[뇌기능, 기억력] 진세노사이드 Rb1은 쥐의 뇌에서...

[심메마니]

[논문 8] Ginsenoside Rb1 regulates ChAT, NGF and trkA mRNA expression‎ in the rat brain. Salim et al. Molecular Brain Research, 47: 177-182(1997).
진세노사이드 Rb1은 쥐의 뇌에서 ChAT, NGF and trkA mRNA 발현을 조절한다. K.N. Salim외 2명. Molecular Brain Research, 47: 177- 182(1997).

연구배경 및 목적:

- Ginsenoside Rb1은 콜린신경계 저해물질(anticholinergic drug)에 의한 기억력의 결핍을 개선시키는 것으로 보고된 바 있다. 이러한 기억력 개선효과는 ginsenoside Rb1이 콜린신경계에서 choline 흡수를 촉진하는 것과 관련이 있다. - 나이가 들어감에 따라 전뇌 기부의 콜린 신경세포가 퇴화되며 이것은 공간학습능력의 감퇴와 상관관계가 있다고 한다. - 알츠하이머병은 전뇌 기부의 콜린성 신경세포의 현저한 감소와 깊은 관련이 있다. 알츠하이머병 환자에서는 아세틸콜린(acetylcholine)합성 효소인 choline acetyltransferse(ChAT)의 농도가 유의하게 감소되어 있다. - 따라서 콜린신경계의 유지 및 조절에 관여하는 신경영양인자(neurotrophin)에 관해서 많은 연구가 이루어졌다. - 신경성장인자(NGF), 뇌유래 신경영양성 인자(BDNF)와 신경영양인자-3은 이들의 수용체와 함께 신경세포의 생존에 중요한 역할을 한다. - NGF는 콜린신경계가 손상된 실험쥐(알츠하이머 질환모델)에서 콜린성 신경세포의 감소를 방지하는 것으로 관찰되었다. NGF의 처리는 콜린성 신경세포 위축을 호전시키고 행동적 결함이 있는 쥐에서 공간 인지력을 개선시켰다고 한다. - 본 연구의 목적은 ginsenoside Rb1이 콜린성 신경계에 유용한 효과가 있다는 가설을 분자생물학적인 방법을 통해 입증하는 것이다.

연구방법:

- 실험동물 : 수컷 Sparague-Dawley 실험쥐(랫드) (200-225g). - Ginsenoside Rb₁투여방법 : Ginsenoside Rb₁을 5mg/kg/day의 용량으로 4일간 매일 주사하고 5일째 되는 날에 도살하였다. - 검체채취 : 뇌를 꺼내서 dry ice에서 즉시 얼렸고 -70℃에 보관했다. 얼린 조직으로부터 16㎛ 두께의 절편을 만든 다음 gelatine으로 코팅된 스라이드에 얹어서 -70℃ 에 건조제와 함께 hybridization 실험때까지 보관했다. - in situ hybridization : ① 뇌조직의 고정: 4% formaldehyde/phosphate buffer → PBS → 0.1M triethanolamine (TEA), pH 8 → 0.25%의 acetic anhydride/0.1M TEA(pH8) → SSC → 건조. ② RNA probe 제작 : ChAT, preproenkephalin(ppENK), preprotachykinin (ppTACH), 신경 성장 인자(NGF), 뇌유래 신경영양인자(BDNF) 와 신경영양인자-3 (NT-3)에 해당하는 cDNA clone으로부터 S35 로 표지된 antisense riboprobe를 전사시킨다. ③ Hybridization : 뇌절편 슬라이드에 hybridization 반응액(방사성 표지된 RNA probe 포함) 0.2ml/slide을 첨가 → 커버슬라이드로 덮고, 56 ℃에서 12시간 이상 배양. ④ mRNA의 검출 : 배양후 조직을 SSC로 헹군다 → 10㎍/ml RNAse A로 20분간 실온에서 처리 → RNAse가 없는 RNAse A 버퍼를 씻음 → SCC로 씻음 → 건조 → X-ray 필름에서 검출. - Image analysis : ① 전뇌 기저부에서 브로카의 대각선띠(diagonal band of Broca)와 메디알 셉텀(medial septum)으로부터 ChAT mRNA와 trk mRNA를 분석했다. ② Caudate putamen에서는 ppENK와 ppTACH mRNA를 분석했다. ③ 해마 CA1, CA3 피라미드 세포층과 치아이랑(dentate gyrus)의 suprapyramidal 그리고 infrapyramidal blades에서는 NGF, BDNF, APP695 mRNAs를 분석했다. ④ CA2 피라미드 세포층에서는 NT-3 mRNA를 분석했다.

연구결과:

- 브로카의 대각선띠(diagonal band of Broca)와 메디알 셉텀(medial septum)을 분석한 결과, ginsenoside Rb₁을 처리한 실험쥐에서 choline acetyltransferase (ChAT) mRNA와 trkA mRNA 발현이 유의하게 증가했다. (trkA mRNA는 신경 성장 인자(NGF) 수용체를 encoding한다) - 반면, caudate putamen 에서 preproenkephalin(ppENK) mRNA와 preprotachykinin (ppTACH) mRNA의 발현증가는 관찰되지 않았다. 이것은 Rb₁의 효과가 유전자 특이적임을 가르킨다. - 해마에 있어서 ginsenoside Rb₁을 처리한 동물에 있어서 CA1 피라미드 지역과 치아이랑의 infrapyramidal blades에서 NGF mRNA가 통계적으로 유의하게 증가했다. - 뇌유래 신경영양인자(BDNF; brain-derived neurotrophic factor) mRNA와 뉴트로핀-3 (NT-3) mRNA 발현은 ginsenoside Rb₁처리에 따라 변화가 나타나지 않았다. - 해마에서 amyloid precursor protein 695(APP695) 역시 ginsenoside Rb₁처리에 따라 변화가 나타나지 않았다. - ChAT와 NGF의 발현은 아드레날 스테로이드에 의해 조절을 받는 것으로 알려져 있으므로 혈액에서 corticosterone 농도를 radioimmunoassay 방법으로 측정한 결과 유의한 차이를 관찰할 수 없었다.(대조그룹, 1.49?.72 ㎍/dl; Rb₁처리그룹, 0.75?.41 ㎍/dl)

요약:

- Ginsenoside Rb1은 콜린성 신경계에 작용함으로써 기억과 학습에 유익한 효과를 미치는 것으로 알려졌다. - 본 논문에서는 ginsenoside Rb1이 전뇌 기부에서 choline acetyltransferase 및 trk mRNA의 발현을 증가시키고 해마에서는 신경 성장 인자 mRNA의 발현을 증가시키는 것으로 나타났고 이는 ginsenoside Rb1의 기억개선효과와 관련이 있음을 제시했다 - 한편, ginsenoside Rb1은 다른 신경영양인자(BDNF, neurotrophin-3), 신경펩타이드, 아밀로이드 단백질에서는 어떠한 변화도 일으키지 않는 것으로 나타났다. - 이러한 결과는 Rb1이 콜린성 신경계 및 신경영양계에 대한 작용에 있어 특이성이 있음을 시사한다.

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