[논문]천마 추출액이 Scopolamine으로 유발된 기억력 감퇴 흰쥐에 미치는 영향

김진호; 추한나; 박은혜; 정종길; 김경옥; 김정상

doi:10.3746/jkfn.2013.42.4.595

천마 추출액이 Scopolamine으로 유발된 기억력 감퇴 흰쥐에 미치는 영향
Effects of Gastrodia elata Extracts on Scopolamine-induced Memory Impairment in Rats 원문보기

한국식품영양과학회지 = Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition, v.42 no.4, 2013년, pp.595 - 599

김진호 (동신대학교 한의과대학 해부학교실) , 추한나 (동신대학교 한의과대학 해부학교실) , 박은혜 (동신대학교 한의과대학 해부학교실) , 정종길 (동신대학교 한의과대학 본초학교실) , 김경옥 (동신대학교 한의과대학 한방신경정신과학교실) , 김정상 (동신대학교 한의과대학 해부학교실)

초록
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알츠하이머병은 신경세포가 점차적으로 퇴화되는 질환으로 특히 해마와 기저쪽 앞뇌의 뇌조직이 위축되어 점진적으로 기억력을 잃어간다. 본 연구는 scopolamine(1 mg/kg, 7일 동안 1일 1회)으로 유발된 수컷 Sprague-Dawley 흰쥐 해마의 신경독성에 대한 천마 물 추출액의 효과를 규명하기 위하여 수행하였다. 실험동물(n=25)은 5군으로 나누었으며, 각 군마다 5마리씩 사용하였다. 실험군은 생리식염수를 투여한 정상군(Nor), scopolamine으로 유발한 다음 생리식염수를 20일(C-20)과 30일(C-30) 동안 투여한 대조군, scopolamine으로 유발한 다음 천마 추출액(200 mg/kg)을 20일(G-20)과 30일(G-30) 동안 투여한 실험군으로 구분하였다. 광학현미경으로 관찰한 결과 해마의 신경세포 핵은 G-20과 G-30에 비하여 C-20과 C-30에서 보다 응축되었거나 위축되어 있었다. 해마의 CA1과 CA3의 세포밀도를 조사한 결과 실험군이 대조군보다 높게 나타났다. 해마 주변의 뇌세포를 PAS로 염색한 결과 amyloid ${\beta}$ 단백질을 함유한 PAS-양성물질이 대조군에 비하여 실험군에서 감소하였다. 이상의 결과로 보아 천마 물추출액은 scopolamine으로 유발된 신경 독성을 개선하는 효과가 있는 것으로 사료되었다.

Abstract ▼ AI-Helper

Alzheimer's disease is a progressive neurodegenerative disorder characterized by a gradual decline in memory associated with shrinkage of brain tissue, with a localized loss of neurons mainly in the hippocampus and basal forebrain. This study investigated the neuroprotective effect of Gastrodia elata aqueous extracts against scopolamine-induced neurotoxicity in the hippocampus of male Sprague-Dawley rats. The animals (n=25) were divided into five different groups with five animals per each group. The normal group (Nor) was administered with saline, while the control (Con) group was administered saline after scopolamine treatment. The experimental group (Exp) was administered Gastrodia elata aqueous extracts (200 mg/kg body weight) for 20 or 30 days after scopolamine treatment. From a light microscopy study, the nuclei of neurons in the hippocampus were more shrunken or condensed in the 20 or 30 day control groups compared to experimental groups. The densities of neurons from the CA1 and CA3 area of the hippocampus in the Exp increased compared with the Con. Amyloid ${\beta}$ protein, containing PAS-positive materials, was lower in the Exp compared with the Con. The present study demonstrates that Gastrodia elata aqueous extracts possess neuroprotective potential, thus validating its use in alleviating the toxic effects of scopolamine.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

천마에 대한 연구로는 중추신경계의 혈류 개선(18, 19), 뇌조직의 출혈이나 부종(20), 뇌허혈 시 신경보호 효과 (21)에 대한 연구가 이루어져 왔으나, 천마의 추출액이 기억의 형성과 저장과정에 관여하는 해마의 신경세포에 미치는 영향에 관한 연구는 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 국내에서 생산되는 천마의 물추출물을 scopolamine을 투여 하여 해마의 신경세포를 손상시킨 흰쥐에 투여하여 그 효과를 규명하고자 하였다.

제안 방법

실험군은 기억력 감퇴를 유발시키지 않는 정상군(Nor), scopolamine를 7일간 복강 주사하여 기억력 감퇴를 유발시킨 다음 음용수만 20일과 30일 동안 공급한 20일 대조군(C-20)과 30일 대조군(C-30), scopolamine을 대조군과 동일한 방법으로 투여한 다음 성인의 1일 복용량에 해당하는 천마 추출물(200 mg/kg)을 동일기간 동안 투여한 20일 실험군 (G-20)과 30일 실험군(G-30)으로 구분하였다. 실험동물은각 군마다 5마리씩 사용하였다.
정상군을 제외한 모든 실험동물은 scopolamine(SigmaAldrich, St. Louis, MO, USA) 1 mg/kg을 0.9% 식염수 1 mL에 용해하여 7일 동안 1일 1회 복강 주사하여 동물모델을 구축하였다.
천마를 수증기로 삶고서 70^oC에서 120시간 숙성시킨 다음 40g을 물 900 mL에 넣고 약탕기로 3시간 동안 가열하였다. 얻은 추출액은 3,000 rpm으로 원심분리하여 상층액을 감압 농축(CCA-1100, Eyela, Tokyo, Japan)한 다음 저온순환수조(COOL ACE CA-1500, Eyela)에서 1차 동결 후 동결건조기(FD8508, Ilshin, Dongducheon, Korea)로 동결건조 하여 5.

대상 데이터

체중 200 ± 10 g 내외의 7주령 흰쥐(Sprague-Dawley)를샘타코(주)(Osan, Korea)로부터 구입하였다. 실험동물은 동신대학교 한의과대학 동물사육실에서 일정한 조건(온도, 21 ± 2 o C; 습도, 50～60%; 12시간 주기 명/암) 하에서 일반 고형사료(샘타코(주), 흰쥐 용)와 물을 충분히 공급하면서 1주 동안 적응시킨 후 실험에 사용하였다. 모든 실험은 동신 대학교 동물실험윤리위원회의 허락을 얻은 다음 수행하였다.
체중 200 ± 10 g 내외의 7주령 흰쥐(Sprague-Dawley)를샘타코(주)(Osan, Korea)로부터 구입하였다. 실험동물은 동신대학교 한의과대학 동물사육실에서 일정한 조건(온도, 21 ± 2 o C; 습도, 50～60%; 12시간 주기 명/암) 하에서 일반 고형사료(샘타코(주), 흰쥐 용)와 물을 충분히 공급하면서 1주 동안 적응시킨 후 실험에 사용하였다.

데이터처리

실험 결과는 mean ± SE로 나타냈으며, 대조군과 실험군 사이의 평균 차이를 검정할 때에는 Student's t-test로 검정하여 p 값이 0.05 미만일 때 통계적으로 유의한 차이가 있는 것으로 판정하였다.

성능/효과

)을 이용하여 세포 밀도를 측정하였다. 그 결과 해마의 CA1 영역의 신경세포 밀도는 정상군(140.0 density)에 비하여 C-20군(96.0 density)은 약 32% 감소하였고 실험군인 G-20군(130.5 denstiy)과 G-30군 (134.6 density)은 정상군에 비하여 다소 감소하였으나, 대조군에 비하여 각각 통계적으로 유의성 있게 증가하였다(Fig. 2, Table 1). 해마의 CA3 영역의 신경세포 밀도 또한 정상군 (161.
인지기능이 저하되면 중추신경계의 포도당 대사가 감소하고 신경조직에서는 β-amyloid가 축적된 노화반(senile plaque)이 나타난다(2,3)고 하였으며, scopolamine으로 유발된 알츠하이머병 생쥐모델의 해마를 Congo Red 염색을 한결과 노화반이 관찰되었다고 보고하였다(24). 알츠하이머병 에서 노화반은 PAS 염색을 통하여 확인할 수 있으며(25), 본 실험에서도 scopolamine으로 유도된 동물 모델의 뇌조직을 PAS로 염색한 결과 정상군(Fig. 3A)에 비하여 C-20군 (Fig. 3B)의 신경세포는 핵들이 응축되어 있었고 신경섬유는 PAS-양성반응이 보다 높게 관찰되었으며, 실험군인 G-20군(Fig. 3C)에서는 응축된 세포의 수가 현저히 감소하였을 뿐만 아니라 PAS-양성반응도 대조군에 비하여 낮았다. 30 일군에서는 C-30군(Fig.
위와 같은 결과로 보아 천마 물추출액은 scopolamine으로 유발된 신경 독성을 개선하는 효과가 있는 것으로 보인다. 그러나 해마의 신경세포를 독성으로부터 보호 또는 회복 효과를 나타내는 성분이나 기전에 관한 연구가 지속되어야 할 것으로 사료되었다.

후속연구

위와 같은 결과로 보아 천마 물추출액은 scopolamine으로 유발된 신경 독성을 개선하는 효과가 있는 것으로 보인다. 그러나 해마의 신경세포를 독성으로부터 보호 또는 회복 효과를 나타내는 성분이나 기전에 관한 연구가 지속되어야 할 것으로 사료되었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	Scopolamine은 무엇인가?	Scopolamine은 무스카린성 콜린 수용체(muscarinic cholinergic receptor) 길항제로서 실험동물의 인지능력 결핍연구에 널리 사용되고 있다. 흰쥐에 scopolamine을 복강 투여하면 콜린성 신경전달물질이 차단되어 콜린성 기능장애(cholinergic dysfunction)와 인지 능력의 손상이 온다.
	천마의 주요 성분은?	천마(Gastrodia elata Blume)는 난초과(Orchidaceae)에 속한 다년생 기생초본의 근경을 건조한 것이다. 주요 성분은 vanillyl alcohol, vanillin 및 gastrodin, phenolic compounds, hydroxybenzaldehyde, p-hydroxybenzyl alcohol 등이 있다 (15-17). 천마에 대한 연구로는 중추신경계의 혈류 개선(18, 19), 뇌조직의 출혈이나 부종(20), 뇌허혈 시 신경보호 효과 (21)에 대한 연구가 이루어져 왔으나, 천마의 추출액이 기억의 형성과 저장과정에 관여하는 해마의 신경세포에 미치는 영향에 관한 연구는 미흡한 실정이다.
	알츠하이머병환자의 주요 병리학적 특징은 무엇인가?	알츠하이머병(Alzheimer's disease, AD)은 나이든 사람 들에서 나타나는 만성적인 신경퇴행성 치매로 기억력 손실로 인한 인지기능에 현저한 감소와 행동장애를 일으킨다(1). AD 환자의 주요 병리학적 특징은 amyloid 전구체 단백질 (amyloid precursor protein, APP)로부터 발생된 amyloid-β (Aβ)가 광범위하게 뇌 조직에 축적된다(2). 인지기능이 저하되면 중추신경계의 포도당 대사가 감소하며, 신경조직에 서는 β-amyloid가 축적된 노화반(senile plaque)이 나타난다(2,3). 주요 우울장애에서 보이는 감정표현과 기억과정의 조절 이상은 해마와 편도가 관련된 기능적 회로가 연관이 있다고 알려져 있고, 성인과 노년기 우울장애 환자들에서이 구조들의 이상이 관찰된다고 하였다(4,5). 또한 우울증 환자에서는 해마의 용적이 줄어든다고 하였다(6,7). 해마는 학습에 의한 기억의 형성에 관여하며, 해마의 신경 세포는 신경의 발생기 동안뿐만 아니라 그 이후에도 생성되는 특징이 있다(8,9).

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저자의 다른 논문 :

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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