신경쇠약의 치료로 상용하며, 빈혈의 치료와 예방의 효과가 있으며, 노화방지에 도움이 되어 민간약으로는 장수(長壽)약으로 꼽히고 있는 구기자가 글루타메이트에 의한 신경독성을 차단하며, 이러한 효과는 구기자의 성분 중 betaine에 의하여 나타난다. Betaine이 어떠한 작용 기전에 의하여 글루타메이트에 의한 신경독성을 차단하는 지를 밝히기 위하여 글루타메이트가 작용하는 각기 다른 수용체인 NHDA 및 non-NMDA 수용체에 어떻게 작용하는 지를 알아보았다. 각 수용체의 선택적인 효능제인 NMDA, kainate 및 quisqualate 각각을 사용하여 인위적으로 독성을 유도시킨 후 이에 대한 betaine의 작용을 알아 본 결과 betaine은 quisqualate에 의하여 유도된 신경독성에서 모두 유사한 정도의 효과를 나타내었다. 이러한 효과는 betaine과 구조가 유사한 glycine의 다른 구조 유사체인 dimethylglycine이나 sarcosine과는 다른 작용양상을 나타내는 것이다. Dimethylglycine과 sarcosine은 kainate에 의한 독성에 대하여 미약한 효과를 나타냈으나, NMDA에 의한 독성에는 정상대조군의 LDH 값의 50% 이상에까지 이르게하는 효과를 나타내는 것으로 보아 이들이 NMDA에 의한 신경독성을 효과적으로 차단한다는 것을 암시해 준다고 할 수 있다. 그러나 betaine의 글루타메이트에 의한 신경독성을 차단하는 효과는 다른 glycine 구조 유사체처럼 glycine과 경쟁적으로 작용하여 나타나는 결과는 아니라고 여겨진다. 또한 글루타메이트에 의한 신경독성이 일어나는 기전 중의 하나가 calcium 이온의 세포내의 과도한 유입으로 인한 것으로 알려져 있으나 세포내의 calcium 이온의 양을 측정하여 본 결과 betaine은 글루타메이트로 인한 세포내 calcium 이온의 증가에 대하여 별다른 효과를 나타내지 않았다. 따라서 betaine의 글루타메이트에 의한 신경독성 차단 효과는 이미 미생물에서 보고된 바 있는 betaine의 세포내 삼투압에 대한 보호작용이나 항산화작용과 관련된 기전에 의하여 나타나는 것일 가능성이 높은 것으로 추측되어진다.
본 연구는 열수와 에탄올 용매에 따른 복령 및 산수유 추출물의 농도별로 항산화 활성, 항염증 효과 및 신경세포 보호효과에 미치는 영향을 살펴보고자 진행하였다. 추출물들의 총 polyphenol 함량은 복령 열수 추출물에서 가장 높았고, 복령 에탄올 추출물, 산수유 열수 추출물, 산수유 에탄올 추출물 순으로 유의적으로 감소되는 경향을 나타냈다. DPPH 및 ABTS radical 소거 활성능은 추출물의 농도 의존적으로 증가하였고 산수유 열수 추출물은 모든 추출물에서 항산화 활성이 가장 높게 나타났으며, 복령 열수 추출물은 에탄올 추출물에 비해 높은 활성이 확인되었다. 복령과 산수유에 함유된 총 polyphenol과 항산화 성분을 추출하기 위해서는 에탄올 추출방법 보다는 열수 추출방법이 효과적인 방법이라고 사료된다. LPS로 염증이 유도된 RAW 264.7 세포에서 복령추출물이 산수유 추출물에 비해 NO 생성 억제 효과가 우수한 것으로 확인되었다. MPP+에 의해 유도된 SH-SY5Y 신경세포에 복령 열수 추출물은 산수유 열수 추출물에 비해 산화적 스트레스로부터 신경세포 보호효과가 우수하게 나타났다. 복령과 산수유 추출방법에 따른 항산화, 항염 및 산화적 스트레스로부터의 신경세포 보호효과를 갖는 기능성 소재로서 가능성이 있다고 사료된다.
본 연구는 배양된 C6 신경교종(glioma) 세포에서 환경오염 원인 황산알루미늄에 의한 신경 독성과 파리풀(PLVAH)추출물의 AS에 의해 유도된 신경 독성에 대한 보호효과를 확인해 보았다. 이를 위해 세포생존력과 전자공여(ED)능, 지질과산화(LP) 저해능 및 과산소음이온라디칼(superoxide anion-radical, SAR) 소거능과 같은 항산화효과를 조사하였다. AS는 용량의존적으로 현저히 세포생존율을 감소시켰고 AS의 $XTT_{50}$ 값은 $120.0{\mu}M$로 측정되었다. AS의 신경 독성은 Borenfreund와 Puerner의 독성 기준에 의해 중간 독성으로 판정되었다. 또한, 항산화제인 catalase (CAT)는 AS의 신경독성에 의해 손상된 세포의 생존력을 현저히 증가시켰다. AS 유발 신경 독성에 대한 PLVAH 추출물의 보호 효과에서, PLVAH 추출물은 ED의 능력, LP의 억제 능력 및 SAR 소거능을 유의하게 증가시켰다. 이러한 결과로부터 산화 스트레스가 AS의 세포독성에 관여하고 있으며, PLVAH 추출물의 항산화 작용에 의해 AS에 의해 유도된 신경 독성을 효과적으로 보호한다는 것을 알 수 있었다. PLVAH 추출물과 같은 천연 성분은 산화스트레스를 만드는 AS와 같은 중금속 화합물로 인한 독성을 치료할 수 있는 잠재적 치료제로 가치가 있다고 사료된다.
국내에 충분히 보고되지 못한 소재로서 drumstick-tree (Moringa Oleifera Lam.)를 고부가가치 식품 자원으로서 그 활용가능성을 알아보기 위해 주요 영양성분 분식 및 in vitro 신경세포 보호효과에 대해서 연구하였다. Drumstick-tree의 주요 무기성분으로는 칼슘으로 2658.67 mg/100 g이 함유되어 있었고, 다음으로 칼륨, 마그네슘 및 인 등이 함유되어 있었다. 주요 지방산으로서 포화 지방산으로는 palmitic acid (16.33%)와 불포화 지방산으로서 gadoleic acid (66.34%)가 상대적으로 많이 함유되어 있었고, 지용성 비타민인 vitamin E가 94.78 mg/100 g 그리고 niacin이 112.61 mg/100 g 함유되어 있는 것을 알 수 있었다. 80% methanol에 추출한 drum-stick-tree 추출물을 활용하여 $H_2O_2$ 처리한 PC12 cell 내의 활성산소 생성억제효과를 DCF-DA assay를 통해 측정한 결과 drumstick-tree 추출물은 농도의존적인 활성산소 생성 억제효과를 보였다. MTT assay를 이용하여 $H_2O_2$로 유도된 PC12 신경세포에 대한 보호효과를 측정한 결과 vitamin C group 대비 효과적인 신경세포 보호효과를 확인하였고, LDH release assay를 통해 일정 수준의 세포막 보호효과를 역시 확인하였다. 또한 PC12 cell의 oxidative stress-induced apoptosis에 대한 세포 보호효과를 측정하기 위한 caspase assay 실험 결과, 세포 내 caspase activity가 추출물의 의해 효과적으로 감소됨을 알 수 있었다. 결국 본 연구결과를 종합해 볼 때, 우수한 영양 구성 성분과 함께 신경세포 내 oxidative stress의 저감화 등을 통한 drumstick-tree 추출물의 신경 세포 보호 효과는 고부가가치 천연 소재로서의 다양한 산업적 활용 가능성을 암시하는 것으로 판단된다.
수박을 과육, 외피, 내피로 나누어 $100{\sim}300^{\circ}C$에서 10, 30, 60분간 열수 추출하여 tyrosinase 저해활성과 신경세포 보호효과를 조사하였다. Tyrosinase 저해활성은 온도가 높을수록 시간이 증가할수록 높아졌으며, 과육과 외피에서 $300^{\circ}C$, 60분 처리했을 때, 약 93%로 가장 높은 저해활성을 보였다. $300^{\circ}C$에서 60분간 열수 추출한 수박 추출물을 PC12 세포주에 농도별로(10, 50, 100, 500 ${\mu}g/mL$) 처리하여 신경세포 보호효과를 확인하였다. 열수 추출을 하지 않은 수박 부위별 추출물은 $H_2O_2$ 처리군과 세포생존율의 유의적 차이가 없었으며 이를 통해 신경세포 보호효과가 없음을 확인하였으나, 열수 추출물들은 $H_2O_2$ 단독 처리군에 비해 세포생존율이 증가하였다. 이상의 결과들은 열수 처리가 수박에 함유된 유용 물질들의 추출에 매우 유용한 공정임을 시사한다.
본 연구는 DCE의 항산화 활성 및 신경세포 보호 효과에 평가하였다. 감 심지로부터 유용성 성분을 얻기 위하여 에탄올 추출을 한 결과 약 10.36±1.34%의 추출물의 수율을 얻을 수 있었다. DCE의 총 폴리페놀, 총 폴라보노이드 함량과 항산화 활성으로 DPPH, ABTS 라디칼 소거능 및 환원력을 평가한 결과, DCE의 항산화 활성이 농도 의존적으로 증가하는 것으로 나타났다. 또한, DCE의 HT22 세포 보호 효과에 관하여 알아보기 위하여 HT22 세포에 DCE을 처리한 후 H2O2를 통한 산화적인 스트레스의 유도를 통하여 세포독성에 미치는 영향을 확인한 결과, DCE의 처리는 HT22 세포에 독성이 나타나지 않았으며, 이에 따라 항산화 효소인 SOD 활성이 증가와 지질과산화 생성물인 MDA level의 감소를 확인 할 수 있었다. 이러한 결과들로 볼 때, DCE의 항산화 및 산화적 스트레스로부터 신경세포 보호효과를 확인함으로서 향후 퇴행성 신경질환 예방에 유용한 건강기능성 식품 소재로서의 개발 가능성이 높을 것으로 판단된다.
성장하는 증거는 소포체 (ER) 스트레스의 매개 세포 사멸이 알츠하이머병을 포함한 신경 퇴행성 질환의 병리학적 발달에 중요한 역할을 한다. 로디올라 사크라(ERS)의 에탄올 추출물은 ER 스트레스 유도제인 호모시스테인(Hcy)세포 사멸과 ER 스트레스의 신경 neuro -2A 세포를 보호할 수 있는지를 조사한다. 뉴런 세포에서 Hcy는 MTT 분석에 의해 확인된 바와 같이 세포 생존 가능성은 현저히 감소시켰고, Annexin V 양성 세포의 사멸을 유도했다. ERS로 전처리한 Hcy세포 생존력 및 세포 사멸 손실은 약화되었으며, Hcy는 C/EBP 상 동성 단백질과 78-kDa 포도당 조절 단백질의 발현 및 X-box 결합 단백질 -1 (xbp1) mRNA의 접합에 스트레스를 유도했다. ESR은 Hcy에 의해 유도된 xbp-1 mRNA 접합, GRP78 및 CHOP 세포를 감소시켜 Hcy-induced ER 스트레스 및 세포 사멸에 대한 보호를 나타내며, Western blotting 분석에 heme oxygenase-1의 발현 및 HO-1 효소 활성 억제는 hemin에 의한 세포 사멸을 감소시키는 등 신경 퇴행성 질환에 치료적 가치를 보여준다.
천축황(天竺黃)은 한의학에서 청풍열(淸風熱)과 치담(治痰)하는 효능으로 중풍과 불어증(不語症)을 치료하는데 널리 사용되고 있다. 본 연구에서는 천축황(天竺黃)이 실험적인 치매(Alzheimer Disease; AD)를 유발시키는 물질로 알려진 $amyloid-{\beta}\;(A{\beta}\;peptide)$를 흰쥐의 신경세포의 일종인 astrocyte에 처리하여 그 세포독성과 보호효과 및 세포막 지질의 과산화에 미치는 영향을 검토하였다. 천축황(天竺黃)은 $A{\beta}$에 의한 신경세포에 대한 손상을 억제하여 세포증식을 촉진하여 예방 및 보호효과를 나타내었다. 또한, 세포막 지질의 과산화의 지표인 malondialdehyde (MDA)생성이 $A{\beta}$처리로 크게 증가하였으나 세포막 파괴에 의한 뇌세포 파괴의 전형적인 현상이 천축황(天竺黃)의 전(前)처리와 후(後)처리로 크게 감소되었다. 그리고, 이러한 결과들은 천축황(天竺黃)이 신경세포의 하나인 astrocyte에 대한 보호효과와 세포막지질의 과산화 저해 및 $A{\beta}$처리와 같은 치매유발 독성에 대한 적응능력 향상을 통한 뇌신경의 보호효과를 주는 것으로 노인성 치매 등 임상적 응용에 그 효과가 기대된다.
본 연구에서는 고포도당 조건에서 로젤의 산화방지 효과와 산화 손상에 대한 신경세포 보호효과를 검증하였다. 총 페놀 함량은 아세트산에틸 분획물(71.41 mg GAE/g)이 다른 분획물보다 높았으며, 이에 따라 아세트산에틸 분획물로 in vitro 산화방지 실험을 진행한 결과 상대적으로 우수한 ABTS 라디칼 소거활성과 지방질과산화물 생성 억제효과를 나타내었다. 신경세포에 고포도당으로 유발시킨 산화 스트레스에 대한 로젤 아세트산에틸 분획물은 산화 스트레스의 생성을 억제하고 신경세포 생존율을 향상 시켰다. 더불어 신경전달물질인 아세틸콜린 분해하는 아세틸콜린 에스터레이스의 억제효과를 보였으며, 마지막으로 HPLC 분석 결과 로젤 아세트산에틸 분획물에 존재하는 주요 페놀화합물은 클로로겐산인 것으로 판단되었다. 결국 클로로겐산을 함유하는 로젤 아세트산에틸 분획물은 우수한 산화방지 효과와 신경세포 보호효과 그리고 아세틸콜린 에스터레이스 억제 효과를 유도한 것으로 추정되며, 이를 통해 고포도당 상태에서 발생하는 당뇨성 퇴행성 신경질환과 같은 질병을 예방할 수 있는 고부가가치 소재로서의 활용가치가 있다고 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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