초 록 플로로탄닌(phlorotannin)은 갈조류에 특이적으로 존재하는 폴리페놀이며, 항산화, 항염증, 항알러지 및 신경보호 등 다양한 생리활성을 지니고 있다. 최근에는 플로로탄닌이 수면개선 효과를 나타낸다는 것이 동물 및 임상 시험을 통해 밝혀졌다. 플로로탄닌 보충제(PS: phlorotannin supplement)는 쥐의 입면시간을 유의적으로 감소시키고, ...
초 록 플로로탄닌(phlorotannin)은 갈조류에 특이적으로 존재하는 폴리페놀이며, 항산화, 항염증, 항알러지 및 신경보호 등 다양한 생리활성을 지니고 있다. 최근에는 플로로탄닌이 수면개선 효과를 나타낸다는 것이 동물 및 임상 시험을 통해 밝혀졌다. 플로로탄닌 보충제(PS: phlorotannin supplement)는 쥐의 입면시간을 유의적으로 감소시키고, 비렘수면(NREMS: non-rapid eye movement sleep)을 증가시켰다고 보고되었다. 임상시험에서는 수면에 불편을 겪는 대상자들의 입면 후 각성시간을 유의적으로 감소시켰다. 하지만 플로로탄닌 보충제의 독성학적 측면의 안전성 및 작용기전은 명확히 보고되지 않았다. 게다가 플로로탄닌 보충제의 동물 수면개선 효과에 대한 보고는 일반적인 쥐 모델을 이용한 것으로 인위적인 불면증 동물모델을 활용하지 않았다는 한계를 가지고 있다. 따라서, 본 연구에서는 수면개선 기능성식품으로써 플로로탄닌 보충제의 활용을 위해 급성 및 아만성 독성, 카페인 유도 수면방해 동물모델에서의 수면개선 효능 및 작용기전 구명에 대해 연구하였다. 플로로탄닌 보충제의 안전성을 평가하기 위해, SD rat을 사용하여 급성 및 아만성(13주) 독성시험을 수행하였다. 급성 독성시험 결과, 플로로탄닌 보충제의 반수치사량(LD50: lethal dose 50%)은 수컷과 암컷에서 각각 3,537 mg/kg및 4,336 mg/kg으로 나타났다. 13주 아만성 독성시험의 경우, 플로로탄닌 보충제로 인한 유의적인 독성학적 변화는 관찰되지 않았다. 플로로탄닌 보충제의 무독성량(NOAEL: no-observed-adverse-effect-level)은 수컷 1,000 mg/kg 및 암컷 2,000 mg/kg으로 나타났다. 카페인 유도 수면방해 동물모델(male C57BL/6N mouse)에서 플로로탄닌 보충제의 수면개선 효과는 뇌파(EEG: electroencephalogram) 및 근전도도(EMG: electromyogram)에 기반한 수면구조 분석을 통해 평가되었다. 그리고 플로로탄닌 보충제의 수면개선 효과는 대조군인 수면제 졸피뎀(ZPD: zolpidem)과 비교되었다. 경구투여된 카페인(25 mg/kg)은 예상대로 쥐의 입면시간을 증가시키고 비렘수면(NREMS)을 감소시켰다. 플로로탄닌 보충제(500 mg/kg)와 대조군 졸피뎀(10 mg/kg) 모두 카페인과 함께 병행 투여시, 카페인의 각성 효과를 유의적으로 억제하는 것으로 나타났다. 특히, 플로로탄닌 보중체는 수면제인 졸피뎀과 달리 비렘수면의 강도를 나타내는 델타활성(delta activity)을 감소시키지 않아 우수한 수면개선 효과를 보였다. 플로로탄닌 보충제가 동물실험에서 GABAA 수용체의 benzodiazepine 결합부위에 작용하여 수면개선 효과를 나타낸다는 것이 이전 연구에 의해 밝혀졌지만, 이러한 수면개선 작용기전이 신경세포 수준에서 직접적으로 구명되지는 못하였다. 세포를 이용한 플로로탄닌 보충제의 작용기전을 구명하기 위해 전기생리학적 기법인 whole cell patch clamp technique을 이용하였다. 플로로탄닌 보충제는 잘 알려진 GABAA-BZD 수용체 효능제인 디아제팜(DZP: diazepam)과 마찬가지로 α1β3γ2의 단백질 구성을 가지는 GABAA 수용체가 발현된 HEK293T 세포에서 GABA에 의해 유도되는 전류를 유의적으로 증가시켰으며, 이러한 효과는 GABAA-BZD 수용체 억제제인 플루마제닐(FLZ: flumazenil)에 의해 억제되었다. 이러한 플로로탄닌의 약리학적 특성은 배양된 신경세포에서도 똑 같이 나타나는 것을 확인하였다. 이를 통해, 플로로탄닌 보충제가 GABAA 수용체의 benzodiazepine 결합부위의 효능제로 작용하여 수면개선 효과를 나타낸다는 것을 규명하였다.
초 록 플로로탄닌(phlorotannin)은 갈조류에 특이적으로 존재하는 폴리페놀이며, 항산화, 항염증, 항알러지 및 신경보호 등 다양한 생리활성을 지니고 있다. 최근에는 플로로탄닌이 수면개선 효과를 나타낸다는 것이 동물 및 임상 시험을 통해 밝혀졌다. 플로로탄닌 보충제(PS: phlorotannin supplement)는 쥐의 입면시간을 유의적으로 감소시키고, 비렘수면(NREMS: non-rapid eye movement sleep)을 증가시켰다고 보고되었다. 임상시험에서는 수면에 불편을 겪는 대상자들의 입면 후 각성시간을 유의적으로 감소시켰다. 하지만 플로로탄닌 보충제의 독성학적 측면의 안전성 및 작용기전은 명확히 보고되지 않았다. 게다가 플로로탄닌 보충제의 동물 수면개선 효과에 대한 보고는 일반적인 쥐 모델을 이용한 것으로 인위적인 불면증 동물모델을 활용하지 않았다는 한계를 가지고 있다. 따라서, 본 연구에서는 수면개선 기능성식품으로써 플로로탄닌 보충제의 활용을 위해 급성 및 아만성 독성, 카페인 유도 수면방해 동물모델에서의 수면개선 효능 및 작용기전 구명에 대해 연구하였다. 플로로탄닌 보충제의 안전성을 평가하기 위해, SD rat을 사용하여 급성 및 아만성(13주) 독성시험을 수행하였다. 급성 독성시험 결과, 플로로탄닌 보충제의 반수치사량(LD50: lethal dose 50%)은 수컷과 암컷에서 각각 3,537 mg/kg및 4,336 mg/kg으로 나타났다. 13주 아만성 독성시험의 경우, 플로로탄닌 보충제로 인한 유의적인 독성학적 변화는 관찰되지 않았다. 플로로탄닌 보충제의 무독성량(NOAEL: no-observed-adverse-effect-level)은 수컷 1,000 mg/kg 및 암컷 2,000 mg/kg으로 나타났다. 카페인 유도 수면방해 동물모델(male C57BL/6N mouse)에서 플로로탄닌 보충제의 수면개선 효과는 뇌파(EEG: electroencephalogram) 및 근전도도(EMG: electromyogram)에 기반한 수면구조 분석을 통해 평가되었다. 그리고 플로로탄닌 보충제의 수면개선 효과는 대조군인 수면제 졸피뎀(ZPD: zolpidem)과 비교되었다. 경구투여된 카페인(25 mg/kg)은 예상대로 쥐의 입면시간을 증가시키고 비렘수면(NREMS)을 감소시켰다. 플로로탄닌 보충제(500 mg/kg)와 대조군 졸피뎀(10 mg/kg) 모두 카페인과 함께 병행 투여시, 카페인의 각성 효과를 유의적으로 억제하는 것으로 나타났다. 특히, 플로로탄닌 보중체는 수면제인 졸피뎀과 달리 비렘수면의 강도를 나타내는 델타활성(delta activity)을 감소시키지 않아 우수한 수면개선 효과를 보였다. 플로로탄닌 보충제가 동물실험에서 GABAA 수용체의 benzodiazepine 결합부위에 작용하여 수면개선 효과를 나타낸다는 것이 이전 연구에 의해 밝혀졌지만, 이러한 수면개선 작용기전이 신경세포 수준에서 직접적으로 구명되지는 못하였다. 세포를 이용한 플로로탄닌 보충제의 작용기전을 구명하기 위해 전기생리학적 기법인 whole cell patch clamp technique을 이용하였다. 플로로탄닌 보충제는 잘 알려진 GABAA-BZD 수용체 효능제인 디아제팜(DZP: diazepam)과 마찬가지로 α1β3γ2의 단백질 구성을 가지는 GABAA 수용체가 발현된 HEK293T 세포에서 GABA에 의해 유도되는 전류를 유의적으로 증가시켰으며, 이러한 효과는 GABAA-BZD 수용체 억제제인 플루마제닐(FLZ: flumazenil)에 의해 억제되었다. 이러한 플로로탄닌의 약리학적 특성은 배양된 신경세포에서도 똑 같이 나타나는 것을 확인하였다. 이를 통해, 플로로탄닌 보충제가 GABAA 수용체의 benzodiazepine 결합부위의 효능제로 작용하여 수면개선 효과를 나타낸다는 것을 규명하였다.
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