[논문]추출조건에 따른 귀리 추출물의 면역활성

박희정; 김윤배; 강태수; 정익수; 김광엽; 정헌상

추출조건에 따른 귀리 추출물의 면역활성
Immunomodulatory Activities of Oat Bran Extracts with Different Extraction Conditions 원문보기

한국식품과학회지 = Korean journal of food science and technology, v.37 no.1 = no.179, 2005년, pp.103 - 107

박희정 (충북대학교 식품공학과) , 김윤배 (충북대학교 수의과대학) , 강태수 (충북과학대학 식품생명과학과) , 정익수 ((주)보락) , 김광엽 (충북대학교 식품공학과) , 정헌상 (충북대학교 식품공학과)

초록
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추출조건에 따른 귀리의 crude ${\beta}$-glucan에 대한 면역증진효과을 살펴보기 위해 추출온도, 에탄올 농도 및 pH를 달리하면서 얻은 ${\beta}$-glucan 분획 중 in vitro 실험에서 항암성이 우수하게 나타난 5개 분획인 A분획 ($55^{\circ}C,\;5%,\;pH\;6$) B분획($45^{\circ}C,\;15%,\;pH\;6$), C분획 ($50^{\circ}C,\;20%,\;pH\;7$), D분획 ($50^{\circ}C,\;0%,\;pH\;7$) 및 E 분획($50^{\circ}C,\;10%,\;pH\;9$)를 대상으로 복강 큰 포식세포의 nitric oxide 생성능과 경구투여 후 혈액중의 carbon 탐식효율을 조사하였다. In vitro 실험에서 ${\beta}$-glucan을 $10{\sim}1,000{\mu}g/mL$ 범위에서 단독으로 또는 $IFN-{\gamma}$와 병행 처리했을 때 모두 대식 세포의 nitric oxide 생성량은 처리 농도에 비례하여 증가하였다. 단독 처리시에는 고용량일 때($1,000{\mu}g/mL$) 모든 분획에서 nitric oxide 생성량이 유의적으로 증가하였다. $IFN-{\gamma}$와 병행 처리시에는 C분획을 제외한 모든 분획의 고농도 처리구에서 유의적으로 증가하였는데, 특히 E분획은 $100{\mu}g/mL$의 낮은 농도에서도 효율적인 증가를 보였다. In vivo 실험에서 100mg/kg의 ${\beta}$-glucan 분획을 7일간 경구투여한 후 carbon 탐식효율을 조사한 결과 B, D 및 E 분획에서 유의적인 효과를 나타내었다. 이상의 결과를 종합해볼 때, ${\beta}$-glucan은 고용량일 때 직접적으로 또는 $IFN-{\gamma}$ 존재시에는 저용량에서도 복강 큰 포식세로를 활성화시킬 뿐 아니라, 탐식효율도 높임으로써 면역기능을 증진 시키는 것으로 나타났고, 그 효과는 crude ${\beta}$-glucan의 추출조건에 따라 달라지는 것을 알 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper

Immunomodulatory activities of crude ${\beta}$-glucans extracted from oat bran under different conditions, fractions A ($55^{\circ}C,\;5%,\;pH\;6$), B ($45^{\circ}C,\;15%,\;pH\;6$), C ($50^{\circ}C,\;20%,\;pH\;7$), D ($50^{\circ}C,\;0%,\;pH\;7$), and E ($50^{\circ}C,\;10%,\;pH\;9$) were investigated. All crude ${\beta}$-glucan fractions stimulated macrophages, producing nitric oxide dose-dependently, and, efficiently promoted nitric oxide production in presence of IFN-${\gamma}$. Except for fraction C, in vivo test indicated fractions B, D, and E (100 mg/kg) substantially enhanced carbon-phagocytic indices of blood macrophages by oral administration of crude ${\beta}$glucan for 7 days prior to carbon injection. These immunomodulatory effects could be determined with extraction conditions of crude ${\beta}$-glucan.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서, 본 연구에서는 귀리의 crude ^-glucan을 면역 조절제 로 개발하기 위한 연구의 일환으로 우수한 면역활성을 갖는 P- 이ucan의 추출조건을 조사하기 위하여, 추출조건을 달리하여 얻은 crude [3-glucan을 대상으로 in vitro 상에서 복강대식세포의 nitric oxide 생성능 및 in vivo 상에서의 혈중 macrophage의 탐식효율을 조사하였다.

제안 방법

7일 동안 vehicle을 투여한 정상 마우스에 carbon suspension 을 투여하고 0.5분과 10분 후 혈액 내 carbon의 농도를 측정하여 얻은 9.5분 동안의 clearance, 즉 phagocytic index는 평균 0.0162로 나타났고 이를 대조군으로 하였다. 이에 비해 100 mg/ kg의 A 분획을 투여한 경우에는 0.
Crude P-glucane Jeong 등(16)와 같은 방법으로 추출온도, 에탄올 농도 및 용매 pH를 조합한 추출조건하에서 제조하였다. 본 실험에 사용한 5개의 crude P-glucan 분획은 Kang 등(17)의 보고에서와 같이 in vitro 실험에서 항암활성이 우수하게 나타난 분획을 선정하였다.
Crude P-glucan이 복강 대식세포(큰포식세포)를 활성화시켜 nitric oxide(NO) 분비를 촉진시켰는지를 검색하기 위하여 각well에 배양액과 동량의 Griess reagent(1% sulfanilamide + 0.1% N-1 -naphthylethylenediamine dihydrochloride + 2.5% phosphoric acid)를 넣고 10분간 반응시킨 다음, 540 nm의 파장에서 흡광 도를 측정하였다. Sodium nitrite를 사용하여 작성한 표준곡선으 로부터 배양액내의 nitrite 함량을 정량하였으므로 배지의 고유 값을 모든 수치에서 빼 주었다 (20).
Crude P-glucan이 혈액내 대식세포를 활성화시켜 carbon particles 탐식능을 증진시켰는지를 검색하기 위하여 채취한 일정 량(30 μL)의 혈액에 1mL의 0.1% Na2CO3 용액을 첨가하여 용 혈시킨 다음 600nm에서 흡광도를 측정하였다. Na2CO3 용액에 직접 단계별 carbon suspension을 가하여 작성한 표준곡선으로 부터 혈액내 carbon 함량을 정량한 다음, phagocytic index(K) = 1/(t10 - §.
Liquid thioglycollate medium을 접종하여 얻은 복강 macrophage를 RPMI 160 medium에서 72시간 동안 배양했을 때의 NO 생성은 평균 10.65-10.70 μM의 범위였으며, 이 값을 대조군으 로 하였다. A분획은 10-1,000 |ig/mL로 단독 처리한 경우 대조 군에 비하여 100μg/mL 에서는 118.
1% Na2CO3 용액을 첨가하여 용 혈시킨 다음 600nm에서 흡광도를 측정하였다. Na2CO3 용액에 직접 단계별 carbon suspension을 가하여 작성한 표준곡선으로 부터 혈액내 carbon 함량을 정량한 다음, phagocytic index(K) = 1/(t10 - §.5片皿%5仃1。)로부터 탐식효율을 산출하였다 (21).
귀리의 crude P-glucan이 마우스 복강 macrophage를 직접적 으로 활성화시키는지를 조사하기 위하여 5개의 crude P-glucan 분획을 10-1,000 μg/mL 농도 범위에서 단독으로 또는 interferon- (IFN-y)와 복합적으로 처리한 후 nitric oXde(NO)의 생성량을 정 량한 결과는 Table 2와 같다.
마우스에 각각 100㎎/㎏의 crude P-glucan을 7일간 경구투 여하고, 최종투여 4시간 후 혈액내 carbon 탐식효율을 측정하였다. 즉, carbon suspension(India ink)을 5,000 rpm에서 15분간 원심분리한 후 상층액을 1.
세포를 5% CO2 incubator(37oC)에서 2시간 동안 배양하여 macrophage가 plate에 부착하도록 한 다음, crude P-glucan(최종 10-1,000|丄g/mL)을 단독 또는 interferon-Y(IFN-Y, 10U/mL)와 복합으로 처리하였다. 비교를 위한 면역활성화 물질로는 IFN-X10|igmL)와 lipopolysaccharide(LPS, 10 |ig/mL)을 단독 또는 복합으로 처리하고, 72시간 동안 추가로 배양하였다(20).
실험동물은 6주령의 25-30g의 수컷 ICR 마우스(대한바이오 링크(주), Korea)로부터 공급받아 실험에 사용하였다. 사육실 및 실험실의 환경은 온도 23±2oC, 상대습도 55±10%, 환기횟수 12회/hr, 조명주기 12시간(07 : 00-19 : 00), 조도 150-300 lux로 조절하였으며 고형사료를 자유롭게 급여하면서 1주간의 적응사 육을 실시하였다.
세포를 5% CO2 incubator(37oC)에서 2시간 동안 배양하여 macrophage가 plate에 부착하도록 한 다음, crude P-glucan(최종 10-1,000|丄g/mL)을 단독 또는 interferon-Y(IFN-Y, 10U/mL)와 복합으로 처리하였다. 비교를 위한 면역활성화 물질로는 IFN-X10|igmL)와 lipopolysaccharide(LPS, 10 |ig/mL)을 단독 또는 복합으로 처리하고, 72시간 동안 추가로 배양하였다(20).
추출조건에 따른 귀리의 crude |3-glucan에 대한 면역증진효과를 살펴보기 위해 추출온도, 에탄올 농도 및 pH를 달리하면 서 얻은 P-glucan 분획 중 in vitro 실험에서 항암성이 우수하 게 나타난 5개 분획인 A분획 (55oC, 5%, pH 6), B분획 (45oC, 15%, pH 6), C분획 (50oC, 20%, pH 7), D분획 (50oC, 0%, pH7) 및 E 분획(50oC, 10%, pH 9)를 대상으로 복강 큰 포식세포 의 nitric oxide 생성능과 경구투여 후 혈액중의 carbon 탐식효 율을 조사하였다. In vitro 실험에서 P-glucan을 10-1,000 |ig/mL 범위에서 단독으로 또는 IFN-y와 병행 처리했을 때 모두 대식 세포의 nitric oxide 생성량은 처리 농도에 비례하여 증가하였다.

대상 데이터

Crude P-glucane Jeong 등(16)와 같은 방법으로 추출온도, 에탄올 농도 및 용매 pH를 조합한 추출조건하에서 제조하였다. 본 실험에 사용한 5개의 crude P-glucan 분획은 Kang 등(17)의 보고에서와 같이 in vitro 실험에서 항암활성이 우수하게 나타난 분획을 선정하였다. 5개의 분획으로는 A(55oC, 5%, pH 6), B(45oC, 15%, pH 6), C(50oC, 20%, pH 7), D(50oC, 0%, pH 7) 그리고 E(50oC, 10%, pH 9) 이었다.
실험동물은 6주령의 25-30g의 수컷 ICR 마우스(대한바이오 링크(주), Korea)로부터 공급받아 실험에 사용하였다. 사육실 및 실험실의 환경은 온도 23±2oC, 상대습도 55±10%, 환기횟수 12회/hr, 조명주기 12시간(07 : 00-19 : 00), 조도 150-300 lux로 조절하였으며 고형사료를 자유롭게 급여하면서 1주간의 적응사 육을 실시하였다.

데이터처리

모든 결과는 평균土표준편차로 나타내었으며, Student’s t-test 를 통하여 p <0.05의 수준에서 유의성을 검정 하였다.

이론/모형

원료 및 crude P-glucan 중의 수분 함량은 적외선 수분 측정 기 (FD 600, Kett Electronic Lab., Japan)를 사용하여 분석하였고, 단백질 함량은 Kjeldahl 법으로, 지방 함량은 soxhlet 법으로, 회 분은 직접 회화법으로 분석하였으며(18), 전분 함량은 Dawkins 와 Nnanna의 방법(19)에 준하여 분석하였다. 각 성분의 함량은 3회 반복 측정하여 그 평균값을 구하여 crude P-glucan 무게에 대한 건물량(%)으로 나타내었다.

성능/효과

B분획은 단독 처리한 경우 320 및 1,000μg/mL에서 각각 대 조군의 130.0 및 228.2%로 탁월한 증가를 유도했으며, IFN-y와 복합 처리한 경우에는 320 및 1,000 g/mL에서 각각 IFN-y의 145.5 및 218.1%로 상승하였다. C 분획은 A 분획과 유사하거 나 약간 저조하였는데, 1,000 μg/mL로 단독 처리한 경우는 대 조군의 158.
9% 범위였다. Crude P- glucan 분획은 P-glucan, 단백질 또는 전분이 주성분으로 이루 어져 있었고, P-glucan 함량이 높은 분획에서는 단백질 함량도 유사하게 높았으나 전분 함량은 오히려 낮게 나타나, 본 추출 조건에 의하여 crude P-glucan중의 전분과 P-glucan의 함량을 경쟁적으로 조절할 수 있음을 알 수 있었다. 추출조건에 의한 crude P-glucan의 조성변화는 전보(16)에 의하면 추출온도가 높고 에탄올 농도가 낮을수록 전분 함량은 증가하고, 단백질 함 량 및 P-glucan 함량은 감소하였고, pH는 지질함량에 유의적인 영향을 미치는 것으로 나타났다.
7%로 유의적으로 증가하였을 뿐, IFN-y와 복합 처 리한 경우는 거의 상승효과를 발휘하지 못하였다. D 분획 역시 A 분획과 유사한 경향으로 다소 높은 효과를 발휘하였는데, 100, 320 및 1,000 μg/mL로 단독 처리한 경우는 각각 대조군의 122.2, 133.2 및 195.2%를 나타냈으며, IFN-y와 복합 처리한 경우에는 1,000 μg/mL에서 만 IFN-y의 159.5%로 유의적인 상승효과를 나타내었다.
단독 처리시에는 고용량일 때(1,000 μg/mL) 모든 분획에서 nitric oxide 생성량이 유의적으로 증가하였다. IFN-y와 병행 처리시에는 C분획을 제외한 모든 분획의 고농도 처리구에서 유 의적으로 증가하였는데, 특히 E분획은 100 μg/mL의 낮은 농도 에서도 효율적인 증가를 보였다. In vivo 실험에서 100㎎/㎏의 P-glucan 분획을 7일간 경구투여한 후 carbon 탐식효율을 조사 한 결과 B, D 및 E 분획에서 유의적인 효과를 나타내었다.
IFN-y와 병행 처리시에는 C분획을 제외한 모든 분획의 고농도 처리구에서 유 의적으로 증가하였는데, 특히 E분획은 100 μg/mL의 낮은 농도 에서도 효율적인 증가를 보였다. In vivo 실험에서 100㎎/㎏의 P-glucan 분획을 7일간 경구투여한 후 carbon 탐식효율을 조사 한 결과 B, D 및 E 분획에서 유의적인 효과를 나타내었다. 이상의 결과를 종합해볼 때, P-glucane 고용량일 때 직접적으로 또는 IFN-y 존재시에는 저용량에서도 복강 큰 포식세로를 활 성화시킬 뿐 아니라, 탐식효율도 높임으로써 면역기능을 증진 시키는 것으로 나타났고, 그 효과는 crude P 잉ucan의 추출조건 에 따라 달라지는 것을 알 수 있었다.
Crude P-glucan의 성분을 분석한 결과는 Table 1과 같다. P- 이ucan 함량은 22.8-38.3% 범위로 B분획이 가장 높고, C분획이 가장 낮은 함량을 보였고, 단백질 함량은 23.2-27.8% 범위로 C 분획이 가장 높고 A분획이 가장 낮았다. 전분함량은 13.
각 처리구간의 NO 생성능은 crude P-glucan 단독 처리에는 A 분획을 제외한 나머지 4개의 분획이 1,000 μg/mL의 농도에 서만 유의적인 증가를 보인 반면, A 분획은 더 낮은 농도인 320 μg/mL에서도 유의적인 상승효과를 보여(152.0%), 저농도에서 직접적인 면역증진효과가 가장 우수한 분획으로 나타났다. 또한, 1,000曲/mL 농도 단독 처리시 NO 생성능은 E(258), B(228.
In vitro 실험에서 P-glucan을 10-1,000 |ig/mL 범위에서 단독으로 또는 IFN-y와 병행 처리했을 때 모두 대식 세포의 nitric oxide 생성량은 처리 농도에 비례하여 증가하였다. 단독 처리시에는 고용량일 때(1,000 μg/mL) 모든 분획에서 nitric oxide 생성량이 유의적으로 증가하였다. IFN-y와 병행 처리시에는 C분획을 제외한 모든 분획의 고농도 처리구에서 유 의적으로 증가하였는데, 특히 E분획은 100 μg/mL의 낮은 농도 에서도 효율적인 증가를 보였다.
0%), 저농도에서 직접적인 면역증진효과가 가장 우수한 분획으로 나타났다. 또한, 1,000曲/mL 농도 단독 처리시 NO 생성능은 E(258), B(228.2), D(195.2), A(184.5) 및 C(158.7%) 분획 순으로 높게 나타나 E 분획이 고농도 처리시에 가장 효과적이었음 알 수 있었는데, 그 효과는 NO 생성량이 가장 적었던 C 분획의 약 1.6배에 달하였다.
이와 같이, 귀리 crude P-glucan의 마우스 복강 macrophage에 대한 면역증진효과는 P-glucan의 추출조건에 따라 달라짐을 알 수 있었다. 면역 증진효과는 고농도 단독 처리시 NO 생성이 증가하는 것으로 보아 복강 macrophage에 대한 직접적인 자극 이나, T-cell 이 분비하는 면역글로블린인 IFN-y 존재시에는 더 낮은 농도에서도 NO생성을 촉진하는 것으로 보아 면역글로블 린을 통한 간접적인 자극에 의해 발휘되는 것을 확인할 수 있었다. NO는 항암성, 항균성, 종양세포독성 및 신경전달물질 등의 여러가지 생리효과를 나타내는 물질로(22), nitric oxide 합 성효소(NOS)에 의하여 L-arginine业로부터 합성되므로(23), crude P-glucan의 macrophage 에 대한 NO 생성 증가는 NOS 생성 촉 진과도 관련이 있을 것으로 판단된다.
이상의 결과로부터, crude P-gucan이 복강 macrophage의 nitric oxide 생성능을 증진시키고, 탐식효율을 증진시키는 기전 을 통하여 면역증진효과를 나타내는 것을 확인할 수 있었으며 추출조건에 따라 효능에 다소 차이가 있는 것을 알 수 있었으 나, 그 성분 용량 및 작용기전 면에서 충분히 검토되지 못하였다. 따라서 crude P-glucan으로부터 새로운 약리활성물질의 탐 색 및 개발을 위해서는 시료의 분리 및 정제 후 면역활성에 대한 추가 실험 및 P-glucan의 구조 분석을 통한 면밀한 조사가 앞으로 이루어져야 할 것이다.
In vivo 실험에서 100㎎/㎏의 P-glucan 분획을 7일간 경구투여한 후 carbon 탐식효율을 조사 한 결과 B, D 및 E 분획에서 유의적인 효과를 나타내었다. 이상의 결과를 종합해볼 때, P-glucane 고용량일 때 직접적으로 또는 IFN-y 존재시에는 저용량에서도 복강 큰 포식세로를 활 성화시킬 뿐 아니라, 탐식효율도 높임으로써 면역기능을 증진 시키는 것으로 나타났고, 그 효과는 crude P 잉ucan의 추출조건 에 따라 달라지는 것을 알 수 있었다.
0162로 나타났고 이를 대조군으로 하였다. 이에 비해 100 mg/ kg의 A 분획을 투여한 경우에는 0.0167로 큰 효과를 나타내지 못하였으나, B 분획은 0.0249로 대조군의 153.7%, C 분획은 0.0198로 122.2%, D 분획은 0.0256으로 158.0%, 그리고 E분획 은 0.0276으로 170.4%의 가장 높은 phagocytic index의 상승을 유도하였다. 특히, B, D 및 E 분획은 대조군에 비하여 탐식효 율이 유의적으로 증가한 것으로 나타났다.
이에 비해 E 분획은 단독으로도 고용량에서 탁월한 효과를 발휘함은 물론 IFN-y에 대한 높은 상승효과를 나타내었다. 즉, 320 및 1,000 μg/mL로 단독 처리한 경우 각각 대조군의 118.
이와 같이, 귀리 crude P-glucan의 마우스 복강 macrophage에 대한 면역증진효과는 P-glucan의 추출조건에 따라 달라짐을 알 수 있었다. 면역 증진효과는 고농도 단독 처리시 NO 생성이 증가하는 것으로 보아 복강 macrophage에 대한 직접적인 자극 이나, T-cell 이 분비하는 면역글로블린인 IFN-y 존재시에는 더 낮은 농도에서도 NO생성을 촉진하는 것으로 보아 면역글로블 린을 통한 간접적인 자극에 의해 발휘되는 것을 확인할 수 있었다.
이에 비해 E 분획은 단독으로도 고용량에서 탁월한 효과를 발휘함은 물론 IFN-y에 대한 높은 상승효과를 나타내었다. 즉, 320 및 1,000 μg/mL로 단독 처리한 경우 각각 대조군의 118.2 및 258.0%를 나타냈으며, IFN-y와 복합 처리한 경우에는 100, 320 및 1,000 g/mL에서 각각 IFN-y의 135.9, 169.6 및 200.3% 로 높은 상승효과를 발휘하였다.
즉, crude P-glucan 처리시 마우스 복강 macrophage에 의한 NO 생성량은 단독 처리시 및 IFN-y 동일 처리시 모두 모든 분 획에서 농도 의존적으로 증가하는 경향을 보였으며, 단독 처리 시 증가폭이 클수록 IFN-y 동일 처리시의 증가폭도 커지는 경향을 보였다. 이러한 결과는 귀리 P-glucan의 처리시 면역조절 과 관련된 IL-2, IFN-y 및 IL-4 등의 cytokine 농도가 처리 농 도 및 시간에 의존적으로 증가한다는 보고(10)와 유사하였다.
4%의 가장 높은 phagocytic index의 상승을 유도하였다. 특히, B, D 및 E 분획은 대조군에 비하여 탐식효 율이 유의적으로 증가한 것으로 나타났다.
한편, IFN-y와 복합 처리한 경우에는 C 분획을 제외한 모든 분획의 고농도(1,000 μg/mL) 처리에서 유의적인 상승률을 보였 으며, IFN-y 대조군에 대한 증가율은 B(218.1), E(200.3), D(159.5) 및 A(131.2%) 순으로 높게 나타났다. 특히 B 분획은 320 μg/mL에서도 IFN-y 대조군에 비하여 145.

후속연구

이상의 결과로부터, crude P-gucan이 복강 macrophage의 nitric oxide 생성능을 증진시키고, 탐식효율을 증진시키는 기전 을 통하여 면역증진효과를 나타내는 것을 확인할 수 있었으며 추출조건에 따라 효능에 다소 차이가 있는 것을 알 수 있었으 나, 그 성분 용량 및 작용기전 면에서 충분히 검토되지 못하였다. 따라서 crude P-glucan으로부터 새로운 약리활성물질의 탐 색 및 개발을 위해서는 시료의 분리 및 정제 후 면역활성에 대한 추가 실험 및 P-glucan의 구조 분석을 통한 면밀한 조사가 앞으로 이루어져야 할 것이다.
그러나 이러한 귀리 p-glucan의 미세한 구조적 차이와 생 리 효과에 대한 연구는 균일한 구조 및 정제된 시료의 다량 확 보의 어려움 등으로 광범위하게 이루어지지 못하고 있다. 또한 |3-glucan의 특성은 추출조건 및 방법 등에 따라 달라지게 되므 로(14-16) 기능성 소재로 개발하기 위해서는 추출특성에 따른 생리적 기능에 대한 연구가 이루어져야 할 것이다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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