[뇌기능, 기억력] Ginsenoside Rb1에 의한 허혈성 해마 신경세포의 보호.

[심메마니]

[논문 6] Protection of ischemic hippocampal neurons by ginsenoside Rb1, a main ingredient of ginseng root. Lim et al. Neuroscience Research 28: 191-200 (1997).
Ginsenoside Rb1에 의한 허혈성 해마 신경세포의 보호. J. H. Lim외 8명, Neuroscience Research, 28: 191-200 (1997).

연구배경 및 목적:

- 본 연구팀은 1996년 들쥐(gerbil)의 전뇌에 일시적 허혈(산소부전)이 유발되기 전에 홍삼을 경구투여하면 허혈로 유도되는 학습 장애와 해마의 신경 세포의 감소가 방어된다는 결과를 얻은 바 있다(허혈 유도후 시간이 경과된 후에는 홍삼의 효과가 없었음). 그리고 그 유효성분이 진세노사이드 Rb₁임을 밝힌 바 있다. - 허혈 유도후에 홍삼을 투여하면 허혈에 의한 해마 신경세포 손상을 방어하지 못한다는 것은 홍삼(특히 유효성분인 ginsenoside Rb1)이 뇌보호작용이 있다하더라도 뇌세포가 괴사하기전에 이 성분이 해마에 도달하지 못했기 때문으로 볼 수 있다. - 따라서 본 연구에서는 허혈성 상해가 있은 직후 ginsenoside Rb1을 뇌에 직접투여(해마 신경세포가 괴사하기전)하면 해마의 CAl 신경세포들의 괴사가 방어될 수 있는지를 연구하였다. - 또한 해마 CAI 신경세포의 허혈성 손상에 대한 ginsenoside Rb1의 보호기작에 대한 연구로서 ginsenoside Rb1이 해마의 온도를 조절하거나 또는 허혈성 손상 전후에 혈액의 흐름을 조절하는지를 실험했다.(홍삼은 혈관 확장과 약간의 체온 상승효과가 있다고 알려져 있음). - 그 밖에 ginsenoside Rb1이 활성산소(hydroxyl radical)에 의한 해마 신경세포 손상을 방어하는지를 시험관내에서 실험했다.

연구방법:

- 실험동물: 숫컷 몽골리안 gerbil로 몸무게 70-80g(대략 12주 정도). - Ginsenoside Rb1은 한국담배인삼공사에서 제공한 것으로 순도는 98%이상이었다(TLC와 NMR로 측정). - 실험방법: [실험 1] - 온도가 37?.2℃로 유지되는 곳에서 3.5분 또는 3분간 gerbil 전뇌에 허혈을 유도했다 (Gerbil의 목 앞쪽 부위를 절개한 후 경동맥 2개를 찾아 3분간 또는 3.5분간 결찰한 후 풀고 봉합). - 허혈유도 직후에 즉시 2.5ng 또는 25ng의 ginsenoside Rb1이 포함되어 있는 2μl isotonic saline 또는 같은 부피의 saline만을 Hamiltone 주사기를 사용해서 왼쪽 측면의 뇌실에 주사했다. - 초소형 삼투압 펌프(Alza Palo Alto, CA)를 각각의 동물의 등의 피하조직에 이식했으며 펌프에 연결된 바늘을 왼쪽 측면 뇌실에 삽입했다. 3분간 또는 3.5분간 허혈 유도후 2.5 또는 25ng의 ginsenoside Rb₁을 생리식염수에 녹여서 뇌실에 주입했고 계속해서 이식된 펌프를 통해 7일간 60 또는 600ng/day의 용량으로 주입했다. - 전뇌의 허혈유도 7일후 수동회피반응장치로 기억력 실험을 수행했다. - 수동회피실험 한 시간 후 동물을 pentobarbital로 마취를 시키고 측면 뇌실에 삽입된 바늘과 미니 펌프의 연결을 끊고 그 바늘을 통해 bromophenol blue을 주입했다. 그 다음, 필요한 절차를 거쳐 해마를 광학현미경으로 관찰했다. [실험 2] - 허혈 유도 3분전 또는 3분 후에 해마에서 혈액의 흐름과 온도를 측정했다. 해마에서 혈액의 흐름은 마취상태에서 디지털 혈액흐름측정기(blood flow meter)로 측정했다. 해마의 온도는 해마에 온도센서(probe)를 삽입하고 센서로부터 신호를 받는 원격측정법(Telemetry System)으로 측정했다.

연구결과:

[실험 1] - 정상동물(시험군처럼 뇌에 바늘만 찔렀다 뺌)에서의 잠복시간과 해마 CAI 신경세포의 밀도의 평균값은 각각 223.0?0.1초와 251.0?5.5 cell/mm이었다. 반면에 3.5분간 허혈이 유도된 gerbil에서는 각각 55.1?6.4초와 51.3?1.5 cell/mm로서 두 군간에 유의적인 차이가 있었다. - 병리학적 검사 결과, 3.5분 허혈이 유도된 gerbil의 해마 CAI 구역은 정상동물과 비교했을 때 신경세포의 수가 명백하게 감소하는 것으로 나타났으며 외견상 astrocytes(星狀세포)가 증가했다. - 전뇌에 3.5분간 허혈을 유도한 직후부터 측면 뇌실에 바로 ginsenoside Rb1을 주입하고 등에 이식한 초소형 미니펌프로 7일간 지속적으로 ginsenoside Rb₁을 주입했을 때 수동회피반응에서 투여량 의존적으로 잠복시간이 유의하게 연장되었다. - 병리학적인 실험에서 ginsenoside Rb₁처리는 투여량에 비례하여 더 많은 허혈성 신경세포를 회복시키는 것으로 나타났다. - 전뇌의 허혈 3분 후 ginsenoside Rb₁의 뇌실주사는 역시 수동회피반응 잠복시간과 해마 CAI 신경세포의 밀도를 증가시켰다. - 3.5분간 전뇌의 허혈이 있기전에 ginsenoside Rb₁을 10-20mg/kg 용량으로 7일간 복강주사한 결과 허혈성 gerbil과 비교할 때 ginsenoside Rb₁투여량에 의존적으로 잠복시간과 CAI의 신경세포의 밀도가 유의하게 증가했다. - 그러나 3.5분간 허혈 이후에 ginsenoside Rb₁를 복강주사한 경우는 신경세포 괴사에 대해 방어효과가 없었다. [실험 2] - 전뇌 허혈유도 2시간전과 5-120분후 ginsenoside Rb₁처리와 무처리군간에 해마의 온도와 해마의 혈류 흐름은 전반적으로 유의한 차이가 없었다. - 단, 3분간 허혈유도후 5분 경과시 해마의 혈류의 흐름이 ginsenoside Rb₁을 투여한 것에서 조금 증가하였다.

요약:

- 전뇌에 3.5분 또는 3분간 허혈을 유도한 직후 ginsenoside Rb1을 뇌실내에 직접 투여하면 허혈로 일어나는 기억감퇴(수동 회피반응에서 검정) 및 해마의 CAI 신경세포의 감소가 유의적으로 방어되었다. - Ginsenoside Rb1의 뇌실내 투여는 해마에서의 혈액의 흐름과 해마의 온도에는 영향이 없었다. - Ginsenoside Rb1은 FeSO4에 의해 생성되는 hydroxyl radical에 의한 해마 신경세포 손상을 방어했다. - Ginsenoside Rb1은 허혈에 의해 과잉 생산된 free radical을 제거함으로써 해마CAI 신경세포를 치명적인 허혈성 피해로부터 보호한다고 추측된다.