건조 비트(Beta vulgaris) 추출물의 Cell System에서 항산화 및 항암 효과 Effects of Solvent Extracts from Dried Beet (Beta vulgaris) on Antioxidant in Cell Systems and Growth of Human Cancer Cell Lines원문보기
저온 진공 공정으로 건조된 비트를 유기용매로 추출하여 이들 비트 추출물 및 분획물들에 의한 인체 결장암 및 위암세포에 대한 증식 및 세포 내 활성산소종 억제 효과에 대해 검토하였다. 인체 결장암세포(HT-29)의 경우, A+M 추출물은 0.5 mg/mL 첨가농도에서 65%의 암세포 증식 억제효과를 나타내었고(p<0.05), MeOH 추출물은 A+M 추출물과 비교하였을 때 전반적으로 낮은 활성을 나타내었음을 관찰하였다. 건조 비트 추출물을 hexane, 85% aq. MeOH, BuOH, water로 다시 추출하여 얻어진 각각의 분획물들을 농도별로 처리하였을 때 특히 hexane 및 85% aq. MeOH 분획물은 낮은 농도에서부터 활성을 나타내어 0.5 mg/mL 농도에서 76% 이상의 높은 암세포 증식 억제효과(p<0.05)를 나타내었다. 인체 위암세포(AGS)에 대한 결과에서 A+M 추출물은 인체 결장암세포(HT-29)의 결과와 비교했을 때 암세포증식 억제효과가 높았고, MeOH 추출물은 A+M 추출물에 비해 낮은 활성을 나타내었으나 앞서 인체 결장암세포(HT-29)에 비해 다소 높은 암세포 성장 억제효과를 보였다. 건조 비트 추출물의 분획물들을 농도별로 인체 위암세포(AGS)에 처리했을 때 hexane과 85% aq. MeOH 분획물은 앞서의 인체 결장암세포(HT-29)의 결과와 유사하게 낮은 농도에서부터 활성이 나타나 0.25 mg/mL 이상의 농도에서 77% 이상의 억제효과가 나타났다. 인체 섬유육종세포(HT1080) 내 활성산소종 억제 실험에서 건조 비트 A+M 및 MeOH 추출물은 농도 의존적으로 측정시간 120분 동안 $500{\mu}M$$H_2O_2$만을 처리한 control군에 비해 세포 내 활성산소종을 크게 억제시켰다. 건조 비트 분획물들을 인체 섬유육종세포(HT1080)에 처리했을 때 첨가농도 0.1 mg/mL로 처리하였을 때 BuOH 분획물을 제외한 기타 분획물들의 경우 control군보다는 낮은 수치를 나타내어 우수한 항산화 활성을 보였다. 첨가농도 0.25 mg/mL에서 85% aq. MeOH 분획물은 세포 내 활성산소종을 감소시키는데 우수한 능력을 나타내었고 hexane과 BuOH 분획물은 $500{\mu}M$$H_2O_2$만을 처리한 control군에 비해서는 활성산소종을 감소시켰으나 blank 군보다는 높았다. 따라서 세포 내 활성산소종 감소에 의한 항산화 활성은 85% aq. MeOH 분획물에서 높았고 water 분획물의 효과가 가장 낮았음을 살펴 볼 수가 있었다.
저온 진공 공정으로 건조된 비트를 유기용매로 추출하여 이들 비트 추출물 및 분획물들에 의한 인체 결장암 및 위암세포에 대한 증식 및 세포 내 활성산소종 억제 효과에 대해 검토하였다. 인체 결장암세포(HT-29)의 경우, A+M 추출물은 0.5 mg/mL 첨가농도에서 65%의 암세포 증식 억제효과를 나타내었고(p<0.05), MeOH 추출물은 A+M 추출물과 비교하였을 때 전반적으로 낮은 활성을 나타내었음을 관찰하였다. 건조 비트 추출물을 hexane, 85% aq. MeOH, BuOH, water로 다시 추출하여 얻어진 각각의 분획물들을 농도별로 처리하였을 때 특히 hexane 및 85% aq. MeOH 분획물은 낮은 농도에서부터 활성을 나타내어 0.5 mg/mL 농도에서 76% 이상의 높은 암세포 증식 억제효과(p<0.05)를 나타내었다. 인체 위암세포(AGS)에 대한 결과에서 A+M 추출물은 인체 결장암세포(HT-29)의 결과와 비교했을 때 암세포증식 억제효과가 높았고, MeOH 추출물은 A+M 추출물에 비해 낮은 활성을 나타내었으나 앞서 인체 결장암세포(HT-29)에 비해 다소 높은 암세포 성장 억제효과를 보였다. 건조 비트 추출물의 분획물들을 농도별로 인체 위암세포(AGS)에 처리했을 때 hexane과 85% aq. MeOH 분획물은 앞서의 인체 결장암세포(HT-29)의 결과와 유사하게 낮은 농도에서부터 활성이 나타나 0.25 mg/mL 이상의 농도에서 77% 이상의 억제효과가 나타났다. 인체 섬유육종세포(HT1080) 내 활성산소종 억제 실험에서 건조 비트 A+M 및 MeOH 추출물은 농도 의존적으로 측정시간 120분 동안 $500{\mu}M$$H_2O_2$만을 처리한 control군에 비해 세포 내 활성산소종을 크게 억제시켰다. 건조 비트 분획물들을 인체 섬유육종세포(HT1080)에 처리했을 때 첨가농도 0.1 mg/mL로 처리하였을 때 BuOH 분획물을 제외한 기타 분획물들의 경우 control군보다는 낮은 수치를 나타내어 우수한 항산화 활성을 보였다. 첨가농도 0.25 mg/mL에서 85% aq. MeOH 분획물은 세포 내 활성산소종을 감소시키는데 우수한 능력을 나타내었고 hexane과 BuOH 분획물은 $500{\mu}M$$H_2O_2$만을 처리한 control군에 비해서는 활성산소종을 감소시켰으나 blank 군보다는 높았다. 따라서 세포 내 활성산소종 감소에 의한 항산화 활성은 85% aq. MeOH 분획물에서 높았고 water 분획물의 효과가 가장 낮았음을 살펴 볼 수가 있었다.
The inhibitory effects of solvent extracts from dried beet (Beta vulgaris) on $H_2O_2$-induced oxidative stress in cell systems and on the growth of cancer cell lines (HT-29 human colon cancer and AGS human gastric adenocarcinoma cells) were investigated. Inhibitory effects of acetone wit...
The inhibitory effects of solvent extracts from dried beet (Beta vulgaris) on $H_2O_2$-induced oxidative stress in cell systems and on the growth of cancer cell lines (HT-29 human colon cancer and AGS human gastric adenocarcinoma cells) were investigated. Inhibitory effects of acetone with methylene chloride (A+M) and methanol (MeOH) extracts on the growth of HT-29 and AGS cancer cells increased in a dose dependent manner (p<0.05). The inhibitory effect was more significant on the growth of AGS cells and A+M extracts had a higher inhibitory effect compared to MeOH extracts. The treatments of hexane, 85% aq. methanol, butanol and water fractions significantly inhibited the growth of both cancer cells (p<0.05). Among fractions, hexane and 85% aq. methanol fractions showed higher inhibitory effects. In order to determine the protective effect on $H_2O_2$-induced oxidative stress, DCHF-DA (dichlorodihydrofluorescin diacetate) assay was conducted. The A+M and MeOH extracts of dried beet appeared to significantly reduce the levels of intracellular (ROS) with dose responses. Among the fractions, 85% methanol fractions showed a higher protective effect on production of lipid peroxides. These results indicate that the intake of dried beet may improve oxidative stress in cell and reduce cancer risk.
The inhibitory effects of solvent extracts from dried beet (Beta vulgaris) on $H_2O_2$-induced oxidative stress in cell systems and on the growth of cancer cell lines (HT-29 human colon cancer and AGS human gastric adenocarcinoma cells) were investigated. Inhibitory effects of acetone with methylene chloride (A+M) and methanol (MeOH) extracts on the growth of HT-29 and AGS cancer cells increased in a dose dependent manner (p<0.05). The inhibitory effect was more significant on the growth of AGS cells and A+M extracts had a higher inhibitory effect compared to MeOH extracts. The treatments of hexane, 85% aq. methanol, butanol and water fractions significantly inhibited the growth of both cancer cells (p<0.05). Among fractions, hexane and 85% aq. methanol fractions showed higher inhibitory effects. In order to determine the protective effect on $H_2O_2$-induced oxidative stress, DCHF-DA (dichlorodihydrofluorescin diacetate) assay was conducted. The A+M and MeOH extracts of dried beet appeared to significantly reduce the levels of intracellular (ROS) with dose responses. Among the fractions, 85% methanol fractions showed a higher protective effect on production of lipid peroxides. These results indicate that the intake of dried beet may improve oxidative stress in cell and reduce cancer risk.
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문제 정의
그에 따라 동결 건조 및 방사선 조사 등의 방법들이 보고되어 있으며(21,22), 본 연구에서는 비트의 저장성을 높이고 영양소의 손실도 최소로 하기 위해 저온 진공 건조 방법을 도입하여 비트를 저온에서 진공 건조 후 분말화하여 실험에 사용하였다. 건조 비트 분말 섭취에 의한 생리활성에 대한 연구로 건조된 비트를 유기용매로 추출하여 비트 추출물과 분획물들에 의한 인체 결장암 및 위암세포에 대한 증식 억제 및 세포 내 활성산소종 억제 효과에 대해 검토하고자 한다.
따라서 이러한 과잉의 활성산소종의 제거 및 생체 내 항산화 방어 시스템의 증진에 대한 관심이 높아지고 있으며 약물이 아닌 천연성분에서 그 효능을 찾는 연구가 활발히 이루어지고 있다. 본 연구에서는 건조 비트의 A＋M 추출물 및 MeOH 추출물과 각 분획물들에 의한 세포 내 활성산소종 억제효과를 알아보고자 인체 섬유육종세포(HT1080)를 이용하여 DCHF-DA assay를 행하였다. Fig.
저온 진공 공정으로 건조된 비트를 유기용매로 추출하여 이들 비트 추출물 및 분획물들에 의한 인체 결장암 및 위암세포에 대한 증식 및 세포 내 활성산소종 억제 효과에 대해 검토하였다. 인체 결장암세포(HT-29)의 경우, A＋M 추출물은 0.
제안 방법
건조 비트 추출물과 그 분획물들의 인체 암세포 증식 억제효과를 조사하기 위해 MTT assay를 행하였다. 실험에는 인체 결장암세포(HT-29)와 인체 위암세포(AGS)가 사용되었으며 Table 1은 건조 비트의 acetone/methylene chloride 추출물(A＋M)과 methanol 추출물(MeOH)을 여러 농도로 인체 결장암세포(HT-29)에 처리했을 때 인체 암세포 증식억제효과를 나타낸 것이다.
비트는 뿌리 생체의 가식부 100 g당 수분이 86%로 높은 수분함량으로 인해 유통 중 쉽게 변질되어 오랫동안 보존하기 위한 방법이 필요하다. 그에 따라 동결 건조 및 방사선 조사 등의 방법들이 보고되어 있으며(21,22), 본 연구에서는 비트의 저장성을 높이고 영양소의 손실도 최소로 하기 위해 저온 진공 건조 방법을 도입하여 비트를 저온에서 진공 건조 후 분말화하여 실험에 사용하였다. 건조 비트 분말 섭취에 의한 생리활성에 대한 연구로 건조된 비트를 유기용매로 추출하여 비트 추출물과 분획물들에 의한 인체 결장암 및 위암세포에 대한 증식 억제 및 세포 내 활성산소종 억제 효과에 대해 검토하고자 한다.
대조군들(blank군과 control군)은 시료 대신 PBS를 처리하며, control군은 500 μM H2O2를 처리를 하고, blank군은 500 μM H2O2 대신 PBS를 처리하여 측정하였다.
배양된 암세포는 96 well plate에 2×104cells/mL이 되도록 100 μL씩 분주하여 37℃, 5% CO2 incubator에서 24시간 배양한 후 배지는 제거한 뒤 각 시료를 배지로 희석하여 각 well당 시료를 100 μL씩 첨가하고, 대조군에는 시료 대신 PBS를 100 μL씩 첨가하였다.
배지가 제거된 각 well에 formazan 결정을 용해시키기 위하여 DMSO를 100 μL씩 분주하여서 5～10분간 반응시켜 96 well plate용 광도계(ELISA reader, Perkin Elmer, Waltham, USA)로 540 nm에서 흡광도를 측정하였다(23).
대상 데이터
실험에 사용한 비트(경남 창녕)는 부산 엄궁 농산물 시장에서 구입하여 적당한 크기로 토막 내어 저온진공건조기를 이용하여 40℃에서 40 torr의 압력으로 24시간 건조하였다.
MeOH, butanol(BuOH), water 분획물을 얻었다. 실험에는 각각의 추출물들을 dimethyl sulfoxide(DMSO)에 녹여 실험에 사용하였고 세포배지로 필요한 농도로 희석하여 실험에 사용하였다. 세포배양에 사용된 DMSO의 최종농도는 0.
건조 비트 추출물과 그 분획물들의 인체 암세포 증식 억제효과를 조사하기 위해 MTT assay를 행하였다. 실험에는 인체 결장암세포(HT-29)와 인체 위암세포(AGS)가 사용되었으며 Table 1은 건조 비트의 acetone/methylene chloride 추출물(A＋M)과 methanol 추출물(MeOH)을 여러 농도로 인체 결장암세포(HT-29)에 처리했을 때 인체 암세포 증식억제효과를 나타낸 것이다. A＋M 추출물은 0.
한국세포주은행(서울의대)으로부터 인체 결장암세포(HT-29)와 인체 위암세포(AGS)를 분양받아 본 실험실에서 배양하면서 실험에 사용하였다. 인체 결장암세포(HT-29)와 인체 위암세포(AGS)는 100 units/mL의 penicillinstreptomycin과 10% FBS가 함유된 RPMI 1640 배지를 사용하여 cell culture dish에서 37℃, 5% CO2 incubator에서 배양하였다. 배양된 암세포는 96 well plate에 2×104cells/mL이 되도록 100 μL씩 분주하여 37℃, 5% CO2 incubator에서 24시간 배양한 후 배지는 제거한 뒤 각 시료를 배지로 희석하여 각 well당 시료를 100 μL씩 첨가하고, 대조군에는 시료 대신 PBS를 100 μL씩 첨가하였다.
인체 섬유육종세포인 HT1080세포는 한국세포주은행으로부터 분양받아 배양하여 실험에 사용하였다. 인체 섬유육종세포(HT1080)는 100 units/mL의 penicillin-streptomycin과 10% FBS가 함유된 DMEM 배지를 사용하여 cell culture dish에서 37℃, 5% CO2 incubator에서 배양하였다. 세포 내활성산소종(reactive oxygen species, ROS)은 2',7'-dichlorodihydrofluorescin diacetate(DCHF-DA) assay로 측정하였다(24,25).
인체 섬유육종세포인 HT1080세포는 한국세포주은행으로부터 분양받아 배양하여 실험에 사용하였다. 인체 섬유육종세포(HT1080)는 100 units/mL의 penicillin-streptomycin과 10% FBS가 함유된 DMEM 배지를 사용하여 cell culture dish에서 37℃, 5% CO2 incubator에서 배양하였다.
한국세포주은행(서울의대)으로부터 인체 결장암세포(HT-29)와 인체 위암세포(AGS)를 분양받아 본 실험실에서 배양하면서 실험에 사용하였다. 인체 결장암세포(HT-29)와 인체 위암세포(AGS)는 100 units/mL의 penicillinstreptomycin과 10% FBS가 함유된 RPMI 1640 배지를 사용하여 cell culture dish에서 37℃, 5% CO2 incubator에서 배양하였다.
데이터처리
실험 결과는 mean±SEM(standard error of mean)으로 나타내었고 분석된 실험 데이터는 대조군과 각 시료로부터 얻은 실험 자료로부터 one-way ANOVA를 실시하여 p<0.05 수준에서 유의성을 검증하였다.
이론/모형
세포 내활성산소종(reactive oxygen species, ROS)은 2',7'-dichlorodihydrofluorescin diacetate(DCHF-DA) assay로 측정하였다(24,25).
특히 hexane과 85% aq. MeOH 분획물은 IC50 농도가 각각 0.13, 0.18 mg/mL로 인체 결장암세포(HT-29)의 결과보다 낮은 농도에서부터 활성이 나타나 0.25 mg/mL 이상의 농도에서 77% 이상의 억제효과가 나타났다. 한편, 인체 위암세포(AGS)에서도 BuOH과 water 분획물의 IC50 농도는 각각 0.
MeOH 분획물은 blank군과 control군에 비해 측정시간 120분 동안 계속적으로 세포 내 활성산소종을 감소시키는데 우수한 능력을 나타내었고 hexane과 BuOH 분획물은 500 μM H2O2만을 처리한 control군에 비해서는 활성산소종을 감소시켰다(Fig. 2B).
25 mg/mL에서 85% aq. MeOH 분획물은 세포 내 활성산소종을 감소시키는데 우수한 능력을 나타내었고 hexane과 BuOH 분획물은 500 μM H2O2만을 처리한 control군에 비해서는 활성산소종을 감소시켰으나 blank군보다는 높았다. 따라서 세포 내 활성산소종 감소에 의한 항산화 활성은 85% aq.
05). MeOH 추출물은 A＋M 추출물에 비해 낮은 활성을 나타내었으나 IC50 농도가 1.14 mg/mL로 인체 결장암세포(HT-29)에 비해 다소 높은 암세포 성장 억제효과를 보였다.
Table 4는 건조 비트 추출물의 hexane, 85% aq. MeOH, butanol(BuOH), water 분획물들을 농도별로 인체 위암세포(AGS)에 처리했을 때 암세포 증식 억제효과를 나타낸 것으로 모든 분획물들에서 농도 의존적으로 억제효과가 높은 것을 살펴볼 수가 있었다. 특히 hexane과 85% aq.
05). 이들 분획물들의 IC50 농도는 각각 0.28, 0.30, 1.60, 2.01 mg/mL로 Hexane 분획물의 억제효과가 우수하였다. Table 3은 인체위암세포(AGS)에 대한 결과를 나타낸 것으로, A＋M 추출물은 IC50 농도가 0.
25 mg/mL 이상의 농도에서 77% 이상의 억제효과가 나타났다. 인체 섬유육종세포(HT1080) 내 활성산소종 억제 실험에서 건조 비트 A＋M 및 MeOH 추출물은 농도 의존적으로 측정시간 120분 동안 500 μM H2O2만을 처리한 control군에 비해 세포 내 활성산소종을 크게 억제시켰다. 건조 비트 분획물들을 인체 섬유육종세포(HT1080)에 처리했을 때 첨가농도 0.
05)를 나타내었다. 인체 위암세포(AGS)에 대한 결과에서 A＋M 추출물은 인체 결장암세포(HT-29)의 결과와 비교했을 때 암세포증식 억제효과가 높았고, MeOH 추출물은 A＋M 추출물에 비해 낮은 활성을 나타내었으나 앞서 인체 결장암세포(HT-29)에 비해 다소 높은 암세포 성장 억제효과를 보였다. 건조 비트 추출물의 분획물들을 농도별로 인체 위암세포(AGS)에 처리했을 때 hexane과 85% aq.
후속연구
그러나 비트를 포함하는 22가지 채소류들에 의한 라디칼 소거능을 비교한 연구에서는 케일, 시금치, 알팔파와 브로콜리등에 의한 항산화 효과가 특히 높았다고 보고하였다(10). 따라서 항산화 활성은 측정 방법에 따라 활성 정도가 다양하므로 몇몇 연구들에서는 비트에 의한 항산화능이 미미하였으나 본 연구에서 살펴 본 세포 내 활성산소종 측정 실험에서는 저온의 진공 조건에서 건조된 비트분말의 MeOH 추출물과 water 분획물을 제외한 다른 분획물들에서 높은 항산화효과를 살펴 볼 수가 있었으므로 생리활성 물질은 수용성계열 색소로 여겨지며 향후 분획물의 정제를 통한 생리활성물질 검색이 필요하다고 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
비트란?
비트(Beta vulgaris L.)는 명아주과의 두해살이풀로 유럽 남부가 원산지이며 비교적 재배가 쉽고 풀 전체를 식용할 수 있어 외국에서는 집에서 손쉽게 재배하는 인기작물이다. 잎에서 형성되어 뿌리에 집적되는 독특한 붉은색과 유기산, 사과산, 포도산, 옥살산 같은 쌉쌀한 성분 때문에 중국음식에서는 장식용으로 많이 사용됐으나 최근 새로운 샐러드 식물로도 각광을 받고 있다.
중국에서 비트는 장식용으로 많이 사용됐는데 그 이유는 무엇인가?
)는 명아주과의 두해살이풀로 유럽 남부가 원산지이며 비교적 재배가 쉽고 풀 전체를 식용할 수 있어 외국에서는 집에서 손쉽게 재배하는 인기작물이다. 잎에서 형성되어 뿌리에 집적되는 독특한 붉은색과 유기산, 사과산, 포도산, 옥살산 같은 쌉쌀한 성분 때문에 중국음식에서는 장식용으로 많이 사용됐으나 최근 새로운 샐러드 식물로도 각광을 받고 있다. 특히 비트가 가진 천연색소인 betalains은 음식의 착색, 화장품용으로 용도가 늘어나고 있어 근래에는 조직배양을 통한 대규모 생산에도 관심을 가지기 시작했다(l).
비트가 가진 천연색소는 무엇인가?
잎에서 형성되어 뿌리에 집적되는 독특한 붉은색과 유기산, 사과산, 포도산, 옥살산 같은 쌉쌀한 성분 때문에 중국음식에서는 장식용으로 많이 사용됐으나 최근 새로운 샐러드 식물로도 각광을 받고 있다. 특히 비트가 가진 천연색소인 betalains은 음식의 착색, 화장품용으로 용도가 늘어나고 있어 근래에는 조직배양을 통한 대규모 생산에도 관심을 가지기 시작했다(l). 많은 역학조사 연구들은 녹황색 채소류의 섭취가 여러 종류의 암을 예방(2-5)하고 이들 녹황색 채소류들은 polyphenol계 색소들을 함유하고 있어 생체 내 항산화 활성을 나타낸다고 알려져 있다(6-8).
참고문헌 (35)
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