PC12세포에서 식이 항산화제가 Potassium Bromate 유발 세포독성에 미치는 영향

Abstract

Potassium bromate (PB)는 특수한 경우 수돗물과 생수의 오존화 과정에서 형성되는 inorganic oxyhalide 부산물로서 강력한 산화제로 알려져 있으며 DNA의 손상과 활성산소에 의한 지질과산화 및 세포단백질의 산화 등을 유발한다. 이 실험은 흰쥐의 말초신경성 교감신경세포를 불멸화한 PC12세포를 사용하여 일상생활에서 쉽게 접할 수 있는 비효소계 항산화물질들이 PB에 의한 산화독성에 보호효과를 나타내는지를 알아보고자 배양액에 2―8 mM PB를 첨가하여 3시간 후의 산화독성 효과를 관찰하였다. PB에 의한 산화독성에 대하여 항산화물질의 보호효과를 관찰하고자 N-acetylcysteine (NAC, 25―500 μM), 멜라토닌(10―1,000 μM), 카페인(0.1―25 μM), EGCG (1―100 μM), 에스트로겐(0.05―10 μM) 등을 3시간 전처치하여 세포생존율을 비교하였다. 또한 멜라토닌(100 μM)과 함께 비타민 A (0.05―100 μM), 비타민 D (1―500 μM), 비타민 E (10―1,000 μM)를 각각 병합 처치하여 두 항산화물질간의 상호작용을 보았다. PB에 노출된 PC12세포에 대하여 NAC과 멜라토닌은 농도에 의존적으로 뛰어난 보호효과를 나타내었고, 고농도에서는 PB에 의한 산화독성을 대부분 억제하였다. 에스트로겐은 농도에 비례하여 약한 보호효과를 보였다. 카페인과 EGCG는 PB에 의한 산화독성에 대해 보호효과가 없었다. 멜라토닌과 비타민 A, D, E를 각각 멜라토닌과 병합 처치한 결과 비타민들은 PB의 산화독성 대한 멜라토닌의 항산화효과를 오히려 억제하였다. 결과적으로 멜라토닌과 NAC의 일상 섭취는 의도하지 않게 노출됨으로써 발생할 수 있는 PB의 산화손상에 대해 말초신경세포를 보호하는 역할을 할 것으로 생각된다. 하지만 무분별하고 과다한 식이 항산화제 섭취는 오히려 산화독성을 유발할 가능성이 있어 식이 항산화물질의 섭취량에는 주의를 기울여야 할 필요가 있다.

Potassium bromate (PB) is an oxidant that is frequently detected in tap and bottled water and induces to peroxidation of membrane lipids, alteration of essential proteins, and oxidative damage of DNA. The present study was designed to evaluate the protective effect of dietary antioxidants on PB-induced oxidative toxicity in PC12 cells. The cells were incubated in the presence of PB for the induction of oxidative stress. The protective effects of N-acetylcysteine (NAC, 25―500 μM), melatonin (10―1000 μM), caffeine (0.1―25 μM), (-)-epigallocatechin -3-gallate (EGCG, 1―100 μM), estrogen (0.05―10 μM) on PB-induced toxicity were evaluated by treating with each antioxidant for 3 hours before PB treatment. Moreover, the protective effects of vitamin A (0.05―100 μM), vitamin D (1―500 μM), or vitamin E (10―1,000 μM) combined with melatonin (100 μM) was also evaluated. The exposure to 5 mM PB caused reduction of cell viability to about 50% compared to control. This toxicity was significantly blocked by NAC (0.5 mM) or melatonin (0.5 mM). Pre-treatment with estrogen showed mild but significant protective effect. On the other hand, pre-treatment with caffeine or EGCG had no protective effect against the PB-induced oxidative stress. Moreover, pre-treatment with vitamin A, D or E combined with melatonin showed toxic effects in high concentration. In conclusion, the results demonstrate that the daily intake of melatonin or NAC may be benefit to protect the peripheral neural cells against PB-induced oxidative stress.