목적: 망간 신경독성은 파킨슨병의 임상 증상이 유사하다고 알려져 있다. 최근 연구에 따르면 망간의 노출은 iNOS 전사의 상향조절과 MAPKs와 PI3K/Akt 신호경로의 활성에 의해 BV2 미세교 세포주에서 iNOS 생성을 유도한다는 보고가 있다. 이 연구에서는 신경아교종 세포주에서 iNOS의 발현에 망간의 세포독성효과와 작용 기전에 대해 조사하였다. 방법: C6 신경아교종 세포주에 망간 처리 2시간과 4시간 후 iNOS 단백질과 mRNA의 발현을 측정하였다. 결과: C6 신경아교종 세포주에 망간을 처리하여 신호전달 단백질의 활성화를 본 결과 JNKs, ERKs, the PI3-kinase (PI3K) downstream effector Akt의 강한 인산화를 볼 수 있었다. 반면 망간 처리 시간에 따른 IκB-α분해는 보이지 않았다. JNK 저해제, ERK 저해제, PI3K/Akt 저해제를 전 처리 후 iNOS 단백질의 발현과 JNK-ERK MAPK와 PI3K/Akt 신호 단백질의 활성화 억제 작용을 본 결과 PI3K/Akt 저해제가 iNOS 발현을 강하게 억제하는 것으로 나탔으며, JNK 저해제, ERK 저해제에서도 약한 iNOS 발현의 억제작용을 볼 수 있었다. JNK-ERK MAPK와 PI3K/Akt 신호 단백질에서 p-JNKs는 JNK 저해제와 PI3K/Akt 저해제에서 억제작용을 나타냈으며, p-ERKs는 ERK 저해제와 PI3K/Akt 저해제에서 나타냈으며, p-Akt는 JNK 저해제와 PI3K/Akt 저해제에서 강한 억제작용을 볼 수 있었다. 이 결과에서 PI3K/Akt 저해제가 망간에 의한 iNOS의 발현과 여러 신호 전달 단백질의 활성화에 강한 억제작용을 한다는 것을 알 수 있다. 결론: 이 실험의 결과로 미루어 보아 C6 신경아교종 세포주에서 망간에 의해 유도되는 iNOS 발현은 JNKERK MAPK와 PI3K/Akt 신호 경로에 의해서 이루어지는 것으로 생각된다.
Objective: It is well established that manganese neurotoxicity is associated with clinical symptoms similar to those of idiopathic Parkinson’s disease. Recent research has shown that the exposure to manganese (MnCl₂) leads to induction of iNOS in BV2 microglial cells via iNOS transcriptional up-regulation and activation of both MAPKs and PI3K/Akt signaling pathways. Here, we further investigated the effect and the action mechanism of MnCl₂ on iNOS expression in C6 glioma cells. Methods: Western blot analyses demonstrated that treatment with MnCl₂ at 250 μM was sufficient to induce iNOS at both the protein and mRNA levels in C6 cells. Results: These studies demonstrated that the induction of iNOS protein and mRNA was visible after 4 h- and 2 h-treatment with MnCl₂, respectively. MnCl₂ treatment led to strong phosphorylation of JNKs and ERKs, members of MAP kinases (MAPKs), and Akt, a PI3-kinase (PI3K) downstream effector, in C6 cells. MnCl₂ treatment had no effect on IκB-αin C6 cells. Notably, pretreatment with LY294002 (a PI3K inhibitor), which inhibited phosphorylation of Akt by MnCl₂, caused strong suppression of MnCl₂-induced iNOS protein and mRNA expression in C6 cells. Moreover, pretreatment with SP600125 (an inhibitor of JNKs) and PD98050 (an inhibitor of ERKs), which respectively interfered with MnCl₂-mediated phosphorylation of JNKs and ERKs, led to the partial suppression of MnCl₂-induced iNOS protein. Interestingly, pretreatment with LY294002 inhibited phosphorylation of not only Akt, but also ERKs and JNKs, in response to MnCl₂. Moreover, there was an effective suppression of MnCl₂-mediated phosphorylation of AKT by SP600125. Conclusion: These results collectively suggest that MnCl₂ induces iNOS expression in C6 glioma cells via activation of PI3K/Akt and JNK-ERK MAPK signaling proteins, whose activations seem to be mutually interconnected in response to MnCl₂.
