아밀로이드 베타(amyloid beta)로 유도된 인지장애 마우스 모델에서 갑주백목(Diospyros kaki) 추출물의 인지기능 및 뇌 신경세포 보호 효과 Protective effect of Gabjubaekmok (Diospyros kaki) extract against amyloid beta (Aβ)-induced cognitive impairment in a mouse model원문보기
본 연구에서는 갑주백목에탄올 추출물(ethanolic extraction from Diospyros kaki (Gabjubaekmok))을 이용하여 in vitro 항산화 활성과 더불어 $A{\beta}$로 유도된 인지기능 저하를 갖는 마우스 모델에서 인지기능 및 뇌 신경세포 보호 효과를 검증하였다. 갑주백목 추출물은 양성대조군과 비교하여 우수한 ABTS 및 DPPH 라디칼 소거활성($IC_{50}=83.30$, $403.88{\mu}g/mL$) 및 MDA 생성 억제 활성($IC_{50}=62.10{\mu}g/mL$)을 보여주었고, in vitro 아세틸콜린 분해효소 억제 활성은 $312.82{\mu}g/mL$의 $IC_{50}$ 값을 나타내었다. 또한, MC-IXC 뇌 신경세포에 과산화수소를 처리하여 산화적 스트레스를 유발시킨 뇌 신경세포 사멸에 대해 보호 효과를 나타냈다. 갑주 백목 추출물의 인지기능 개선 효과를 확인하기 위하여 $A{\beta}$를 사용하여 인지기능 장애 마우스 모델을 수립하였으며, Y-미로, 수동 회피 및 Morris 수중 미로 실험과 같은 행동실험을 통해 인지 및 기억능력에 대한 개선 효과를 나타냈다. 이후 마우스 뇌조직에서의 아세틸콜린 함량의 증가 및 아세틸콜린 분해효소의 활성을 억제함으로써 cholinergic 시스템을 보호하였고, SOD, 환원형 GSH 및 MDA 함량 측정을 통해 항산화 시스템을 개선시켜줌을 확인하였다. 더불어 뇌 조직의 미토콘드리아에서 ROS의 생성 억제, MMP 보호 및 ATP 함량을 회복시켜주었으며, western blot 분석을 통해 $TNF-{\alpha}$와 같은 염증성 사이토카인을 억제시켜 줌으로써 면역반응에 관여하는 JNK의 인산화를 감소시키고 Akt신호전달을 활성화시켜 세포자동 사멸화를 억제시키는 것으로 확인되었다. 마지막으로 HPLC 분석을 통해서 갑주백목의 주요 생리활성물질이 갈산으로 확인되었다. 이러한 결과를 종합하였을 때, 갑주백목 에탄올 추출물은 뇌 조직에서의 cholinergic 및 항산화 시스템 보호효과를 통해 $A{\beta}$ 처리에 대하여 학습 및 기억 능력을 개선 시킬 수 있는 천연 소재로서의 가능성뿐만 아니라 $A{\beta}$ 및 과산화수소로부터 유발된 산화적 스트레스의 환경에서 뇌신경세포를 보호함으로써 알츠하이머성 질환과 같은 퇴행성 뇌신경질환을 예방할 수 있는 고부가가치 건강기능식품 소재로서의 활용 가능성을 확인하였다.
본 연구에서는 갑주백목 에탄올 추출물(ethanolic extraction from Diospyros kaki (Gabjubaekmok))을 이용하여 in vitro 항산화 활성과 더불어 $A{\beta}$로 유도된 인지기능 저하를 갖는 마우스 모델에서 인지기능 및 뇌 신경세포 보호 효과를 검증하였다. 갑주백목 추출물은 양성대조군과 비교하여 우수한 ABTS 및 DPPH 라디칼 소거활성($IC_{50}=83.30$, $403.88{\mu}g/mL$) 및 MDA 생성 억제 활성($IC_{50}=62.10{\mu}g/mL$)을 보여주었고, in vitro 아세틸콜린 분해효소 억제 활성은 $312.82{\mu}g/mL$의 $IC_{50}$ 값을 나타내었다. 또한, MC-IXC 뇌 신경세포에 과산화수소를 처리하여 산화적 스트레스를 유발시킨 뇌 신경세포 사멸에 대해 보호 효과를 나타냈다. 갑주 백목 추출물의 인지기능 개선 효과를 확인하기 위하여 $A{\beta}$를 사용하여 인지기능 장애 마우스 모델을 수립하였으며, Y-미로, 수동 회피 및 Morris 수중 미로 실험과 같은 행동실험을 통해 인지 및 기억능력에 대한 개선 효과를 나타냈다. 이후 마우스 뇌조직에서의 아세틸콜린 함량의 증가 및 아세틸콜린 분해효소의 활성을 억제함으로써 cholinergic 시스템을 보호하였고, SOD, 환원형 GSH 및 MDA 함량 측정을 통해 항산화 시스템을 개선시켜줌을 확인하였다. 더불어 뇌 조직의 미토콘드리아에서 ROS의 생성 억제, MMP 보호 및 ATP 함량을 회복시켜주었으며, western blot 분석을 통해 $TNF-{\alpha}$와 같은 염증성 사이토카인을 억제시켜 줌으로써 면역반응에 관여하는 JNK의 인산화를 감소시키고 Akt 신호전달을 활성화시켜 세포자동 사멸화를 억제시키는 것으로 확인되었다. 마지막으로 HPLC 분석을 통해서 갑주백목의 주요 생리활성물질이 갈산으로 확인되었다. 이러한 결과를 종합하였을 때, 갑주백목 에탄올 추출물은 뇌 조직에서의 cholinergic 및 항산화 시스템 보호효과를 통해 $A{\beta}$ 처리에 대하여 학습 및 기억 능력을 개선 시킬 수 있는 천연 소재로서의 가능성뿐만 아니라 $A{\beta}$ 및 과산화수소로부터 유발된 산화적 스트레스의 환경에서 뇌신경세포를 보호함으로써 알츠하이머성 질환과 같은 퇴행성 뇌신경질환을 예방할 수 있는 고부가가치 건강기능식품 소재로서의 활용 가능성을 확인하였다.
The current study investigated the effect of Gabjubaekmok (Diospyros kaki) ethanolic extract (GEE) on $H_2O_2$-induced human neuroblastoma MC-IXC cells and amyloid beta $(A{\beta})_{1-42}$-induced ICR (Institute of Cancer Research) mice. GEE showed significant antioxidant activ...
The current study investigated the effect of Gabjubaekmok (Diospyros kaki) ethanolic extract (GEE) on $H_2O_2$-induced human neuroblastoma MC-IXC cells and amyloid beta $(A{\beta})_{1-42}$-induced ICR (Institute of Cancer Research) mice. GEE showed significant antioxidant activity that was evaluated based on ABTS, DPPH scavenging activity, and inhibition of malondialdehyde (MDA) and acetylcholinesterase activity. Further, GEE inhibited ROS production and increased cell viability in $H_2O_2$-induced MC-IXC cells. Administration of GEE ameliorated the cognitive dysfunction on $A{\beta}$-induced ICR mice as evaluated using Y-maze, passive avoidance, and Morris water maze tests. Results of ex vivo test using brain tissues showed that, GEE protected the cholinergic system and mitochondrial functions by increasing the levels of antioxidants such as ROS, mitochondrial membrane potential (MMP), and adenosine triphosphate (ATP) against $A{\beta}$-induced cognitive dysfunction. Moreover, GEE decreasd the expression levels of apoptosis-related proteins such as $TNF-{\alpha}$, p-JNK, p-tau, BAX and caspase 3. While, expression levels of p-Akt and $p-GSK3{\beta}$ increased than $A{\beta}$ group. Finally, gallic acid was identified as the main compound of GEE using high performance liquid chromatography.
The current study investigated the effect of Gabjubaekmok (Diospyros kaki) ethanolic extract (GEE) on $H_2O_2$-induced human neuroblastoma MC-IXC cells and amyloid beta $(A{\beta})_{1-42}$-induced ICR (Institute of Cancer Research) mice. GEE showed significant antioxidant activity that was evaluated based on ABTS, DPPH scavenging activity, and inhibition of malondialdehyde (MDA) and acetylcholinesterase activity. Further, GEE inhibited ROS production and increased cell viability in $H_2O_2$-induced MC-IXC cells. Administration of GEE ameliorated the cognitive dysfunction on $A{\beta}$-induced ICR mice as evaluated using Y-maze, passive avoidance, and Morris water maze tests. Results of ex vivo test using brain tissues showed that, GEE protected the cholinergic system and mitochondrial functions by increasing the levels of antioxidants such as ROS, mitochondrial membrane potential (MMP), and adenosine triphosphate (ATP) against $A{\beta}$-induced cognitive dysfunction. Moreover, GEE decreasd the expression levels of apoptosis-related proteins such as $TNF-{\alpha}$, p-JNK, p-tau, BAX and caspase 3. While, expression levels of p-Akt and $p-GSK3{\beta}$ increased than $A{\beta}$ group. Finally, gallic acid was identified as the main compound of GEE using high performance liquid chromatography.
)은 한국, 중국, 일본과 같은 아시아지역에서 주로 재배되고 아열대부터 온대에 이르는 넓은 지역에 분포하여 재배되고 있는 온대 과실이다(Kang 등, 2004). 감은 비타민 A, B1, C, 엽산, 엽록소, 판토텐산 등이 풍부하여 영양학적 가치가 뛰어난 과실이라 알려져 있으며, 갈산(gallic acid), 카테킨(catechin), 에피갈로카테킨 갈레이트(epigallocatechin gallate) 및 타닌(tannin) 등과 같은 폴리페놀 화합물이 함유되어 있어 노화 방지, 심혈관계 질환 예방 및 항암효과가 있다고 알려져 있다(Achiwa등, 1997). 감은 수확 후에 과실의 떫은맛에 따라 크게 단감과 떫은감으로 분류되며, 떫은감의 경우에는 과실이 완전히 성숙할 때까지 디오스프린(diospysin)이라는 타닌(tannin) 성분의 함량이 높게 유지되므로 수확 후에 연화 및 탈삽 과정을 통해 떫은맛을 제거하여 생과로 소비되거나 곶감, 말랭이, 연시 등의 가공 제품으로 생산되고 있다(Achiwa 등, 1997).
알츠하이머성 뇌질환이란 무엇인가?
알츠하이머성 뇌 질환은 대뇌 피질 및 해마 세포의 점진적인 퇴행성 변화로 인해 다양한 영역에서 인지기능 및 행동에 이상을 보이는 질환으로, amyloid beta (Aβ)의 과도한 축적으로 인한 노인반(senile plaque) 생성이 관찰되는 것이 주된 병리학적 특징이다(Yu 등, 1999). Aβ는 아밀로이드 전구단백질(amyloid precur-sor protein)이 β-secretase와 γ-secretase의 분해에 의해 생성된다(Barril 등, 2001).
활성산소종(reactive oxygen species, ROS)의 발생원인은 무엇인가?
활성산소종(reactive oxygen species, ROS)은 정상 세포 내에 존재하는 미토콘드리아에서 대사과정을 통해 자연적으로 생성되기도 하지만 만성 감염성 질환, 면역반응으로서의 염증반응이나 외부 스트레스에 의해 인체 내에서 과도하게 발생하는 것으로 알려져 있다(Yu 등, 1999). 정상 세포에서 생성되는 활성산소종은 인체 내의 항산화 효소인 superoxide dismutase (SOD), catalase, 글루타티온(glutathione, GSH) 등으로 인해 제거할 수 있지만, 과도한 활성산소종의 생성은 산화적 스트레스를 일으키며 이는 세포를 구성하고 있는 DNA, 핵산, 단백질 및 지방질의 산화적 손상 및 기능 저하를 일으키며 더 나아가 세포사멸과 각종 돌연변이를 발생시켜 조직을 손상시키는 원인이 되기도 한다(Stadtman과 Berlett, 1997).
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