Effects of Chitosan on the Toxicity of Environmental Pollutants

해양바이오물질이 PCB의 독성작용에 미치는 영향

Environmental contamination becomes a great public concern as our society gets industrialized rapidly. The present study examine the role of chitosan in a effort to intervene the environmental pollutant-induced toxicity. PCB-induced neurotoxicity with respect to the PKC signaling was examined. Since the developing neuron is particularly sensitive to PCB-induced neurotoxicity, we isolated cerebellar granule cells derived from 7-day old SD rats and grew cells in culture for additional 7 days to mimic PND-14 conditions. PCB showed the alteration of PKC signaling pathway. The alteration was structure-dependent. Mono-ortho-substituted congeners at a high dose showed a significant increase of total PKC activity at [$^3H$]PDBu binding assay, indicating that mono-ortho-substituted congeners are more neuroactive than non-ortho-substituted congeners in neuronal cells. PKC isoforms were immunoblotted with respective monoclonal antibodies. PKC-beta II and -epsilon were activated with mono-ortho-substituted congeners exposure. The result suggests that the position with ortho has a higher potential of altering the signaling pathway. Alteration of PKC was blocked with treatment of high molecular weight of chitosan. The study demonstrated that the ortho position in PCBs are important in assessing the structure-activity relationship. The results suggest a potential use of marine bioactive materials as a means of nutritional intervention to prevent the harmful effects of pollutant-derived toxicity.

산업의 발달과 함께 환경오염에 대한 국민적인 관심도는 날로 증가하고 있다. PCB는 우리 주변에 널리 퍼져 있고 먹이사슬을 통해 체내에도 축적되어 인체의 위해성이 우려되는 대표적인 환경오염물질이다. PCB의 노출은 성장기의 두뇌에서 가장 큰 신경독성을 나타내며 영아 및 유아는 상대적으로 높게 노출되어 위험집단으로 분류된다. 본 연구는 PCB의 신경독성에 구조-활성관계가 미치는 영향을 분석하고 PCB에 의한 독성을 최소화 할 수 있는 방안으로서 해양활성물질의 사용가능성을 이해하고자 하였다. PCB노출에 따른 신경세포의 신호전달 체계변화를 분석하기 위하여 Protein Kinase C (PKC)의 변화를 측정하였다. PKC의 전체적인 활성을 [$^3H$]PDBu로 분석한 결과 ortho-position(PCB-105, -123)을 가지고 있는 PCB가 non-ortho (pCB-77, -81) 구조보다 신경에 미치는 영향은 더 높았다. Westem blot 결과 PKC isofonn 중에는 PKC-beta II 및 epsilon의 경우 ortho-position PCB에서 더 높은 활성을 보였다. 이러한 PKC의 변화는 성장기 신경세포에서 신호전달기작의 변화에 많은 영향을 미치므로 이를 예방하거나 차단 할 수 있는 물질을 발견하고자 다양한 키토산을 처리하였다. 그 결과 1백만 달톤 이상의 고분자 키토산의 경우 PCB에 의한 신호전달 기작 변화를 억제할 수 있음을 보였다. 본 연구는 환경오염 등에 의한 독성예방에 키토산의 활용가능성을 제시하였다.