Abstract
The reactive intermediates formed during the metabolism of therapeutic agents, toxicants and carcinogens by cytochromes P450 are frequently capable of covalently binding to tissue macromolecules and causing tissue damage. It has been shown that YH439, a congener of malotilate, is effective in suppressing hepatic P450 2E1 expression. The present study was designed to further establish the mechanistic basis of YH439 protection against toxicant by assessing its effects against chemical-mediated potentiated hepatotoxicity. Retinoyl palmitate (Vit-A) pretreatment of rats for 7 days substantially enhanced carbon tetrachloride hepatotoxicity, as supported by an ${\sim}5-fold$ increase in serum alanine aminotransferase (ALT) activity, as compared to $CCl_4$ treatment alone. The elevation of ALT activity due to Vit-A was completely blocked by the treatment of $GdCl_3$ a selective inhibitor of Kupffer cell activity. Concomitant pretreatment of rats with both YH439 and Vit-A resulted in a 94% decrease in Vit-A-potentiated $CCl_4$ hepatotoxicity. YH439 was also effective against propyl sulfide-potentiated $CCl_4-induced$ hepatotoxicity. Whereas propyl sulfide (50 mg/kg, 7d) enhanced $CCl_4-induced$ hepatotoxicity by >5-fold, relative to $CCl_4$ treatment alone, concomitant treatment of animals with both propyl sulfide and YH439 at the doses of 100 and 200 mg/kg prevented propyl sulfide-potentiated $CCl_4$ hepatotoxicity by 35% and 90%, respectively. Allyl sulfide, a suppressant of hepatic P450 2E1 expression, completely blocked the propyl sulfide-enhanced hepatotoxicity, indicating that propyl sulfide potentiation of $CCl_4$ hepatotoxicity was highly associated with the expression of P450 2E1 and that YH439 blocked the propyl sulfide-enhanced hepatotoxicity through modulation of P450 2E1 levels. Propyl sulfide- and $CCl_4-induced$ stimulation of lipid peroxidation was also suppressed by YH439 in a dose-related manner, as supported by decreases in malonedialdehyde production. The role of P450 2E1 induction in the potentiation of $CCl_4$ toxicity and the effects of YH439 were further evaluated using pyridine as a P450 2E1 inducer. Pyridine pretreatment substantially enhanced the $CCl_4$ hepatotoicity by 23-fold, relative to $CCl_4$ alone. YH439, however, failed to reduce the pyridine-potentiated toxicity, suggesting that the other form(s) of cytochroms P450 inducible by pyridine, but not suppressible by YH439 treatment, may play a role in potentiating $CCl_4-induced$ hepatotoxicity. YH439 was capable of blocking cadmium chloride-induced liver toxicity in mice. These results demonstrated that YH439 efficiently blocks Vit-A-enhanced hepatotoxiciy through Kupffer cell inactivation and that the suppression of P450 2E1 expression by YH439 is highly associated with blocking of propyl sulfide-mediated hepatotoxicity.
간독성물질인 $CCl_4$의 대사에서 반응성이 높은 대사중간체의 증가가 P450 2E1의 활성 및 발현증가와 관련된다. YH439는 랫트에서 사염화탄소에 의하여 유발된 간 손상에 보호효과가 탁월하였고, 각종 독성물질에 의하여 발생하는 간염을 억제하며 P450 2E1의 발현을 억제하는 것으로 나타났다. P450 2E1의 발현억제가 YH439의 간장보호작용의 일부기전으로 해석되나 free radical 공격의 제어, 방어과정에 관련된 탐식세포의 역할등 간장독성에 관련된 YH439의 영향 및 관련된 기초연구는 완전히 확립되어 있지 않다. 본 연구에서는 상승적인 화학적 독성에 대한 YH439의 보호효과를 관찰하였다. Retinoyl palmiate (Vit-A)를 전처러하고 YH439를 처리한 rat의 경우 $CCl_4$ 단독투여군에 비하여 혈장 alanine aminotransferase (ALT)활성이 5배로 증가하여 $CCl_4$에 의한 간독성을 현저히 강화시켰으나, YH439와 Vit-A를 동시에 전처리한 rats에 있어서는 Vit-A에 의하여 강화된 독성이 94% 감소하였다. Vit-A에 의한 혈장 ALT 활성 증가는 Kupffer cell 활성을 선택적으로 억제하는 $GdCl_3$의 투여에 의해 완전히 차단되어 YH439가 Kupffer cell 활성억제를 매개로 상승적 간손상에 대하여 보호효과가 있음을 지지한다. Propyl sulfide의 전처치는 $CCl_4$에 의해 유도되는 간독성을 $CCl_4$ 단독투여와 비교했을때 5배 이상 증가시켰으나, Propyl sulfide와 YH439를 병용투여할 경우 propyl sulfide에 의해 강화되는 간독성이 YH439의 투여용량에 의존적으로 감소하였고, propyl sufide와 $CCl_4$에 의한 지질과산화의 증가가 YH439에 의하여 용량의존적으로 억제되는 것으로 나타났다. Propyl sulfide에 의하여 강화된 간독성의 차단은 YH439가 P450 2E1 발현조절을 통하여 간독성을 제어함을 지지한다. 그러나 YH439는 pyridine과 $CCl_4$에 의한 독성을 억제시키지 못하였다. 이는 Pyridine에 의해 유도되는 다른 형의 P450발현이 YH439에 의해 억제되지 못하는 이유로 해석된다. 중금속에 의해 유도되는 간독성에 대한 YH439의 보호효과를 ICR mice에서 관찰하였을 때 $CdCl_2$를 1회 투여할때 ALT와 aspartate aminotransferase (AST)활성이 $5{\sim}6$배 증가하였으나 YH439를 투여한 후 $CdC1_2$를 투여한 동물에 있어서는 투여후 6시간에 AST의 증가가 유의성 있게 억제되었다. 그러나 YH439는 thioacetamide에 의하여 유발된 liver fibrosis에는 개선효과가 없는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 YH439가 Kupffer cell 불활성화를 통하여 Vit-A에 의해 유도되는 간독성을 효과적으로 방어하고, YH439에 의한 P450 2E1의 발현억제는 propyl sulfide를 경유하는 간독성 차단과 관계되며, YH439는 중금속으로 유도된 조직독성에 방어효과가 있음을 지지한다.
(College of Pharmacy, Duksung Women's University)
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