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문제 정의
- 또한 감귤 과피에 함유된 리모노이드는 감귤류 특유의 쓴맛을 내는 성분으로 암세포 전이 억제와 혈중 콜레스테롤 감소효과가 있는 것으로 확인되었다.14) 이에 저자 등은 감귤 플라보노이드 중에서 순도 98% 이상의 hesperidin, hesperetin, naringin, naringenin을 이용하여 흰쥐, 햄스터, 지방간 동물모델, 사람 간종양 유래 배양 세포주 HepG2 세포의 지질대사 및 그 작용기작과 항산화 작용에 대한 연구결과를 중심으로 정리해 보고자 한다. 이들 감귤 플라보노이드인 hesperidin, hesperetin, naringin, naringenin의 화학 구조식은 Fig.
- 지방간은 지질대사의 이상에 의해 간장에 중성지질이 비정상적으로 축적하는 질환으로서, 피리미딘 염기의 중간대사 산물인 오로트산(orotic acid)의 과잉섭취에 의해 간장에서 중성지질 합성의 증가 및 혈청 지질의 분비 저해에 의해 지방간이 유발되는 것으로 알려져 있다.22) 이러한 오로트산 유발 지방간에 대한 감귤류 플라보노이드의 한종류인 hesperetin의 개선작용에 대하여 검토하였다. 성장기 SD계 숫컷 흰쥐에 표준식(대조군), 오로트산 1% 첨가식, hesperetin 1% 첨가식 및 오로트산 1% + hesperetin 1% 첨가식의 4군으로 나누어 10일간 자유섭취 시켰다.
- 8-11)일상 생활에서 손쉽게 얻을 수 있는 감귤류에서 건강증진 효과를 나타내는 성분을 분리해내고, 식품의 제 3차 기능으로서의 역할에 관한 연구는 감귤류의 이용에 관한 재평가의 의미에서 매우 흥미 있을 것으로 기대된다. 따라서, 감귤류의 유효성에 관한 기능성 연구의 일환으로서 감귤류 플라보노이드의 생리활성에 관련된 연구 현황을 본 연구자들의 in vivo 및 in vitro 실험을 통한 연구결과를 중심으로 소개하고자 한다.
제안 방법
- 감귤류 플라보노이드의 체내 흡수형태. 감귤류 플라보노이드의 체내 흡수형태를 검토하기 위하여 25세의 건강한 남성에게 naringin 및 hesperidin을 각각 체중 kg당 11 mg씩 2일간 단독 경구 투여한 후 체내 흡수형태를 살피고, 또한 이들 플라보노이드를 함유한 orange 및 grapefruit 주스를 1개월 동안 매일 투여시킨 후 혈액, 뇨, 혈구에서 어떤 형태로 검출되는지를 조사하였다. 그 결과 naringin 및 hesperidin의 단독투여 실험에서는 각각 뇨중에 이들의 aglycone 형태인 naiingenin과 hesperetin이 각각 5% 및 3%씩 검출되었다.
- 사람 간종양 유래의 배양주인 HepG2 세포의 증식에 미치는 감귤류 플라보노이드의 영향을 MTT(3-4,5-dimethylthiazol-2-yl-2,5-diphenyltetrazolian bromide; thiazolyl blue)측정에 의한 세포독성 실험을 통하여 조사하였다. 감귤류 플라보노이드인 hesperidin, hesperetin, naringin 및 naringenin 을 dimethyl sulfoxide에 최종농도가 10-5~10-3 되도록 용해시켜 배지 중에 첨가하여 24시간 배양한 후 MTT 방법으로 세포증식을 검토하였다.26) Hesperetir과 naringenin 10-3 M 농도에서 간종양 세포주인 HepG2 세포의 증식이 현저히 억제되었으나,20) 배당체 형태인 hesperidin과 naringin에 의한 현저한 영향은 없었다(Fig.
- 사람 간종양 유래의 배양주인 HepG2 세포의 증식에 미치는 감귤류 플라보노이드의 영향을 MTT(3-4,5-dimethylthiazol-2-yl-2,5-diphenyltetrazolian bromide; thiazolyl blue)측정에 의한 세포독성 실험을 통하여 조사하였다. 감귤류 플라보노이드인 hesperidin, hesperetin, naringin 및 naringenin 을 dimethyl sulfoxide에 최종농도가 10-5~10-3 되도록 용해시켜 배지 중에 첨가하여 24시간 배양한 후 MTT 방법으로 세포증식을 검토하였다.
- 22) 이러한 오로트산 유발 지방간에 대한 감귤류 플라보노이드의 한종류인 hesperetin의 개선작용에 대하여 검토하였다. 성장기 SD계 숫컷 흰쥐에 표준식(대조군), 오로트산 1% 첨가식, hesperetin 1% 첨가식 및 오로트산 1% + hesperetin 1% 첨가식의 4군으로 나누어 10일간 자유섭취 시켰다. 그 결과, 오로트산 식에서 간장 중성지질 농도는 표준식에 비하여 현저히 증가하여 지방간 유발이 확인되었다(Fig.
- 6). 한편, 감귤류의 배당체 형태인 naringin과 hesperidin의 지질농도에 미치는 연구로서 간배양 HepG2 세포의 배양에 0.5 및 5.0mg/ml 농도로 첨가하여 24시간 배양한 후 세포내의 콜레스테롤 및 중성지질 농도를 측정하였다. 세포내 콜레스테롤 농도는 hesperidin의 첨가농도 의존적으로 현저히 감소하였으나, naringin 첨가에 의한 영향은 없었다(Fig.
이론/모형
- 9. Antioxidative effects of citrus flavonoids (6.0 mg/ml) and BHT (0.6 mg/ml) in linoleic acid system as measured by thiobarbituric acid method. Cont: control, BHT: butylated hydroxytoluene, H-tin: hesperetin, H-din: hesperidin, N-nin: naringenin, N-gin: naringing.
- 8. Effects of citrus flavonoids (0.05%) and BHT (0.05%) on the changes of the free radical level as measured by DPPH method. BHT: butylated hydroxytoluene, H-tin: hesperetin, H-din: hesperidin, N-nin: naringenin, N-gin: naringing.
- 그러나 플라보노이드의 고농도 존재하에서 pH가 높고 철분 성분이 존재할 때는 역으로 활성산소의 공여체로서 작용하기 때문에 일정농도 이상의 과잉섭취는 오히려 인체에 해를 초래하게 된다. 감귤류 유래의 플라보노이드인 hesperetin, hesperidin, naringenin 및 naringin의 항산화 효과를 DPPH(α,α'-diphenyl-β-picrylhydrazyl)법, TBA(2-tiobarbituric acid)법 및 microsome 생체막 과산화지질 생성 정도를 malondialdehyde를 측정하는 TBARS법으로 비교하였다. DPPH 측정법에 의한 수소공여능은 hesperetin>naringenin> hesperidin>naringin순으로 나타나, aglycone 플라보노이드에서 비교적 강한 활성을 보였다(Fig.
성능/효과
- 신선한 감귤에 함유되어 있는 영양소는 당질(포도당 16~26%, 과당 45-66% 등), 유기산(구연산 90%, 사과산 1-9% 등), 비타민(비타민 C 35mg/100g), 무기질(칼륨 109-186mg/100g, 칼슘 12~53mg/100g 등), 식이섬유(셀룰로스, 펙틴 등)의 공급원이다.12) 최근에는 감귤류를 손쉽게 구입하여 식용화 할 수 있기 때문에 이들 영양소의 좋은 공급원 일뿐만 아니라 감귤 특유의 향기성분은 사람의 중추신경 흥분을 진정시키는 작용이 있는 것으로 알려져 가정에서 우리가 휴식을 취하면서 먹고있는 사이에 우리가 감지하지는 못하지만 체내에 흡수되어 피로회복, 신경안정, 숙면의 효과가 있는 것으로 알려져 있어 여러 질병의 예방에 도움이 될지도 모른다. 또한, 감귤류의 신맛은 식욕증진의 효능 때문에 임산부가 가장 먼저 찾는 과일이 감귤이라고 하는 이야기도 구전으로 내려오고 있다.
- 진피에는 혈관의 수축이완, 혈압상승 억제, 기관지 근육 이완 등의 작용이 있는 시네프린이 함유되어 있다.2) 감귤류는 세포의 기능장애나 돌연변이를 일으키는 활성산소의 작용을 저지하는 비타민과 플라보노이드와 같은 항산화 성분을 함유하고 있어 식품의 산화방지와 생체의 노화억제 기능이 주목받고 있다. 또한 감귤 과피에 함유된 리모노이드는 감귤류 특유의 쓴맛을 내는 성분으로 암세포 전이 억제와 혈중 콜레스테롤 감소효과가 있는 것으로 확인되었다.
- 0% 수준으로 식이 중에 첨가하여 3주간 섭취시킨 실험에서는 혈중 중성지질의 저하효과가 있었으나, 혈중 총 콜레스테롤 및 HDL-콜레스테롤에는 영향을 미치지 못하였다.21) 이상의 실험 결과에서 감귤류 플라보노이드 투여군에서 혈청 콜레스테롤 농도 감소, HDL-콜레스테롤 농도 증가, 간 조직에서의 ACAT 활성 억제에 의한 콜레스테롤 에스테르 감소로 혈중으로의 분비 감소, 분변 중으로의 콜레스테롤 및 담즙산 배설 증가는 콜레스테롤 강하제로 알려진 물질들의 작용기전과 유사한 것으로 나타났다. 감귤 플라보노이드의 생체조절 기능으로서 혈중 콜레스테롤 및 중성지질 감소효과가 인정되어 혈관계질환의 예방 및 치료에 유용할 것으로 사료되었다.
- 이러한 오로트산에 의한 지방간 유발에는 특히 간장의 중성지질 합성의 조절효소로 알려진 phosphatidate phosphohydrolase(PAP)와 diacylglycerol acyltransferase(DGAT) 활성이 깊이 관여하는 것으로 보고된 바 있다.22) 본 시험에서도 오로트산에 의해 이들 효소 활성이 현저히 증가하여 간장 중성지질 농도 사이에 정의상관관계(PAP: r = 0.832, DGAT: r = 0.790)가 성립되어 중성지질 합성 증가가 지방간의 발증 요인으로 나타났으며 , hesperetin의 첨가에 의해 PAP 37% 및 DGAT 49% 활성이 저하됨으로써 간장에서의 중성지질 합성이 저하되어 지방간이 개선되었다.23) 또한 hesperetin은 BAP 활성에 대해 in vitro 실험계에서도 첨가농도 의존적으로 억제되었다.
- 23) 또한 hesperetin은 BAP 활성에 대해 in vitro 실험계에서도 첨가농도 의존적으로 억제되었다.24) 그러나 오로트산 투여에 의한 지방간은 마우스에서는 유발되지 않아 실험동물 종간의 차이를 나타내었으며, hesperetin 및 naringenin 첨가에 의해서는 흰쥐에서와 같은 영향은 나타나지 않았다.10,25) 따라서 hesperetin은 오로트산 유발 실험적 지방간에서 간장의 중성지질 합성 효소를 저해함으로써 간장 중성지질 농도를 억제시켜 지방간 개선효과를 나타낸 것으로 사료되었다.
- 감귤류 플라보노이드인 hesperidin, hesperetin, naringin 및 naringenin 을 dimethyl sulfoxide에 최종농도가 10-5~10-3 되도록 용해시켜 배지 중에 첨가하여 24시간 배양한 후 MTT 방법으로 세포증식을 검토하였다.26) Hesperetir과 naringenin 10-3 M 농도에서 간종양 세포주인 HepG2 세포의 증식이 현저히 억제되었으나,20) 배당체 형태인 hesperidin과 naringin에 의한 현저한 영향은 없었다(Fig. 6). 한편, 감귤류의 배당체 형태인 naringin과 hesperidin의 지질농도에 미치는 연구로서 간배양 HepG2 세포의 배양에 0.
- 감귤류 유래의 플라보노이드인 hesperetin, hesperidin, naringenin 및 naringin의 항산화 효과를 DPPH(α,α'-diphenyl-β-picrylhydrazyl)법, TBA(2-tiobarbituric acid)법 및 microsome 생체막 과산화지질 생성 정도를 malondialdehyde를 측정하는 TBARS법으로 비교하였다. DPPH 측정법에 의한 수소공여능은 hesperetin>naringenin> hesperidin>naringin순으로 나타나, aglycone 플라보노이드에서 비교적 강한 활성을 보였다(Fig. 8). Linoleic acid를 이용한 TBA 측정법 및 microsome 생체막 지질 과산화물 측정법에서도 hesperetin 첨가구에서 가장 강한 항산화 활성을 나타내었다(Fig.
- 21) 이상의 실험 결과에서 감귤류 플라보노이드 투여군에서 혈청 콜레스테롤 농도 감소, HDL-콜레스테롤 농도 증가, 간 조직에서의 ACAT 활성 억제에 의한 콜레스테롤 에스테르 감소로 혈중으로의 분비 감소, 분변 중으로의 콜레스테롤 및 담즙산 배설 증가는 콜레스테롤 강하제로 알려진 물질들의 작용기전과 유사한 것으로 나타났다. 감귤 플라보노이드의 생체조절 기능으로서 혈중 콜레스테롤 및 중성지질 감소효과가 인정되어 혈관계질환의 예방 및 치료에 유용할 것으로 사료되었다.
- 감귤류 플라보노이드의 체내 흡수형태를 검토하기 위하여 25세의 건강한 남성에게 naringin 및 hesperidin을 각각 체중 kg당 11 mg씩 2일간 단독 경구 투여한 후 체내 흡수형태를 살피고, 또한 이들 플라보노이드를 함유한 orange 및 grapefruit 주스를 1개월 동안 매일 투여시킨 후 혈액, 뇨, 혈구에서 어떤 형태로 검출되는지를 조사하였다. 그 결과 naringin 및 hesperidin의 단독투여 실험에서는 각각 뇨중에 이들의 aglycone 형태인 naiingenin과 hesperetin이 각각 5% 및 3%씩 검출되었다. 그러나 주스로 음용한 후 측정한 결과에서는 naringin 및 hesperidin의 aglycone 형태인 naiingenin과 hesperetin이 각각 7% 및 24%가 검줄되었다.
- 성장기 SD계 숫컷 흰쥐에 표준식(대조군), 오로트산 1% 첨가식, hesperetin 1% 첨가식 및 오로트산 1% + hesperetin 1% 첨가식의 4군으로 나누어 10일간 자유섭취 시켰다. 그 결과, 오로트산 식에서 간장 중성지질 농도는 표준식에 비하여 현저히 증가하여 지방간 유발이 확인되었다(Fig. 5). 오로트산에 의해 유발된 지방간은 hesperetin 동시 투여에 의하여 간장 중성지질 농도가 현저히 감소하여 지방간 개선작용이 나타났다.
- 그 결과 naringin 및 hesperidin의 단독투여 실험에서는 각각 뇨중에 이들의 aglycone 형태인 naiingenin과 hesperetin이 각각 5% 및 3%씩 검출되었다. 그러나 주스로 음용한 후 측정한 결과에서는 naringin 및 hesperidin의 aglycone 형태인 naiingenin과 hesperetin이 각각 7% 및 24%가 검줄되었다.15) 또한 혈액과 혈구에서도 aglycone형태인 hesperetin과 naringenin만 검출되었다.
- 2% 수준의 hesperidin을 첨가시킨 실험식을 섭취시킨 당뇨쥐에서는 이러한 증가가 유의적으로 억제되었다. 따라서 경구투여한 감귤 플라보노이드인 hesperidin은 생체내의 산화 스트레스를 효과적으로 억제시키는 작용이 있는 것으로 시사되었다.
- 15) 또한 혈액과 혈구에서도 aglycone형태인 hesperetin과 naringenin만 검출되었다. 따라서 이러한 결과는 당이 결합된 형태의 플라보노이드가 소화과정에서 가수분해 작용을 받아 당이 유리된 후 그들의 aglycone형태로 흡수되어 혈액, 뇨, 혈구 등에 이동되어 검출되는 것으로 나타났다. 이들을 간략하게 그림으로 나타내면 Fig.
- 2) 감귤류는 세포의 기능장애나 돌연변이를 일으키는 활성산소의 작용을 저지하는 비타민과 플라보노이드와 같은 항산화 성분을 함유하고 있어 식품의 산화방지와 생체의 노화억제 기능이 주목받고 있다. 또한 감귤 과피에 함유된 리모노이드는 감귤류 특유의 쓴맛을 내는 성분으로 암세포 전이 억제와 혈중 콜레스테롤 감소효과가 있는 것으로 확인되었다.14) 이에 저자 등은 감귤 플라보노이드 중에서 순도 98% 이상의 hesperidin, hesperetin, naringin, naringenin을 이용하여 흰쥐, 햄스터, 지방간 동물모델, 사람 간종양 유래 배양 세포주 HepG2 세포의 지질대사 및 그 작용기작과 항산화 작용에 대한 연구결과를 중심으로 정리해 보고자 한다.
- 7). 세포내 중성지질 농도도 hesperidin의 첨가농도 의존적으로 감소하였으나, naringin 첨가에 의해서는 낮은 농도에서만 유의한 감소가 인정되었다.20)
- 5). 오로트산에 의해 유발된 지방간은 hesperetin 동시 투여에 의하여 간장 중성지질 농도가 현저히 감소하여 지방간 개선작용이 나타났다. 이러한 오로트산에 의한 지방간 유발에는 특히 간장의 중성지질 합성의 조절효소로 알려진 phosphatidate phosphohydrolase(PAP)와 diacylglycerol acyltransferase(DGAT) 활성이 깊이 관여하는 것으로 보고된 바 있다.
- 9, 10). 이러한 항산화 활성은 감귤류 플라보노이드 중에서 hesperetin이 가장 높았으며, aglycone 형태인 hesperetin과 naringenin은 그들의 glycoside 형태인 hesperidin과 naringin 보다 높았다.29) 또한 플라보노이드는 과산화 반응을 촉매하는 금속이온을 킬레이트 함으로써 LDL을 비롯한 생체내의 지질과산화 반응을 억제시킨다.
- 이상의 결과에서 감귤류 유래 플라보노이드는 혈중 콜레스테롤 및 중성지질 억제작용에 의한 혈관계 질환 개선효과, 지방간을 비롯한 간질환 개선효과, 암세포 증식억제에 의한 항암작용, 노화 및 질병의 원인이 되는 생체내 지질 과산화를 억제하는 항산화 작용 등 건강에 관련된 다양한 생리기능 활성이 존재하는 것을 확인하여 기능성 성분의 연구로 일정의 효과를 얻었다. 우리나라에서 생산되고 있는 과일 중에서 생산량이 가장 많은 감귤은 비과식 비율이 거의 절반을 차지하므로 생체에서 생리활성을 가지는 성분의 추출, 분리, 정제를 통한 고부가가치의 기능성식품 및 의약품 개발은 활기를 띠어 국내특허 및 국제특허가 1997년 이후 매년 각각 약 60건 및 15건씩 출원중에 있다.
후속연구
- 감귤 가공시 부산물로 생성되는 과피는 일부만 한약재로 사용되어 왔고 최근 기능성음료 등에 사용하고자 하는 시도가 있지만 대부분의 과피는 과실 가공시 폐기물로 처리되고 있는 실정이다. 따라서 이러한 감귤류 유래의 생리활성 성분의 연구를 통하여 건강증진 효과가 높은 식품의 판매촉진과, 기능성 성분을 보다 정제하여 건강증진 효과를 높이는 식품의 개발 및 식품 첨가물의 신규 수요 증대 등의 효과를 기대할 수 있다.
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