황련 추출물의 충치 예방효과 가능성을 확인하고자 S. mutans JC-2에 대하여 황련 추출물 및 그의 주요 활성성분의 항균효과, 산생성 억제효과, GTase 활성 억제효과, 균체부착 억제효과를 조사하였다. 메탄올 추출물은 물추물에 비하여 S. mutans에 대해 강한 항균효과를 나타내었으며, 이들 추출물의 S. mutans에 대한 최소저지농도(MIC)는 각각 $130\;{\mu}g/mL$, $200\;{\mu}g/mL$이었다. 황련의 주요 활성성분인 berberine과 palmatine의 MIC는 각각 $50\;{\mu}g/mL$, $110\;{\mu}g/mL$로 황련 추출물에 비하여 강한 항균활성을 나타내었다. 메탄올 추출물, berberine, palmatine을 $121^{\circ}C$, 15분간 열처리했을 때 항균효과가 전혀 감소하지 않아, 열에 매우 안정함이 확인되었다. S. mutans의 산생성에 대해서도 MIC 농도에서 메탄올 추출물, berberine, palmatine 모두 배양 24시간째에 산생성을 완전하게 억제하였다. GTase 활성 억제효과는 $300\;{\mu}g/mL$ 농도에서 메탄올 추출물, berberine, palmatine이 각각 23.2, 46.1, 17.1%의 억제율을 보였고, 물 추출물은 억제효과가 없었다. 반면에 S. mutans의 부착에 대해서는 생장 부분저해농도에서 물 추출물과 메탄올 추출물, beberine, palmatine의 경우 저해율이 각각 59.2%, 13.3%. 4.2%, 41.7%로써 물 추출물과 palmatine이 높은 저해율을 나타내었다. 이상의 결과로부터 황련 추출물의 충치억제효과는 주요 활성성분인 berberine과 palmatine의 S. mutans에 대한 항균효과, GTase 활성억제와 균체 부착 억제효과 등에 기인한 것이라 여겨지며, 황련 추출물이 충치예방을 위한 기능성 천연소재로서 매우 우수한 것으로 판단되었다.
황련 추출물의 충치 예방효과 가능성을 확인하고자 S. mutans JC-2에 대하여 황련 추출물 및 그의 주요 활성성분의 항균효과, 산생성 억제효과, GTase 활성 억제효과, 균체부착 억제효과를 조사하였다. 메탄올 추출물은 물추물에 비하여 S. mutans에 대해 강한 항균효과를 나타내었으며, 이들 추출물의 S. mutans에 대한 최소저지농도(MIC)는 각각 $130\;{\mu}g/mL$, $200\;{\mu}g/mL$이었다. 황련의 주요 활성성분인 berberine과 palmatine의 MIC는 각각 $50\;{\mu}g/mL$, $110\;{\mu}g/mL$로 황련 추출물에 비하여 강한 항균활성을 나타내었다. 메탄올 추출물, berberine, palmatine을 $121^{\circ}C$, 15분간 열처리했을 때 항균효과가 전혀 감소하지 않아, 열에 매우 안정함이 확인되었다. S. mutans의 산생성에 대해서도 MIC 농도에서 메탄올 추출물, berberine, palmatine 모두 배양 24시간째에 산생성을 완전하게 억제하였다. GTase 활성 억제효과는 $300\;{\mu}g/mL$ 농도에서 메탄올 추출물, berberine, palmatine이 각각 23.2, 46.1, 17.1%의 억제율을 보였고, 물 추출물은 억제효과가 없었다. 반면에 S. mutans의 부착에 대해서는 생장 부분저해농도에서 물 추출물과 메탄올 추출물, beberine, palmatine의 경우 저해율이 각각 59.2%, 13.3%. 4.2%, 41.7%로써 물 추출물과 palmatine이 높은 저해율을 나타내었다. 이상의 결과로부터 황련 추출물의 충치억제효과는 주요 활성성분인 berberine과 palmatine의 S. mutans에 대한 항균효과, GTase 활성억제와 균체 부착 억제효과 등에 기인한 것이라 여겨지며, 황련 추출물이 충치예방을 위한 기능성 천연소재로서 매우 우수한 것으로 판단되었다.
The effects of Coptis chinensis Franch(CCF) extract on the growth, acid production, cell adherence and glucosyltransferase(GTase) activity of Streptococcus mutans JC-2 were investigated. Methanol extract from CCF showed a strong inhibitory effect on the growth of S. mutans. The minimal inhibition co...
The effects of Coptis chinensis Franch(CCF) extract on the growth, acid production, cell adherence and glucosyltransferase(GTase) activity of Streptococcus mutans JC-2 were investigated. Methanol extract from CCF showed a strong inhibitory effect on the growth of S. mutans. The minimal inhibition concentration(MIC) of the methanol extract was determined as $130\;{\mu}g/mL$, whereas MIC of water extract was $200\;{\mu}g/mL$. MICs of berberine and palmatine were $50\;{\mu}g/mL$ and $110\;{\mu}g/mL$, respectively, showing stronger antimicrobial activities than the extracts of CCF. Antimicrobial activities of methanol extract, berberine and palmatine were not decreased by heating at $121^{\circ}C$ for 15 min, suggesting that the antimicrobial components including berberine and palmatine are heat-stable. Acid production of S. mutans was decreased by methanol and water extracts, berberine and palmatine. The activity of GTase was inhibited by methanol extract, berberine and palmatine at $300\;{\mu}g/mL$ with 23.2%, 46.1% and 17.1%, respectively, but was not inhibited by water extract. The water extract and palmatine at sub-MICs inhibited the adherence of S. mutans to glass surface by 59.2% and 41.7%, respectively. These results suggest that CCF extracts have anticariogenic effects and could be used as an anticariogenic food additive.
The effects of Coptis chinensis Franch(CCF) extract on the growth, acid production, cell adherence and glucosyltransferase(GTase) activity of Streptococcus mutans JC-2 were investigated. Methanol extract from CCF showed a strong inhibitory effect on the growth of S. mutans. The minimal inhibition concentration(MIC) of the methanol extract was determined as $130\;{\mu}g/mL$, whereas MIC of water extract was $200\;{\mu}g/mL$. MICs of berberine and palmatine were $50\;{\mu}g/mL$ and $110\;{\mu}g/mL$, respectively, showing stronger antimicrobial activities than the extracts of CCF. Antimicrobial activities of methanol extract, berberine and palmatine were not decreased by heating at $121^{\circ}C$ for 15 min, suggesting that the antimicrobial components including berberine and palmatine are heat-stable. Acid production of S. mutans was decreased by methanol and water extracts, berberine and palmatine. The activity of GTase was inhibited by methanol extract, berberine and palmatine at $300\;{\mu}g/mL$ with 23.2%, 46.1% and 17.1%, respectively, but was not inhibited by water extract. The water extract and palmatine at sub-MICs inhibited the adherence of S. mutans to glass surface by 59.2% and 41.7%, respectively. These results suggest that CCF extracts have anticariogenic effects and could be used as an anticariogenic food additive.
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제안 방법
즉, 균 배양액 10mL에 증류수. 40mL를 가하고 0.1% phenolphtalein 용액을 2방울 떨어뜨린 다음 0.1 N NaOH로 중화적정하고 소비된 NaOH 양을 젖산으로 환산하여 산생성량을 측정하였다.
5 ml의 BHI broth를 넣은 시험관에 20μL 첨가시 각각의 최종농도 (|ig/mL)가 되도록 조제한 황련추출물과 berberine, palmatine의 용해액 20pL를 각각 첨가한 다음, 121℃, 15분간 열처리를 하였다. 전배양한 균 8.
S. mutans JC-2의 항균에 미치는 황련 물추출물과 메탄올 추출물의 억제효과를 평가하기 위해 BHI broth 5mL에 첨가했을 때 각각의 최종농도가 되도록 조제한 황련 추출물 20gL를 첨가하고 전배양액 10μL(8.0 ×105 cell)를 접종하여 24시간 배양하면서 경시적인 균의 생장상태를 측정한 생장곡선은 Fig. 1(A), (B)와 같다. S.
본 연구에서는 오랫동안 생약재로 사용되어오고 있는 황련의 추출물 및 그의 주요 활성성분으로 알려진 berberine과 palmatine을 사용하여 mutans streptococci 중에서도 치아우식증에 크게 관련이 있는 5. mutans^ 생장, 산생성, 균체부착 및 GTase 활성 둥의 억제에 대한 효과를 조사하였다.
0X"cell)를 접종하고 N2 기체로 다시 bubbling한 다음, 37℃에서 24시간 정치배양하였다. 경시적인 균의 생육도는 Miniphoto 518(Taitec, Japan)을 이용하여 660nm에서 O.D.를 측정하였다. 균의 생육여부가 관찰되지 않는 가장 낮은 농도를 최소저지농도(minimum inhibition concentration, MIC)로 하였다.
를 측정하였다. 균의 생육여부가 관찰되지 않는 가장 낮은 농도를 최소저지농도(minimum inhibition concentration, MIC)로 하였다.
D를 측정하였다. 대조구의 경우 시료 대신에 멸균수를 첨가하였으며, O.D.를 측정하여 균체부착 저해율을 구하였다.
황련의 주요 활성성분인 berberine은 황련근경에 약 7-9% 함유되어 있는데"', 이러한 berberine의 용해도가 물보다 메탄올에 더 크기 때문에 메탄올 추출물에 더 많은 berberine이 용해되어져 높은 항균활성을 나타낸 것으로 생각된다. 따라서 황련의 주요 활성물질로 알려진 berberine과 palmatine의 MIC를 berberine chloride과 palmatine chloride를 사용하여 측정하였으며, 그 결과는 각각 Fig. 1(C), (D)에서와 같이 50μg/mL, llO^g/mL이었다. Berberine과 palmatine 모두 황련 추출물보다 높은 항균활성을 나타내었다.
14mL을 첨가하여 최종 부피를 1 mL가 되도록 조정하였다. 시험관을 30° 기울인 상태로 효소액을 37P에서 24시간 동안 반응시키고, vortex하여 하여 이ucan을 분산시킨 다음 550 run에서의 O.D. 를 측정 (Shimadzu UV1601PC, Japan)하였다. 대조구의 경우 시료 대신에 멸균수를 첨가하였으며, QD.
mutans^]- 생성한 water-insoluble glucan에 의해 치면에 정착하는 것을 방지하는 것도 충치를 예방하는 방법중의 하나이다(23). 유도기를 지연시키나 24시간 후에는 대조구와 비슷한 흡광도를 나타내는 농도(생장 부분 저해농도, Table 1 참조)에서 각각의 시료가 S. mutans 균체 부착을 억제하는지를 확인하였다. 시료별 균체부착 저해율은 Table 3과 같다.
121℃, 15분간 열처리를 하였다. 전배양한 균 8.0 × 105 cell을 접종하고 N2 기체로 bubbling후 37℃에서 24시간 정치배양 하면서 경시적으로 660 nn에서의 O.D.를 측정하여 균의 생장상태를 측정하였다. 한편 시험균에 의해 형성되는 유기산의 생성량은 12시간과 24시간째에 산가적정을 실시하여 평가하였다.
glucan을 분광광도법으로 측정하였다(12). 즉 시험관에 기 질용액 (sucrose 12.5 g, sodium azide 0.25 g을 1L의 lOmM sodium phosphate buffer(pH 6.8)에 용해시켜 121-C에서 15분간 멸균) 0.8mL, 조효소액 0.04 mL, 농도별 시료 0.02 mL, 멸균수 0.14mL을 첨가하여 최종 부피를 1 mL가 되도록 조정하였다. 시험관을 30° 기울인 상태로 효소액을 37P에서 24시간 동안 반응시키고, vortex하여 하여 이ucan을 분산시킨 다음 550 run에서의 O.
이용하여 측정하였다. 즉, BHI broth 4.5 mL, 10%(w/v) sucrose 0.5 mL를 함유한 시험관에 첨가시 각각의 최종농도가 되도록 조제한 황련 추출물, berberine, palmatine을 각각 20 gL 첨가하였다. 전배양한 균 8.
치면 세균막 형성저해제 즉, S. mutans^ GTUse 활성 저해제가 가장 유효한 충치 예방수단으로 인정되고(12)있으므로 균의 생장저해 효과를 나타낸 황련 추출물과 그의 활성물질이 GTase의 활성에 미치는 영향을 조사하였다. S.
를 측정하여 균의 생장상태를 측정하였다. 한편 시험균에 의해 형성되는 유기산의 생성량은 12시간과 24시간째에 산가적정을 실시하여 평가하였다. 즉, 균 배양액 10mL에 증류수.
황련 메탄올 추출물에 함유되어 있는 항균활성 물질의 열안정성을 조사하기 위하여 추출물을 121℃에서 15분간 열처리한 후 S. mutans JC-2의 생장에 미치는 영향을 조사하였다. 황련 메탄올 추출물은 열처리에 의해서도 S.
대상 데이터
4%이었다. Brain heart infusion(BHI) 은 Difco 사 제품을, berberine chloride, palmatine chloride는 Sigma사 제품을 사용하였다
S. mutans JC-2 균주는 원광대학교 치과대학 미생물학 교실로부터 분양 받아 사용하였다. S.
본 실험에 사용된 황련은 전주시내 건재상에서 구입하였다. 분쇄한 황련 20 g에 증류수를 l:10(w/v)이 되도록 가하여 열탕 환류추출(100℃, 2 hr)하고 원심분리(4℃, 4000><&20min)한 후 상징액을 여과(Whatman No.
이론/모형
이 과정을 2회 반복하여 황산암모늄을 제거하였다 투석액은 다시 25, OOOXg로 30분간 원심분리하고 그의 상등액을 조효소액으로 사용하였다. 회수된 조효소액의 단백질 농도는 Lowry 등""의 방법을 이용하여 측정하였으며, 표준 단백질로는 bovine serum albumin을 사용하였다.
GTase 효소원의 제조는 Namba 등의 방법(17)에 따라 실시하였다. 2L의 BHI broth에 전배양한 균 100mL을 접종하여 혐기적 조건하에서 16시간 정치배양한 후 12, OOOXg로 20분간 원심분리하에 상등액을 회수하였다.
Glhso의 활성은 sucrose를 기질로 하여 생성된 불용성 glucan을 분광광도법으로 측정하였다(12). 즉 시험관에 기 질용액 (sucrose 12.
균체부착 억제효과는 Ooshima 둥(14)의 시험관 유리부착법을 이용하여 측정하였다. 즉, BHI broth 4.
성능/효과
황련 물추출물은 농도가 중가하여도 GTase의 저해활성에 어떠한 영향도 끼치지 않았으나, 황련 메탄을 추출물은 농도가 중가할수록 저해활성도 중가하였다. 300ng/mL의 농도에서 메탄올 추출물, berberine, pahnatine의 GTase 활성 저해율은 각각 23.2, 42.1, 17.1%로써 berberine이 매우 우수한 GTase 활성 저해물질임을 보여주고 있다. 황련에 있어서 주요활성성분인 berberine과 paknatine이 물보다는 메탄올에 용해성이 크고, 물추출물의 경우 GTase에 기질로 사용될 수 있는 당 성분들이 같이 추출되어져 저해 효과가 거의 없었던 것으로.
1(C), (D)에서와 같이 50μg/mL, llO^g/mL이었다. Berberine과 palmatine 모두 황련 추출물보다 높은 항균활성을 나타내었다. 특히 berberine은 메탄올 추출물과 palmatine에 비교할 때 2배 이상의 저해활성을 나타내었고, S.
mutans JC-2의 산생성량이 감소되었다. 각 시료의 부분 저해 농도의 경우 12시간 째에는 균의 생육을 억제하여 산생성량이 감소하였으나, 24시간 째에는 균이 대조구와 동일하게 완전 생장함에 따라 대조구와 비슷한 경향을 보였다. 그러나 균의 생육을 완전 저해하는 농도에서는 24시간 째에도 산 생성량이 중가하지 않음을 알 수 있었다.
시료별 균체부착 저해율은 Table 3과 같다. 물 추출물과 paknatine의 경우, 150μg/mL와 60μg/mL의농도에서 각각 59.2%, 41.7%의 저해율을 보였으나, 메탄올 추출물과 berberine의 경우, 60μg/mL와 20ng/mL 농도에서 각각 13.3%, 4.2%의 낮은 저해율을 보였다. 이러한 결과는 각 시료의 GTase 활성 억제효과(Table 2)와는 대조적인 결과로써, GTase 활성을 거의 저해하지 않았던 물추출물 중에는 충치균의 GTase 생합성을 강하게 억제시키는 미지의 활성성분이 함유되어 있을 것으로 추정되며, pahnatine은 50ug/mL 농도에서 GTase 활성을 거의 억제하지 않았으나 생장 부분 저해농도인 60ng/mL에서 GTase 생합성을 강하게 억제하여 water-insoluble glucan의 생성을 저하시킴으로써 시험관 유리표면에의 S.
각각의 농축물을 동결건조하여 -20℃ 에 보관하면서 시료로 사용하였다. 물 추출물과 메탄올 추출물의 회수율은 각각 23.9%, 13.4%이었다. Brain heart infusion(BHI) 은 Difco 사 제품을, berberine chloride, palmatine chloride는 Sigma사 제품을 사용하였다
1(C), (D)와 비교했을 때 열처리에 의해 항균 활성이 전혀 감소하지 않았다(data not shown). 이 결과는 황련의 에탄올 추출물이 열에 매우 안정하다는 Oh 둥(16)의 연구결과와 일치하였으며, 이들 결과로부터 황련의 항균활성 물질이 열에 매우 안정함을 확인할 수 있었다.
2%의 낮은 저해율을 보였다. 이러한 결과는 각 시료의 GTase 활성 억제효과(Table 2)와는 대조적인 결과로써, GTase 활성을 거의 저해하지 않았던 물추출물 중에는 충치균의 GTase 생합성을 강하게 억제시키는 미지의 활성성분이 함유되어 있을 것으로 추정되며, pahnatine은 50ug/mL 농도에서 GTase 활성을 거의 억제하지 않았으나 생장 부분 저해농도인 60ng/mL에서 GTase 생합성을 강하게 억제하여 water-insoluble glucan의 생성을 저하시킴으로써 시험관 유리표면에의 S. mutans 균체 부착이 억제되었을 가능성이 시사된다. 한편 Sun 둥(20)은 berberine이 S.
따라서 균 생장의 부분 및 완전저해를 나타낸 각각의 농도에서 산생성량을 측정하였으며, 그 결과를 Table 1에 나타내었다. 황련 추출물과 그 활성성분들의 첨가로 S. mutans JC-2의 산생성량이 감소되었다. 각 시료의 부분 저해 농도의 경우 12시간 째에는 균의 생육을 억제하여 산생성량이 감소하였으나, 24시간 째에는 균이 대조구와 동일하게 완전 생장함에 따라 대조구와 비슷한 경향을 보였다.
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