본 연구에서는 제주도에서 자생하는 홍조류인 우뭇가사리 (Gelidium amansii) 70% (v/v) 에탄올 추출물(GAE)의 항당화 (anti-glycation) 효능 및 최종당화산물로 유도되는 당뇨병성 합병증 중 하나인 신장병증(nephropathy)에 대한 예방 효과를 평가하였다. GAE는 모든 처리 농도(1, 5, 및 20 μg/mL)에서 BSA, glucose, 및 fructose로 인해 생성되는 최종당화산물을 유의적으로 감소시키는 것을 확인하였다. 또한 GAE의 전처리는 최종당화산물과 콜라겐 단백질 사이의 교차결합 형성을 유의적으로 억제 시켰으며, 최종당화산물과 콜라겐 단백질 사이에 이미 형성된 비가역적 교차결합에 GAE를 처리하였을 때 매우 효과적으로 절단하는 효능을 가지고 있음을 확인하였다. GAE의 신장 보호 효과를 평가하기 위해 mouse glomerular mesangial 세포 보호 효능을 평가한 결과 최종당화산물의 전구체인 MGO로 유도된 세포 독성으로부터 신장 세포를 보호하는 효과를 나타내었다. 이러한 효과는 GAE의 전처리가 MGO로 인해 증가하는 신장 세포 내 ROS 생성 억제, 세포 내 최종당화산물 축적 감소, 및 세포 내 MGO 축적 감소를 통해 신장 세포의 apoptosis를 억제하기 때문인 것을 확인하였다. 본 연구를 통해 GAE는 합성 당뇨합병증 치료제로 알려진 아 미노구아니딘과 유사한 수준의 효능을 가지고 있음을 확인하였다. 그러므로 우뭇가사리는 최종당화산물로 인해 유도되는 당뇨병성 신병증을 예방 및 치료하는 효과를 가지고 있는 것으로 보이며, 부작용 위험이 낮은 천연 당뇨합병증 치료제로 개발 잠재력이 높은 것으로 사료된다.
In this study, we evaluated the anti-glycation activity and nephroprotective effects of Gelidium amansii 70% (v/v) ethanol extract (GAE) in mouse glomerular mesangial cells. GAE (1, 5, and 20 μg/mL) treatment significantly reduced advanced glycation end-products (AGEs) formation (p < 0.001), and inhibited AGEs formation up to 47.8% at 1 μg/mL GAE. In addition, GAE not only significantly inhibited the formation of AGEs-collagen cross-linking, but also showed the effect of breaking the already formed cross-links (p < 0.001). In particular, 20 μg/mL GAE (41.9%) exhibited similar breaking ability as ALT-711 (0.5 mg/mL, 33.7%) used as a positive control. Treatment of methylglyoxal (MGO), a precursor of AGEs, on mouse glomerular mesangial cells, increased intracellular MGO and AGEs accumulation, leading to increased reactive oxygen species (ROS) production and eventually induced renal cell apoptotic death. However, pre-treatment with the GAE, at 1, 5 and 20 μg/mL, reduced intracellular ROS production level to approximately 541.1-201.4%. Especially, pre-treatment of 20 μg/mL GAE significantly decreased intracellular MGO concentration (18.99 μg/mL) to a level similar to that of the non-treated group (16.67 μg/mL) (p < 0.001). Moreover, it was confirmed by immunofluorescence analysis that GAE suppressed the AGEs accumulation in mouse glomerular mesangial cells. As a result, due to this effects of GAE, MGO-induced apoptotic cell death was dramatically reduced, proving that GAE has an ability in preventing AGEs-related diabetic nephropathy. Therefore, our results suggest that Gelidium amansii has high potential to be developed as a natural agent for diabetic complications with a low risk of side effects.
