인삼 품종별 뿌리 추출물의 NMDA 수용체 길항 효과 및 진세노사이드 함량

서 언

인삼 (Panax ginseng C. A. Mey.)은 두릅나무과 (Araliaceae)에 속하는 다년생 초목으로서 개화기는 4 - 5월, 결실기는 6 - 7월이며, 8 - 9월에 채종된 후 채취된 4 년 이상 된 뿌리인 수삼은 홍삼 또는 백삼 제조에 사용된다 (Jung and Shin, 1990).

인삼의 효능에 대하여 동의보감에서 정신과 혼백을 안정시키고 눈을 밝게 한다고 기술되어 있으며, Jung과 Shin (1990)은 신경계, 생체 반응성, 내분비계, 물질대사, 순환계 등에 영향을 준다고 하였다. 최근 보고된 자료에서는 인삼의 고혈압 완화 효과 (Chung et al., 2004), 혈당 감소 및 인지수행력 개선 (Reay et al., 2005), 항산화 (Choi et al., 2006), 항염 (Hofseth and Wargovich, 2007) 및 항스트레스 효능 (Jang et al., 2019)이 확인되었다. 인삼에 포함된 성분으로는 산성다당류 (Kim et al., 2008a), 휘발성분 (Cho, 2015), 페놀성분과 플라보노이드성분 (Kim, 2016) 그리고 진세노사이드 성분 (Kang and Kim, 2016)이 있다. 인삼의 성분 중에서도 진세노사이드는 발암억제 (Nag et al., 2012), 신경보호효과 (Rausch et al., 2006), 골다공증 완화 (Siddiqi et al., 2013), 항염 (Kim et al., 2017c) 및 신경퇴행성질환 억제 (Kim et al., 2018) 등의 생리적 효능을 나타낸다고 보고되었다. 또한, 인삼은 생약 또는 식품 등으로 뿌리가 주로 이용되지만 열매는 항당뇨 (Attele et al., 2002), 착색방지 및 항노화 (Kim et al., 2017b) 효과가 있고, 잎과 줄기는 항피로 및 항비만 (Wang et al., 2009) 효과가 있으므로 기능성 소재 개발 등의 원료로서 활용 범위가 넓다고 하겠다.

이처럼 우리의 건강 증진을 위한 원료로 이용되어온 인삼은 시장에서의 수요 증가에 따라 야생삼 보다는 재배삼이 약재의 주요원료가 되었는데, 16 세기부터 인삼의 재배를 시작한 우리나라는 수년간의 선발과 개량과정의 결과로서 고려인삼의 특성을 가지는 일련의 품종이 개발되었다 (Wang et al., 2016).

개발된 인삼 품종 중에서 천풍 등 5 개 품종 뿌리의 부위별 진세노사이드 함량 차이가 보고되었고 (Ahn et al., 2008), 연풍의 뿌리 부위별 직경과 진세노사이드 함량과의 관련성을 보고한 바 있다 (Li et al., 2009). 또한, 천풍 등 3 개 품종의 연근별 줄기 흔적수와 연근별 진세노사이드 함량 (Kim et al., 2017a)이 몇몇 인삼 품종에서 보고되었으나 본 연구에서와 같이 10 종에 이르는 많은 수의 인삼 품종에 대해 효능 및 진세노사이드 함량을 함께 평가한 연구는 부족하다.

한편, 국내외적으로 노령화 추세에 따라 알츠하이머성 치매 등 노화에 따른 신경퇴행성질환의 발병율이 증가함으로써 사회경제적으로 큰 부담이 되고 있으나 기 개발된 치료제는 증상 완화에만 효과를 보이고 증상 진전 억제는 불가능하므로 근본적인 치료약물이 필요하다 (KHIDI, 2018). 또한, 인삼 중 가공하지 않은 백삼은 건강기능식품원료로 개발되고 있으나 면역증진, 피로회복 및 뼈 건강 등 일부 기능성만이 인정되어 홍삼에 비해 연구 및 산업화 소재로의 개발이 미진하다.

따라서, 본 연구에서는 기 개발된 10 종의 인삼 품종 뿌리를 재료로 하여 신경퇴행성 질환 개선 또는 기억력 개선 소재로의 이용성을 평가하기 위해 생쥐 뇌 소교세포에서의 산화질소 저해 활성 및 항산화 활성을 분석하고 기억 관련 glutamate 수용체의 일종인 N-methyl-D-aspartate receptor (NMDAR)에 대한 제어능을 분석하였으며 총 페놀 함량과 진세노사이드 함량을 분석하였기에 그 결과를 보고하고자 한다.

재료 및 방법

1. 실험재료

본 연구에 사용된 실험재료로는 국내 연구기관들에서 개발한 인삼 (Panax ginseng C. A. Mey.) 10 품종의 뿌리가 이용되었으며, 이를 위해 2018년 9월 중순 충북 음성군 국립원예특작과학원 인삼특작부 시험포장에서 증식된 6년근을 채취하여 세척한 후 동결건조기 (Ilshin Lab Co., Ltd., Yangju, Korea)에서 5 일간 건조하였다.

뇌두를 제외한 건조된 각 인삼 품종별 뿌리 전체 (동체, 지근, 미삼)를 분쇄하고, 이중 50 g을 70% 에탄올 500 ㎖을 가해 상온에서 24 시간 추출 및 여과 (2 회 반복)한 후 얻어진 추출액을 감압농축기 (N-1200NB, Eyela Co., Ltd., Kesennuma, Japan)를 이용하여 50℃에서 용매를 제거하였다. 추출물 중에 남아 있는 미량의 수분은 동결건조기를 이용해 30℃의 선반에서 약 4 일간 제거하고 실험에 사용하였다. 실험에 사용된 인삼 품종 및 조제된 뿌리 추출물의 수율은 Table 1에 나타내었으며, 수율에 있어서 인삼 품종 뿌리 추출물 간에 유의적인 차이는 없었다.

Table 1.

Ginseng cultivars and the yields of root extract.

7. 총 페놀 함량 및 진세노사이드 함량 분석

인삼 품종별 뿌리 추출물의 총 페놀 함량 분석을 위해 시료 100 ㎕와 2% Na₂CO₃ 용액 2 ㎖을 혼합하고 2 분 후 50% Folin-Ciocalteu 용액 100 ㎕을 가하여 30 분간 반응시키고 얻어진 반응물의 750 ㎚ 파장에서의 흡광도를 분광광도계 (Cary-300, Agilent Technologies Inc., Santa Clara, CA, USA)를 이용하여 측정하였다. 각 시료의 총 페놀 함량은 gallic acid를 표준물질로 사용하여 농도별 흡광도로부터 도출된 검량선식 (y = 0.0226x + 0.0639, R² = 0.9886)을 적용하여 계산하였다 (Lee et al., 2019).

인삼 품종별 뿌리 추출물의 진세노사이드 함량 분석을 위해 인삼 추출물 시료는 0.2 g를 정밀히 달아 50 ㎖ 원심분리관에 취한 후 70 % 메탄올 25 ㎖을 넣은 다음 15 분간 진탕하고 50 ㎖로 정용하였으며 4℃에서 1,600 × G로 10 분간 원심분리하여 얻어진 상등액을 0.2 ㎛ 멤브레인 필터로 여과한 후 시험용액으로 사용하였다. 또한, 진세노사이드 표준물질은 각각 70% 메탄올을 이용하여 먼저 1 ㎎/㎖로 제조한 후 70% 메탄올로 희석하여 2 ppm, 10 ppm, 50 ppm, 100 ppm, 200 ppm 표준용액으로 만든 후 분석에 사용하였다. 진세노사이드 분석 장비로는 UV detector (DAD)와 Accucore C18 column (3.0 ㎜ × 50 ㎜, 2.6 ㎛, Thermo Fisher Scientific Inc., Waltham, MA, USA)이 장착된 Agilent 1260 Infinity HPLC (Agilent Technologies Inc., Santa Clara, CA, USA)를 사용하였다. 이동상으로 water (A)와 acetonitrile (B)를 사용하여 gradient system을 적용하여 분석하였으며, 유속은 0.8 ㎖/min, 시료 주입량은 2 ㎕, 컬럼 온도는 30℃로 하였다 (Table 2).

Table 2.

HPLC analysis condition on ginsenosides from ginseng cultivar root extracts.

결과 및 고찰

1. 인삼 품종별 뿌리 추출물의 microglia에서의 세포증식율

Microglia (소교세포)는 뇌와 척수에 널리 존재하는 neuroglia (glial cell, glial, 신경아교세포)의 한 형태로서 뇌 실질조직의 총 glial 세포의 10% - 15%에 해당 (Ginhoux et al., 2013) 되는 데 형태적, 면역표현형적 및 기능적으로는 monocyte/macrophage 계에 속하고 중추신경계 손상에 대해 최초로 반응하는 세포들이다 (Gehrmann et al., 1995).

Microglia가 활성화되면 L-arginine에서 비롯된 유리기인 산화질소 (NO)의 대사물질인 nitrite (Chao et al., 1992)가 대량으로 생성될 뿐만 아니라, 다양한 사이토카인들, 활성 산소종 (ROS) 및 질소종 (RNS)이 생성된다 (Hansen et al., 2010). 이렇게 microglia에서 생성된 NO와 반응성을 가진 질소산화물들은 신경퇴행성질환에서 신경독성물질이 되며 (Boje and Arora, 1992), microglia가 매개한 신경염증은 알츠하이머병, 파킨슨병, 다발성 경화증, human immunodeficiency virus (HIV) 관련 치매와 같은 신경퇴행성 질환의 발병에 중요한 역할을 한다 (Zhou et al., 2014). 또한, 활성화된 microglia에서 생성된 ROS는 향염증성 산화환원 활성 신호전달계에서 신호전달물질로서 작용한다 (Hansen et al., 2010).

따라서, microglia의 활성화를 저해하는 것은 신경염증조건에서 신경퇴행을 완화시킬 수 있으므로 본 연구에서는 mouse brain 유래 microglia인 BV2에 대해 microglia 활성화에 의한 신경염증을 유발하는데 사용되는 LPS를 이용 (Lee et al., 2013a) 하여 인삼 (Panax ginseng C. A. Mey.) 품종별 뿌리 추출물의 세포증식율, 염증 (NO 생성) 저해능 및 활성산소 (ROS) 저해능을 분석하였다.

실험 결과, 상온에서 조제된 인삼 품종별 뿌리 추출물이 BV2 세포의 증식에 미치는 영향을 확인하였을 때 시료를 녹인 용매 (DMSO)만 처리된 정상실험 (Nor)을 100%로 하였을 때, 인삼 품종 추출물 시료를 녹인 DMSO 및 LPS를 처리한 음성대조군 (NC)의 수치는 82.8%까지 유의하게 감소하였다. 또한, 최종농도 20 ㎍/㎖인 인삼 품종별 뿌리 추출물과 LPS를 처리한 시료처리실험에서는 97.5% - 105.3%의 세포증식율을 보여 음성대조실험에 비해 세포증식율이 유의하게 높았다 (Fig. 1). 하지만, 인삼 품종별 뿌리 추출물들 간에는 유의한 차이가 없었으며 이는 정상실험군의 결과와도 차이가 없었으므로 인삼 품종별 뿌리 추출물은 품종별로 차이가 없이 LPS에 의해 저해된 세포증식율을 회복시키는 것으로 사료되었다.

Fig. 1.

Effect on BV2 cell proliferation of ginseng cultivar extracts.BV-2 cells (2 × 105 cells/well) in 48-well plate were treated with sample extracts (at the final concentration of 20 ㎍/㎖) in serum free (SF) media for 2 hours and with DMSO in SF media as normal and negative control. The wells were followed by LPS (0.5 ㎍/㎖) treatment for 24 hours. After treatment with 0.6 ㎎/㎖ MTT, the optical density of formazan was measured at 540 ㎚. (-); LPS-untreated experiment, (+); LPS-treated experiment. LPS means lipopolysaccharide. Nor; normal, NC; negative control, CS; Cheongsun, CP; Chunpoong, GP; Gopoong, GMP; Gumpoong, SH; Sunhyang, SO; Sunone, SP; Sunpoong, SU; Sunun, YP; Yunpoong. Statistical analysis was performed by using SAS program. *Values with different alphabet (a - b) are significantly different at p < 0.05 by Duncan’s Multiple Range Test (DMRT).

2. 인삼 품종별 뿌리 추출물의 microglia에서의 산화질소 (NO) 저해능

BV2 세포에서의 항염증 활성을 평가하기 위해 진행된 산화질소 (NO) 생성 저해능 분석실험에서는 LPS는 처리하지 않고 시료를 녹인 용매 (DMSO)만 처리된 정상실험 (Nor)에 비해 DMSO 및 LPS를 처리한 음성대조실험 (NC)에서 NO 값은 증가하였으며 인삼 품종별 뿌리 추출물 (최종농도 20 ㎍/㎖)과 LPS를 병행하여 처리한 시료처리실험에서는 음성대조실험에 비해 NO 값이 유의하게 감소하였다. 한편, 각 실험에 대한 NO 생성 정도를 음성대조실험에 대한 저해율로 나타내었을 때, LPS 무처리된 정상실험은 76.7%이었으나 인삼 품종 뿌리 추출물은 28.4% - 60.8%의 저해율을 나타내 LPS 처리에 따라 무처리된 정상실험에 비해서는 활성이 다소 감소함을 알 수 있었다.

또한, 인삼 품종에 있어서는 금풍 (GMP)이 60.8%로 인삼 품종들 중에서는 가장 우수한 저해율을 보였으며, K1 (57.3%), 선풍 (SP, 54.5%), 연풍 (YP, 53.1%), 천풍 (CP, 51.7%), 청선 (CS, 50.9%), 선향 (SH, 49.6%)은 통계분석에서 같은 정도의 NO 생성 저해효과를 가지는 것으로 확인되었고, 다음으로 선운 (SU, 47.0%) > 고풍 (GP, 39.3%) > 선원 (SO, 28.4%)의 순으로 NO 생성 저해효과를 나타내었다 (Fig. 2).

Fig. 2.

Inhibition activity on nitric oxide (NO) production of ginseng cultivar extracts. BV-2 cells (2 × 105 cells/well) in 48-well plate were treated with sample extracts (at the final concentration of 20 ㎍/㎖) in serum free (SF) media for 2 hours and with DMSO in SF media as normal and negative control. The wells were reacted with 0.5 ㎍/㎖ LPS for 24 hours. Optical density of the reaction supernatant was measured at 520 ㎚. (-); LPS-untreated experiment, (+); LPS-treated experiment. LPS means lipopolysaccharide. Nor; normal, NC; negative control, CS; Cheongsun, CP; Chunpoong, GP; Gopoong, GMP; Gumpoong, SH; Sunhyang, SO; Sunone, SP; Sunpoong, SU; Sunun, YP; Yunpoong. Statistical analysis was performed by using SAS program. *Values with different alphabet (a - e) are significantly different at p < 0.05 by Duncan’s Multiple Range Test (DMRT).

3. 인삼 품종별 뿌리 추출물의 microglia에서의 활성산소 (ROS) 저해능

인삼 품종별 뿌리 추출물의 항산화 활성을 평가하기 위해 BV2 세포에서 LPS 처리로 생성된 활성산소 (ROS)에 대한 소거 활성을 분석하였다. 실험결과, LPS를 처리하지 않고 시료를 녹인 용매만을 처리한 정상실험 (Nor)을 100으로 하여 나타낸 형광도에 비해 LPS와 시료를 녹인 용매만을 처리한 음성대조실험 (NC)의 상대형광도는 증가하였고, LPS와 시료 추출물을 처리한 인삼 품종 뿌리 추출물 처리실험들에서는 음성대조실험에 비해 상대형광도가 유의하게 감소하였다.

이렇게 나타난 인삼 품종 추출물들의 상대형광도를 음성대조실험의 상대형광도에 대한 저해율로 나타내었을 때, 천풍 (CP)이 31.8%, K1이 30.2%, 선향 (SH)이 26.9%, 선풍 (SP) 이 25.5% 및 연풍 (YP)이 24.9%, 청선 (CS)이 23.7%로 같은 정도로 우수한 ROS 저해효과를 나타내었고, 선원 (SO, 21.1%), 금풍 (GMP, 20.9%), 선운 (SU, 19.3%) 및 고풍 (GP, 18.3%)은 다소 낮은 활성을 보여, 인삼 품종 뿌리 추출물 중에서 천풍 (CP), K1, 선향 (SH), 선풍 (SP) 및 연풍 (YP) 및 청선 (CS)은 활성산소에 대해 유의하게 소거활성을 나타냄을 알 수 있었다 (Fig. 3).

Fig. 3.

Inhibition activity on reactive oxygen species (ROS) of ginseng cultivar extracts. BV-2 cells (5 × 104 cells/well) in 96-well black plate were treated with the cultivar extract samples at the final concentration of 20 ㎍/㎖ in serum free (SF) media and with DMSO in SF media for normal and control experiment for 24 hours. The reaction wells were treated by LPS treatment (0.5 ㎍/㎖) for 12 hours. After all of the treatments, the fluorescence of the plate was measured via DCFDA staining. (-); LPS-untreated experiment, (+); LPS-treated experiment. LPS means lipopolysaccharide. Nor; normal, NC; negative control, CS; Cheongsun, CP; Chunpoong, GP; Gopoong, GMP; Gumpoong, SH; Sunhyang, SO; Sunone, SP; Sunpoong, SU; Sunun, YP; Yunpoong. Statistical analysis was performed by using SAS program. *Values with different alphabet (a - b) are significantly different at p < 0.05 by Duncan’s Multiple Range Test (DMRT).

4. 인삼 품종별 뿌리 추출물의 peroxynitrite (ONOO⁻) 소거능

Peroxynitrite (ONOO⁻)에 대한 인삼 품종별 뿌리 추출물의 소거활성을 분석하였으며 그 결과는 다음과 같다. 3-Morpholinosydnonimine (SIN-1)을 처리하지 않고 시료를 녹인 용매 (DMSO)만을 처리한 정상실험 (Nor)를 100으로 하였을 때 나타낸 상대형광도 값에 비해 Sin-1과 DMSO를 처리한 음성대조실험 (NC)의 상대형광도 값은 유의하게 증가하였으며, Sin-1과 시료를 처리한 인삼 품종 추출물 처리실험에서는 음성대조실험 (NC)의 상대형광도 값에 비해 모두 유의적으로 낮았다.

이러한 결과를 음성대조실험의 상대형광도 값에 대한 저해율로 계산하였을 때, 인삼 품종 뿌리 추출물들은 46.9% - 54.7%의 저해율을 보였으며, 인삼 품종들 사이의 ONOO⁻에 대한 소거 활성은 통계학적으로 유의미한 차이는 확인되지 않았다 (Fig. 4).

Fig. 4.

Inhibition activity on peroxynitrite (ONOO−) of ginseng cultivar extracts. Treatment of 10 ㎕ of ginseng extract or dimethyl sulfoxide (DMSO) in serum free (SF) media at the final concentration of 70 ㎍/㎖ was conducted on 96 black well plate. The reaction wells were treated with 180 ㎕ of 50 mM sodium phosphate buffer (pH 7.4, containing 90 mM NaCl, 5 mM KCl, 100 μM diethylenetriaminepenta acetic acid and 10 μM dihydrorhodamine 123 (DHR123), and were added with 10 ㎕ of 50 μM 3-morpholinosydnonimine (SIN-1) for 5 min. After all of the treatments, the fluorescence of the wells were measured at excitation 485 ㎚ and emission 530 ㎚. (-); Sin-1 untreated experiment, (+); Sin-1 treated experiment. Nor; normal, NC; negative control, CS; Cheongsun, CP; Chunpoong, GP; Gopoong, GMP; Gumpoong, SH; Sunhyang, SO; Sunone, SP; Sunpoong, SU; Sunun, YP; Yunpoong. Statistical analysis was performed by using SAS program. *Values with different alphabet (a - c) are significantly different at p < 0.05 by Duncan’s Multiple Range Test (DMRT).

5. 인삼 품종별 뿌리 추출물의 NMDA 수용체 (NMDAR) 제어능

N-Methyl-D-aspartate receptors (NMDAR)는 대뇌피질과 해마에 고밀도로 존재하면서 학습과 기억의 시작단계에서 중요한 역할을 하는 glutamate 수용체의 하나로서 공간, 판단, 작업 및 수동회피기억 등 많은 기억 수행 작업 및 기억 관련 장시간 강화 (long-term potentiation, LTP) 그리고 노화에 따른 NMDA 수용체의 변화와 기억 쇠퇴와 관련 된다 (Magnusson et al., 2010).

NMDA 수용체는 시냅스 구성과 시냅스성 가소성의 형성과 발달에서 중요한 일들을 조절하지만 신경퇴행적 조건에서는 NMDA 수용체의 과다한 발현이 신경사멸을 촉진하기도 한다 (Carvajal et al., 2016). 즉, 뇌에서 NMDAR 수용체는 상반된 역할 (Carvajal et al., 2016)을 가지는 데, NMDA 수용체에 대한 완전한 차단은 신경가소성에 손상을 주므로 glutamate 시스템의 활성부족이나 활성 과다 모두 기능장애로 진행 (Parsons et al., 2007) 되게 하며, NMDA 수용체의 지나친 활성화는 알츠하이머 (Alzheimer’s disease, AD)와 같은 신경퇴행성 질환에서 보고되는 glutamate 독성 및 신경사멸 (Lopes et al., 2013), 신경기능장애 (Mota et al., 2014)와 관련된다. 그러므로 알츠하이머병에 있어서 NMDAR에 대한 경쟁물질은 신경독성을 차단함으로써 인지기능의 소실을 늦출 것으로 기대할 수 있을 것이다.

본 연구에서는 인삼 품종별 뿌리 추출물의 NMDA 수용체 제어능을 확인함으로써 인지능 개선 효과를 비교, 평가하고자 하였으며 실험결과, 50 ㎍/㎖의 농도로 처리된 인삼 품종별 뿌리 추출물 중에서는 K1이 51.2%로 가장 우수한 NMDA 수용체 제어효과를 나타내었으며, 선향 (50.3%) > 금풍 47.4% > 고풍 44.5% > 선운 43.5% > 선원 42.4% > 청선 39.4% = 천풍 39.3% = 연풍 38.3% > 선풍 37.0%의 순으로 우수한 결과를 나타낸 것으로 확인되었다 (Table 3).

Table 3.

Inhibitory activities on NMDAR and total phenol content of ginseng cultivar extracts.

7. 인삼 품종별 뿌리 추출물의 진세노사이드 함량

진세노사이드는 인삼의 주요 활성성분 (Razgonova et al., 2019)이며 골다공증 완화 (Siddiqi et al., 2013), 신경보호 (Rausch et al., 2006; Zheng et al., 2018), 항염 (Kim et al., 2017c; Yu et al., 2017), 위점막보호 (Lee et al., 2014), 랫드 모델에서 알츠하이머 저해 (Wang et al., 2018) 및 신경퇴행성질환 억제 (Kim et al., 2018) 등의 생리적 활성을 나타낸다고 보고되어 있으나, 일부 품종에 대해서만 진세노사이드 함량 분석이 되어 있을 뿐 본 연구에서와 같이 많은 품종에서의 진세노사이드 함량을 비교한 실험은 보고되지 않고 있다 따라서, 청선 등 10 가지 인삼 품종별 뿌리 추출물에 함유된 진세노사이드 함량을 파악하기 위해 HPLC를 이용하여 분석하였다.

실험결과, 인삼 품종의 뿌리 추출물 중에서 진세노사이드 -Rg1, -Re 및 -Rb1에 있어서는 연풍이 각각 16.06 ㎎/g, 11.56 ㎎/g 및 21.64 ㎎/g으로 가장 높은 수치를 나타내었고, 진세노사이드 -Rg2 (S)에 있어서는 청선이 0.50 ㎎/g, 고풍이 0.48 ㎎/g으로 가장 높았으며 진세노사이드 -Rc, 진세노사이드 -Rb2, 진세노사이드 -Rb3에 있어서는 고풍이 7.22 ㎎/g, 6.71 ㎎/g 및 1.10 ㎎/g으로 가장 높았다. 또한 진세노사이드 -Rd에 있어서는 고풍 1.28 ㎎/g, 금풍 1.36 ㎎/g, 선향 1.26 ㎎/g 및 연풍 1.38 ㎎/g로 가장 높은 수치를 보였고 총 진세노사이드 함량에서는 연풍이 높았다. 진세노사이드 -Rg2 (R), 진세노사이드 -Rg3 (S) 및 진세노사이드 -Rg3 (R)는 모든 품종에서 검출되지 않았다 (Table 4).

Table 4.

Comparison of ginsenoside composition of ginseng cultivar root extracts.

또한, 인삼으로부터 밝혀진 진세노사이드는 30 여종으로 구조에 따라 20 (S)-protopanaxadiol (PPD)와 20 (S)-protopanaxatriol (PPT) 계열로 분류되며, 진세노사이드 -Rb1, -Rb2, -Rb3, -Rc, -Rd, -Rg3, -Rh2, -Rs1는 PPD계, 진세노사이드 -Re, -Rf, -Rg1, -Rg2, -Rh1는 PPT계에 포함된다 (Leung and Wong, 2010). 본 실험결과 PD/PT 비율에서는 0.98 - 1.43의 수치를 보여 천풍 (0.98)을 제외한 모든 인삼 품종 뿌리 추출물이 1 이상의 비율을 나타내었다.

이는 추출방법에 따라 PD/PT 비율이 0.696 - 0.945 라고한 Kim 등 (2008b)의 보고에 비해 높은 수치였는데, 이러한 차이는 백삼 분말로부터 직접 HPLC 분석용 시료를 조제한 Kim 등 (2008a)과는 달리 본 연구에서는 뇌두를 제거한 인삼 뿌리로부터 추출물을 조제한 후 일정량을 용매에 녹여 분석한 시료 조제방법의 차이에 따른 것으로 사료된다. 그런데, 인삼의 PD/PT 비율은 뇌두, 주근, 측근, 세근의 순으로 증가하며 (Han et al., 2013), 우리 고려인삼은 백삼과 홍삼이 각각 1.53, 1.68이고 미국삼 (Panax quinquefolium L.)의 1.59과 유사한 수준이나, 삼칠삼 (Panax notoginseng)의 0.58에 비해 높다는 Kim 등 (1982)의 연구결과를 고려할 때, 이번 실험에서 얻어진 PD/PT 비율 (0.98 - 1.43)은 비교적 낮은 수치였다 또한, PD/PT 비율이 높을 때보다는 낮은 값을 가질 때 학습과 기억에 대해 보다 유익하다는 Jin 등 (1999)의 보고를 고려할 때 실험된 인삼 품종 뿌리 중에서 PD/PT 값이 비교적 낮은 천풍 (0.98), 청선 (1.16), K1 (1.05), 선원 (1.05), 선운 (1.15) 등은 보다 우수한 기억력개선 활성을 기대할 수 있을 것으로 사료되었다.

한편, 실험된 인삼 품종별 뿌리 추출물의 in vitro 활성들과 총 페놀 함량, 진세노사이드 함량과의 상관관계 산출하였으며 그 결과를 Table 5에 나타내었다. 먼저, 진세노사이드 등 성분과 활성 간에는 대체적으로 상관계수가 낮은 수치를 보였으나, 진세노사이드와 NO 생성 저해능 간의 상관계수에 있어서는 진세노사이드 -Rb1과는 0.5268, -Rd와는 0.4860, Rg1과는 0.4254, -Re와는 0.4046의 비교적 높은 수치를 보여 이들 진세노사이드 함량이 높을수록 NO 소거능이 우수한 것으로 사료되었다. 또한, PD/PT 비율과의 활성 간의 상관계수에 있어서는 ROS 소거능과는 -0.4578의 수치를 보여 PD계 진세노사이드 보다 PT계 진세노사이드 함량이 높을수록 ROS 소거능이 우수할 것으로 생각되었다.

Table 5.

Correlation coefficients between total phenol, ginsenosides and activities in ginseng cultivar root extracts.

총 페놀 함량과 ONOO⁻ 소거능 및 NMDAR 제어능 사이에는 각각 0.5778 및 0.6137의 비교적 높은 값을 보여 총 페놀 함량이 높을수록 이들 활성이 대체적으로 증가하는 경향을 보인다고 사료되었다. 끝으로 인삼 품종별 뿌리 추출물이 보인 활성-활성 간의 상관관계를 분석한 결과 활성-활성 간의 상관계수 값은 비교적 낮았으나 ONOO⁻ 소거능과 NMDAR 제어능 사이에는 0.7064의 값을 보여 비교적 높은 상관성을 보이는 것으로 확인되었다 (Table 6).

Table 6.

Correlation coefficients between the activities in ginseng cultivar root extracts.

이상과 같이 인삼 품종의 뿌리 추출물에 대해 mouse brain 유래 소교세포에서의 NO 저해능, ROS 소거능, chemical 수준에서의 NMDAR 제어능 및 총 페놀 함량 등 인삼 품종 간에 유의적인 차이가 확인된 실험항목과 인지능 개선에 효과적인 낮은 PD/PT 비율 등을 종합적으로 고려할 때, K1과 선향 (SH) 뿌리가 비교적 우수한 인지능 개선 및 항산화 기능성을 기대할 수 있는 인삼 품종이라고 사료되었다.

Acknowledgments

본 연구는 농촌진흥청 시험연구사업(과제번호: PJ01193302)의 지원에 의해 이루어진 결과로 이에 감사드립니다.

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