흰쥐 부신속질에서 카테콜아민 유리에 대한 Berberine의 억제기전

Abstract

이전 연구에서 Rhizoma Coptidis의 성분인 berberine과 palmatine이 PC12 cell-lines 에서 tyrosine hydroxylase 를 억제하여 도파민합성을 억제하며(Lee 및 Kim 1996; Lee 등. 1996; Shin 등, 2000), 또한 소의 부신속질세포에서 카테콜아민 분비를 억제한다고(Zhao 등. 2010) 보고되었다. 그러나 berberine이 오히려 monoamine oxidase 억제작용(Bryant 및 Brown, 1986; Kanazawa, 1994; Kong 등, 2001)과 5-HT2 수용체 활성화(Fan 등, 2017)에 기인한 모노아민의 증가에 의해 항우울작용을 나타낸다고 알려져 있다. 따라서 본 연구의 목적은 Phellodendron amurense, Coptis japonica 및Coptis chinensis에서 분리한 alkaloid성분 중 하나인 berberine이 흰쥐에서 분리 적출한 부신속질의 관류모델에서 catecholamines (CA)분비작용에 대한 특성을 검색하고, 그 작용의 본태를 증명코자 본 연구실험으을 시행하여 얻어진 결과는 다음과 같다. Berberine (30~300 µM)을 흰쥐에서 분리적출한 부신의 정맥 내로 90분간 관류하는 동안 acetylcholine (5.32 mM, ACh)의 CA 분비효과는 비교적 용량 및 시간 의존적으로 감소하였다. 또한 berberine (60 µM)존재 하에서 angiotesin II (Ang II, 100 nM), ACh 무스카린 M1 수용체의 선택적 작용제인 McN-A-343 (100 µM) 및 ACh 니코틴수용체의 선택적 작용제인 DMPP (100 µM)의 CA 분비효과 또한 시간 의존적으로 감소하였다. 그러나, berberine 자체는 기초적인 CA 분비에 별다른 영향을 미치지 않았다. Berberine (100 µM)존재 하에서, 전압의존적 L형 dihyropyridine계 칼슘통로 활성화제인 Bay-K-8644 (10 µM), 직접적인 막탈분극화제 고칼륨 (56 mM), 전압의존적 나트륨통로의 선택적 활성화제 veratridine (50 µM) 및 세포질 내의 내형질세망막에서 Ca2+-ATPase 억제제 thapsigargin (10 µM)에 의한 CA 유리효과가 역시 시간 의존성으로 억제하였다. 그러나 Nitric oxide synthase inhibitor인 L-NAME (30 µM) 와 berberine (100 µM)을 90분간 동시에 관류하는 동안 ACh 과 Ang II의 CA 분비효과가 berberine (100 µM) 단독처치 시의 분비억제효과에 비교하여 거의 차이가 없었다. 또한 NO 분비량도 berberine (100 µM) 관류 후에 기초분비량과 실제로 비교하여 별다른 차이가 없었다. 또한, dihyropyridine계 전압의존적 L형 및 N형 칼슘통로 차단제로 알려진 cilnidipine (3 µM) 과 berberine (100 µM)을 동시 관류하는 동안 ACh 와 Ang II의 CA 유리에 대한 억제작용이 berberine (100 µM) 이나 cilnidipine (3 µM)을 단독 투여 시의 CA 유리 감소효과와 비교하여 현저하게 증강되었다. 상기한 연구결과를 종합적으로 보면, 흰쥐에서 분리적출한 부신속질의 관류모델에서 berberine은 Ang II 수용체 와 ACh수용체(니코틴 및 무스카린 수용체) 흥분에 의한 CA분비효과에 대하여 뚜렷한 억제작용을 나타내었다. 이러한 berberine 의 억제작용은 Nitric oxide synthase의 활성화에 의한 산화질소(NO) 생산증대와는 관계없이 흰쥐 부신의 속질크롬친화세포 내로 Na+ 및 Ca2+통로를 통한 이들 이온의 유입감소와 세포 내의 Ca2+저장고로부터 Ca2+유리 억제효과에 기인되며, 이러한 작용은 Ang II 수용체 와 니코틴수용체의 길항작용과 관련이 있는 것으로 생각된다. 또한 칼슘통로 차단제 (cilnidipine) 와 berberine 동시 투여 시 CA 유리 억제효과가 상승되는 점은 임상에서 고혈압과 같은 심혈관계 질환 치료에 유용한 대체요법이 될 것으로 생각된다.|Previously, it has been reported that berberine and palmatine, components of Rhizoma Coptidis, inhibited dopamine biosynthesis by modulation of tyrosine hydroxylase activity in PC12 cells (Lee and Kim 1996; Lee et al. 1996; Shin et al. 2000), and also secretion of catecholamines (CA) in bovine adrenal medullary cells (Zhao et al. 2010). However, However, berberine is known to have antidepressant effects through elevation of biogenic monoamines due to inhibitory action on monoamine oxidase (Bryant and Brown, 1986; Kanazawa, 1994; Kong et al., 2001), and 5-HT2 receptor activation (Fan et al., 2017). Therefore, the present study was designed to characterize influence of berberine, one of alkaloids, isolated from Phellodendron amurense, Coptis japonica, and Coptic chinensis, on the CA secretion from the perfused rat adrenal medullae, and also to prove its mechanism of action. Berberine (30~300 µM) inhibited ACh-evoked CA secretory response in a dose- and time-dependent manner. Berberine (100 µM) also time-dependently repressed the CA release produced by (a selective neuronal nicotinic receptoragonist), McN-A-343 (a selective muscarinic M1 receptor agonist) and angiotensin II (Ang II). Also, in the presence of berberine (100 µM), the CA secretion evoked by high K+ (a direct membrane depolarizer), veratridine (a voltage-sensitive Na+ channel activator), Bay-K-8644 (a voltage-operative L-type Ca2+ channel activator), and thapsigargin (a cytoplasmic Ca2+-ATPase inhibitor) were significantly reduced. When berberine (100 µM) and L-NAME (30 μM, an inhibitor of NO synthase) were simultaneously treated, the inhibitory responses of berberine on Ach- and Ang II-evoked CA secretion were not influenced in comparison to those of berberine-treatment alone. The NO release after berberine-treatment was close to the basal release level. In the simultaneous presence of berberine and cilidipine (a blocker of voltage-dependent L- and N-type calcium channels), CA release evoked by ACh and Ang II was markedly reduced compared to that of berberine- or cilnidipine-treatment alone. Collectively, the present results have demonstrated that berberine inhibits the CA secretion produced by cholinergic and angiotensinergic receptor stimulation in the adrenal medulla. It seems that this inhibitory effect of berberine is exerted by repressing the influx of both Ca2+ and Na+ into the adrenomedullary cells, and by depressing Ca2+ release from the cytoplasmic Ca2+ store, without the elevation of nitric oxide production due to NO synthase activation, which is relevant to Ang II receptors and cholinergic receptor antagonism.. Co-administration of berberine and calcium-channel blocker (cilnidipine) may be clinically the prospective alternative for the treatment of hypertension.