노화성난청 세포 모델에서 Atorvastatin 처리를 통한 소포체 스트레스 감소 및 세포사멸 억제 기전 규명

Abstract

소포체 스트레스 (endoplasmic reticulum stress, ER stress)는 노화성난청 발병 원인 중 하나로, 노화과정동안 발생하는 소포체 스트레스를 억제 시 청력보호 효과가 보고된 바 있다. 콜레스테롤 합성 억제제인 atorvastatin은 본연의 기능 외 다양한 항산화 유전자 및 단백질 발현을 증가시켜, 달팽이관 조직 내 활성산소와 산화스트레스를 감소시키고, 세포사멸을 억제하는 것으로 알려져 있다. 본 연구는 노화성난청 과정에서 atorvastatin 처리를 통해 소포체 스트레스 억제 효과와 관련기전을 조사하여 atorvastatin에 의한 소포체 스트레스 매개 노화성난청 예방 메커니즘을 밝히고자 하였다. 연구 수행결과 노화성난청 달팽이관 조직에서 소포체 스트레스가 발생함을 UPR (unfolded protein response) 마커인 CHOP (C/EBP homologous protein), p-eIF2ɑ (eukaryotic initiation factor 2ɑ) 단백질 발현증가로 확인했다. 더불어 LAMP1 (lysosomal-associated membrane protein 1)과 Galectin-3그리고 LAMP1과 LC3B (microtubule-associated proteins 1A/1B light chain 3B)의 발현 위치를 통해 리소좀 (lysosome) 손상과 자가용해소체 (autolysosome) 가 축적되어 자가포식 (autophagy)이 억제됨을 관찰하였다. 이는 청각유모세포를 이용한 스트레스 유도 조기노화세포 (stress-induced premature senescence) 및 thapsigargin 처리를 통해 소포체 스트레스를 유발한 노화성난청 모방 세포모델에서 동일하게 관찰되었다. 또한, 조기노화세포모델과 소포체 스트레스 유도 모델에서mTOR (mammalian target of rapamycin)활성이 리소좀과 자가포식의 신호전달 조절인자인 TFEB의 인산화를 증가시켜 유비퀴틴-프로테아좀 시스템 (ubiquitin–proteasome system)을 통해TFEB 분해를 촉진하는 것으로 관찰하였다. 그러나 atorvastatin처리 시, 소포체 스트레스 감소로 mTOR 활성을 억제하여 TFEB 인산화를 감소시켜 분해를 억제함을 관찰하였다. 더불어 리소좀 합성 증가 및 손상 감소를 통해 자가포식 활성을 유도하고 지속적인 소포체 스트레스의 감소로 세포사멸 (cleaved caspase-3) 또한 감소하는 것을 관찰하였다. 종합적으로 본 연구결과들을 통해 기존 보고된 문헌과 같이 노화과정 중 발생되는 소포체 스트레스가 노화성난청의 발병인자 중 하나임을 다시 확인하였다. 그러나 atorvastatin 처리 시 노화과정에서 발생하는 소포체 스트레스로 인한 UPR 매개 세포사멸 활성인자인 CHOP 감소와 TFEB 활성을 증가시켜 리소좀 손상을 감소시키고 정상적인 자가포식을 유지하여 세포 생존에 기여하는 것으로 관찰하였다. 따라서 본 연구를 통해 atorvastatin을 통한 노화성난청 예방 기전과 치료 타깃에 대한 일부 단서를 제공할 수 있을 것으로 사료된다.