KR20210054835A - 해마 조직에서 뇌유래신경성장인자(Brain-derived neurotrophic factor, BDNF) 활성 유도를 위한 포토바이오모듈레이션(Photobiomodulation, PBMT 또는 PBM) 방법 및 시스템 - Google Patents
해마 조직에서 뇌유래신경성장인자(Brain-derived neurotrophic factor, BDNF) 활성 유도를 위한 포토바이오모듈레이션(Photobiomodulation, PBMT 또는 PBM) 방법 및 시스템 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20210054835A KR20210054835A KR1020190140984A KR20190140984A KR20210054835A KR 20210054835 A KR20210054835 A KR 20210054835A KR 1020190140984 A KR1020190140984 A KR 1020190140984A KR 20190140984 A KR20190140984 A KR 20190140984A KR 20210054835 A KR20210054835 A KR 20210054835A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- hippocampal tissue
- light
- photobiomodulation
- brain
- growth factor
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 73
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 title claims abstract description 43
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 title claims description 47
- 210000001320 hippocampus Anatomy 0.000 title claims description 31
- 101150035467 BDNF gene Proteins 0.000 title 1
- 230000000971 hippocampal effect Effects 0.000 claims abstract description 121
- 102000004219 Brain-derived neurotrophic factor Human genes 0.000 claims abstract description 68
- 108090000715 Brain-derived neurotrophic factor Proteins 0.000 claims abstract description 68
- 229940077737 brain-derived neurotrophic factor Drugs 0.000 claims abstract description 67
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 59
- 210000004556 brain Anatomy 0.000 claims abstract description 52
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims abstract description 16
- 108010025020 Nerve Growth Factor Proteins 0.000 claims description 44
- 102000015336 Nerve Growth Factor Human genes 0.000 claims description 44
- 229940053128 nerve growth factor Drugs 0.000 claims description 44
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 claims description 24
- 230000036542 oxidative stress Effects 0.000 claims description 23
- 230000003920 cognitive function Effects 0.000 claims description 18
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 claims description 15
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 claims description 14
- 230000001976 improved effect Effects 0.000 claims description 13
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 claims description 12
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 claims description 12
- 230000006386 memory function Effects 0.000 claims description 9
- 230000007787 long-term memory Effects 0.000 claims description 6
- 230000005779 cell damage Effects 0.000 claims description 4
- 208000037887 cell injury Diseases 0.000 claims description 4
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 2
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 abstract description 11
- 201000010099 disease Diseases 0.000 abstract description 10
- 206010012289 Dementia Diseases 0.000 abstract description 6
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 68
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 44
- 102000007665 Extracellular Signal-Regulated MAP Kinases Human genes 0.000 description 11
- 108010007457 Extracellular Signal-Regulated MAP Kinases Proteins 0.000 description 11
- 230000015654 memory Effects 0.000 description 11
- 230000019491 signal transduction Effects 0.000 description 10
- 102000008221 Superoxide Dismutase-1 Human genes 0.000 description 8
- 108010021188 Superoxide Dismutase-1 Proteins 0.000 description 8
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 8
- AZKSAVLVSZKNRD-UHFFFAOYSA-M 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide Chemical compound [Br-].S1C(C)=C(C)N=C1[N+]1=NC(C=2C=CC=CC=2)=NN1C1=CC=CC=C1 AZKSAVLVSZKNRD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 7
- 108010063907 Glutathione Reductase Proteins 0.000 description 7
- 102100036442 Glutathione reductase, mitochondrial Human genes 0.000 description 7
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 7
- 241000700159 Rattus Species 0.000 description 7
- 230000006907 apoptotic process Effects 0.000 description 7
- 102000006587 Glutathione peroxidase Human genes 0.000 description 6
- 108700016172 Glutathione peroxidases Proteins 0.000 description 6
- 208000000044 Amnesia Diseases 0.000 description 5
- 208000026139 Memory disease Diseases 0.000 description 5
- 230000006984 memory degeneration Effects 0.000 description 5
- 208000023060 memory loss Diseases 0.000 description 5
- 210000002569 neuron Anatomy 0.000 description 5
- 210000002220 organoid Anatomy 0.000 description 5
- 108091032973 (ribonucleotides)n+m Proteins 0.000 description 4
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 4
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 4
- 210000000653 nervous system Anatomy 0.000 description 4
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 4
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 4
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 4
- 230000004083 survival effect Effects 0.000 description 4
- 108091003079 Bovine Serum Albumin Proteins 0.000 description 3
- 108010001336 Horseradish Peroxidase Proteins 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 229940098773 bovine serum albumin Drugs 0.000 description 3
- 230000030833 cell death Effects 0.000 description 3
- 230000003833 cell viability Effects 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 102000006602 glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase Human genes 0.000 description 3
- 108020004445 glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase Proteins 0.000 description 3
- 238000003364 immunohistochemistry Methods 0.000 description 3
- 230000003902 lesion Effects 0.000 description 3
- 210000003715 limbic system Anatomy 0.000 description 3
- 230000035755 proliferation Effects 0.000 description 3
- 238000003753 real-time PCR Methods 0.000 description 3
- 230000004044 response Effects 0.000 description 3
- 238000003757 reverse transcription PCR Methods 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 3
- 238000001262 western blot Methods 0.000 description 3
- 206010003694 Atrophy Diseases 0.000 description 2
- 238000011740 C57BL/6 mouse Methods 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WZUVPPKBWHMQCE-UHFFFAOYSA-N Haematoxylin Chemical compound C12=CC(O)=C(O)C=C2CC2(O)C1C1=CC=C(O)C(O)=C1OC2 WZUVPPKBWHMQCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YJPIGAIKUZMOQA-UHFFFAOYSA-N Melatonin Natural products COC1=CC=C2N(C(C)=O)C=C(CCN)C2=C1 YJPIGAIKUZMOQA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 108091027981 Response element Proteins 0.000 description 2
- 230000037444 atrophy Effects 0.000 description 2
- 210000004958 brain cell Anatomy 0.000 description 2
- 210000005013 brain tissue Anatomy 0.000 description 2
- 210000003169 central nervous system Anatomy 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 239000002299 complementary DNA Substances 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000012744 immunostaining Methods 0.000 description 2
- DRLFMBDRBRZALE-UHFFFAOYSA-N melatonin Chemical compound COC1=CC=C2NC=C(CCNC(C)=O)C2=C1 DRLFMBDRBRZALE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229960003987 melatonin Drugs 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 208000015122 neurodegenerative disease Diseases 0.000 description 2
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 description 2
- 230000026731 phosphorylation Effects 0.000 description 2
- 238000006366 phosphorylation reaction Methods 0.000 description 2
- MVMXJBMAGBRAHD-UHFFFAOYSA-N picoperine Chemical compound C=1C=CC=NC=1CN(C=1C=CC=CC=1)CCN1CCCCC1 MVMXJBMAGBRAHD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 208000028173 post-traumatic stress disease Diseases 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 210000002966 serum Anatomy 0.000 description 2
- 238000010186 staining Methods 0.000 description 2
- 230000003827 upregulation Effects 0.000 description 2
- RTHCYVBBDHJXIQ-MRXNPFEDSA-N (R)-fluoxetine Chemical compound O([C@H](CCNC)C=1C=CC=CC=1)C1=CC=C(C(F)(F)F)C=C1 RTHCYVBBDHJXIQ-MRXNPFEDSA-N 0.000 description 1
- JKMHFZQWWAIEOD-UHFFFAOYSA-N 2-[4-(2-hydroxyethyl)piperazin-1-yl]ethanesulfonic acid Chemical compound OCC[NH+]1CCN(CCS([O-])(=O)=O)CC1 JKMHFZQWWAIEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SNBCLPGEMZEWLU-QXFUBDJGSA-N 2-chloro-n-[[(2r,3s,5r)-3-hydroxy-5-(5-methyl-2,4-dioxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methyl]acetamide Chemical compound O=C1NC(=O)C(C)=CN1[C@@H]1O[C@H](CNC(=O)CCl)[C@@H](O)C1 SNBCLPGEMZEWLU-QXFUBDJGSA-N 0.000 description 1
- 201000004384 Alopecia Diseases 0.000 description 1
- 206010002091 Anaesthesia Diseases 0.000 description 1
- 208000019901 Anxiety disease Diseases 0.000 description 1
- 208000014644 Brain disease Diseases 0.000 description 1
- 101100275473 Caenorhabditis elegans ctc-3 gene Proteins 0.000 description 1
- OMFXVFTZEKFJBZ-UHFFFAOYSA-N Corticosterone Natural products O=C1CCC2(C)C3C(O)CC(C)(C(CC4)C(=O)CO)C4C3CCC2=C1 OMFXVFTZEKFJBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006144 Dulbecco’s modified Eagle's medium Substances 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 1
- 239000007995 HEPES buffer Substances 0.000 description 1
- 239000012981 Hank's balanced salt solution Substances 0.000 description 1
- ZDXPYRJPNDTMRX-VKHMYHEASA-N L-glutamine Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CCC(N)=O ZDXPYRJPNDTMRX-VKHMYHEASA-N 0.000 description 1
- 229930182816 L-glutamine Natural products 0.000 description 1
- 241000699666 Mus <mouse, genus> Species 0.000 description 1
- 241000699670 Mus sp. Species 0.000 description 1
- 208000028389 Nerve injury Diseases 0.000 description 1
- 239000000020 Nitrocellulose Substances 0.000 description 1
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229930040373 Paraformaldehyde Natural products 0.000 description 1
- 102000003992 Peroxidases Human genes 0.000 description 1
- 108091000080 Phosphotransferase Proteins 0.000 description 1
- 238000002123 RNA extraction Methods 0.000 description 1
- 239000013614 RNA sample Substances 0.000 description 1
- 238000011529 RT qPCR Methods 0.000 description 1
- 108010087230 Sincalide Proteins 0.000 description 1
- 238000000692 Student's t-test Methods 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 239000011543 agarose gel Substances 0.000 description 1
- 238000000246 agarose gel electrophoresis Methods 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 230000037005 anaesthesia Effects 0.000 description 1
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 description 1
- 230000003712 anti-aging effect Effects 0.000 description 1
- 230000001430 anti-depressive effect Effects 0.000 description 1
- 230000003501 anti-edematous effect Effects 0.000 description 1
- 230000003110 anti-inflammatory effect Effects 0.000 description 1
- 229940088710 antibiotic agent Drugs 0.000 description 1
- 239000000935 antidepressant agent Substances 0.000 description 1
- 229940005513 antidepressants Drugs 0.000 description 1
- 229940121375 antifungal agent Drugs 0.000 description 1
- 239000003429 antifungal agent Substances 0.000 description 1
- 230000036506 anxiety Effects 0.000 description 1
- 230000003115 biocidal effect Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 230000007177 brain activity Effects 0.000 description 1
- 238000010609 cell counting kit-8 assay Methods 0.000 description 1
- 238000004113 cell culture Methods 0.000 description 1
- 230000005754 cellular signaling Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007278 cognition impairment Effects 0.000 description 1
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 1
- OMFXVFTZEKFJBZ-HJTSIMOOSA-N corticosterone Chemical compound O=C1CC[C@]2(C)[C@H]3[C@@H](O)C[C@](C)([C@H](CC4)C(=O)CO)[C@@H]4[C@@H]3CCC2=C1 OMFXVFTZEKFJBZ-HJTSIMOOSA-N 0.000 description 1
- 230000034994 death Effects 0.000 description 1
- 230000000994 depressogenic effect Effects 0.000 description 1
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 1
- 208000035475 disorder Diseases 0.000 description 1
- 238000002224 dissection Methods 0.000 description 1
- 230000008918 emotional behaviour Effects 0.000 description 1
- ZMMJGEGLRURXTF-UHFFFAOYSA-N ethidium bromide Chemical compound [Br-].C12=CC(N)=CC=C2C2=CC=C(N)C=C2[N+](CC)=C1C1=CC=CC=C1 ZMMJGEGLRURXTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229960005542 ethidium bromide Drugs 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 229960002464 fluoxetine Drugs 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 1
- 230000002068 genetic effect Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 208000024963 hair loss Diseases 0.000 description 1
- 230000003676 hair loss Effects 0.000 description 1
- 230000004694 hippocampus damage Effects 0.000 description 1
- 230000013632 homeostatic process Effects 0.000 description 1
- 210000003016 hypothalamus Anatomy 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 description 1
- 238000011534 incubation Methods 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000001404 mediated effect Effects 0.000 description 1
- 206010027175 memory impairment Diseases 0.000 description 1
- 230000006993 memory improvement Effects 0.000 description 1
- 108020004999 messenger RNA Proteins 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000010172 mouse model Methods 0.000 description 1
- 230000017074 necrotic cell death Effects 0.000 description 1
- 210000005036 nerve Anatomy 0.000 description 1
- 230000008764 nerve damage Effects 0.000 description 1
- 210000004126 nerve fiber Anatomy 0.000 description 1
- 230000004766 neurogenesis Effects 0.000 description 1
- 229920001220 nitrocellulos Polymers 0.000 description 1
- 238000010606 normalization Methods 0.000 description 1
- 230000004792 oxidative damage Effects 0.000 description 1
- 230000036407 pain Effects 0.000 description 1
- 229920002866 paraformaldehyde Polymers 0.000 description 1
- 230000008447 perception Effects 0.000 description 1
- 210000001428 peripheral nervous system Anatomy 0.000 description 1
- 108040007629 peroxidase activity proteins Proteins 0.000 description 1
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 description 1
- 102000020233 phosphotransferase Human genes 0.000 description 1
- 229920000136 polysorbate Polymers 0.000 description 1
- 239000013641 positive control Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 238000013207 serial dilution Methods 0.000 description 1
- 230000011664 signaling Effects 0.000 description 1
- IZTQOLKUZKXIRV-YRVFCXMDSA-N sincalide Chemical compound C([C@@H](C(=O)N[C@@H](CCSC)C(=O)NCC(=O)N[C@@H](CC=1C2=CC=CC=C2NC=1)C(=O)N[C@@H](CCSC)C(=O)N[C@@H](CC(O)=O)C(=O)N[C@@H](CC=1C=CC=CC=1)C(N)=O)NC(=O)[C@@H](N)CC(O)=O)C1=CC=C(OS(O)(=O)=O)C=C1 IZTQOLKUZKXIRV-YRVFCXMDSA-N 0.000 description 1
- 235000020183 skimmed milk Nutrition 0.000 description 1
- 210000003625 skull Anatomy 0.000 description 1
- 238000002415 sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000007619 statistical method Methods 0.000 description 1
- 230000004936 stimulating effect Effects 0.000 description 1
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 description 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 1
- 230000002459 sustained effect Effects 0.000 description 1
- 210000000225 synapse Anatomy 0.000 description 1
- 210000003478 temporal lobe Anatomy 0.000 description 1
- 230000000472 traumatic effect Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000029663 wound healing Effects 0.000 description 1
- 239000008096 xylene Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N5/00—Radiation therapy
- A61N5/06—Radiation therapy using light
- A61N5/0613—Apparatus adapted for a specific treatment
- A61N5/0622—Optical stimulation for exciting neural tissue
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
- A61M21/00—Other devices or methods to cause a change in the state of consciousness; Devices for producing or ending sleep by mechanical, optical, or acoustical means, e.g. for hypnosis
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N5/00—Radiation therapy
- A61N5/06—Radiation therapy using light
- A61N5/0613—Apparatus adapted for a specific treatment
- A61N5/0618—Psychological treatment
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
- A61M21/00—Other devices or methods to cause a change in the state of consciousness; Devices for producing or ending sleep by mechanical, optical, or acoustical means, e.g. for hypnosis
- A61M2021/0005—Other devices or methods to cause a change in the state of consciousness; Devices for producing or ending sleep by mechanical, optical, or acoustical means, e.g. for hypnosis by the use of a particular sense, or stimulus
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
- A61M2205/00—General characteristics of the apparatus
- A61M2205/05—General characteristics of the apparatus combined with other kinds of therapy
- A61M2205/051—General characteristics of the apparatus combined with other kinds of therapy with radiation therapy
- A61M2205/052—General characteristics of the apparatus combined with other kinds of therapy with radiation therapy infrared
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N5/00—Radiation therapy
- A61N5/06—Radiation therapy using light
- A61N2005/065—Light sources therefor
- A61N2005/0651—Diodes
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N5/00—Radiation therapy
- A61N5/06—Radiation therapy using light
- A61N2005/0658—Radiation therapy using light characterised by the wavelength of light used
- A61N2005/0659—Radiation therapy using light characterised by the wavelength of light used infrared
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N5/00—Radiation therapy
- A61N5/06—Radiation therapy using light
- A61N2005/0658—Radiation therapy using light characterised by the wavelength of light used
- A61N2005/0662—Visible light
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N5/00—Radiation therapy
- A61N5/06—Radiation therapy using light
- A61N2005/0658—Radiation therapy using light characterised by the wavelength of light used
- A61N2005/0662—Visible light
- A61N2005/0663—Coloured light
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N5/00—Radiation therapy
- A61N5/06—Radiation therapy using light
- A61N5/067—Radiation therapy using light using laser light
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Public Health (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Pathology (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Psychology (AREA)
- Child & Adolescent Psychology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Developmental Disabilities (AREA)
- Hospice & Palliative Care (AREA)
- Psychiatry (AREA)
- Neurosurgery (AREA)
- Social Psychology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Anesthesiology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Hematology (AREA)
- Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
Abstract
본 발명은 해마 조직에서 뇌유래신경성장인자(Brain-derived neurotrophic factor, BDNF) 활성 유도를 위한 포토바이오모듈레이션(Photobiomodulation, PBMT 또는 PBM) 방법 및 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 해마 조직에서 뇌유래신경성장인자 활성 유도를 위한 포토바이오모듈레이션 방법으로서, 해마 조직에 광을 조사하는 단계를 포함하는 것을 그 구현상의 특징으로 한다.
본 발명에서 제안하고 있는 해마 조직에서 뇌유래신경성장인자 활성 유도를 위한 포토바이오모듈레이션 방법 및 시스템에 따르면, 적외선 또는 근적외선(파장 600 내지 1100㎚) 광을 사용하는 치료 방법인 포토바이오모듈레이션(Photobiomodulation, PBMT 또는 PBM) 방법을 이용함으로써, 생물체의 특정 분자가 특정 파장 대역의 빛에 대한 반응으로서 광자 및 트리거 신호전달 경로를 흡수할 수 있다는 원리를 이용하여, 저출력 레이저 빛을 생물체에 조사한다는 간단하면서도 용이한 방법을 통해, 세포의 사멸을 지연시키고 분열 세포의 증식을 도울 수 있으며, 질환이나 병변에 부작용 등의 위험성 없이도 자연적인 치료를 유도할 수 있다.
또한, 본 발명에서 제안하고 있는 해마 조직에서 뇌유래신경성장인자 활성 유도를 위한 포토바이오모듈레이션 방법 및 시스템에 따르면, 특히 해마 조직에 660㎚ 파장의 광을 조사하는 포토바이오모듈레이션 방법을 이용함으로써, 660㎚ 파장의 광 조사 시, 해마 조직에서 산화스트레스가 억제되어 해마 세포가 손상되는 속도를 감소시킬 수 있고, 해마 조직에서 항산화 효소 발현을 증가시킬 수 있으며, 특히 해마 조직에서 뇌유래신경성장인자가 활성화되어, 해마의 기억기능이나 인지기능이 향상되고, 우울증이나 치매 등의 뇌 관련 질환의 치료에 탁월한 효능을 가질 수 있다.
본 발명에서 제안하고 있는 해마 조직에서 뇌유래신경성장인자 활성 유도를 위한 포토바이오모듈레이션 방법 및 시스템에 따르면, 적외선 또는 근적외선(파장 600 내지 1100㎚) 광을 사용하는 치료 방법인 포토바이오모듈레이션(Photobiomodulation, PBMT 또는 PBM) 방법을 이용함으로써, 생물체의 특정 분자가 특정 파장 대역의 빛에 대한 반응으로서 광자 및 트리거 신호전달 경로를 흡수할 수 있다는 원리를 이용하여, 저출력 레이저 빛을 생물체에 조사한다는 간단하면서도 용이한 방법을 통해, 세포의 사멸을 지연시키고 분열 세포의 증식을 도울 수 있으며, 질환이나 병변에 부작용 등의 위험성 없이도 자연적인 치료를 유도할 수 있다.
또한, 본 발명에서 제안하고 있는 해마 조직에서 뇌유래신경성장인자 활성 유도를 위한 포토바이오모듈레이션 방법 및 시스템에 따르면, 특히 해마 조직에 660㎚ 파장의 광을 조사하는 포토바이오모듈레이션 방법을 이용함으로써, 660㎚ 파장의 광 조사 시, 해마 조직에서 산화스트레스가 억제되어 해마 세포가 손상되는 속도를 감소시킬 수 있고, 해마 조직에서 항산화 효소 발현을 증가시킬 수 있으며, 특히 해마 조직에서 뇌유래신경성장인자가 활성화되어, 해마의 기억기능이나 인지기능이 향상되고, 우울증이나 치매 등의 뇌 관련 질환의 치료에 탁월한 효능을 가질 수 있다.
Description
본 발명은 뇌유래신경성장인자 활성 유도를 위한 포토바이오모듈레이션 방법 및 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 해마 조직에서 뇌유래신경성장인자 활성 유도를 위한 포토바이오모듈레이션 방법 및 시스템에 관한 것이다.
현대인은 사회환경이 급변하고 다변화되어감에 따라 많은 정보를 받아들여 신속하게 적응하는 두뇌활동이 요구되는데, 인간은 나이가 들어가면서 노화 과정이 진행됨에 따라, 뇌세포의 손상으로 인한 인지기능 및 기억력 손상이 필연적으로 진행된다. 중년기 이후에는 중추신경의 기능 저하로 인한 기억력 감퇴, 건망증, 불안감증대 등의 현상이 나타나고, 노인층에서는 치매와 같은 퇴행성 질환에 의한 기억력이 저하되며, 그 정도가 심해지면 사회생활 자체를 불가능하게 할 뿐만 아니라, 가족이나 주변 사람들에 미치는 영향을 고려하면 엄청난 사회적 비용이 요구되는 질환이다.
일반적으로, 기억은 세 가지 단계로 수행된다고 보고되어 있다. 우선, 새로운 정보 또는 지식을 외워서 뇌에 입력하는 입력단계, 두 번째는 상기 뇌에 입력된 정보 또는 지식을 뇌에 저장하는 저장단계, 세 번째는 상기 저장된 정보 또는 지식을 다시 생각하는 회상단계이며, 상기 세 단계 중에 어느 하나라도 이상이 생기면 정보 또는 지식을 정확하게 기억할 수 없게 되는 현상 즉, 기억력 저하가 일어난다고 한다.
일반적으로 기억력의 저하 즉, 기억력 감퇴는 뇌 조직의 신경세포에서 산화적 손상 등의 다양한 원인으로 인하여 뇌세포가 괴사하여 기억력이 감퇴한다고 보고되고 있는데, 특히 뇌유래신경성장인자(Brain-derived neurotrophic factor, BDNF) 발현의 감소로 인하여 기억력 및 인지기능이 저하되고 관련 뇌 질환이 발생할 수 있다. 기억력 증진 또는 기억력 저하 예방을 위한 치료 방법으로는, 수술적 치료, 약물치료 또는 기능성 물질 복용 등이 있는데, 수술적 치료는 치매 등과 같이 질병이 이미 발병된 이후에는 수술로 치료하기 어려운바, 다양한 환자에게 적용되기 어렵고, 약물치료는 부작용이 발생할 수 있어 주의가 요구된다. 따라서, 뇌 조직 특히 해마 조직을 자극하여 기억력 증진 및 기억력 저하 예방을 위한 치료 방법으로서, 해마 조직에서 뇌유래신경성장인자 활성을 유도할 수 있는 포토바이오모듈레이션(Photobiomodulation, PBMT 또는 PBM) 방법 개발의 필요성이 대두된다.
한편, 본 발명과 관련된 선행기술로서, 한국등록특허 제10-2029010호(발명의 명칭: 해마 자극을 통한 공간지각능력 및 기억 노화 방지 시스템, 공고일자: 2019년 07월 31일) 등이 개시된 바 있다.
본 발명은 기존에 제안된 방법들의 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 적외선 또는 근적외선(파장 600 내지 1100㎚) 광을 사용하는 치료 방법인 포토바이오모듈레이션(Photobiomodulation, PBMT 또는 PBM) 방법을 이용함으로써, 생물체의 특정 분자가 특정 파장 대역의 빛에 대한 반응으로서 광자 및 트리거 신호전달 경로를 흡수할 수 있다는 원리를 이용하여, 저출력 레이저 빛을 생물체에 조사한다는 간단하면서도 용이한 방법을 통해, 세포의 사멸을 지연시키고 분열 세포의 증식을 도울 수 있으며, 질환이나 병변에 부작용 등의 위험성 없이도 자연적인 치료를 유도할 수 있는, 해마 조직에서 뇌유래신경성장인자 활성 유도를 위한 포토바이오모듈레이션 방법 및 시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 특히 해마 조직에 660㎚ 파장의 광을 조사하는 포토바이오모듈레이션 방법을 이용함으로써, 660㎚ 파장의 광 조사 시, 해마 조직에서 산화스트레스가 억제되어 해마 세포가 손상되는 속도를 감소시킬 수 있고, 해마 조직에서 항산화 효소 발현을 증가시킬 수 있으며, 특히 해마 조직에서 뇌유래신경성장인자가 활성화되어, 해마의 기억기능이나 인지기능이 향상되고, 우울증이나 치매 등의 뇌 관련 질환의 치료에 탁월한 효능을 가진, 해마 조직에서 뇌유래신경성장인자 활성 유도를 위한 포토바이오모듈레이션 방법 및 시스템을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 해마 조직에서 뇌유래신경성장인자(Brain-derived neurotrophic factor, BDNF) 활성 유도를 위한 포토바이오모듈레이션(Photobiomodulation, PBMT 또는 PBM) 방법은,
해마 조직에서 뇌유래신경성장인자 활성 유도를 위한 포토바이오모듈레이션 방법으로서,
해마 조직에 광을 조사하는 단계를 포함하는 것을 그 구현상의 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 해마 조직은,
해마 조직의 세포 중 HT-22 cell를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 해마 조직에 조사되는 광은,
저출력 LED(Light-Emitting Diode) 광원을 이용할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 해마 조직에 조사되는 광은,
적외선 또는 근적외선 파장(600㎚ 내지 110㎚)의 광을 이용할 수 있다.
더욱 더 바람직하게는, 상기 해마 조직에 조사되는 광은,
660㎚ 파장의 광을 이용할 수 있다.
더욱 더 바람직하게는,
상기 광 조사 시, 상기 해마 조직에서 산화스트레스가 억제되어 해마 세포 손상이 감소할 수 있다.
더욱 더 바람직하게는,
상기 광 조사 시, 상기 해마 조직에서 항산화 효소 발현이 증가할 수 있다.
더욱 더 바람직하게는,
상기 광 조사 시, 상기 해마 조직에서 뇌유래신경성장인자(Brain-derived neurotrophic factor, BDNF)가 활성화될 수 있다.
더욱 더 바람직하게는,
상기 광 조사 시, 상기 해마 조직에서 뇌유래신경성장인자가 활성화되어, 해마의 기억 및 인지기능이 향상될 수 있다.
더욱 더 바람직하게는,
상기 해마의 장기적인 기억 및 인지기능이 향상될 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 해마 조직에서 뇌유래신경성장인자(Brain-derived neurotrophic factor, BDNF) 활성 유도를 위한 포토바이오모듈레이션(Photobiomodulation, PBMT 또는 PBM) 시스템은,
해마 조직에서 뇌유래신경성장인자 활성 유도를 위한 포토바이오모듈레이션 시스템으로서,
해마 조직에 광을 조사하는 광원부; 및
상기 광원부에서 조사되는 광의 출력모드(광 파장, 광 조사 강도, 및 광 조사 시간)를 조절하는 제어부를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 해마 조직은,
해마 조직의 세포 중 HT-22 cell를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 광원부는,
저출력 LED(Light-Emitting Diode) 광원을 이용할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 광원부는,
적외선 또는 근적외선 파장(600㎚ 내지 110㎚)의 광을 조사할 수 있다.
더욱 더 바람직하게는, 상기 광원부는,
660㎚ 파장의 광을 조사할 수 있다.
더욱 더 바람직하게는,
상기 광원부에서 광 조사 시, 상기 해마 조직에서 산화스트레스가 억제되어 해마 세포 손상이 감소할 수 있다.
더욱 더 바람직하게는,
상기 광원부에서 광 조사 시, 상기 해마 조직에서 항산화 효소 발현이 증가할 수 있다.
더욱 더 바람직하게는,
상기 광원부에서 광 조사 시, 상기 해마 조직에서 뇌유래신경성장인자(Brain-derived neurotrophic factor, BDNF)가 활성화될 수 있다.
더욱 더 바람직하게는,
상기 광원부에서 광 조사 시, 상기 해마 조직에서 뇌유래신경성장인자가 활성화되어, 해마의 기억 및 인지기능이 향상할 수 있다.
더욱 더 바람직하게는,
상기 해마의 장기적인 기억 및 인지기능이 향상될 수 있다.
본 발명에서 제안하고 있는 해마 조직에서 뇌유래신경성장인자 활성 유도를 위한 포토바이오모듈레이션 방법 및 시스템에 따르면, 적외선 또는 근적외선(파장 600 내지 1100㎚) 광을 사용하는 치료 방법인 포토바이오모듈레이션(Photobiomodulation, PBMT 또는 PBM) 방법을 이용함으로써, 생물체의 특정 분자가 특정 파장 대역의 빛에 대한 반응으로서 광자 및 트리거 신호전달 경로를 흡수할 수 있다는 원리를 이용하여, 저출력 레이저 빛을 생물체에 조사한다는 간단하면서도 용이한 방법을 통해, 세포의 사멸을 지연시키고 분열 세포의 증식을 도울 수 있으며, 질환이나 병변에 부작용 등의 위험성 없이도 자연적인 치료를 유도할 수 있다.
또한, 본 발명에서 제안하고 있는 해마 조직에서 뇌유래신경성장인자 활성 유도를 위한 포토바이오모듈레이션 방법 및 시스템에 따르면, 특히 해마 조직에 660㎚ 파장의 광을 조사하는 포토바이오모듈레이션 방법을 이용함으로써, 660㎚ 파장의 광 조사 시, 해마 조직에서 산화스트레스가 억제되어 해마 세포가 손상되는 속도를 감소시킬 수 있고, 해마 조직에서 항산화 효소 발현을 증가시킬 수 있으며, 특히 해마 조직에서 뇌유래신경성장인자가 활성화되어, 해마의 기억기능이나 인지기능이 향상되고, 우울증이나 치매 등의 뇌 관련 질환의 치료에 탁월한 효능을 가질 수 있다.
도 1은 신경계에서 뇌유래신경성장인자가 작용하는 원리를 도시한 도면.
도 2는 해마 세포주 HT-22 cell을 이용하여 H2O2의 산화스트레스에 의한 세포사멸 과정 중 LED 660㎚에 의한 세포사멸 억제효능을 위상차 현미경을 사용하여 확인한 모습(*p<0.05 and **p<0.01 vs 대조군).
도 3은 해마 세포주 HT-22 cell을 이용하여 H2O2의 산화스트레스에 의한 세포사멸 과정 중 LED 660㎚에 의한 세포사멸 억제효능을 MTT 분석을 통해 세포 생존 비율로 나타낸 그래프(*p<0.05 and **p<0.01 vs 대조군).
도 4는 HT-22 세포에 LED 660㎚를 조사한 경우, BDNF가 발현됨을 PCR을 통해 확인한 모습(*p<0.05 and **p<0.01 vs 대조군).
도 5는 HT-22 세포에 LED 660㎚를 조사한 경우, BDNF RNA 발현 비율을 도시한 그래프(*p<0.05 and **p<0.01 vs 대조군).
도 6은 BDNF 발현에 대한 신호전달 과정을 알아보기 위해 LED 660㎚를 조사한 결과, p-ERK와 p-CREB의 활성이 증가함을 웨스턴 블롯 분석을 통해 확인한 모습(*p<0.05 and **p<0.01 vs 대조군).
도 7은 BDNF 발현에 대한 신호전달 과정을 알아보기 위해 LED 660㎚를 조사한 결과, p-ERK, p-CREB, 및 BDNF 단백질 발현 비율을 도시한 그래프(*p<0.05 and **p<0.01 vs 대조군).
도 8은 쥐 해마 조직의 기관형 슬라이스 배양물에 H2O2(100M)의 산화스트레스를 가한 뒤 semi vivo로 확인한 결과, 해마 조직에 LED 660㎚를 조사한 경우, BDNF positive 세포의 수가 증가하는 것을 확인한 모습(**p<0.01 vs 대조군, 스케일 바 = 100m).
도 9는 쥐 해마 조직의 기관형 슬라이스 배양물에 H2O2(100M)의 산화스트레스를 가한 결과, p-ERK, p-CREB, 및 BDNF positive 세포 발현 비율을 도시한 그래프(**p<0.01 vs 대조군).
도 10은 쥐 해마 조직의 기관형 슬라이스 배양물에 H2O2(100M)의 산화스트레스를 가한 뒤 RT-PCT 분석 결과, BDNF 발현 증가에 따라 항산화 효소 mGRX, SOD1, 및 mGR의 발현이 증가하는 것을 도시한 그래프(*p<0.05 and **p<0.01 vs 대조군).
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 뇌유래신경성장인자 활성 유도를 위한 포토바이오모듈레이션 시스템의 구성을 기능블록으로 도시한 도면.
도 2는 해마 세포주 HT-22 cell을 이용하여 H2O2의 산화스트레스에 의한 세포사멸 과정 중 LED 660㎚에 의한 세포사멸 억제효능을 위상차 현미경을 사용하여 확인한 모습(*p<0.05 and **p<0.01 vs 대조군).
도 3은 해마 세포주 HT-22 cell을 이용하여 H2O2의 산화스트레스에 의한 세포사멸 과정 중 LED 660㎚에 의한 세포사멸 억제효능을 MTT 분석을 통해 세포 생존 비율로 나타낸 그래프(*p<0.05 and **p<0.01 vs 대조군).
도 4는 HT-22 세포에 LED 660㎚를 조사한 경우, BDNF가 발현됨을 PCR을 통해 확인한 모습(*p<0.05 and **p<0.01 vs 대조군).
도 5는 HT-22 세포에 LED 660㎚를 조사한 경우, BDNF RNA 발현 비율을 도시한 그래프(*p<0.05 and **p<0.01 vs 대조군).
도 6은 BDNF 발현에 대한 신호전달 과정을 알아보기 위해 LED 660㎚를 조사한 결과, p-ERK와 p-CREB의 활성이 증가함을 웨스턴 블롯 분석을 통해 확인한 모습(*p<0.05 and **p<0.01 vs 대조군).
도 7은 BDNF 발현에 대한 신호전달 과정을 알아보기 위해 LED 660㎚를 조사한 결과, p-ERK, p-CREB, 및 BDNF 단백질 발현 비율을 도시한 그래프(*p<0.05 and **p<0.01 vs 대조군).
도 8은 쥐 해마 조직의 기관형 슬라이스 배양물에 H2O2(100M)의 산화스트레스를 가한 뒤 semi vivo로 확인한 결과, 해마 조직에 LED 660㎚를 조사한 경우, BDNF positive 세포의 수가 증가하는 것을 확인한 모습(**p<0.01 vs 대조군, 스케일 바 = 100m).
도 9는 쥐 해마 조직의 기관형 슬라이스 배양물에 H2O2(100M)의 산화스트레스를 가한 결과, p-ERK, p-CREB, 및 BDNF positive 세포 발현 비율을 도시한 그래프(**p<0.01 vs 대조군).
도 10은 쥐 해마 조직의 기관형 슬라이스 배양물에 H2O2(100M)의 산화스트레스를 가한 뒤 RT-PCT 분석 결과, BDNF 발현 증가에 따라 항산화 효소 mGRX, SOD1, 및 mGR의 발현이 증가하는 것을 도시한 그래프(*p<0.05 and **p<0.01 vs 대조군).
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 뇌유래신경성장인자 활성 유도를 위한 포토바이오모듈레이션 시스템의 구성을 기능블록으로 도시한 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결 되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결 되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 간접적으로 연결 되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함 한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
해마는 관자엽의 안쪽에 위치하면서 둘레계통(변연계)에서 한가운데 원호의 일부분을 차지하는데, 학습, 기억 및 새로운 것의 인식 등의 역할을 하며 속후각겉질을 통하여 주된 들섬유를 받아들이고, 뇌활을 통하여 날섬유를 내보낼 수 있다. 사람에서는 한쪽 해마의 크기는 보통 3~3.5세제곱센티미터 정도이고 지름은 1㎝ 정도에 길이는 5㎝ 정도이며, 변연계에서 한가운데 원호의 일부분을 형성하고, 시상면에서 보면 해마는 곤봉 모양의 구조로 머리, 몸통, 꼬리로 나눌 수 있다. 해마는 뇌의 다른 부위로 신호를 전달하는 중요한 원심성 신경섬유 역할을 하는데, 학습과 기억에 관여하며 감정 행동 및 일부 운동을 조절할 수 있고, 시상하부의 기능을 조절하는 역할을 할 수 있다.
해마에서는 학습 및 기억 등에 관여하는 뇌유래신경성장인자(Brain-derived neurotrophic factor, BDNF)가 발현되는데, 뇌유래신경성장인자는 중추 신경계와 말초신경계의 특정 뉴런에 작용하여 기존 뉴런의 생존을 돕고 새로운 뉴런과 시냅스의 성장과 분화를 촉진할 수 있다. 도 1은 신경계에서 뇌유래신경성장인자가 작용하는 원리를 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 뇌유래신경성장인자는 신경 발생을 자극하고 조절하는 데 도움이 되는 단백질로서, BDNF 자체는 장기 기억에 중요하다. 연구에 따르면, 스트레스에 노출된 경우, 코르티코스테론이 쥐의 BDNF 발현을 감소시키는 것으로 알려져 있으며, 노출이 지속되면 해마가 위축될 수 있고, 우울증을 앓고 있는 인간의 경우, 해마 및 다른 변연계의 위축이 발생하는 것으로 알려져 있다.
BDNF는 신경계에 다양한 효능을 가지는 것으로 알려져 있는데, Post-traumatic stress disorder(PTSD)를 유도한 쥐에서 항우울제 fluoxetine을 처리한 결과 BDNF의 발현과 운동 능력이 향상되는 것을 확인할 수 있으며, genetic model of cognitive deficits에서 BDNF 발현의 증가는 사회성과 인지기능을 향상시키는 결과를 가져올 수 있다. 또한, amyloid-1-42(A1-42)에 의해 유도된 알츠하이머 쥐 모델에서는 BDNF의 발현이 감소하며, 해마로의 BDNF 투여는 인지기능을 증가시킬 수 있다. 따라서, BDNF는 신경계에 작용하는 물질로서, 관련 질환의 치료에 탁월한 효능을 보이는 것을 알 수 있는바, 본 발명의 경우, 포토바이오모듈레이션(Photobiomodulation, PBMT 또는 PBM) 방법을 이용하여 해마 조직에서의 BDNF 발현을 통해 기억력을 증진할 수 있다.
포토바이오모듈레이션(Photobiomodulation, PBMT 또는 PBM) 방법이란, 광생체조절이라고도 하는데, 600~1,100㎚ 범위 파장대의 1~500㎽의 상대적으로 낮은 저강도 레이저를 조사하는 방법으로써, 살아있는 시스템의 특정 분자가 빛에 대한 반응으로 광자 및 트리거 신호전달 경로를 흡수할 수 있다는 원리에 기반을 두고 있다. 포토바이오모듈레이션은 상처 치유 촉진, 통증 완화, 항염증 및 항부종 효과와 더불어 신경 재생에 효과가 있는 것으로 알려져 있으며, 각종 외상성 및 퇴행성 질환에 활용되는 등 광범위하게 의학적으로 적용되고 있다. 본 발명의 경우, 해마 조직에 특정 파장의 빛을 조사하는 포토바이오모듈레이션 방법을 이용하여, 기억 및 인지기능 향상 등의 다양한 효과를 유도할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 해마 조직에서 뇌유래신경성장인자(Brain-derived neurotrophic factor, BDNF) 활성 유도를 위한 포토바이오모듈레이션(Photobiomodulation, PBMT 또는 PBM) 방법은, 해마 조직에 광을 조사하는 단계를 포함하여 구현될 수 있다.
광이 조사되는 해마 조직은, 해마 조직의 세포 중 HT-22 cell를 포함할 수 있으며, 해마 조직에 조사되는 광은, 저출력 LED(Light-Emitting Diode) 광원을 이용할 수 있다. 또한, 해마 조직에 조사되는 광은, 저출력 LED(Light-Emitting Diode) 광원을 이용하여, LED 광원에서 방사되는 적외선 또는 근적외선 파장(600㎚ 내지 110㎚)의 광을 이용할 수 있는데, 바람직하게는 660㎚ 파장의 광을 이용할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 해마 조직에서 뇌유래신경성장인자 활성 유도를 위한 포토바이오모듈레이션 방법은, 광 조사 시, 해마 조직에서 산화스트레스가 억제되어 해마 세포가 손상되는 것을 감소시킬 수 있고, 해마 조직에서 항산화 효소 발현을 증가시킬 수 있다. 뿐만 아니라, 해마 조직에 광을 조사한 경우, 해마 조직에서 뇌유래신경성장인자(BDNF)가 활성화되어 해마의 기억 및 인지기능이 향상될 수 있으며, 특히 장기적인 기억 및 인지기능을 향상시킬 수 있다.
이하에서 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 이하 실시예의 경우, 해마의 산화스트레스에 대한 PBMT의 효과를 평가한 것으로써, 항산화 효과, BDNF의 발현 효과, 및 항산화 효소의 발현 효과뿐만 아니라 cAMP 반응 요소 결합(cAMP response element binding, CREB)과 세포외 신호 조절 키나제(extracellular signal-regulated kinase, ERK) 신호전달 경로 활성화 효과를 해마 세포주(HT)를 사용하여 평가하였다. 이하의 실시예는 본 발명을 예시할 뿐이며 본 발명의 권리범위를 한정하지 않는다.
<실시예>
재료 및 방법
항체 및 화학 물질
인산화된-cAMP 반응 요소 결합(CREB) 단백질(p-CREB; Ser133) 및 CREB(48H2)에 대한 항체는 Cell Signaling Technology, Inc. (Beverly, MA, USA)에서 획득하였다; p-세포외 신호 조절 키나제(ERK) 1/2 (Tr202/Tyr204), ERK 1/2 (MK1) 및 BDNF(N-20)는 Santa Cruz Biotechnology(Santa Cruz, CA, USA)로부터 구입하였다. monoclonal anti--actin 항체, methylthiazolyldiphenyl-tetrazolium bromide(MTT) 및 멜라토닌은 Sigma-Aldrich(St. Louis, MO, USA)에 의해 제공되었다.
광 조건
실험에서 광원으로 LED 기반 장치 프로토타입 장비를 사용했다. 실험 그룹은 20㎽/㎠의 전력 밀도(LED4D067, Torlabs Inc., Newton, New Jersey, 미국)로 660㎚ 파장으로 조사되었다. 전달 된 총 에너지 밀도는 3J/㎠였다. 레이저 장치의 모든 파라미터는 [표 1]에서 선택되었다.
MTT 분석
CCK-8 키트(Dojindo, Gaithersburg, MD) 및 MTT를 사용하여 세포사멸에 대한 보호를 다음과 같이 분석하였다: HT-22 세포(5×105 / ㎖)를 96-well 플레이트에 플레이팅하고, 100L의 DMEM 배지에서 24시간 동안 배양하였다. 다양한 농도의 H2O2를 세포에 첨가하고, 660㎚ LED 조사와 함께 세포를 24시간 동안 배양하였다. 이어서, 10L의 MTT 용액 (PBS 중 5㎎/㎖ MTT)을 각 well에 첨가한 후, 37에서 2시간 동안 배양하였다. 450㎚ 및 564㎚에서 Victor multi label counter(Wallac, Turku, Finland)로 흡광도를 측정하였다.
기관형 해마 슬라이스 배양물(organotypic hippocampal slice cultures) 준비
약간 변형된 방법을 사용하여 멸균 조건으로, 기관형 해마 슬라이스 배양액(OHC)을 제조하였다. 7주된 C57BL/6 쥐를 탈모를 통해 희생시키고 두개골을 중간선을 따라 종 방향으로 개방했다. 해마를 해부하고 McIlwain 조직 절단기(Ted Pella, Inc., Redding, CA, USA)를 사용하여 400m 단면으로 절단하였다. 해마 슬라이스를 해부 배지를 함유하는 접시로 옮기고 해부 현미경을 사용하여 한 쌍의 멸균 주걱으로 조심스럽게 분리하였다. 온전한 모양의 섹션만이 0.4m MilliCell 세포 배양 삽입물(Millipore, Billerica, MA, USA)로 옮겨져 6-well 플레이트에 증착되었다. 4 내지 6개의 슬라이스를 각각의 삽입물에 놓고, 50% MEM-Hank 배지, 25% 말 혈청, 25% HBSS, 5㎎/㎖ D-글루코스, 50mM HEPES, 2mM L-글루타민, 및 1% 항생제/항진균제(모두 GIBCO Life Technologies로부터 입수)로 구성된 1㎖의 혈청 기반 배지에 유지시켰다. 실험 동안 OHC를 5% CO2에서 37로 유지하고 24시간 동안 660㎚의 파장으로 LED를 조사한 후 조직학 및 RNA 추출에 사용하였다.
역전사-중합 효소 연쇄 반응(RT-PCR) 및 정량적 PCR(qPCR)
~100㎎의 해마 조직으로부터 모든 RNA가 준비되었고, 이를 1㎖ TRIzol 시약에 용해시키고 균질화시켰다. 모든 RNA는 NanoDrop 2000(TermoFisher, CA, USA)을 사용하여 260㎚에서 분광 광도계로 정량하고, RNA 품질은 1% 아가 로스겔 전기영동 및 에티디움-브로마이드 염색으로 확인하였다. RNA 샘플은 사용될 때까지 80에서 저장되었다. cDNA는 다음의 프라이머로 증폭되었다: BDNF, 정방향 5'-GAC AAG GCA ACT TGG CCT AC-3' 및 역 5'-CCT GTC ACA CAC GCT CAG CTC-3'; 및 글리세르 알데히드 3-포스페이트 탈수소 효소(GAPDH), 정방향 5'-ACA TTG TTG CCA TCA ACG AC-3' 및 역 5'-ACG CCA GTA GAC TCC ACG AC-3'. Gel Doc XR System(Bio-Rad, Hercules, CA, USA)에 의해 1% 아가로스겔을 사용하여 증폭된 생성물을 검출하였다. 밴드 밀도는 Image Lab 소프트웨어(5.0 버전; Bio-Rad). qPCR의 경우, 주형 cDNA를 Taq, dNTP(Qiagen), 및 정방향과 역방향 프라이머를 함유하는 SYBR Green Master Mix와 혼합했다. 사용된 프라이머는 BDNF, 순방향 5'-CGA CAT CAC TGG CTG ACA CT-3' 및 역 5'-CAA GTC CGC GTC CTT ATG GT-3'; 글루타티온 퍼옥시다제(GPx), 순방향 5'-TCA CCA ACG TGG CCT CGC AAT G-3 ' 및 역방향 5'-CCT TGA TTT CTT GAT TAC TTC CTG GCT CCT G-3'; 수퍼옥사이드 디스뮤타제 1(SOD1), 순방향 5'-GGG TTC CAC GTC CAT CAG TAT-3' 및 역방향 5'-GCG GCT CCC AGC ATT TC-3'; 글루타티온 환원 효소(GR), 순방향 5'-TGC GTG AAT GTT GGA TGT GTA CCC-3' 및 역방향 5'-CCG GCA TTC TCC AGT TCC TCG-3'; 및 b-GAPDH 전달 5'-TGG GGT GAG GCC GGT GCT GAG TAT-3', 역 5'-CAT TGG GGG 태그 GAA CAC GGA AGG-3'. 모든 실험은 3회 수행되었다. GAPDH 발현 수준에 대한 정규화 후, 유전자 발현 수준을 분석하였다. 실시간 정량적 PCR 및 2-Cq 방법을 사용하여 상대 유전자 발현 데이터를 분석하였다.
웨스턴 블롯 분석(Western blot analysis)
웨스턴 블롯 분석으로 단백질 발현 수준을 평가하였다. 세포를 용해시키고 16,000g에서 원심 분리하였다. 이어서, 상청액을 12% SDS-PAGE에서 전기영동하고, 니트로셀룰로스 막으로 옮겼다. Tween(0.05 %)/PBS 중 5% 탈지유로 1시간 동안 차단한 후, 막을 1차 항체 및 horseradish peroxidase(HRP)-접합된 항체로 검출하였다. 면역반응성 밴드는 West Femto Chemi-luminescent 기질(Thermo)을 사용하여 시각화하였다. 단백질 수준은 ChemiDOC XRS+(Bio-Rad, Hercules, CA, USA)를 사용하여 -액틴 발현으로 표준화시켰다.
면역 조직 화학(Immunohistochemistry)
해마를 0.1M PBS(pH 7.4)에서 10% paraformaldehyde로 고정하고, 전술한 바와 같이 파라핀에 장착했다. 조직 섹션을 hematoxylin-eosin(H&E)으로 염색하여 일반적인 조직 형태를 평가하고 면역 조직 화학을 실시하였다. 파라핀 블록을 4~6m 섹션으로 절단하고 유리 슬라이드에 장착했다. xylene으로 처리하고 에탄올의 연속 희석으로 섹션을 탈파라핀 한 뒤, H&E로 염색한 다음, 해마로 이동한 세포를 표지하기 위해 p-ERK, p-CREB 및 BDNF에 대해 면역 염색하였다. 모든 슬라이드는 내인성 peroxidase 활성을 급랭시키기 위해, 실온에서 밤새 메탄올 0.3% H2O2에서 배양하였다. PBS 중의 1% 소 혈청 알부민(BSA)으로 1 : 200~1000으로 희석된 1차 항체를 사용하여 4에서 밤새 면역 염색을 수행하였다. 이어서, 37에서 1시간 동안 PBS 중 5% BSA에서 1 : 500으로 희석된 HRP-접합 이차 항체와 함께 슬라이드를 배양하였다. 슬라이드는 또한 1% Schif 시약으로 염색하고, 실온에서 5분 동안 Mayers hematoxylin으로 염색하였다. 조직 면역 염색 양성 세포의 비율은 세 번째 반복 실험에 의한 대조 결과의 발현 속도와 비교된다.
동물
총 7마리의 7주 된 건강한 C57BL/6 쥐(Hyochang Science, Korea)를 개별 케이지에 넣고 필요에 따라 음식과 물을 사용하여 12시간의 명암주기를 유지했다. 사용된 동물의 수를 최소화하고 동물의 고통을 제한하기 위해 노력했다. 5% 이소플란으로 동물을 마취시켰다(JW Pharm, Korea). 수술 과정 내내 마취를 유지했다. 모든 절차는 동물 관리 및 사용에 관한지도 원칙에 관한 동물 복지위원회의 지침 1996에 따라 수행되었다. 1996 계명 대학교의 동물 보호 및 사용위원회(IACUC)의 승인 번호는 KM201743R2 이다.
통계 분석
대조군 시료 및 실험군 시료로부터 나온 모든 데이터는 평균표준 편차 (SD)로 표현되었다. 통계적 유의성은, Microsoft Excel을 사용한 독립적인 방법으로 Students t-test에 의해 결정되었고, 통계적 유의성은 0.05로 설정되었다.
윤리 승인
모든 실험은 계명 대학교 윤리위원회의 승인을 받았다(승인 번호: KM-2017-43R2).
결과 분석
660㎚의 LED 광은 산화스트레스를 줄임으로써 세포사멸을 억제한다.
해마 HT-22 세포주는 세포 생존 및 660㎚ LED에 의한 세포사멸 억제 효과에 대한 H2O2-유도 산화스트레스의 효과를 평가하기 위해 사용되었다(도 2). 100, 300, 및 1000M H2O2로 HT-22 세포를 처리한 후, 세포 생존율은 각각 72.7, 57.3 및 20.7%였다. 대조적으로, 660㎚ LED를 사용한 처리는 세포 생존율이 각각 88.4, 66.2 및 22.0%로 증가하였다. 100, 300, 및 1000M에서 H2O2 존재 시, 세포 생존율 퍼센트 증가는 각각 15.7, 8.9, 및 1.3%였다(도 3). 결과는 660㎚ LED가 산화스트레스에 노출된 세포의 생존율을 증가시키는 H2O2에 의한 산화스트레스를 억제함을 보여 준다.
660㎚의 LED 광은 ERK 및 CREB 신호 경로의 활성화를 통해 해마 세포에서 BDNF 발현을 증가시킨다.
HT-22 세포에서 BDNF의 발현을 RT-PCR에 의해 평가하였다. 660㎚ LED로 HT-22 세포를 조사하면 BDNF 발현이 약 2배 증가했다. H2O2 처리가 BDNF 발현을 감소시켰지만, H2O2의 존재 하에서 LED 조사는 여전히 약 2.1배만큼 BDNF 발현을 증가시킬 수 있었다. 1mM의 멜라토닌을 양성 대조군으로 사용 하였다(도 4 및 도 5). BDNF 상향 조절로 이어지는 신호전달 경로를 조사하기 위해, 그들의 인산화 수준을 평가함으로써 ERK 및 CREB 활성화를 조사하였다. 660㎚ LED 광을 조사하면 ERK 및 CREB의 인산화가 증가함을 발견하였다. H2O2 처리는 p-ERK 및 p-CREB 수준을 증가시켰으며, 특히 660㎚에서 LED 조사 시 추가로 증가하였다(도 6 및 도 7). 이들 결과는 ERK 및 CREB 신호전달 경로가 660㎚ LED 조사 후 HT-22 세포에서 증가 된 BDNF 발현을 매개 할 수 있음을 시사한다.
660㎚의 LED 광은 쥐의 해마에서 BDNF의 발현을 증가시킨다.
LED 조사에 의한 BDNF 상향 조절은 면역 조직 화학에 의해 쥐의 해마에서 확인되었다. BDNF-발현 세포의 수는 쥐 해마 조직의 기관형적 슬라이스 배양물(organotypic slice cultures)에서 LED 처리 및 H2O2 처리한 경우, 각각 2.5배 및 2.8배 더 높았다(도 8 및 도 9). 또한, p-ERK 및 p-CREB 양성 세포의 수는 LED 조사가 없는 것보다 더 높다는 것을 발견했다. LED 조사 시, p-ERK- 양성 세포는 H2O2의 존재 또는 부재 하에서 각각 약 2배 및 3.8배 증가했고, 동일한 조건에서 p-CREB는 각각 약 1.6배 및 3.3배 증가했다. 이러한 결과는 해마에서 LED에 의한 BDNF의 증가 된 수준이 ERK 및 CREB 신호전달 경로에 의해 매개 될 수 있음을 시사한다.
660㎚의 LED 광은 해마에서 항산화 효소의 활성을 촉진한다.
660㎚의 LED를 조사한 쥐 해마 조직의 기관형 슬라이스 배양물(organotypic slice cultures)에서 BDNF, 산화 방지제 효소 glutathione peroxidase(GPx), superoxide dismutase 1(SOD1), glutathione reductase(GR)의 mRNA 발현을 조사하였다(도 10). BDNF 발현은 LED 조사 시 대조군 및 H2O2 처리된 해마 슬라이스 둘 다에서 증가하였다. GPx 발현은 LED 조사에 의해 대략 2.7배 증가하였다. 그러나, H2O2-유도 산화스트레스 후에 발현이 감소하였다. LED 조사는 또한 대조군 슬라이스에서 SOD1 및 GR 수준을 약 3배 및 2.4배 증가시켰고, H2O2 처리된 슬라이스에서 SOD1 수준을 약 1.6배 증가시켰다; 후자의 경우 LED는 GR 레벨에 영향을 미치지 않았다. 이러한 결과는 660㎚의 LED가 해마에서의 BDNF 발현뿐만 아니라 항산화 효소 GPx, SOD1 및 GR의 발현을 유도함을 보여준다. 또한, 660㎚ LED는 H2O2에 의한 산화스트레스의 유도에 따라 SOD1의 발현을 증가시켰다.
논의
포토바이오모듈레이션(Photobiomodulation, PBMT 또는 PBM)은 산화스트레스에 의한 HT-22 세포사멸을 억제하고, ERK 및 CREB 신호전달 경로 활성화를 통해 BDNF 발현을 증가시켰다. 또한, PBMT는 해마 조직의 기관형 슬라이스에서 BDNF 발현을 증가시켰으며, 산화스트레스에 의해 감소된 인산화 ERK 및 CREB의 수준을 증가시키고, 항산화 효소 과산화물 dismutase의 발현을 증가시켰다. 이들 데이터는 PBMT가 산화스트레스에 의해 유도된 해마 손상을 억제하고 BDNF의 발현을 증가시키는 것을 입증할 수 있으며, 이는 신경 손상을 야기하는 다양한 관련 장애를 치료하기 위한 대안으로써 사용될 수 있다. 즉, 뉴런 세포의 활성화 및 산화 환원 항상성은 660㎚ 파장의 광을 이용한 포토바이오모듈레이션의 주목할 만한 메커니즘 일 수 있다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 뇌유래신경성장인자(Brain-derived neurotrophic factor, BDNF) 활성 유도를 위한 포토바이오모듈레이션(Photobiomodulation, PBMT 또는 PBM) 시스템(10)의 구성을 기능블록으로 도시한 도면이다. 도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 해마 조직에서 뇌유래신경성장인자 활성 유도를 위한 포토바이오모듈레이션 시스템(10)은, 해마 조직에 광을 조사하는 광원부(100), 및 광원부(100)에서 조사되는 광의 출력모드(광 파장, 광 조사 강도, 및 광 조사 시간)를 조절하는 제어부(200)를 포함하여 구현될 수 있다.
각각의 장치들과 관련된 상세한 내용들은, 앞서 본 발명의 일실시예에 따른 해마 조직에서 뇌유래신경성장인자 활성 유도를 위한 포토바이오모듈레이션 방법과 관련하여 충분히 설명되었으므로, 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에서 제안하고 있는 해마 조직에서 뇌유래신경성장인자 활성 유도를 위한 포토바이오모듈레이션 방법 및 시스템에 따르면, 적외선 또는 근적외선(파장 600 내지 1100㎚) 광을 사용하는 치료 방법인 포토바이오모듈레이션(Photobiomodulation, PBMT 또는 PBM) 방법을 이용함으로써, 생물체의 특정 분자가 특정 파장 대역의 빛에 대한 반응으로서 광자 및 트리거 신호전달 경로를 흡수할 수 있다는 원리를 이용하여, 저출력 레이저 빛을 생물체에 조사한다는 간단하면서도 용이한 방법을 통해, 세포의 사멸을 지연시키고 분열 세포의 증식을 도울 수 있으며, 질환이나 병변에 부작용 등의 위험성 없이도 자연적인 치료를 유도할 수 있다.
또한, 본 발명에서 제안하고 있는 해마 조직에서 뇌유래신경성장인자 활성 유도를 위한 포토바이오모듈레이션 방법 및 시스템에 따르면, 특히 해마 조직에 660㎚ 파장의 광을 조사하는 포토바이오모듈레이션 방법을 이용함으로써, 660㎚ 파장의 광 조사 시, 해마 조직에서 산화스트레스가 억제되어 해마 세포가 손상되는 속도를 감소시킬 수 있고, 해마 조직에서 항산화 효소 발현을 증가시킬 수 있으며, 특히 해마 조직에서 뇌유래신경성장인자가 활성화되어, 해마의 기억기능이나 인지기능이 향상되고, 우울증이나 치매 등의 뇌 관련 질환의 치료에 탁월한 효능을 가질 수 있다.
이상 설명한 본 발명은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 뇌유래신경성장인자(BDNF) 활성 유도를 위한 포토바이오모듈레이션 시스템
100: 광원부
200: 제어부
100: 광원부
200: 제어부
Claims (20)
- 해마 조직에서 뇌유래신경성장인자(Brain-derived neurotrophic factor, BDNF) 활성 유도를 위한 포토바이오모듈레이션(Photobiomodulation, PBMT 또는 PBM) 방법으로서,
해마 조직에 광을 조사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 해마 조직에서 뇌유래신경성장인자 활성 유도를 위한 포토바이오모듈레이션 방법. - 제1항에 있어서, 상기 해마 조직은,
해마 조직의 세포 중 HT-22 cell를 포함하는 것을 특징으로 하는, 해마 조직에서 뇌유래신경성장인자 활성 유도를 위한 포토바이오모듈레이션 방법. - 제1항에 있어서, 상기 해마 조직에 조사되는 광은,
저출력 LED(Light-Emitting Diode) 광원을 이용하는 것을 특징으로 하는, 해마 조직에서 뇌유래신경성장인자 활성 유도를 위한 포토바이오모듈레이션 방법. - 제3항에 있어서, 상기 해마 조직에 조사되는 광은,
적외선 또는 근적외선 파장(600㎚ 내지 110㎚)의 광을 이용하는 것을 특징으로 하는, 해마 조직에서 뇌유래신경성장인자 활성 유도를 위한 포토바이오모듈레이션 방법. - 제4항에 있어서, 상기 해마 조직에 조사되는 광은,
660㎚ 파장의 광을 이용하는 것을 특징으로 하는, 해마 조직에서 뇌유래신경성장인자 활성 유도를 위한 포토바이오모듈레이션 방법. - 제5항에 있어서,
상기 광 조사 시, 상기 해마 조직에서 산화스트레스가 억제되어 해마 세포 손상이 감소하는 것을 특징으로 하는, 해마 조직에서 뇌유래신경성장인자 활성 유도를 위한 포토바이오모듈레이션 방법. - 제5항에 있어서,
상기 광 조사 시, 상기 해마 조직에서 항산화 효소 발현이 증가하는 것을 특징으로 하는, 해마 조직에서 뇌유래신경성장인자 활성 유도를 위한 포토바이오모듈레이션 방법. - 제5항에 있어서,
상기 광 조사 시, 상기 해마 조직에서 뇌유래신경성장인자(Brain-derived neurotrophic factor, BDNF)가 활성화되는 것을 특징으로 하는, 해마 조직에서 뇌유래신경성장인자 활성 유도를 위한 포토바이오모듈레이션 방법. - 제8항에 있어서,
상기 광 조사 시, 상기 해마 조직에서 뇌유래신경성장인자가 활성화되어, 해마의 기억 및 인지기능이 향상되는 것을 특징으로 하는, 해마 조직에서 뇌유래신경성장인자 활성 유도를 위한 포토바이오모듈레이션 방법. - 제9항에 있어서,
상기 해마의 장기적인 기억 및 인지기능이 향상되는 것을 특징으로 하는, 해마 조직에서 뇌유래신경성장인자 활성 유도를 위한 포토바이오모듈레이션 방법. - 해마 조직에서 뇌유래신경성장인자(Brain-derived neurotrophic factor, BDNF) 활성 유도를 위한 포토바이오모듈레이션(Photobiomodulation, PBMT 또는 PBM) 시스템(10)으로서,
해마 조직에 광을 조사하는 광원부(100); 및
상기 광원부(100)에서 조사되는 광의 출력모드(광 파장, 광 조사 강도, 및 광 조사 시간)를 조절하는 제어부(200)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 해마 조직에서 뇌유래신경성장인자 활성 유도를 위한 포토바이오모듈레이션 시스템(10). - 제11항에 있어서, 상기 해마 조직은,
해마 조직의 세포 중 HT-22 cell를 포함하는 것을 특징으로 하는, 해마 조직에서 뇌유래신경성장인자 활성 유도를 위한 포토바이오모듈레이션 시스템(10). - 제11항에 있어서, 상기 광원부(100)는,
저출력 LED(Light-Emitting Diode) 광원을 이용하는 것을 특징으로 하는, 해마 조직에서 뇌유래신경성장인자 활성 유도를 위한 포토바이오모듈레이션 시스템(10). - 제13항에 있어서, 상기 광원부(100)는,
적외선 또는 근적외선 파장(600㎚ 내지 110㎚)의 광을 조사하는 것을 특징으로 하는, 해마 조직에서 뇌유래신경성장인자 활성 유도를 위한 포토바이오모듈레이션 시스템(10). - 제14항에 있어서, 상기 광원부(100)는,
660㎚ 파장의 광을 조사하는 것을 특징으로 하는, 해마 조직에서 뇌유래신경성장인자 활성 유도를 위한 포토바이오모듈레이션 시스템(10). - 제15항에 있어서,
상기 광원부(100)에서 광 조사 시, 상기 해마 조직에서 산화스트레스가 억제되어 해마 세포 손상이 감소하는 것을 특징으로 하는, 해마 조직에서 뇌유래신경성장인자 활성 유도를 위한 포토바이오모듈레이션 시스템(10). - 제15항에 있어서,
상기 광원부(100)에서 광 조사 시, 상기 해마 조직에서 항산화 효소 발현이 증가하는 것을 특징으로 하는, 해마 조직에서 뇌유래신경성장인자 활성 유도를 위한 포토바이오모듈레이션 시스템(10). - 제15항에 있어서,
상기 광원부(100)에서 광 조사 시, 상기 해마 조직에서 뇌유래신경성장인자(Brain-derived neurotrophic factor, BDNF)가 활성화되는 것을 특징으로 하는, 해마 조직에서 뇌유래신경성장인자 활성 유도를 위한 포토바이오모듈레이션 시스템(10). - 제18항에 있어서,
상기 광원부(100)에서 광 조사 시, 상기 해마 조직에서 뇌유래신경성장인자가 활성화되어, 해마의 기억 및 인지기능이 향상되는 것을 특징으로 하는, 해마 조직에서 뇌유래신경성장인자 활성 유도를 위한 포토바이오모듈레이션 시스템(10). - 제19항에 있어서,
상기 해마의 장기적인 기억 및 인지기능이 향상되는 것을 특징으로 하는, 해마 조직에서 뇌유래신경성장인자 활성 유도를 위한 포토바이오모듈레이션 시스템(10).
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190140984A KR102372895B1 (ko) | 2019-11-06 | 2019-11-06 | 해마 조직에서 뇌유래신경성장인자(Brain-derived neurotrophic factor, BDNF) 활성 유도를 위한 포토바이오모듈레이션(Photobiomodulation, PBMT 또는 PBM) 방법 및 시스템 |
| PCT/KR2020/095123 WO2021091363A1 (ko) | 2019-11-06 | 2020-09-24 | 해마 조직에서 뇌유래신경성장인자 활성 유도를 위한 포토바이오모듈레이션 방법 및 시스템 |
| US17/737,955 US20220257974A1 (en) | 2019-11-06 | 2022-05-05 | Photobiomodulation method and system for inducing activity of brainderived nerve growth factor in hippocampal tissue |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190140984A KR102372895B1 (ko) | 2019-11-06 | 2019-11-06 | 해마 조직에서 뇌유래신경성장인자(Brain-derived neurotrophic factor, BDNF) 활성 유도를 위한 포토바이오모듈레이션(Photobiomodulation, PBMT 또는 PBM) 방법 및 시스템 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20210054835A true KR20210054835A (ko) | 2021-05-14 |
| KR102372895B1 KR102372895B1 (ko) | 2022-03-11 |
Family
ID=75848950
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020190140984A KR102372895B1 (ko) | 2019-11-06 | 2019-11-06 | 해마 조직에서 뇌유래신경성장인자(Brain-derived neurotrophic factor, BDNF) 활성 유도를 위한 포토바이오모듈레이션(Photobiomodulation, PBMT 또는 PBM) 방법 및 시스템 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20220257974A1 (ko) |
| KR (1) | KR102372895B1 (ko) |
| WO (1) | WO2021091363A1 (ko) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20240018481A1 (en) | 2021-07-30 | 2024-01-18 | Chengdu Unovel Biopharma Co., Ltd. | Recombinant cho cell, construction method therefor, and detection system and method using same |
| KR20240055980A (ko) | 2022-10-20 | 2024-04-30 | (주)오비이랩 | 인지 기능 개선을 위한 개인 맞춤형 광자극을 제공하는 방법, 장치 및 비일시성의 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 |
-
2019
- 2019-11-06 KR KR1020190140984A patent/KR102372895B1/ko active IP Right Grant
-
2020
- 2020-09-24 WO PCT/KR2020/095123 patent/WO2021091363A1/ko active Application Filing
-
2022
- 2022-05-05 US US17/737,955 patent/US20220257974A1/en active Pending
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Scientific Reports, Volume 9, Paper No. 10114, pages 1-8 (July 2019) * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2021091363A1 (ko) | 2021-05-14 |
| US20220257974A1 (en) | 2022-08-18 |
| KR102372895B1 (ko) | 2022-03-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Heo et al. | Photobiomodulation (660 nm) therapy reduces oxidative stress and induces BDNF expression in the hippocampus | |
| Wang et al. | Oxidative stress in oocyte aging and female reproduction | |
| Shen et al. | Cognitive decline, dementia, Alzheimer’s disease and presbycusis: examination of the possible molecular mechanism | |
| Skobowiat et al. | Melatonin and its derivatives counteract the ultraviolet B radiation‐induced damage in human and porcine skin ex vivo | |
| US20220257974A1 (en) | Photobiomodulation method and system for inducing activity of brainderived nerve growth factor in hippocampal tissue | |
| Li et al. | 3H-1, 2-dithiole-3-thione protects retinal pigment epithelium cells against Ultra-violet radiation via activation of Akt-mTORC1-dependent Nrf2-HO-1 signaling | |
| Fitzgerald et al. | Near infrared light reduces oxidative stress and preserves function in CNS tissue vulnerable to secondary degeneration following partial transection of the optic nerve | |
| Fujimoto et al. | Oxidative stresses and mitochondrial dysfunction in age‐related hearing loss | |
| Scuderi et al. | Palmitoylethanolamide controls reactive gliosis and exerts neuroprotective functions in a rat model of Alzheimer’s disease | |
| Giacci et al. | Differential effects of 670 and 830 nm red near infrared irradiation therapy: a comparative study of optic nerve injury, retinal degeneration, traumatic brain and spinal cord injury | |
| Qiao et al. | Dysfunction of ATG7-dependent autophagy dysregulates the antioxidant response and contributes to oxidative stress-induced biological impairments in human epidermal melanocytes | |
| Chen et al. | Light-emitting diode 585 nm photomodulation inhibiting melanin synthesis and inducing autophagy in human melanocytes | |
| Jeon et al. | Protective activity of caffeic acid and sinapic acid against UVB‐induced photoaging in human fibroblasts | |
| Ha et al. | Sigma receptor 1 modulates ER stress and Bcl2 in murine retina | |
| Jung et al. | Regulation of lipid production by light-emitting diodes in human sebocytes | |
| Zhan et al. | Polydatin promotes the neuronal differentiation of bone marrow mesenchymal stem cells in vitro and in vivo: Involvement of Nrf2 signalling pathway | |
| Rateb et al. | Effect of melatonin supplemented at the light or dark period on recovery of sciatic nerve injury in rats | |
| Chen et al. | Upregulation Sestrin2 protects against hydrogen peroxide‐induced oxidative damage bovine mammary epithelial cells via a Keap1‐Nrf2/ARE pathway | |
| Choudhury et al. | Zonisamide up-regulated the mRNAs encoding astrocytic anti-oxidative and neurotrophic factors | |
| Carney et al. | Treatment strategies for hypopigmentation in the context of burn hypertrophic scars | |
| Berkingali et al. | Neurite outgrowth on cultured spiral ganglion neurons induced by erythropoietin | |
| Huang et al. | Taurine enhances mouse cochlear neural stem cell transplantation via the cochlear lateral wall for replacement of degenerated spiral ganglion neurons via sonic hedgehog signaling pathway | |
| Mohammed et al. | Antidepressant and antioxidant effects of transcranial irradiation with 830-nm low-power laser in an animal model of depression | |
| Jin et al. | 585 nm light-emitting diodes inhibit melanogenesis through upregulating H19/miR-675 axis in LEDs-irradiated keratinocytes by paracrine effect | |
| Faust et al. | The effects of deep brain stimulation of the subthalamic nucleus on vascular endothelial growth factor, brain-derived neurotrophic factor, and glial cell line-derived neurotrophic factor in a rat model of Parkinson’s disease |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right |