황기 새싹 효능, 파킨슨병, 뇌 신경세포 보호, 트립토판

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황기 새싹 효능

▶ 파킨슨병 실험 모형에서 신경세포 사멸 막아 (식품 소재 활용 기대)

1. 황기 새싹 뇌의 신경세포 보호

새싹 작물의 다양한 효능이 속속 밝혀지는 가운데, 농촌진흥청이 황기 새싹이 뇌의 신경세포를 보호하는 데 효과가 있음을 실험을 통해 확인하고 관련 연구 결과를 특허 출원했다고 밝혔다.

※ 황기 새싹 추출물을 유효성분으로 포함하는 파킨슨병 예방 및 치료용 약학적 조성물 (10-2021-0175857)

① 한약재와 식품으로 많이 쓰이는 황기는 일반적으로 말린 뿌리를 사용한다.

※ 동의보감에서는 황기가 ‘기를 돕고 살찌게 하며, 추웠다 열이 나는 것을 멎게 하고, 신장이 약해서 귀가 먹은 것을 치료하며, 통증을 멎게 한다. 또한 어린아이의 온갖 병과 여러 가지 부인병을 치료한다’고 전함

② 농촌진흥청은 다른 작물에서도 새싹에 기능 성분이 풍부하다는 점에 착안, 싹이나 순이 식품의약품안전처 식품 원료로 등록된 약용작물 3종 (황기, 갯기름나물, 잔대) 중 수확량과 재배 방법 등을 평가해 황기 새싹을 선발했다.

2. 15일 재배한 황기 새싹 트핍토판 함량 4.3배

연구진은 20시간 정도 물에 담가 놓은 황기 씨를 물 빠짐이 좋은 플라스틱 상자에 펼쳐놓고 하루 4회 물을 주며 15일간 키운 뒤, 동결 건조해 황기 새싹 추출물을 만들었다.

① 이어 실험실에서 뇌에 파킨슨병이 진행될 때의 상황과 비슷하게 만든 ‘파킨슨병 세포 모델’에 이 추출물을 처리했다.

※ 파킨슨병 세포 모델은 실험실에서 신경세포 (SH-SY5Y)를 배양하고, 신경세포 독성물질 (MPP+)을 투여하여 신경세포가 죽도록 만든 환경

② 그 결과, 황기 새싹 추출물이 신경세포가 죽는 것을 막고 신경세포를 증식시키는 것을 확인했다.

③ 앞선 실험에서 연구진은 신경세포에 아미노산인 트립토판을 투여하면 신경세포 증식이 활발해지는 것을 확인했는데, 이 트립토판과 비슷한 흐름이 이번 황기 새싹 추출물에서도 나타났다.

※ 트립토판은 단백질의 기본구조인 아미노산 중 하나임. 트립토판은 단백질 생합성의 재료로 쓰이는데, 대사 물질을 거쳐서 뇌 내 물질, 수면호르몬, 비만 개선 효과가 있는 세로토닌 또는 니아신 (niacin) 등 인간의 건강에 필수적인 물질로 변환됨

④ 실제로 15일 재배한 황기 새싹은 황기 씨앗보다 트립토판 함량이 4.3배 많았다.

⑤ 단백질 전기영동법으로 작용 원리를 다시 확인했을 때도 황기 새싹의 신경세포 사멸 억제 효과는 뚜렷하게 나타났다.

※ 전기영동법이란 신경세포 안에서 일어나는 신호전달 기전을 확인하는 방법으로 단백질 전기영동을 실시하여 신호전달 단백질의 발현량을 확인함. 신경세포 내에서 신호전달 단백질 BAX의 발현량이 늘어나면 신경세포의 사멸이 일어나고, 신호전달 단백질 Bcl-2가 증가할 경우 신경세포 사멸을 막아주게 됨. 황기 새싹 추출물의 처리로 BAX가 감소하고 Bcl-2가 증가함

3. 황기 새싹 기능성 식품 소재로 사용

일반적으로 새싹이 틀 때는 곰팡이, 박테리아 등 외부의 적으로부터 자신을 방어하기 위해 씨앗 상태에서는 없던 효소, 비타민, 각종 아미노산 등 신물질을 합성한다.

① 또한, 새싹은 재배 기간이 짧고, 일 년 내내 생산할 수 있다. 노지 재배와 달리 토양에 의한 오염이 없고 본래 식물과 씨앗이 갖는 특성과 싹이 갖는 성분을 함께 갖는 경우가 많아 영양과 기능성 측면에서 식품용 소재로써 활용 가치가 높다.

② 황기 새싹은 식품의약품안전처의 식품 원료에 등록된 안전성이 확보된 소재이며 콩나물처럼 재배가 쉽다. 이번 연구는 뿌리를 말려 한약재나 한방 식품 소재로 이용해왔던 황기를 새싹으로 재배해 신경세포 보호 효과를 입증함으로써 쓰임새를 넓혔다는 데 의미가 있다.

④ 앞으로 황기 새싹을 기능성 식품 소재로 사용할 수 있도록 산업체 등과 협업해 추가 연구를 이어갈 계획이다.

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파킨슨병 신경세포 모델에서 황기 새싹의 신경세포 사멸 저해

→ 표준품이 검출기를 통과한 시간과 황기 새싹의 성분이 검출기를 통과하는 시간이 같아서 동일한 트립토판이라는 것을 증명하였고 (위에서 두 번째 그림) 1일 재배 황기 새싹이 함유한 트립토판의 함량 (피크가 제일 낮음) 대비 재배시간이 길어질수록 트립토판의 함량이 많아진다는 것을 보여줌 (재배 시간이 길어짐에 따라 피크의 크기가 점점 커짐) (위에서 3번째 그림)

※ 표준품 : 약용작물이 가지고 있는 어떤 유용성분의 함량을 HPLC로 분석을 할 때 그 성분이 HPLC의 검출기를 통과하는 시간이 얼마나 걸리는지, 검출기를 통과 할 때의 파장은 어떤 파장이 적절할지 등을 판단할 근거가 필요한데 그것을 알려진 표준품 (standard)으로 파악함

○ 신경세포(SH-SY5Y)에 황기 새싹 추출물을 처리하고 세포 증식능 확인

※ 트립토판 함량 변화 패턴과 유사한 신경세포 증식 효과 확인

→ 배양 중인 신경세포에 황기 새싹을 투여하면 일반적인 배양보다 신경세포의 증식이 더 많아짐

○ MPP+(1-methyl-4-phenylpyridinium)처리로 유발한 파킨슨병 모델

※ 신경 독성 물질들을 사용하여 만든 파킨슨병 모델로 널리 사용 중

※ 카테콜라민 (catecholamine)성 신경을 선택적으로 파괴하는 것으로 알려짐

○ 신경세포 (SH-SY5Y)에 독성 물질 (MPP+) 처리, 황기 새싹 추출물의 신경독성 저해능 확인

※ 신경세포 SH-SY5Y에 시기별 (1, 5, 10, 15일) 황기 새싹 추출물을 10 μg/mL을 처리, MPP+ 1mM 처리, 24시간 배양 후, 세포생존율을 측정.

※ 양성대조군으로 트립토판 0.01μg/mL을 처리하여 비교 (T0.01).

– 10일, 15일 재배 황기 새싹 추출물 처리군이 유의미한 신경세포 보호 효과를 확인

※ 트립토판 함량 변화 패턴과 동일한 신경세포 보호 효과

→ 파킨슨병 신경세포 모델에서 황기 새싹 추출물은 신경세포가 죽는 것을 막아주고, 오히려 신경세포를 증식 시키는 효과가 있음

○ 파킨슨병 신경세포 모델에서 황기 뿌리와 새싹의 신경독성 저해능 비교

– 신경세포 SH-SY5Y에 MPP+ 처리, 황기 뿌리와 새싹 추출물의 신경독성 저해능 비교

– 10일 재배 황기 새싹 추출물이 황기 뿌리보다 유의미한 신경세포 보호 효과 확인