내인성 지질산화물인 4-hydroxynonenal과 4-oxononenal에 의한 심장 포타슘 이온통로 억제

Abstract

심한 산화적 스트레스는 불포화지방산의 과산화를 일으켜서, 높은 반응성을 띄는 친전자성 지질산화물 (예: 4-HNE, 4-ONE)을 만든다. 4-HNE와 4-ONE는 친핵성 아미노산 잔기와 결합하여 단백질 기능변화를 가져올 수 있다. 기니피그 심근세포와 hERG K+ 이온통로가 발현된 HEK 세포주를 이용하여 4-HNE와 4-ONE가 심장 이온통로에 미치는 영향과 기전을 연구하였다. 4-HNE (30-100 μM)과4-ONE (1-10 μM) 단기처리 (< 5분)는 hERG전류를 감소시켰다. 4-HNE는 hERG전류의 전압의존성을 민감하게 만들었으나, 4-ONE는 그렇지 않았다. hERG전류와 달리 막전압의존성칼슘전류 (ICa,L)는 두 물질에 의하여 감소되었으며, 4-ONE는 ICa,L의 비활성화를 느리게 하는 효과도 있었다. 또한 4-HNE와 4-ONE의 단기처리는 KCNQ1/KCNE1 K+전류 (IKs)를 줄였다. 실제로 4-HNE와 4-ONE는 기니피그 심근세포의 활동전압기간 (APD90)을 연장시켰고 4-ONE의 효과가 더 강했다. 100 μM 4-HNE 단기처리로 감소된 hERG전류는 세포막 비투과성 환원제 TCEP에 의해서 회복되었으나 4-ONE에 의한 억제는 회복되지 않아서, hERG 단백의 작용 잔기가 다르거나 결합 강도의 차이를 시사하였다. 낮은 농도 4-HNE (10 μM) 장기노출 (3 시간) 후에는 TCEP 처치로도 비가역적인 hERG 전류감소가 일어났다. 그러나 4-ONE의 낮은 농도 장기노출 (1 μM, 3 시간)로는 전류감소가 없었다. 10 μM 4-HNE 장기노출은 APD90를 길게 하였으나 ICa,L과 IKs에 영향은 없었다. 4-HNE 장기노출은 세포막에 발현된 mature hERG (155 kDa)을 감소시켰으나, 세포질 분획의 immature hERG (135 kDa)는 변화 없었다. 세포 전체의 mature hERG 감소는 프로테아좀과 라이소좀 분해 억제 약물 (bortezomib, bafilomycin)로 방지되었으나, 4-HNE 장기노출로 감소된 hERG전류는 회복되지 않았다. 또한 세포막 hERG 양도 여전히 감소되었다. 4-HNE 장기노출은 hERG의 내포작용 (endocytosis)을 유도하고, 이후 프로테아좀과 라이소좀에서 분해가 일어나기 때문에, 분해억제제로는 전류감소를 방지하지 못한 것으로 해석한다. 4-HNE와 4-ONE에 장-단기 노출되는 경우 심장의 hERG 전류 등 다양한 이온통로 전류들의 변화가 일어나며, 이에 따른 심장근세포의 활동전압 연장은 부정맥 발생 위험을 높일 수 있다. 4-HNE 장기노출에 의한 hERG분해촉진 과정에 대한 더 자세한 실험이 필요하다.