[보고서]퇴행성 뇌질환 예방 식용소재물질 평가를 위한 aquaporin 4 기반 in vitro 시스템 구축 및 적용 연구

양선아

퇴행성 뇌질환 예방 식용소재물질 평가를 위한 aquaporin 4 기반 in vitro 시스템 구축 및 적용 연구
Development and application of aquaporin 4 based in vitro system for efficacy evaluation of degenerative brain disease’s preventive edible material 원문보기

보고서 정보
주관연구기관	계명대학교 KeiMyung University
연구책임자	양선아
보고서유형	최종보고서
발행국가	대한민국
언어	한국어
발행년월	2021-05
과제시작연도	2020
주관부처	교육부 Ministry of Education
등록번호	TRKO202100018665
과제고유번호	1345319955
사업명	개인기초연구(교육부)(R&D)
DB 구축일자	2022-03-05
키워드	아쿠아포린 4.알츠하이머병.베타 아밀로이드.글루타메이트.노화.Aquaporin 4.Alzheimer’s disease.Amyloid-β.Glutamate.Aging.

초록 ▼

□ 연구개발 목표 및 내용
￭ 최종 목표
ㅇ 퇴행성 뇌질환 예방 및 개선 유효 물질의 효율적인 in vitro 평가시스템 확립을 위한 astrocyte cell line의 Aquaporin4(AQP4) 발현조절, 신경세포와의 상호작용 검증 및 이를 활용한 유용 물질의 기전 연구
￭ 전체 내용
ㅇ C6 rat glial cell을 활용한 AQP4 in vitro system 구축
ㅇ 구축된 in vitro system의 유효성 확인을 위한 in vivo 연구
ㅇ AQP4 in vitro system에서의 퇴행성 뇌질환 예방소재 발굴
￭ 1단계(해당 시 작성)
- 목표
ㅇ 1차년: C6 rat glial cell 이용, AQP4, EAAC1, glutamate uptake 간 상관관계 규명을 위하여, amyloid β(Aβ) 처리에 따른 발현 변화 검토 및 시스템 구축
ㅇ 2차년: 구축된 in vitro cell line 시스템의 타당성 및 in vivo 대체 유효성 평가를 위한 AQP4 타켓 시스템 확립
ㅇ 3차년: 확립된 시스템을 활용한 천연물 스크리닝, Blood-brain barrier (BBB) permeability 평가 및 Astrocyte AQP4 기반 뇌기능 평가 유효성 검토
- 내용
ㅇ 퇴행성 뇌질환 관련 축적된 생리적/병리적 기초 연구결과를 토대로 새로운 in vitro 유효성 평가시스템을 연구하고 확립하고자 함
ㅇ 또한, 새로운 툴을 이용하여 퇴행성 뇌질환 예방 및 개선 후보 소재를 평가하고 선정하여 작용기전을 규명함으로써 유효 소재(물질)을 확보하고, 뇌 기능 개선 소재 개발의 가이드라인을 제시하고자 함

□ 연구개발성과
ㅇ “Protective effect of Dendropanax morbifera extract on CCl4-induced oxidative damage in HepG2 cells”, Journal of Life Science에 게재
ㅇ “Amyloid-β peptides inhibit the expression of AQP4 and glutamate transporter EAAC1 in insulin-treated C6 glioma cells”, Toxicology Reports에 게재
ㅇ 3건의 특허 출원 완료

□ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
ㅇ 본 연구의 연구개발성과로 AQP4 기반 식품 소재(L-테아닌, 고장초) 개발 및 퇴행성 뇌질환 예방 건강기능식품으로의 개발 가능
ㅇ 신속, 유효한 평가시스템을 이용한 국내 천연물 소재의 퇴행성 뇌질환 예방 소재의 다양화
ㅇ 국내 천연물 소재 소비 증진 및 농가 이익 증대 효과 기대

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

표지 ... 1
요 약 문 ... 2
목차 ... 3
1. 연구개발과제의 개요 ... 4
1-1. 연구의 목표 및 내용 ... 4
1-2. 연구의 필요성 ... 7
2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 9
2-1. 연구의 추진전략 및 방법 ... 9
3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 12
3-1. 연구개발과제의 수행 결과 ... 12
4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 44
4-1. 연구 결과의 의미 ... 44
4-2. 실용·응용 가능성 ... 44
5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 45
5-1. 성과 관리 추진체계 ... 45
5-2. 연구개발성과의 활용분야 ... 45
5-3. 연구개발성과의 활용방안 ... 45
5-4. 추가연구의 필요성 ... 45
5-5. 기업화 추진방안 ... 45
5-6. 기술이전 ... 45
6. 참고문헌 ... 46
끝페이지 ... 46

표/그림 (42)

표 Relationship between Glutamate uptake and S100B
표 Mechanism of S100B according to Glutamate uptake S100B
표 Scheme of the BBB in vitro model
표 Aquaporin water channel function in nervous system
표 The function of Glutamate transporter-1
표 식품의약품안전처 “인지능력 개선에 도움을 줄 수 있음” 건강기능식품 기능성 평가 가이드 바이오마커
표 Effects of Aβ1-42 and Aβ25-35 on C6 cell viability
표 Effects of Aβ1-42 and Aβ25-35 on the RNA expressions of AQP4, Glu receptors (GLT-1, GLAST, EAAC1) and GFAP in C6 glial cells
표 Effects of Aβ1-42 and Aβ25-35 on the protein expressions of AQP4 and Glu receptors (GLT-1, GLAST, EAAC1) in C6 glial cells
표 Effects of Aβ1-42 and Aβ25-35 on the glutamate uptake in C6 glial cells
표 AQP4, EAAC1, LRP1, BDNF, GFAP expression in C6 cells depending on cell passages and insulin concentration
표 AQP4, EAAC1, LRP1, BDNF, GFAP expression in insulin-treated C6 cells depending on Aβ peptide concentration
표 MAPK/AP-1 signaling pathway in insulin-treated C6 cells depending on Aβ peptide concentration
표 AQP4, EAAC1, LRP1, BDNF, GFAP expression in Aβ peptide-treated C6 cells depending on insulin concentration
표 AQP4, EAAC1, GFAP, BDNF expression on AQP4 inhibitor or EAAC1 inhibitor in C6 cells
표 Aβ elimination in C6 cells depending on treatment of (A) low or high concentration of insulin, and Aβ peptides, (B) AQP4 inhibitor, (C) LRP1 inhibitor
표 Glutamate clearance mechanism of (A) cell viability, (B) glutamate uptake, (C) EAAC1 expression depending on low or high concentration of insulin, and Aβ peptides in C6 cells
표 Co-culture system design
표 BDNF, GFAP, Bax, Bcl-2 expression in co-culture system
표 AQP4, EAAC1 expression in co-cultrue system
표 The ACh content and AChE activity on scopolamine-induced memory impairment in Balb/cJ mice depending on AQP4 inhibition(N: normal, C: control, PC: donepezil(5 mg/kg), TGN-020(200 mg/kg))
표 Histological analysis of brain tissue in scopolamine-induced memory impairment in Balb/cJ mice depending on AQP4 inhibition. Brain tissue sections strained with H&E staining. Histological changes were observed at x40(upper panels) and x100(lower panels). N: normal, C: control, PC: donepezil(5 mg/kg), TGN-020(200 mg/kg)
표 The Aβ1-42 peptide accumulation on scopolamine-induced memory impairment in Balb/cJ mice depending on AQP4 inhibition. Brain tissue sections strained with Congo Red staining. Aβ1-42 peptide accumulation changes were observed at x40(upper panels) and x100(lower panels). N: normal, C: control, PC: donepezil (5 mg/kg), TGN-020 (200 mg/kg)
표 The inhibition of astrocyte activation on scopolamine-induced memory impairment in Balb/cj mice depending on AQP4 inhibition. β-Actin was used as the internal control for Western blot analysis(N: normal, C: control, PC: donepezil(5 mg/kg), TGN-020(200 mg/kg))
표 The Aβ1-42 peptide accumulation of AQP4 inhibition on scopolamine-induced memory impairment in Balb/cJ mice. β-Actin was used as the internal control for Western blot analysis(N: normal, C: control, PC: donepezil(5 mg/kg), TGN-020(200 mg/kg))
표 The cell viability of L-theanine in C6 cells
표 The cell protection of L-theanine in insulin and Aβ1-42-treated C6 cells
표 The inhibition of Aβ1-42 peptide accumulation of L-theanine on insulin and Aβ1-42 peptide-treated C6 cells. β-Actin was used as the internal control for Western blot analysis(N: normal)
표 The cell viability of Z. latifolia or tricin in C6 cells
표 The cell protection of Z. latifolia extract or tricin in insulin and Aβ1-42-treated C6 cells
표 The inhibition of Aβ1-42 peptide accumulation of Z. latifolia extract or tricin on insulin and Aβ1-42 peptide-treated C6 cells. β-Actin was used as the internal control for Western blot analysis(N: normal)
표 The ACh content and AChE activity of L-theanine on scopolamine-induced memory impairment in Balb/cJ mice(N: normal, C: control, PC: donepezil (5 mg/kg), L: L-theanine (4 mg/kg))
표 Histological analysis of L-theanine in scopolamine-induced memory impairment in Balb/cJ mice. Brain tissue sections strained with H&E staining. Histological changes were observed at x40(upper panels) and x100(lower panels). N: normal, C: control, PC: donepezil (5 mg/kg), L: L-theanine (4 mg/kg)
표 The inhibition of Aβ1-42 peptide accumulation of L-theanine in scopolamine-induced memory impairment in Balb/cJ mice. Brain tissue sections strained with Congo Red staining. Aβ1-42 peptide accumulation changes were observed at x40(upper panels) and x100(lower panels). N: normal, C: control, PC: donepezil (5 mg/kg), L: L-theanine (4 mg/kg)
표 The astrocyte activation of L-theanine on scopolamine-induced memory impairment in Balb/cJ mice. β-Actin was used as the internal control for Western blot analysis(N: normal, C: control, PC: donepezil(5 mg/kg), L: L-theanine(4 mg/kg))
표 The Aβ1-42 peptide elimination of L-theanine on scopolamine-induced memory impairment in Balb/cJ mice. β-Actin was used as the internal control for Western blot analysis(N: normal, C: control, PC: donepezil(5 mg/kg), L: L-theanine(4 mg/kg))
표 The ACh content and AChE activity of Z. latifolia ethanol extract or tricin on scopolamine-induced memory impairment in Balb/cJ mice(N: normal, C: control, PC: donepezil(5 mg/kg), Z100: Z. latifolia ethanol extract(100 mg/kg), Z300: Z. latifolia ethanol extract(300 mg/kg), T: tricin(0.3 mg/kg))
표 Histological analysis of Z. latifolia ethanol extract or tricin on scopolamine-induced memory impairment in Balb/cJ mice. Brain tissue sections strained with H&E staining. Histological changes were observed at x40(upper panels) and x100(lower panels). N: normal, C: control, PC: donepezil(5 mg/kg), Z100: Z. latifolia ethanol extract(100 mg/kg), Z300: Z. latifolia ethanol extract(300 mg/kg), T: tricin(0.3 mg/kg)
표 The ihnbition of Aβ1-42 peptide accumulation of Z. latifolia ethanol extract or tricin on scopolamine-induced memory impairment in Balb/cJ mice. Brain tissue sections strained with Congo Red staining. Aβ1-42 peptide accumulation changes were observed at x40(upper panels) and x100(lower panels). N: normal, C: control, PC: donepezil(5 mg/kg), Z100: Z. latifolia ethanol extract(100 mg/kg), Z300: Z. latifolia ethanol extract (300 mg/kg), T: tricin (0.3 mg/kg)
표 The astrocyte activation of Z. latifolia extract or tricin on scopolamine-induced memory impairment in Balb/cJ mice. β-Actin was used as the internal control for Western blot analysis
표 The Aβ1-42 peptide elimination of Z. latifolia ethanol extract or tricin on scopolamine-induced memory impairment in Balb/cJ mice. β-Actin was used as the internal control for Western blot analysis. (N: normal, C: control, PC: donepezil (5 mg/kg), Z100: Z. latifolia ethanol extract (100 mg/kg), Z300: Z. latifolia ethanol extract (300 mg/kg), T: tricin (0.3 mg/kg))
표 The P-gp contents of L-theanine, Z. latifolia ethanol extract or tricin on Aβ1-42 peptide-treated human epithelial cells. L-theanine (500 μg/ml), Z. latifolia ethanol extract (500 μg/ml), tricin (0.5 μg/ml)

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