[국내논문]10가지 식용식물 추출물의 가바, 글루탐산 함량, 아세틸콜린에스테라제 억제 및 라디컬 소거능 비교 A Comparative Study of GABA, Glutamate Contents, Acetylcholinesterase Inhibition and Antiradical Activity of the Methanolic Extracts from 10 Edible Plants원문보기
본 실험에서는 식용 가능한 10종 식물의 인지기능 개선 관련 효능을 검토하기 위하여 추출물의 AChE 억제활성과 DPPH, ABTS 라디컬 소거활성을 비교하였으며, GABA 및 글루탐산의 함량을 측정하였다. 그 결과, GABA 함량은 오미자 추출물에서 14.8mg/g으로 가장 높게 나타났으며, 천궁과 하수오 추출물에서도 각각 3.1 mg/g과 5.4 mg/g으로 비교적 높게 나타났다. AChE 저해활성은 오미자, 헛개나무, 측백엽, 가시오가피 추출물이 1 mg/mL에서 각각 33, 26.6, 20.7%, 그리고 17.8%의 저해율을 나타내어 10종 추출물 중 높게 나타났다. 또한, DPPH 및 ABTS에 대한 라디컬 소거능은 헛개나무, 측백엽, 가시오가피, 오미자 추출물에서 매우 강하게 나타났다. 글루타민산은 석창포 외의 9가지 추출물에서 고르게 존재하는 것으로 나타났다. 본 연구에서 검토한 10종 추출물 중 특히 오미자는 뇌의 대사를 향상시켜 뇌기능을 촉진시키는 GABA의 함량이 높은 것과 함께 AChE 억제 활성도 가장 높았으며, 라디컬 소거효과도 비교적 높게 나타나 뇌기능 개선을 위한 뛰어난 소재로 나타났다. 또한, AChE 억제 활성과 라디컬 소거능이 높게 나타난 헛개나무, 가시오가피 및 측백엽의 인지기능 개선을 위한 기능성식품 소재로서의 활용 가능성을 확인하였다. 본 연구 결과를 통하여 인지기능 개선 효능과 관련하여 사용되는 지표 중 AChE 억제 활성과 식물 추출물의 라디컬 소거활성과의 상관관계를 나타내는 경향을 확인하였으며, GABA 및 체내에서 GABA로 전환되는 글루탐산 함량이 직접적인 AChE 억제 효과를 나타내지는 않았다.
본 실험에서는 식용 가능한 10종 식물의 인지기능 개선 관련 효능을 검토하기 위하여 추출물의 AChE 억제활성과 DPPH, ABTS 라디컬 소거활성을 비교하였으며, GABA 및 글루탐산의 함량을 측정하였다. 그 결과, GABA 함량은 오미자 추출물에서 14.8mg/g으로 가장 높게 나타났으며, 천궁과 하수오 추출물에서도 각각 3.1 mg/g과 5.4 mg/g으로 비교적 높게 나타났다. AChE 저해활성은 오미자, 헛개나무, 측백엽, 가시오가피 추출물이 1 mg/mL에서 각각 33, 26.6, 20.7%, 그리고 17.8%의 저해율을 나타내어 10종 추출물 중 높게 나타났다. 또한, DPPH 및 ABTS에 대한 라디컬 소거능은 헛개나무, 측백엽, 가시오가피, 오미자 추출물에서 매우 강하게 나타났다. 글루타민산은 석창포 외의 9가지 추출물에서 고르게 존재하는 것으로 나타났다. 본 연구에서 검토한 10종 추출물 중 특히 오미자는 뇌의 대사를 향상시켜 뇌기능을 촉진시키는 GABA의 함량이 높은 것과 함께 AChE 억제 활성도 가장 높았으며, 라디컬 소거효과도 비교적 높게 나타나 뇌기능 개선을 위한 뛰어난 소재로 나타났다. 또한, AChE 억제 활성과 라디컬 소거능이 높게 나타난 헛개나무, 가시오가피 및 측백엽의 인지기능 개선을 위한 기능성식품 소재로서의 활용 가능성을 확인하였다. 본 연구 결과를 통하여 인지기능 개선 효능과 관련하여 사용되는 지표 중 AChE 억제 활성과 식물 추출물의 라디컬 소거활성과의 상관관계를 나타내는 경향을 확인하였으며, GABA 및 체내에서 GABA로 전환되는 글루탐산 함량이 직접적인 AChE 억제 효과를 나타내지는 않았다.
In order to investigate the efficacies for cognitive function of edible plants, we measured the inhibitory effects of acetylcholinesterase(AChE) activity, radical scavenging activities, and the contents of GABA and glutamate in the plant extracts. Among the plant extracts, Schizandra chinensis conta...
In order to investigate the efficacies for cognitive function of edible plants, we measured the inhibitory effects of acetylcholinesterase(AChE) activity, radical scavenging activities, and the contents of GABA and glutamate in the plant extracts. Among the plant extracts, Schizandra chinensis contained the highest GABA 14.8 mg/g and the extracts of Cnidium officinale and Polygonum multiflorum also had a relatively high GABA. On the other hand, plant extracts except, Acorus gramineus, showed similar glutamate contents. S. chinensis, Hovenia dulcis, Thuja orientalis, and Eleutherococcus senticosus exhibited high inhibition against AChE activities at about 18-33% at 1 mg/mL. In addition, strong radical scavenging activities were also detected in those extracts which showed high AChE inhibition. Taken together, H. dulcis, T. orientalis, E. senticosus, and S. chinensis could be effective resources for enhancing cognitive function. Further, it was suggested that the AChE inhibitory activities of plant extracts might be related to antioxidative activity.
In order to investigate the efficacies for cognitive function of edible plants, we measured the inhibitory effects of acetylcholinesterase(AChE) activity, radical scavenging activities, and the contents of GABA and glutamate in the plant extracts. Among the plant extracts, Schizandra chinensis contained the highest GABA 14.8 mg/g and the extracts of Cnidium officinale and Polygonum multiflorum also had a relatively high GABA. On the other hand, plant extracts except, Acorus gramineus, showed similar glutamate contents. S. chinensis, Hovenia dulcis, Thuja orientalis, and Eleutherococcus senticosus exhibited high inhibition against AChE activities at about 18-33% at 1 mg/mL. In addition, strong radical scavenging activities were also detected in those extracts which showed high AChE inhibition. Taken together, H. dulcis, T. orientalis, E. senticosus, and S. chinensis could be effective resources for enhancing cognitive function. Further, it was suggested that the AChE inhibitory activities of plant extracts might be related to antioxidative activity.
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문제 정의
이와 같이 치매치료제 개발과정에 있어서 전 세계적으로 acetylcholinesterase(AChE)가 가장 많이 약리작용점으로 채택되고 있는 연구 추세이며(16), GABA의 경우 배아미, 녹차 및 뽕잎 등에 다소 함유되어 있으나, 약리작용을 발휘하기에는 함량이 매우 낮다(17). 이에 본 연구에서는 뇌기능 향상을 위하여 민간에서 널리 사용되는 10가지 생약 추출물(당귀: Angelica gigas, 원지: Polygala tenuifolia, 천궁: Cnidium officinale, 하수오: Polygonum multiflorum, 백복신: Poria cocos, 오미자: Schizandra chinensis, 측백엽: Thuja orientalis, 가시오가피: Eleutherococcus senticosus, 석창포: Acorus gramineus, 헛개나무: Hovenia dulcis)을 대상으로 하여 AChE의 저해효과와 GABA 함량 및 항산화 효과 등의 생리 활성의 상관 관계를 살펴봄으로써 민간에서 사용하는 생약 추출물의 효능을 입증하고자 하였다.
노인성 치매의 경우 신경세포의 사멸에 의한 것으로, 활성산소의 산화적 스트레스에 의하여 뇌조직에서 지질과산화의 증가, 단백질과 DNA 산화의 증가 및 신경세포 사멸 등에 의하여 유발된다고 보고 있다(30,31). 따라서 본 실험에서 10가지 식물 추출물의 라디컬 소거활성을 측정하였다. DPPH는 짙은 자색을 띄는 비교적 안정한 free radical로서 항산화제, 방향족 아민류 등에 의해 환원되어 색이 탈색되는데 이것은 다양한 천연소재로부터 항산화 물질을 검색하는데 많이 이용되고 있다(32).
본 연구에서 검토한 10종 추출물 중 특히 오미자는 뇌의 대사를 향상시켜 뇌기능을 촉진시키는 GABA의 함량이 높은 것과 함께 AChE 억제 활성도 가장 높았으며, 라디컬 소거효과도 비교적 높게 나타나 뇌기능 개선을 위한 뛰어난 소재로 나타났다. 또한, AChE 억제 활성과 라디컬 소거능이 높게 나타난 헛개나무, 가시오가피 및 측백엽의 인지기능 개선을 위한 기능성식품 소재로서의 활용 가능성을 확인하였다. 본 연구 결과를 통하여 인지기능 개선 효능과 관련하여 사용되는 지표 중 AChE 억제 활성과 식물 추출물의 라디컬 소거활성과의 상관관계를 나타내는 경향을 확인하였으며, GABA 및 체내에서 GABA로 전환되는 글루탐산 함량이 직접적인 AChE 억제 효과를 나타내지는 않았다.
제안 방법
본 실험에 사용된 생약시료는 불순물을 제거를 위하여 수세한 후 건조하여 사용하였고, 무게의 10배량(w/v)의 methanol(Mallinckrodt Baker Inc., Philipsburg, MT, USA)을 가하여 24시간 동안 정치하여 총 3회 반복 추출하였다. 추출액은 여과지(Whatman No.
GABA 정량분석은 Zhang과 Bown의 방법(18)을 96 well plate에 맞게 수정하여 실시하였다. Eppendorf tube에 시료 0.
1 M KOH 160 µL를 eppendorf tube에 첨가한 다음 3-5분간 교반하고 다시 13,000×g에서 5분간 원심분리한 후 상등액을 희석하여 GABA함량 측정에 이용하였다. GABA함량은 GABase를 이용하는 효소 방법을 사용하였고 생성되는 NADPH의 양을 ELISA reader(Molecular Deivce Co., Sunnyvale, CA, USA)를 이용하여 340 nm에서 측정하였다.
2가지 용매를 이용하여 Table 1과 같은 gradient 조성으로 추출물들을 분석하였다. L-Glutamate의 함량분석은 표준품인 L-glutamate(Sigma, Chemical Co., St. Louis, MO, USA)를 위와 동일한 방법으로 반응시킨 후, HPLC 분석을 통한 검량선을 작성하여 계산하였다.
저해 활성 측정은 Ellman법(20)과 Jason법(21)을 변형하여 수행하였다. AChE(Sigma, Chemical Co.
시료의 free radical 소거 활성은 Blois(22)의 방법을 변형하여 stable radical인 2,2'-Diphenyl-β-picrylhydrazyl(DPPH, Sigma Chemical Co.)에 대한 환원력을 측정한 것으로 99% methanol에 각 시료를 녹여 농도별로 희석한 희석액 160 µL와 메탄올에 녹인 0.15 mM DPPH 용액 40 µL를 가하여 실온에 30분 방치한 후 517 nm에서 흡광도를 측정하였다.
본 연구에서는 당귀 등 생약재 10종의 MeOH 추출물을 대상 시료로 하여 γ-ABAT와 SSADH 두 효소로 이루어진 GABase 효소를 이용하여 GABA함량을 측정하였으며 그 결과는 Table 2에 나타내었다.
희석된 ABTS용액 180 µL에 sample 20 µL를 가하여 잘 혼합하고 정확히 1분 동안 방치한 후 흡광도를 측정하였다.
본 실험에서는 10가지 식용식물 추출물을 이용하여 전기뱀장어로부터 추출 정제된 AChE 활성 저해효과를 acetylthiocholine iodide을 기질로 사용하여 검색하였다. 우선 각각 1 mg/mL의 농도로 희석한 각 생약재 추출물을 검체로 하여 각각의 효소저해 효과를 검색하고, 그 결과를 Fig.
본 실험에서는 10가지 식용식물 추출물을 이용하여 전기뱀장어로부터 추출 정제된 AChE 활성 저해효과를 acetylthiocholine iodide을 기질로 사용하여 검색하였다. 우선 각각 1 mg/mL의 농도로 희석한 각 생약재 추출물을 검체로 하여 각각의 효소저해 효과를 검색하고, 그 결과를 Fig. 1에 나타내었다. 그 중 오미자, 헛개나무, 측백엽, 가시오가피 추출물 1 mg/mL에서 각각 33.
L-Glutamate는 glutamate decarboxylase의 촉매작용에 의해 GABA로 전환 가능하므로, 10가지 생약 추출물에서 GABA의 전구체인, L-glutamate의 함량을 분석했다. 10가지 생약재의 메탄올 추출물에 함유된 아미노산의 아미노그룹(-NH2)과 FDAA의 불소(F) 이온이 치환반응을 일으켜 형성된 FDAA-아미노산 유도체를 시료로 사용하였다.
DPPH는 짙은 자색을 띄는 비교적 안정한 free radical로서 항산화제, 방향족 아민류 등에 의해 환원되어 색이 탈색되는데 이것은 다양한 천연소재로부터 항산화 물질을 검색하는데 많이 이용되고 있다(32). 본 실험에서는 10가지 식물 추출물과 합성 항산화제인 BHA의 항산화 효과를 DPPH의 소거활성을 측정하여 비교하였으며 그 결과는 Table 4에 나타내었다. 대부분의 추출물들이 다소 낮은 DPPH radical 소거능을 나타냈지만 헛개나무, 측백엽, 가시오가피, 그리고 오미자 추출물의 RC50 값이 각각 13.
본 실험에서는 10가지 식물 추출물과 비타민E 유사체인 Trolox를 이용하여 ABTS 라디컬 소거능을 비교하였으며, 그 결과는 Table 4에 나타내었다. ABTS 라디컬 소거활성에서도 DPPH 라디컬 소거 활성과 유사한 경향으로 나타났으며 오미자 추출물의 경우 RC50 값이 55.
본 실험에서는 식용 가능한 10종 식물의 인지기능 개선 관련 효능을 검토하기 위하여 추출물의 AChE 억제활성과 DPPH, ABTS 라디컬 소거활성을 비교하였으며, GABA 및 글루탐산의 함량을 측정하였다. 그 결과, GABA 함량은 오미자 추출물에서 14.
Column은 YMC사의 C18(150×4.6 mm I.D., 4 µM)를 사용하였고 온도와 flow rate는 각각 40℃과 1 mL/min로 하였으며, 340 nm에서 분석하였다.
본 실험에 사용된 당귀(Angelica gigas), 원지(Polygala tenuifolia), 천궁(Cnidium officinale), 하수오(Polygonum multiflorum), 백복신(Poria cocos), 오미자(Schizandra chinensis), 측백엽(Thuja orientalis), 가시오가피(Eleutherococcus senticosus), 석창포(Acorus gramineus), 헛개나무(Hovenia dulcis)는 대구시 약령시장에서 건조 상태의 것을 구입하여 사용하였다.
-glutamate의 함량을 분석했다. 10가지 생약재의 메탄올 추출물에 함유된 아미노산의 아미노그룹(-NH2)과 FDAA의 불소(F) 이온이 치환반응을 일으켜 형성된 FDAA-아미노산 유도체를 시료로 사용하였다. 이 방법은 HPLC를 이용하여 아미노산의 chiral 형태인 D-form과 L-form을 비극성 컬럼을 이용해서 분리할 수 있다는 장점이 있으며(19) 본 실험의 결과는 Table 3에 나타내었다.
데이터처리
실험결과의 통계분석은 SAS program을 이용한 일원분산분석법을 실시하여 Duncan’s multiple range test에 의해 시료간의 유의적 차이(p<0.05)를 검정하였다.
이론/모형
ABTS radical을 이용한 항산화력 측정은 ABTS cation decolourisation assay방법(23)에 의하여 실시하였다. 7 mM 2,2'-azinobis(3-ethylbenzthiazoline-6-sulfonic acid) (ABTS, Sigma Chemical Co.
성능/효과
본 연구에 사용된 10종의 생약 추출물 중 천궁, 하수오, 측백엽, 석창포 추출물에서 각각 3.1±0.1, 5.4±0.2, 1.6±0.2, 1.0±0.2 mg/g의 높은 GABA함량을 나타내었으며, 또한 원지, 백복신, 가시오가피, 헛개나무 추출물에서도 각각 0.7±0.1, 0.2±0.1, 0.9±0.1, 0.9±0.1 mg/g의 GABA 함량이 측정되었다.
7 mg/g의 가장 높은 GABA 함량이 측정되었는데 오미자에는 shizandrin이라는 물질이 함유되어 있으며 이 물질이 GABA 생합성 경로에서 GABA 분해효소의 활성을 조절하는 것으로 알려져 있어 다른 생약시료들에 비해 높은 GABA함량을 나타내는 것으로 생각된다(28). 본 실험에서는 당귀를 제외한 9종의 생약 추출물에서 높은 GABA 함량을 확인할 수 있었다.
1에 나타내었다. 그 중 오미자, 헛개나무, 측백엽, 가시오가피 추출물 1 mg/mL에서 각각 33.0, 26.6, 20.7, 17.8%로 비교적 높은 억제활성을 나타냈으며, 당귀, 원지, 천궁 백복신, 석창포 추출물에서는 약 6-10%의 억제활성을나타냈다. 한편 AChE 저해 효과가 보고되어있는 황련의 황련 메탄올 추출물은 대조구로 사용하였으며 0.
8%로 비교적 높은 억제활성을 나타냈으며, 당귀, 원지, 천궁 백복신, 석창포 추출물에서는 약 6-10%의 억제활성을나타냈다. 한편 AChE 저해 효과가 보고되어있는 황련의 황련 메탄올 추출물은 대조구로 사용하였으며 0.1 mg/mL에서 60%의 억제활성을 확인할 수 있었다(data not shown). 이는 Kim 등(16)이 발표한 내용과 유사한 것으로 대부분의 생약 추출물들이 약한 효소 저해활성을 보였으며 황련의 경우 3 µg/mL의 농도에서도 50%이상 저해하는 강력한 활성을 보여주었다.
이는 Kim 등(16)이 발표한 내용과 유사한 것으로 대부분의 생약 추출물들이 약한 효소 저해활성을 보였으며 황련의 경우 3 µg/mL의 농도에서도 50%이상 저해하는 강력한 활성을 보여주었다. 본 실험에서도 하수오 추출물을 제외한 9가지 생약추출물에서 AChE 저해활성을 확인할 수 있었다.
10가지의 생약재 추출물 중 석창포를 제외한 9가지 추출물의 L-glutamate 함량은 최저 2.4±0.1 mg/g에서 최대 2.6±0.2 mg/g로 검출되어 시료간 함량의 차이가 크지 않았다.
대부분의 추출물들이 다소 낮은 DPPH radical 소거능을 나타냈지만 헛개나무, 측백엽, 가시오가피, 그리고 오미자 추출물의 RC50 값이 각각 13.8±4.3, 17.6±0.5, 45.6±0.9, 48.5±0.5 µg/mL로 나타났으며, 특히 헛개와 측백엽 추출물의 경우 합성 항산화제인 BHA(15.1±2.0 µg/mL)과 유사한 활성으로 강력한 DPPH 라디컬 소거능을 보이는 것으로 나타났다.
이렇게 일정한 L-glutamate의 함량이 검출된 것은 L-glutamate로부터 glutamate decarboxylase의 효소 작용에 의하여 체내에서 GABA로 전환 가능성을 시사한다. 또한 10종류의 생약재 전체에서 D-glutamate는 검출되지 않았다.
항산화 효과를 측정하는 라디컬 소거능 측정 결과, AChE 억제활성이 높았던 오미자, 헛개나무, 측백엽 및 가시오가피 추출물은 강한 항산화 효과를 갖는 것을 확인할 수 있었다. 반면, 가장 낮은 AChE 억제활성을 나타낸 하수오 추출물은 특히 ABTS 라디컬에 대해 낮은 소거능(RC50=178.
본 실험에서는 식용 가능한 10종 식물의 인지기능 개선 관련 효능을 검토하기 위하여 추출물의 AChE 억제활성과 DPPH, ABTS 라디컬 소거활성을 비교하였으며, GABA 및 글루탐산의 함량을 측정하였다. 그 결과, GABA 함량은 오미자 추출물에서 14.8 mg/g으로 가장 높게 나타났으며, 천궁과 하수오 추출물에서도 각각 3.1 mg/g과 5.4 mg/g으로 비교적 높게 나타났다. AChE 저해활성은 오미자, 헛개나무, 측백엽, 가시오가피 추출물이 1 mg/mL에서 각각 33, 26.
4 mg/g으로 비교적 높게 나타났다. AChE 저해활성은 오미자, 헛개나무, 측백엽, 가시오가피 추출물이 1 mg/mL에서 각각 33, 26.6, 20.7%, 그리고 17.8%의 저해율을 나타내어 10종 추출물 중 높게 나타났다. 또한, DPPH 및 ABTS에 대한 라디컬 소거능은 헛개나무, 측백엽, 가시오가피, 오미자 추출물에서 매우 강하게 나타났다.
8%의 저해율을 나타내어 10종 추출물 중 높게 나타났다. 또한, DPPH 및 ABTS에 대한 라디컬 소거능은 헛개나무, 측백엽, 가시오가피, 오미자 추출물에서 매우 강하게 나타났다. 글루타민산은 석창포 외의 9가지 추출물에서 고르게 존재하는 것으로 나타났다.
글루타민산은 석창포 외의 9가지 추출물에서 고르게 존재하는 것으로 나타났다. 본 연구에서 검토한 10종 추출물 중 특히 오미자는 뇌의 대사를 향상시켜 뇌기능을 촉진시키는 GABA의 함량이 높은 것과 함께 AChE 억제 활성도 가장 높았으며, 라디컬 소거효과도 비교적 높게 나타나 뇌기능 개선을 위한 뛰어난 소재로 나타났다. 또한, AChE 억제 활성과 라디컬 소거능이 높게 나타난 헛개나무, 가시오가피 및 측백엽의 인지기능 개선을 위한 기능성식품 소재로서의 활용 가능성을 확인하였다.
또한, AChE 억제 활성과 라디컬 소거능이 높게 나타난 헛개나무, 가시오가피 및 측백엽의 인지기능 개선을 위한 기능성식품 소재로서의 활용 가능성을 확인하였다. 본 연구 결과를 통하여 인지기능 개선 효능과 관련하여 사용되는 지표 중 AChE 억제 활성과 식물 추출물의 라디컬 소거활성과의 상관관계를 나타내는 경향을 확인하였으며, GABA 및 체내에서 GABA로 전환되는 글루탐산 함량이 직접적인 AChE 억제 효과를 나타내지는 않았다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
치매에는 어떤 것들이 있는가?
또한 이러한 현상은 노인인구가 빠르게 증가함에 따라 더 급속하게 증가할 것으로 예상되고 있다(2,3). 치매에는 퇴행성 변화에 의한 Alzheimer’s disease(AD)와 뇌경색 등으로 유발되는 뇌혈관성 치매 그리고 중독성 치매 등이 있다. 65세 이상의 치매환자 중 AD가 50-60%를 차지하고 있으며, 여성이 남성보다 발병 빈도가 2-3배 높은 것으로 보고되고 있다(4).
현재까지 개발된 기억력 개선 약물에는 어떤 것들이 있는가?
최근 치매 등으로 인해 저하된 인지기능 및 학습기능을 개선시키고 향상시키는 다양한 치료전략을 수립하고 효과적인 물질을 찾고자 하는 노력이 시도되고 있으며 현재까지 개발된 기억력 개선 약물들은 acetylcholine 합성전구체, 수용체 활성제, acetylcholinesterase inhibitor 등이 있으나 효과가 일시적이고 미약하며 심각한 부작용 및 독성 때문에 아직 사용에 논란의 여지가 많다(7-9).
동물에서 γ-aminobutyric acid의 기능은 무엇인가?
한편 γ-aminobutyric acid(GABA)는 자연계에 분포하는 비단백질 아미노산의 일종으로 4개의 탄소로 구성되어 있으며, 물에 매우 잘 녹는 물질이다(10,11). GABA는 L-glutamic acid로부터 glutamate decarboxylase의 촉매작용에 의해 생성되며, 주로 동물의 경우, 중추신경계의 억제성 신경전달물질로서(12) 뇌의 혈류를 활발하게 하고 산소 공급량을 증가시켜 뇌세포의 대사기능을 촉진시키며(13) 혈압강하와 알코올 대사를 증진시키는 것으로 알려져 있다(14). 또한, GABA의 농도가 급격히 감소하거나 함량이 줄어들 때에는 발작이나 경련 등이 발생하며 이러한 현상이 지속될 시, 간질이나 치매 등 신경에 관계된 신경성 질환을 일으킬 수 있는 것으로 보고되고 있다(15).
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