[학위논문]유자(Citrus junos) 및 탱자(Poncirus trifoliata) 과피 추출물의 항당뇨 및 항암 효과 Anti-diabetic and anticancer effects of peel of Citrus junos and Poncirus trifoliata원문보기
본 연구는 유자 및 탱자에 대한 새로운 기능성 소재로서의 가능성을 알아보고자 이들 과피에탄올 추출물의 항산화 활성 및 인체 암세포주의 세포사멸에 대한 분자적 메커니즘을 규명하고 in vivo에서 항당뇨효과에 대하여 조사하였다. 유자와 탱자 과피의 ...
본 연구는 유자 및 탱자에 대한 새로운 기능성 소재로서의 가능성을 알아보고자 이들 과피에탄올 추출물의 항산화 활성 및 인체 암세포주의 세포사멸에 대한 분자적 메커니즘을 규명하고 in vivo에서 항당뇨효과에 대하여 조사하였다. 유자와 탱자 과피의 80% 에탄올 추출물에 함유된 총 페놀성 화합물의 함량에 대한 총 플라보노이드 함량 비율은 각각 56%와 55%로 비슷하게 나타났다. 또한, 이들 추출물은 모두 농도 의존적으로 항산화활성이 증가됨을 알았으며 유자 추출물이 탱자 추출물보다 더 높은 항산화 활성을 나타내는 것으로 밝혀졌다. HPLC 분석을 통하여 유자와 탱자 과피 추출물에 포함된 플라보노이드 성분에 대하여 검토한 결과, 주요 플라보노이드 성분은 나린진(naringin)과 헤스페리딘(hesperidin)으로 밝혀졌으며, 이들 추출물에 들어있는 나린진 함량은 각각 217 mg/ml와 412 mg/ml이었고, 헤스페리딘 함량은 유자와 탱자에서에서 각각 196 mg/ml, 10 mg/ml이었다. 한편, 이들 추출물에 대한 간세포 증식 억제 효과를 MTT분석법을 이용하여 살펴보았다. 그 결과, HepG2 세포의 생존 효과에 있어서 유자 과피 추출물의 경우 0.01 mg에서 1 mg/ml 처리군에서는 대조군에 비해 세포증식효과를 보였으며, 0.1 mg/ml 농도처리 군에서는 약 80%의 세포생존효과를 보였다. 탱자의 경우, 0.05 mg/ml에서 0.5 mg/ml 농도범위에서 농도가 증가할 수 록 세포생존 저해 효과를 보였으며, 처리 최고농도인 0,5 mg/ml에서 약89%의 세포 생존효과를 보였다. 또한, 유자와 탱자 과피 추출물의 항당뇨 효과와 혈당조절 및 지질대사 개선효과에 대하여 조사하였다. 그 결과, 탱자 과피 추출물은 α-glucosidase와 pancreatic lipase의 저해활성이 우수한 것으로 나타났으며, in vivo에서는 제 2형 당뇨동물 모델인 db/db mouse에게 탱자 과피를 식이의 10% 수준으로 장기간 섭취시킨 경우 체중 및 부고환지방 무게를 감소시켰고, 갈색 지방조직 무게를 증가시켰다. 탱자 과피를 db/db mouse에게 식이의 5% 및 10% 수준으로 섭취시킨 경우, 공복 혈당 및 혈액 당화 헤모글로빈 농도를 감소시켰고, 혈장 중성지방 농도, 혈장 콜레스테롤 농도 및 동맥경화지수를 감소시켰으며, 유자 과피를 식이의 10% 수준으로 섭취시킨 경우, 혈장 콜레스테롤 농도를 유의적으로 감소시켰다. 따라서 탱자 과피의 섭취는 제2형 당뇨동물에 있어서 혈당을 조절하고 당뇨병성 합병증을 개선하는데 도움을 줄 것으로 사료된다. 한편, 암세포의 증식억제에 대한 분자생물학적 기전을 보다 명확하게 밝히기 위하여 본 연구에서는 인체백혈병 THP-1 세포를 이용하여 유자와 탱자 과피 추출물에 다량 함유되어 있는 나린제닌에 의한 암세포 증식억제 기전을 apoptosis 유발 측면에서 조사하였다. 나린진에 비하여 나린제닌의 처리에 의한 THP-1 세포의 증식이 MTT분석을 통하여 나린제닌 처리 농도에 의존적으로 현저히 감소하였으며, apoptosis 유발의 대표적인 지표인 염색질 응축 현상을 관찰할 수 있었다. 아울러 flow cytometry분석에 의하여 apoptosis 유발의 정도를 정량적으로 조사하였다. 이러한 결과에서 나린제닌의 처리에 의한 증식 억제는 apoptosis 유도와 연관성이 있음을 알 수 있었다. 나린제닌에 의한 THP-1 세포의 apoptosis 유도는 anti-apoptotic Bcl-2 단백질의 발현 감소 및 pro-apoptotic Bax 단백질의 발현 증가에 따른 미토콘드리아 기능의 손상과 연관이 있음을 mithocondrial membrane potentiol의 hyperpolarization 증가 현상으로 확인하였다. 또한 나린제닌은 apoptosis 유도에 중요한 caspases의 활성 증가에 따른 PARP 단백질의 단편화를 초래하였다. 나린제닌에 의한 apoptosis 유도가 caspase-3 특이적 저해제에 의하여 억제됨은 NEGN에 의한 THP-1 세포의 apoptosis 유도는 caspase 의존적인 현상으로 사료된다. 또한 PI3K/Akt pathway를 인위적으로 차단함으로서 나린제닌에 의한 apoptosis 유발이 매우 증가되어 PI3K/Akt pathway가 나린제닌 처리에 의한 apoptosis 유도에 중요한 신호전달계로 작용함을 알 수 있었다. 따라서 나린제닌에 의한 THP-1 세포의 apoptosis 유도는 caspase-3의 활성과 미토콘드리아의 기능 손상과 연계된 Akt 비활성화와 연관이 있음을 알 수 있었다. 이상의 결과에서 나린제닌에 의한 THP-1 세포의 증식억제는 세포의 증식 조절에 관여하는 주요한 유전자들의 발현 변화에 따른 apoptosis 유발과 밀접한 연관성이 있음을 알 수 있었으며, NEGN은 인체 암세포의 증식 조절제로서의 잠재력이 매우 우수한 것으로 생각되어진다. 본 연구의 전반적인 결과에서 규명된 것으로 유자와 탱자는 새로운 기능성 식품으로써 매우 우수한 잠재적 소재인 것으로 판단되었다.
본 연구는 유자 및 탱자에 대한 새로운 기능성 소재로서의 가능성을 알아보고자 이들 과피 에탄올 추출물의 항산화 활성 및 인체 암세포주의 세포사멸에 대한 분자적 메커니즘을 규명하고 in vivo에서 항당뇨효과에 대하여 조사하였다. 유자와 탱자 과피의 80% 에탄올 추출물에 함유된 총 페놀성 화합물의 함량에 대한 총 플라보노이드 함량 비율은 각각 56%와 55%로 비슷하게 나타났다. 또한, 이들 추출물은 모두 농도 의존적으로 항산화활성이 증가됨을 알았으며 유자 추출물이 탱자 추출물보다 더 높은 항산화 활성을 나타내는 것으로 밝혀졌다. HPLC 분석을 통하여 유자와 탱자 과피 추출물에 포함된 플라보노이드 성분에 대하여 검토한 결과, 주요 플라보노이드 성분은 나린진(naringin)과 헤스페리딘(hesperidin)으로 밝혀졌으며, 이들 추출물에 들어있는 나린진 함량은 각각 217 mg/ml와 412 mg/ml이었고, 헤스페리딘 함량은 유자와 탱자에서에서 각각 196 mg/ml, 10 mg/ml이었다. 한편, 이들 추출물에 대한 간세포 증식 억제 효과를 MTT분석법을 이용하여 살펴보았다. 그 결과, HepG2 세포의 생존 효과에 있어서 유자 과피 추출물의 경우 0.01 mg에서 1 mg/ml 처리군에서는 대조군에 비해 세포증식효과를 보였으며, 0.1 mg/ml 농도처리 군에서는 약 80%의 세포생존효과를 보였다. 탱자의 경우, 0.05 mg/ml에서 0.5 mg/ml 농도범위에서 농도가 증가할 수 록 세포생존 저해 효과를 보였으며, 처리 최고농도인 0,5 mg/ml에서 약89%의 세포 생존효과를 보였다. 또한, 유자와 탱자 과피 추출물의 항당뇨 효과와 혈당조절 및 지질대사 개선효과에 대하여 조사하였다. 그 결과, 탱자 과피 추출물은 α-glucosidase와 pancreatic lipase의 저해활성이 우수한 것으로 나타났으며, in vivo에서는 제 2형 당뇨동물 모델인 db/db mouse에게 탱자 과피를 식이의 10% 수준으로 장기간 섭취시킨 경우 체중 및 부고환지방 무게를 감소시켰고, 갈색 지방조직 무게를 증가시켰다. 탱자 과피를 db/db mouse에게 식이의 5% 및 10% 수준으로 섭취시킨 경우, 공복 혈당 및 혈액 당화 헤모글로빈 농도를 감소시켰고, 혈장 중성지방 농도, 혈장 콜레스테롤 농도 및 동맥경화지수를 감소시켰으며, 유자 과피를 식이의 10% 수준으로 섭취시킨 경우, 혈장 콜레스테롤 농도를 유의적으로 감소시켰다. 따라서 탱자 과피의 섭취는 제2형 당뇨동물에 있어서 혈당을 조절하고 당뇨병성 합병증을 개선하는데 도움을 줄 것으로 사료된다. 한편, 암세포의 증식억제에 대한 분자생물학적 기전을 보다 명확하게 밝히기 위하여 본 연구에서는 인체백혈병 THP-1 세포를 이용하여 유자와 탱자 과피 추출물에 다량 함유되어 있는 나린제닌에 의한 암세포 증식억제 기전을 apoptosis 유발 측면에서 조사하였다. 나린진에 비하여 나린제닌의 처리에 의한 THP-1 세포의 증식이 MTT분석을 통하여 나린제닌 처리 농도에 의존적으로 현저히 감소하였으며, apoptosis 유발의 대표적인 지표인 염색질 응축 현상을 관찰할 수 있었다. 아울러 flow cytometry분석에 의하여 apoptosis 유발의 정도를 정량적으로 조사하였다. 이러한 결과에서 나린제닌의 처리에 의한 증식 억제는 apoptosis 유도와 연관성이 있음을 알 수 있었다. 나린제닌에 의한 THP-1 세포의 apoptosis 유도는 anti-apoptotic Bcl-2 단백질의 발현 감소 및 pro-apoptotic Bax 단백질의 발현 증가에 따른 미토콘드리아 기능의 손상과 연관이 있음을 mithocondrial membrane potentiol의 hyperpolarization 증가 현상으로 확인하였다. 또한 나린제닌은 apoptosis 유도에 중요한 caspases의 활성 증가에 따른 PARP 단백질의 단편화를 초래하였다. 나린제닌에 의한 apoptosis 유도가 caspase-3 특이적 저해제에 의하여 억제됨은 NEGN에 의한 THP-1 세포의 apoptosis 유도는 caspase 의존적인 현상으로 사료된다. 또한 PI3K/Akt pathway를 인위적으로 차단함으로서 나린제닌에 의한 apoptosis 유발이 매우 증가되어 PI3K/Akt pathway가 나린제닌 처리에 의한 apoptosis 유도에 중요한 신호전달계로 작용함을 알 수 있었다. 따라서 나린제닌에 의한 THP-1 세포의 apoptosis 유도는 caspase-3의 활성과 미토콘드리아의 기능 손상과 연계된 Akt 비활성화와 연관이 있음을 알 수 있었다. 이상의 결과에서 나린제닌에 의한 THP-1 세포의 증식억제는 세포의 증식 조절에 관여하는 주요한 유전자들의 발현 변화에 따른 apoptosis 유발과 밀접한 연관성이 있음을 알 수 있었으며, NEGN은 인체 암세포의 증식 조절제로서의 잠재력이 매우 우수한 것으로 생각되어진다. 본 연구의 전반적인 결과에서 규명된 것으로 유자와 탱자는 새로운 기능성 식품으로써 매우 우수한 잠재적 소재인 것으로 판단되었다.
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