Estrogen Replacement Effect of Korean Ginseng Saponin on Learning and Memory of Ovariectomized Mice

Estrogen can influence on the expression of behaviors not associated directly with reproduction, including learning and memory. Recently estrogen has received considerable attention for its effects on neuroprotection and neural circuits in brain areas associated with cognition. Although estrogen replacement therapy may be helpful to postmenopausal women, it also results in a number of harmful side effects. Ginseng also has steroidal qualities and contains several ginsenoside components which have similar backbone structure to estrogen. The objectives of this experiment were 1) to examine the effects of estrogen and 2) to investigate the effects of ginsenosides as estrogenic agent on learning and memory using the Morris water maze, a traditional experimental task for spatial memory. In the experiments designed here, ovariectomized mice were implanted subcutaneously with Sila, itic capsules containing 17${\beta}$-estradiol (100∼250 $\mu\textrm{g}$/$m\ell$), panaxadiol (PD) and panaxatriol (PT) saponins (15∼100 $\mu\textrm{g}$/$m\ell$) diluted with sesame oil. In the first set of experiment, the effects of estradiol on learning and memory during the Morris water maze was examined. When estradiol was delivered via Silastic capsules following training improved spatial memory performance in ovariectomized female mice. In the second set of experiment, three different PD and PT saponin concentrations were delivered via Silastic implants to ovariectomized female mice and their effects were compared with estrogenic effects. Results of three separate experiments demonstrated that estradiol, PD and PT administrated by Silastic implants for 2 weeks prior to water maze training significantly improved spatial memory performance compared to ovariectomized (OVX) mice, as indicated by lower escape latency over trial. The positive effect of estradiol suggests that estrogen can affect performance on learning and memory. In addition, the positive effect of PD and PT saponins suggest that ginsenosides have an estrogen-like effects in mediating learning and memory related behavior action.

스테로이드 호르몬의 일종인 에스트로젠은 생식기능에 영향을 미치는 것 외에 학습 및 기억과 관련된 기능에도 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 최근, 에스트로젠은 기억과 관련된 뇌세포 신 경망의 발달과 뇌 기능 장애를 방지할 수 있다는 부분에서 상당한 관심의 대상이되고 있다. 그러나 에스트로젠 대체 치료가 폐경기의 많은 여성들에게 도움을 주기도 하지만 여러 부작용을 유발하는 것으로도 알려져 있다 인삼 역시도 스테로이드 특성을 보이며 에스트로젠과 유사한 화학구조를 가지는 여러 성분을 가지고 있다. 본 실험의 목적은 첫째로 공간 기억력을 측정하기에 여러 장점을 가지고 있으면서 다른 어떠한 행동학적 실험보다 학습과 기억의 동물 모텔로 잘 알려진 방법인 Morris water maze를 이용하여 에스트로젠의 효과를 확인하고, 두 번째는 인삼이 학습과 기억에서 에스트로젠과 같은 효과를 나타낼 수 있는지를 확인하는 것이다. 본 실험은 인위적으로 난소를 제거한 쥐에 17$\beta$-estradiol(100~250 $\mu\textrm{g}$/ml), panaxadiol(PD), panaxatriol(PT) sapo-nins(15~100 $\mu\textrm{g}$/ml)을 sesame oil에 녹인 capsule을 implant했다. 첫 번째 실험에서 난소를 제거한 쥐에 에스트로젠을 투입했을때 학습과 기억의 효과를 확인했다. 두 번째 실험에서는 난소를 제거한 쥐에 3가지 다른 농도에서의 PD, PT를 투입했을 때 학습과 기억에 대한 에스트로젠의 효과와 비교해 보았다. 2주 동안의implant 후 water maze 실험결과 세 그룹 모두 난소를 제거한 그룹보다 기억력이 향상되었다 이러한 결과를 토대로 에스트로젠이 학습과 기억에 영향을 준다는 것을 확인할 수 있었고 PD, PT 또한 학습과 기억에 관련된 행동에서 에스트로젠과 같은 효과를 나타낼 수 있다는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 동물모델에서의 연구를 통하여 인삼이 에스트로젠 장기결핍치료에서 나타나는 여러 호르몬 부작용을 극복할 수 있는 에스트로젠 대체물질로 개발되어 기억력 저하를 수반하는 Alzheimer's disease 및 여러 퇴행성 중추신경 질환의 치료제로 대체의학의 natural compound이용에 그 기초 기전을 제공할 수 있으리라 여긴다.