본 연구에서는 PQ의 독성과 홍삼 성분의 항산화 활성성분을 알아보기 위해 생쥐를 이용하여 PQ 투여 후 총 사포닌, PPD, PPT성분을 1, 3, 7일간 경구 투여한 후, 간 조직에서의 SOD, CAT GPx의 활성과 GSH, MDA 및 과산화수소 함량등을 측정 비교함으로써 홍삼의 항산화활성 성분이 PQ 독성에 대한 회복 작용 그리고 지질과산화와의 상호 관련성을 검토하였다. 항산화 효소인 SOD, CAT GPx활성도는 전반적으로 PPD계가 높았고, SOD 활성은 PPD 투석군에서 전일에 걸쳐 가장 높은 활성을 보였다. 과산화수소의 함량은 PQ 투여군 기준으로 PPD 투여군에서 가장 낮은 결과를 보였다. 자유 라디칼에 의해 생성된 지질과산화의 최종산물인 MDA의 함량은 사포닌 투여군에서 유의성 있게 감소하였으며, 특히 PPD에서 다른 투여군들에 비해 현저한 함량 감소를 보였다. 이와 같이 사포닌의 항산화효과는 SOD, CAT및 GPx와 같은 항산화 효소의 직접적인 작용과 홍삼의 특정 성분들이 생체 내에서 내인성항산화 물질의 합성능력을 강화시킴으로서 산화적 손상에 대한 회복작용을 향상시키는 결과로 생각된다.
본 연구에서는 PQ의 독성과 홍삼 성분의 항산화 활성성분을 알아보기 위해 생쥐를 이용하여 PQ 투여 후 총 사포닌, PPD, PPT성분을 1, 3, 7일간 경구 투여한 후, 간 조직에서의 SOD, CAT GPx의 활성과 GSH, MDA 및 과산화수소 함량등을 측정 비교함으로써 홍삼의 항산화활성 성분이 PQ 독성에 대한 회복 작용 그리고 지질과산화와의 상호 관련성을 검토하였다. 항산화 효소인 SOD, CAT GPx활성도는 전반적으로 PPD계가 높았고, SOD 활성은 PPD 투석군에서 전일에 걸쳐 가장 높은 활성을 보였다. 과산화수소의 함량은 PQ 투여군 기준으로 PPD 투여군에서 가장 낮은 결과를 보였다. 자유 라디칼에 의해 생성된 지질과산화의 최종산물인 MDA의 함량은 사포닌 투여군에서 유의성 있게 감소하였으며, 특히 PPD에서 다른 투여군들에 비해 현저한 함량 감소를 보였다. 이와 같이 사포닌의 항산화효과는 SOD, CAT및 GPx와 같은 항산화 효소의 직접적인 작용과 홍삼의 특정 성분들이 생체 내에서 내인성 항산화 물질의 합성능력을 강화시킴으로서 산화적 손상에 대한 회복작용을 향상시키는 결과로 생각된다.
This study was carried out to investigate the effect of the active ingredients from ginseng on paraquat(PQ) toxicity. Oxidative stress was induced by intraperitreatneal injection of PQ at a single dose of 25 mg/kg. Saponin treated groups were given protopanaxadiol saponins(PPD) or protopanaxatriol s...
This study was carried out to investigate the effect of the active ingredients from ginseng on paraquat(PQ) toxicity. Oxidative stress was induced by intraperitreatneal injection of PQ at a single dose of 25 mg/kg. Saponin treated groups were given protopanaxadiol saponins(PPD) or protopanaxatriol saponins(PPT)(5 mg/kg, orally) per day for 1, 3, & 7 days. We also investigated the relationship between lipid peroxidation and ginseng saponins by measuring the levels of superoxide dismutase(SOD), catalase(CAT), glutathione peroxidase (GPx), reduced glutathione(GSH), malondialdehyde (MDA), and hydrogen peroxide(H$_2$O$_2$) in liver tissue. The activities of SOD, CAT, and GPx were generally high in the PPD group; the SOD activity on each day was the highest in the PPD group. The H$_2$O$_2$ content was the lowest in the PPD group. The GSH levels were significantly increased in the PPD. The levels of MDA(the end product of lipid peroxidation) were significantly lower in the red ginseng component groups than in the PQ group; the levels were especially low in the PPD groups. These results led us to conclude that the antioxidant effects of extracts from red ginseng prevent oxidative damage by direct antioxidant effects involving SOD, CAT, & GPx, and increasing the ability of the body to synthesize endogenous antioxidants.
This study was carried out to investigate the effect of the active ingredients from ginseng on paraquat(PQ) toxicity. Oxidative stress was induced by intraperitreatneal injection of PQ at a single dose of 25 mg/kg. Saponin treated groups were given protopanaxadiol saponins(PPD) or protopanaxatriol saponins(PPT)(5 mg/kg, orally) per day for 1, 3, & 7 days. We also investigated the relationship between lipid peroxidation and ginseng saponins by measuring the levels of superoxide dismutase(SOD), catalase(CAT), glutathione peroxidase (GPx), reduced glutathione(GSH), malondialdehyde (MDA), and hydrogen peroxide(H$_2$O$_2$) in liver tissue. The activities of SOD, CAT, and GPx were generally high in the PPD group; the SOD activity on each day was the highest in the PPD group. The H$_2$O$_2$ content was the lowest in the PPD group. The GSH levels were significantly increased in the PPD. The levels of MDA(the end product of lipid peroxidation) were significantly lower in the red ginseng component groups than in the PQ group; the levels were especially low in the PPD groups. These results led us to conclude that the antioxidant effects of extracts from red ginseng prevent oxidative damage by direct antioxidant effects involving SOD, CAT, & GPx, and increasing the ability of the body to synthesize endogenous antioxidants.
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제안 방법
실험동물은 경남축산에서 분양 받은 4 주령의 수컷 생쥐 (20〜25g)를 실험동물용 사료로 7 일간 사육시킨 후, 실온이 20~25℃, 습도 50-60%, 12시간 명암주기의 사육 조건에 서 사료와 물을 자유롭게 먹게 한 생쥐를 사용하였다. 각 홍삼 사포닌의 항산화 작용을 알아보기 위하여 생쥐 10마리를 1군으로 하여 무처리군을 대조군으로 하고 PQ 투여군, 총 사 포닌(TS) 투여군, PPD 투여군, PPT 투여군 등 5가지로 분 류하였다. 대조군과 PQ 투여군에는 생리식염수를, 실험군에 는 PQ(25 ㎎/㎏, i.
각 홍삼 사포닌의 항산화 작용을 알아보기 위하여 생쥐 10마리를 1군으로 하여 무처리군을 대조군으로 하고 PQ 투여군, 총 사 포닌(TS) 투여군, PPD 투여군, PPT 투여군 등 5가지로 분 류하였다. 대조군과 PQ 투여군에는 생리식염수를, 실험군에 는 PQ(25 ㎎/㎏, i.p. single dose)를 투여한 후 TS, PPD, PPT 각 사포닌을 생리식염수에 녹여 5 ㎎/㎏/0.1 m//l day 용량으로 1, 3, 7일간 경구투여하였다. 또한 실험에 사용한 PQ, xanthine oxidase, xanthine, cytochrome c, bovine serum albumin, xylenol orange, glutathione reductase, reduced glutathione 등의 시약은 Sigma 제품을 사용하였고, hydrogen peroxide 및 기타 시약 등은 특급시약을 사용하였다.
인삼 성분의 항산화 작용에 관한 연구를 살펴보면 PQ 유인 독성에 대한 항산화 작용, 12)총 사포닌, PPD, proto- panaxatriol(PPT)의 지질과산화 생성 억제효과에 대한 보고*) 등이 있다. 따라서 본 연구에서는 PQ의 독성과 홍삼 성분의 항산화 활성성분을 알아보기 위해 생쥐를 이용하여 PQ 투여 후 총 사포닌(TS), PPD, PPT를 1, 3, 7일간 경구 투여한 후, 간 조직에서의 SOD, CAT GPx 그리고 GSH의 함량, malondialdehyde(MDA)s] 함량 변화 및 과산화수소 함량 등 을 측정 비교함으로서 홍삼의 항산화 활성 성분이 PQ 독성 에 대한 회복 작용과 지질과산화와의 상호 관련성 및 항노화 효과에 미치는 효과를 검토하였다.
대상 데이터
1 m//l day 용량으로 1, 3, 7일간 경구투여하였다. 또한 실험에 사용한 PQ, xanthine oxidase, xanthine, cytochrome c, bovine serum albumin, xylenol orange, glutathione reductase, reduced glutathione 등의 시약은 Sigma 제품을 사용하였고, hydrogen peroxide 및 기타 시약 등은 특급시약을 사용하였다. 또한 홍삼 사포닌은 한국인삼연구원으로부터 제공받아 사 용하였다.
또한 실험에 사용한 PQ, xanthine oxidase, xanthine, cytochrome c, bovine serum albumin, xylenol orange, glutathione reductase, reduced glutathione 등의 시약은 Sigma 제품을 사용하였고, hydrogen peroxide 및 기타 시약 등은 특급시약을 사용하였다. 또한 홍삼 사포닌은 한국인삼연구원으로부터 제공받아 사 용하였다.
실험동물은 경남축산에서 분양 받은 4 주령의 수컷 생쥐 (20〜25g)를 실험동물용 사료로 7 일간 사육시킨 후, 실온이 20~25℃, 습도 50-60%, 12시간 명암주기의 사육 조건에 서 사료와 물을 자유롭게 먹게 한 생쥐를 사용하였다. 각 홍삼 사포닌의 항산화 작용을 알아보기 위하여 생쥐 10마리를 1군으로 하여 무처리군을 대조군으로 하고 PQ 투여군, 총 사 포닌(TS) 투여군, PPD 투여군, PPT 투여군 등 5가지로 분 류하였다.
데이터처리
25 M/1 mM) 냉 용액을 넣고 마쇄기(glass teflon homogenizer)로 분쇄하여 10% 균질액을 만들었다. 이 균질 액을 기존의 보고14)에 따라 원심 분리하여 세포질 분획을 얻은 다음 SOD, 15) CAT16) hydroperoxide, 17) 지질과산화물, 18) GSH, 19)GPE의 함량 혹은 활성을 측정하였고, 단백질 정 량은 Bradford^)의 방법에 따라 측정하였으며, 모든 실험결과 의 통계처리는 SPSS* 이용한 ANOVA법에 의해서 상호 유의성을 검정하였다.
성능/효과
CAT와 같이 생체 내에서 생성된 과산화수소를 제거하는 효소로 GPx의 활성도 변화를 측정한 결과는 Fig. 4에서 보는 바와 같이 대조군은 1, 3, 7일째 모두 PQ 투여군보다 각각 10%, 3%, 6%의 활성 증가를 보였다. 실험 날짜별로 GPx의 활성도를 비교해 보면 대조군에 비해 1일째에 PQ 투 여군의 경우 유의성 (p>0.
PQ 투여군을 대조군으로 하여 사포닌 투여군과의 상호 유의성을 조사한 결과 1일째 모든 군에서 3일째 PPD 투여군, 7일째 PPD와 PPT 투여군에서 각각 유의성 있게 GSH 함량 증가를 보였다.
상호 유의성을 조사한 결과 대조군에 비해 PQ 투여군은 1, 3일째 약간 활성 증가를 보였으나 7일째 활성 감소 보였으며, TS 투여군은 7일째, PPD 투여군이 3일째, 7일째 유의성 있는 증가를 보였다. PQ 투여군을 대조군으로 하여 유의성을 조사한 결과 7일째 TS 투여군, PPD 및 PPT 투여군에서 유의성 있게 SOD 활성 증가를 보였다. 이러한 SOD 활성은 사포닌의 종류별로 비교하여 보면, PPD 투여군이 * 7PPT 투여군보다 높은 활성을 보였다.
간 조직에서 과산화수소를 물과 산소로 치환하는 CAT 활성도를 측정한 결과 Fig. 3에서 보는 바와 같이 대조군 대비 PQ 투여군은 1일째는 비슷한 활성도를 보였으나, 3일째와 7일째에서는 각각 8%, 19%(p>0.01)로 활성이 증가하였다. 홍삼 사포닌 투여군은 1일째 대조군과 비슷한 경향을 보였으며, 3일째는 PPD 및 PPT 투여군에서 유의성 있게 활성 증가, 7일째는 TS, PPD 및 PPT 투여군에서 모두 유의성 (p>0.
또한 PQ 투여군에 비해 PPD와 PPT 투여군을 비교해 보면 전일에 걸쳐 PPD 투여군이 PPT 투여군보다 낮은 수치를 보였으며, 사포닌 투여군 사이에서의 상호 비교해 보면 PPD가 PPT가 1, 3, 7일째 모두에서 상대적으로 낮은 함량(3%, 3%, 8%)이었다.
또한 PQ 투여군을 대조군으로 하여 상호 유의성을 조사해 보면 1일째에는 모든 사포닌 투여군에서 유의성 있게 활성도 가 증가하였고, 3일째에 PPD 및 PPT 투여군에서 유의성 있게 증가, 7일째에는 TS 투여군에서만 유의성 있게 활성도가 증가함을 보였다.
01) 있게 활성이 증가하였다. 또한 PQ 투여군을 대조군으로 하여 홍삼 사포닌 투여군과의 상호 유의성 조사를 한 결과 유의성은 없지만, PQ 투여군에 비해서 활성 증가를 보였다.
05) 있게 증가하였 다. 사포닌 분획물의 투여군에서는 대조군에 비해 MDA 함량이 높으나, PQ 투여군과 비교해 볼 때 홍삼 사포닌 투여군은 전체적으로 낮은 함량을 보였다.
상호 유의성을 조사한 결과 대조군에 비하여 1일째 TS 및 PPT 투여군에서만 유의성 (pv0.05) 있는 함량 증가를 보였고, 3일째 및 7일째는 모든 군에서 과산화수소 함량이 약간 증가하는 경향으로 조사되었으며, PQ 투여군과 사포닌 투여군의 상호 유의성은 없는 것으로 조사되었다.
상호 유의성을 조사한 결과 대조군에 비해 PQ 투여군은 1, 3일째 약간 활성 증가를 보였으나 7일째 활성 감소 보였으며, TS 투여군은 7일째, PPD 투여군이 3일째, 7일째 유의성 있는 증가를 보였다. PQ 투여군을 대조군으로 하여 유의성을 조사한 결과 7일째 TS 투여군, PPD 및 PPT 투여군에서 유의성 있게 SOD 활성 증가를 보였다.
생쥐에 PGS 처리한 후 홍삼 사포닌을 경구투여하여 산화적 스트레스에 대한 회복 효과를 연구하기 위해서 간 조직에서 MDA 함량 변화를 조사한 결과 Fig. 6에서 보는 바와 같이 대조군에 비해 PQ 투여군의 MDA 함량이 전일에 걸쳐 높았으며, 1일째와 7일째에는 유의성(p>0.05) 있게 증가하였 다. 사포닌 분획물의 투여군에서는 대조군에 비해 MDA 함량이 높으나, PQ 투여군과 비교해 볼 때 홍삼 사포닌 투여군은 전체적으로 낮은 함량을 보였다.
생쥐에 사포닌 및 PQ를 처리한 후 1일, 3일, 7일째의 간 조직에서 PQ 대사과정에서 생성된 superoxide radical의 소거 기능을 가진 SOD의 활성도를 측정한 결과 Fig. 1에서 보는 바와 같이 대조군과 PQ 투여군은 1일째보다 7일째에 낮은 활성을 보였으나, 일부 사포닌 투여군들은 3일째에 비해 7일째에 활성의 증가의 경향을 보였다.
생쥐의 간 조직에서 GSH의 함량 변화를 조사한 결과는 Fig. 5에서 보는 바와 같이 대조군에 비해 PQ 투여군은 1일 째 유의성(p>0.05) 있게 감소하였으며, 3일과 7일째에는 다소 감소하는 경향을 보였지만 유의성은 없었다. 사포닌 투여군의 경우는 날짜별로 큰 변화 없이 대조군과 비슷한 함량수준을 보였다.
4에서 보는 바와 같이 대조군은 1, 3, 7일째 모두 PQ 투여군보다 각각 10%, 3%, 6%의 활성 증가를 보였다. 실험 날짜별로 GPx의 활성도를 비교해 보면 대조군에 비해 1일째에 PQ 투 여군의 경우 유의성 (p>0.01)있게 활성도가 감소한 반면 PPD 투여군은 유의성 (p>0.01) 있게 증가하였으며, 3일째 PPD 투여군 7일째 TS 투여군에서 각각 유의성 (p> 0.05) 있게 활성도가 증가함을 보였다.
PQ 투여군을 대조군으로 하여 유의성을 조사한 결과 7일째 TS 투여군, PPD 및 PPT 투여군에서 유의성 있게 SOD 활성 증가를 보였다. 이러한 SOD 활성은 사포닌의 종류별로 비교하여 보면, PPD 투여군이 * 7PPT 투여군보다 높은 활성을 보였다.
이러한 결과를 볼 때 홍삼 사포닌을 투여함으로서 CAT 활성을 높여주고, 사포닌 분획물의 종류에 따라 CAT 활성도에 차이가 나타남을 볼 수 있었다. 앞으로 그 활성 본체 및 효소 활성 증가의 작용을 좀 더 폭넓게 규명해야 할 것으로 생 각된다.
Kim 등22)은 주요 항산화 효소 중의 하나인 SOD 유전형 전사를 하는데 있어서 TS와 PPT은 SOD 유전자 전사 유도 를 증가시키지 못하는 반면 PPD는 유의성 있게 증가시켰다고 보고하였으며, PPD성분의 함유량비 증가에 비례적으로 유해산소제거효소의 전사촉진이 대조군에 비해 3배 이상 촉진됨을 관찰할 수 있었다는 보고, 23)xanthine에 의한 활성산소의 손상으로부터 PPD와 PPT의 SOD 활성도를 조사한 결과 PPD가 PPT보다 활성도가 증가한다는 보고24)와 비슷한 결과를 보였다. 이러한 결과를 종합하여 볼 때 PPD성분이 SOD 의 활성도를 가장 유의성 있게 증가시키는 것으로 생각된다.
이러한 결과를 종합하여 볼 때 대조군에 비해서 홍삼 사포닌 투여군의 의 함량이 높게 나타나는 것은 홍삼제재 성분이 유해산소 제거효소의 메커니즘으로 과산화수소 함량을 증대시킨 것으로 생각되며, PQ에 비해서 H2O2의 함량이 낮거나 비슷한 수준은 사포닌 분획물들이 산화적 스트레스로부터 몸을 보호하기 위하여 H2O2를 소거하는 결과에 기인한 것으로 생각된다.
또한 Ybkozawa 등13,29) 역시 신장의 국소빈혈이나 cephal- oridine에 의해서 유도된 흰쥐의 renal병에 걸린 흰쥐에 진세 노사이드 Rd를 투여한 결과 MDA 함량이 유의성 있게 감소 되었다고 보고하여 본 실험 결과와 비슷한 경향을 보였다. 이러한 결과를 종합하여 볼 때 활성산소에 의해서 생성된 지질과산화의 최종산물인 MDA의 함량 변화는 SOD, CAT GPx등의 항산화 효소의 활성도가 증가에 따라 감소됨을 볼 수 있었다. 또한 PPD성분이 MDA의 함량을 감소시키는 것으로 사료되며, 앞으로 PQ의 투여량 조정과 홍삼제재의 세분화된 분획물 투여, 투여 연령별, 다양한 실험 일자 등을 확립 하여 PPD계 사포닌과 PPT계 사포닌에 대하여 폭 넓게 연구가 진행되어야 될 것으로 생각된다.
이러한 결과를 종합해 볼 때 GPx 활성도는 대조군과 PQ 보다 홍삼 사포닌 투여군에서 높은 활성을 보였으며, 그 중에서도 가장 유효한 성분으로는 PPD로 생각된다.
01)로 활성이 증가하였다. 홍삼 사포닌 투여군은 1일째 대조군과 비슷한 경향을 보였으며, 3일째는 PPD 및 PPT 투여군에서 유의성 있게 활성 증가, 7일째는 TS, PPD 및 PPT 투여군에서 모두 유의성 (p>0.01) 있게 활성이 증가하였다. 또한 PQ 투여군을 대조군으로 하여 홍삼 사포닌 투여군과의 상호 유의성 조사를 한 결과 유의성은 없지만, PQ 투여군에 비해서 활성 증가를 보였다.
후속연구
이러한 결과를 종합하여 볼 때 활성산소에 의해서 생성된 지질과산화의 최종산물인 MDA의 함량 변화는 SOD, CAT GPx등의 항산화 효소의 활성도가 증가에 따라 감소됨을 볼 수 있었다. 또한 PPD성분이 MDA의 함량을 감소시키는 것으로 사료되며, 앞으로 PQ의 투여량 조정과 홍삼제재의 세분화된 분획물 투여, 투여 연령별, 다양한 실험 일자 등을 확립 하여 PPD계 사포닌과 PPT계 사포닌에 대하여 폭 넓게 연구가 진행되어야 될 것으로 생각된다.
이러한 결과를 볼 때 홍삼 사포닌을 투여함으로서 CAT 활성을 높여주고, 사포닌 분획물의 종류에 따라 CAT 활성도에 차이가 나타남을 볼 수 있었다. 앞으로 그 활성 본체 및 효소 활성 증가의 작용을 좀 더 폭넓게 규명해야 할 것으로 생 각된다.
이런 결과를 종합하여 볼 때 홍삼 사포닌의 각 성분이 GSH의 생성촉진, GSH의 산화억제, GSH biosynthesis의 첫 단계에서 요구되어지는 y-glutamylcysteine synthetase 효소의 활성화 증대 및 peroxide, 화학물질의 체내 유입에 따른 해독작용에 사용되어진 GSH가 glutathione reductase에 의해 다시 GSH로 원활한 환원이 되어진 결과로 생각되며, 앞으로 이러한 glutathione reductase의 활성에 대한 연구도 병행되어야 할 것으로 생각된다.
참고문헌 (34)
Windholz, M.: The Merck Index.MERCK & CO,10th Edi. USA, No. 6894(1983)
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