Effect of IBC isolated from Psoralea corylifolia on expression of adhesion molecule-1 in cerebrovascular endothelial cells

Abstract

Brain inflammation has been implicated in various cerebral diseases. Leukocyte-infiltration into brain parenchyma is critically associated with in the development brain inflammation. Therefore, control of leukocyte infiltration is a very important therapeutic target for the treatment of neurodegenerative diseases accompanied with inflammation such as Alzheimer’s disease and stroke. Isobavachalcone (IBC), a flavonoid from Psoralea corylifolia, is known to possess a wide spectrum of biological activities, antibacterial, antifungal, anticancer, anti-reverse transcriptase, antitubercular and antioxidant. Recently, it was reported that IBC suppresses LPS-induced iNOS expression and is expected to be useful for preventing or treating neurodegenerative disease. However, the effect of IBC on leukocyte-endothelial adhesion and expression of intercellular adhesion molecule-1(ICAM-1) in brain endothelial cells remains unexplored. In this study, we examined the effect of IBC on ICAM expression and leukocyte adhesion in bEnd. 3 cells and explored the possible mechanisms therein involved. IBC significantly down-regulated LPS-induced ICAM-1 expression and leukocytes-endothelial adhesion. IBC suppressed LPS-induced sequential events for NF-kB activation, that is, IkB-α phosphorylation, p65 translocation into nucleus and NF-kB transcriptional activity. TLR4 conveys LPS-signal to intracellular compartment via MyD88- and TRIF-dependentpathways,whichculminateintheactivationofNF-kB. As well as, IBC attenuated MALP-2 (a TLR2, 6 specific ligand)-induced ICAM-1 expression, IkB-alpha phosphorylation and NF-kB transcriptional activation. suggesting inhibition of MyD88-dependentsignaling pathway. IBC also down-regulated poly[I:C] (a TLR3 specific ligand)-induced expression ofICAM-1 and IFN-β,which was mediated suppression of NF-kB or IFN-β transcriptional activity, respectively. These data indicate TRIF-dependent signaling pathway is also blocked by IBC. Taken together, our data suggest that IBC inhibits LPS-induced ICAM-1 expression and leukocyte adhesion in brain endothelialcells and these effects are mediated by blockade ofMyD88-dependentand TRIF-dependentsignaling pathways and in turn,inhibition ofNF-kB activity.

뇌의 염증반응은 다양한 뇌질환에서 공통적으로 나타나는 특징 중의 하나이다. 뇌의 염증반응에서의 백혈구의 침윤(infiltration)과 이동(migration)은 다양한 뇌 질환의 진행과정과 함께 중요한 관계성을 가지고 있다. 따라서 염증반응에서 leukocyte infiltration의 조절은 Alzheimer's disease와 stroke등을 포함하는 퇴행성 뇌질환의 치료를 위해 아주 중요한 치료적 target으로 여겨지고 있다. Leukocyte의 infiltration은 혈관 내벽에 존재하는 세포부착분자들에 의해 발생 되어지는 것으로 알려져 있으며 세포부착분자 중 ICAM-1의 발현에 의해 강한 부착을 유발하여 leukocyte의 infiltration과 migration에 주된 역할을 한다. ICAM-1은 염증인자에 의해 발현이 조절되며, 특히 뇌혈관 장벽을 구성하는 주된 세포인 뇌혈관 내피세포에서의 발현은 뇌질환 발병 과정에 있어 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다.따라서 ICAM-1 분자의 작용을 조절함으로써 퇴행성 뇌질환 및 뇌 손상과정에서의 염증반응을 조절하려는 시도가 이루어져 왔다. 파고지(Psoralea corylifolia)는 중국과 동아시아에서 뇌 노화에 대한 보호와 치매치료에 사용되어져 왔다. 이 밖에도 관절염 개선효과, 항산화작용 및 항암작용 등이 보고되어 있다. 파고지에서 분리한 IBC는 NO의 생성과 iNOS의 발현을 억제함으로써 뇌 염증작용의 억제를 통해 퇴행성뇌질환에서 동반되어 나타나는 염증작용의 치료제로서의 적용가능성이 시사된바 있다. 본 연구에서는 파고지에서 유래된 flavonoid 성분인 IBC가 염증성 자극에 의한 뇌혈관 내피세포에서의 부착분자 발현과 이에 관련된 신호전달계에 미치는 영향을 검토함으로서 뇌손상 보호물질로서의 이용 가능성을 확인하고자 하였다. IBC는 뇌혈관 내피세포주인 bEnd.3세포에서 LPS에 의해 유도된 백혈구 부착 및 ICAM-1의 발현을 유의적으로 억제하였으며 ICAM-1의 발현에 관여하는 것으로 알려진 전사 인자 NF-kB 활성화와 subunitp65의 핵내 전위 및 IkB-α의 인산화를 유의적으로 감소시켰다. IBC는 MyD-88의존적인 경로의 specific agonist인 MALP-2에 의해 유도된 ICAM-1의 발현 및 IkB-α 인산화를 농도 의존적으로 감소시켰다.IBC는 또한 TRIF에 의존적인 경로를 활성화 시킬 수 있는 poly[I:C]에 의해 유도되는 ICAM-1의 발현,IkB-α 인산화,NF-kB활성화는 억제하였으나 MyD-88경로와는 달리, 저 농도에서 억제하는 결과를 확인 할 수 있었다.하지만 TRIF에 의존적인 경로만을 통하여 발현되어지는 IFN-β의 발현에서는 ICAM-1의 발현에서 나타난 결과와는 달리 IBC에 의한 농도 의존적 감소효과를 확인하였다. 따라서 IBC는 MyD88과 TRIF에 의존적인 경로를 저해함으로써 뇌혈관 염증반응 을 억제할 수 있는 것으로 결론지을 수 있으며 이를 통해 뇌손상 및 퇴행성 뇌질환의 치료에 기여 할 수 있을 것으로 추정된다.