[논문]생약추출물의 acetylcholinesterase 저해, 항산화 및 신경세포보호 효과 in vitro 탐색

엄민영; 하태열; 성기승; 김용식

doi:10.11002/kjfp.2013.20.6.840

생약추출물의 acetylcholinesterase 저해, 항산화 및 신경세포보호 효과 in vitro 탐색
In vitro screening of the acetylcholinesterase inhibition, antioxidant activity, and neuronal cell protective effect of medicinal plant extracts 원문보기

한국식품저장유통학회지 = Korean journal of food preservation, v.20 no.6, 2013년, pp.840 - 845

엄민영 (한국식품연구원 대사영양연구단) , 하태열 (한국식품연구원 대사영양연구단) , 성기승 (한국식품연구원 대사영양연구단) , 김용식 (연성대학교 호텔조리과)

초록
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본 연구에서는 20종 생약 열수추출물의 AChE 활성, 산화스트레스로 인한 지질 과산화물 생성 억제능 및 뇌신경세포 사멸에 대한 보호효과를 비교하였다. AChE의 억제활성은 산수유, 감초, 당귀 열수추출물에서 우수하였으며, 그 중 산수유가 가장 높은 억제율을 나타내었다. 또한 $H_2O_2/FeSO_4$로 산화 스트레스를 유발시켜 생약 열수추출물의 지질과산화물 생성 억제 활성을 조사한 결과 소엽, 하수오, 계피 및 감초 열수추출물에서 높은 항산화 활성을 보였다. L-Glutamate에 의해 유도된 신경세포 독성에 대한 보호효과는 감초, 계피, 길경, 박하 열수추출물의 $100{\mu}g/mL$ 농도에서 관찰되었다. 본 연구를 종합적으로 살펴보았을 때, 감초 열수추출물이 치매 예방 및 개선제로써의 활용가능성이 가장 뛰어난 것으로 판단된다. 향후 치매예방 효능을 가지는 새로운 화합물 발굴을 위한 기초자료로 활용될 것으로 사료된다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study investigated the effects (i.e., the acetylcholinesterase activity, lipid peroxidation, and neuronal survival) of 20 kinds of medicinal water extracts. The water extracts of three medicinal plants - Cornus officinalis, Glycyrrhiza glabra, and Angelica gigas - were found to be the most effective on acetylcholinesterase inhibitory activity. In the lipid peroxidation-generating system induced by $H_2O_2/FeSO_4$ in rat brain homogenates, Perilla frutescens, Polygonum multiflorum, Cinnamomun cassia, and G. glabra exhibited protective activity against lipid peroxidation. The neuronal cell death induced by L-glutamate in PC12 was suppressed by the water extracts of G. glabra, Cinnamomun cassia, Platycodon grandiflorum, and Mentha arvensis at the concentration of $100{\mu}g/mL$. Taken together, these results showed that the water extract of G. glabra has the potential anti-dementia activity, which suggests that it might provide an effective strategy for improving dementia.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

하지만, 우리나라에서 오래전부터 사용되어 온 생약자원들은 관련 질환의 치료 또는 예방용도로 널리 이용되어 왔으나 효능에 있어서 과학적 근거는 명확하게 제시되고 있지 않다. 이에, 본 실험에서는 치매예방 및 개선제로 사용되거나 가능성이 알려진 생약을 선별하고 AChE 활성 억제, 산화 스트레스로 인한 지질 과산화물의 형성 및 뇌신경세포의 사멸 억제능을 평가하여 치매예방 및 개선 소재로써의 가치를 검토하고자 하였다.

제안 방법

본 연구에서는 L-glutamate에 의해 유도된 세포독성 상태에서 생약추출물의 신경세포보호 효과를 평가하였으며, 그결과를 Fig. 3에 제시하였다. 배양된 세포에 L-glutamate를 0～25 mM의 농도로 처리하여 세포생존율을 측정한 결과, L-glutamate의 농도가 증가할수록 세포생존율은 유의적으로 감소하였고, 20 mM 농도에서 약 50%의 생존율을 나타내었다 (p<0.
알츠하이머 질환의 병리학적 특징 중의 하나인 기억력 손상은 콜린기능의 결손으로 제시되고 있으며(5), 신경전달물질인 acetylcholine(ACh)을 가수분해 시키는 효소를 저해하는 AChE inhibitor를 치료제로 사용하고 있다(12,13). 이에 본 연구에서는 갈근 등 총 20종의 열수추출물에 대한 치매 예방 효과를 탐색하기 위하여 신경전달물질인 ACh의 함량에 영향을 줄 수 있는 AChE 저해 활성을 조사하였다.
이는 결과적으로 신경세포의 사멸을 초래하게 되는데, 일정기간 동안 비타민 C와 E 등의 항산화비타민을 섭취한노인집단에서 노화에 따른 기억력 손상 정도가 낮은 것으로 보고(17,18)되고 있어 항산화제의 섭취는 알츠하이머 치료법 중의 하나로 활용되고 있다. 이에 본 연구에서는 뇌조직을 이용하여 생약 열수추출물이 산화스트레스원(H₂O₂/ FeSO₄)에 의해 생성된 지질과산화물의 형성을 억제시키는지 조사하여, 그 결과를 Fig. 2에 제시하였다.

대상 데이터

본 실험에 사용된 약용식물들은 한국한의학연구원의 자문을 받아 문헌상 치매예방 및 개선 효과의 가능성이 있다고 알려진 것 혹은 처방에 이용되고 있는 것으로 선별하였다(7,8). 선발된 소재로는 갈근, 감초, 강황, 계피, 구기자, 길경, 당귀, 대추, 두충, 박하, 복분자, 산수유, 석창포, 소엽, 어성초, 원지, 진피, 천궁, 천마, 하수오 20종으로 2010년 경동시장에서 구입하였다. 생약재의 불순물을 제거하기 위하여 수세한 후 20~25℃에서 24시간 건조하였다.

데이터처리

실험결과는 SPSS 통계 프로그램(version 18.0 SPSS Inc., Chicago, USA)을 이용하여 평균과 표준편차를 나타내었고, 각 처리군 간의 유의성에 대한 검증은 일원배치 분산분석 (one-way ANOVA test)을 이용하여 확인하였으며, p<0.05 수준에서 Tukey’s test를 이용하여 분석하였다.

이론/모형

Acetylcholinesterase의 활성은 Ellman의 방법(9)에 따라 측정하였다. Cuvett에 phosphate buffer(0.

성능/효과

Fig. 1에 제시한 바와 같이, 생약 열수추출물 중 산수유 31.6±1.7%, 감초 25.8±1.2%, 당귀 22.5±0.6% 순으로 비교적 높은 AChE 저해활성을 나타내었다. 복분자, 원지, 소엽 열수추출물에서는 약 10~20%의 저해활성을 보인 반면, 그외 14종들은 10% 미만의 낮은 저해활성을 나타내었다.
생약 열수추출물 중 가장 높은 지질과산화물 생성 억제 활성 나타낸 것은 소엽으로 78.9%이었고, 그 다음으로 하수오 63.9%, 계피 61.8%, 감초 60.2% 순으로 높게 나타났다. 소엽, 하수오, 계피 및 감초를 제외한 16종의 생약 열수추출 물에 대한 지질과산화물 억제 활성은 모두 50% 미만인 것으로 조사되었다.
한편, PC12 신경세포에 L-glutamate와 각각의 생약 열수추출물(50, 100 μg/mL)을 동시에 처리한 경우, L-glutamate 단독처리구에 비하여 감초, 계피, 길경, 박하 열수추출물 100 μg/mL 농도에서 세포생존율이 67.8%(p<0.05), 73.6% (p<0.01), 75.9%(p<0.01), 70.7%(p<0.05)로 통계적 유의차를 나타내었다. 대부분의 생약추출물에서 농도별 효과는 관찰되지 않았으나, 계피 열수추출물의 경우 50 μg/mL에서 66.

후속연구

이상의 결과들을 종합해 볼 때, 갈근 등의 총 20여종 생약추출물 중 감초가 AChE 효소 저해,지질과산화물 생성 억제 및 신경세포보호 효과가 높아 퇴행성 질환의 하나인 치매 예방 가능성을 보여주었으며, 향후 생리활성물질 구명 및 인지기능개선 효과에 대한 분자수준의 심도있는 연구가 필요할 것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	알츠하이머병의 발병 인자는 무엇인가?	알츠하이머병은 많은 원인에 의해 유발되지만 콜린성 신경계의 변화, 산화 스트레스, glutamate, amyloid plaque 생성, tau protein 침착, Ca homeostasis의 불균형, 염증 등이 발병 인자로 제시되고 있다(2). 신경전달물질의 하나인 L-glutamate는 정상적인 신경반응을 유도하는 역할을 하지만, 과도한 수준의 L-glutamate는 뇌세포 조직내 단위세포로 유입되는 칼슘의 양을 증가시켜 독성 작용이 나타나 결국 세포를 손상시킨다(3).
	치매 발생 기전 중 하나로 acetylcholinesterase의 농도 증가는 어떤 결과를 초래하는가?	산화 스트레스는 정상적인 노화과정이나 신경퇴행성 질환에서 핵심적인 역할을 할 수 있으며, 특히 뇌는 산화 스트레스에 손상되기 쉬운 것으로 알려져 있다(4). 또한 알츠하이머의 증상의 하나인 기억력 감퇴현상은 신경전달물질인 아세틸콜린 함량과 관계가 있다는 증거가 다양하게 제시되고 있다(5). Talesa 등(6)은 뇌중 acetylcholinesterase(AChE)의 농도가 증가할수록 신경세포의 콜린성 신경전달물질이 결핍되어 기억 및 인지기능 장애를 유발할 수 있다고 보고하였다. 이에 많은 연구들은 치매 발생 기전에 근거하여 치료법을 개발하고 있으나, 최근까지 사용되고 있는 약물들의 경우, 생체 내 낮은 이용률 및 간독성 등 부작용이 유발되어 안전성이 인정되고 있는 천연물이나 약용식물에서 기존 약물들을 대체할 수 있는 새로운 치매치료, 개선제의 개발을 진행하고 있다.
	노인성 치매는 무엇으로 구분되는가?	현대의학의 발달에 따른 인간 수명의 연장은 노령인구의 증가를 초래하게 되었고, 이와 더불어 노인성 치매환자는 65세 이상 노인인구의 약 10%로 높은 발병률을 보이고 있어 심각한 사회, 경제적 문제로 대두되고 있다. 노인성 치매는 주로 뇌혈관성 치매(cerebrovascular dementia)와 알츠하이머병(Alzheimer disease)으로 구분되며, 이중 알츠하이머병은 50% 이상을 차지하고 있다(1).

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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