였다. 결과: In vitro 실험에서 고농도 포도당과 안지오텐신 II 에의해유도된PAI-1 mRNA발현증가는알파-리포산처 리에 의하여 용량에 비례하여 억제되었다 (p<0.05). 알파- 리포산 처리로 혈관 평활근세포의 유주능은 유의하게 억제되었으나(p<0.01), 증식속도는유의하게억제되지 않았다. 또한알파-리포산처리로NF-κB발현도유의하 게억제되었다(p<0.01). In vivo 실험에서는알파-리포산 을 주입한 군에서 혈관손상에 의한 신생내막의 증식이 유의하게 억제되는 것을 보여주었다 (p<0.01). 결론: 알파-리포산은 백서의 대동맥 평활근 세포의 증식속도는 억제하지 못했으나 유주능은 유의하게 억 제하였으며, 혈관 손상 모델에서 신생 내막 증식도 유 의하게 억제함을 확인할 수 있었다. 이러한 작용은 알 파-리포산에 의한 NF-κB 경로의 억제와 연관이 있는 것으로 사료된다.