Protective effect of Gabjubaekmok (Diospyros kaki) extract against amyloid beta (Aβ)-induced cognitive impairment in a mouse model

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.

아밀로이드 베타(amyloid beta)로 유도된 인지장애 마우스 모델에서 갑주백목(Diospyros kaki) 추출물의 인지기능 및 뇌 신경세포 보호 효과

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.