[논문]결명자 에탄올 추출물이 알코올로 유도로 유도한 기억 장애에 미치는 영향

권희영; 조은비; 전지은; 이영춘; 김동현

doi:10.5352/jls.2019.29.5.564

결명자 에탄올 추출물이 알코올로 유도로 유도한 기억 장애에 미치는 영향
Effect of an Ethanol Extract of Cassia obtusifolia Seeds on Alcohol-induced Memory Impairment 원문보기

생명과학회지 = Journal of life science, v.29 no.5 = no.229, 2019년, pp.564 - 569

권희영 (동아대학교 건강과학대학 의약생명공학과) , 조은비 (동아대학교 건강과학대학 의약생명공학과) , 전지은 (동아대학교 건강과학대학 의약생명공학과) , 이영춘 (동아대학교 건강과학대학 의약생명공학과) , 김동현 (동아대학교 건강과학대학 의약생명공학과)

초록
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최근 알코올 소비량이 증가함에 따라 과량의 에탄올을 섭취하는 경우 또한 늘어나고 있다. 이런 과도한 에탄올 섭취는 ${\gamma}$-aminobutyric acid (GABA) 수용체의 활성화와 glutamate 수용체의 활성 억제를 통해 신경계를 교란시켜 단기 기억 형성을 방해 한다. 알코올에 의한 인지기능의 저하는 알코올성 black out을 유도할 수 있으며, 반복될 경우 알코올성 치매로 이어질 수 있기 때문에 black out을 예방하는 치료제의 개발이 필요하다. 따라서 본 연구자는 해당 연구를 통하여 Cassia obtusifolia seeds 에탄올 추출물(COE)이 가진 black out 예방제로써의 가능성을 평가하였다. 본 연구에서는 에탄올에 의해 유도된 기억 장애에 대한 COE의 효과를 확인하였다. 실험 동물의 기억력을 측정하기 위하여 수동 회피 실험과 Y자 미로 실험을 수행하였고, 마우스 해마 절편을 사용하여 에탄올이 기억의 형성과 관련하여 장기 강화(long term potentiation; LTP)에 어떠한 영향을 끼치는지 전기생리학을 통해 확인하였다. 또한 ${\alpha}$-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionic acid 수용체 길항제인 NBQX ($50{\mu}M$)를 사용하여 에탄올에 의한 인지기능 장애와 관련이 있다고 알려진 N-Methyl-D-aspartate (NMDA) 매개 field 흥분성 시냅스 후 전위를 측정하였다. 결과적으로, COE는 에탄올에 의한 기억력의 손상을 방지하였고, 해마 절편에서 에탄올에 의해 감소된 LTP와 NMDA 매개 흥분성 시냅스 후 전위를 대조군과 비슷한 수준까지 회복시켰다.

Abstract ▼ AI-Helper

Heavy drinking disrupts the nervous system by activation of GABA receptors and inhibition of glutamate receptors, thereby preventing short-term memory formation. Degradation of cognition by alcohol induces blackouts, and it can lead to alcoholic dementia if repeated. Therefore, drugs need to be developed to prevent alcohol-induced blackout. In this study, we confirmed the effect of an ethanol extract of Cassia obtusifolia seeds (COE) on alcohol-induced memory impairment. The effects of COE and ethanol on cognitive functions mice were examined using the passive avoidance and Y-maze tests. The manner in which alcohol affects long-term potentiation (LTP) in relation to the learning and memory was confirmed by electrophysiology performed on mouse hippocampal slices. We also measured N-methyl-D-aspartate (NMDA) receptor-mediated field excitatory synapses (fEPSPs), which have a known association with cognitive impairment caused by ethanol. Ethanol caused memory impairments in passive avoidance and Y-maze tests. COE prevented these ethanol-induced memory impairments in these tests. Ethanol also blocked LTP induction in the mouse hippocampus, and COE prevented this ethanol-induced LTP deficit. Ethanol decreased NMDA receptor-mediated fEPSPs in the mouse hippocampus, and this decrease was prevented by COE. These results suggest that COE might be useful in preventing alcohol-induced neurological dysfunctions, including blackouts.

주제어

표/그림 (4)

그림 Fig. 1. COE ameliorates EtOH-induced memory deficit in the passive avoidance test.
그림 Fig. 2. COE ameliorates EtOH-induced memory deficit in the Y-maze test.
그림 Fig. 3. COE reduces ethanol-induced LTP impairment.
그림 Fig. 4. COE improves ethanol-induced NMDAmediated fEPSP.

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 결명자 에탄올 추출물이 알코올에 의한 기억력 손상 및 fEPSP의 감소를 억제한다는 사실을 확인하였고, 이는 알코올성 기억 장애와 뇌 손상 보호 약물 개발을 위한 기초연구로서의 의미를 가진다.

제안 방법

COE가 에탄올에 의한 기억력 손상에 어떠한 영향을 미치는 지 확인하기 위하여 수동회피실험과 Y자 미로 실험을 수행하였다(Fig. 1, Fig. 2). 수동회피실험의 acquisition trial에서는 대조군과 실험군 간의 별다른 차이가 없었다(F_5,42=1.
이전 연구를 통해 에탄올에 의한 NMDA 수용체 매개 흥분성 시냅스 후 전위의 감소가 알코올성 블랙 아웃을 유발하는 메커니즘이라는 것이 밝혀졌다[15, 20]. 따라서 본 연구에서는 NMDA 수용체 매개 fEPSP만을 측정하기 위하여 해마 조직편에 AMPA 수용체 길항제인 NBQX (50 μM)를 처리하였다. 아무런 약물도 처리하지 않은 대조군에서는 NMDA 매개 fEPSP 의 변화가 관찰되지 않았으나(Fig.
앞선 실험에서 우리는 COE가 에탄올에 의해 유도된 기억력 손상을 개선시킨다는 것을 확인하였다. 따라서 이러한 결과가 에탄올에 의한 LTP 손상과도 관련이 있는지 알아보기 위하여 전기생리학을 통한 fEPSP를 측정하였다. 그 결과 우리는 COE (30 μg/ml)가 에탄올에 의해 억제된 LTP를 정상 수준까지 회복시킨다는 것을 확인할 수 있었다(F_2,15=17.

대상 데이터

6주령의 수컷 ICR 마우스(26~28 g)를 ㈜샘타코(오산, 대한민국)로부터 공급받았다. 마우스는 온도(23±2℃), 습도(55±10 %), 명암주기(12시간, 오전 7:30부터 오후 7:30까지)가 자동으로 조절되는 동아대학교 생명자원과학대학 동물실험실의 clean cage 내에서 사육되었고, 물과 사료는 자유롭게 섭취할 수 있도록 하였다.
본 연구에 사용한 결명자 씨는 경동약령시장(서울, 대한민국)에서 구입하여, 경희대학교 약학대학 육창수 교수에게 감정 받은 후 사용하였다. 그 기준표본은 경희대학교 약학대학 식물표본실에 보관하였다(Cassiae semen KHUOPS-04-31).

데이터처리

M으로 표현하였다. 결과 간의 유의성은 일원배치분산분석(one-way ANOVA)으로 p< 0.05 수준에서 Student-Newman-Keuls test를 사용하여 검정하였다.

성능/효과

따라서 이러한 결과가 에탄올에 의한 LTP 손상과도 관련이 있는지 알아보기 위하여 전기생리학을 통한 fEPSP를 측정하였다. 그 결과 우리는 COE (30 μg/ml)가 에탄올에 의해 억제된 LTP를 정상 수준까지 회복시킨다는 것을 확인할 수 있었다(F_2,15=17.26, p<0.05, n=6/group, Fig. 3A, Fig. 3B).
본 연구를 통해 에탄올이 기억 장애를 유발하고 LTP와 NMDA 수용체 매개 fEPSP를 억제하였으나 COE가 그것을 개선시킨다는 것을 확인하였다. 이러한 결과는 COE가 에탄올에 의한 신경학적 손상 치료에 효과적인 후보 물질이 될 수 있음을 의미한다.
본 연구를 통해 에탄올이 기억 장애를 유발하고 LTP와 NMDA 수용체 매개 fEPSP를 억제하였으나 COE가 그것을 개선시킨다는 것을 확인하였다. 이러한 결과는 COE가 에탄올에 의한 신경학적 손상 치료에 효과적인 후보 물질이 될 수 있음을 의미한다.

후속연구

본 연구 결과는 COE의 에탄올에 의한 blackout 치료 및 신경 보호제로서의 가능성을 시사하고 있으나 정확한 작용 기전에 대해서는 나타내지 못 하였기 때문에 작용 기전과 활성 성분에 대한 추가적인 연구가 동반되어야 한다고 사료된다. 뿐만 아니라 인간의 경우는 에탄올에 자주 노출되어 있었지만 실험동물의 경우 본 실험 이전에 전혀 에탄올에 노출된 적이 없다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	결명자의 신경계 관련 작용에 관해서는 어떠한 효과가 알려져 있는가?	결명자의 유효 성분으로는 emodin, obtusifolin, obtusin 등이 있으며 간보호, 항산화, 항돌연변이 효과 등이 보고되었다[13]. 신경계 관련 작용으로는 베타 아밀로이드에 의한 기억력 저하 개선과 BDNF 생성 촉진 효과 등이 알려져 있으며 알코올과 관련된 연구는 보고된 바 없다[13].
	알코올을 지속적으로, 과량 섭취할 경우 어떤 문제가 발생하는가?	알코올은 뇌에 전반적으로 작용하여 감정, 인지, 기억 등의 조절을 어렵게 만들고[5, 22] 체내의 혈중 알코올 농도에 따라 다양한 반응을 일으킨다고 알려져 있다[19]. 과량을 섭취했을 경우, 기억의 형성을 방해하고 이것은 알코올성 기억장애라고도 불리는 블랙아웃 (blackout)으로 이어질 수 있다[7]. 지속적인 음주로 인해 이 한 현상이 반복적으로 발생하게 되면 뇌 백질 용적의 감소, 뇌유래 신경 성장 인자(brain-derived neurotrophic factor; BDNF)의 합성을 저하시켜 심한 경우 알코올성 치매로 이어질 수 있다[9, 12, 21]. 그러므로 알코올에 의한 신경 변성을 감소시키는 약물의 필요성이 제기되고 있으나 현재로서는 acamprosate나 altrexone과 같은 알코올 의존 환자를 위한 항갈망제만이 주로 사용되고 있으며 알코올 유도 인지기능 저하를 위한 약물에 대한 연구는 아직 미비한 실정이다[11].
	결명자의 유효성분에는 어떤 것들이 있는가?	눈을 밝게 해준다는 뜻에서 유래된 결명자(Cassia obtusifolia seeds)는 쌍떡잎식물 장미목과의 식물로 예로부터 동아시아에서 차의 형태로 음용되어왔다. 결명자의 유효 성분으로는 emodin, obtusifolin, obtusin 등이 있으며 간보호, 항산화, 항돌연변이 효과 등이 보고되었다[13]. 신경계 관련 작용으로는 베타 아밀로이드에 의한 기억력 저하 개선과 BDNF 생성 촉진 효과 등이 알려져 있으며 알코올과 관련된 연구는 보고된 바 없다[13].

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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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