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문제 정의
- 노화과정에서 보면 지방산의 포화도가 증가하여 뇌 세포막의 유동성이 감소하게 되며 결국 세포막과 반응하는 효소의 활성도 감소하게 된다 포유동물에서 choline성 신경세포는 전뇌기저핵을 포함하는 전뇌기저부에 주로 존재하며, 기억력과 관련이 있는 주된 신경세포로서 인지기능을 담당하는 것으로 알려져 있다. 그러므로 본 연구에서는 성장기 수컷 흰쥐를 대상으로 대두 이소플라본의 첨가수준이 다른 세 종류의 식이를 6주간 공급한 후 이소플라본이 인지기능에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. Y형 수미로를 이용하여 학습능력을 알아보았으며, 인지기능에 관여하는 것으로 알려진 신경전달물질인 ACh와 관련하여 AChE 활성을 측정하였다.
- 본 연구에서는 SD종 수컷 흰쥐에게 이소플라본을 각각 50, 250, 500 ppm의 세 수준으로 첨가한 식이를 6주간 공급하고 Y-형 수미로 검사를 실시하였고 뇌 중 acetyl choline esterase 농도를 분석하여 이소플라본이 인지기능에 미치는 영향을 알아보고자 하였다.
제안 방법
- 적응시켰다. 1주일 뒤에 평균 체중 206 ± 6 g인 실험동물을 체중에 따라 난괴법으로 10마리씩 4군으로 나누어서 실험식이와 물을 자유급식으로 제공하면서 6주간 사육하였다.
- Acetylcholinesterase 활성은 Ellman의 방법을 변형하여 측정하였다. 좌뇌를 측정 시료로 삼아 phosphate buf fer (pH 8.
- 그러므로 본 연구에서는 성장기 수컷 흰쥐를 대상으로 대두 이소플라본의 첨가수준이 다른 세 종류의 식이를 6주간 공급한 후 이소플라본이 인지기능에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. Y형 수미로를 이용하여 학습능력을 알아보았으며, 인지기능에 관여하는 것으로 알려진 신경전달물질인 ACh와 관련하여 AChE 활성을 측정하였다.
- 학습 능력을 평가흐'!기 위해 Y형 수미로 (Y-shaped water maze)를 이용하여 실험 4주째부터 2주간 수미로 검사를 실시하였다. 본 실험에서 사용한 Y형 수미로는 가로 20 cm, 세로 70 cm, 높이 45 cm의 3개의 날개가 Y자 모양으로 되어 있으며, 실험에 들어가기에 앞서 두 날개에 35 cm 높이의 발판을 놓고 물의 온도를 27℃로 하여 발판이 잠길 정도로 채워 준비해 두었으며 물은 매일 갈아주었다.
- 실험동물이 미로의 시작점에서 수영을 하여 왼쪽 또는 오른 쪽 발판에 올라서면 올라선 발판의 방향을 선호하는 방향으로 확인하였으며 5일간의 실험에서 많이 올라가는 왼쪽 또는 오른 쪽 발판을 그 동물의 선호 방향으로 간주하였다. 둘째 주에는 첫 주에 확인한 선호방향에 있는 발판을 없애고 반대편에만 발판을 두고 첫째 주에 학습한 선호방향의 발판을 습관적으로 찾아가면 발판이 없어서 다른 방향의 발판을 찾아가게끔 유도하였고 바꾼 방향의 발판을 기억해야 다음 날 쉽게 발판에 올라서면서 물을 피할 수 있도록 의도하였다. 이 때 발판이 없는 날개 쪽을 들어가면 error로 간주하였고 출발 후 발판에 올라서기 까지의 시간을 기록하였는데 이 소요시간을 escape latency로 간주하였다.
- 식이 섭취량은 2일에 한번씩 측정하였으며 체중은 실험기간 동안 1주일에 한번씩 일정한 시간에 측정하였다. 체중은 식이 섭취에서 오는 갑작스러운 체중의 변화를 막기 위해 밥그릇을 빼고 2시간 후에 측정하였다.
- 체중은 식이 섭취에서 오는 갑작스러운 체중의 변화를 막기 위해 밥그릇을 빼고 2시간 후에 측정하였다. 식이효율 (Food efficiency ratio; FER)은 일정기간의 체중증가량을 동일기간 섭취한 식이량으로 나누어 산출하였다.
- 첫째 주에는 Y형 미로의 양 날개에 발판을 두고 Y형 미로의 제일 아래지점에 흰쥐를 넣어 시작점으로 하였으며 물에서 벗어나기 위해서는 수영을 하여 발판을 찾아 올라가게 하였다. 실험동물이 미로의 시작점에서 수영을 하여 왼쪽 또는 오른 쪽 발판에 올라서면 올라선 발판의 방향을 선호하는 방향으로 확인하였으며 5일간의 실험에서 많이 올라가는 왼쪽 또는 오른 쪽 발판을 그 동물의 선호 방향으로 간주하였다. 둘째 주에는 첫 주에 확인한 선호방향에 있는 발판을 없애고 반대편에만 발판을 두고 첫째 주에 학습한 선호방향의 발판을 습관적으로 찾아가면 발판이 없어서 다른 방향의 발판을 찾아가게끔 유도하였고 바꾼 방향의 발판을 기억해야 다음 날 쉽게 발판에 올라서면서 물을 피할 수 있도록 의도하였다.
- 실험식이는 American Institute of Nutrition (AIN-93G)I6) 식이를 기준으로 이소플라본을 실험군에 따라 각기 0 ppm (control), 50 ppm (low isoflavone intake; LI), 250 ppm (medium isoflavone intake; MI), 500 ppm (high isoflavone intake; HI)을 첨가하였다 (Table 1). 이소플라본의 첨가기준은 미국의 식품의약청 (Food and Drug Administration, FDA) 이 권장하는 대두 단백질의섭취 수준인 1일 25 g을 근거로 하여 이소플라본 함량은 50 mg으로 계산하였으며 또한 한국인의 일상적 섭취수준인 30 mg”>을 고려하고 이를 미국인과 한국인의 표준체중을 감안하여 체중 kg당 0.
- 둘째 주에는 첫 주에 확인한 선호방향에 있는 발판을 없애고 반대편에만 발판을 두고 첫째 주에 학습한 선호방향의 발판을 습관적으로 찾아가면 발판이 없어서 다른 방향의 발판을 찾아가게끔 유도하였고 바꾼 방향의 발판을 기억해야 다음 날 쉽게 발판에 올라서면서 물을 피할 수 있도록 의도하였다. 이 때 발판이 없는 날개 쪽을 들어가면 error로 간주하였고 출발 후 발판에 올라서기 까지의 시간을 기록하였는데 이 소요시간을 escape latency로 간주하였다.
- 1). 이소플라본의 첨가기준은 미국의 식품의약청 (Food and Drug Administration, FDA) 이 권장하는 대두 단백질의섭취 수준인 1일 25 g을 근거로 하여 이소플라본 함량은 50 mg으로 계산하였으며 또한 한국인의 일상적 섭취수준인 30 mg”>을 고려하고 이를 미국인과 한국인의 표준체중을 감안하여 체중 kg당 0.6 mg으로 환산하였다.
대상 데이터
- 실시하였다. 본 실험에서 사용한 Y형 수미로는 가로 20 cm, 세로 70 cm, 높이 45 cm의 3개의 날개가 Y자 모양으로 되어 있으며, 실험에 들어가기에 앞서 두 날개에 35 cm 높이의 발판을 놓고 물의 온도를 27℃로 하여 발판이 잠길 정도로 채워 준비해 두었으며 물은 매일 갈아주었다. 첫째 주에는 Y형 미로의 양 날개에 발판을 두고 Y형 미로의 제일 아래지점에 흰쥐를 넣어 시작점으로 하였으며 물에서 벗어나기 위해서는 수영을 하여 발판을 찾아 올라가게 하였다.
- 체중 150~160 g인 6주령 SpragueDawley종 수컷 흰쥐 40마리를 중앙실험동물에서 구입하여 사육실의 온도 23 ± VC, 상대습도 65 ± 5%, 12시간의 낮 밤 주기로 조절된 환경에서 고형사료 (CJ 주식회사, Inchon) 와 물 (1차 이온교환수)을 무제한 공급하면서 환경에 적응시켰다. 1주일 뒤에 평균 체중 206 ± 6 g인 실험동물을 체중에 따라 난괴법으로 10마리씩 4군으로 나누어서 실험식이와 물을 자유급식으로 제공하면서 6주간 사육하였다.
데이터처리
- Bars represent means ± SEM (n = 10). Values with different superscripts are significantly different as assessed by Duncan^ multiple range test (p < 0.05). 니: Low isoflavone intake, Ml: medium isoflavone intake, HI: high isoflavone intake.
- 0 (statistical package for social science) < 이용하여 통계처리를 하였다. 결과는 실험군별 평균과 표준오차로 나타내었고 실험군간의 비교는 one-way AN0VA로 분석한 후 Duncarfs multiple range test로 p< 0.05 수준에서 검정하였다.
- 실험 결과의 자료는 SPSS 12.0 (statistical package for social science) < 이용하여 통계처리를 하였다. 결과는 실험군별 평균과 표준오차로 나타내었고 실험군간의 비교는 one-way AN0VA로 분석한 후 Duncarfs multiple range test로 p< 0.
성능/효과
- 그러므로 본 실험에서의 이소플라본 첨가수준은 식이 섭취량이나 체중에 영향을 미치지 않았을 뿐만 아니라 장기 무게에도 영향을 미치지 않는 수준이므로 이소플라본이 뇌 발달이나 뇌 기능에 미치는 영향을 살펴보기에 적절하고 결과의 해석에도 무리하지 않는 범위라고 사료된다.
- 그러므로 본 연구에서 HI군이 미로검사에서 error의 수가 유의적으로 적고 물을 피해 발판에 올라서기까지의 수영시간이 짧았던 점은 다른 연구결과와 부합되며 이소플라본의 섭취가 인지기능에 도움이 됨을 의미한다.
- 또한 발판에 올라서기까지 소요된 수영시간도 HI군이 대조군과 비교하여 유의적으로 짧았다. 따라서 이소플라본의 섭취는 학습 능력 향상 및 기억력에 효과가 있음을 알 수 있었다.
- 적었다. 또한 발판에 올라서기까지 소요된 수영시간도 HI군이 대조군과 비교하여 유의적으로 짧았다. 따라서 이소플라본의 섭취는 학습 능력 향상 및 기억력에 효과가 있음을 알 수 있었다.
- 통계적으로 유의한 차이는 HI군과 MI 군에서만 나타나서 HI군에서 MI군에 비해 error 의 수가 유의적으로 적었다. 미로의 시작지점에서 수영을 하여 발판에 올라서기까지에 소요된 시간으로 나타낸 escape latency는 대조군에서 12.9초 LI군에서 10.8초 MI군에서 10.0초, HI군에서 7.6초로 이소플라본의 섭취량이 많아질수록 감소하는 경향을 보였다. 특히 HI군에서 escape latency는 대조군과 LI군과 비교하여 유의적으로 적은 것으로 나타났다.
- 본 실험에서 나타난 MI군과 HI군의 AChE 활성의 증가는 위의 미로검사 결과와 함께 유추해보면 이소플라본이 성장기의 흰쥐의 정상적인 뇌에서 학습과 인지기능에 관여하는 cholinergic neuron에 영향을 미쳐서 효소의 활성을 증가시키고 인지능력을 향상시키는 것으로 생각된다.
- 이와 같이 이소플라본의 섭취는 첨가량과 동물의 종류 및 성별에 따라 식이 섭취량에 영향을 미침을 알 수 있으며, 섭취량의 정도에 따라 체중에 미치는 영향도 다양함을 알 수 있었다. 본 연구에서는 500 ppm의 이소플라본을 첨가한 식이를 섭취한 HI군에서도 식이 섭취량과 체중 증가량 및 식이효율에 영향을 미치지 않았으므로 일상적 섭취량의 10배의 섭취는 성장기 수컷 흰쥐에서는 식이섭취량과 체중에 영향을 미치지 않음을 알 수 있었다.
- 식이 섭취량, 체중증가량 및 식이효율은 식이 내 이소플라본 함량에 따른 실험군간의 유의성은 나타나지 않았다. 시험 6주간의 식이섭취량은 대조군이 평균 947 g, LI군이 956 g, MI군이 965 g, HI군이 957 g로 실험군간 유의적인 차이가 없었으며 체중증가량의 경우에도 네 실험군이 모두 232 g로 동일하였다. 따라서 식이효율의 경우에도 0.
- Table 2에 제시하였다. 식이 섭취량, 체중증가량 및 식이효율은 식이 내 이소플라본 함량에 따른 실험군간의 유의성은 나타나지 않았다. 시험 6주간의 식이섭취량은 대조군이 평균 947 g, LI군이 956 g, MI군이 965 g, HI군이 957 g로 실험군간 유의적인 차이가 없었으며 체중증가량의 경우에도 네 실험군이 모두 232 g로 동일하였다.
- 식이 섭취량과 체중증가량은 실험기간에 실험군 간에 차이가 없었으며 식이효율도 유의적인 차이가 나타나지 않았다. 또한 뇌, 비장, 심장 및 신장 등의 장기 무게에도 실험군 간에 차이가 없었다.
- 같다. 실험 첫 주에 하루에 한번씩 5일간 실험동물을 수미로에 넣어 헤엄치게 하여 Y형의 양 날개 중 많이 가는 쪽을 선호하는 방향으로 확인한 후, 둘째 주에는 선호하는 방향과 반대 방향에 발판을 두어 발판이 없는 날개로 들어가면 error로 간주하였는데, LI군의 평균 error의 수는 2.4, MI군의 경우에는 3.1, HI군의 경우에는 1.9로 대조군의 2.6에 비하면 “군과 HI군에서 error의 수가 적은 경향을 나타내었다. 통계적으로 유의한 차이는 HI군과 MI 군에서만 나타나서 HI군에서 MI군에 비해 error 의 수가 유의적으로 적었다.
- 실험군별 뇌의 acetylcholinesterase (AChE)의 활성은 Fig. 1에 제시하였는데 MI와 HI군에서 대조군에 비해 AChE 활성이 유의적으로 증가한 것으로 나타났다.
- 단기간의 기억이 증진됨을 볼수 있었으나 주의력 검사에서는 아무런 영향이 나타나지 않았다. 이 연구에서는 생화학적인 기전을 밝히지는 못하였으나 10주간의 비교적 짧은 기간의 영양 중재가 인지기능증진에 효과적임을 임상적으로 증명하였으며 이러한 효과가 여자에게만 국한된 것이 아님을 입증하였다고 본다.
- 또한 뇌, 비장, 심장 및 신장 등의 장기 무게에도 실험군 간에 차이가 없었다. 이러한 결과는 본 실험에서 사용한 50 ppm의 이소플라본의 수준은 미국 식품의약국에서 권장하는 수준이며 한국인의 일상적인 섭취 수준이므로 권장수준의 10배의 이소플라본을 섭취하여도 식이 섭취량과 체중증가량 및 장기 무게에 영향을 미치지 않는다는 것을 의미한다.
- 이소플라본을 250 ppm, 500 ppm을 공급한 MI와 HI군에서 대조군에 비해 AChE 활성이 유의적으로 증가하였는데, 이러한 결과는 알츠하이머병을 가진 노인성 치매 환자의 경우 choline성 신경세포의 기능이 원활하지 않아 AChE 활성이 감소하는 것으로 미루어 볼 때 이소플라본의 섭취가 신경세포를 자극하는 것으로 해석할 수 있을 것이다. Choline성 신경세포의 자극과 함께 미로의 수행능력도 증가하는 것으로 생각된다.
- 이소플라본의 섭취가 학습능력에 미치는 영향을 알아보기 위해 Y형 수미로를 이용하여 실험한 결과에서 보면 HI 군이 대조군에 비해 미로의 수행과정에 error의 수가 유의적으로 적었다. 또한 발판에 올라서기까지 소요된 수영시간도 HI군이 대조군과 비교하여 유의적으로 짧았다.
- 또한 수컷 토끼에게 이소플라본과 고 콜레스테롤을 급여한 Yamakoshi 등/의 연구에서는 이소플라본 섭취가 식이섭취 및 체중 증가에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 이와 같이 이소플라본의 섭취는 첨가량과 동물의 종류 및 성별에 따라 식이 섭취량에 영향을 미침을 알 수 있으며, 섭취량의 정도에 따라 체중에 미치는 영향도 다양함을 알 수 있었다. 본 연구에서는 500 ppm의 이소플라본을 첨가한 식이를 섭취한 HI군에서도 식이 섭취량과 체중 증가량 및 식이효율에 영향을 미치지 않았으므로 일상적 섭취량의 10배의 섭취는 성장기 수컷 흰쥐에서는 식이섭취량과 체중에 영향을 미치지 않음을 알 수 있었다.
- 특히 HI군에서 escape latency는 대조군과 LI군과 비교하여 유의적으로 적은 것으로 나타났다. 즉, 이소플라본의 섭취가 학습 수행능력에 효과가 있음을 확인할 수 있었다.
- 6에 비하면 “군과 HI군에서 error의 수가 적은 경향을 나타내었다. 통계적으로 유의한 차이는 HI군과 MI 군에서만 나타나서 HI군에서 MI군에 비해 error 의 수가 유의적으로 적었다. 미로의 시작지점에서 수영을 하여 발판에 올라서기까지에 소요된 시간으로 나타낸 escape latency는 대조군에서 12.
- 6초로 이소플라본의 섭취량이 많아질수록 감소하는 경향을 보였다. 특히 HI군에서 escape latency는 대조군과 LI군과 비교하여 유의적으로 적은 것으로 나타났다. 즉, 이소플라본의 섭취가 학습 수행능력에 효과가 있음을 확인할 수 있었다.
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