Ginseng extract shows anti-stress effect based on the inhibition of tyrosine hydroxylase and dopamine β-hydroxylase gene expression

Abstract

본 연구에서는 인삼을 압출 성형 처리하여 추출한 인삼 추출물의 항스트레스 생리활성 효능을 흰쥐에서 검증하고자 하였다. 또한 인삼추출물의 메커니즘을 밝히기 위해 인삼 추출물의 주성분인 사포닌을 추출하여 PC12 cell에서 항스트레스 생리활성 효능을 검증하고자 하였다. Male Sprague-Dawley종 흰쥐 (n=18)를 대조군 (C), 스트레스군 (S), 인삼 투여군 (S+GS)으로 나누었다. 스트레스군은 하루 2시간씩 2주간 부동화 스트레스를 부하하고 인삼 투여군은 같은 조건으로 스트레스를 주면서 200㎎/㎏ BW/day의 압출 처리한 인삼 추출물을 물에 녹여 식이와 함께 공급하였다. 스트레스 부하에 의해 대조군에 비하여 스트레스군에서 체중이 62.3 % 유의적으로 감소하였고, 흉선의 무게도 유의적으로 감소하였다. 스트레스만 부하한 군보다 인삼 추출물을 보충 섭취한 군의 체중과 식이섭취량이 유의적으로 증가하는 경향을 나타내었다. 스트레스 부하에 의해 감소된 흉선의 무게는 인삼 추출물 투여로 인해 24.6 % 유의적 증가를 보였다. 부신은 스트레스 부하에 의해 증가하였고 인삼 투여로 유의적으로 감소하는 경향을 나타내었다. 스트레스 부하시 혈중 코르티코스테론 농도와 GOT농도는 유의적으로 증가하였으며 인삼 추출물에 의해 유의적으로 감소하는 경향을 나타내었다. 혈중 GPT와 콜레스테롤은 모든 그룹간에 유의적 차이는 없었다. 카테콜라민 합성 효소인 TH와 DBH 유전자 발현은 스트레스 부하에 의해 유의적 증가하였고 이러한 유전자 발현 증가는 인삼 투여군에서 유의적으로 감소하는 경향을 보였다. 또한 스트레스에 의해 증가된 P450scc 유전자 발현도 인삼 투여군에서 유의적으로 감소하였다. 사포닌은 PC12 cell에서 니코틴에 의해 유도된 TH와 DBH 유전자 발현을 유의적으로 감소시켰다. 이와 같은 결과에서 인삼 추출물은 스트레스에 의해 감소된 체중을 정상화 시킬 뿐 아니라 스트레스 관련 조직인 흉선과 부신의 정상화에 긍정적인 영향을 줄 수 있음을 보여주었다. 또한 인삼 추출물은 스트레스에 의해 증가된 코르티코스테론과 GOT 농도를 저하시킴으로써 항스트레스 생리활성 효능을 보여 주었다. 스트레스에 의해 유도된 카테콜라민 합성 효소 TH, DBH 유전자 발현과 P450scc 유전자 발현은 인삼 추출물에 의해 유의적으로 감소하여 인삼 추출물이 스트레스를 완화해 주는 효과가 있음을 시사한다. 더욱이 인삼추출물의 주성분인 사포닌은 PC12 cell에서 니코틴에 의해 증가된 카테콜라민 합성 효소 TH와 DBH 유전자 발현을 저하시켜 줌으로써 사포닌이 인삼 추출물 구성성분들 중에서 항스트레스 효과를 나타내는 잠재적인 구성성분으로 생각될 수 있다.;Stress is a global menace exacerbated by the advancement of industrialization. Failure of stress management is due a breakdown of the psychological and physiological protection mechanisms against stress. The aim of present study was to investigate the anti-stress potential of ginseng extract against immobilization stress induced rats and saponin in PC12 cells. Male Sprague-Dawley rats (n=18) were divided into three groups; (i) control, (ii) immobilization stress (2 hr daily, for 2 weeks), and (iii) immobilization stress (2 hr daily, for 2 weeks) plus oral administration of ginseng extract (200 mg/kg BW/d). Immobilization stress resulted in a significant inhibition of body weight gain by 62.3 % and a significant decrease in the tissue weights of thymus (P<0.05). Ginseng extract administration in the immobilization stressed group significantly reversed the lack of body weight gain by 40.2 %. The ginseng extract administered group showed a significant reversal in the stress-induced effect on thymus weight, increasing the tissue weights by 24.6 %, respectively, (P<0.05). Administration of ginseng extract to the stressed animals reversed the increase in the adrenal weight induced by stress. The plasma corticosterone and GOT levels ware significantly increased in the stressed group compared to the control group (P<0.05), but ginseng extract administration significantly reversed the stress-induced increase in plasma corticosterone by 49 % and GOT by 19 % (P<0.05). There were no differences in blood GPT and cholesterol concentrations among the groups. The mRNA levels of catecholamine-synthesizing tyrosine hydroxylase (TH) and dopamine β-hydroxylase (DBH) were significantly increased by immobilization stress in adrenal gland of rats. The ginseng extract administration significantly inhibited the stress-induced increase of TH and DBH mRNA levels by 57.2 % and 48.9 %, respectively (P<0.05), also significantly decreased the stress-induced increase of P450scc mRNA level in adrenal gland. The saponin significantly reduced nicotine-induced TH and DBH gene expression in PC12 cells (P<0.05). The present study suggests that the anti-stress effect of ginseng extract can normalize the stress-induced changes in the circulating hormones, a reversal of body weight gain and tissue weight loss, catecholamine-synthesizing enzyme and P450scc gene expression, thereby returning the body to normal homeostasis. Furthermore, the saponin, one of major ginseng extract components can be postulated as potential mediator to show the anti-stress effect of ginseng extract.