Effect of the Flavonoid Luteolin for Dextran Sodium Sulfate-induced Colitis in NF-${\kappa}B^{EGFP}$ Transgenic Mice

Dextran Sodium Sulfate 유발 장염 모델에서 루테올린의 치료효과

Background: Luteolin, a flavone found in various Chinese herbal medicines is known to possess anti-inflammatory properties through its ability to inhibit various proinflammatory signaling pathways including NF-${\kappa}B$ and p38 MAPK. In this study, we investigated the potential therapeutic effect of luteolin on dextran sodium sulfate (DSS)-induced colitis. Materials and Methods: We used a transgenic mouse model expressing the enhanced green fluorescent protein (EGFP) under the transcriptional control of NF-${\kappa}B$ $cis$-elements. C57BL/6 NF-${\kappa}B^{EGFP}$ mice received 2.5% DSS in their drinking water for six days in combination with daily luteolin administration (1mg/kg body weight, 0.1ml vol, intragastric) or vehicle. NF-${\kappa}B$ activity was assessed macroscopically with a Charge-Coupled Device (CCD) camera and microscopically by confocal analysis. Results: A significant increase in the Disease Activity Index (DAI), histological score (p<0.05), IL-12 p40 secretion in colonic stripe culture (p<0.05) and EGFP expression was observed in luteolin and/or DSS-treated mice compared to water-treated mice. Interestingly, a trend toward a worse colitis (DAI, IL-12p40) was observed in luteolin-treated mice compared to non-treated DSS-exposed mice. In addition, EGFP expression (NF-${\kappa}B$ activity) strongly increased in the luteolin-treated mice compared to control mice. Confocal microscopy showed that EGFP positive cells were primarily lamina propria immune cells. Conclusions: These results suggest that luteolin is not a therapeutic alternative for intestinal inflammatory disorders derived for primary defects in barrier function. Thus, therapeutic intervention targeting these signaling pathways should be viewed with caution.

전염증성 사이토카인의 분비를 조절하는 전사인자인 NF-${\kappa}B$는 염증성 장질환 환자의 대장 점막에서 발현이 증가되어 있다고 보고하고 있으며 이를 억제하여 대장의 염증을 억제하려는 연구가 진행 중이다. 루테올린은 다양한 한약제에 포함되어 있는 플라보노이드 중 하나로 항염증 및 항산화작용이 있다고 알려져 있으며 LPS 자극된 대식세포에서 TNF-${\alpha}$ 분비의 억제 뿐만 아니라 전사인자인 NF-kB의 발현을 억제하여 항염증작용을 하는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 DSS을 이용한 염증성 장질환 모델에서 루테올린의 장염의 치료효과를 보고자 하였다. C57BL/6 NF-${\kappa}B^{EGFP}$ 쥐에게 2.5% DSS를 투여하여 장염을 유발하였으며 치료군(n=6)에서는 매일 루테올린(1 mg/kg, vol 0.1 ml)을 비위관을 통해 경구투여 하였으며, 비치료군(n=6)에서는 매일 같은 양의 vehicle(vol 0.1 ml)를 투여하여 정상대조군(n=6)과 비교하였다. 실험 기간 동안 질병활성도를 기록하였으며, 투약 6일 후 모든 쥐를 희생하여 대장을 분리하여 길이를 측정하고, 조직검사를 시행하였다. 또한 대장점막조직을 배양하여 m IL-12 p40의 분비를 측정하였고, 공초점 형광현미경하에서 EGFP 발현의 정도를 관찰하였다. 질병의 활성도의 관찰에서 치료군에서 2.7점, 비치료군에서 2.5점으로 양군 사이에 유의한 차이가 없어 루테올린에 대한 장염예방효과는 없었다. 또한 치료군과 비치료군에서 대장점막의 m IL-12 p40의 분비 각각 $535.2{\pm}198.2pg/ml$, $412.5{\pm}48.2pg/ml$ 로 양군 사이의 차이는 없었다. 흥미롭게도 EGFP 발현은 치료군에서 오히려 높게 나타났으며, 공초점 형광현미경관찰에서 대부분의 고유근층하 대식세포에서 증가되어 있음을 알 수 있었다. 이상의 결과로 루테올린의 경구 투여는 DSS 유발 염증성 장질환 모델에서 대장 점막 염증을 억제하는 대체 요법으로써의 치료효과는 관찰할 수 없었으며, 향후 항염증작용이 있다고 알려져있는 플라보노이드 물질의 개발에 신중함이 있어야 할 것으로 사료된다.