참당귀 추출분말이 in vitro and in vivo model에서 MMPs 조절 기전

Abstract

골관절염에 대한 참당귀 추출분말 (AGE)의 치료효과를 검토하고자 토끼연골세포와 흰쥐의 monosodium iodoacetate (MIA)로 유발된 골관절염 부위에서 시료를 채취하여 MMPs의 발현에 대한 AGE의 억제 효능을 검토하였다. 고 농도의 AGE (50 μg/mL) 투여에서 세포독성은 관찰되지 않았으며 면역 및 염증반응과 관련된 여러 인자의 전사인자인 NF-κB 활성화를 효과적으로 억제시켰다. 토끼연골 세포에서 MMP-2와 MMP-9의 활성을 확인해본 결과 AGE는 MMP-9의 활성을 효과적으로 억제시키는 것을 확인하였다. AGE를 토끼연골세포에 처리하여 분석한 결과, 주요성분인 decursin과 decursinol angelate가 3.62±0.47 μg/mg protein와 2.14±0.36 μg/mg protein으로 검출되었다. 동물실험을 위하여, 골관절염은 MIA를 흰쥐 무릎관절에 처리하여 동물모델을 만들었으며, 매일 25, 50와 100 mg/kg의 AGE를 3주 동안 먹인 결과 흰쥐의 연골 조직에서 MMPs가 억제되는 것을 확인하였다. 연골조직으로부터 RT-PCR을 통해 collagen Type I, collagen Type II, aggrecan 및 MMPs (MMP-3, MMP-9, MMP-13)의 mRNA를 확인해본 결과 AGE는 collagen Type I, collagen Type II, aggrecan은 증가시키며 MMPs는 감소시키는 효과를 얻었다. 결론적으로 AGE는 MMPs 억제를 통하여 골관절염의 발생을 억제한다. The precise mechanism underlying the therapeutic efficacy of an extraction powder of Angelica gigas (AGE) for the treatment of degenerative osteoarthritis was investigated in primary cultured rabbit chondrocytes and in a monosodium-iodoacetate (MIA)-induced osteoarthritis rat model. The treatment with AGE (50 μg/mL) effectively inhibited NF-B activation. The anti-inflammatory mechanism was clarified by gelatin zymography and western blotting measurements of matrix metalloproteinase-2 (MMP-2) and matrix metalloproteinase-9 (MMP-9) activities. The AGE (50 μg/mL) treatment significantly reduced MMP-9 activity. The constituents of AGE— decursinol, decursin, and decursinol angelate—were determined by LC-MS/MS after a 24 hr treatment of rabbit chondrocytes. The contents of the major products, decursin and decursinol angelate, were 3.62±0.47 and 2.14 ±0.36 μg/mg protein, respectively in AGE-treated (50 μg/mL) rabbit chondrocytes. An in vivo animal study on rats fed a diet containing 25, 50, and 100 mg/kg AGE for 3 weeks revealed a significant inhibition of the MMPs in the MIA-induced rat articular cartilage. The genetic expression of arthritic factors in the articular cartilage was examined by RT-PCR of collagen Type I, collagen Type II, aggrecan, and MMP (MMP3, MMP-9, MMP13). Specifically, AGE up-regulated the expression of collagen Type I, collagen Type II, and aggrecan and inhibited MMP levels at all tested concentrations. Collectively, AGE showed a strong specific site of action on MMP regulation and protected against the degeneration of articular cartilage via cellular regulation of MMP expression both in vitro and in vivo.