식물성 오메가-3계 지방산 급원인 아마씨 및 들깨의 항돌연변이 및 암세포 증식 억제 효과 Inhibitory Effect of Linum usitatissimum and Perilla frutescens as Sources of Omega-3 Fatty Acids on Mutagenicity and Growth of Human Cancer Cell Lines원문보기
본 연구에서는 식물 종자들 중에서 특히 $\alpha$-linolenic acid의 급원으로 대표적인 아마씨와 들깨를 중심으로 Ames 실험을 이용한 돌연변이 유발 및 인체 암세포 증식 억제 효과에 대해 비교 검토하였다. 간접돌연변이 $AFB_1$ (0.7 mg/plate)에 대해 들깨 메탄올 추출물은 농도의 증가와 더불어 돌연변이 억제효과가 증가하였다. 첨가농도 2.5 및 5 mg/plate일 때 각각 86% 및 94%의 돌연변이 억제 효과를 나타내었다. 아마씨 메탄올 추출물의 경우도 첨가농도 2.5 및 5 mg/plate일 때 각각 74% 및 75%의 항돌연변이 효과를 보였다. 직접 돌연변이인 MNNG (0.6 mg/plate)에 대한 들깨 및 아마씨 메탄올 추출물의 항돌연변이성 실험을 한 결과, 첨가농도 1.25 mg/plate일 때부터 활성이 나타나 5 mg/plate 일 때는 각각 78, 63%의 돌연변이 억제 효과를 나타내었다. S. typhimurium TA100 균주에 대한 $AFB_1$과 MNNG의 돌연변이 유발실험에서 두 가지 종자인 들깨와 아마씨는 직접돌연변이원에 대해서보다는 간접돌연변이원에 의해 유발된 돌연변이 저해에 더 효과적이었으며 들깨에 의한 항돌연변이 효과가 더 우수하였음을 관찰할 수가 있었다. 한편, 아마씨 메탄올 추출물을 0.5, 1, 2 mg/ml의 농도별로 인체 위암세포(AGS)에 처리했을 때 농도 의존적으로 암세포 증식 억제 효과가 증가하여 1 mg/ml 첨가농도에서 64%의 암세포 성장 억제 효과를 보였고, 2 mg/ml 농도에서 79%의 높은 암세포 증식 억제 효과를 나타내었다. 들깨 메탄올 추출물의 경우도 아마씨 메탄올 추출물과 유사하게 농도의존적으로 암세포의 증식을 억제시켰으며 첨가농도 2 mg/ml일 때 68%의 증식 억제효과를 살펴 볼 수가 있었다. 인체 결장암세포(HT-29)의 경우, AGS 세포에 처리했을 때처럼 아마씨 메탄올 추출물은 첨가농도 0.5 mg/ml에서부터 활성을 타나내어 첨가농도 2 mg/ml에서는 72%의 암세포 증식 억제효과를 나타내었다. 들깨 메탄올 추출물의 경우 첨가농도 0.5 mg/ml에서는 43%의 억제효과를 나타내었으나 첨가농도 2 mg/ml에서는 64%로 결장암세포의 증식을 억제시켰다. 인체 간암세포(Hep 3B)에 의한 증식 억제효과는 이상의 암세포에 대한 효과보다 다소 낮았으나 아마씨 및 들깨 메탄올 추출물은 첨가농도 2 mg/ml에서 각각 65% 및 59%의 저해효과를 나타내었다.
본 연구에서는 식물 종자들 중에서 특히 $\alpha$-linolenic acid의 급원으로 대표적인 아마씨와 들깨를 중심으로 Ames 실험을 이용한 돌연변이 유발 및 인체 암세포 증식 억제 효과에 대해 비교 검토하였다. 간접돌연변이 $AFB_1$ (0.7 mg/plate)에 대해 들깨 메탄올 추출물은 농도의 증가와 더불어 돌연변이 억제효과가 증가하였다. 첨가농도 2.5 및 5 mg/plate일 때 각각 86% 및 94%의 돌연변이 억제 효과를 나타내었다. 아마씨 메탄올 추출물의 경우도 첨가농도 2.5 및 5 mg/plate일 때 각각 74% 및 75%의 항돌연변이 효과를 보였다. 직접 돌연변이인 MNNG (0.6 mg/plate)에 대한 들깨 및 아마씨 메탄올 추출물의 항돌연변이성 실험을 한 결과, 첨가농도 1.25 mg/plate일 때부터 활성이 나타나 5 mg/plate 일 때는 각각 78, 63%의 돌연변이 억제 효과를 나타내었다. S. typhimurium TA100 균주에 대한 $AFB_1$과 MNNG의 돌연변이 유발실험에서 두 가지 종자인 들깨와 아마씨는 직접돌연변이원에 대해서보다는 간접돌연변이원에 의해 유발된 돌연변이 저해에 더 효과적이었으며 들깨에 의한 항돌연변이 효과가 더 우수하였음을 관찰할 수가 있었다. 한편, 아마씨 메탄올 추출물을 0.5, 1, 2 mg/ml의 농도별로 인체 위암세포(AGS)에 처리했을 때 농도 의존적으로 암세포 증식 억제 효과가 증가하여 1 mg/ml 첨가농도에서 64%의 암세포 성장 억제 효과를 보였고, 2 mg/ml 농도에서 79%의 높은 암세포 증식 억제 효과를 나타내었다. 들깨 메탄올 추출물의 경우도 아마씨 메탄올 추출물과 유사하게 농도의존적으로 암세포의 증식을 억제시켰으며 첨가농도 2 mg/ml일 때 68%의 증식 억제효과를 살펴 볼 수가 있었다. 인체 결장암세포(HT-29)의 경우, AGS 세포에 처리했을 때처럼 아마씨 메탄올 추출물은 첨가농도 0.5 mg/ml에서부터 활성을 타나내어 첨가농도 2 mg/ml에서는 72%의 암세포 증식 억제효과를 나타내었다. 들깨 메탄올 추출물의 경우 첨가농도 0.5 mg/ml에서는 43%의 억제효과를 나타내었으나 첨가농도 2 mg/ml에서는 64%로 결장암세포의 증식을 억제시켰다. 인체 간암세포(Hep 3B)에 의한 증식 억제효과는 이상의 암세포에 대한 효과보다 다소 낮았으나 아마씨 및 들깨 메탄올 추출물은 첨가농도 2 mg/ml에서 각각 65% 및 59%의 저해효과를 나타내었다.
It has been known that Linum usitatissimum and Perilla frutescens are dietary sources of possible chemopreventive compounds such as lignans and $\alpha$-linolenic acid. Here, we investigated and compared the inhibitory effects of methanol extracts from Linum usitatissimum and Perilla frut...
It has been known that Linum usitatissimum and Perilla frutescens are dietary sources of possible chemopreventive compounds such as lignans and $\alpha$-linolenic acid. Here, we investigated and compared the inhibitory effects of methanol extracts from Linum usitatissimum and Perilla frutescens on mutagenicity using the Ames test, and growth of human cancer cells (AGS human gastric adenocarcinoma, HT-29 human colon cancer, Hep 3B hepatocellular carcinoma cells). In the Ames test system using Salmonella typhimurium TA100, aflatoxin $B_1$ ($AFB_1$)-induced mutagenicity was significantly inhibited by treatment with the methanol extract from either Linum usitatissimum or Perilla frutescens (p<0.05) in a dose dependent manner. As for N-methyl-N'-nitro-N-nitrosoguamidine (MNNG)-induced mutagenicity, the methanol extracts (5 mg/assay) from Linum usitatissimum and Perilla frutescens showed 63% and 78% inhibitory rates, respectively, indicating that Perilla frutescens possessed stronger antimutagenic activity than did Linum usitatissimum. Inhibitory effects of methanol extracts from Linum usitatissimum and Perilla frutescens on the growth of human cancer cells (AGS, HT-29 and Hep 3B) appeared to increase dose dependently, and the inhibition was more effective against AGS and HT-29 compared to Hep 3B cells. Our results suggested that the methanol extract from Perilla frutescens showed stronger antimutagenic activity than that from Linum usitatissimumas assayed by the Ames mutagenic test, whereas the methanol extract from Linum usitatissimum was more effective than its counterpart for growth inhibition of human cancer cells. It is concluded that intake of Linum usitatissimum and Perilla frutescens as sources of omega-3 fatty acids will be beneficial for preventing cancer.
It has been known that Linum usitatissimum and Perilla frutescens are dietary sources of possible chemopreventive compounds such as lignans and $\alpha$-linolenic acid. Here, we investigated and compared the inhibitory effects of methanol extracts from Linum usitatissimum and Perilla frutescens on mutagenicity using the Ames test, and growth of human cancer cells (AGS human gastric adenocarcinoma, HT-29 human colon cancer, Hep 3B hepatocellular carcinoma cells). In the Ames test system using Salmonella typhimurium TA100, aflatoxin $B_1$ ($AFB_1$)-induced mutagenicity was significantly inhibited by treatment with the methanol extract from either Linum usitatissimum or Perilla frutescens (p<0.05) in a dose dependent manner. As for N-methyl-N'-nitro-N-nitrosoguamidine (MNNG)-induced mutagenicity, the methanol extracts (5 mg/assay) from Linum usitatissimum and Perilla frutescens showed 63% and 78% inhibitory rates, respectively, indicating that Perilla frutescens possessed stronger antimutagenic activity than did Linum usitatissimum. Inhibitory effects of methanol extracts from Linum usitatissimum and Perilla frutescens on the growth of human cancer cells (AGS, HT-29 and Hep 3B) appeared to increase dose dependently, and the inhibition was more effective against AGS and HT-29 compared to Hep 3B cells. Our results suggested that the methanol extract from Perilla frutescens showed stronger antimutagenic activity than that from Linum usitatissimumas assayed by the Ames mutagenic test, whereas the methanol extract from Linum usitatissimum was more effective than its counterpart for growth inhibition of human cancer cells. It is concluded that intake of Linum usitatissimum and Perilla frutescens as sources of omega-3 fatty acids will be beneficial for preventing cancer.
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문제 정의
Lee 등[16]도 종실 상태의 들깨 채유 후에 남는 들깨박의 에탄올 추출물에서 얻어진 에틸아세테이트 분획물을 돈지에 첨가했을 때 높은 항산화성을 확인하였다. 따라서 본 연구에서는 식물 종자들 중에서 특히 a-linolenic acid의 급원으로 대표적인 아마씨와 들깨를 중심으로 Ames 실험을 이용한 돌연변이 유발 및 인체 암세포 증식억제 효과에 대해 알아보고자 하며 아울러 상대적으로 우리나라에서는 잘 연구되지 않았던 아마씨에 의한 항돌연변이 및 항암 활성을 들깨와 비교하고자 한다.
제안 방법
암세포 증식 억제 실험은 암세포 배양과 동일한방법으로 배양하되 원심분리 한 후 집적된 암세포를 골고루분산되도록 잘 혼합하여 24-well plate에 20, 000 cells/ml의 농도를 seeding하여 18시간 배양하였다. 각 시료 유기용매 추출물을 첨가하여 2일 마다 배지로 교체해서 배양 6일 후에 증식된 세포를 0.05% trypsin-0.02% EDTA로 분리하여 각 세포 수를 hemocytometer로 측정하여 대조군과 비교하여 암세포 성장 억제효과를 관찰하였다[5, 이.
인체 암세포를 100 units/ml의 penicillin-streptomycin과 10% fetal calf serum (FCS)가 함유된 DMEM 배지를 사용하여 37℃, 5% CO2 incubator에서 배양하였다. 배양 중인 세포를 1주일에 2번 re- feeding하고 1주일 후 PBS로 세척한 뒤 0.05% trypsin-0.02% EDTA (Gibco Co., USA)로 부착된 세포를 분리하여 원심분리한 후 집적된 암세포에 배지를 넣고 피펫으로 암세포가 골고루 분산되도록 잘 혼합하여 75 mm3 cell culture flask에 10 ml 씩 일정수 분할하여 주입하고 계속 6~7일마다 계대 배양하면서 실험에 사용하였다. 계대 배양 시 각각의 passage number를 기록하였고 passage number가 10회 이상일 때는 새로운 암세포를 액체 질소 탱크로부터 꺼내어 다시 배양하여 실험하였다.
대상 데이터
Salmonella typhimurium TA100은 S. typhimurium LT-2의 histidine auxotroph로서 미국 California 대학의 B.N. Ames 박사로부터 제공받아 정기적으로 histidine 요구성, deep rough (rfa) 돌연변이, uvrB 돌연변이, R factor 등의 유전형질을 확인하면서 실험에 사용하였다. 간접 돌연변이 유발물질인aflatoxin Bi (AFBi)과 직접 돌연변이원인 N-methyl-N'-nitro- N-nitrosoguamidine (MNNG) 은 Sigma Chemical Co.
Ames 박사로부터 제공받아 정기적으로 histidine 요구성, deep rough (rfa) 돌연변이, uvrB 돌연변이, R factor 등의 유전형질을 확인하면서 실험에 사용하였다. 간접 돌연변이 유발물질인aflatoxin Bi (AFBi)과 직접 돌연변이원인 N-methyl-N'-nitro- N-nitrosoguamidine (MNNG) 은 Sigma Chemical Co. (St. Louis, MO, USA)로부터 구입하였고 AFBie DMSO에, MNNG는 증류수에 녹여 실험에 사용하였다. 간접돌연변이 원인 AFBi의 경우 활성화를 위하여 Maron과 Ames의 방법 [17] 에 따라 S9 mixture를 첨가하였다.
실험에 사용된 들깨(국산)와 아마씨(캐나다산)는 부산 부전시장에서 구입하여 세척한 후 동결 건조한 다음 분쇄한 후 각각 5배의 메탄올을 넣고 3회 추출하였다. 회전식 진공 농축기(Buchi oil & 461, Switserland)를 이용하여 농축한 후 dimethyl sulfoxide (DMSO)에 녹여 실험에 사용하였다.
본 실험실에서 배양하면서 실험에 사용하였다. 인체 암세포를 100 units/ml의 penicillin-streptomycin과 10% fetal calf serum (FCS)가 함유된 DMEM 배지를 사용하여 37℃, 5% CO2 incubator에서 배양하였다. 배양 중인 세포를 1주일에 2번 re- feeding하고 1주일 후 PBS로 세척한 뒤 0.
한국 세포주 은행(서울의대)으로부터 인체 위암세포(AGS), 인체 결장암세포(HT-29) 및 인체 간암세포(Hep 3B)를 분양받아 본 실험실에서 배양하면서 실험에 사용하였다. 인체 암세포를 100 units/ml의 penicillin-streptomycin과 10% fetal calf serum (FCS)가 함유된 DMEM 배지를 사용하여 37℃, 5% CO2 incubator에서 배양하였다.
5배의 메탄올을 넣고 3회 추출하였다. 회전식 진공 농축기(Buchi oil & 461, Switserland)를 이용하여 농축한 후 dimethyl sulfoxide (DMSO)에 녹여 실험에 사용하였다. 세포배양에 사용된 DMSO의 최종농도는 0.
데이터처리
실험결과는 mean士SD으로 나타내었고 분석된 실험 데이터는 대조군과 각 시료로부터 얻은 실험 자료로부터 one-way ANOVA를 실시하여 유의성이 있을 경우에 post-hoc test로 Duncan's mutiple range test를 실시하여 95% 수준에서 유의성을 검증하였다.
이론/모형
Louis, MO, USA)로부터 구입하였고 AFBie DMSO에, MNNG는 증류수에 녹여 실험에 사용하였다. 간접돌연변이 원인 AFBi의 경우 활성화를 위하여 Maron과 Ames의 방법 [17] 에 따라 S9 mixture를 첨가하였다. 항돌연변이 실험은 미리건열 멸균시킨 glass cap tube 에 S9 mix 혹은 phosphate buffered saline (PBS) 0.
성능/효과
5, 1, 2 mg/ml의 농도별로 인체위암 세포(AGS)에 처리했을 때(Fig. 1) 농도 의존적으로 암세포 증식 억제 효과가 증가하여 1 mg/ml 첨가농도에서 64%의 암세포 성장 억제 효과를 보였고, 2 mg/ml 농도에서 79%의 높은 암세포 증식 억제 효과를 나타내었다. 들깨 메탄올 추출물의 경우도 아마씨 메탄올 추출물과 유사하게 농도 의존적으로 암세포의 증식을 억제시켰으며 첨가농도 2 mg/ml일 때 68%의 증식 억제효과를 살펴 볼 수가 있었다.
typhimurium TA100에 대한 대표적인 diagnostic mutagen으로서 이들의 활성화에 S9 activation를필요로 하지 않는 직접 돌연변이원이다[33]. MNNG 0.6 mg/plate의 농도를 사용하여 S. typhimurium TA100 균주에 대한 들깨 및 아마씨 메탄올 추출물의 항돌연변이성 실험을 한 결과/ 첨가농도 1.25 mg/plate일 때부터 활성이 나타나 5 mg/plate 일 때는 각각 78, 63%의 돌연변이 억제 효과를 살펴볼 수 있었다(Table 2). 이상의 결과에서 S.
간접돌연변이 원인 AFBi (0.7 mg/plate)에 대해 들깨 메탄올 추출물은 농도의 증가와 더불어 돌연변이 억제 효과가 증가하였다(Table 1). 첨가농도 2.
1) 농도 의존적으로 암세포 증식 억제 효과가 증가하여 1 mg/ml 첨가농도에서 64%의 암세포 성장 억제 효과를 보였고, 2 mg/ml 농도에서 79%의 높은 암세포 증식 억제 효과를 나타내었다. 들깨 메탄올 추출물의 경우도 아마씨 메탄올 추출물과 유사하게 농도 의존적으로 암세포의 증식을 억제시켰으며 첨가농도 2 mg/ml일 때 68%의 증식 억제효과를 살펴 볼 수가 있었다. Fig.
또한 아마씨의 경우에는 lignan을 상당양 함유하고 있는데 Tou와 Thompson [27] 은 쥐에게 아마씨와 lignan의 투여는 유선의 구조를 변형 시켜 결과적으로 유방암의 위험을 감소시킨다고 보고하였다. 따라서 본 연구의 결과로부터 Ames test를 이용한 항돌연변이 실험에서 아마씨 메탄올 추출물에 의한 돌연변이 억제 활성도 우수하였으나 특히 들깨 메탄올 추출물에 의한 돌연변이 저해 효과가 더 높았으며 in vitro 암세포 증식 억제효과에서는 들깨보다는 아마씨 메탄올 추출물에 의한 항암활성이 더 우수한 것으로 나타났다.
5 및 5 mg/plate일 때 각각 86% 및 94%의 높은 돌연변이 억제 효과를 나타내었다. 아마씨 메탄올 추출물의 경우도 첨가농도 2.5 및 5 mg/plate일 때 각각 74% 및 75%의 항돌연변이 효과를 관찰할 수가 있었다. 직접 돌연변이 원인 MNNGe S.
25 mg/plate일 때부터 활성이 나타나 5 mg/plate 일 때는 각각 78, 63%의 돌연변이 억제 효과를 살펴볼 수 있었다(Table 2). 이상의 결과에서 S. typhimurium TA100 균주에 대한 AFBi과 MNNG의 돌연변이 유발실험에서 두 가지 종자인 들깨와 아마씨는 직접돌연변이원에 대해서보다는 간접돌연변이원에 의해 유발된 돌연변이 저해에 더 효과적이었으며 들깨에 의한 항돌연변이 효과가 더 우수하였음을 관찰할 수가 있었다. Park 등[2이의 연구에서도 들깨 메탄올 추출물은 AFBi에 의해 유발된 돌연변이를 상당히 억제시켰으나 직접돌연변이원인 MNNG를 돌연변이원으로 사용한 경우 항돌연변이 효과는 크게 나타나지 않았다고 보고하여본 연구 결과와 유사하였다.
7 mg/plate)에 대해 들깨 메탄올 추출물은 농도의 증가와 더불어 돌연변이 억제 효과가 증가하였다(Table 1). 첨가농도 2.5 및 5 mg/plate일 때 각각 86% 및 94%의 높은 돌연변이 억제 효과를 나타내었다. 아마씨 메탄올 추출물의 경우도 첨가농도 2.
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