Effects of glucosamine on $Ca^{2+}$ signaling and $K^+$ channel currents in T lymphocytes

T 림프구 칼슘신호와 포타슘 이온 전류에 대한 글루코사민의 효과

Background/Aims: Glucosamine is widely taken as a functional food, and some studies reported its anti-inflammatory effects. $K^+$ channels and intracellular signal play important roles in the activation of immune cells such as T lymphocytes. Therefore we aimed to examine the effects of glucosamine on the cell physiological parameters. Methods: In Jurkat-T lymphocytes, intracellular [$Ca^{2+}$] ($[Ca^{2+}]_i$) was measured using fura-2 fluorimetry, and voltage-gated $K^+$ current ($I_{Kv}$) was measured using whole-cell clamp technique. $Ca^{2+}$-activated $K^+$ current ($I_{Kca}$) was measured in HEK293 cells over expressing SK4 using inside-out patch clamp technique. Results: An acute application of glucosamine (0.5 mM) affected neither the increase in $[Ca^{2+}]_i$ induced by CD3 stimulation (anti-CD3 Ab, 5 ${\mu}g$/mL) nor the $I_{Kv}$ in Jurkat-T cells. A chronic stimulation of with anti-CD3 Ab (5 ${\mu}g$/mL, 24~36 hr) largely increased the amplitude of $I_{Kv}$. However, the combined treatment with glucosamine (0.1 mM) did not block the increase of $I_{Kv}$. The $I_{Kca}$ in SK4-overexpressing cells was slightly decreased by glucosamine (0.5 mM). Conclusions: While glucosamine had a minor inhibitory effect on SK4 $K^+$ channels, the anti-inflammatory effects of glucosamine could not be explained by the effects on the $Ca^{2+}$ signaling in T lymphocytes.

목적: 기능성식품 등의 소재로 널리 섭취되는 글루코사민은 항염증작용도 있음이 보고되면서 그 약리기전에 대하여 새롭게 주목받고 있다. T림프구와 같은 면역세포들에서 세포내 칼슘농도($[Ca^{2+}]_i$)의 증가 및 포타슘이온통로의 활성화는 면역세포활성화에 중요함이 잘 알려져 있다. 본 연구는 림프구 칼슘농도와 포타슘이온전류에 대한 글루코사민의 작용여부를 밝히기 위하여 수행되었다. 방법: Jurkat-T 림프구에서 $[Ca^{2+}]_i$와 막전압의존성 포타슘전류($I_{Kv}$)는 각각 fura-2 형광분석법과 전세포팻취클램프 방법으로 측정하였다. 칼슘의존성 포타슘전류($I_{Kca}$)를 측정하기 위하여, SK4 과발현 HEK-293 세포주에서 inside-out 팻취클 램프를 수행하였다. 결과: 항CD3항체에 의한 T세포 수용체 자극은 $[Ca^{2+}]_i$의 뚜렷한 증가를 유발하나, 글루코사민(0.5 mM)의 급성투여는 이에 대하여 별다른 영향을 주지 않았다. 또한 $I_{Kv}$도 변하지 않았다. 장시간 T세포 수용체 자극(24~36 h)은 $I_{Kv}$를 두 배 이상 증가시켰으며, 글루코사민을 병행처치하여도 차단되지 않았다. $I_{Kca}$는 글루코사민(0.5 mM) 처치에 의하여 약 85%까지 감소하였다. 결론: 이상의 결과로 볼 때 일부 연구에서 관찰된 글루코사민의 면역/염증세포 억제효과는 주로 이온통로와 칼슘신호를 매개로 할 가능성은 낮은 것으로 사료된다. 하지만 포타슘이온통로를 통한 항염증 작용의 가능성을 완전히 배제할 수는 없다.