Trivalent chromium inhibits TSP-1 expression, proliferation, and O-GlcNAc signaling in vascular smooth muscle cells in response to high glucose in vitro (2015)

https://doi.org/10.1152/ajpcell.00256.2014

 

해당 논문은 삼가 크롬(Trivalent Chromium, Cr³⁺)이 고혈당 환경에서 혈관 평활근 세포(Vascular Smooth Muscle Cells, VSMC)의 병리학적 변화를 어떻게 조절하는지에 대해 조사한 연구이다. Cr³⁺는 당뇨병 및 심혈관 질환 관리에 중요한 미량 영양소로, 특히 고혈당으로 인한 산화 스트레스와 세포 증식을 억제하는 데 효과가 있는 것으로 나타났다.

 

연구 목적

1. Cr³⁺가 고혈당으로 유도된 혈관 평활근 세포의 TSP-1 발현을 억제하는지 확인
2. Cr³⁺가 단백질 O-글리코실화(O-GlcNAc)를 어떻게 감소시키는지 탐구
3. Cr³⁺가 활성산소종(ROS) 생성을 줄이는지 분석
4. Cr³⁺가 고혈당 조건에서 세포 증식을 억제하는지 평가

 

연구 결과

1. TSP-1 발현 억제

• TSP-1(Thrombospondin-1)은 고혈당과 동맥경화증에 중요한 단백질로, VSMC에서 과도하게 발현되면 혈관 손상과 염증을 유발할 수 있다.
• 고혈당 조건(30mM Glucose)에서 TSP-1 발현이 약 3.7배 증가했으나, Cr³⁺를 100nM 농도로 처리했을 때 발현이 70% 감소했다.
• 전사 수준에서 TSP-1 발현이 억제됨을 확인했으며, 이는 Cr³⁺가 TSP-1 유전자 프로모터의 활성화를 감소시킨 결과였다.

2. 단백질 O-글리코실화 감소

• 고혈당은 단백질 O-글리코실화를 증가시켜 병리적 신호 전달을 촉진한다.
• Cr³⁺는 **GFAT(글루타민:과당 6-인산 아미도전이효소)**와 OGT(O-글리코실화 트랜스퍼라제) 발현을 억제함으로써 O-GlcNAc 변형을 감소시켰다.
• 고혈당, 글루코사민(GlcN), PUGNAc(헥소사미니다제 억제제)를 사용한 실험에서 Cr³⁺ 처리 후 O-GlcNAc 변형이 53~68% 감소했다.

3. 활성산소종(ROS) 생성 억제

• 고혈당 환경에서는 활성산소종(ROS) 생성이 증가하여 세포 손상 및 염증 반응을 유발한다.
• Cr³⁺는 고혈당 조건에서 ROS 생성을 60~66% 감소시켰다.
• 이는 Cr³⁺가 항산화 효과를 통해 혈관 손상을 억제할 수 있음을 보여준다.

4. 세포 증식 억제

• 고혈당은 VSMC의 비정상적인 증식을 유도하여 동맥경화증을 악화시킬 수 있다.
• Cr³⁺는 고혈당 조건에서 세포 증식을 37~55% 억제했다.
• 특히, O-GlcNAc 증가를 촉진하는 Thiamet-G를 사용한 실험에서도 Cr³⁺는 세포 증식을 68% 억제했다.

 

 

그래프 설명

1. TSP-1 Expression

   • 고혈당 조건에서 TSP-1 발현이 약 3.7배 증가했다.
   • Cr³⁺ 처리 후, TSP-1 발현은 정상 수준에 가까운 1.11배로 감소했다.

2. O-GlcNAcylation Levels

   • 고혈당은 단백질 O-글리코실화를 4배로 증가시켰다.
   • Cr³⁺는 이를 1.28배로 낮춰 단백질 변형을 억제했다.

3. ROS Levels

   • 고혈당은 ROS 수준을 약 2.2배 증가시켰다.
   • Cr³⁺는 이를 약 0.77배로 줄여 산화 스트레스를 크게 완화했다.

4. Cell Proliferation

   • 고혈당은 세포 증식을 약 3.59배 촉진했다.
   • Cr³⁺는 세포 증식을 1.15배로 감소시켜 병리적 세포 증식을 억제했다.

 

연구 결론

Cr³⁺는 고혈당으로 인해 과도하게 발현된 TSP-1을 억제하고, 단백질 변형 및 ROS 생성을 조절하며, 병리적 세포 증식을 감소시켰다. 이로 인해 Cr³⁺는 혈관 염증과 산화 스트레스를 완화하고, 당뇨병성 혈관 합병증 예방 및 치료에 중요한 가능성을 보여준다. 이는 Cr³⁺ 보충이 당뇨병 환자의 혈관 건강을 유지하는 데 유익할 수 있음을 시사한다.

 

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