[국내논문]미나리 추출물의 기억력 손상 억제와 산화스트레스 억제 효과 및 Isorhamnetin 분석 Inhibitory Effects of Dropwort (Oenanthe javanica) Extracts on Memory Impairment and Oxidative Stress and the Qualitative Analysis of Isorhamnetin in the Extracts원문보기
본 연구는 한국인이 일상생활에서 주로 상용하는 미나리에 대해 기억력 관련 효과와 항산화 효과, 미나리 추출물의 flavonoid 중 isorhamnetin을 분석하여 기능성식품 개발 및 이용에 기여하고자 실시하였다. Acetylcholinesterase의 활성 억제를 측정한 결과 화순미나리 추출물이 28.59%로 가장 높게 나타났으며, 나주미나리 추출물 25.11%와 유의적인 차이가 없었다. SH-SY5Y 세포사멸에 미치는 영향을 측정한 결과 DMSO와 비교하여 화순미나리 추출물 37.23%와 나주미나리 추출물 36.68%로 세포사멸이 유의적으로 감소하였다. 수동회피실험 결과 scopolamine 처리에 의해 기억력이 손상된 동물모델에서 미나리 추출물을 투여하였을 때 vehicle control보다 latency time이 높게 나타났다. DPPH 및 ABTS 라디칼 소거능 측정 결과 화순, 나주, 의령 미나리 추출물 모두 미나리 처리 그룹군 간에도 유의적 차이가 있었고(P<0.05), 화순미나리 추출물이 총 폴리페놀 함량 117 mg/g, 총 플라보노이드 함량 30 mg GAE/g으로 가장 높게 측정되었다. TBARS 측정 결과 미나리 추출물 $440{\mu}g/mL$의 농도에서 화순미나리 추출물이 50.7%의 억제력으로 가장 높았으며, 나주와 의령미나리 추출물보다 유의하게 높았다. 미나리 추출물의 플라보노이드 중 isorhamnetin을 분석한 결과 표준용액과 미나리 추출물의 머무름 시간이 14분대로 피크 유지시간이 일치하였으며, 동일한 spectrum을 나타내어 정확한 isorhamnetin의 분리를 확인하였다. 또한 LC/MS/MS를 통한 분석 결과 표준용액과 미나리 추출물에서 동일 시간대에 TIC를 확인하였고 precursor ion은 317 $[M-H]^+$ m/z, product ion은 302 $[M-H]^+$ m/z로 확인할 수 있었다. 이러한 연구 결과에 기초하여 미나리 추출물은 천연 항산화제와 기억력 개선제로써의 활용 가치를 시사한다고 사료된다. 또한 건강기능성 소재로서 식품산업 분야의 이용률 향상에 도움이 될 것으로 판단된다.
본 연구는 한국인이 일상생활에서 주로 상용하는 미나리에 대해 기억력 관련 효과와 항산화 효과, 미나리 추출물의 flavonoid 중 isorhamnetin을 분석하여 기능성식품 개발 및 이용에 기여하고자 실시하였다. Acetylcholinesterase의 활성 억제를 측정한 결과 화순미나리 추출물이 28.59%로 가장 높게 나타났으며, 나주미나리 추출물 25.11%와 유의적인 차이가 없었다. SH-SY5Y 세포사멸에 미치는 영향을 측정한 결과 DMSO와 비교하여 화순미나리 추출물 37.23%와 나주미나리 추출물 36.68%로 세포사멸이 유의적으로 감소하였다. 수동회피실험 결과 scopolamine 처리에 의해 기억력이 손상된 동물모델에서 미나리 추출물을 투여하였을 때 vehicle control보다 latency time이 높게 나타났다. DPPH 및 ABTS 라디칼 소거능 측정 결과 화순, 나주, 의령 미나리 추출물 모두 미나리 처리 그룹군 간에도 유의적 차이가 있었고(P<0.05), 화순미나리 추출물이 총 폴리페놀 함량 117 mg/g, 총 플라보노이드 함량 30 mg GAE/g으로 가장 높게 측정되었다. TBARS 측정 결과 미나리 추출물 $440{\mu}g/mL$의 농도에서 화순미나리 추출물이 50.7%의 억제력으로 가장 높았으며, 나주와 의령미나리 추출물보다 유의하게 높았다. 미나리 추출물의 플라보노이드 중 isorhamnetin을 분석한 결과 표준용액과 미나리 추출물의 머무름 시간이 14분대로 피크 유지시간이 일치하였으며, 동일한 spectrum을 나타내어 정확한 isorhamnetin의 분리를 확인하였다. 또한 LC/MS/MS를 통한 분석 결과 표준용액과 미나리 추출물에서 동일 시간대에 TIC를 확인하였고 precursor ion은 317 $[M-H]^+$ m/z, product ion은 302 $[M-H]^+$ m/z로 확인할 수 있었다. 이러한 연구 결과에 기초하여 미나리 추출물은 천연 항산화제와 기억력 개선제로써의 활용 가치를 시사한다고 사료된다. 또한 건강기능성 소재로서 식품산업 분야의 이용률 향상에 도움이 될 것으로 판단된다.
This study was conducted to investigate effect of the acetylcholinesterase inhibitor activity, the protective effect of the extract on SH-SY5Y cell death by $H_2O_2$, the memory improvement from scopolamine-induced rat. Moreover, the antioxidant activity of isorhamnetin from the dropwort ...
This study was conducted to investigate effect of the acetylcholinesterase inhibitor activity, the protective effect of the extract on SH-SY5Y cell death by $H_2O_2$, the memory improvement from scopolamine-induced rat. Moreover, the antioxidant activity of isorhamnetin from the dropwort (Oenanthe javanica) was investigated. Acetylcholinesterase inhibitor activity was highest (28.59%) in Hwasun O. javanica extract (H-OJE). H-OJE and Naju O. javanica extract (N-OJE) were not significantly different. SH-SY5Y cell death deceased to 37.23% and 36.68% for H-OJE and N-OJE, respectively, following treatment with the extracts. O. javanica extracts showed a protective effect against $H_2O_2$-induced neurotoxicity. Treatment with O. javanica extracts slightly improved scopolamine-induced (1 mg/kg, i.p.) memory impairment in rats. H-OJE contained the highest total phenolic and flavonoid contents of 117 mg/g and 30 mg gallic acid equivalents/g, respectively, and had a DPPH radical scavenging activity ($SC_{50}$) of $113.8{\mu}g/mL$ and ABTS radical scavenging activity of $48.2{\mu}g/mL$, which was higher than the other extracts. The thiobarbituric acid reactive substances value was highest (50.2%) in H-OJE. Antioxidant activity differed significantly among dropwort extracts. Isorhamnetin was known as one of the flavonoid and for having neuroprotective effect. So we analyzed acid-hydrolyzed O. javanica extract HPLC. The results were that peak at 14 min and spectrum of the extracts was consistent with standard solution. The results of LC/MS/MS analysis were that the extract and standard solution were confirmed total ion chromatogram at identical time, precursor ion was 317 $[M-H]^+$ m/z, product ion was 302 $[M-H]^+$ m/z. Overall, the results showed that the dropwort extract led to memory improvement and had antioxidant activity. Based on these finding, further research to investigate the production of ethanol extract of dropwort as a processed food is warranted.
This study was conducted to investigate effect of the acetylcholinesterase inhibitor activity, the protective effect of the extract on SH-SY5Y cell death by $H_2O_2$, the memory improvement from scopolamine-induced rat. Moreover, the antioxidant activity of isorhamnetin from the dropwort (Oenanthe javanica) was investigated. Acetylcholinesterase inhibitor activity was highest (28.59%) in Hwasun O. javanica extract (H-OJE). H-OJE and Naju O. javanica extract (N-OJE) were not significantly different. SH-SY5Y cell death deceased to 37.23% and 36.68% for H-OJE and N-OJE, respectively, following treatment with the extracts. O. javanica extracts showed a protective effect against $H_2O_2$-induced neurotoxicity. Treatment with O. javanica extracts slightly improved scopolamine-induced (1 mg/kg, i.p.) memory impairment in rats. H-OJE contained the highest total phenolic and flavonoid contents of 117 mg/g and 30 mg gallic acid equivalents/g, respectively, and had a DPPH radical scavenging activity ($SC_{50}$) of $113.8{\mu}g/mL$ and ABTS radical scavenging activity of $48.2{\mu}g/mL$, which was higher than the other extracts. The thiobarbituric acid reactive substances value was highest (50.2%) in H-OJE. Antioxidant activity differed significantly among dropwort extracts. Isorhamnetin was known as one of the flavonoid and for having neuroprotective effect. So we analyzed acid-hydrolyzed O. javanica extract HPLC. The results were that peak at 14 min and spectrum of the extracts was consistent with standard solution. The results of LC/MS/MS analysis were that the extract and standard solution were confirmed total ion chromatogram at identical time, precursor ion was 317 $[M-H]^+$ m/z, product ion was 302 $[M-H]^+$ m/z. Overall, the results showed that the dropwort extract led to memory improvement and had antioxidant activity. Based on these finding, further research to investigate the production of ethanol extract of dropwort as a processed food is warranted.
스코폴라민(scopolamine)은 시냅스의 무스카린 수용체 (muscarinic receptor)의 길항제로서 시냅스에서 유리되는 신경전달물질인 아세틸콜린과 무스카린 수용체 간의 결합 저해로 정보 전달을 일시적으로 차단하여 학습과 기억력을 손상시키기 때문에 학습과 기억력 증진 효과를 검증하고자 하는 기억력감퇴 동물모델에 흔히 이용된다(24,25). 따라서 본 연구에서는 미나리 추출물의 기능성 검토와 이용 개발을 위하여 AChE 활성 억제, SH-SY5Y의 세포사멸 억제 효과, scopolamine으로 기억손상을 유발한 실험동물의 기억력 개선에 미치는 효과를 평가하고, 생리활성 효과를 검토하기 위하여 항산화 활성과 isorhamnetin을 분석함으로써 미나리 추출물을 이용한 기능성 식품을 개발하기 위한 기초자료를 얻고자 하였다.
제안 방법
체중 150~180 g 되는 Sprague-Dawley계 수컷을 (주)코 아텍(Peongtaek, Korea)에서 구입하여 표준사료로 일주일동안 사육실의 환경에 적응시킨 후 체중에 따라 임의로 나누어 실험에 사용하였다. 실험군은 대조군, scopolamine 투여군, 미나리 추출물 투여군으로 나누었다. 식이와 물은 자유 섭취 방법으로 급여하였으며, 실험실의 사육조건은 온도 22±2℃, 습도 50±5%, 명암은 12시간(08:00~20:00)을 주기로 자동 조절되었다.
대상 데이터
본 연구에 사용한 미나리는 전라남도 화순, 나주, 의령 지역에서 재배된 것을 구입하였다. 미나리는 수세한 후 열풍건조기(VB-200DM, Vision Biotech, Incheon, Korea)를 이용해 건조시킨 후, 분쇄기(Pin Crusher-140, Korea Pulverizing Machinery Co.
체중 150~180 g 되는 Sprague-Dawley계 수컷을 (주)코 아텍(Peongtaek, Korea)에서 구입하여 표준사료로 일주일동안 사육실의 환경에 적응시킨 후 체중에 따라 임의로 나누어 실험에 사용하였다. 실험군은 대조군, scopolamine 투여군, 미나리 추출물 투여군으로 나누었다.
데이터처리
통계분석은 SPSS 통계프로그램(Statistical Package for the Social Science, Ver. 12.0, SPSS Inc., Chicago, IL, USA)을 이용하여 각 측정군의 평균과 표준편차를 산출하고 처리 간의 차이 유무를 one-way ANOVA(analysis of variation)의 Duncan's multiple range test 사후분석을 이용하여 P<0.05 수준에서 유의성을 검정하였다.
이론/모형
아세틸콜린분해효소 분석은 Ellman 등(27)의 acetylthiocholine iodide를 기질로 사용한 비색분석법으로 측정하였다. 아세틸콜린분해효소로 동물 뇌 무게의 10배수 용량 homogenization buffer(12.
성능/효과
50%이며(42), 페놀성 복합물은 acetylcholinesterase 활성을 억제한다고 보고하였다(43). 따라서 미나리 추출물은 acetylcholinesterase inhibitor와 같이 신경접합부에 있는 acetylcholine을 분해하는 acetylcholinesterase 활성을 억제하여 acetylcholine의 활성을 촉진하게 되므로 기억과 학습 개선에 효과가 있는 것으로 사료된다.
또한 Zhang 등(48)은 미나리의 isorhamnetin이 유해한 산화에 대해 보호 작용을 나타낸다고 하였으며, 은행잎 추출물은 플라보노이드 배당체를 구성분으로 하며 신경보호 작용이 있다고 한다(49). 따라서 미나리 추출물에 함유된 플라보노이드의 영향으로 산화적 스트레스에 대한 신경보호 작용을 나타낸 것이라고 사료된다.
은행(Ginko biloba)잎 추출물은 수동회피테스트에서 학습과 기억력 기능을 개선하였으며(53), 은행잎 추출물에는 몇 가지 활성 구성분 중 플라보노이드 배당체(quercetin, kaempferol, isorhamnetin derivatives)가 가장 중요한 것이라고 하고 AD 동물모델에서 은행잎 추출물이 신경보호 작용을 가지고 있다고 보고하였다(46). 이상의 결과로 보아 본 실험에서 미나리 추출물을 투여하지 않은 그룹과 미나리 추출물 투여군은 유의적인 차이는 없었지만 플라보노이드는 미나리에 함유된 성분으로써 기억력 개선에 영향을 미친다고 사료된다.
후속연구
본 연구 결과 대조군과 비교하여 미나리 추출물 투여 (10 mg/kg)에 의하여 latency time이 증가되지 않은 것은 미나리 추출물 투여 용량이 다소 적은 용량이었기 때문이라 사료된다. 이는 Nam과 Lee(51)의 ICR mouse에 곤달비 뿌리 및 잎의 메탄올 추출물(250 mg/kg)과 Oh 등(52)의 도라지 열수 추출물(300 mg/kg)의 투여 용량과 비교하여 적은 용량으로 향후 미나리 추출물의 농도를 높여서 기억력 개선에 대한 추가 연구 진행으로 정확히 판단할 것이 필요하다고 판단된다. 은행(Ginko biloba)잎 추출물은 수동회피테스트에서 학습과 기억력 기능을 개선하였으며(53), 은행잎 추출물에는 몇 가지 활성 구성분 중 플라보노이드 배당체(quercetin, kaempferol, isorhamnetin derivatives)가 가장 중요한 것이라고 하고 AD 동물모델에서 은행잎 추출물이 신경보호 작용을 가지고 있다고 보고하였다(46).
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
AD의 발병 원인으로 알려져 있는 것은 무엇인가?
노인성 치매는 주로 뇌혈관성 치매 (cerebrovascular dementia)와 알츠하이머병(Alzheimer disease, AD)으로 구분되며, 이 중 AD는 50% 이상 차지한다(1). AD는 발병 원인이 뚜렷치 않으나 일반적으로 콜린성 신경의 손상, 산화적 스트레스, 아밀로이드 침착, 염증성 인자, 스테로이드호르몬의 결핍, 흥분성 신경 독성 등이 나타나는 것으로 보고되고 있고(2), AD의 주 증상인 기억력 장애는 기억과 학습에 있어서 중요한 역할을 수행하는 cholinergic system의 심각한 손상에 의한 것으로 알려졌다(3). AD 질환의 인지력 감소는 acetylcholine을 생성하는 신경세포의 손상과 acetylcholine을 분해하는 효소인 acetylcholinesterase( AChE) 활성이 증가되어 기억장애가 더욱 악화된다(4).
AD 치료를 위해 현재 사용되는 치료법들의 문제점은 무엇인가?
Food and Drug Administration)의 승인을 받았으나, 그중 하나인 tacrine의 경우 간독성 때문에 지금은 거의 사용되지 않고 있다(8). 이에 다양한 치료법이 제시되고 있지만 대부분이 부작용 및 손상 기전의 복잡성, 생체 내 낮은 이용률 및 간 독성 등으로 안전성이 입증된 천연물이나 약용식물에서 기존 약물들을 대체할 수 있는 새로운 치료 및 예방 효과를 나타낼 수 있는 개선제 개발이 진행되고 있다(9). 천연물로부터 얻은 물질의 신경보호 효과로 원지(Polygala tenuifolia Willdenow) 추출분말, 은행 (Ginko biloba)잎 추출물 및 녹차(green tea) 추출물/테아닌(L-theanine) 복합물, 로즈마리(Rosmarinus officinalis L.
노인성 치매는 어떻게 분류할 수 있는가?
현대의학의 발달에 따른 인간 수명의 연장은 노령인구의 증가를 초래하였고, 이와 함께 노인성 치매 환자는 65세 이상 노인인구의 약 10%로 높은 발병률을 보이고 있어 심각한 문제가 되고 있다. 노인성 치매는 주로 뇌혈관성 치매 (cerebrovascular dementia)와 알츠하이머병(Alzheimer disease, AD)으로 구분되며, 이 중 AD는 50% 이상 차지한다(1). AD는 발병 원인이 뚜렷치 않으나 일반적으로 콜린성 신경의 손상, 산화적 스트레스, 아밀로이드 침착, 염증성 인자, 스테로이드호르몬의 결핍, 흥분성 신경 독성 등이 나타나는 것으로 보고되고 있고(2), AD의 주 증상인 기억력 장애는 기억과 학습에 있어서 중요한 역할을 수행하는 cholinergic system의 심각한 손상에 의한 것으로 알려졌다(3).
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