Ginkgo biloba extract improves cognitive function and increases neurogenesis by reducing Aβ pathology in 5×FAD mice (2021)

https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC8014356/

 

해당 논문은 Ginkgo biloba(은행나무) 추출물(EGb 761)이 알츠하이머 병(AD) 동물 모델인 5×FAD 생쥐에서 인지 기능을 개선하고 신경 생성(neurogenesis)을 촉진하는지를 조사한 연구이다. 알츠하이머 병은 진행성 신경 퇴행성 질환으로, 주로 노인들에게 발병하여 기억력 감퇴와 인지 기능 저하를 유발한다. 이 연구는 AD 치료의 잠재적인 방법으로 EGb 761이 인지 기능과 뇌의 신경 생성에 미치는 영향을 살펴보았다.

 

주요 내용 요약

1. 인지 능력 개선: EGb 761을 투여한 생쥐들은 NOR 및 MWM 테스트에서 향상된 기억력과 학습 능력을 보였다. 특히 20 및 30 mg/kg 용량을 투여받은 생쥐는 기억력 테스트에서 긍정적인 변화를 나타냈다.
2. 신경 생성 촉진: EGb 761은 5×FAD 생쥐의 히포캠퍼스에서 새로운 뉴런 생성이 증가하는 효과를 보였으며, 이는 기억력 향상에 긍정적인 영향을 미친 것으로 나타났다.
3. Aβ 병리 감소: EGb 761 처치는 알츠하이머 병의 주요 원인 중 하나로 알려진 Aβ1-42 축적을 감소시켰으며, 이는 EGb 761이 Aβ 독성을 완화하여 신경 보호 역할을 했음을 시사한다.
4. 신경 구조 개선: EGb 761 투여로 인해 신경 가지와 뉴런 밀도가 증가하여, 신경 회로망의 연결성을 강화하는 효과가 관찰되었다.

 

연구 방법

1. 동물 모델

• 모델 종류: 5×FAD 생쥐 (알츠하이머 병 동물 모델)
• 생쥐 분류: 실험 그룹(5×FAD 생쥐) 및 대조 그룹(일반 생쥐)
• 연령 및 성별: 4개월령 수컷 생쥐 사용
• 관리 조건: 12시간 주야 리듬, 온도 21±2°C, 습도 40%

2. EGb 761(Ginkgo biloba 추출물) 투여

• 투여 용량: 10, 20, 30 mg/kg
• 투여 방법: 복강 내 주사로 매일 투여
• 투여 기간: 4개월 간 지속적으로 투여

3. 인지 능력 테스트

• 신규 물체 인식 테스트(NOR):
  • 목적: 비공간 기억(working memory) 평가
  • 절차: 생쥐에게 동일한 물체 두 개를 보여주고 기억력을 평가
  • 평가 기준: 새로운 물체에 대한 탐색 시간 비율로 측정
• Morris 물 미로(MWM):
  • 목적: 공간 기억(spatial memory) 평가
  • 절차: 수조에 숨겨진 플랫폼을 찾아가도록 학습
  • 평가 기준: 플랫폼을 찾기까지 걸린 시간과 플랫폼 위치를 기억하는 능력으로 측정

4. 신경 생성과 Aβ 병리 검사

• 신경 생성 검사:
  • 표지법: BrdU(5-bromo-2'-deoxyuridine) 주사로 히포캠퍼스의 신경 생성 확인
  • 면역 형광법: BrdU 염색 후 현미경으로 새로운 신경 세포를 시각화하여 측정
• Aβ 축적 검사:
  • ELISA 검사: 뇌 조직에서의 Aβ1-40 및 Aβ1-42 농도 측정
  • 면역 형광법: Aβ 신호를 시각화하여 히포캠퍼스 내 축적 정도 평가

5. 신경 구조 분석

• 골지 염색: 히포캠퍼스의 뉴런 밀도 및 가지 구조를 시각화하여 관찰
• 가지 수 및 밀도 분석: 신경 가지의 수와 밀도를 계수하고, 세포체와의 거리에 따라 가지 분포를 분석

 

 

그래프 설명

1. Novel Object Recognition Test - Exploration Time (%)

   • 새로운 물체에 대한 탐색 시간 비율을 보여준다. EGb 761을 투여한 그룹(20 mg/kg 및 30 mg/kg)은 대조군보다 더 높은 탐색 시간을 보여주었으며, 이는 기억력 향상과 학습 능력 개선을 나타낸다.

2. Morris Water Maze - Escape Time (s)

   • 물 미로에서 플랫폼을 찾기까지 걸린 평균 시간을 나타낸다. EGb 761을 투여한 생쥐들은 도피 시간이 대조군에 비해 짧았으며, 특히 고용량 투여 그룹에서 더 큰 효과가 나타났다. 이는 공간 기억력이 개선되었음을 시사한다.

3. Morris Water Maze - Time in Target Quadrant (%)

   • 목표 구역에서 보낸 시간을 보여준다. EGb 761 투여 그룹(특히 30 mg/kg)은 목표 구역에서 더 오랜 시간을 보내며, 이는 생쥐가 플랫폼 위치를 더 잘 기억하고 있음을 나타낸다.

4. Neurogenesis - BrdU+ Cell Count

   • 히포캠퍼스 내에서 생성된 새로운 신경 세포 수(BrdU 양성 세포 수)를 나타낸다. EGb 761 투여 그룹에서는 신경 생성이 증가하여, 기억력 향상에 중요한 역할을 하는 신경 재생 효과가 확인되었다.

 

연구 결과

1. 인지 능력 개선

• 비공간 기억(NOR 테스트)
  • EGb 761 투여 그룹(20, 30 mg/kg)에서 새로운 물체에 대한 탐색 시간이 유의하게 증가
• 공간 기억(MWM 테스트)
  • 플랫폼 찾기 시간 감소: 20 mg/kg 및 30 mg/kg 투여 그룹에서 플랫폼에 도달하는 시간이 대조군에 비해 유의하게 단축됨
  • 목표 구역 탐색 시간 증가: 30 mg/kg 투여 그룹은 목표 구역에서 더 많은 시간을 보내며, 기억력 개선을 보여줌

2. 신경 생성 촉진

• 신경 생성 증가(BrdU 양성 세포)
  • 대조군에 비해 EGb 761 투여 그룹(20 및 30 mg/kg)에서 히포캠퍼스 내 새로운 신경 세포 수가 유의하게 증가
  • 이는 알츠하이머 모델에서 감소한 신경 생성 능력을 회복시킴
• DCX 양성 세포 증가
  • DCX(미세소관 관련 단백질) 염색을 통해 EGb 761이 새로운 신경 세포 생성을 촉진하는 것으로 나타남

3. Aβ 축적 감소

• Aβ1-42 농도 감소
  • EGb 761 투여로 5×FAD 생쥐의 뇌에서 독성이 높은 Aβ1-42 농도가 유의하게 감소
• ThS 염색 결과
  • 히포캠퍼스 내 ThS 염색을 통해 Aβ 축적이 줄어든 것을 확인
  • 이는 EGb 761이 Aβ 축적을 억제하여 신경 보호 효과를 나타냄을 시사

4. 신경 구조 개선

• 신경 가지 수 증가
  • 5×FAD 생쥐의 히포캠퍼스 신경 가지 수가 EGb 761 투여 후 증가하여 구조적인 개선을 보임
• 가시 밀도 증가
  • EGb 761 투여로 신경 가시 밀도가 높아져, 신경 세포 간 연결성이 강화됨
• 슈롤 분석 결과
  • 슈롤 분석을 통해 신경 세포 가지의 길이와 밀도가 개선되었음을 확인

 

연구 결론

EGb 761 추출물은 알츠하이머 병과 같은 신경 퇴행성 질환에서 기억력 감퇴를 완화하고 인지 기능을 보호하는 효과가 있음을 확인했다. EGb 761의 장기간 사용은 새로운 신경 세포의 생성을 촉진하고, Aβ 축적을 줄이며, 신경 구조를 강화함으로써 신경 보호에 긍정적인 영향을 미칠 수 있다. 이 연구는 Ginkgo biloba가 알츠하이머 병 예방 및 치료에 잠재적으로 기여할 수 있음을 시사하며, 특히 중장년층의 인지 건강을 관리하는 데 도움이 될 수 있다.

 

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