참당귀로부터 유래된 Decursin complexes의 Nano-emulsion을 통한 상처치료 효과 기능성 개선 Improved wound healing effect of decursin complexes nano-emulsion derived from Angelica gigas Nakai원문보기
최근 BT 분야의 천연물 이용은 생리활성 물질인 3차 기능성분물질이 건강관리, 다이어트나 미용 혹은 각종 질병예방효과를 기대하여 많이 이용되고 있다. 이와 같은 천연물들은 오랜 기간 생약(生藥)을 비롯한 기능성식품과 기능성화장품 및 각종 민약 (民約) 분야에 많이 활용 되어 왔으며 대체의학(complementary and alternative medicine)에 대한 대중적 관심과 국가 차원의 연구개발정책을 수립하여 지원이 확대되면서 천연물산업은 기능성식품과 기능성화장품 분야에서 첨단 BT기술의 발전과 함께 크게 부상하고 있다. 우리나라와 중국의 동북부 지역의 고랭지역에서 자생하는 ...
최근 BT 분야의 천연물 이용은 생리활성 물질인 3차 기능성분물질이 건강관리, 다이어트나 미용 혹은 각종 질병예방효과를 기대하여 많이 이용되고 있다. 이와 같은 천연물들은 오랜 기간 생약(生藥)을 비롯한 기능성식품과 기능성화장품 및 각종 민약 (民約) 분야에 많이 활용 되어 왔으며 대체의학(complementary and alternative medicine)에 대한 대중적 관심과 국가 차원의 연구개발정책을 수립하여 지원이 확대되면서 천연물산업은 기능성식품과 기능성화장품 분야에서 첨단 BT기술의 발전과 함께 크게 부상하고 있다. 우리나라와 중국의 동북부 지역의 고랭지역에서 자생하는 참당귀는 미나리과 속 다년생 초본으로 다양한 약리적 효과가 있는 것이 알려져 있어 생약재로 널리 사용되어 왔다. 참당귀의 뿌리, 줄기에는 쿠마린 계열의 다양한 물질이 존재한다는 것이 알려져 있고 대표적인 물질로는 dihydropyranocoumarin 계열의 decursin과 decursinol angelate 가 다량 함유되어 있다는 것이 1967년에 처음으로 밝혀졌다. 참당귀의 다양한 생리활성 작용이 밝혀져 있으나, 혈액 순환 개선을 통한 상처 치료 효과에 대한 명확한 기전은 밝혀지지 않았다. 본 연구에서는 참당귀의 기능성 중 혈액 순환 개선을 통한 상처 치료 효과를 세포수준에서 검증하고 관련 유전자의 발현 양상을 조사함으로써 그 기능을 과학적으로 입증하고자 한다. 또한, decursin 및 decursinol angelate는 hydrophobic compound로서 수용성 물질에 대한 용해도가 상대적으로 낮으며 생체 이용률의 문제를 갖는다. 따라서 nano-emulsion제조 기술을 통해 decursin complexes nano-emulsion을 제조하고 nano-emulsion의 의해 개선된 상처 치료 효과를 통하여 새로운 기능성 소재로서의 가능성을 제시하고자 한다. 먼저, 진부GAP영농조합에서 재배된 참당귀를 수확하여 분쇄, 건조한 것을 주정 알코올을 사용하여 추출하고, MPLC를 사용하여 decursin complexes를 분리하였다. 이렇게 분리된 decursin complexes를 HaCaT (Human Keratinocyte)에 농도별로 처리하여 wound healing 효과를 조사하였고, 0.5 μg/ml의 농도에서 효과적으로 wound healing 효과가 있음을 규명하였다. 그리고 생체 이용률을 증가시키기 위해 decursin complexes nano-emulsion을 제조하고 이 nano-emulsion에 의해 개선된 wound healing 효과를 확인하였다. Decursin complexes nano-emulsion의 농도 0.08 μg/ml에서 가장 효과적인 wound healing 효과를 확인하였으며, decursin complexes의 nano-emulsion의 농도 0.08 μg/ml에서의 wound healing 효과가 nano-emulsion화 하지 않은 동일 농도의 decursin complexes보다 더 효과적인 wound healing 효과를 입증하면서, nano-emulsion화된 decursin complexes가 더 효율적으로 세포내로 흡수되어 wound healing 효과가 개선될 수 있는 가능성을 보여주었다. 이는 산업적으로도 저 농도에서도 뛰어난 생리활성 기능을 구현할 수 있는 제품 개발이 가능하다는 것을 의미하며, 최종 생산단가를 낮추어 경제적으로도 중요한 기술이라 예상된다. 그리고 decursin complexes에 의한 wound healing 효과와 관련된 signaling pathway를 탐색하기 위해서 immunoblotting과 EGFR biosensor 세포주를 이용하였다. Immunoblotting결과, EGFR 유래 signal pathway와는 관련이 없는 것으로 확인되었으며 EGFR biosensor를 이용한 실험에서도 동일한 결과를 확인하였다. 하지만 ERK 단백질의 phosphorylation이 발생하였기 때문에 EGFR유래가 아닌 다른 receptor유래 signal pathway에 의해 wound healing 효과가 나타나는 것으로 예상되었으며 Human wound healing qRT-PCR assay를 이용하여 decursin 및 decursinol angelate 처리에 의한 HaCaT cell 내의 유전자 발현양상을 탐색하였다. decursin을 처리한 HaCaT에서는 ECM remodeling enzyme 중 CTSG 및 F13A1 유전자와 cell adhesion molecules을 발현하는 ITGB2 유전자가 control에 비해 10배 이상 up-regulation되었다. Decursinol angelate 처리군에서는 ECM structural constituents를 발현하는 COL1A1, ECM remodeling enzyme을 발현하는 F13A1, growth factors를 발현하는 FGF10 및 HGF, inflammatory cytokine 유전자를 발현하는 IL10 유전자가 특이적으로 up-regulation이 되었다. 이는 decursin 과 decursinol angelate가 구조적으로 매우 유사하지만 HaCaT 세포주내에서 작용하는 단백질과 기능적으로 다르며 up-regulation된 유전자 수에서도 차이가 나는 것으로 예상할 수 있다. 따라서 참당귀 추출물로부터 분리한 decursin complexes는 wound healing 효과를 지니고 있으며, 이를 nano-emulsion화 했을 때 개선된 효과를 나타냈고, 과학적으로 decursin과 decursinol angelate가 작용하는 단백질이 서로 다르다는 것을 입증하면서 천연물 산업의 원료로서 활용 가능성이 있음을 확인하였다.
최근 BT 분야의 천연물 이용은 생리활성 물질인 3차 기능성분물질이 건강관리, 다이어트나 미용 혹은 각종 질병예방효과를 기대하여 많이 이용되고 있다. 이와 같은 천연물들은 오랜 기간 생약(生藥)을 비롯한 기능성식품과 기능성화장품 및 각종 민약 (民約) 분야에 많이 활용 되어 왔으며 대체의학(complementary and alternative medicine)에 대한 대중적 관심과 국가 차원의 연구개발정책을 수립하여 지원이 확대되면서 천연물산업은 기능성식품과 기능성화장품 분야에서 첨단 BT기술의 발전과 함께 크게 부상하고 있다. 우리나라와 중국의 동북부 지역의 고랭지역에서 자생하는 참당귀는 미나리과 속 다년생 초본으로 다양한 약리적 효과가 있는 것이 알려져 있어 생약재로 널리 사용되어 왔다. 참당귀의 뿌리, 줄기에는 쿠마린 계열의 다양한 물질이 존재한다는 것이 알려져 있고 대표적인 물질로는 dihydropyranocoumarin 계열의 decursin과 decursinol angelate 가 다량 함유되어 있다는 것이 1967년에 처음으로 밝혀졌다. 참당귀의 다양한 생리활성 작용이 밝혀져 있으나, 혈액 순환 개선을 통한 상처 치료 효과에 대한 명확한 기전은 밝혀지지 않았다. 본 연구에서는 참당귀의 기능성 중 혈액 순환 개선을 통한 상처 치료 효과를 세포수준에서 검증하고 관련 유전자의 발현 양상을 조사함으로써 그 기능을 과학적으로 입증하고자 한다. 또한, decursin 및 decursinol angelate는 hydrophobic compound로서 수용성 물질에 대한 용해도가 상대적으로 낮으며 생체 이용률의 문제를 갖는다. 따라서 nano-emulsion제조 기술을 통해 decursin complexes nano-emulsion을 제조하고 nano-emulsion의 의해 개선된 상처 치료 효과를 통하여 새로운 기능성 소재로서의 가능성을 제시하고자 한다. 먼저, 진부GAP영농조합에서 재배된 참당귀를 수확하여 분쇄, 건조한 것을 주정 알코올을 사용하여 추출하고, MPLC를 사용하여 decursin complexes를 분리하였다. 이렇게 분리된 decursin complexes를 HaCaT (Human Keratinocyte)에 농도별로 처리하여 wound healing 효과를 조사하였고, 0.5 μg/ml의 농도에서 효과적으로 wound healing 효과가 있음을 규명하였다. 그리고 생체 이용률을 증가시키기 위해 decursin complexes nano-emulsion을 제조하고 이 nano-emulsion에 의해 개선된 wound healing 효과를 확인하였다. Decursin complexes nano-emulsion의 농도 0.08 μg/ml에서 가장 효과적인 wound healing 효과를 확인하였으며, decursin complexes의 nano-emulsion의 농도 0.08 μg/ml에서의 wound healing 효과가 nano-emulsion화 하지 않은 동일 농도의 decursin complexes보다 더 효과적인 wound healing 효과를 입증하면서, nano-emulsion화된 decursin complexes가 더 효율적으로 세포내로 흡수되어 wound healing 효과가 개선될 수 있는 가능성을 보여주었다. 이는 산업적으로도 저 농도에서도 뛰어난 생리활성 기능을 구현할 수 있는 제품 개발이 가능하다는 것을 의미하며, 최종 생산단가를 낮추어 경제적으로도 중요한 기술이라 예상된다. 그리고 decursin complexes에 의한 wound healing 효과와 관련된 signaling pathway를 탐색하기 위해서 immunoblotting과 EGFR biosensor 세포주를 이용하였다. Immunoblotting결과, EGFR 유래 signal pathway와는 관련이 없는 것으로 확인되었으며 EGFR biosensor를 이용한 실험에서도 동일한 결과를 확인하였다. 하지만 ERK 단백질의 phosphorylation이 발생하였기 때문에 EGFR유래가 아닌 다른 receptor유래 signal pathway에 의해 wound healing 효과가 나타나는 것으로 예상되었으며 Human wound healing qRT-PCR assay를 이용하여 decursin 및 decursinol angelate 처리에 의한 HaCaT cell 내의 유전자 발현양상을 탐색하였다. decursin을 처리한 HaCaT에서는 ECM remodeling enzyme 중 CTSG 및 F13A1 유전자와 cell adhesion molecules을 발현하는 ITGB2 유전자가 control에 비해 10배 이상 up-regulation되었다. Decursinol angelate 처리군에서는 ECM structural constituents를 발현하는 COL1A1, ECM remodeling enzyme을 발현하는 F13A1, growth factors를 발현하는 FGF10 및 HGF, inflammatory cytokine 유전자를 발현하는 IL10 유전자가 특이적으로 up-regulation이 되었다. 이는 decursin 과 decursinol angelate가 구조적으로 매우 유사하지만 HaCaT 세포주내에서 작용하는 단백질과 기능적으로 다르며 up-regulation된 유전자 수에서도 차이가 나는 것으로 예상할 수 있다. 따라서 참당귀 추출물로부터 분리한 decursin complexes는 wound healing 효과를 지니고 있으며, 이를 nano-emulsion화 했을 때 개선된 효과를 나타냈고, 과학적으로 decursin과 decursinol angelate가 작용하는 단백질이 서로 다르다는 것을 입증하면서 천연물 산업의 원료로서 활용 가능성이 있음을 확인하였다.
Recently, physiologically active substances from natural products have been widely used in the BT field for health care, diet, beauty, and various disease prevention effects. These natural products have been used for a long time in the field of functional foods, functional cosmetics and herbal medic...
Recently, physiologically active substances from natural products have been widely used in the BT field for health care, diet, beauty, and various disease prevention effects. These natural products have been used for a long time in the field of functional foods, functional cosmetics and herbal medicines. As public interest in complementary and alternative medicine and support for national R & D have expanded, the natural products industry has emerged with the development of advanced BT technology in functional foods and functional cosmetics. Angelica gigas Nakai which grows in the Korea and northeastern region of China is known to have various pharmacological effects and is widely used as an herbal medicine. It is known that there are various coumarin-based compounds in the roots and stem of Angelica gigas Nakai. It was first discovered in 1967 that a representative compound is a dihydropyranocoumarin-type decursin and decursinol angelate. Various physiological activities of Angelica gigas have been revealed. However, a clear mechanism for wound healing by improvement of blood circulation was not revealed. In this study, we tried to verify the function of wound healing effect through improvement of blood circulation among the functionalities of Angelica gigas Nakai on the cellular level and to prove its function by investigating the expression patterns of related genes. In addition, decursin and decursinol angelate are hydrophobic compounds that have relatively low solubility in water soluble materials and bioavailability problems. Therefore, we have manufactured decursin complexes nano-emulsion through nano-emulsion manufacturing technology, and suggest possibility of new functional material by verifying the improved wound healing effect by nano-emulsion. Angelica gigas Nakai was harvested in Jinbu GAP and ground, dried. It was extracted with ethanol, and decursin complexes were isolated by using MPLC. Separated decursin complexes were treated with HaCaT (Human Keratinocyte) at different concentrations to investigate the wound healing effect, and it was found that the most effective concentration for wound healing effect is 0.5 μg/ml. In order to increase the bioavailability, decursin complexes nano-emulsion was prepared and the improved wound healing effect by this nano-emulsion was confirmed. The most effective concentration of decursin complexes nano-emulsion for wound healing effect was 0.08 μg/ml. It was confirmed that the wound healing effect at 0.08 μg/ml of the decursin complexes nano-emulsion is more effective than the decursin complexes at the same concentration without nano-emulsification. It means that nano-emulsified decursin complexes were more efficiently absorbed into the cells and the wound healing effect could be improved. This means that it is possible to develop a product having an excellent physiological activity at a low concentration in the industry, and it is expected to be an economically important technology because it can lower the final production cost. Immunoblotting was performed and EGFR biosensor cell lines were used to detect signaling pathways associated with wound healing effects by decursin complexes. Immunoblotting results showed that the wound healing effect of decursin complexes was not related to the EGFR signaling pathway, and the same results were obtained with the EGFR biosensor cell lines. However, due to the phosphorylation of ERK protein, it was expected that the wound healing effect would be caused by the signal pathway derived from other receptor. So, human wound healing qRT-PCR assay was used to detect gene expression patterns in HaCaT cells by decursin and decursinol angelate treatment. In decursin-treated group, CTSG and F13A1 genes related to ECM remodeling enzyme and ITGB2 gene expressing cell adhesion molecule were over 10 times up-regulated compared to the control. In the decursinol angelate-treated group, COL1A1 gene expressing ECM structural constituents, F13A1 gene expressing ECM remodeling enzyme, FGF10 and HGF genes expressing growth factors and IL10 gene expressing the inflammatory cytokine were specifically up-regulated. There results suggest that although decursin and decursinol angelate are structurally very similar, they function differently in HaCaT cell lines and the number of up-regulated genes are also different. Therefore, the decursin complexes isolated from Angelica gigas Nakai have wound healing effect, which showed an improved effect when nano-emulsified, and scientifically proved that decursin and decursinol angelate function differently from each other. These results mean that it can be used as a raw material in the natural products industry.
Recently, physiologically active substances from natural products have been widely used in the BT field for health care, diet, beauty, and various disease prevention effects. These natural products have been used for a long time in the field of functional foods, functional cosmetics and herbal medicines. As public interest in complementary and alternative medicine and support for national R & D have expanded, the natural products industry has emerged with the development of advanced BT technology in functional foods and functional cosmetics. Angelica gigas Nakai which grows in the Korea and northeastern region of China is known to have various pharmacological effects and is widely used as an herbal medicine. It is known that there are various coumarin-based compounds in the roots and stem of Angelica gigas Nakai. It was first discovered in 1967 that a representative compound is a dihydropyranocoumarin-type decursin and decursinol angelate. Various physiological activities of Angelica gigas have been revealed. However, a clear mechanism for wound healing by improvement of blood circulation was not revealed. In this study, we tried to verify the function of wound healing effect through improvement of blood circulation among the functionalities of Angelica gigas Nakai on the cellular level and to prove its function by investigating the expression patterns of related genes. In addition, decursin and decursinol angelate are hydrophobic compounds that have relatively low solubility in water soluble materials and bioavailability problems. Therefore, we have manufactured decursin complexes nano-emulsion through nano-emulsion manufacturing technology, and suggest possibility of new functional material by verifying the improved wound healing effect by nano-emulsion. Angelica gigas Nakai was harvested in Jinbu GAP and ground, dried. It was extracted with ethanol, and decursin complexes were isolated by using MPLC. Separated decursin complexes were treated with HaCaT (Human Keratinocyte) at different concentrations to investigate the wound healing effect, and it was found that the most effective concentration for wound healing effect is 0.5 μg/ml. In order to increase the bioavailability, decursin complexes nano-emulsion was prepared and the improved wound healing effect by this nano-emulsion was confirmed. The most effective concentration of decursin complexes nano-emulsion for wound healing effect was 0.08 μg/ml. It was confirmed that the wound healing effect at 0.08 μg/ml of the decursin complexes nano-emulsion is more effective than the decursin complexes at the same concentration without nano-emulsification. It means that nano-emulsified decursin complexes were more efficiently absorbed into the cells and the wound healing effect could be improved. This means that it is possible to develop a product having an excellent physiological activity at a low concentration in the industry, and it is expected to be an economically important technology because it can lower the final production cost. Immunoblotting was performed and EGFR biosensor cell lines were used to detect signaling pathways associated with wound healing effects by decursin complexes. Immunoblotting results showed that the wound healing effect of decursin complexes was not related to the EGFR signaling pathway, and the same results were obtained with the EGFR biosensor cell lines. However, due to the phosphorylation of ERK protein, it was expected that the wound healing effect would be caused by the signal pathway derived from other receptor. So, human wound healing qRT-PCR assay was used to detect gene expression patterns in HaCaT cells by decursin and decursinol angelate treatment. In decursin-treated group, CTSG and F13A1 genes related to ECM remodeling enzyme and ITGB2 gene expressing cell adhesion molecule were over 10 times up-regulated compared to the control. In the decursinol angelate-treated group, COL1A1 gene expressing ECM structural constituents, F13A1 gene expressing ECM remodeling enzyme, FGF10 and HGF genes expressing growth factors and IL10 gene expressing the inflammatory cytokine were specifically up-regulated. There results suggest that although decursin and decursinol angelate are structurally very similar, they function differently in HaCaT cell lines and the number of up-regulated genes are also different. Therefore, the decursin complexes isolated from Angelica gigas Nakai have wound healing effect, which showed an improved effect when nano-emulsified, and scientifically proved that decursin and decursinol angelate function differently from each other. These results mean that it can be used as a raw material in the natural products industry.
주제어
#참당귀 Decursin complexes Decursin Decursinol angelate 상처치료 효과 Nano-emulsion
학위논문 정보
저자
한지수
학위수여기관
명지대학교 대학원
학위구분
국내석사
학과
바이오모듈레이션학학과간협동과정
발행연도
2017
총페이지
ix, 72 p.
키워드
참당귀 Decursin complexes Decursin Decursinol angelate 상처치료 효과 Nano-emulsion
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