호노키올은 세포사멸을 유도합니다

기생충 및 벡터 16권, 기사 번호: 287(2023) 이 기사 인용

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열대 및 아열대 해양 경골어류의 흔한 기생충인 크립토카리온 이리탄스는 해양 양식 산업에 심각한 피해를 입혔습니다. 호노키올은 이전 연구에서 C. irritans tomont 세포질 수축 및 사망을 유도하는 것으로 입증되었지만 이것이 작동하는 메커니즘은 아직 알려지지 않았습니다.

본 연구에서는 현미경 관찰과 AnnexinV-FITC/PI 염색을 통해 세포사멸 형태와 세포사멸 비율의 변화를 확인하였다. 호노키올이 세포내 칼슘([Ca2+]i) 농도, 미토콘드리아 막 전위(ΔΨm), 활성 산소종(ROS), DNA 단편화(QDF) 양 및 카스파제 활성에 미치는 영향은 Fluo-3 염색, JC-1로 검출되었습니다. 염색, DCFH-DA 염색, Tunel 방법 및 카스파제 활성 분석 키트. 호노키올이 C. irritans의 토몬트에서 61개의 세포사멸 관련 유전자의 mRNA 발현 수준에 미치는 영향을 실시간 PCR을 통해 검출했습니다.

호노키올 농도가 C. irritans tomont 세포사멸 유사사망에 미치는 영향에 대한 연구 결과, prophase apoptosis-like death rate(PADR), [Ca2+]i 농도, ROS, caspase-3의 활성이 가장 높은 것으로 나타났습니다. /9 및 가장 낮은 괴사 비율(NER)은 1 μg/ml의 농도에서 얻어졌으며 이는 C. irritans tomont 세포사멸 유사 사망을 유도하는 데 가장 적합한 것으로 간주되었습니다. C. irritans tomonts를 1 μg/ml 호노키올로 처리한 경우, [Ca2+]i 농도는 1시간부터 크게 증가하기 시작했습니다. 그 후, ROS, QDF 및 카스파제-3/9의 활성이 크게 증가하기 시작했고, ΔΨm은 2시간에 크게 감소하기 시작했습니다. 가장 높은 PADR은 4시간에 얻어졌습니다. 호노키올 치료 동안 14개 유전자의 mRNA 발현이 유의하게 상향조절되었습니다. 이들 유전자 중, itpr2, capn1, mc, actg1, actb, parp2, traf2 및 fos는 소포체(ER) 스트레스에 의해 유도된 세포사멸과 관련된 경로가 풍부했습니다.

이 기사는 호노키올이 C. irritans를 유도하여 세포사멸과 같은 죽음을 초래할 수 있음을 보여줍니다. 이러한 결과는 호노키올이 ER에서 [Ca2+]i 항상성을 방해한 다음 카스파제 캐스케이드 또는 미토콘드리아 경로에 의해 C. irritans tomont 세포사멸 유사 사망을 유도할 수 있음을 시사하며 이는 C. irritans 감염에 대한 새로운 치료 개입을 나타낼 수 있습니다.

해양 경골어류의 흔한 원생동물 기생충인 크립토카리온 이리탄스는 "백점병"을 유발합니다[1]. 이 질병은 주로 열대 및 아열대 해역에서 만연합니다[2,3,4]. 수명주기는 trophont, protomont, tomont 및 theront의 4단계로 구성됩니다[5]. Tomont는 C. irritans의 가장 오래 지속되는 자유 생활 단계입니다. 토몬트는 단단한 낭종으로 인해 약물과 가혹한 환경에 강한 저항성을 가지고 있습니다. Tomonts는 12°C에서 3개월 동안 보관한 후에도 여전히 감염성 테론트를 생성할 수 있습니다[5]. 개방형 양식 환경에서는 C. irritans tomonts를 완전히 제거하는 것이 어렵기 때문에 흰 반점병의 예방 및 통제가 매우 어렵습니다. 기생충의 자연사를 유도하여 기생충을 예방하고 치료하는 것은 좋은 전략입니다. 이는 약물 내성 및 숙주 염증 가능성이 낮다는 장점이 있습니다. 세포사멸은 세포 사멸의 고도로 조절되는 과정이라는 것이 잘 알려져 있습니다. 최근 몇 년 동안 세포사멸은 염증, 암, 레슈마니아증, 말라리아 및 톡소플라스마증과 같은 많은 질병에 대한 새로운 치료법을 제공했습니다[7,8,9,10,11,12,13,14]. 세포사멸 유사 사망 경로는 Leishmania, Plasmodium falciparum, Tetrahymena thermophila, Trypanosoma cruzi, Blastocystis hominis, Toxoplasma gondii 및 Ichthyophthirius multifiliis와 같은 많은 원생동물에서도 발견되었습니다. ,19,20,21] 기생충 질환을 치료하는 새로운 방법을 제시합니다. C. irritans의 많은 세포사멸 관련 유전자가 전사체 분석을 통해 발견되었으며[22,23,24,25,26], 이는 C. irritans가 세포사멸과 유사한 사망 경로를 가질 수 있음을 나타냅니다. Magnolia officinalis의 주요 활성 성분 중 하나인 Honokiol은 소포체(ER) 스트레스 경로를 통해 암세포와 Candida albicans의 세포 사멸을 유도하는 것으로 보고되었습니다 [27,28,29,30]. 우리의 이전 연구에서는 호노키올이 C. irritans tomonts의 증식과 부화를 유의하게 억제한다는 것을 보여주었습니다. 생성된 C. irritans tomont 세포질은 세포질이나 세포막 손상 없이 명백히 수축되었으며[31], 이는 호노키올이 C. irritans tomont 세포사멸 유사 사망을 유도할 수 있음을 나타냅니다. 그러나 이 추측을 확인하려면 추가 실험이 필요하며 메커니즘은 아직 밝혀지지 않았습니다.

4.0 μg/ml, the treated C. irritans tomonts' cytoplasms were irregularly condensed, became hyaline, and were stained by PI (showing red fluorescence), which indicates their cell membranes were damaged (a typical characteristic of middle- and late-stage cell apoptosis or necrosis). Four-quadrant apoptosis diagrams are given in Fig. 2, showing that with the increase in honokiol, the PADR began to increase at a concentration of 0.6 μg/ml. It reached its highest level when the honokiol concentration was 1.0 μg/ml and then decreased, while the AADR and NER began to increase at a concentration of 2.0 μg/ml./p> 4.0 μg/ml, the treated C. irritans tomonts’ cytoplasms were irregularly condensed, became hyaline, and were stained by PI. a–f: Morphologies of C. irritans tomonts respectively treated with 0.0, 0.6, 1.0, 2.0, 4.0, and 8.0 μg/ml honokiol for 8 h. g–l: Morphologies of C. irritans tomonts respectively treated with 0.0, 0.6, 1.0, 2.0, 4.0, and 8.0 μg/ml honokiol for 8 h and observed at Ex/Em = 488/525 nm. m–r: Morphologies of C. irritans tomonts respectively treated with 0.0, 0.6, 1.0, 2.0, 4.0, and 8.0 μg/ml honokiol for 8 h and observed at Ex/Em = 488/630 nm. s–x: Overlapping morphology photos of C. irritans tomonts respectively treated with 0.0, 0.6, 1.0, 2.0, 4.0, and 8.0 μg/ml honokiol for 8 h and recorded at Ex/Em = 488/525 nm and Ex/Em = 488/630 nm. All bars = 300 μm/p> 4.0 μg/ml. As shown in Fig. 3B, the ΔΨm decreased to a level significantly lower than that of the control sample when the honokiol concentration was > 0.6 μg/ml. As shown in Fig. 3C, with the increase of the honokiol concentration, the ROS increased to a level significantly higher than that of the control sample at 1.0 μg/ml and then returned to the level of the control sample. As Fig. 3D shows, with the increase of the honokiol concentration, the QDF began to increase at 0.6 μg/ml, increased to a level significantly higher than that of the control sample at 1.0 μg/ml, reached the highest level at 2.0 μg/ml, and then decreased, but the level remained significantly higher than that of the control sample when the honokiol concentration increased above 4.0 μg/ml. As shown in Fig. 3E, with the increase of the honokiol concentration, both the caspase-3/9 activities began to increase to levels significantly higher than those of the control sample at 0.6 μg/ml and reached the highest levels at 1.0 μg/ml. The activity of caspase-3 gradually returned to the level of the control sample when the honokiol concentration was ≥ 4.0 μg/ml, while the activity of caspase-9 remained at a level higher than that of the control sample, and the activity of caspase-8 always remained at the level of the control sample./p>