[학위논문]은사시나무의 알츠하이머 질환 모델에서의 신경세포 보호 및 인지 장애 개선 효과 Protective Roles of Populus tomentiglandulosa against Neuronal Damage and Cognitive Dysfunction in Alzheimer's Disease원문보기
알츠하이머 질환 (AD)의 주요 원인은 amyloid beta (Aβ)의 과도한 생성 및 축적으로, Aβ는 신경 세포에서 산화적 스트레스, 염증 반응 및 ...
알츠하이머 질환 (AD)의 주요 원인은 amyloid beta (Aβ)의 과도한 생성 및 축적으로, Aβ는 신경 세포에서 산화적 스트레스, 염증 반응 및 세포 사멸을 유발한다. 이러한 특징들은 결과적으로 AD의 대표적인 증상인 기억력 및 판단력 저하 등의 인지 장애를 초래하게 된다. 은사시나무 (Populus tomentiglandulosa)는 Salicaceae 계통으로 국내에서 널리 재배되고 있으며, 항산화 활성과 뇌 허혈 및 뇌혈관 질환에 대한 신경 보호 효과가 보고되었다. 본 연구에서는 우선 은사시나무의 추출물 및 4가지 분획물 중에서 활성분획물을 선정하기 위해 in vitro에서 항산화 활성과 신경세포에서의 세포생존율을 조사하였다. 그 결과, ethyl acetate (EtOAc) 분획물은 다른 추출물 및 분획물 중에서 가장 강력한 항산화 활성과 신경세포 보호 효과를 나타냈다. 따라서 우리는 은사시나무의 EtOAc 분획물을 사용하여 AD 모델에서 신경 손상 및 인지 장애에 대한 보호 효과 및 관련 기전을 검토하였다. 은사시나무는 Aβ25-35로 처리된 SH-SY5Y 신경세포에서 세포 생존율을 증가시키는 한편, 활성산소종 생성 및 젖산탈수소효소 방출을 유의적으로 감소시켰으며 또한 염증 관련 단백질 및 세포 사멸 관련 단백질의 발현을 하향 조절했다. 이를 통해 은사시나무가 산화 스트레스, 염증 반응 및 세포 사멸을 조절하여 AD에 대한 신경 세포 보호 효과가 있음을 확인하였다. 또한 Aβ25-35 유도 AD 마우스 모델에서 행동 실험을 실시한 결과, 은사시나무의 경구 투여는 공간 지각 능력, 물체 인지 능력과 공간 학습 및 장기 기억력을 유의적으로 향상시켰다. 뿐만 아니라 은사시나무는 뇌, 간 및 신장에서의 지질과산화, 산화질소 및 활성산소종의 생성을 현저하게 억제하였고, amyloidogenic pathway, 염증 및 세포 사멸 관련 단백질의 발현 수준 또한 유의적으로 감소시켰다. 결론적으로, 본 연구는 은사시나무의 산화적 스트레스, amyloidogenic pathway, 염증 반응 및 세포 사멸의 조절 작용을 통한 AD에서의 신경세포 보호 및 인지 장애 개선 효과를 증명하였고, 이러한 결과를 토대로 은사시나무의 AD 개선용 천연물 소재로서의 이용가능성을 제시한다.
알츠하이머 질환 (AD)의 주요 원인은 amyloid beta (Aβ)의 과도한 생성 및 축적으로, Aβ는 신경 세포에서 산화적 스트레스, 염증 반응 및 세포 사멸을 유발한다. 이러한 특징들은 결과적으로 AD의 대표적인 증상인 기억력 및 판단력 저하 등의 인지 장애를 초래하게 된다. 은사시나무 (Populus tomentiglandulosa)는 Salicaceae 계통으로 국내에서 널리 재배되고 있으며, 항산화 활성과 뇌 허혈 및 뇌혈관 질환에 대한 신경 보호 효과가 보고되었다. 본 연구에서는 우선 은사시나무의 추출물 및 4가지 분획물 중에서 활성분획물을 선정하기 위해 in vitro에서 항산화 활성과 신경세포에서의 세포생존율을 조사하였다. 그 결과, ethyl acetate (EtOAc) 분획물은 다른 추출물 및 분획물 중에서 가장 강력한 항산화 활성과 신경세포 보호 효과를 나타냈다. 따라서 우리는 은사시나무의 EtOAc 분획물을 사용하여 AD 모델에서 신경 손상 및 인지 장애에 대한 보호 효과 및 관련 기전을 검토하였다. 은사시나무는 Aβ25-35로 처리된 SH-SY5Y 신경세포에서 세포 생존율을 증가시키는 한편, 활성산소종 생성 및 젖산탈수소효소 방출을 유의적으로 감소시켰으며 또한 염증 관련 단백질 및 세포 사멸 관련 단백질의 발현을 하향 조절했다. 이를 통해 은사시나무가 산화 스트레스, 염증 반응 및 세포 사멸을 조절하여 AD에 대한 신경 세포 보호 효과가 있음을 확인하였다. 또한 Aβ25-35 유도 AD 마우스 모델에서 행동 실험을 실시한 결과, 은사시나무의 경구 투여는 공간 지각 능력, 물체 인지 능력과 공간 학습 및 장기 기억력을 유의적으로 향상시켰다. 뿐만 아니라 은사시나무는 뇌, 간 및 신장에서의 지질과산화, 산화질소 및 활성산소종의 생성을 현저하게 억제하였고, amyloidogenic pathway, 염증 및 세포 사멸 관련 단백질의 발현 수준 또한 유의적으로 감소시켰다. 결론적으로, 본 연구는 은사시나무의 산화적 스트레스, amyloidogenic pathway, 염증 반응 및 세포 사멸의 조절 작용을 통한 AD에서의 신경세포 보호 및 인지 장애 개선 효과를 증명하였고, 이러한 결과를 토대로 은사시나무의 AD 개선용 천연물 소재로서의 이용가능성을 제시한다.
Pathogenesis of Alzheimer’s disease (AD) is mainly responsible for excessive production of amyloid beta (Aβ) and it results in oxidative stress, inflammation, and apoptosis in neuronal cells. These features cause cognitive impairment such as memory loss and judgement degradation in AD. Populus tomen...
Pathogenesis of Alzheimer’s disease (AD) is mainly responsible for excessive production of amyloid beta (Aβ) and it results in oxidative stress, inflammation, and apoptosis in neuronal cells. These features cause cognitive impairment such as memory loss and judgement degradation in AD. Populus tomentiglandulosa (PT), is a Salicaceae family and grown widely in Korea, and it has been reported to have antioxidant activity and neuroprotective effects against ischemic damage and cerebrovascular disorder. The present study investigated antioxidative effect of extract and four fractions from PT under in vitro. The extract and four fractions of PT showed 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl, hydroxyl radical, and superoxide anion scavenging activities. In particular, ethyl acetate fraction of PT (EFPT) showed the strongest antioxidant activity among the extract and other fractions of PT. Therefore, I evaluated protective effects and mechanisms of EFPT against Aβ25-35-induced neuronal damage and cognitive dysfunction. Treatment with EFPT significantly elevated cell viability and reduced levels of reactive oxygen species (ROS) and lactate dehydrogenase release compared to Aβ25-35-treated control group in SH-SY5Y cells. In addition, EFPT down-regulated the expressions of inflammation-related proteins and apoptosis-related proteins in Aβ25-35-induced SH-SY5Y cells. Our finding suggested that PT has neuroprotective effect against AD by regulating oxidative stress, inflammation, and apoptosis. In Aβ25-35-induced AD mouse model, EFPT treatment improved space perceptive ability in T-maze test, object cognitive ability in novel object recognition test, and spatial learning/long-term memory in Morris water maze test. Moreover, administration of EFPT significantly reduced the productions of lipid peroxidation, nitric oxide, and ROS in brain, liver, and kidney. Furthermore, EFPT decreased the expression levels of amylodogenic pathway-related proteins, inflammation-related proteins, and apoptosis-related proteins. As a result, the present study demonstrated that PT improves cognitive dysfunction against AD through regulation of oxidative stress, amyloidogenic pathway, inflammation, and apoptosis. Therefore, PT can be considered as a potential therapeutic material for AD improvement.
Pathogenesis of Alzheimer’s disease (AD) is mainly responsible for excessive production of amyloid beta (Aβ) and it results in oxidative stress, inflammation, and apoptosis in neuronal cells. These features cause cognitive impairment such as memory loss and judgement degradation in AD. Populus tomentiglandulosa (PT), is a Salicaceae family and grown widely in Korea, and it has been reported to have antioxidant activity and neuroprotective effects against ischemic damage and cerebrovascular disorder. The present study investigated antioxidative effect of extract and four fractions from PT under in vitro. The extract and four fractions of PT showed 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl, hydroxyl radical, and superoxide anion scavenging activities. In particular, ethyl acetate fraction of PT (EFPT) showed the strongest antioxidant activity among the extract and other fractions of PT. Therefore, I evaluated protective effects and mechanisms of EFPT against Aβ25-35-induced neuronal damage and cognitive dysfunction. Treatment with EFPT significantly elevated cell viability and reduced levels of reactive oxygen species (ROS) and lactate dehydrogenase release compared to Aβ25-35-treated control group in SH-SY5Y cells. In addition, EFPT down-regulated the expressions of inflammation-related proteins and apoptosis-related proteins in Aβ25-35-induced SH-SY5Y cells. Our finding suggested that PT has neuroprotective effect against AD by regulating oxidative stress, inflammation, and apoptosis. In Aβ25-35-induced AD mouse model, EFPT treatment improved space perceptive ability in T-maze test, object cognitive ability in novel object recognition test, and spatial learning/long-term memory in Morris water maze test. Moreover, administration of EFPT significantly reduced the productions of lipid peroxidation, nitric oxide, and ROS in brain, liver, and kidney. Furthermore, EFPT decreased the expression levels of amylodogenic pathway-related proteins, inflammation-related proteins, and apoptosis-related proteins. As a result, the present study demonstrated that PT improves cognitive dysfunction against AD through regulation of oxidative stress, amyloidogenic pathway, inflammation, and apoptosis. Therefore, PT can be considered as a potential therapeutic material for AD improvement.
주제어
#Neuronal damage Cognitive dysfunction Populus tomentiglandulos Alzheimer's disease
학위논문 정보
저자
권유리
학위수여기관
부산대학교 대학원
학위구분
국내석사
학과
식품영양학과
지도교수
조은주
발행연도
2021
총페이지
viii, 105 장
키워드
Neuronal damage Cognitive dysfunction Populus tomentiglandulos Alzheimer's disease
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