St. John's wort may relieve negative effects of stress on spatial working memory by changing synaptic plasticity (2011)

https://doi.org/10.1007/s00210-011-0604-3

 

해당 논문은 세인트 존스 워트(Hypericum perforatum)가 스트레스와 관련된 기억력 손상을 완화할 수 있는 효과가 있다는 내용을 다루고 있다. 이 연구는 스트레스와 호르몬(코르티코스테론)이 기억력에 미치는 영향을 분석하고, 스트레스에 의해 감소한 시냅스 가소성 단백질(GAP-43과 SYP)을 회복하는 데 세인트 존스 워트가 어떻게 작용하는지 확인하고자 하였다.

 

주요 내용 요약

1. 기억력 향상: 스트레스 및 코르티코스테론 처리를 받은 쥐들은 대조군에 비해 기억력 손상을 보였으나, 세인트 존스 워트를 투여한 쥐들은 기억력 손상이 완화되었다.
2. GAP-43과 SYP 단백질 회복: 스트레스와 코르티코스테론 처리는 GAP-43과 SYP 수준을 감소시켰으나, 세인트 존스 워트가 투여된 쥐는 이 단백질 수준이 회복되었다.
3. 행동적 성과 개선: 세인트 존스 워트를 투여한 쥐들은 목표 구멍을 찾는 시간이 더 짧았고, 실수 횟수도 줄었다. 이는 세인트 존스 워트가 스트레스로 인한 인지 기능 손상을 방지하는 데 효과적임을 시사한다.

 

연구 방법

• 대상 동물

  • 사용된 동물: 2개월 된 수컷 Wistar 쥐 96마리
  • 쥐의 초기 체중: 140–150g
  • 실험 환경: 23°C의 온도, 50–60% 습도에서 관리, 12시간 주기의 빛/어둠 주기
  • 식이: 실험 기간 동안 일반 실험실 사료와 물 자유 제공

• 실험 그룹 구성

  • 6개 그룹으로 나누어 각기 다른 처리 조건 적용
    1. 대조군: 위약 투여 및 스트레스 무처리
    2. 스트레스 그룹: 위약 투여 후 스트레스 적용
    3. 코르티코스테론 그룹: 코르티코스테론 투여
    4. 세인트 존스 워트 그룹: 세인트 존스 워트 투여
    5. 세인트 존스 워트+스트레스 그룹: 세인트 존스 워트 투여 후 스트레스 적용
    6. 세인트 존스 워트+코르티코스테론 그룹: 세인트 존스 워트 투여 후 코르티코스테론 적용

• 약물 및 스트레스 처리

  • 세인트 존스 워트: 350mg/kg, 21일간 매일 1회 경구 투여
  • 코르티코스테론: 5 mg/kg, 21일간 매일 피하 주사
  • 구속 스트레스: 매일 2시간 동안 쥐를 구속 장치에 넣어 스트레스 유도

• 행동 평가

  • 오픈 필드 테스트
    • 3주간 약물 투여 후 운동 능력과 탐색 행동 평가
    • 쥐를 열린 공간의 중심에 배치하고 5분 동안 이동 거리, 일어서는 행동 등을 측정
  • Barnes Maze 테스트
    • 5일 연속으로 시행하여 공간 기억력 평가
    • 쥐가 목표 구멍을 찾는 데 걸리는 시간(탈출 시간)과 잘못 선택한 구멍의 횟수(오류 횟수) 기록

• 단백질 분석

  • 실험 종료 후 쥐를 해부하여 해마와 전두엽 피질 조직을 채취
  • GAP-43과 SYP 단백질 수준을 면역분석법(Western blot)을 통해 측정
  • 스트레스 및 코르티코스테론이 단백질 수준에 미치는 영향과 세인트 존스 워트의 효과 확인

 

 

그래프 설명

1. Barnes Maze Test: Errors

   • 쥐들이 미로에서 목표 구멍을 찾기까지의 실수 횟수를 나타낸다.
   • 스트레스와 코르티코스테론을 받은 쥐들은 대조군보다 실수가 많았으나, 세인트 존스 워트를 투여한 그룹(특히 스트레스 또는 코르티코스테론 병행 그룹)에서는 실수가 크게 줄어든 것으로 나타났다. 이는 세인트 존스 워트가 스트레스로 인한 인지 손상을 개선하는 데 도움이 될 수 있음을 시사한다.

2. Barnes Maze Test: Latency

   • 쥐들이 목표 구멍을 찾기까지 걸린 시간을 측정한 것이다.
   • 스트레스 및 코르티코스테론 처리 그룹은 목표를 찾는 시간이 더 길었지만, 세인트 존스 워트를 투여한 그룹에서는 시간이 줄어들었다. 이는 기억력 및 학습 능력에 긍정적인 영향을 미친다는 점을 보여준다.

3. GAP-43 Levels in Hippocampus

   • 해마에서 GAP-43 단백질 수준을 나타내며, 시냅스 가소성과 관련된 지표이다.
   • 스트레스와 코르티코스테론은 GAP-43 수준을 감소시켰으나, 세인트 존스 워트를 투여한 경우 이 단백질 수준이 회복되었다. 이는 시냅스 기능이 세인트 존스 워트에 의해 보호되었음을 시사한다.

4. SYP Levels in Hippocampus

   • 해마에서 SYP 단백질 수준을 나타내며, 시냅스 밀도와 관련이 있다.
   • 스트레스와 코르티코스테론이 SYP 수준을 낮추는 반면, 세인트 존스 워트 투여는 이를 정상 수준으로 회복시켰다. 이는 시냅스 구조가 개선됨을 의미한다.

5. GAP-43 Levels in Prefrontal Cortex

   • 전두엽 피질에서 GAP-43 단백질 수준을 나타낸다.
   • 스트레스와 코르티코스테론으로 감소된 GAP-43 수준이 세인트 존스 워트 투여로 회복되었다. 이는 스트레스가 미치는 전두엽 손상을 완화할 가능성을 보여준다.

6. SYP Levels in Prefrontal Cortex

   • 전두엽 피질에서 SYP 단백질 수준을 나타낸다.
   • 세인트 존스 워트는 스트레스와 코르티코스테론에 의해 감소된 SYP 수준을 정상화하여 시냅스 밀도를 유지시킨다.

 

연구 결과

• 행동 평가 결과

  • 오픈 필드 테스트
    • 약물 및 스트레스 처리 후 운동 기능에는 유의미한 변화가 없었음
  • Barnes Maze 테스트
    • 스트레스 및 코르티코스테론 그룹: 대조군보다 더 많은 오류를 범하고 목표 구멍을 찾는 시간이 길어짐 (p<0.001)
    • 세인트 존스 워트 투여 그룹: 대조군보다 오류 횟수가 적고, 목표 구멍을 더 빨리 찾음 (p<0.001)
    • 세인트 존스 워트+스트레스 및 세인트존스워트+코르티코스테론 그룹: 스트레스나 코르티코스테론만 받은 그룹보다 오류 횟수와 목표 구멍을 찾는 시간이 현저히 개선됨 (p<0.001)

• 단백질 분석 결과

  • 해마에서의 단백질 수준
    • 스트레스 및 코르티코스테론 그룹: GAP-43과 SYP 단백질의 수준이 감소 (p<0.05)
    • 세인트 존스 워트 투여 그룹: GAP-43과 SYP 단백질의 수준이 대조군과 유사하게 유지되며, 스트레스와 코르티코스테론으로 인한 단백질 감소가 회복됨 (p<0.05)
  • 전두엽 피질에서의 단백질 수준
    • 스트레스 및 코르티코스테론 그룹: SYP 단백질 수준이 대조군보다 유의미하게 감소 (p<0.05)
    • 세인트 존스 워트 투여 그룹: SYP 단백질 수준이 회복되어 스트레스와 코르티코스테론의 영향을 상쇄함 (p<0.05)

• 기타 논의된 효과

  • 세인트존스워트가 시냅스 가소성을 유지시켜 인지 기능 개선에 기여
  • GAP-43과 SYP 단백질의 회복은 스트레스가 기억력과 학습 능력에 미치는 부정적 영향을 완화하는 데 중요한 역할을 함

 

연구 결론

이 연구는 스트레스가 인지 기능에 미치는 부정적 영향을 줄이기 위해 세인트 존스 워트가 유용할 수 있음을 보여준다. 특히 스트레스로 인해 손상된 시냅스 단백질을 회복시켜 기억력을 개선하는데 기여할 수 있다. 이는 스트레스가 일상생활에서 기억력이나 집중력에 미치는 영향을 줄이고자 하는 개인들에게 유용한 대안이 될 수 있다.

 

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