Erythropoietin Boosts Brainpower, Researchers Find
조혈세포 성장인자(erythropoietin: EPO)는 신장에서 생산되는 당단백질 호르몬으로 적혈구 생성을 촉진하여 빈혈이나 암 치료를 받는 환자들에게 도움을 준다. 백만 명 이상의 암환자와 신장 기능 손상이 있는 환자들은 낮은 적혈수 수치 때문에 EPO를 투여하고 있으며, 전세계의 연간 판매액은 90억 달러에 이르고 있다. 그러나 EPO를 투여하여 인체에서 적혈구가 늘어나면 산소를 더 많이 흡수할 수 있기 때문에 지구력이 좋아진다. 때문에 마라톤, 자전거 경주, 철인 3종 경기 같이 지구력을 요하는 선수들이 많이 복용하며 실제로 올림픽 등의 국제경기에서도 이 약물에 대한 도핑이 실시되고 있다.
이번에 EPO가 투여된 어린 마우스들은 학습 능력을 포함하여 뇌기능이 향상되는 것으로 ‘BMC Biology’에 발표되었다. 독일 막스플랑크 연구소의 Hannelore Ehrenreich 박사가 주도한 이번 연구는 EPO가 연계학습(sequential learning)과 복합 장기 인지업무의 기억 요소를 향상시킴을 제시하고 있다. Ehrenreich 박사는 “EPO는 20년 이상 신부전이나 암 환자들에게 나타나는 빈혈 치료에 이용되어 왔다. 그러나 최근에 정신분열증이나 다발성 경화증 환자들의 인지기능을 향상시키는 것으로 확인되어 주목을 받게 되었다. 때문에 우리는 이런 효과를 정상 마우스를 대상으로 시험하게 되었다.”라고 설명했다.
수행 능력, 학습, 주의력은 인지 기능 수행의 주요 양상들로 여러 신경정실 질환에 영향을 준다고 한다. 이전부터 만성 신부전으로 EPO가 투여된 환자들은 인지기능이 향상된다는 보고들이 있었다. 더하여 연구팀은 최근에 EPO가 만성 정신질환 환자들의 인지기능을 향상시키는 것을 발견했으며, 2008년 9월 ‘BMC Biology’에 발표한 연구결과에서도 마우스 시험에서도 EPO가 해마(hippocampal)의 장기기억을 향상시킨다고 보고했다. 이들 결과에 기초하여 이번에 정상 마우스의 학습에 대한 영향을 조사하는 시험을 실시하게 되었다고 한다.
연구팀은 마우스에게 EPO를 투여하고 설탕물의 위치를 찾도록 하는 실험을 실시했다. 출생한지28일이 경과한 수컷 마우스에게 3주간 EPO 5,000 IU/kg 또는 위약을 투여하고 미로에서 5번의 학습을 하게 만들었다. 여기서 마우스들은 일정 시간 이내에 LED가 반짝이나 구멍에 주둥이를 집어 넣도록 훈련을 받았다. 이어서 3개월간 매일 훈련과 시험을 실시한 결과 EPO가 투여된 마우스들은 위약이 투여되었거나 아무런 조치를 받지 않은 마우스들과 비교하여 설탕물을 위치를 찾는 비율이 현저히 높았다고 한다.
Ehrenreich 박사는 “시험된 마우스들은 연상, 자발, 판별 학습과 초기 훈련 단계에서 뛰어난 활성을 보였다. 여기에 더하여 EPO가 투여된 마우스들은 과제 적응과 수행 안전성에 더욱 뛰어난 효과를 보였다.”라고 설명했다. 연구팀은 EPO의 인지기능에 대한 작용방식을 분자적 수준에서 밝혀낸다면 신경정신적 질환을 중재 및 예방하는 새로운 치료제 개발로 이어질 것으로 기대된다고 결론을 내렸다.
http://www.sciencedaily.com/releases/2009/07/090707201110.htm
Erythropoietin Boosts Brainpower, Researchers Find
ScienceDaily (July 8, 2009) — Healthy young mice treated with erythropoietin show lasting improved performance in learning and other higher brain functions. Researchers writing in the open access journal BMC Biology tested the cognitive effects of the growth factor, finding that it improved the sequential learning and memory components of a complex long-term cognitive task.
Hannelore Ehrenreich led a team of researchers from the Max Planck Institute of Experimental Medicine in Göttingen, Germany, who studied the mice. She said, "Erythropoietin has been in clinical use for over 20 years to treat patients with anemic conditions, ranging from renal failure to cancer. It has recently received attention for its apparent ability to improve cognitive function in people with schizophrenia and multiple sclerosis. Here, we sought to investigate erythropoietin's effects in healthy mice".
Ehrenreich and her colleagues tested the effects of erythropoietin on the ability of the mice to learn how to exploit an experimental set-up to receive sugared water. Over a series of learning stages, the mice were trained to get their treat by poking their noses into holes lit by LEDs, rather than into unlit holes, within a time limit. The mice that had been treated with recombinant human erythropoietin were significantly more likely to master the task than those that had not. According to Ehrenreich, "Treated mice showed superior performance in associative, operant and discriminant learning as well as in the initial training phases. Moreover, erythropoietin-treated mice demonstrated better task adaptation and higher performance stability".
The researchers conclude, "Further untangling of molecular mechanisms of erythropoietin action on higher cognitive functions may ultimately open new avenues for prevention strategies and therapeutic interventions in neuropsychiatric diseases".
Journal reference:
Ahmed El-Kordi, Konstantin Radyushkin and Hannelore Ehrenreich. Erythropoietin improves operant conditioning and stability of cognitive performance in mice. BMC Biology, 2009; [link]
Source : KISTI, sciencedaily.com
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