참외추출물은 AChE(Acetylcholinesterase, 고등 척추동물 및 무척추 동물의 신경계에 존재하는 신경세포 synapse에서 화학적 신호전달 물질인 acetylcholine을 choline과 acetic acid로 가수 분해하는 효소의 활성을 용량 의존적으로 저해한다. 참외추출물의 AChE 효소억제효과는 강하지는 않지만 동물실험에서 양호한 기억증진효과를 확인했는데, 부분적인 AChE 억제에 따르는 뇌중 acetylcholine 유지에 기인함으로 보인다. 또한, A\(\beta\) plaque 생성을 억제하면 기억상실을 늦출 수 있다. 일주일간 흰쥐에 참외추출물을 투여한 결과, 대조군에 견주어 쇼크실 이동시간이 유의미하게 늘어나 기억증진효과를 확인하였다.
<h1>결과 및 고찰</h1> <h2>Acetylcholinesterase 억제 활성</h2> <p>Acetylcholinesterase AChE는 고등 척추동물 및 무척추 동물의 신경계에 존재하는 신경세포 synapse에서 화학적 신호전달 물질인 acetylcholine을 choline과 acetic acid로 가수 분해하는 효소이다. AChE의 효소반응은 신경계에서 신호전달의 신속성이 요구되기 때문에 매우 높은 turn-over num-ber를 보여주고 있다. 이러한 빠른 효소반응은 생물학적 기질을 이용하여 in vitro에서 실험적으로 측정할 수 없기 때문에, AChE의 in vitro 검정은 상대적으로 반응속도가 매우 느리면서도 효소특이성을 지니고 있는 대체 기질인 acetylth-iocholine을 이용하여 \( 10 \sim 20 \)분 정도 반응시키도록 설계되었다. 참외추출물은 AChE의 효소활성을 용량 의존적으로 저해하였는데, 최종 농도 \( 100 \mathrm{~mg} / \mathrm{ml} \)에서 \( 15.8 \% \)의 효소활성 억제효과를 나타내었다. 치매치료제인 tacrine은 \( 88.4 \% \)의 억제율을 보였다. Tacrine (9-amino-1,2,3,4-tetrahy-droacridine)은 AChE 저해제로서 간독성이 알려져 임상에서의 사용이 제한되어 있으나 동물실험에서는 positive con-trol로 널리 사용하고 있다. 참외추출물의 AChE 효소억제효과는 강하지는 않지만 동물실험에서 양호한 기억증진효과가 확인되었으므로 참외의 기억증진효과는 부분적으로 AChE 억제에 의한 뇌중 acetylcholine의 유지에 기인한 것으로 해석된다.</p> <h2>\( \beta \)-Secretase 억제 활성</h2> <p>기억상실을 특징으로 하는 Alzheimer 병의 원인중의 하나는 \( \beta \)-amyloid protein \( (\mathrm{A} \beta) \) 이 plaque 형태로 뇌에 침착되어 발생하기 때문인 것으로 알려져 있다. \( \mathrm{A} \beta \)는 아직 결정구조가 확인되지 않은 amyloid precusor protein (APP)으로부터 sec-retase에 의해 분해되어 생성되는데 이때, \( \beta \)-secretase에 의해 아미노산 사슬이 먼저 절단된 다음, 절단된 사슬이 다시 \( \gamma\)-secretase에 의해 절단되어 39-42개의 아미노산으로 된 작은 peptide로 분해되는 것으로 보고되어 있다. 이에 따라 일반적으로 뇌독성 단백질인 \( \mathrm{A} \beta \)의 생성억제효과는 \( \beta \)-secretase의 저해활성을 평가하여 측정하고 있다. 본 실험에서는 참외 추출물을 농도별로 사용하여 \( \beta \)-secretase 억제효과를 관찰한 결과, Fig. 2에서 보는 바와 같이 용량의존적으로 효소활성을 억제함을 확인하였는데 최종 농도가 \( 100 \mathrm{~mg} / \mathrm{ml} \)일 때 \( 35.3 \% \)의 억제활성을 나타내었다. 따라서 참외추출물은 \( \mathrm{A} \beta \) plaque의 생성을 억제함으로서 \( \mathrm{A} \beta \)에 의한 기억상실을 어느 정도 억제할 수 있음을 알 수 있었다.</p> <h2>기억증진 효과</h2> <p>참외추출물이 in vitro에서의 효소활성도 시험에서 어느 정도의 효과를 나타내었으므로 기억증진효과를 동물모델시험에서 확인하였다. 실험동물을 이용한 학습과 기억증진효과 검색법에는 passive avoidance task, active avoidance task, water maze task, Y-maze task (spontaneous alter-nation behavior test) 등이 있으며 이들 방법은 scopol-amine으로 기억을 상실시킨 후, 약물의 기억증진효과를 보는 방법들이다. Scopolamine은 교감신경억제제로서 무스카린 수용체 길항제이며 콜린성 신경전달을 감소시켜 기억을 상실시키는 약물이다. 본 실험에서는 실험의 정확도를 높이기 위하여 실험과정과 data를 컴퓨터로 control할 수 있는 avoid-ance test 기기를 사용하여 수동회피시험(passive avoidance task)을 실시하였다. 참외추출물을 흰쥐에 일주일간 투여한 후 시험한 결과, 실험군이 대조군에 비해서 쇼크실 이동시간 (step-through latency time)이 유의적으로 \( (\mathrm{p}<0.05)\) \(22.7 \% \) 늘어나 참외의 기억증진효과를 확인할 수 있었다. 양성대조약물인 tacrine은 대조군에 비해 2배 이상의 기억증진효과를 나타내었다.</p> <p>참외의 주요 성분 중에서 cucurbitacin B와 E는 다양한 효능이 있음이 보고되어 있으나 기억증진과 관련하여 acetylcholi-nesterase 또는 \( \beta \)-secretase 활성검색이나 avoidance test 또는 maze test와 같은 동물모델실험에 관한 보고는 없다. 따라서 본 연구에서 확인된 참외의 인지기능 증진효과가 이들 성분에 의한 것인지 아니면 또 다른 주요 성분인 flavonoid 류에 있는지에 관해서는 후속 연구가 필요하다.</p>