Inhibitory effect of Petalonia binghamiae on neuroinflammation in LPS-stimulated microglial cells

Purpose: Neuroinflammation is mediated by activation of microglia implicated in the pathogenesis of neurodegenerative disorders such as Alzheimer's disease and Parkinson's disease. Inhibition of neuroinflammation may be an effective solution to treat these brain disorders. Petalonia binghamiae is known as a traditional food, based on multiple biological activities such as anti-oxidant and anti-obesity. In present study, the anti-neuroinflammatory potential of Petalonia binghamiae was investigated in LPS-stimulated BV2 microglial cells. Methods: Cell viability was measured by MTT assay. Production of nitric oxide (NO) was examined using Griess reagent. Expression of inducible NO synthase (iNOS) and cyclooxygenase-2 (COX-2) was detected by Western blot analysis. Activation of nuclear factor ${\kappa}B$ ($NF-{\kappa}B$) signaling was examined by nuclear translocation of $NF-{\kappa}B$ p65 subunit and phosphorylation of $I{\kappa}B$. Results: Extract of Petalonia binghamiae significantly inhibited LPS-stimulated NO production and iNOS/COX-2 protein expression in a dose-dependent manner without cytotoxicity. Pretreatment with Petalonia binghamiae suppressed LPS-induced $NF-{\kappa}B$ p65 nuclear translocation and phosphorylation of $I{\kappa}B$. Co-treatment with Petalonia binghamiae and pyrrolidine duthiocarbamate (PDTC), an $NF-{\kappa}B$ inhibitor, reduced LPS-stimulated NO release compared to that in PB-treated or PDTC-treated cells. Conclusion: The present results indicate that extract of Petalonia binghamiae exerts anti-neuroinflammation activities, partly through inhibition of $NF-{\kappa}B$ signaling. These findings suggest that Petalonia binghamiae might have therapeutic potential in relation to neuroinflammation and neurodegenerative diseases.

LPS에 의해 활성화된 미세아교세포에서 미역쇠 추출물의 신경염증 보호 효과

퇴행성 뇌신경 질환의 원인이 되는 것으로 알려진 미세아교세포의 과도한 활성화에 의한 신경염증반응에 미치는 미역쇠의 보호 효과를 알아보기 위해 LPS를 처리한 BV2 세포에서 미역쇠에서 얻은 에탄올 추출물을 이용하여 실험을 수행하였다. 미세아교세포의 활성화를 유도하는 LPS의 처리는 신경염증반응의 지표인 NO의 생성량과 이들을 조절하는 iNOS, COX-2의 발현을 증가시켰다. 미역쇠 추출물의 처리는 LPS가 유도하는 NO의 생성량을 농도 의존적으로 억제하였고 iNOS와 COX-2의 발현을 억제하여 NO 생성량 저해와 유사한 양상의 결과를 나타내었다. 미역쇠 추출물의 신경 염증반응 저해 효과가 $NF-{\kappa}B$의 활성화 조절을 통해 일어나는지를 알아보기 위해 $NF-{\kappa}B$의 핵으로의 전이, $I{\kappa}B$의 인산화, $NF-{\kappa}B$ 억제제인 PDTC를 이용한 NO의 생성량에 미치는 효과를 확인하였다. 미역쇠 추출물 처리에 의해 핵분획물에서의 $NF-{\kappa}B$ 발현은 현저히 감소하였고 $I{\kappa}B$의 인산화를 억제하였으며 PDTC의 처리로 NO의 생성량은 감소하였다. 이상의 결과는 미세아교세포의 활성화로 인해 발생되는 신경염증반응에 미역쇠 추출물이 $NF-{\kappa}B$의 활성 억제를 통해 NO의 생성을 저해함으로써 항신경염증 효과가 있음을 보여주는 것으로 미역쇠 추출물이 신경염증 관련 뇌신경 질환의 제어하는데 있어서 치료효과를 가지는 소재로서 이용 가능성에 대한 정보를 제공할 것으로 사료된다.