Myrrh, Angelicae Radix, and Schisandrae Fructus have been used to treat diverse diseases including neurological disorder in the traditional Korean medicine. In the present study, we investigated the ameliorating effects of HPM-1, a combined extract of Myrrh, Angelicae Radix and Schisandrae Fructus, ...
Myrrh, Angelicae Radix, and Schisandrae Fructus have been used to treat diverse diseases including neurological disorder in the traditional Korean medicine. In the present study, we investigated the ameliorating effects of HPM-1, a combined extract of Myrrh, Angelicae Radix and Schisandrae Fructus, on scopolamine-induced memory impairments in mice. First, we assessed HPM-1, HPM-2 and HPM-3, in which Myrrh was extracted with water, 30% ethanol, and 30% ethanol/3% vinegar, respectively. The oral administration of HPM-1, HPM-2, or HPM-3 significantly reversed scopolamine-induced reduction of spontaneous alternation in the Y-maze task. In the passive avoidance task, HPM-1 or HPM-3 restored the decreased latency time of the retention trial by scopolamine treatment, but in terms of efficacy, HPM-1 showed more beneficial effects than HPM-3. In addition, HPM-1 administration reversed scopolamine-induced reduction of spontaneous alternation in the Y-maze task and scopolamine-decreased latency time in the passive avoidance in a dose-dependent manner. These results suggest that HPM-1 has the therapeutic potential in memory impairments.
Myrrh, Angelicae Radix, and Schisandrae Fructus have been used to treat diverse diseases including neurological disorder in the traditional Korean medicine. In the present study, we investigated the ameliorating effects of HPM-1, a combined extract of Myrrh, Angelicae Radix and Schisandrae Fructus, on scopolamine-induced memory impairments in mice. First, we assessed HPM-1, HPM-2 and HPM-3, in which Myrrh was extracted with water, 30% ethanol, and 30% ethanol/3% vinegar, respectively. The oral administration of HPM-1, HPM-2, or HPM-3 significantly reversed scopolamine-induced reduction of spontaneous alternation in the Y-maze task. In the passive avoidance task, HPM-1 or HPM-3 restored the decreased latency time of the retention trial by scopolamine treatment, but in terms of efficacy, HPM-1 showed more beneficial effects than HPM-3. In addition, HPM-1 administration reversed scopolamine-induced reduction of spontaneous alternation in the Y-maze task and scopolamine-decreased latency time in the passive avoidance in a dose-dependent manner. These results suggest that HPM-1 has the therapeutic potential in memory impairments.
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문제 정의
본 연구에서는 몰약, 당귀, 오미자 혼합제제인 HPM-1을이용하여 기억력 개선 효과를 실험하고자 하였다. Scopolamine으로 기억력 감퇴를 유발하고, Y-미로 시험과 수동회피 시험을 통하여 기억력 개선 효과를 측정하였다.
제안 방법
학습 시험(acquisition trial)이 끝난 지 24시간 후에 장기기억에 미치는 HPM의 효과를 확인하고자 정체 시험(retention trial)을 시행하였다. 10초의 탐색시간 후길로틴문이 열리고 어두운 방으로 마우스의 4발이 다 들어가는데 걸리는 시간(latency time; 머무름 시간)을 300초까지 측정하였다. 어두운 방으로 가는데 걸리는 시간이 길수록 쥐의 학습과 기억이 좋음을 나타낸다.
HPM-1, HPM-2, HPM-3 각 200㎎/㎏을 경구 단회 투여한 후, 수동회피 시험을 실시하여 장기 기억 능력에 미치는 영향을 확인하였다. Scopolamine(1㎎/㎏, i.
30분 후에 saline에 녹인 scopolamine을 1㎎/㎏의 용량으로 복강 투여하여 기억력 감퇴 모델을 유도하였다. Scopolamine 투여 30분 후, Y-미로 시험을 실시하였다. Y- 미로 시험에 이용되는 기구(정도비앤피, 서울특별시 노원구) 는 3개의 가지로 구성되어 있으며 각 가지(arm)의 길이는 40cm, 넓이는 3cm, 높이는 12cm이고 세 팔의 각도는 각 120도였다.
Scopolamine 투여 30분 후, 마우스를 조명을 비춘 밝은 쪽 방에 놓고 10 초간 탐색시킨 후 길로틴문(guillotin door)을 열어 어두운 방으로 들어갈 수 있게 하였다. 각 방의 구획은 20×20×20 cm의 공간(정도비앤피)이다.
하였다. Scopolamine으로 기억력 감퇴를 유발하고, Y-미로 시험과 수동회피 시험을 통하여 기억력 개선 효과를 측정하였다. 그 결과, 몰약의 제법을 달리하여 제조한 혼합제제들 중 물 추출물이 Y-미로 시험과 수동회피 시험에서 가장 좋은 기억력 개선 효과를 나타내었다.
Effect of HPM-1 on scopolamine-induced memory def- icits in the Y-maze task. The mice divided in different groups were administered with equivalent volume of saline, tacrine (10 ㎎/㎏, p.o.), or HPM-1 (50, 100, 200, or 400 ㎎/㎏, p.o.) for seven days. Scopolamine (1 ㎎/㎏, i.
Effect of HPM-1 on scopolamine-induced memory def- icits in the Y-maze task. The mice divided in different groups were administered with equivalent volume of saline, tacrine (10 ㎎/㎏, p.o.), or HPM-1 (50, 100, 200, or 400 ㎎/㎏, p.o.) for seven days. Scopolamine (1 ㎎/㎏, i.
Y-미로 시험(Y-maze task)−HPM-1, HPM-2, HPM-3각 200㎎/㎏ 및 tacrine 10㎎/㎏e saline에 녹인 후 경구 투여하였고, 대조군에는 saline을 같은 용량으로 경구 투여하였다. 30분 후에 saline에 녹인 scopolamine을 1㎎/㎏의 용량으로 복강 투여하여 기억력 감퇴 모델을 유도하였다.
가장 큰 효과를 보인HPM-1의 용량의존적 기억력 개선 효과를 확인하기 위하여, HPM-1 50, 100, 200, 400㎎/㎏ 또는 tacrine 10㎎/㎏을 7일 간 경구 투여한 후, scopolamine(1㎎/㎏, i.p.)을 투여하고 Y-미로 시험을 실시하였다. Scopolamine 처리 군과 비교하여 HPM-1 처리군에서 spontaneous alternation 이 용량의존적으로 증가함을 확인하였다(Fig.
Y- 미로 시험에 이용되는 기구(정도비앤피, 서울특별시 노원구) 는 3개의 가지로 구성되어 있으며 각 가지(arm)의 길이는 40cm, 넓이는 3cm, 높이는 12cm이고 세 팔의 각도는 각 120도였다. 각 가지를 A, B, C로 정한 후 한쪽 가지에 마우스를 조심스럽게 놓고 8분 동안 자유롭게 움직이게 한 다음 마우스가 들어간 가지를 기록하였다. 이때 꼬리까지 완전히 들어갔을 경우만을 기록하였으며, 갔던 가지에 다시 들어간 경우에도 기록하였다.
다음으로 HPM-1 50, 100, 200, 400㎎/㎏ 또는 tacrine 10mg/ kg을 7일 간 경구 투여한 후, scopolamine(1㎎/㎏, i.p.)을투여하고 수동회피 시험을 실시하였다. 모든 실험군에서 학습 시험(acquisition trial) 시의 latency time에는 큰 차이가 없었으며, scopolamine 처리군과 비교하여 HPM-1처리군에서는 정체 시험(retention trial)에서의 latency time이 용량 의존적으로 증가함을 확인하였다(Fig.
몰약의 제법의 차이에 따른 쥐에서의 기억력 개선 효과의 차이를 시험하기 위하여, HPM-1, HPM-2, HPM-3 각 200 ㎎/㎏을 경구 단회 투여한 후, scopolamine (1㎎/㎏, i.p.) 을 투여하고 Y-미로 시험을 실시하였다.
본 실험에서는 몰약, 당귀, 오미자 혼합제제의 기억력 개선 효과를 알아보기 위해 scopolamine으로 기억력 감퇴를유발시킨 후, 수동 회피 시험(passive avoidance task)과 Y- 미로 시험(Y-maze task)을 실시하였다. 특히, 몰약의 추출법에 따른 기억력 개선 효능에서의 차이를 분석하였다.
길로틴문이 열린 후 마우스가 어두운 방으로 들어갈 때까지의 시간을 측정하였으며 이를 학습 시험 (acquisition trial)이라고 정의하였다. 일단 마우스가 어두운 쪽으로 들어가면 길로틴문이 닫히고 1mA의 전기 자극을 3초 동안 grid 바닥을 통해 흐르게 하였으며 마우스가 이를 기억하도록 하였다. 학습 시험(acquisition trial)이 끝난 지 24시간 후에 장기기억에 미치는 HPM의 효과를 확인하고자 정체 시험(retention trial)을 시행하였다.
시험(Y-maze task)을 실시하였다. 특히, 몰약의 추출법에 따른 기억력 개선 효능에서의 차이를 분석하였다.
일단 마우스가 어두운 쪽으로 들어가면 길로틴문이 닫히고 1mA의 전기 자극을 3초 동안 grid 바닥을 통해 흐르게 하였으며 마우스가 이를 기억하도록 하였다. 학습 시험(acquisition trial)이 끝난 지 24시간 후에 장기기억에 미치는 HPM의 효과를 확인하고자 정체 시험(retention trial)을 시행하였다. 10초의 탐색시간 후길로틴문이 열리고 어두운 방으로 마우스의 4발이 다 들어가는데 걸리는 시간(latency time; 머무름 시간)을 300초까지 측정하였다.
대상 데이터
몰약은 남아프리카산을 사용하였으며, 당귀는 경북 영천, 오미자는 전북 장수 산을 사용하였다.
시험물질 −본 실험에 사용한 scopolamine과 tacrinee Sigma Aldrich사(St. Louis, MO, USA.)의 제품을 사용하였으며, 나머지 기타 시약은 시중에서 구입할 수 있는 최상급을 사용하였다.
실험동물 - ICR 마우스 6주령 수컷을 주식회사 오리엔트 (경기도 성남시 중원구)에서 공급받아 사용하였다. 실험동물 은 원광대학교 약학대학 동물실에서 7일간 적응시켰으며 적 응기간 동안 동물실의 온도는 23±2 oC, 습도 50±10% 내외, 조명은 12시간 주기로 일정하게 유지 하였다.
실험동물 - ICR 마우스 6주령 수컷을 주식회사 오리엔트 (경기도 성남시 중원구)에서 공급받아 사용하였다. 실험동물 은 원광대학교 약학대학 동물실에서 7일간 적응시켰으며 적 응기간 동안 동물실의 온도는 23±2 oC, 습도 50±10% 내외, 조명은 12시간 주기로 일정하게 유지 하였다. 실험동물은 사료와 물을 제한 없이 공급 받았다.
실험재료 −본 실험에 사용한 몰약, 당귀, 오미자는 동경 종합상사(서울특별시 동대문구)를 통해 구입하였다. 몰약은 남아프리카산을 사용하였으며, 당귀는 경북 영천, 오미자는 전북 장수 산을 사용하였다.
데이터처리
통계처리 −모든 실험 결과는 one-way analysis of variance(ANOVA)를 이용하여 통계처리 하였고, 다중분석을 위하여 Tukey’s test를 사후검정으로 실시하여 95% 신뢰 수준에서 유의성 검정을 실시하였다.
이론/모형
수동회피 시험(passive avoidance task)−약물 투여는 Y-미로 시험에서와 같은 방법으로 실시하였다. Scopolamine 투여 30분 후, 마우스를 조명을 비춘 밝은 쪽 방에 놓고 10 초간 탐색시킨 후 길로틴문(guillotin door)을 열어 어두운 방으로 들어갈 수 있게 하였다.
성능/효과
우리나라 65세 이상 고령인구의 급격한 증가와 더불어 치매의 유병률 또한 가파르게 증가하여 2027년에는 100만명, 2050년에는 212만명에 이를 것으로 전망된다.1) 치매와 같은 퇴행성 뇌질환에서 나타나는 기억력과 인지 능력, 지각 능력의 감퇴는 사회 생활 자체를 불가능하게 할 수 있다. 또한, 인지 기능과 기억력은 학습량이 많은 청소년에게도 주요 관심의 대상이 되고 있다.
3A). HPM-1 100㎎/㎏군부터는 통계학적으로 유의적인 학습 및 기억력개선 효과를 나타내었다. 각 구역으로 들어가는 총 횟수를 나타내는 total entry에서는 변화가 없는 것으로 나타나 spontaneous alternation이 마우스의 활동성 변화에 의해 나타난 것이 아님을 알 수 있었다(Fig.
05), 이는 학습 및 기억 능력의 저하를 의미한다. HPM-1, HPM-2, HPM-3 모두에서 scopolamine군과 비교하여 spontaneous alternation이 유의적으로 증가함을 확인하였다(Fig. 1A). 이러한 spontaneous alternation의 증가는 학습 및 기억력이 회복되었다는 것을 의미한다.
또한, 모든 실험군에서 학습 시험(acquisition trial) 시의 latency time에는 큰 차이가 없었다. HPM-1군과 HPM-3군은 scopolamine군과 비교하여 정체 시험(retention trial)에서의 latency time이 유의적으로 증가함을 확인하였다(Fig. 2). latency time의 증가는 학습 시험(acquisition trial) 시의 전기자극을 24시간 동안 기억하였음을 의미하여 장기 기억력의 회복을 나타낸다.
4). HPM-1의 50, 100, 200, 400㎎/㎏ 군 모두에서 통계학적으로 유의적인 장기기억력 개선 효과를 나타내었다.
)을 투여하고 Y-미로 시험을 실시하였다. Scopolamine 처리 군과 비교하여 HPM-1 처리군에서 spontaneous alternation 이 용량의존적으로 증가함을 확인하였다(Fig. 3A). HPM-1 100㎎/㎏군부터는 통계학적으로 유의적인 학습 및 기억력개선 효과를 나타내었다.
확인하였다. Scopolamine(1㎎/㎏, i.p.)의 투여에 의해 정체 시험(retention trial) 시의 latency time이 대조군에 비해 유의적으로 감소하였는데(p<0.01), 이는 학습 시험 (acquisition trial) 시의 전기 자극을 기억하지 못함을 의미하여 기억력 감퇴모델이 잘 만들어졌다고 판단되었다. 또한, 모든 실험군에서 학습 시험(acquisition trial) 시의 latency time에는 큰 차이가 없었다.
Y-미로 시험과 수동회피 시험의 결과, 몰약의 제법의 차이에 의해 기억력 개선 효과에 큰 차이가 있음을 확인하였고, 3가지 제법 중 몰약을 물 추출한 HPM-1의 학습 및 기억력 개선 효과가 가장 뛰어남을 확인하였다.
Scopolamine으로 기억력 감퇴를 유발하고, Y-미로 시험과 수동회피 시험을 통하여 기억력 개선 효과를 측정하였다. 그 결과, 몰약의 제법을 달리하여 제조한 혼합제제들 중 물 추출물이 Y-미로 시험과 수동회피 시험에서 가장 좋은 기억력 개선 효과를 나타내었다. 또한 HPM-1의 기억력 개선 효과는 용량의존적으로 증가하여, 400㎎/㎏에서 최대 효과를 나타내었다.
반면에 몰약 추출물은 쥐의 해마에서 기억력의 생성과 신경 유연성에 중요한 장기 강화(long-term potentiation)에 필수적인 ERK를 활성화시켰다. 따라서, HPM-1의 기억력 개선 작용은 당귀 와 오미자의 AChE활성을 억제하는 경로와 몰약의 장기 강 화와 같은 기억력의 생성과 관련된 신호전달경로 둘 다를 통해서 기억력을 향상시키는 기전을 갖는 것으로 추측된다.
그 결과, 몰약의 제법을 달리하여 제조한 혼합제제들 중 물 추출물이 Y-미로 시험과 수동회피 시험에서 가장 좋은 기억력 개선 효과를 나타내었다. 또한 HPM-1의 기억력 개선 효과는 용량의존적으로 증가하여, 400㎎/㎏에서 최대 효과를 나타내었다. 본 연구 결과와 선행 연구들을 토대로 HPM-1을 인지기능 개선제 및 기억력 증진제로 개발 할 수 있을 것으로 사료된다.
)을투여하고 수동회피 시험을 실시하였다. 모든 실험군에서 학습 시험(acquisition trial) 시의 latency time에는 큰 차이가 없었으며, scopolamine 처리군과 비교하여 HPM-1처리군에서는 정체 시험(retention trial)에서의 latency time이 용량 의존적으로 증가함을 확인하였다(Fig. 4). HPM-1의 50, 100, 200, 400㎎/㎏ 군 모두에서 통계학적으로 유의적인 장기기억력 개선 효과를 나타내었다.
몰약의 추출법으로는 30% 에탄올 추출이나 30% 에탄올, 3% 식초 추출보다 물 추출에서 더 좋은 효과를 나타냄을 알 수 있었다. 30% 에탄올 추출물의 경우, Y-미로 시험에 의한 단기 기억에는 효과적이었으나, 수동회피 시험에 의한 장기 기억력의 개선에서는 효과를 나타내지 않았다.
본 실험을 통해 몰약, 당귀, 오미자 혼합제제인 HPM-1은 scopolamine으로 유도된 기억력 감퇴 모델에서 경구 투여했을 때 용량의존적으로 기억력 개선 효과를 나타내는 것을 확인하였다. 몰약의 추출법으로는 30% 에탄올 추출이나 30% 에탄올, 3% 식초 추출보다 물 추출에서 더 좋은 효과를 나타냄을 알 수 있었다.
후속연구
또한 HPM-1의 기억력 개선 효과는 용량의존적으로 증가하여, 400㎎/㎏에서 최대 효과를 나타내었다. 본 연구 결과와 선행 연구들을 토대로 HPM-1을 인지기능 개선제 및 기억력 증진제로 개발 할 수 있을 것으로 사료된다.
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