The Ca²⁺-activated K⁺ (BK) Channel-opener NS 1619 Prevents Hydrogen Peroxide-induced Cell Death and Mitochondrial Dysfunction in Retinal Pigment Epithelial Cells

망막 색소상피세포에서 산화성 세포 손상과 미토콘드리아기능 저해에 미치는 NS 1619의 보호 효과

Potassium channel openers (KCOs) produce physiological and pharmacological defense mechanisms against cell injuries caused by oxidative stress of diverse origins. Openings of mitochondrial and plasmalemmal $K^+$ channels are involved in the defense mechanisms. This study tested whether NS 1619, an opener of large-conductance BK channels, has a similar beneficial influence on the pigment epithelial cells of retinas. The human retinal pigment epithelial cell line ARPE-19 was exposed to $H_2O_2$-induced oxidative stress in the absence and presence of NS 1619. The degrees of the cells' injuries were assessed by analyzing the cells' trypan-blue exclusion abilities and TUNEL staining. NS 1619 produced remarkable protections against cell injuries caused by $H_2O_2$. It prevented apoptotic and necrotic cell deaths. The protective effect of NS 1619 was significantly diminished when the cells were treated with NS 1619 in combination with the BK channel-blocker paxilline. NS 1619 significantly ameliorated cellular ATP deprivations in $H_2O_2$-treated cells. It helped mitochondria preserve their functional integrity, which was estimated by their MTT reduction abilities and mitochondrial membrane potential. In conclusion, it was suggested that NS 1619 had a beneficial effect on mitochondria in regards to preserving their functional integrity under oxidative stress, and it produces defense mechanisms against oxidant-induced cell injuries in ARPE-19 cells.

$K^+$ 통로 개방제들은 심근, 뇌, 골격근 등에서 세포막 혹은 미토콘드리아 내막에 존재하는 큰 전도성의 $Ca^{2+}$-의 존성 $K^+$ (BK) 통로 및 ATP-조절성 $K^+$ 통로(ATP-sensitive $K^+$ channels, $K_{ATP}$)에 작용하여 허혈성 혹은 산화성 세포 손상을 완화하는 효과가 있는 것으로 보고되어 있다. 본 연구에서는 망막 색소 상피세포주인 ARPE-19 세포를 실험 모델로 하여 큰 전도성의 BK 통로 개방제인 NS 1619가 유사한 보호 효과를 나타낼 수 있는지, 또한 그 작용기전이 무엇인지를 확인하고자 하였다. AREE-19 세포를 여러 형태의 산화 스트레스에 노출시켜 세포 손상을 유발하고 그 손상의 정도 및 이에 미치는 NS 1619의 효과를 trypan blue 배출능, Tunel 염색 분석을 통하여 측정하였다. NS 1619는 여러 형태의 산화 스트레스에 의한 괴사성 및 apoptosis에 의한 세포 손상을 효과적으로 방지하였으며 그 보호 효과는 BK 통로 봉쇄제인 paxilline 의해 차단되었다. NS 1619는 $H_2O_2$에 의한 세포내 ATP 고갈을 현저히 완화시켰으며, 또한 MTT 환원능으로 측정한 미토콘드리아의 기능을 보호하는 효과를 보였다. 유세포형광 분석법을 이용한 실험에서 NS 1619는 $H_2O_2$에 의한 미토콘드리아 막전압의 소실을 유의하게 방지하였다. 이상의 결과들을 종합하면 NS 1619는 망막 색소 상피세포에서 산화성 세포 손상을 방지하는 효과를 나타내며 그 기전에 미토콘드리아 기능에 대한 보호 작용이 연관되어 있는 것으로 사료된다.