Phytoceramide의 β-Amyloid protein 유도 기억손상 억제효과

국문 초록 (Abstract)

Ceramide는 신경세포의 막을 구성하고 세포내 신호전달에서 중요한 역할을 하는 스핑고지질이다. 세포내 대사과정에 의해 ceramide로부터 유래하는 phytoceramide는 장, 신장, 피부와 같은 조직에 주로 분포하는 것으로 알려져 있다. 또한 phytoceramide는 피부 보호작용으로 화장품의 원료로 사용되어지고 있다. 본 연구에서는 phytoceramide의 ß-amyloid protein (25-35)에 의한 기억손상에 대한 억제효과와 그 기전을 탐색하였다. 알츠하이머 동물 모델로서 마우스에 15nmol의 Aß를 뇌실내투여하여 기억손상을 유도하였다. 그리고 행동관찰을 위해 Passive avoidance와 Morris water maze를 측정하였다. Passive avoidance test는 2주 동안 phytoceramide (10, 25, 50mg/kg)를 매일 투여하고 Aß 투여 2주 후 acquisition trial을 하고 하루 뒤에 retention trial을 진행하였다. Morris water maze test는 1주 동안 phytoceramide (10, 25, 50mg/kg)를 매일 투여하고 투여 중에 trial test를 하고 하루 뒤 probe test를 진행하였다. 그 결과, phytoceramide는 Aß에 의한 기억손상을 억제하였다. Phytoceramide는 Aß에 의한 기억 손상에 대한 항산화 효소인 glutathione 의 뇌조직내의 함량 감소, 지질과산화 및 세포사멸유도 단백질의 발현량 증가를 억제하였다. 또한 이차적인 손상을 유발하는 염증관련인자 (COX-2, iNOS)의 발현을 phytoceramide가 억제하였으며 이와 관련한 mitogen activated protein kinase의 인산화를 억제시켰음을 확인하였다. 이러한 작용에 의해서 사멸 인자인 Bax, active caspase-3 의 발현이 감소되고 항사멸 인자인 Bcl-2의 발현이 증가함을 확인할 수 있었다. 또한 Aß에 의한 기억손상에 따른 해마부위의 뇌세포사를 phytoceramide는 억제하였다. Phytoceramide의 작용기전을 알아보기 위해 한 primary cortical neuronal culture에서 Aß에 의한 neuronal cell death를 phytoceramide는 억제하지 못했지만 그것의 kinase 대사물로 추정되는 sphingosine-1-phosphate (S1P)는 억제하였다. 또 cortical neuron에서 Aß에 의한 칼슘 농도 증가를 S1P가 억제하였다.
이상의 결과들로 아마도 phytoceramide의 Aß에 의한 기억손상에 대한 억제효과는 그것의 kinase대사물인 S1P의 항산화, 항세포사 그리고 항염증 반응을 통해 이루어진 것으로 보여진다. 본 연구는 phytoceramide가 향후 알츠하이머와 같은 퇴행성 뇌질환의 치료에 기여할 수 있는 가능성을 제시해 주고 있다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Ceramide constitutes the backbone of complex sphingolipids and glycosphingolipids, which are major components of neuronal membranes and play important roles in signal transduction. The function and role of phytoceramide in the central nervous system have not been well studied. The present study investigated the protective effect of phytoceramide against ß-Amyloid protein (Aβ) (25-35)-induced memory impairment in mice. Memory loss induced by intracerebroventricular injection of ICR mice with 15 nmol Aβ (25-35) was prevented by chronic administration of phytoceramide (10, 25 and 50mg/kg, p.o.) in passive avoidance test and Morris water maze test. Alteration of apoptosis and inflammation related proteins in Aβ (25-35)-administered mice brain was inhibited by administration of phytoceramide. The decrease in glutathione (GSH) level and an increase in the contents of thiobarbituric acid reactive substance (TBARS), a lipid peroxidation marker, by the treatment with Aß (25-35) were also inhibited by phytoceramide. As observed by histological examination, phytoceramide prevented Aβ (25-35)-induced neuronal death in the hippocampus. Exposure of cultured cortical neurons to 10 μM Aβ (25-35) for 36 h induced neuronal death. Aβ (25-35)-induced neuronal death was not inhibited by phytoceramide (0.1, 0.5 and 1 μM), but inhibited by sphingosine 1-phosphate (S1P) (0.5 and 1 μM), a sphingolipid metabolite. Furthermore, S1P (0.5 μM) significantly inhibited Aβ (25-35)-induced increase in intracellular Ca2+ concentration ([Ca2+]i). It is suggested that anti-dementia effect of phytoceramide is possibly due to its kinase metabolite, S1P, via inhibition of increase in [Ca2+]i followed by anti-oxidative, anti-inflammatory, and resultantly anti-apoptotic activities. Phytoceramide may have a possible therapeutic role in preventing neurodegeneration in Alzheimer’s disease.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. INTRODUCTION 1
• Ⅱ. MATERIALS AND METHODS 4
• Ⅲ. RESULTS 12
• Ⅳ. DISCUSSION 30
• Ⅴ. SUMMARY 34
• Ⅵ. REFERENCES 36