본 연구는 아데노신 일인산 활성화 단백질 키나아제/퍼옥시좀 증식 활성화 수용체 γ 보조 활성자-1α(AMPK/PGC-1α) 신호 경로를 통해 귀비탕이 메틸말론산혈증(MMA) 쥐의 해마 신경세포 미토콘드리아 생합성을 조절하는 작용 기전을 탐구하는 것을 목적으로 한다. 방법으로 5일령 Wistar 쥐 50마리를 무작위 숫자표법에 따라 대조군, 모델군, 귀비탕군(9.3 g·kg⁻¹), AMPK 억제제 군(2.5 mg·kg⁻¹ 컴파운드 C), 귀비탕+AMPK 억제제 군(9.3 g·kg⁻¹+2.5 mg·kg⁻¹ 컴파운드 C)으로 나누었다. 3주간 투여 후, Morris 수미로 테스트를 이용해 학습 및 기억 능력을 평가하였고, 헤마톡실린-에오신(HE), 닐스(Nissl), TUNEL 염색으로 해마 조직의 병리학적 변화 및 세포사멸을 확인하였다. 비색법으로 해마 조직 미토콘드리아 아데노신 삼인산(ATP) 함량을 측정했고, 미토콘드리아 초산화물 적색 형광 탐침법(MitoSOX Red)으로 활성산소(ROS) 수준을 평가하였다. JC-1법으로 해마 조직 미토콘드리아 막 전위를 측정하였고, 투과전자현미경(TEM)으로 미토콘드리아 병리적 변화를 관찰하였다. 실시간 형광 정량 중합효소 연쇄반응(Real-time PCR)으로 미토콘드리아 DNA 복제 수를 평가하였으며, 웨스턴 블랏(Western blot)법으로 해마 AMPK, PGC-1α, 인산화(p)-AMPK, 핵 인자 E2 관련 인자1(Nrf1), 핵 인자 E2 관련 인자2(Nrf2), 미토콘드리아 전사 인자 A(TFAM) 단백질 발현을 확인하였다. 결과적으로, 대조군과 비교 시 모델군 쥐의 운동 경로는 분산되어 플랫폼을 스스로 찾지 못하였고, 회피 잠복기는 연장되었으며, 플랫폼 위치 통과 빈도는 감소하고, 목표 사분면 체류 시간은 유의하게 감소하였고, 반대편 사분면 체류 시간은 유의하게 증가하였다(P<0.01). 모델군과 비교 시 귀비탕군과 귀비탕+AMPK 억제제 군은 회피 잠복기가 현저히 단축되고 플랫폼 위치 통과 빈도가 유의하게 증가하며 목표 사분면 체류 시간이 증가하고 반대편 사분면 체류 시간은 감소하였다(P<0.05, P<0.01). 귀비탕군과 비교 시 AMPK 억제제 군은 회피 잠복기가 연장되고, 플랫폼 위치 통과 빈도는 유의하게 감소하며 목표 사분면 체류 시간은 유의하게 감소하고 반대편 사분면 체류 시간은 유의하게 증가하였다(P<0.01). 모델군은 해마 신경 세포 배열이 혼란스러우며 핵이 응축되었고, 귀비탕 치료 후 규칙적인 신경 세포가 증가하였으나 귀비탕+AMPK 억제제 군은 단독 귀비탕군에 비해 개선 정도가 유의하게 감소하였다(P<0.01). 전자현미경 결과 모델군은 미토콘드리아 주름 구조가 크게 소실되었으나 귀비탕군은 유의하게 회복되었다(P<0.01). 귀비탕+AMPK 억제제 군에서는 미토콘드리아 막 파열과 주름 구조 감소가 여전히 관찰되었다. 모델군 세포 사멸률은 유의하게 증가하였고, 대조군과 비교 시 모델군 ROS 수준은 유의하게 상승하였고 ATP 함량은 유의하게 감소하였으며 미토콘드리아 막 전위는 유의하게 감소하였다(P<0.01). 모델군과 비교 시 귀비탕군은 ROS가 유의하게 감소하고 ATP 함량이 유의하게 증가하였으며 미토콘드리아 막 전위가 유의하게 상승하였다(P<0.01). 귀비탕군은 세포 사멸률을 유의하게 감소시켰으며(P<0.01) 이 효과는 AMPK 억제제에 의해 부분적으로 역전되었다(P<0.01). 모델군에서 TFAM, PGC-1α, Nrf1, Nrf2 mRNA 발현과 단백질 발현량이 유의하게 감소하였고(P<0.01), 모델군과 비교 시 귀비탕군은 TFAM, PGC-1α, Nrf1, Nrf2 mRNA 발현과 단백질 발현량이 유의하게 증가하였다(P<0.01). 대조군과 비교 시 모델군의 p-AMPK/AMPK 단백질 발현량이 유의하게 감소하였고(P<0.01), 모델군과 비교 시 귀비탕군은 p-AMPK/AMPK 단백질 발현량이 유의하게 증가하였다(P<0.01). 결론적으로 귀비탕은 AMPK/PGC-1α 신호 경로를 활성화하여 미토콘드리아 생합성을 촉진하고 해마 신경세포 병리 손상을 완화하여 쥐의 인지기능 장애를 개선할 수 있다.

귀비탕;메틸말론산혈증(MMA);미토콘드리아 생합성;아데노신 일인산 활성화 단백질 키나아제/퍼옥시좀 증식 활성화 수용체 γ 보조 활성자-1α (AMPK/PGC-1α) 신호 경로