HCEC 세포에서 \(\mathrm{PM}_{2.5}\)에 의한 미토콘드리아, DNA 손상과 ROS 생성의 연관성을 확인하고 5종 후보 물질의 효능을 비교하였다. 미토콘드리아 손상의 경우, NAC 전처리 시 회복세를 보였으며, 5종 후보 물질 전처리 시에도 NAC보다는 미약하나 다소 회복하는 경향을 드러냈다. NAC의 효능은 ROS 생성과 미토콘드리아 손상의 연관성을 지지하지만, 5종 후보 물질이 미토콘드리아 기능 손상을 완벽히 막지 못한 점을 고려해 ROS 생성 억제와 미토콘드리아 손상 차단 방법에 대한 추가 연구가 필요하다. DNA 손상의 경우, NAC 전처리 시 DNA 손상 지표들이 유의하게 억제되어 \(\mathrm{PM}_{2.5}\)에 의한 DNA손상의 ROS 생성 의존성을 드러낸다. 또한 5종의 후보 물질 전처리군에서도 DNA 손상이 모두 감소돼, DNA 손상 방지능을 확인하였다.
<h2>hCEC세포에서 \( \mathrm { PM } _ { 2.5 } \)에 의한 미토콘드리아 손상에 미치는 후보 물질 5종의 효능 비교</h2> <p>다양한 산화적 스트레스에 의한 세포 손상과 연계된 ROS의 생성에는 세포 내 특정 신호계가 관여할 수 있지만, 전자전달계 교란에 따른 미토콘드리아의 기능 손상이 주요 요인으로 작용한다. 따라서 \( \mathrm { PM } _ { 2.5 } \)가 처리된 hCEC 세포에서 세포 독성 유발 및 ROS 생성 증가가 미토콘드리아 손상과 연관되었는지를 확인하였고, 선정된 5종 후보 물질이 이에 미치는 영향을 평가하였다. 이를 위하여 상기와 동일한 조건에서 배양된 hCEC세포를 대상 으로 MitoTracker \( { } ^ {\circledR } \)Red dye를 이용하여 미토콘드리아 활성 여부를 관찰하였다. Fig. 4B의 결과에서 알 수 있듯이, 정상 배지에서 배양된 hCEC세포에서는 세포질 전체에 균일하게 MitoTracker 의 붉은색 형광 강도가 뚜렷하게 관찰되었다. 그러나 \( \mathrm { PM } _ { 2.5 } \)를 단독 처리한 경우, 형광 강도는 거의 사라졌으며, NAC전처리군에서는 개선시키는 경향을 보였다. 그리고 NAC이 전처리된 세포보다는 형광 강도의 회복 정도가 약하지만, 5종 후보 물질이 전처리된 세포에서도 \( \mathrm { PM } _ { 2.5 } \)단독 처리된 세포에 비하여 다소 회복되는 결과를 보였으며, 그 효과는 모두 유사하였다. 이와 유사하게 각막상피세포를 이용한 선행 연구에 의하면, 미세먼지에 의한 손상은 미토콘드리아의 기능 손상을 동반하였으며, 이는 산화적 스트레스에 의한 ROS 생성과 연관 성이 있음을 유추할 수 있다. 본 연구에서 나타난 NAC의 전처리 조건에서의 결과는 확실하게 이들의 결과 를 지지해 줄 수 있지만, 5종 후보 물질이 \( \mathrm { PM } _ { 2.5 } \)처리에 의한 미토콘드리아 기능 손상을 완벽하게 차단하지는 못하였기 때문에, 그들의 ROS 생성 억제력과 미토콘드리아 손상 차단에 관여하는 경로에 관한 추가적인 연구가 요구 된다.</p> <h2>hCEC세포에서 \( \mathrm { PM } _ { 2.5 } \)에 의한 DNA 손상에 미치는 후보 물질 5종의 효능 비교</h2> <p>미세먼지에 의한 ROS의 축적은 산화 스트레스 반응을 더욱 강화하여 단백질, 지질 및 미토콘드리아를 포함한세포 내 소기관의 손상뿐만 아니라 핵 내로 침투하여 DNA부가물 형성 및 DNA 복구 경로의 변경을 유도하여 DNA 손상을 유도한다. 이러한 현상이 hCEC 세포에서도 나타나는지를 조사하기 위하여 산화적 스트레스에 의한 DNA 손상 지표로 사용되는 8-OHdG의 생성과 \( \gamma \) \( \mathrm { H } 2 \mathrm { AX } \)의 발현 변화를 조사하였다. Fig. 5A에 나타낸 결과에서 알 수 있듯이, 대조군에 비하여 \( \mathrm { PM } _ { 2.5 } \)처리군에서 과량의 ROS에 의해 guanine이 수산화형(8-hydroxyguanine)으로 전환되어 형성되는 8-OHdG의 함량[1]이 2 배 이상 증가하였다. 아울러 DNA 이중나선 가닥의 파손(DNA double-strand breaks \( ) \)에 의한 인산화형 \( \mathrm { H } 2 \mathrm { AX } ( \gamma- \mathrm { H } 2 \mathrm { AX } ) \)의 발현 또한 \( \mathrm { PM } _ { 2.5 } \) 처리군에서 매우 증가되어(Fig. \( 5 \mathrm { ~B } \) 및 Fig. 5C) \( \mathrm { PM } _ { 2.5 } \)가 각막상피세포에서 DNA 손상을 유발 하였다는 \( \mathrm { Gao } \) et al. 의 결과와 잘 일치된다. 그러나 \( \mathrm { PM } _ { 2.5 } \)에 의한 8-OHdG의 생성과 \( \gamma- \mathrm { H } 2 \mathrm { AX } \)의 발현은 NAC이 전처리된 세포에서는 유의적으로 억제되어 각막상피세 포에서 \( \mathrm { PM } _ { 2.5 } \)에 의한 DNA손상이 ROS 생성 의존적일 것 이라는 가능성을 보여주었다. 아울러 조사된 5종의 후보 추출물 전처리군에서도 \( \mathrm { PM } _ { 2.5 } \)에 의한 DNA손상이 모두 감소되어, 이들 추출물의 항산화력이 DNA손상에 대한 보호능과 상호 연관성이 있음을 알 수 있다.</p>