인지기능 장애는 뇌에서 신경세포의 신경전달 과정에서의 문제로 인한 신경 시스템 네트워크 장애 또는 Amyloid beta의 축적 증가에 의한 신경세포 손상 및 사멸 등 여러 원인들로 인해 유발되며, 주로 학습능력 및 기억 상실 증상이 나타난다. 여러 논문들통해서 해조류들에게서 인지기능개선, 항산화, 항염증 등과 관련된 효과가 있다고 보고된 바가 있다. ...
인지기능 장애는 뇌에서 신경세포의 신경전달 과정에서의 문제로 인한 신경 시스템 네트워크 장애 또는 Amyloid beta의 축적 증가에 의한 신경세포 손상 및 사멸 등 여러 원인들로 인해 유발되며, 주로 학습능력 및 기억 상실 증상이 나타난다. 여러 논문들통해서 해조류들에게서 인지기능개선, 항산화, 항염증 등과 관련된 효과가 있다고 보고된 바가 있다. Spirulina maxima는 나선형 모양을 가진 미세조류로써, 영양성분이 풍부하다. 또한 phycocyanin과 Chlorophyll a와 같은 polyphenol 함량이 높아 산화스트레스와 염증에 대한 억제 효과가 뛰어난 것으로 알려져 있다. 본 연구에서 우리는 TMT, scopolamine 또는 amyloid beta 1-42 (Aβ1-42)의해 유발되는 신경독성 및 인지기능 장애에 대한 Spriulina maxima 70 % ethanol extract (SM70EE)의 신경세포 보호 및 인지기능 개선 효과에 대해 평가하였다. 그 결과, HT-22 신경세포 주에서 TMT를 처리하였을 때 유발되는 신경세포 손상 및 사멸을 세포사멸 주요 인자인 poly-ADP ribose polymerase (PARP)의 cleavage를 억제 시키고 신경세포보호 신호 전달 기작인 brain-derived neurotrophic factor (BDNF)/cyclic AMP‑responsive element‑binding protein (CREB) signaling의 활성을 증가시켜줌으로써, 예방 효과가 있음을 확인하였다. 또한 마우스 실험을 통해서 passive avoidance test에서 stop-through latency 시간이 증가하고 Morris water maze test에서 escape latency 시간이 감소시킴으로써, scopolamine에 의해 유발된 인지기능장애에 대한 개선 효과가 있음을 확인하였다. 일반적으로 인지기능 장애는 오랫기간동안 Aβ가 축적이 되면서 발생한다. 그러나 TMT과 scopolamine는 단시간에 신경세포를 파괴하여 일으키는 고전적인 연구방법이다. 따라서 우리는 chpterⅡ에서 마우스를 이용하여, Aβ1-42 intracerebroventricular(I.C.V) injection에 의해 축적기간을 두어 인지기능장애를 유발시켰을 때, SM70EE가 인지기능 개선효과를 평가하기 위해 실험을 진행하였다. Aβ1-42 I.C.V를 한 그룹에서 SM70EE에 의해 passive avoidance test에서 stop-through latency 시간이 증가하고 Morris water maze test에서 escape latency 시간이 줄어든 것을 확인하였다. 또한, 마우스 해마에서 Aβ 생성 및 축적 시키는 amyloid precursor protein (APP) processing 과정에 주요 인자인 APP와 β-site APP-cleaving enzyme 1 (BACE1)의 발현이 억제시키고, BDNF/phosphatidylinositol-3 kinase (PI3K)/ serine/threonine protein kinase (Akt) signaling의 활성을 증가시켜 glycogen synthase kinase 3-β (GSK3-β)의 인산화를 억제시킴으로써 인지기능 개선 효과가 있음을 확인하였다. 또한, Aβ1-42 I.C.V injection에 의해 유발된 산화스트레스를 항산화효소의 활성화 시켜 활성산소를 소거함으로써 항산화효과가 있음을 확인하였다. 마지막으로, chapter Ⅲ에서는 chapterⅡ에서 못다 한 메커니즘 연구를 추가적으로 진행하였다. PC12 신경세포 주에서 Aβ1-42의해 유발된 신경세포 손상 및 사멸을 세포사멸의 주요 인자인 PARP의 cleavage 억제시키고 항산화 효소의 활성 증가함으로써 산화스트레스에 대한 항산화 효과가 있는 것으로 나타났다. 또한 신경세포 보호 신호전달의 주요 인자인 BDNF의 활성을 증가시킴으로써 예방효과가 있음을 확인하였다. 위의 연구 결과, SM70EE가 갖는 신경세포 보호 및 인지기능 개선 효과는 인지기능 장애 예방 및 개선하는데 있어 유용하게 활용될 수 있을 것으로 사료된다.
핵심되는 말 : 인지기능장애, 신경세포 사멸, Spirulina maxima extract, HT-22 cells, 산화스트레스, PC12 cells
인지기능 장애는 뇌에서 신경세포의 신경전달 과정에서의 문제로 인한 신경 시스템 네트워크 장애 또는 Amyloid beta의 축적 증가에 의한 신경세포 손상 및 사멸 등 여러 원인들로 인해 유발되며, 주로 학습능력 및 기억 상실 증상이 나타난다. 여러 논문들통해서 해조류들에게서 인지기능개선, 항산화, 항염증 등과 관련된 효과가 있다고 보고된 바가 있다. Spirulina maxima는 나선형 모양을 가진 미세조류로써, 영양성분이 풍부하다. 또한 phycocyanin과 Chlorophyll a와 같은 polyphenol 함량이 높아 산화스트레스와 염증에 대한 억제 효과가 뛰어난 것으로 알려져 있다. 본 연구에서 우리는 TMT, scopolamine 또는 amyloid beta 1-42 (Aβ1-42)의해 유발되는 신경독성 및 인지기능 장애에 대한 Spriulina maxima 70 % ethanol extract (SM70EE)의 신경세포 보호 및 인지기능 개선 효과에 대해 평가하였다. 그 결과, HT-22 신경세포 주에서 TMT를 처리하였을 때 유발되는 신경세포 손상 및 사멸을 세포사멸 주요 인자인 poly-ADP ribose polymerase (PARP)의 cleavage를 억제 시키고 신경세포보호 신호 전달 기작인 brain-derived neurotrophic factor (BDNF)/cyclic AMP‑responsive element‑binding protein (CREB) signaling의 활성을 증가시켜줌으로써, 예방 효과가 있음을 확인하였다. 또한 마우스 실험을 통해서 passive avoidance test에서 stop-through latency 시간이 증가하고 Morris water maze test에서 escape latency 시간이 감소시킴으로써, scopolamine에 의해 유발된 인지기능장애에 대한 개선 효과가 있음을 확인하였다. 일반적으로 인지기능 장애는 오랫기간동안 Aβ가 축적이 되면서 발생한다. 그러나 TMT과 scopolamine는 단시간에 신경세포를 파괴하여 일으키는 고전적인 연구방법이다. 따라서 우리는 chpterⅡ에서 마우스를 이용하여, Aβ1-42 intracerebroventricular(I.C.V) injection에 의해 축적기간을 두어 인지기능장애를 유발시켰을 때, SM70EE가 인지기능 개선효과를 평가하기 위해 실험을 진행하였다. Aβ1-42 I.C.V를 한 그룹에서 SM70EE에 의해 passive avoidance test에서 stop-through latency 시간이 증가하고 Morris water maze test에서 escape latency 시간이 줄어든 것을 확인하였다. 또한, 마우스 해마에서 Aβ 생성 및 축적 시키는 amyloid precursor protein (APP) processing 과정에 주요 인자인 APP와 β-site APP-cleaving enzyme 1 (BACE1)의 발현이 억제시키고, BDNF/phosphatidylinositol-3 kinase (PI3K)/ serine/threonine protein kinase (Akt) signaling의 활성을 증가시켜 glycogen synthase kinase 3-β (GSK3-β)의 인산화를 억제시킴으로써 인지기능 개선 효과가 있음을 확인하였다. 또한, Aβ1-42 I.C.V injection에 의해 유발된 산화스트레스를 항산화효소의 활성화 시켜 활성산소를 소거함으로써 항산화효과가 있음을 확인하였다. 마지막으로, chapter Ⅲ에서는 chapterⅡ에서 못다 한 메커니즘 연구를 추가적으로 진행하였다. PC12 신경세포 주에서 Aβ1-42의해 유발된 신경세포 손상 및 사멸을 세포사멸의 주요 인자인 PARP의 cleavage 억제시키고 항산화 효소의 활성 증가함으로써 산화스트레스에 대한 항산화 효과가 있는 것으로 나타났다. 또한 신경세포 보호 신호전달의 주요 인자인 BDNF의 활성을 증가시킴으로써 예방효과가 있음을 확인하였다. 위의 연구 결과, SM70EE가 갖는 신경세포 보호 및 인지기능 개선 효과는 인지기능 장애 예방 및 개선하는데 있어 유용하게 활용될 수 있을 것으로 사료된다.
핵심되는 말 : 인지기능장애, 신경세포 사멸, Spirulina maxima extract, HT-22 cells, 산화스트레스, PC12 cells
Cognitive impairment which mainly causes learning and memory impairment is caused by a number of factors including dysfunction of the neuronal network due to problem of neurotransmission, increase of amyloid beta accumulation leading to neuronal cell damage and death. Several studies has been r...
Cognitive impairment which mainly causes learning and memory impairment is caused by a number of factors including dysfunction of the neuronal network due to problem of neurotransmission, increase of amyloid beta accumulation leading to neuronal cell damage and death. Several studies has been reported that a crucial effect of seaweeds on cognitive impairment and cognitive impairment-related complications. Spirulina maxima is a micro algae and contains abundant nutrition. Also, Spirulina maxima is well known various healthful effects such as anti-oxidants and anti-inflammatory because contains many polyphenols such as chlorophyll a and C-phycocyanin (C-PC). In this study, we evaluated the effect of Spirulina maxima 70 % ethanol extract (SM70EE) on neurotoxicity and cognitive impairment using trimethyltin (TMT), scopolamine, and amyloid beta 1-42 (Aβ1-42). SM70EE prevents TMT neurotoxicity through inhibiting poly-ADP ribose polymerase (PARP) cleavage and promoting activation of brain-derived neurotrophic factor (BDNF)/cyclic AMP‑responsive element‑binding protein (CREB) neuroprotective signaling pathways in neuronal cells. In vivo study, SM70EE prevents cognitive impairment in passive avoidance test and Morris water maze test against scopolamine-induced neurotoxicity in mice. Moreover, SM70EE improves cognitive impairment and attenuate oxidative stress induced by intracerebroventricular (I.C.V) Aβ1-42 in mice. Notably, these findings indicates that SM70EE-mediated inhibition of glycogen synthase kinase 3-β (GSK3-β) phosphorylation may be regulated by BDNF/phosphatidylinositol-3 kinase (PI3K)/ serine/threonine protein kinase (Akt) signaling pathways and there by be suppressed acceleration of amyloid precursor protein (APP) processing activation caused by I.C.V injection of Aβ1-42 in mice. Furthermore, SM70EE prevents neuronal cell death via promoting BDNF activation against Aβ1-42-induced neurotoxicity in PC12 cells. Our results suggest that SM70EE is promising agents for prevention and improvement of cognitive impairment.
Cognitive impairment which mainly causes learning and memory impairment is caused by a number of factors including dysfunction of the neuronal network due to problem of neurotransmission, increase of amyloid beta accumulation leading to neuronal cell damage and death. Several studies has been reported that a crucial effect of seaweeds on cognitive impairment and cognitive impairment-related complications. Spirulina maxima is a micro algae and contains abundant nutrition. Also, Spirulina maxima is well known various healthful effects such as anti-oxidants and anti-inflammatory because contains many polyphenols such as chlorophyll a and C-phycocyanin (C-PC). In this study, we evaluated the effect of Spirulina maxima 70 % ethanol extract (SM70EE) on neurotoxicity and cognitive impairment using trimethyltin (TMT), scopolamine, and amyloid beta 1-42 (Aβ1-42). SM70EE prevents TMT neurotoxicity through inhibiting poly-ADP ribose polymerase (PARP) cleavage and promoting activation of brain-derived neurotrophic factor (BDNF)/cyclic AMP‑responsive element‑binding protein (CREB) neuroprotective signaling pathways in neuronal cells. In vivo study, SM70EE prevents cognitive impairment in passive avoidance test and Morris water maze test against scopolamine-induced neurotoxicity in mice. Moreover, SM70EE improves cognitive impairment and attenuate oxidative stress induced by intracerebroventricular (I.C.V) Aβ1-42 in mice. Notably, these findings indicates that SM70EE-mediated inhibition of glycogen synthase kinase 3-β (GSK3-β) phosphorylation may be regulated by BDNF/phosphatidylinositol-3 kinase (PI3K)/ serine/threonine protein kinase (Akt) signaling pathways and there by be suppressed acceleration of amyloid precursor protein (APP) processing activation caused by I.C.V injection of Aβ1-42 in mice. Furthermore, SM70EE prevents neuronal cell death via promoting BDNF activation against Aβ1-42-induced neurotoxicity in PC12 cells. Our results suggest that SM70EE is promising agents for prevention and improvement of cognitive impairment.
학위논문 정보
저자
고은정
학위수여기관
CHA University
학위구분
국내박사
학과
Major in Food Science and Biotechnology, Department of Biomedical Science
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