허혈성 뇌손상 백서에서 길경 사포닌 platycodin D의 STAT3/Pim-1 조절 및 항산화 활성을 통한 신경보호 효과 = Neuro-protections of platycodin D on the severe rat stroke through up-regulation of STAT3/Pim-1 with augmentation of antioxidant defense systems

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

PURPOSE: The object of this study was to evaluate the cognition and motor function recovery effects of Platycodin D (PD), a saponin isolated from Platycodi Radix, in the severe rat stroke, permanent middle cerebral artery occlusion (pMCAO) model with its possible action mechanisms – neuron anti-apoptotic potentials and antioxidant defense system.
METHODS: The experimental animals were divided into six groups. Three different dosages of PD were administered orally by using Sonde, once daily for 28 continuous days from 24 hrs post-pMCAO, and body weight changes, sensorimotor function (limb placing and body-swing tests) and cognitive motor behavior (water maze test) were serially observed. With changes of infarct/defect volumes after autopsy, mRNA expression of anti-apoptotic markers, STAT3/Pim-1 was evaluated. In addition, the immunoreactivities of cerebral apoptotic markers (caspase-3 and PARP) and oxidative stress markers (Nitrotyrosine and 4-HNE) were assessed by immunohistochemistry. Lastly, MDA for lipid peroxidation, and GSH contents, catalase and SOD activities for antioxidant effects were also observed in cerebral cortex after pMCAO with histopathological changes. Donepezil 10 mg/kg, palliative treatment of various dementia, was used as a reference drug.
RESULTS: pMCAO related ischemic damages in peri-infarct cortex, disorders of sensory and cognitive motor function, neuron apoptosis, and destroys of antioxidant defense systems were significantly and dose-dependently inhibited by treatment of PD 400, 200 and 100 mg/kg, respectively.
CONCLUSION: These results indicated that oral administration of PD accelerated cognition and motor function recovery in the rat pMCAO model, mediated by neuroprotection via an anti-apoptotic role through up-regulation of the STAT3 signaling pathway and the augmentation of cerebral antioxidant defense systems. The overall effects of PD 200 mg/kg were similar to those of donepezil 10 mg/kg, but less toxic. Therefore, PD is determined to be effective for the treatment and prevention of vascular dementia caused by cerebral ischemia.

국문 초록 (Abstract)

실험목적: 본 연구에서는 길경에서 분리 정제한 길경사포닌인 platycodin D
(PD)의 허혈성 뇌손상에서 인지 및 운동기능 회복효과와 그 작용 기전 (신경
세포 자멸사 억제 및 항산화 활성)을 severe stroke 모델인 영구적 중대뇌동맥
폐쇄술 (pMCAO)을 실시한 백서를 이용하여 평가하였다.
실험방법: 실험군을 6그룹으로 나누고 세 가지 농도의 PD를 멸균증류수에
녹여, 각각 pMCAO 24시간 후부터 Sonde를 이용하여 매일 1회씩 28일간 경구
투여하고, 체중, 감각기능 (limb placing 및 body swing test) 및 인지적 운동
검사 (water maze test)를 연속 실시하였다. 최종 부검후 세포자멸사 조절에
관여하는 STAT3/Pim-1 mRNA 발현 양상을 RT-qPCR을 이용하여 측정하였고,
infarct/defect volumes과 주변부위의 대뇌 위축 및 신경세포 변성을 관찰하였
다. 또한 세포자멸사 (caspase-3, PARP) 및 산화스트레스 지표 (nitrotyrosine,
4-HNE) 면역반응 뉴런의 수적 변화를 면역조직화학적 방법으로 관찰하였다.
마지막으로 뇌경색 주변 피질에서 항산화 방어 시스템 (MDA, GSH 함량, SOD
및 catalase 활성)의 변화 역시 측정하였다. 실험결과는 치매 치료 및 증상완
화에 다용되는 donepezil 10 mg/kg과 비교 관찰하였다.
실험결과: pMCAO에 의해 체중 감소, 신경학적 및 인지적 운동 장애,
Infarct/defect volume과 주변부 조직병리학적 소견, 세포자멸사 및 항산화 방
어 시스템의 파괴가 관찰되었다. 한편 pMCAO로 유발된 상기 허혈성 손상은
PD 400, 200 및 100 mg/kg 투여에 의해 용량 의존적으로 유의하게 개선되었
다.
결 론: 이상으로부터, PD는 허혈성 뇌손상으로 인한 신경인지장애에 유효한
효과를 나타내었으며, 그 기전을 살펴본바 STAT3/Pim-1 mRNA 상향조절을 통
한 세포자멸사 억제 및 항산화 방어시스템 활성을 통한 신경보호 효과가 관찰
되었다. 특히 PD 200 mg/kg은 donepezil 10 mg/kg 투여군과 유사한 효과를 나
타내었으며, 증체량도 유의하게 증가하였다. 따라서 PD는 뇌허혈로 유발된 혈
관성 치매의 치료 및 예방에 유효할 것으로 판단된다.

목차 (Table of Contents)

• I. 緖 論 1
• II. 實驗材料 및 方法 3
• 1. 재 료 3
• 1) 실험동물 3
• 2) 시험물질 3
• 2. 방 법 4
• 1) 실험군 분리 및 약물 투여 4
• 2) 영구적 중대뇌동맥 폐쇄술 (pMCAO) 5
• 3) 체중변화 측정 6
• 4) 신경학적 운동 검사 7
• 5) 인지적 운동 검사 8
• 6) Infarct/defect volume 8
• 7) 정량적 RT-PCR 10
• 8) 조직병리학적 관찰 11
• 9) 면역조직화학적 관찰 12
• 10) 항산화 방어시스템의 측정 13
• 3. 통계분석 14
• III. 結 果 16
• 1. 체중 변화/ 증체량 16
• 2. 신경학적 운동기능의 변화 19
• 3. 인지적 운동기능의 변화 26
• 4. Infarct/defect volume의 변화 30
• 5. STAT3/Pim-1 mRNA 발현의 변화 31
• 6. 조직병리학적 변화 35
• 7. 면역조직화학적 변화 (caspase-3 & PARP) 38
• 8. 면역조직화학적 변화 (NT & 4-HNE) 41
• 9. 항산화 방어 시스템 변화 45
• IV. 考 察 48
• V. 結 論 54
• REFERENCES 55
• 국문초록 61
• ABSTRACT 63