Neuroprotective Dipeptide Noopept Prevents DNA Damage in Mice with Modeled Prediabetes (2019)

https://doi.org/10.1007/s10517-019-04681-z

 

해당 논문은 누펩트(Noopept)의 항산화 및 신경보호 효과를 통해 전당뇨(prediabetes) 상태에서 DNA 손상을 예방할 수 있는 가능성을 평가한 연구이다. 전당뇨는 당뇨병의 초기 단계로, 적절한 중재는 질병 진행을 억제할 수 있다. 본 연구는 스트렙토조토신(streptozotocin, STZ)으로 전당뇨를 유발한 생쥐 모델에서 누펩트가 혈당 조절, 산화 스트레스 감소 및 주요 장기(췌장, 간, 신장)의 DNA 손상을 억제하는 효과를 확인했다.

 

연구 내용

1. 연구 설계 및 방법

• 전당뇨 유도
  스트렙토조토신(STZ) 130mg/kg을 BALB/c 생쥐에 단회 복강 주사하여 전당뇨를 유도했다. 이 용량은 혈당을 9.32 mmol/L로 증가시키며, 이는 당뇨 기준(13 mmol/L)보다 낮지만 전당뇨 상태를 모사한다.

• 실험군 구성
  생쥐를 세 그룹으로 나누어 6일, 13일, 21일 동안 관찰하였다.

  1. 대조군(Control): STZ를 투여하지 않은 그룹

  2. 전당뇨군(EPD): STZ만 투여하여 전당뇨를 유발한 그룹

  3. 누펩트 투여군(Noopept+EPD): STZ 투여 전후로 0.5mg/kg의 누펩트를 투여한 그룹

• 평가 항목

  • 혈당 수치: 꼬리 정맥에서 채혈하여 측정

  • 산화 스트레스 지표: 말론디알데하이드(MDA) 농도 측정

  • DNA 손상: 알칼리 DNA 코멧 분석법을 이용해 손상 정도 평가

  • 비정형 DNA 코멧: 세포 사멸과 연관된 고도의 DNA 손상을 지닌 비정형 코멧 비율 측정

2. 주요 결과

(1) 누펩트의 혈당 조절 효과

• 전당뇨군은 혈당 수치가 9.32 mmol/L로 상승했으나, 누펩트를 투여한 그룹에서는 5.94 mmol/L로 대조군 수준에 가까워졌다.

• 치료 종료 후에도 혈당 조절 효과가 지속되어, 누펩트의 장기적인 안정화 효과가 확인되었다.

(2) 산화 스트레스 완화

• 전당뇨군에서 말론디알데하이드(MDA) 농도가 상승했으나(1.02 μmol/L), 누펩트를 투여한 경우 정상 수준(0.85 μmol/L)으로 회복되었다.

• 이는 누펩트가 산화 스트레스를 완화하는 데 효과적임을 보여준다.

(3) 주요 장기의 DNA 손상 억제

• 췌장: 전당뇨군에서 DNA 손상이 현저히 증가했으나, 누펩트를 투여한 그룹에서는 손상 정도가 대조군과 유사한 수준으로 감소했다.

• 간: 7일과 14일 관찰에서 누펩트가 DNA 손상을 유의하게 감소시켰다.

• 신장: 누펩트는 신장의 DNA 손상을 초기(7일) 및 중기(14일)에 예방하는 효과를 보였다.

• 비정형 DNA 코멧 감소: 비정형 DNA 코멧 비율이 전당뇨군에서는 대폭 증가했으나, 누펩트를 투여한 경우 감소했다. 이는 세포 사멸 및 DNA 분해를 억제하는 데 누펩트가 효과적임을 나타낸다.

 

DNA 손상 예방의 기전

1. 항산화 효과: 누펩트는 산화 스트레스를 감소시키고, 세포 내 항산화 방어 시스템을 강화하여 DNA 손상을 예방한다.

   • H2O2 및 철 유도 산화 스트레스 모델에서 지질 과산화를 억제

   • 항산화 효소 활성 증가

2. 신경영양 인자(NGF, BDNF) 조절: 누펩트는 신경영양 인자의 발현을 증가시켜 세포 보호 효과를 제공한다.

   • 췌장 및 간에서 NGF, BDNF 수준 증가

   • 이들 인자는 항아포프토시스(anti-apoptosis) 효과를 가지며 DNA 복구를 촉진한다.

3. 다중 기전의 신경보호 효과: 누펩트는 산화 스트레스 감소, 염증 반응 억제, 세포 생존 신호 강화와 같은 다중 기전을 통해 췌장 베타세포를 보호한다.

 

 

그래프 설명

1. Blood Glucose Levels

• STZ로 전당뇨를 유발한 생쥐의 혈당 수치를 관찰한 그래프이다.

  • Control: 정상군은 혈당이 안정적으로 유지됨

  • EPD (전당뇨군): STZ 주입으로 인해 혈당이 유의미하게 증가

  • Noopept (누펩트 투여군): 혈당이 대조군과 유사한 수준으로 감소하며, 누펩트의 혈당 조절 효과 확인

2. MDA Levels

• 산화 스트레스 지표인 말론디알데하이드(MDA) 농도를 나타내었다.

  • EPD: STZ 주입으로 인해 산화 스트레스가 증가(MDA 상승)

  • Noopept: MDA 농도가 대조군 수준으로 복원되며, 누펩트의 산화 스트레스 완화 효과 확인

3. DNA Damage in Pancreas

• 췌장 조직의 DNA 손상 정도를 시간 경과에 따라 비교하였다.

  • EPD: 전당뇨 상태에서 DNA 손상이 지속적으로 증가

  • Noopept: DNA 손상이 감소하여 대조군과 유사한 수준으로 유지

4. DNA Damage in Liver

• 간 조직의 DNA 손상 정도(%DNA Tail)를 시간 경과에 따라 비교하였다.

  • EPD: 전당뇨군에서 초기(7일)와 중기(14일)에 손상이 유의미하게 증가

  • Noopept: 누펩트 투여로 손상 수준이 감소하며, 간 조직 보호 효과 확인

5. DNA Damage in Kidney

• 신장 조직의 DNA 손상 정도(%DNA Tail)를 시간 경과에 따라 비교하였다.

  • EPD: STZ로 인해 신장 손상이 초기 및 중기에 두드러지게 증가

  • Noopept: DNA 손상이 대조군 수준으로 감소하며, 신장 보호 효과 입증

 

연구 결론

누펩트는 전당뇨 상태에서 산화 스트레스와 DNA 손상을 효과적으로 억제하고, 주요 장기(췌장, 간, 신장)를 보호하는 항산화 및 신경보호 효과를 나타내었다. 이는 누펩트가 당뇨병 예방 및 초기 치료를 위한 보조 요법으로 사용될 가능성을 제시한다.

• 조기 개입의 중요성

  • 전당뇨 단계에서 적절한 중재는 당뇨병의 진행을 억제하고 합병증 발생을 줄일 수 있다.
  • 누펩트와 같은 신경보호 약물은 초기 단계의 유용한 치료 옵션이 될 수 있다.

• 항산화 관리 필요성

  • 산화 스트레스는 당뇨병 및 관련 합병증의 주요 원인이므로, 항산화 식품 및 보충제를 적극 활용해야 한다.

• 정기 검진과 예방적 조치

  • 혈당 및 산화 스트레스 상태를 정기적으로 점검하여 위험 신호를 조기에 발견해야 한다.

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