• Journal of Microbiology and Biotechnology
• /
• 제27권11호
• /
• pp.2044-2051
• /
• 2017

The main pathological hallmark of Alzheimer's disease is the deposition of amyloid-beta ($A{\beta}$) peptides in the brain. $A{\beta}$ has been widely used to mimic several aspects of Alzheimer's disease. However, several characteristics of amyloid-induced Alzheimer's disease pathology are not well established, especially in mice. The present study aimed to develop a new Alzheimer's disease model by investigating how $A{\beta}$ can be effectively aggregated using prokaryotes and eukaryotes. To express the $A{\beta}42$ complex in HEK293 cells, we cloned the $A{\beta}42$ region in a tandem repeat and incorporated the resulting construct into a eukaryotic expression vector. Following transfection into HEK293 cells via lipofection, cell viability assay and western blotting analysis revealed that exogenous $A{\beta}42$ can induce cell death and apoptosis. In addition, recombinant His-tagged $A{\beta}42$ was successfully expressed in Escherichia coli BL21 (DE3) and not only readily formed $A{\beta}$ complexes, but also inhibited the proliferation of SH-SY5Y cells and E. coli. For in vivo testing, recombinant His-tagged $A{\beta}42$ solution ($3{\mu}g/{\mu}l$ in $1{\times}PBS$ containing $1mM\;Ni^{2+}$) was injected stereotaxically into the left and right lateral ventricles of the brains of C57BL/6J mice (n = 8). Control mice were injected with $1{\times}PBS$ containing $1mM\;Ni^{2+}$ following the same procedure. Ten days after the sample injection, the Morris water maze test confirmed that exogenous $A{\beta}$ caused an increase in memory loss. These findings demonstrated that $Ni^{2+}$ is capable of complexing the 50-kDa amyloid and that intracerebroventricular injection of $A{\beta}42$ can lead to cognitive impairment, thereby providing improved Alzheimer's disease models.

• 한국식품영양과학회지
• /
• 제45권7호
• /
• pp.966-972
• /
• 2016

본 연구에서는 해조류 추출물 20종의 치매 예방 및 개선 소재로서의 가치를 검토하기 위해 총폴리페놀 함량, ABTS radical 소거능, acetylcholinesterase(AChE) 저해 활성, ${\beta}$-secretase 효소 억제 활성 및 신경세포 보호 효과를 비교하였다. 해조류 추출물의 총폴리페놀 함량과 ABTS radical 소거능을 측정한 결과 감태 추출물의 총폴리페놀 함량이 가장 높았으며, 검둥감태와 감태 추출물이 높은 ABTS radical 소거능을 나타내었다. AChE 저해 활성을 검토한 결과 감태, 검둥감태, 바위수염이 30% 이상의 높은 저해 활성을 보였고 그중 감태가 가장 높은 억제율을 나타내었다. 또한, ${\beta}$-secretase 효소 억제 활성은 검둥감태, 감태, 왜모자반 추출물에서 관찰되었다. $H_2O_2$에 의해 유도된 신경세포 독성에 대한 보호 효과는 감태, 검둥감태, 왜모자반 추출물 $100{\mu}g/mL$ 농도에서 관찰되었다. 이상의 결과로 미루어 보았을 때 감태 추출물이 치매 예방 및 개선제로서의 활용 가능성이 가장 뛰어난 것으로 생각되며, 추가로 생리활성 물질 구명 및 작용기전 입증을 위한 후속 연구가 진행되어야 할 것으로 생각한다.

• 한국식품과학회지
• /
• 제44권4호
• /
• pp.428-433
• /
• 2012

본 연구팀의 선행 연구 결과, L. helveticus IDCC3801의 발효유 주정 침전물이 BACE의 활성 억제를 통한 amyloid beta($A{\beta}$) 생성 저해효과를 갖고 있음을 확인하였다(15). 이러한 결과를 바탕으로 L. helveticus IDCC3801의 발효유 주정 침전물의 산업화를 위한 공정 개선연구를 진행하였고, 대량생산을 통해 LHFM을 확보하였다. 본 연구는 LHFM의 인지기능 개선 기능성 입증 연구로써 $A{\beta}$ 저해효과 외에 신경세포 보호효과 및 기억력 개선 효능을 확인하고 어떠한 작용 기전으로 개선 효과가 나타나는지 조사한 것으로 scopolamine으로 기억 손상을 유발한 mouse에서 학습 능력과 기억력 개선 효과, 신경세포 보호 효과, AChE 저해와 ACh 증가 효과 등을 평가하였다. LHFM은 신경세포 사멸을 유도하는 고농도의 glutamate가 존재하는 환경에서 농도 의존적으로 신경세포의 사멸을 억제하여 신경세포를 보호하였다. 또한 LHFM은 in vitro에서 농도 의존적으로 강력하게 AChE의 활성을 저해하였다. 이러한 in vitro 결과들을 근거로 scopolamine으로 기억 손상을 유발한 mouse에서 Morris water maze와 Y-maze 행동 시험을 통해 LHFM의 학습능력과 기억 개선 효과를 조사하였다. LHFM은 Morris water maze에서 실험 2일째부터 escape latency시간을 유의적으로 감소 시켰으며 5일째에서는 정상 mouse와 동등한 수준으로 감소되어 우수한 학습 효과를 보였다. 실험 6일째 platform을 치운 후 시행한 probe trial에서도 platform이 있던 위치에 머무는 회수가 scopolamine을 단독으로 처리한 것보다 유의적으로 높아 장기기억의 개선에도 효과가 있었다. Y-maze 시험에서도 LHFM은 scopolamine 단독 처리군과 비교하여 뚜렷하게 변경 행동력을 증가시켜 여러 행동 시험을 통해 LHFM의 인지기능 개선 효과를 확인하였다. 행동실험 후 hippocampus를 적출하여 ACh 및 AChE의 활성을 측정한 결과, donepezil과 마찬가지로 LHFM은 AChE의 활성을 유의적으로 억제하였으며 또한 ACh 함량도 증가시켰다. 결론적으로 LHFM은 신경세포 보호 효과와 신경전달물질인 ACh의 뇌 조직 내 농도를 높여 인지기능 개선 효과를 보이는 것을 확인하였다.

• 생명과학회지
• /
• 제34권7호
• /
• pp.509-519
• /
• 2024

선행연구에서 크릴 오일의 항산화 작용을 통한 Amyloid β로 저하된 설치류의 인지능과 기억력을 개선시킨다는 것을 확인하였으나 신경전달물질 등의 조절에 대한 유효성 확인과 지질 과산화와 혈중지질과의 연계성이 필요하여 본 연구를 진행하였다. Scopolamine으로 신경전달 체계를 교란시킨 ICR mice에서 크릴오일 섭취에 따른 수동회피, 수중미로, 신물질 탐색 등의 행동시험을 실시하여 인지 및 기억력 개선에 대한 유효성과 뇌 조직에서의 acetylcholine 수준과 acetylcholinesterase의 활성 변화와 함께 지질 과산화와 혈중지질 수준 그리고 신경세포 증식인자의 발현량에 대한 변화를 조사하였다. 그 결과 scopolamine 처리군에 비해 크릴 오일 섭취로 인한 수동회피시험에서의 정체시간 지연과 수중미로시험에서의 탈출지연시간 단축을 확인하여 인지 및 기억력을 개선을 확인하였다. 또한, acetylcholine 수준이 scopolamine 처리군 보다 증가되는 것을 확인하였고 여기에는 acetylcholine esterase의 활성 감소가 동반되었다. Scopolamine을 처리한 신경세포주에서도 크릴 오일 처리에 따라 acetylcholinesterase의 활성이 감소되는 것을 확인하였다. 또한, 크릴 오일이 지질 과산화 억제에 의한 malondialdehyde 생성 수준을 감소시키는 것이 혈중 중성지질, 콜레스테롤과 LDL-C 등의 저하와 HDL-C의 상승과 연관되는 것으로 확인되며 CREB의 활성 증가를 통해 BDNF의 상승으로 신경세포 증식인자 발현량 증가에 대한 효과가 있는 것으로 확인되었다. 따라서, 본 연구를 통해 크릴 오일은 뇌 조직 내 acetylcholine 등 신경전달물질 수준의 개선, 지질 과산화 억제 등을 통한 혈중지질 개선과 신경세포 증식 인지기능 및 기억력 개선 효과를 가지는 것으로 확인하였다.