In vitro system에서 오미자 메탄올 추출물의 항산화 및 신경세포 보호효과 Antioxidant and Neuronal Cell Protective Effects of Methanol Extract from Schizandra chinensis using an in vitro System원문보기
오미자 메탄올 추출물의 항산화 특성 및 $H_2O_2$로 유도된 신경세포 독성에 대한 보호효과를 조사하였다. ABTS radical 소거 및 FRAP방법을 이용하여 오미자 메탄올 추출물의 항산화 활성을 측정한 결과 추출물의 농도가 증가함에 따라 항산화 활성이 증가하는 농도의존적인 경향을 보였다. $H_2O_2$로 유도된 PC12 신경세포에 대한 보호효과를 측정한 결과 모든 시료에서 72-99% 정도의 신경세포 보호효과를 보였고, LDHrelease assay 결과 0.5 mg/mL 농도에서 47% 정도의 LDH 방출량 저해효과를 나타냈으며, neutral red uptake assay 결과 모든 농도에서 vitmain C에 비해 높은 생존율을 보였다. 본 연구 결과를 종합해 볼 때, 오미자 메탄올 추출물의 항산화력과 산화적 스트레스로부터 신경세포의 뛰어난 보호효과는 알츠하이머성 신경질환의 예방 및 치료제로서의 활용 가능성이 높다고 판단된다.
오미자 메탄올 추출물의 항산화 특성 및 $H_2O_2$로 유도된 신경세포 독성에 대한 보호효과를 조사하였다. ABTS radical 소거 및 FRAP방법을 이용하여 오미자 메탄올 추출물의 항산화 활성을 측정한 결과 추출물의 농도가 증가함에 따라 항산화 활성이 증가하는 농도의존적인 경향을 보였다. $H_2O_2$로 유도된 PC12 신경세포에 대한 보호효과를 측정한 결과 모든 시료에서 72-99% 정도의 신경세포 보호효과를 보였고, LDH release assay 결과 0.5 mg/mL 농도에서 47% 정도의 LDH 방출량 저해효과를 나타냈으며, neutral red uptake assay 결과 모든 농도에서 vitmain C에 비해 높은 생존율을 보였다. 본 연구 결과를 종합해 볼 때, 오미자 메탄올 추출물의 항산화력과 산화적 스트레스로부터 신경세포의 뛰어난 보호효과는 알츠하이머성 신경질환의 예방 및 치료제로서의 활용 가능성이 높다고 판단된다.
In this study, the antioxidant and neuronal cell protective effects of methanol extract from Schizandra chinensis were evaluated. The proximate composition and total phenolics content of the extract were as follows: 64.88% nitrogen free extract, 10.56% crude fiber, 10.22% moisture, 8.33% crude prote...
In this study, the antioxidant and neuronal cell protective effects of methanol extract from Schizandra chinensis were evaluated. The proximate composition and total phenolics content of the extract were as follows: 64.88% nitrogen free extract, 10.56% crude fiber, 10.22% moisture, 8.33% crude protein, 5.05% ash, 0.96% crude fat, and 83.04 mg/g of total phenolics. In assays the methanol extract of Schizandra chinensis presented ferric reducing/antioxidant power (FRAP) and 2,2'-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) (ABTS) radical scavenging activity in a dose-dependent manner. In a cell viability assay using 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyl-tetrazoliumbromide (MTT), the methanol extract showed protective effect against $H_2O_2$-induced neurotoxicity, and lactate dehydrogenase (LDH) release into medium was also inhibited by various concentrations of extracts (68-80%). Cell viability after treatment of the methanol extract was higher than that shown for vitamin C ($100\;{\mu}M$) using a neutral red uptake (NRU) assay. Therefore, these data suggest that the methanol extract of Schizandra chinensis may be useful for neurodegenerative diseases including Alzheimer's disease.
In this study, the antioxidant and neuronal cell protective effects of methanol extract from Schizandra chinensis were evaluated. The proximate composition and total phenolics content of the extract were as follows: 64.88% nitrogen free extract, 10.56% crude fiber, 10.22% moisture, 8.33% crude protein, 5.05% ash, 0.96% crude fat, and 83.04 mg/g of total phenolics. In assays the methanol extract of Schizandra chinensis presented ferric reducing/antioxidant power (FRAP) and 2,2'-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) (ABTS) radical scavenging activity in a dose-dependent manner. In a cell viability assay using 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyl-tetrazoliumbromide (MTT), the methanol extract showed protective effect against $H_2O_2$-induced neurotoxicity, and lactate dehydrogenase (LDH) release into medium was also inhibited by various concentrations of extracts (68-80%). Cell viability after treatment of the methanol extract was higher than that shown for vitamin C ($100\;{\mu}M$) using a neutral red uptake (NRU) assay. Therefore, these data suggest that the methanol extract of Schizandra chinensis may be useful for neurodegenerative diseases including Alzheimer's disease.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 산화적 스트레스로부터 유도되는 신경세포의 사멸을 보호할 수 있는 생리활성물질을 탐색하기 위한 목적으로 오미자 메탄올 추출물을 이용하여 H2O2와 같은 산화적 스트레스 의해 손상된 PC12 신경 세포에 대한 보호효과를 조사하고자 하였다.
신경세포의 경우 상대적으로 많은 lipid 성분을 함유하고 있고 이는 산화적인 스트레스에 매우 취약하기 때문에 이러한 구조적 특성을 이용하여 상기의 신경세포 보호효과와 신경세포막 손상과의 관계를 알아보고자 다음의 연구를 진행하였다. H2O2로 유도된 신경세포막 손상에 대한 오미자 메탄올 추출물의 보호효과를 확인하기 위하여 신경세포 중에 함유되어 있는 세포질 성분의 LDH 방출량을 측정한 결과는 Fig.
)로 세포막 손상효과를 측정하였다(18). Neutral red uptake assay는 neutral red assay kit(Sigma Chemical Co.)를 사용하여 측정하였다.
오미자 메탄올 추출물을 48시간동안 pre-incubation한 후, 200 µM H2O2를 처리하여 3시간 배양한 후, 5분간 원심분리(250×g)하여 100 µL의 상등액을 새로운 well로 옮긴 후 LDH assay kit(Sigma Chemical Co.)로 세포막 손상효과를 측정하였다(18).
오미자 메탄올 추출물의 항산화 특성 및 H2O2로 유도된 신경세포 독성에 대한 보호효과를 조사하였다. ABTS radical 소거 및 FRAP방법을 이용하여 오미자 메탄올 추출물의 항산화 활성을 측정한 결과 추출물의 농도가 증가함에 따라 항산화 활성이 증가하는 농도의존적인 경향을 보였다.
대상 데이터
본 실험에 사용된 오미자는 진주 소재 전문 약재판매처에서 구입하여 냉장보관(4℃)하면서 실험에 사용하였다. 신경세포 보호효과 실험에 사용된 시약으로 hydrogen peroxide(H2O2) solution, 3-[4,5-dimethythiazol-2-yl]-2,5-diphenyl tetrazolium bromide(MTT) assay kit, lactate dehydrogenase(LDH) release assay kit 및 neutral red assay kit는 Sigma Chemical Co.
본 실험에서 사용한 PC12 세포(KCLB 21721, Korean Cell Line Bank, Seoul, Korea)는 신경세포의 특성을 나타내는 세포로 쥐의 pheochromocytoma로부터 유도된 것을 사용하였다. PC12세포를 25 mM HEPES, 25 mM sodium bicarbonate, 10% fetal bovine serum(Gibco), 50 units/mL penicillin 및 100 µg/mL steptomycin이 포함된 RPMI 1640배지에 접종하여 37℃, 5% CO2 조건의 배양기에서 배양하였다.
데이터처리
모든 실험은 3회 반복 실시하여 mean±SD로 나타내었으며, 각 평균값에 대한 검증은 SAS® version 6.12(SAS Institute, Cary, NC, USA)를 이용하여 평균과 표준오차, Newman-Keul’s multiple range tests로 평균값들에 대해 유의성을 검정하였다.
이론/모형
H2O2에 의해 유도된 PC12 세포에 대한 보호효과는 MTT reduction assay로 측정하였다(18). 오미자 메탄올 추출물을 PC12 cell에 처리하여 48시간동안 pre-incubation한 후, 200 µM H2O2를 각각 3시간동안 처리하였다.
The cells were then treated with 200 µM H2O2 for 3 h. Levels of cell viability were measured using the MTT assay as described under materials and methods. Vitamin C (100 µM) was applied as positive control.
오미자의 일반성분은 AOAC 방법으로 측정하였고(14), 추출물에 함유되어 있는 총 페놀화합물 함량을 측정하기 위하여 Folin-Ciocalteu’s 방법을 이용하였다(15).
성능/효과
로 유도된 신경세포 독성에 대한 보호효과를 조사하였다. ABTS radical 소거 및 FRAP방법을 이용하여 오미자 메탄올 추출물의 항산화 활성을 측정한 결과 추출물의 농도가 증가함에 따라 항산화 활성이 증가하는 농도의존적인 경향을 보였다. H2O2로 유도된 PC12 신경세포에 대한 보호효과를 측정한 결과 모든 시료에서 72-99% 정도의 신경세포 보호효과를 보였고, LDH release assay 결과 0.
2와 같다. Cell viability는 H2O2를 처리한 처리구에서는 control group 100% 대비 54%의 생존율을 나타냈고 H2O2와 vitamin C를 동시에 처리한 처리구에서는 83%의 생존율로 약 29%정도의 신경세포 보호효과를 보였다. 오미자 메탄올 추출물을 처리한 시료에서는 0.
3과 같다. Control group의 방출량은 28% 정도인데 반해 H2O2 처리한 구에서는 67%의 방출량을 보여 H2O2로 인해 LDH 방출량이 39%정도 증가하였다. Vitamin C 100 µM 처리군은 36%의 LDH 방출량을 보였고, 오미자 메탄올 추출물 0.
Control group의 생존율이 100%일 때 H2O2 처리구에서는 84%의 생존율을 나타내었고 오미자 메탄올 추출물을 0.1-0.5 mg/mL 농도로 처리하였을 때 각각 219%, 244% 및 265%의 세포 생존율을 나타내어 vitamin C 100 µM의 농도와 비교하였을 때, 오미자 메탄올 추출물이 모든 농도에서 높은 생존율을 나타내었다.
ABTS radical 소거 및 FRAP방법을 이용하여 오미자 메탄올 추출물의 항산화 활성을 측정한 결과 추출물의 농도가 증가함에 따라 항산화 활성이 증가하는 농도의존적인 경향을 보였다. H2O2로 유도된 PC12 신경세포에 대한 보호효과를 측정한 결과 모든 시료에서 72-99% 정도의 신경세포 보호효과를 보였고, LDH release assay 결과 0.5 mg/mL 농도에서 47% 정도의 LDH 방출량 저해효과를 나타냈으며, neutral red uptake assay 결과 모든 농도에서 vitmain C에 비해 높은 생존율을 보였다. 본 연구 결과를 종합해 볼 때, 오미자 메탄올 추출물의 항산화력과 산화적 스트레스로부터 신경세포의 뛰어난 보호효과는 알츠하이머성 신경질환의 예방 및 치료제로서의 활용 가능성이 높다고 판단된다.
Vitamin C 100 µM 처리군은 36%의 LDH 방출량을 보였고, 오미자 메탄올 추출물 0.1, 0.2 및 0.5 mg/g의 농도로 처리했을 때는 각각 36%, 32% 및 23%의 LDH 방출량을 나타내어 농도 의존적으로 감소하는 경향을 볼 수 있었다.
오미자 메탄올 추출물을 처리한 시료에서는 0.2 mg/mL 이상의 농도에서 vitamin C 100 µM과 유사한 보호효과를 보였으며, 특히 0.5 mg/mL의 농도에서는 vitamin C보다 높은 신경세포 보호효과를 보였다.
이러한 차이는 수분함량, 채취시기 및 장소와 같은 환경적인 요인으로부터 기인한 것으로 생각된다. 오미자 메탄올 추출물의 총 페놀화합물 함량을 측정한 결과 83.04 mg/g의 총 페놀화합물의 함량을 나타냈다. 페놀성 화합물은 천연물에 많이 함유되어 있는 성분으로 이들의 주요 생리적 역할은 자유 radical을 소거하는 것이라는 연구가 많이 보고되고 있으며, 또한 이러한 페놀성 화합물인 플라보노이드나 페놀산 및 안토시아닌 등의 총량인 총 페놀화합물은 DPPH radical 소거 활성과 같은 항산화 활성에 매우 중요한 인자로 작용을 한다(20).
42%의 활성을 보였다. 오미자 메탄올 추출물의 항산화력 측정결과 농도 의존적으로 항산화 능력이 증가하는 경향을 보여주었고, 특히 10 mg/mL의 농도에서는 vitamin C 1.25 mg/mL와 유사한 활성을 나타내었으나 vitamin C와 비교하여 항산화 활성은 8배 정도 낮았다.
오미자의 일반성분을 분석한 결과는 Table 1에서 보는 바와 같이 가용성 무질소물 64.88%, 조섬유 10.56%, 수분 10.22%, 조단백질 8.33%, 회분 5.05% 및 조지방 0.96%로 나타났다. Kim 등(19)은 오미자의 일반성분을 분석한 결과 수분이 57.
5 mg/mL 농도로 처리하였을 때 각각 219%, 244% 및 265%의 세포 생존율을 나타내어 vitamin C 100 µM의 농도와 비교하였을 때, 오미자 메탄올 추출물이 모든 농도에서 높은 생존율을 나타내었다. 이상의 LDH release assay와 neutral red uptake assay 실험 결과를 종합하여 볼 때, 오미자 메탄올 추출물은 H2O2와 같은 산화적 스트레스에 의해 유도된 PC12 신경세포의 손상을 효과적으로 보호하는 것으로 나타났다. Heo 등(7)은 바나나, 오렌지 및 사과 추출물의 신경세포 보호효과에 대해 조사한 결과, ABTS+ radical 소거 활성이 높게 나타난 사과에서 높은 신경세포 보호효과를 보여 항산화 활성과 신경세포 손상 보호효과는 밀접한 상관관계를 가지고 있는 것으로 보고하였다(24,25).
(B)와 같다. 추출물의 농도가 증가함에 따라 ABTS radical 소거활성이 증가하는 경향을 보였으며, 농도 10 mg/mL에서는 95.42%의 활성을 보였다. 오미자 메탄올 추출물의 항산화력 측정결과 농도 의존적으로 항산화 능력이 증가하는 경향을 보여주었고, 특히 10 mg/mL의 농도에서는 vitamin C 1.
1(A)와 같다. 추출물의 농도가 증가함에 따라 활성이 증가하는 농도의존적인 경향을 보였으며, 농도 10 mg/mL에서는 vitamin C 0.25mg/mL의 흡광도인 0.94과 유사한 1.01의 높은 흡광도를 보였다. 오미자 메탄올 추출물을 이용하여 ABTS radical 소거활성을 측정한 결과는 Fig.
후속연구
오미자 추출물에서도 사과와 같이 페놀성 화합물들이 많이 함유되어 있고, 높은 항산화 활성을 보여, 이와 같은 신경세포 보호효과를 나타낸 것으로 생각된다. 따라서 오미자 추출물은 알츠하이머성 신경질환과 같은 퇴행성 뇌신경질환의 예방 및 치료제로서의 활용 가능성이 높다고 판단된다.
5 mg/mL 농도에서 47% 정도의 LDH 방출량 저해효과를 나타냈으며, neutral red uptake assay 결과 모든 농도에서 vitmain C에 비해 높은 생존율을 보였다. 본 연구 결과를 종합해 볼 때, 오미자 메탄올 추출물의 항산화력과 산화적 스트레스로부터 신경세포의 뛰어난 보호효과는 알츠하이머성 신경질환의 예방 및 치료제로서의 활용 가능성이 높다고 판단된다.
항산화 활성을 측정한 결과와 비교하였을 때 농도의존적인 신경세포보호효과를 보여 유사한 경향을 보였으며, 이는 Table 1에서 나타낸 오미자의 메탄올 추출물에 함유되어 있는 phenolics 등으로부터 기인한 것으로 생각된다. 오미자의 lignan 성분은 중추신경억제, 진해 등의 약효를 나타내는 화합물로 다양한 생리활성을 가지는 것으로 보고하여(22), 본 실험의 결과로 미루어 보아 오미자에 함유되어 있는 신경세포 보호효과를 나타내는 특정 화합물을 찾기 위한 추가적인 연구가 필요하다고 생각된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
동의보감에서 오미자 열매는 무슨 치료에 사용되었는가?
오미자(Schizandra chinensis)는 목련과(Magnoliaceae)에 속하는 식물로 6-7월에 꽃이 피고, 열매는 9-10월에 성숙하여 심홍색을 띠며(9), 한국, 일본, 만주, 중국 등 동북아시아가 주산지로 알려져 있는 낙엽덩굴성나무이다(10). 예로부터 오미자 열매는 자양, 강장, 지사, 진해제, 구갈증과 주독을 푸는 해독제로도 각광받았으며, 동의보감에서는 폐와 신을 보하고 허로(虛勞), 구갈(嘔渴), 번열(煩熱), 해소(解消) 치료에 사용하였다(11). 주요 성분으로는 diphenylcyclen계의 lignan으로서 그 함유량이 18.
오미자의 주요 성분에는 무엇이 있는가?
예로부터 오미자 열매는 자양, 강장, 지사, 진해제, 구갈증과 주독을 푸는 해독제로도 각광받았으며, 동의보감에서는 폐와 신을 보하고 허로(虛勞), 구갈(嘔渴), 번열(煩熱), 해소(解消) 치료에 사용하였다(11). 주요 성분으로는 diphenylcyclen계의 lignan으로서 그 함유량이 18.1-19.2% 정도에 달하고, schizandrin, deoxyschizandrin, γ-schizandrin, schizandrol, pseudo-γ-schizandrin, schizandrin C, schizandrol B(gomisin A), gomisin B, gomisin C, gomisin D 뿐만 아니라(12), citric acid, citral, β-sitosterol, 비타민 C, E 및 정유성분 등도 함유되어 있다(13). 지금까지 오미자에 대한 연구로는 중추신경계의 반사기능인 항진작용을 비롯해서 혈당 강하작용, 손상된 간기능의 복구효과, 항균, 항궤양, 항암, 항종양, nitric oxide 생성 억제 및 lignan화합물 분리 등의 많은 연구들이 있으나(11) 오미자 추출물의 산화적 스트레스에 대한 신경세포 보효효과와 같은 퇴행성 뇌신경질환에 관한 연구는 미비한 실정이다.
오미자는 무엇인가?
오미자(Schizandra chinensis)는 목련과(Magnoliaceae)에 속하는 식물로 6-7월에 꽃이 피고, 열매는 9-10월에 성숙하여 심홍색을 띠며(9), 한국, 일본, 만주, 중국 등 동북아시아가 주산지로 알려져 있는 낙엽덩굴성나무이다(10). 예로부터 오미자 열매는 자양, 강장, 지사, 진해제, 구갈증과 주독을 푸는 해독제로도 각광받았으며, 동의보감에서는 폐와 신을 보하고 허로(虛勞), 구갈(嘔渴), 번열(煩熱), 해소(解消) 치료에 사용하였다(11).
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