흰쥐 교감신경세포주에서 브롬산칼륨으로 유발된 독성에 대한 비타민들의 보호효과

Abstract

브롬산칼륨(potassium bromate)은 밀가루의 식품첨가제로 사용되어 오다가 발암효과가 있어 1992년 사용이 금지되었지만 아직도 수돗물과 판매용 생수에서 종종 검출되며, 강력한 산화스트레스를 일으켜 실험동물에서 신장, 복막, 갑상샘의 종양을 유발한다. 생체는 활성산소(reactive oxygen species)의 과도한 생성에 대한 방어기전으로 superoxide dismutase, catalase, glutathione peroxidase 등을 이용하여 활성산소를 처리하고는 있지만 브롬산칼륨에 의해 지속적으로 산화스트레스에 노출될 때 민감한 장기와 조직은 손상을 받을 수 있으며, 신장과 더불어 신경독성을 유발하는 것으로 알려져 있다. 이 연구는 신경세포에 대한 브롬산칼륨의 산화독성의 효과를 관찰하고, 이 과정에서 일상생활에서 널리 섭취하고 있는 비타민들이 브롬산칼륨에 대해 보호효과가 있는지 알아보고자 흰쥐 말초신경계의 교감신경세포주(PC12)를 이용하여, 2―8 mM 브롬산칼륨을 첨가하여 3시간 후의 세포독성 정도를 관찰하였고, 브롬산칼륨에 의한 신경독성에 대하여 비타민의 보호효과를 관찰하고자 비타민 A (0.05∼100 μM), 비타민 B1 (25―500 μM), 비타민 B2 (25―500 μM), 비타민 B6 (25―500 μM), 비타민 C (10―500 μM), 비타민 D (1―500 μM), 비타민 E (10―1000 μM)를 3시간 전처치한 경우의 세포생존율을 브롬산칼륨만 처치한 세포와 비교하였다. 5 mM 브롬산칼륨에 의한 산화독성에 대하여 비타민 E는 1―1,000 μM에서 농도에 의존적으로 브롬산칼륨의 세포독성을 차단하여 유의한 보호효과를 보였고, 비타민 A는 어느 정도 보호효과를 보이나 그 정도가 크지는 않았다. 비타민 B군의 단독 혹은 병합 처리 시, 그리고 비타민 C나 D는 보호효과를 나타내지 못하였고, 비타민 E를 제외한 대부분 비타민에서 고농도 비타민 섭취는 오히려 브롬산칼륨에 의한 산화독성을 가중시켰다. 이 연구의 결과로 볼 때 종합비타민의 일상적인 섭취는 의도하지 않게 노출됨으로써 발생할 수 있는 브롬산칼륨에 대해 말초신경세포를 보호하는 역할을 할 가능성이 있지만 과도한 비타민의 섭취는 오히려 독성작용을 함께 동반할 가능성이 있어 섭취량에는 세심한 주의를 해야 할 것으로 생각된다.

Potassium bromate (PB) is an oxidant that is frequently detected in tap or bottled water. The present study was designed to evaluate the effects of dietary vitamins on oxidative stress induced by PB in PC12 rat sympathetic cells. PC12 cells were primarily incubated in the presence of PB for 3 hours to induce oxidative toxicity and then cell viability was measured. The effects of vitamins, including A, B1, B2, B6, C, D and E, on PB-induced toxicity were evaluated by pretreating with each vitamin for 3 hours prior to exposure to PB. The PB-induced toxicity was found to be nearly blocked by N-acetylcysteine at 0.5 mM. Pre-treatment with vitamin E showed greater protective effect than other treated vitamins against the oxidative stress induced by PB, and that with vitamin A also showed mild but significant protective effect. On the other hand, single or combined pre-treatment with vitamin B1, B2 and B6 had no protective effect against the PB-induced oxidative stress. Notably, pre-treatment with vitamin A, B2, B6, C or D in high concentration augmented the PB-mediated toxic effects on PC12 cells. In conclusion, these results demonstrate that daily intake of vitamin E and A may be beneficial in protecting the peripheral neural cells against PB-induced oxidative stress.