스트레스로 유도된 수면장애 동물모델에서 대두 추출물 및 Genistein의 수면 개선 효과

국문 초록 (Abstract)

수면은 인간의 수명의 3분의 1로 이루어져 있을 정도로 인간에게 중요한 요소이다. 하지만 내외적 요인으로 인한 스트레스를 겪게되어 건강한 수면을 취하지 못하게 되면 '수면장애' 또는 '불면증'을 일으키게 되는데 이는 삶의 질에 많은 면에서 부정적인 영향을 미치게 된다. 이러한 수면장애 및 불면증의 치료방법으로 수면제가 널리 사용되지만, 상당수의 환자들에게서 다양한 부작용이 보고 되고 있으며, 기존 수면제의 부작용을 최소화시킬수 있는 천연물 유래 수면유도제 개발에 관심이 높아지고 있다. 그 중 대두 및 그 유효성분인 Genistein은 항산화 및 항비만, 항당뇨 등 다양한 생리활성에 효과가 있다고 알려져 있다. 그러나 스트레스 및 수면에 대한 보고된 연구는 거의 없다. 본 연구에서는 대두 추출물 및 그 유효성분인 Genistein의 수면 효과를 보이는지 알아보고자 하였다. 단백질 칩 분석을 통해 수면에 효과가 있을 것으로 사료되는 다양한 대두 추출물 및 Genistein으로 확인하였다. 수용체 결합력 실험 결과, 대두 추출물 및 Genistein에서 5-HT2c 수용체 (IC50 value of 14.25㎍/㎖, 77.28 ㎍/㎖)에 대한 높은 친화력을 보였다. In vitro test를 통해 효과가 좋았던 대두 에탄올 추출물 및 그 유효성분인 Genistein을 선정하여 전기충격 유도 스트레스 동물모델을 통하여 수면증진효과를 확인하였다. 실험군은 정상군, 대조군, 대두 추출물 투여군 (400mg/kg, p.o), Genistein (30mg/kg, i.p) 투여군으로 분류하였다. 스트레스는 전기충격 (0.5mA)으로 5일간 유도하였으며, 약물은 전기충격 30분전 투여하였다. 마지막 전기충격 후 EEG(Electroencephalography)를 시행하였다. 또한 c-fos와 CRF에 대한 면역조직화학염색 (Immunohistochemistry)을 통하여 시상하부에서 측정하였고, 5-HT를 봉선핵에서 관측하였다. EEG측정결과, Wake 시간에서 대조군에 비해 Genistein 투여군에서 수면 입면 시간이 유의하게 감소함(p<0.01)을 확인했으며, REM 수면 시간에서 Genistein 투여군이, NREM 수면 시간에서 대두 추출물과 Genistein 투여군 모두 유의하게 수면 유지 시간이 증가됨(p<0.05)을 확인하였다. 신경화학적 변화를 확인하기 위하여 스트레스 관련 신경세포 활동성에 대한 지표인 c-fos 및 CRF. 5-HT발현 측정 결과 Paraventricular nucleus에서 대두 추출물, Genistein 투여군 모두 c-fos 및 CRF의 발현을 현저하게 감소함(p<0.01, p<0.05)을 확인하였으며, Dorsal raphe에서 5-HT 발현은 유의하게 증가함(p<0.001, p<0.01)을 확인하였다. 위와 같은 결과를 통해 대두 추출물 및 Genistein이 스트레스로 유도된 수면장애에서 수면 개선 효과가 있다는 것을 증명하였다. 결론적으로, 이러한 대두 추출물 및 Genistein의 효과는 5-HT2c 수용체의 결합에 기인한 것으로 사료된다. 본 연구는 대두가 천연물 유래 수면 유도제로서 개발될 수 있는 새로운 소재가 될 수 있음을 시사한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Many plants have been used in the Korea medicine for treating an insomnia.
However, scientific evidence for their sedative activity has not been fully
investigated. Thus, this study was carried out to investigate sedative effects
of the ethanol extracts of Glycine max Merr and Genistein. Glycine max Merr
and Genistein were tested for binding to 5-HT2c receptor as well as screened
for effective antagonist. The Glycine max Merr and Genistein displayed
binding affinity to 5-HT2c receptor (IC50 value of 14.25, 77.28 …g/ml). The
present study investigated the sedative effect of Glycine max Merr and
Genistein through performing the electroencephalography (EEG) analysis in
the rat. The underlying neural mechanism was determined by assessing
serotonin (5-HT) in the brain. These results showed that Glycine max Merr
(400mg/kg) and Genistein (30mg/kg) administration had effects on decreased
wake time and increased REM and NREM sleep based on EEG data in rats.
Glycine max Merr and Genistein-treated group significantly decreased c-fos
and CRF expression in the PVN region of the brain. Also, Glycine max Merr
and Genistein -treated group significantly increased 5-HT level in the DR
region of the brain. In conclusion, the sedative effect of Glycine max Merr and
Genistein is attributed to the binding of the 5-HT2c receptor. This study
suggests that Glycine max Merr and Genistein can be a new material as sleep
inducer of natural product.

목차 (Table of Contents)

• 목 차
• 국문초록 ii
• Ⅰ. 서론 1
• Ⅱ. 연구방법 4
• 1. 대두 추출물의 제조 4
• 2. In vitro 4
• 1) 시약 4
• 2) 5-HT2c receptor binding assay 4
• 3) Protein chip analysis 5
• 3. In vivo 5
• 1) 실험동물의 사육 6
• 2) 약물 투여 6
• 3) 수술 7
• 4) Electroencephalography (EEG) 7
• 5) 면역조직화학법 8
• 4. 통계 처리 9
• Ⅲ. 결과 10
• 1. 대두 추출물과 Genistein의 5-HT2c receptor 결합력 분석 10
• 1) 5-HT2c receptor – Cy5-Tryptamine 결합력 분석 11
• 2) 물 및 에탄올 대두 추출물의 결합력 분석 13
• 3) 대두 유효성분인 Genistein의 결합력 분석 15
• 2. 대두 추출물 및 Genistein의 EEG 분석 17
• 3. 대두 추출물 및 Genistein이 CRF에 미치는 영향 20
• 4. 대두 추출물 및 Genistein 이 c-fos에 미치는 영향 23
• 5. 대두 추출물 및 Genistein이 5-HT에 미치는 영향 26
• Ⅳ. 고찰 29
• Ⅴ. 결론 31
• Abstract in English 32
• 참고문헌 34

참고문헌 (Reference)

1. Sleep disorders and stress, Partinen, M., 38 Suppl 1: p. 89-91, , 1994

2. Pharmacotherapy of pediatric insomnia, Owens, J. A., 48(2): p. 99-107, , 2009

3. Sleep and serotonin: an unfinished story, Jouvet, M., 21(2 Suppl): p. 24S-27S, , 1999

4. Slow wave sleep in humans: role of 5- HT2A and 5-HT2C receptors, Sharpley, A. L., 33(3- 4): p. 467-71, , 1994

5. From psychological stress to the emotions : A history of changing outlooks, Lazarus , R. S., 44: p. 1- 21, , 1993

6. Genistein modulation of seizure: involvement of estrogen and serotonin receptors, Amiri Gheshlaghi, S., 71(3): p. 537-544, , 2017