위염, 소화성 궤양, 기능성 소화불량 등의 위 질환으로 병원을 찾는 환자는 매해 증가하고 있다. 건강보험심사평가원의 2016년 2월 발표자료에 따르면 소화기 질환인 위염, 역류성 식도염, 위궤양 등의 '식도, 위 및 십이지장의 질환' (질병코드 K20~K31)으로 2015년 병원을 찾은 환자는 1,036만명이 넘는 것으로 나타났으며, 2015년에 발표된 보건복지부 국가암정보센터 (National Cancer Informantion Center) 자료에 의하면 위암은 30,184건으로 전체 암 발생의 13.4%로 2위를 차지하였다. 연령대별 위암관련 ...
위염, 소화성 궤양, 기능성 소화불량 등의 위 질환으로 병원을 찾는 환자는 매해 증가하고 있다. 건강보험심사평가원의 2016년 2월 발표자료에 따르면 소화기 질환인 위염, 역류성 식도염, 위궤양 등의 '식도, 위 및 십이지장의 질환' (질병코드 K20~K31)으로 2015년 병원을 찾은 환자는 1,036만명이 넘는 것으로 나타났으며, 2015년에 발표된 보건복지부 국가암정보센터 (National Cancer Informantion Center) 자료에 의하면 위암은 30,184건으로 전체 암 발생의 13.4%로 2위를 차지하였다. 연령대별 위암관련 사망률은 20대 이상의 사망률에서는 3위 이내이며, 특히 30대의 암 관련 사망률에서는 1위를 차지하여 다른 암 과 비교했을 때 젊은 층에서 높은 사망률을 차지하고 있다. 위염, 소화성 궤양, 기능성 소화불량 등 위 질환의 대부분은 적절한 약물치료에도 불구하고 증상의 호전과 악화를 반복하며 만성 질환으로 이행되는 경향을 보이고 있다. 또한, 직접의료비뿐 아니라 질병관련 간접비용까지 고려할 때 많은 사회적 비용이 발생되고 있으며, 위암을 포함하면 경제적 및 사회적 손실은 더욱 증가되어 새로운 치료제 및 예방을 위한 기능성 식품에 대한 필요 및 수요가 증가하고 있다. 위 질환의 치료제로 제산제, H2 antagonists, proton pump inhibitors (PPIs), potassium-competitive acid blockers (P-CABs), Helicobacter pylori 제균제, 위장운동촉진제 (prokinetics)를 비롯하여 보조제로 항 우울제, 항 불안제 등이 많이 사용되고 있다. 이들은 대부분이 합성 의약품으로, 해당 질환에 대한 효능은 입증 되었으나 부작용 또한 지속적으로 보고되고 있다. 제산제는 설사나 변비 유발, 혈청 인 (Potassium) 농도 저하와 대사성 알칼로시스를 초래하며, H2 antagonist 인 cimetidine은 여성형 유방, 발기부전, 성욕 부진 및 CYP3A4의 억제 작용으로 인한 약물 상호작용을 유발할 수 있는 위험성이 있다. PPIs는 우수한 효능으로 전세계적으로 가장 빈번하게 처방되는 약물이지만 골절 위험성을 증가시키는 것으로 보고되었으며, 2013년 11월 Science Daily 따르면 장기 사용 시 혈관의 이완기능을 감소시켜 혈압을 상승시키는 등 심혈관계 부작용을 일으킬 수 있다고 보도 되었다. 본 연구에서는 안전성과 효능이 확인 된 천연물 중에서도 특히 위 질환에 효과가 있는 물질을 찾고자 하였다. 비교적 안전성이 높은 천연물 중에서 위 질환에 효과가 있다고 알려진 장미과 산사나무 (Crataegus pinnatifida) 의 열매인 산사 와 그 유효 성분에 대하여 위 손상 에 관한 예비실험을 실시하였다. 예비 실험을 통해 산사의 H2O 추출물과 70% ethanol 추출물이 위 질환에 효과가 있음을 확인하였으며, 그 분리성분 중에서도 특히 rutin 의 효과에 주목하게 되었다. 본 연구에서는 rutin의 위 질환에 대한 효능을 확인하기 위하여 HCl·ethanol로 유도한 급성 위염 동물 모델 및 indomethacin로 유도한 위궤양 동물 모델을 통해 위염 및 위궤양에 대한 보호효과를 확인하였다. 위 점막 약화 시에 공격인자로 작용할 수 있는 위산에 대한 실험으로 제산력 시험, 기초 위액 분비량, pH 및 산분비량에 미치는 작용 시험과 proton pump (H+/K+-ATPase) 억제 활성을 확인하였다. 그리고 만성위염, 위궤양 및 위암의 원인 인자로 잘 알려진 Helicobacter pylori (H. pylori) 균에 대한 항균 활성 효능에 대해 알아보았다. 위 손상에 대한 보호인자로는, arachidonic acid 에서 시작되어 일련의 효소 반응에 의한 생합성 경로인 arachidonic cascade 로 부터 생성되어 방어 인자를 증강시키는 prostaglandin E2 에 대한 정량 분석 및 alcian blue stain을 통한 점액 분비량을 측정 하였다. 기능성 소화불량에 대한 실험으로는 동물 모델을 이용하여 위 배출능 및 장관 수송능을 확인 하였다. 항산화 효과를 평가하기 위한 방법으로는 환원력 시험, DPPH 소거 활성 측정 및 지질과산화 억제효과 측정을 실시하였다. 위암 세포인 SNU638 과 AGS를 사용 한 MTT assay를 실시하여 암세포에 대한 세포 독성을 확인하였고, AGS 세포주에 대한 DAPI 핵 염색법 및 flow cytometry analysis 를 실시함으로써 암세포에 대한 rutin의 효능을 확인하였다. 또한, western blot analysis 를 이용한 protein expression을 통해 rutin이 apoptosis inducing activity 에 관여하는지 확인하였다. 공격인자에 대한 실험 중 HCl·ethanol에 기인한 급성 위염 흰 쥐 모델에서 rutin은 용량 의존적으로 뚜렷한 위 손상 억제 효과를 보였고, indomethacin에 기인한 위궤양 모델에서도 용량 의존적으로 뚜렷한 위궤양 억제 효과를 보였다. 위산을 중화시키는 제산력 시험과 위액에 의한 위 손상을 관찰하는 gastric secretion (위액분비량, pH 및 산분비량에 미치는 작용) 실험 결과, pH에서 유의적인 증가를 확인하였다. 위산 분비 최종 단계에 관여하여 위산을 분비하는 효소인 proton pump (H+/K+-ATPase)를 억제하여 위산 분비 억제하는 효능도 확인하였다. 또한, 위염, 위궤양과 위암의 원인인자이며 위 질환의 공격 인자인 H.pylori 균에 대한 항균활성을 확인하였다. 방어인자에 대한 실험을 통해, 위 점막 보전에 중요한 역할을 하는 방어 인자인 PGE2의 농도를 높이고 점액 분비를 촉진 함으로써 위 점막 보호 역할을 하는 것으로 나타났다. 기능성 소화불량 개선을 확인할 수 있는 위 배출능 실험에서 rutin은 위 손상을 나타내지 않는 정도의 농도 의존적인 위 배출 효능을 보였으며, 장관 수송능에는 대조군 및 양성 대조군에 비해 우수한 장관 수송능 효과를 나타내어 사하제 또는 비만치료제로서의 개발가능성을 고려해 볼 수 있었다. 산화적 스트레스로 인한 위 질환 발생에 대하여 항산화 효능 확인 실험을 실시하였다. 환원력 시험에서 rutin은 대조군인 pyrogallol에 비해 상대적으로 낮지만 환원력을 보였다. DPPH radical 소거능 시험에서는 농도 의존적인 수소 공여 활성을 나타내었고 IC50에서 9.62 μg/ml 로 효과적인 자유 라디칼 소거능을 보였다. 또한, 지질과산화 억제 시험에서는 IC50인 9.8 μg/ml 대략 40-70%의 지질 과산화 억제효능을 보여 활성 산소종에 의한 세포 손상에 효능을 보임을 확인할 수 있었다. 위암 세포주에 대한 세포 독성 실험에서, SNU638 cell 및 AGS cell에 대한 rutin의 IC50가 각각 200 μM이하인 각각 74.5 μM 및 131.2 μM로 나타나 암세포에 대한 효능을 확인할 수 있었다. DAPI 핵 염색법으로 AGS 암 세포주에 대하여 농도 의존적으로 세포 수 감소와 세포 모양 변형을 관찰함으로써 암세포의 apoptosis에 대한 rutin의 효과를 확인할 수 있었으며, flow cytometry assay 실험을 통해서도 암세포의 apoptosis에 대한 rutin의 농도 의존적인 효과를 관찰할 수 있었다. Apoptosis 관련 protein expression 실험을 western blot analysis을 이용하여 진행하였다. 실험 결과 rutin은 JNK pathway를 통해 세포의 생존과 증식 억제에 영향을 미칠 것으로 생각되나, extrinsic apoptosis에는 관여하지 않는 것으로 보였다. 위 결과를 종합하면, rutin은 위 손상의 공격인자인 위산, NSAIDs, proton pump 및 H. pylori 를 억제하는 효능을 가지고 있으며, PGE2 농도 및 점액 분비를 증가시킴으로써 방어 인자를 강화하여 위염 및 위궤양에 효과를 나타내는 것으로 확인되었다. 위 배출 효능과 장관 수송능에서 우수한 효과를 보여 기능성 소화불량 개선에 대한 효과를 확인할 수 있었다. 우수한 자유 라디칼 소거능과 지질 과산화 억제능을 통해서 활성 산소종에 대한 항산화 효과를 보였으며, 위암세포의 세포 독성 실험에서도 효과를 보임으로써 위암에 대한 효과를 나타내는 것으로 확인 되었다. 또한, extrinsic apoptosis에는 관여하지 않지만 JNK pathway를 통해 세포의 생존과 증식 억제에 영향을 미치는 것으로 확인되었다. 본 연구 결과를 바탕으로 천연물 분리 성분인 rutin의 위 질환 보조 치료제 및 예방제로의 개발 가능성을 확인하였다. 특히, 방어 인자 강화를 통한 점막보호 효과가 뛰어나 위 점막보호제로서의 개발을 기대해 볼 수 있었다. Rutin의 위 질환 효능 기전과 apoptosis pathway 에 대한 보다 심도 있는 연구가 실시되어 향후 위 질환 치료를 위한 새로운 제제로의 개발을 위한 과학적인 근거를 뒷받침할 기반을 마련할 수 있기를 기대한다.
위염, 소화성 궤양, 기능성 소화불량 등의 위 질환으로 병원을 찾는 환자는 매해 증가하고 있다. 건강보험심사평가원의 2016년 2월 발표자료에 따르면 소화기 질환인 위염, 역류성 식도염, 위궤양 등의 '식도, 위 및 십이지장의 질환' (질병코드 K20~K31)으로 2015년 병원을 찾은 환자는 1,036만명이 넘는 것으로 나타났으며, 2015년에 발표된 보건복지부 국가암정보센터 (National Cancer Informantion Center) 자료에 의하면 위암은 30,184건으로 전체 암 발생의 13.4%로 2위를 차지하였다. 연령대별 위암관련 사망률은 20대 이상의 사망률에서는 3위 이내이며, 특히 30대의 암 관련 사망률에서는 1위를 차지하여 다른 암 과 비교했을 때 젊은 층에서 높은 사망률을 차지하고 있다. 위염, 소화성 궤양, 기능성 소화불량 등 위 질환의 대부분은 적절한 약물치료에도 불구하고 증상의 호전과 악화를 반복하며 만성 질환으로 이행되는 경향을 보이고 있다. 또한, 직접의료비뿐 아니라 질병관련 간접비용까지 고려할 때 많은 사회적 비용이 발생되고 있으며, 위암을 포함하면 경제적 및 사회적 손실은 더욱 증가되어 새로운 치료제 및 예방을 위한 기능성 식품에 대한 필요 및 수요가 증가하고 있다. 위 질환의 치료제로 제산제, H2 antagonists, proton pump inhibitors (PPIs), potassium-competitive acid blockers (P-CABs), Helicobacter pylori 제균제, 위장운동촉진제 (prokinetics)를 비롯하여 보조제로 항 우울제, 항 불안제 등이 많이 사용되고 있다. 이들은 대부분이 합성 의약품으로, 해당 질환에 대한 효능은 입증 되었으나 부작용 또한 지속적으로 보고되고 있다. 제산제는 설사나 변비 유발, 혈청 인 (Potassium) 농도 저하와 대사성 알칼로시스를 초래하며, H2 antagonist 인 cimetidine은 여성형 유방, 발기부전, 성욕 부진 및 CYP3A4의 억제 작용으로 인한 약물 상호작용을 유발할 수 있는 위험성이 있다. PPIs는 우수한 효능으로 전세계적으로 가장 빈번하게 처방되는 약물이지만 골절 위험성을 증가시키는 것으로 보고되었으며, 2013년 11월 Science Daily 따르면 장기 사용 시 혈관의 이완기능을 감소시켜 혈압을 상승시키는 등 심혈관계 부작용을 일으킬 수 있다고 보도 되었다. 본 연구에서는 안전성과 효능이 확인 된 천연물 중에서도 특히 위 질환에 효과가 있는 물질을 찾고자 하였다. 비교적 안전성이 높은 천연물 중에서 위 질환에 효과가 있다고 알려진 장미과 산사나무 (Crataegus pinnatifida) 의 열매인 산사 와 그 유효 성분에 대하여 위 손상 에 관한 예비실험을 실시하였다. 예비 실험을 통해 산사의 H2O 추출물과 70% ethanol 추출물이 위 질환에 효과가 있음을 확인하였으며, 그 분리성분 중에서도 특히 rutin 의 효과에 주목하게 되었다. 본 연구에서는 rutin의 위 질환에 대한 효능을 확인하기 위하여 HCl·ethanol로 유도한 급성 위염 동물 모델 및 indomethacin로 유도한 위궤양 동물 모델을 통해 위염 및 위궤양에 대한 보호효과를 확인하였다. 위 점막 약화 시에 공격인자로 작용할 수 있는 위산에 대한 실험으로 제산력 시험, 기초 위액 분비량, pH 및 산분비량에 미치는 작용 시험과 proton pump (H+/K+-ATPase) 억제 활성을 확인하였다. 그리고 만성위염, 위궤양 및 위암의 원인 인자로 잘 알려진 Helicobacter pylori (H. pylori) 균에 대한 항균 활성 효능에 대해 알아보았다. 위 손상에 대한 보호인자로는, arachidonic acid 에서 시작되어 일련의 효소 반응에 의한 생합성 경로인 arachidonic cascade 로 부터 생성되어 방어 인자를 증강시키는 prostaglandin E2 에 대한 정량 분석 및 alcian blue stain을 통한 점액 분비량을 측정 하였다. 기능성 소화불량에 대한 실험으로는 동물 모델을 이용하여 위 배출능 및 장관 수송능을 확인 하였다. 항산화 효과를 평가하기 위한 방법으로는 환원력 시험, DPPH 소거 활성 측정 및 지질과산화 억제효과 측정을 실시하였다. 위암 세포인 SNU638 과 AGS를 사용 한 MTT assay를 실시하여 암세포에 대한 세포 독성을 확인하였고, AGS 세포주에 대한 DAPI 핵 염색법 및 flow cytometry analysis 를 실시함으로써 암세포에 대한 rutin의 효능을 확인하였다. 또한, western blot analysis 를 이용한 protein expression을 통해 rutin이 apoptosis inducing activity 에 관여하는지 확인하였다. 공격인자에 대한 실험 중 HCl·ethanol에 기인한 급성 위염 흰 쥐 모델에서 rutin은 용량 의존적으로 뚜렷한 위 손상 억제 효과를 보였고, indomethacin에 기인한 위궤양 모델에서도 용량 의존적으로 뚜렷한 위궤양 억제 효과를 보였다. 위산을 중화시키는 제산력 시험과 위액에 의한 위 손상을 관찰하는 gastric secretion (위액분비량, pH 및 산분비량에 미치는 작용) 실험 결과, pH에서 유의적인 증가를 확인하였다. 위산 분비 최종 단계에 관여하여 위산을 분비하는 효소인 proton pump (H+/K+-ATPase)를 억제하여 위산 분비 억제하는 효능도 확인하였다. 또한, 위염, 위궤양과 위암의 원인인자이며 위 질환의 공격 인자인 H.pylori 균에 대한 항균활성을 확인하였다. 방어인자에 대한 실험을 통해, 위 점막 보전에 중요한 역할을 하는 방어 인자인 PGE2의 농도를 높이고 점액 분비를 촉진 함으로써 위 점막 보호 역할을 하는 것으로 나타났다. 기능성 소화불량 개선을 확인할 수 있는 위 배출능 실험에서 rutin은 위 손상을 나타내지 않는 정도의 농도 의존적인 위 배출 효능을 보였으며, 장관 수송능에는 대조군 및 양성 대조군에 비해 우수한 장관 수송능 효과를 나타내어 사하제 또는 비만치료제로서의 개발가능성을 고려해 볼 수 있었다. 산화적 스트레스로 인한 위 질환 발생에 대하여 항산화 효능 확인 실험을 실시하였다. 환원력 시험에서 rutin은 대조군인 pyrogallol에 비해 상대적으로 낮지만 환원력을 보였다. DPPH radical 소거능 시험에서는 농도 의존적인 수소 공여 활성을 나타내었고 IC50에서 9.62 μg/ml 로 효과적인 자유 라디칼 소거능을 보였다. 또한, 지질과산화 억제 시험에서는 IC50인 9.8 μg/ml 대략 40-70%의 지질 과산화 억제효능을 보여 활성 산소종에 의한 세포 손상에 효능을 보임을 확인할 수 있었다. 위암 세포주에 대한 세포 독성 실험에서, SNU638 cell 및 AGS cell에 대한 rutin의 IC50가 각각 200 μM이하인 각각 74.5 μM 및 131.2 μM로 나타나 암세포에 대한 효능을 확인할 수 있었다. DAPI 핵 염색법으로 AGS 암 세포주에 대하여 농도 의존적으로 세포 수 감소와 세포 모양 변형을 관찰함으로써 암세포의 apoptosis에 대한 rutin의 효과를 확인할 수 있었으며, flow cytometry assay 실험을 통해서도 암세포의 apoptosis에 대한 rutin의 농도 의존적인 효과를 관찰할 수 있었다. Apoptosis 관련 protein expression 실험을 western blot analysis을 이용하여 진행하였다. 실험 결과 rutin은 JNK pathway를 통해 세포의 생존과 증식 억제에 영향을 미칠 것으로 생각되나, extrinsic apoptosis에는 관여하지 않는 것으로 보였다. 위 결과를 종합하면, rutin은 위 손상의 공격인자인 위산, NSAIDs, proton pump 및 H. pylori 를 억제하는 효능을 가지고 있으며, PGE2 농도 및 점액 분비를 증가시킴으로써 방어 인자를 강화하여 위염 및 위궤양에 효과를 나타내는 것으로 확인되었다. 위 배출 효능과 장관 수송능에서 우수한 효과를 보여 기능성 소화불량 개선에 대한 효과를 확인할 수 있었다. 우수한 자유 라디칼 소거능과 지질 과산화 억제능을 통해서 활성 산소종에 대한 항산화 효과를 보였으며, 위암세포의 세포 독성 실험에서도 효과를 보임으로써 위암에 대한 효과를 나타내는 것으로 확인 되었다. 또한, extrinsic apoptosis에는 관여하지 않지만 JNK pathway를 통해 세포의 생존과 증식 억제에 영향을 미치는 것으로 확인되었다. 본 연구 결과를 바탕으로 천연물 분리 성분인 rutin의 위 질환 보조 치료제 및 예방제로의 개발 가능성을 확인하였다. 특히, 방어 인자 강화를 통한 점막보호 효과가 뛰어나 위 점막보호제로서의 개발을 기대해 볼 수 있었다. Rutin의 위 질환 효능 기전과 apoptosis pathway 에 대한 보다 심도 있는 연구가 실시되어 향후 위 질환 치료를 위한 새로운 제제로의 개발을 위한 과학적인 근거를 뒷받침할 기반을 마련할 수 있기를 기대한다.
Patients with gastric disease like gastritis, peptic ulcer and functional dyspepsia have increased every year. According to the reported data of Korea Health Insurance review & assessment service, digestive disorders ‘esophagus, stomach and duodenum disease’ like gastritis, peptic ulcer and function...
Patients with gastric disease like gastritis, peptic ulcer and functional dyspepsia have increased every year. According to the reported data of Korea Health Insurance review & assessment service, digestive disorders ‘esophagus, stomach and duodenum disease’ like gastritis, peptic ulcer and functional dyspepsia patients are over 10,360,000 in 2015. Also, gastric cancer occurred 30,184 cases which ranked 2nd in the frequency of cancer as 13.4% of total cancer rate. In age over twenties, gastric cancer has always been one of the top three causes of death, and it is the number one cause of the death of those in their thirties. Therefore, it has a high mortality among young people. Most of gastric diseases like gastritis, peptic ulcer and functional dyspepsia tend to turn into chronic diseases through repeated improvement and deterioration despite appropriate medication treatment, thus the high rate of direct and indirect social costs as well as medical expenses are used. The economic losses are rising even higher if the gastric cancer is included. So, the demand for the development of new drugs and functional foods for prevention is increasing. Antacids, H2 antagonists, proton pump inhibitors (PPIs), potassium-competitive acid blockers (P-CABs), H. pylori antimicrobial agents, prokinetics and adjuvant medication like anti-depressant and antianxiety drugs are widely used in the treatments for gastric disease. These medications are proven the efficacy but side effects have also been consistently reported due to the fact that they are synthesized pharmaceuticals. The side effects of antacids include constipation, diarrhea, reduced concentration of serum phosphate and metabolic alkalosis, while the side effects of the H2 antagonist cimetidine include gynecomastia, impotence, reduced sexual desire and drug interaction caused by inhibition of CYP3A4. Also, PPIs which are most frequently prescribed drugs worldwide for their effectiveness increase the risk of fracture and cause rise of blood pressure due to decrease a blood vessel relaxation according to the Science Daily report on November in 2013. This study aims to search material from the natural substances of safety and effectiveness empirically which can improve gastric disease treatments. To begin with, preliminary experiments were conducted on hawthorn that is a fruit of Crataegus pinnatifida as well as its effective compounds. The results of preliminary experiments showed that hawthorn’s water extracts and 70% ethanol extract have effects on gastritis, especially noticed rutin’s effectiveness. In order to identify the effects of rutin on gastric disease, animal models were used to confirm the protective effects both on acute gastritis caused by HCI·ethanol and the protective effects on gastric ulcer by indomethacin. As for gastric acid which can act as an aggressive factor when gastric mucosa becomes weak, it was also identified through acid-neutralizing test, gastric secretion test, and proton pump (H+/K+-ATPase) inhibition test. In addition, antibacterial activity experiment was done on Helicobacter pylori (H. pylori), which is known to be the causing factor of chronic gastritis, gastric ulcer and gastric cancer. In regards to the protective factor for gastric damage, prostaglandin E2 produced by arachidonic acid cascade which is a chain of enzyme response started from arachidonic acid at biosynthetic pathway was quantitatively analyzed, and mucus secretion through alcian blue stain was conducted to prove the increase of protective factors. For functional dyspepsia test, the experiments of gastric emptying and intestinal motility were conducted using animal model. In order to evaluate antioxidant activity, experiments such as reducing power assay, DPPH radical scavenging activity assay and lipid peroxidation assay were accomplished. Cytotoxicity was identified through MTT assay through SNU638 and AGS cells that are gastric cancer cell lines, and rutin’s effectiveness for cancer cells was confirmed through DAPI staining by AGS cells and flow cytometry analysis. Also, rutin’s effectiveness for apoptosis-inducing activity was confirmed through protein expression by western blot analysis. As a result for the experiment of aggressive factors, rutin showed a significant concentration-dependent effect on acute gastritis by HCI-ethanol and on gastric ulcer caused by indomethacin. On the experiments of acid-neutralizing capacity and gastric secretion, rutin shows a significant increasing effect on pH. Also, rutin inhibited acid secretion by inhibiting proton pump (H+/K+-ATPase), which is the gastric acid secreting enzyme involved at the final phase of gastric acid secretion. In the test for the antibacterial activity on H. pylori which causes diseases such as gastritis, gastric ulcer, gastric cancer and the aggressive factor in gastrointestinal disorder, rutin showed inhibitory effects on H. pylori colonization. As the result of experiment of protective factor, rutin was identified with gastric mucosa protection effects by increasing the concentration of PGE2 and mucus secretion that is protective factors of gastric mucosa preservation. In the experiment for improving functional dyspepsia, rutin showed a significant gastric emptying effect without gastric damage in the gastric emptying test, and rutin had better effectiveness on intestinal motility test compared to the control and positive control. So, the development as purgatives or diet pills could be considered according to the result. In experiments of antioxidant effect for active oxygen in regard to gastric disease by oxidative stress, rutin showed a reducing power capacity in the reducing power experiment, but the result was relatively low rather than control, pyrogallol. Rutin had the hydrogen-donating activity to DPPH radical in concentration-dependent manner and showed a significant free radical scavenging activity with an IC50 of 9.62 μg/ml. Also, rutin showed approximately 40-70% inhibition of lipid peroxidation with an IC50 of 9.8 μg/ml. Therefore, rutin shows a protective efficacy for cell damage by reactive oxygen species. In the experiment of cytotoxicity for gastric cancer cells, IC50 was shown as 74.5 μM and 131.2 μM below 200 μM in SNU638 cell and AGS cell respectively which showed the cytotoxicity of rutin for cancer cells. With DAPI staining experiment, it was observed that the number of cells for AGS cancer cell lines was decreased and the cells were transformed concentration-dependently. So, rutin was identified that it had effects on apoptosis of cancer cells. Through the flow cytometry assay, rutin was also identified that it had effects on apoptosis of cancer cells in concentration-dependent manner. As the result of protein expression associated with apoptosis by western blot analysis, rutin may influence the inhibition of cell viability and proliferation by the JNK pathway, but rutin may not induce the anticancer effect by extrinsic apoptosis. According to the above experiment results, it was identified that rutin had effects on inhibiting gastric acid, NSAIDs, proton pump and H. pylori, on enhancing protective factors by increasing PGE2 and mucus secretion in gastritis and gastric ulcer. Rutin showed outstanding effects in the experiments of gastric emptying and intestinal motility, so improvement effect for functional dyspepsia was confirmed. Rutin showed a protective efficacy for cell damage by reactive oxygen species through antioxidant effect through significant free radical scavenging activity and effective inhibition of lipid peroxidation, and it also had partial effects on gastric cancer by cytotoxicity of cancer cells. Also, rutin may not induces the extrinsic apoptosis, but it influences the inhibition of cell viability and proliferation through the JNK pathway. Based on these results, the possibility of the development of the natural substance rutin as use of supplement treatment and preventing agent for gastric disease was confirmed. Especially, it is expected that the development of new drug for gastric mucous protectection, because rutin showed superior effects though the defensive factor enhancement. Further studies of the mechanisms of effects on gastric disease and apoptosis pathway should be conducted for scientific verification for the future development of rutin as a drug for gastric disease.
Patients with gastric disease like gastritis, peptic ulcer and functional dyspepsia have increased every year. According to the reported data of Korea Health Insurance review & assessment service, digestive disorders ‘esophagus, stomach and duodenum disease’ like gastritis, peptic ulcer and functional dyspepsia patients are over 10,360,000 in 2015. Also, gastric cancer occurred 30,184 cases which ranked 2nd in the frequency of cancer as 13.4% of total cancer rate. In age over twenties, gastric cancer has always been one of the top three causes of death, and it is the number one cause of the death of those in their thirties. Therefore, it has a high mortality among young people. Most of gastric diseases like gastritis, peptic ulcer and functional dyspepsia tend to turn into chronic diseases through repeated improvement and deterioration despite appropriate medication treatment, thus the high rate of direct and indirect social costs as well as medical expenses are used. The economic losses are rising even higher if the gastric cancer is included. So, the demand for the development of new drugs and functional foods for prevention is increasing. Antacids, H2 antagonists, proton pump inhibitors (PPIs), potassium-competitive acid blockers (P-CABs), H. pylori antimicrobial agents, prokinetics and adjuvant medication like anti-depressant and antianxiety drugs are widely used in the treatments for gastric disease. These medications are proven the efficacy but side effects have also been consistently reported due to the fact that they are synthesized pharmaceuticals. The side effects of antacids include constipation, diarrhea, reduced concentration of serum phosphate and metabolic alkalosis, while the side effects of the H2 antagonist cimetidine include gynecomastia, impotence, reduced sexual desire and drug interaction caused by inhibition of CYP3A4. Also, PPIs which are most frequently prescribed drugs worldwide for their effectiveness increase the risk of fracture and cause rise of blood pressure due to decrease a blood vessel relaxation according to the Science Daily report on November in 2013. This study aims to search material from the natural substances of safety and effectiveness empirically which can improve gastric disease treatments. To begin with, preliminary experiments were conducted on hawthorn that is a fruit of Crataegus pinnatifida as well as its effective compounds. The results of preliminary experiments showed that hawthorn’s water extracts and 70% ethanol extract have effects on gastritis, especially noticed rutin’s effectiveness. In order to identify the effects of rutin on gastric disease, animal models were used to confirm the protective effects both on acute gastritis caused by HCI·ethanol and the protective effects on gastric ulcer by indomethacin. As for gastric acid which can act as an aggressive factor when gastric mucosa becomes weak, it was also identified through acid-neutralizing test, gastric secretion test, and proton pump (H+/K+-ATPase) inhibition test. In addition, antibacterial activity experiment was done on Helicobacter pylori (H. pylori), which is known to be the causing factor of chronic gastritis, gastric ulcer and gastric cancer. In regards to the protective factor for gastric damage, prostaglandin E2 produced by arachidonic acid cascade which is a chain of enzyme response started from arachidonic acid at biosynthetic pathway was quantitatively analyzed, and mucus secretion through alcian blue stain was conducted to prove the increase of protective factors. For functional dyspepsia test, the experiments of gastric emptying and intestinal motility were conducted using animal model. In order to evaluate antioxidant activity, experiments such as reducing power assay, DPPH radical scavenging activity assay and lipid peroxidation assay were accomplished. Cytotoxicity was identified through MTT assay through SNU638 and AGS cells that are gastric cancer cell lines, and rutin’s effectiveness for cancer cells was confirmed through DAPI staining by AGS cells and flow cytometry analysis. Also, rutin’s effectiveness for apoptosis-inducing activity was confirmed through protein expression by western blot analysis. As a result for the experiment of aggressive factors, rutin showed a significant concentration-dependent effect on acute gastritis by HCI-ethanol and on gastric ulcer caused by indomethacin. On the experiments of acid-neutralizing capacity and gastric secretion, rutin shows a significant increasing effect on pH. Also, rutin inhibited acid secretion by inhibiting proton pump (H+/K+-ATPase), which is the gastric acid secreting enzyme involved at the final phase of gastric acid secretion. In the test for the antibacterial activity on H. pylori which causes diseases such as gastritis, gastric ulcer, gastric cancer and the aggressive factor in gastrointestinal disorder, rutin showed inhibitory effects on H. pylori colonization. As the result of experiment of protective factor, rutin was identified with gastric mucosa protection effects by increasing the concentration of PGE2 and mucus secretion that is protective factors of gastric mucosa preservation. In the experiment for improving functional dyspepsia, rutin showed a significant gastric emptying effect without gastric damage in the gastric emptying test, and rutin had better effectiveness on intestinal motility test compared to the control and positive control. So, the development as purgatives or diet pills could be considered according to the result. In experiments of antioxidant effect for active oxygen in regard to gastric disease by oxidative stress, rutin showed a reducing power capacity in the reducing power experiment, but the result was relatively low rather than control, pyrogallol. Rutin had the hydrogen-donating activity to DPPH radical in concentration-dependent manner and showed a significant free radical scavenging activity with an IC50 of 9.62 μg/ml. Also, rutin showed approximately 40-70% inhibition of lipid peroxidation with an IC50 of 9.8 μg/ml. Therefore, rutin shows a protective efficacy for cell damage by reactive oxygen species. In the experiment of cytotoxicity for gastric cancer cells, IC50 was shown as 74.5 μM and 131.2 μM below 200 μM in SNU638 cell and AGS cell respectively which showed the cytotoxicity of rutin for cancer cells. With DAPI staining experiment, it was observed that the number of cells for AGS cancer cell lines was decreased and the cells were transformed concentration-dependently. So, rutin was identified that it had effects on apoptosis of cancer cells. Through the flow cytometry assay, rutin was also identified that it had effects on apoptosis of cancer cells in concentration-dependent manner. As the result of protein expression associated with apoptosis by western blot analysis, rutin may influence the inhibition of cell viability and proliferation by the JNK pathway, but rutin may not induce the anticancer effect by extrinsic apoptosis. According to the above experiment results, it was identified that rutin had effects on inhibiting gastric acid, NSAIDs, proton pump and H. pylori, on enhancing protective factors by increasing PGE2 and mucus secretion in gastritis and gastric ulcer. Rutin showed outstanding effects in the experiments of gastric emptying and intestinal motility, so improvement effect for functional dyspepsia was confirmed. Rutin showed a protective efficacy for cell damage by reactive oxygen species through antioxidant effect through significant free radical scavenging activity and effective inhibition of lipid peroxidation, and it also had partial effects on gastric cancer by cytotoxicity of cancer cells. Also, rutin may not induces the extrinsic apoptosis, but it influences the inhibition of cell viability and proliferation through the JNK pathway. Based on these results, the possibility of the development of the natural substance rutin as use of supplement treatment and preventing agent for gastric disease was confirmed. Especially, it is expected that the development of new drug for gastric mucous protectection, because rutin showed superior effects though the defensive factor enhancement. Further studies of the mechanisms of effects on gastric disease and apoptosis pathway should be conducted for scientific verification for the future development of rutin as a drug for gastric disease.
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