Supplementing Hongjam recovered behavioral and biochemical defects in APOE-/- mice = 홍잠 섭취에 의한 APOE -/- 마우스의 행동 및 생화학적 결함 회복

국문 초록 (Abstract)

홍잠 섭취에 의한APOE -/- 마우스의 행동 및 생화학적 결함 회복
2023.
석사학위논문
호앙 유엔 민 안
노화생명과학과
지도교수 고 영 호
일반적으로 경도인지장애(MCI)는 노화과정 중에 나타나는 정상적 기억력 감퇴와 기억력이 과도하게 손상되면서 나타나는 질병인 치매(dementia) 사이의 과도기 단계이다. 현재 치매 치료에 허가된 의약품들은 원치 않는 심각한 부작용이 보고 돼서, 아직도 치매를 대처하는 최선의 방법은 노화에 따른 기억력 저하로 인한 MCI로 진행을 억제하거나, 다시 정상으로 회복 시킬 수 있는 방법의 개발이 필요하다. 누에의 숙잠을 쪄서 제조하는 홍잠(HJ)은 최근의 연구결과에 따르면 기억력 개선 효과와 간 기능개선 효과와 건강수명 증대 효과가 있음이 밝혀졌다. HJ의 영양성분은 70% 이상의 단백질과 15%의 지질과 다양한 종류의 식물 유래 화합물들과 미네랄 등이 다량으로 함유되어 있다. 하지만, HJ이 유전적인 문제에 의하여 발병하는 고 지혈증과 혈관성 치매의 발병에 영향을 줄 수 있는지 여부는 연구되지 않았다. 본 연구에서는 APOE Knock Out (APOE-/-)마우스 모델을 이용하여 다양한 기억력 및 운동 능력 비교 연구와 생화학적인 연구를 진행하여 HJ가 어떠한 영향을 미치는 지에 대한 연구를 진행했다.

이전의 연구에 따르면, APOE-/- 암컷 쥐는 정상 대조군에 비해 유의하게 높은 치매 발병 위험과 고지혈증을 가지고 있다. 하지만, 본 연구에서 HJ를 섭취한 암컷 APOE-/- 쥐는 운동 능력과 공간 기억력과 사교성 및 새로운 자극에 대한 호기심이 일반 사료 섭취 암컷 APOE-/- 쥐와 비교하면 통계적으로 유의하게 향상됐다. 또한 HJ 섭취는 콜레스테롤, 젖산, 중성지방 수치에도 긍정적인 영향을 주었다. 그리고, HJ를 섭취한 실험동물 뇌 조직은 미토콘드리아 활성이 증가되어 있었다. 이 결과는 HJ의 섭취가 뇌를 포함한 다양한 조직과 기관의 마이토콘드리아의 활성을 증진시켜서 기능을 활성화 시킴으로 달성되는 것으로 추측된다. 본 논문의 연구 결과를 보면, HJ 섭취에 따른 효과는 단일 성분에 의해 발생하는 것이 아니라 단백질, 지방산, 미네랄, 식물 유래 화합물들의 상호작용에 의한 것으로 사료된다. 본 논문은 APOE의 유전적 결함에 의하여 발병하는 고지혈증과 혈관성 치매는 HJ을 섭취함으로써 질환의 발병을 억제하고 진전을 늦출 수 있음을 보여주므로 이에 대한 추가 연구가 필요하다.

키워드 : 알츠하이머병, APOE-/- 마우스 모델, HongJam, 행동검사, 효소분석, 미토콘드리아 복합체, ATP

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Mild cognitive impairment (MCI), in general, increases the risk of developing dementia and is often considered a transitional phase from healthy cognitive aging to unhealthy dementia. Due to unwanted side effects of commercial medicines, developing new treatments that can suppress memory deterioration during MCI is not only of high interest but a crucial necessity for a healthy aging. HongJam (HJ) contains a remarkable amount of nutrients and phytochemicals
which are not only necessary for the nervous system function but also control blood cholesterol and glucose levels. However, it is not still clear whether HJ can influence the late-onset of AD as well as high triglycerides level. In order to determine the effectiveness of HJ food on cognition in the APOE-/- mice, several behavioral tasks and enzyme assays are used, which differ in sensitivity to detect cognitive impairments for this strain. Such rigorous assessments give insights into the most sensitive influence on the subject’s cognitive deficits based on the effect of HJ food concentration.
Although female mice exhibited significantly greater risk of developing AD and greater dementia compared to normal controls, this study observed an improvement in female APOE-/-mice fed with HJ on better spatial memory, sociability and curiosity for new stimulations along with improved motor function. Moreover, HJ food also showed the positive effects on cholesterol, lactate and triglycerides level. In addition, it is possible that HJ proteins might increase mitochondrial activity to improve lifespan of the test subjects. Although the precise underlying mechanism and the details of the active substances in HJ food remained elusive, this herbal medicine might offer a novel approach for the prevention of dementia disease. The enhancing effects of HJ food are not caused by a single component, but by the combination of
proteins, fatty acids, minerals, and phytochemicals interaction together which activate various signaling mechanisms including the mitochondrial activity increase in brain tissues. As a whole, in the future, it is necessary to study whether HJ may have precise mechanism in therapeutic effect of APOE-/- mice with clear AD symptoms and high triglycerides levels.

목차 (Table of Contents)

• I. INTRODUCTION 1
• II. MATERIALS AND METHODS 7
• 2.1. Animals 7
• 2.2. Experimental Groups 7
• 2.3. Behavior test . 7
• 2.3.1. Novel object recognition 8
• 2.3.2. Social interaction test 11
• 2.3.3. Y-maze Test 13
• 2.3.4 Limb Clasping test 15
• 2.3.5 Blood pressure test . 18
• 2.4 Mitochondria extraction and MitoCom I-IV assay 20
• 2.4.1 Mitochondria extraction 20
• 2.4.2 MitoCom I-IV activity assays 20
• 2.5 Quantification of ATPs in the cerebral cortices of mice brains . 22
• 2.6 Enzyme assays 22
• 2.6.1 GST activity assay 22
• 2.6.2 AChE and BuChE activity assay . 23
• 2.6.3 Total esterase activity assay 23
• 2.6.4 SOD activity assay . 24
• 2.6.5 ROS activity assay 24
• 2.7 Measurement of Aβ42 and 40 . 24
• III. RESULTS 26
• 3.1. The similar object recognition memory of all tested mice 26
• 3.2. The HJ feeding group exhibited an upward trend in social novelty preference 29
• 3.3. The spatial working memory in an age-dependent manner in all mice groups. 35
• 3.4. An upward trend in limb clasping phenotype was found in all groups . 38
• 3.5 The improvement in hypertension disease in APOE-/- mice by supplementing HJ food .. 40
• 3.6. Analysis of glucose, lactate, cholesterol, triglyceride (TG), HDL and LDL . 46
• 3.7 The activities of mitochondrial complex I-IV recovered by supplementing HJ food . 48
• 3.8 The improvement in ATP level in the cerebral cortex of mice brains 51
• 3.9 The supplement of HJ caused a dose-dependent increase of these enzyme activities in the
• brain of APOE-/- mice 53
• 3.10 The supplementing HJ food can recover the level of Aβ 55
• IV. DISCUSSION 57
• V. CONCLUSION AND OUTLOOK . 64
• REFERENCES . 65