Mechanism of $Ca^{2+}$ -activated $Cl^-$ Channel Activation by Ginsenosides in Xenopus Oocytes

Relatively little is known about the signaling mechanism of ginseng saponins (ginsenosides), active ingredients of ginseng, in non-neuronal cells. Here, we describe that ginsenosides utilize a common pathway of receptor-mediated signaling pathway in Xenopus oocytes: increase in intracellular $Ca^{2+}$ concentration via phospholipase C (PLC) and $Ca^{2+}$ mobilization. Ginsenosides induced a marked and robust artivation of $Ca^{2+}$-activated Cl- channels in Xenopus oocytes. The effect of ginsenosides was completely reversible, in a dose-dependent manner with EC$_{50}$ of 4.4 $\mu\textrm{g}$/mi, and specifically blocked by niflumic acid, an inhibitor of $Ca^{2+}$-activated Cl- channel. Intracellular injection of BAPIA abolished the effect of ginsenosides. Intracellular injection of GTP${\gamma}$S also abolished the effect of ginsenosides. The effect of gin senosides on $Ca^{2+}$-activated Cl- currents was greatly reduced by the intracellular injection of heparin, an IP$_3$ receptorantagonist or the pretreatment of PLC inhibitor. These results indicate that ginsenosides activate endogenous $Ca^{2+}$-activated Cl- channels via the activation of PLC and the release of $Ca^{2+}$ from the IP$_3$-sensitive intracellular store following the initial interaction with membrane component(s) from extracellular side. This signaling pathway of ginsenosides may be one of the action mechanisms for the pharmacological effects of ginseng.ts of ginseng.

Xenopus oocytes를 이용하여 인삼의 유효 성분으로 알려진 Ginseng total saponin(GTS)의 신호 전달 기작을 two electrode voltage clamp 방법을 이용하여 연구하였다. GTS는 세포 바깥에 처리했을 때 -2OmV보다 더 positive한 voltage에서 커다란 outward current를 유도하였다. 그러나, 세포 안쪽에 GTS를 injection할 경우 아무런 효과가 없는 것으로 나타났다. GTS처리에 의한 outward current유발 효과는 GTS 투여 용량에 의존적인 것으로 나타났다(EC$_{50}$ : 4.4 $\mu\textrm{g}$/ml). GTS의 작용은 $Ca^{2+}$-activated Cl- channel blocker인 niflumic acid에 의하여 차단되었다. 칼슘 chelator인 BAPIA와 IP$_3$ 수용체 길항제인 heparin을 세포내 injection에 의하여 차단되었다. 또한 active phospholipase C inhibitor(PLC)인U-73122를 세포 바깥에 전처리할 경우에도 GTS의 작용이 부분적으로 억제되는 것으로 나타났다. 백일해 독소를 전처리할 경우GTS의 작용은 억제되지 않은 것으로 나타났으나, GTP analog인 GTP${\gamma}$S를 세포내 injection할 경우 GTS의 작용은 억제되는 것으로 나타났다. 이러한 연구 결과는 GTS가 oocytes세포막 성분과 상호 작용에 의하여 $Ca^{2+}$-activated Cl- channel이 열리도록 하고, 이 과정에 PLC활성 및 백일해 독소에 민감하지 않은 G단백질활성 및 IP3에 민감한 세포내 $Ca^{2+}$-activated로부터 칼슘 방출을 유도하는 것으로 나타났다났다