홍고추가루 수용성 추출물의 항염증 효과 Antiinflammatory Effect of Aqueous Extract from Red Pepper on Lipopolysaccharide Induced Inflammatory Responses in Murine Macrophages원문보기
본 연구의 목적은 향신료로서 한국인의 식생활에 중요한 위치를 차지하고 있는 홍고추가루 수용성 추출물의 항염증 활성을 검토해보고자 수행되었다. 그 결과 홍고추가루의 수용성 추출물은 LPS 처리에 의한 NO 및 $PGE_2$의 생성을 현저히 억제시키는 것을 관찰할 수 있었으며, NO의 생합성효소인 iNOS 단백질의 발현 또한 억제시킴을 확인할 수 있었다. 홍고추가루의 수용성 추출물은 염증성 사이토카인인 IL-6의 생성억제 효과도 탁월하였다. 이러한 연구결과로 볼 때 고추의 수용성 추출물이 대식세포에 의해 생성되는 염증반응의 매개물질인 NO, $PGE_2$, IL-6의 생성을 억제함으로 염증반응을 완화시켜 주는 것으로 판단된다. 차후 항염증 활성을 갖는 홍고추가루의 수용성 추출물의 성분을 동정하는 연구가 필요할 것으로 사료되며, 고추가 식품유래의 항염증활성을 갖는 제품 개발에 있어 유용한 식품자원 원료로 사용 될 수 있을 것으로 생각된다.
본 연구의 목적은 향신료로서 한국인의 식생활에 중요한 위치를 차지하고 있는 홍고추가루 수용성 추출물의 항염증 활성을 검토해보고자 수행되었다. 그 결과 홍고추가루의 수용성 추출물은 LPS 처리에 의한 NO 및 $PGE_2$의 생성을 현저히 억제시키는 것을 관찰할 수 있었으며, NO의 생합성효소인 iNOS 단백질의 발현 또한 억제시킴을 확인할 수 있었다. 홍고추가루의 수용성 추출물은 염증성 사이토카인인 IL-6의 생성억제 효과도 탁월하였다. 이러한 연구결과로 볼 때 고추의 수용성 추출물이 대식세포에 의해 생성되는 염증반응의 매개물질인 NO, $PGE_2$, IL-6의 생성을 억제함으로 염증반응을 완화시켜 주는 것으로 판단된다. 차후 항염증 활성을 갖는 홍고추가루의 수용성 추출물의 성분을 동정하는 연구가 필요할 것으로 사료되며, 고추가 식품유래의 항염증활성을 갖는 제품 개발에 있어 유용한 식품자원 원료로 사용 될 수 있을 것으로 생각된다.
Inflammation is a pivotal component of a variety of diseases, such as atherosclerosis and tumour progression. Various naturally occurring phytochemicals exhibit antiinflammatory activity and are considered to be potential drug candidates against inflammation-related pathological processes. Red peppe...
Inflammation is a pivotal component of a variety of diseases, such as atherosclerosis and tumour progression. Various naturally occurring phytochemicals exhibit antiinflammatory activity and are considered to be potential drug candidates against inflammation-related pathological processes. Red pepper is the most consumed species in Korea. However, the antiinflammatory effects of red pepper have not been characterized. Thus, the present study was designed to evaluate the effects of the aqueous extract from red pepper (RPAE) on lipopolysaccharide (LPS)-induced inflammatory responses in murine macrophages. RPAE demonstrated strong antiinflammatory activity through its ability to reduce nitric oxide and prostaglandin $E_2$ production in the LPS-stimulated mouse macrophage cell, RAW264.7. It also inhibited the production of interleukin-6 (IL-6) on the LPS-stimulated RAW264.7 cells. Further study indicated that LPS-stimulated induction of inducible nitric oxide synthase and cyclooxygenase-2 was significantly inhibited by RPAE exposure (1,000 mg/mL) in RAW264.7 cells. Collectively, these data suggest that the use of RPAE may be a useful therapeutic approach to various inflammatory diseases.
Inflammation is a pivotal component of a variety of diseases, such as atherosclerosis and tumour progression. Various naturally occurring phytochemicals exhibit antiinflammatory activity and are considered to be potential drug candidates against inflammation-related pathological processes. Red pepper is the most consumed species in Korea. However, the antiinflammatory effects of red pepper have not been characterized. Thus, the present study was designed to evaluate the effects of the aqueous extract from red pepper (RPAE) on lipopolysaccharide (LPS)-induced inflammatory responses in murine macrophages. RPAE demonstrated strong antiinflammatory activity through its ability to reduce nitric oxide and prostaglandin $E_2$ production in the LPS-stimulated mouse macrophage cell, RAW264.7. It also inhibited the production of interleukin-6 (IL-6) on the LPS-stimulated RAW264.7 cells. Further study indicated that LPS-stimulated induction of inducible nitric oxide synthase and cyclooxygenase-2 was significantly inhibited by RPAE exposure (1,000 mg/mL) in RAW264.7 cells. Collectively, these data suggest that the use of RPAE may be a useful therapeutic approach to various inflammatory diseases.
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문제 정의
본 연구에서는 마우스의 대식세포주인 RAW264.7 세포를 이용한 in vitro 실험 계에서 홍고추가루의 수용성 추출물 (aqueous extract from red pepper, RPAE)이 염증반응의 매개물질들의 생성억제에 관여하는지를 검토함으로써, 고추의 수용성추출물의 항염증효과를 평가하고자 수행되었다.
대식세포는 병원체 등으로 인한 염증반응 시에 NO와 같은 활성산소종 및 IL-6과 같은 염증성 사이토카인을 생산하여 감염초기에 생체 방어에 중요한 역할을 하는 세포로 알려져 있다(16-20). 본 연구에서는 홍고추가루의 수용성 추출물이 항염증 활성을 갖는 지를 검토하기 위해 마우스의 대식세포주인 RAW264.7세포를 선택하여 in vitro 실험을 진행하였다. 먼저 RPAE가 RAW264.
본 연구의 목적은 향신료로서 한국인의 식생활에 중요한 위치를 차지하고 있는 홍고추가루 수용성 추출물의 항염증 활성을 검토해보고자 수행되었다. 그 결과 홍고추가루의 수용성 추출물은 LPS 처리에 의한 NO 및 PGE2의 생성을 현저히 억제시키는 것을 관찰할 수 있었으며, NO의 생합성효소인 iNOS 단백질의 발현 또한 억제시킴을 확인할 수 있었다.
이러한 가운데본 연구는 고추의 수용성 추출물인 RPAE(1,000 μg/mL)가 염증반응을 매개하는 다양한 인자(NO, PGE2, IL-6)의 생성을 억제하여 항염증 활성을 나타냄으로써 고추의 수용성 성분이 다양한 염증질환을 예방하기 위한 기능성식품 소재로서 가능성을 보여주는 연구라 할 수 있다.
제안 방법
BCA assay reagent (Pierce, USA)로 단백질의 농도를 측정한 후, 동량의(40 μg) 단백질을 8%(iNOS)와 10%(COX-2) SDS-PAGE gel에서 전기영동 후, nitrocellulose membrane으로 옮겼다.
COX-2 단백질 발현 양의 변화를 관찰한결과, RPAE 첨가가 LPS 처리에 의해 유도된 COX-2 단백질 발현을 1,000 μg/mL의 농도에서 저하시키는 것을 관찰하였다(Fig. 4B).
RPAE 10, 100, 500, 1,000 μg/ mL와 LPS(1 μg/mL)를 동시처리 혹은 단독 처리하여 18시간 배양한 후 phosphate buffer saline(PBS)으로 2회 세척하고, Pro-prep protein extraction solution(iNtRon, USA)을 이용하여 세포 내 단백질을 얻었다.
RPAE 10, 100, 500, 1,000 μg/mL과 LPS 1 μg/mL의 농도로 동시 처리 또는 LPS를 단독 처리하여 18시간 배양한 후, 세포 배양액을 얻어 배양액 중에 함유된 NO의 양을 Griess Reagent System을 이용하여 측정하였고, PGE2는 PGE2 ELISA kit을 사용하여 측정하였다.
RPAE 10, 100, 500, 1,000 μg/mL과 LPS 1 μg/mL의 농도로 동시 처리 또는 LPS를 단독 처리하여 24시간 배양한 후 세포 배양액을 얻은 다음 배양액에 함유된 사이토카인을 ELISA kit을 이용하여 측정하였다.
RPAE가 염증반응 시 대식세포가 분비하는 염증성 사이토카인의 생성에 미치는 영향을 관찰하기 위해, RAW264.7 세포에 LPS(1 μg/mL) 단독처리 혹은 LPS와 RPAE를 각 농도로 24시간 처리 후, 배지로 분비된 IL-6과 TNF-α의 농도를 ELISA방법으로 측정하였다.
RPAE의 처리에 의한 RAW264.7 세포에의 증식에 미치는 영향을 관찰하기 위해, RPAE를 0, 10, 100, 500, 1,000 μg/mL의 농도로 처리하여 24시간 배양 후, RAW264.7 세포의 증식을 측정하였다.
그후, iNOS와 COX-2의 항체를 이용하여 4℃에서 밤새 반응시켰다. iNOS와 COX-2 발현 양은 horseradish peroxidase (HRP)가 붙어있는 secondary antibodies로 실온에서 2시간 반응 후 chemiluminescence reagents(Amersham Biosciences, Piscataway, NJ, USA)를 이용하여 확인하였다.
다음으로, 염증반응의 또 다른 체내 매개물질 중 하나인 PGE2 생성에 대한 RPAE의 효과를 측정하였다. Arachidonic acid로부터 COX-2에 의해 생성이 유도되어 염증반응을 조절하는 것으로 알려진 PGE2의 경우, LPS 단독처리 군과 비교하여 1,000 μg/mL의 RPAE 처리에 의해 유의적으로 감소하였다(p<0.
따라서 본 연구에서는 in vitro 실험 계에서 대식세포의 염증반응을 유도하기 위해 LPS(1 μg/mL)를 RAW264.7 세포에 첨가하여 이하의 실험을 진행하였다.
7세포를 선택하여 in vitro 실험을 진행하였다. 먼저 RPAE가 RAW264.7 세포증식에 미치는 영향을 관찰하였다. RPAE의 처리에 의한 RAW264.
7 세포에 첨가하여 이하의 실험을 진행하였다. 먼저 RPAE의 항염증 작용을 검토하고자, RAW264.7 세포에 염증반응을 유도하는 LPS와 함께 다양한 농도의 RPAE를 동시에 처리한후, RPAE 첨가에 의한 NO와 PGE2의 생성억제효과를 관찰하였다. Fig.
농축물에 95% 에탄올을 첨가하여 최종농도 70%로 조정하여 교반하고 12시간 정치 후, 침전물과 상등액을 분리하였다. 상등액을 제거한 침전물에 2배량(w/v)의 정제수를 가하여 용해시킨 후, 감압농축 하여 에탄올 제거하여 동결건조하였다(Fig. 1).
세포는 5%의 CO2와 37℃ 조건하에서 배양하였다. 세포 배양을 위한 모든 처리 및 시료의 제조는 무균 테이블에서 시행하였고, 시험에 사용된 모든 시험 기구는 고압 멸균기를 이용, 멸균 하에서 사용하였다.
세포배양액을 이용하여 RPAE를 0, 10, 100, 500그리고 1,000 μg/mL 농도로 작성하여, 세포에 처리하여 24시간 배양한 후, CellTiter 96AQueous One solution assay를 이용하여 세포증식에 미치는 RPAE 효과를 측정하였다.
특히 100 μg/mL 이상의 농도에서는 RPAE를 처리하지 않은 군과 비교해 볼 때, RAW264.7세포의 증식을 유도하는 것을 관찰하였다(100 μg/mL: p<0.05; 500, 1,000 μg/mL: p<0.001, Fig. 2).
대상 데이터
CellTiter 96 AQueous One Solution과 Griess reagent system은 Promega사(Madison, WI, USA) 에서 구입하였고, PGE2 enzyme-linked immunosorbent assay(ELISA) kit는 R&D사(Minneapolis, MI, USA)에서 구입하였다.
Dulbecco's Modified Eagle's Medium(DMEM), Fetal Bovine Serum(FBS), Penicillin 및 Streptomycin은 Hyclone사(Logan, UT, USA) 에서 구입하였다.
Lipopolysaccharide(LPS)는 Sigma-Aldrich사(St. Louis, MO, USA)에서 구입을 하였다. Dulbecco's Modified Eagle's Medium(DMEM), Fetal Bovine Serum(FBS), Penicillin 및 Streptomycin은 Hyclone사(Logan, UT, USA) 에서 구입하였다.
강원도 영월농협에서 구입한 홍고추가루에 10배량(w/v)의 정제수를 가하여 121℃, 2시간 동안 정치, 가압하여 홍고 추가루의 수용성 추출물을 얻었다(36 L, 5 Brix). 추출한 홍고추가루의 수용성 성분을 Whatman No.
마우스의 대식세포주인 RAW264.7 세포는 한국세포주은행에서 분양 받아 사용하였다. 세포 배양액은 DMEM 배양액에 10% FBS와 100 Unit/mL streptomycin과 100 μg/mL penicillin을 첨가한 배양액을 사용하였다.
세포 배양액은 DMEM 배양액에 10% FBS와 100 Unit/mL streptomycin과 100 μg/mL penicillin을 첨가한 배양액을 사용하였다.
데이터처리
0(GraphPad software, San Diego, CA, USA)프로그램을 이용하였다. 시험물질 투여군과 대조군의 차이를 비교하기 위하여 One-way analysis variance(ANOVA)를 이용하였다. p<0.
자료의 통계처리는 GraphPad Prism 4.0(GraphPad software, San Diego, CA, USA)프로그램을 이용하였다. 시험물질 투여군과 대조군의 차이를 비교하기 위하여 One-way analysis variance(ANOVA)를 이용하였다.
이론/모형
Cells were treated with 0～1,000 μg/mL of RPAE for 24 hr. Cell viability was determined using the CellTiter 96 AQueous One Solution Assay. The results are expressed as mean±SEM from four independent experiments.
위에서 관찰된 RPAE의 NO와 PGE2의 생성억제 효과가 이들을 생성하는 iNOS와 COX-2의 단백질 발현억제에 기인하는가의 여부를 이들 단백질에 대한 western blot 방법으로 조사하였다. RAW264.
성능/효과
RAW264.7 세포에 LPS(1 μg/mL) 단독처리 또는 LPS와 RPAE를 동시에 처리한 후, iNOS와 COX-2단백질의 발현에 미치는 RPAE의 영향을 관찰한 결과, RAW264.7 세포에 LPS를 처리함으로 iNOS와 COX-2 단백질의 발현이 급격히 증가되었다.
본 연구의 목적은 향신료로서 한국인의 식생활에 중요한 위치를 차지하고 있는 홍고추가루 수용성 추출물의 항염증 활성을 검토해보고자 수행되었다. 그 결과 홍고추가루의 수용성 추출물은 LPS 처리에 의한 NO 및 PGE2의 생성을 현저히 억제시키는 것을 관찰할 수 있었으며, NO의 생합성효소인 iNOS 단백질의 발현 또한 억제시킴을 확인할 수 있었다. 홍고추가루의 수용성 추출물은 염증성 사이토카인인 IL-6의 생성억제 효과도 탁월하였다.
홍고추가루의 수용성 추출물은 염증성 사이토카인인 IL-6의 생성억제 효과도 탁월하였다. 이러한 연구결과로 볼 때 고추의 수용성 추출물이 대식세포에 의해 생성되는 염증반응의 매개물질인 NO, PGE2, IL-6의 생성을 억제함으로 염증반응을 완화시켜 주는 것으로 판단된다. 차후 항염증 활성을 갖는 홍고추가루의 수용성 추출물의 성분을 동정하는 연구가 필요할 것으로 사료되며, 고추가 식품유래의 항염증 활성을 갖는 제품 개발에 있어 유용한 식품자원 원료로 사용될 수 있을 것으로 생각된다.
4B). 이상의 결과들을 종합하여 보면, 염증반응시 RPAE의 처리가 iNOS와 COX-2 단백질 발현 양을 감소시켜 NO 및 PGE2 생성을 억제함으로써 항염증 효과를 나타냄을 시사하고 있다.
후속연구
이러한 연구결과로 볼 때 고추의 수용성 추출물이 대식세포에 의해 생성되는 염증반응의 매개물질인 NO, PGE2, IL-6의 생성을 억제함으로 염증반응을 완화시켜 주는 것으로 판단된다. 차후 항염증 활성을 갖는 홍고추가루의 수용성 추출물의 성분을 동정하는 연구가 필요할 것으로 사료되며, 고추가 식품유래의 항염증 활성을 갖는 제품 개발에 있어 유용한 식품자원 원료로 사용될 수 있을 것으로 생각된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
홍고추가루 수용성 추출물의 항염증 활성에 대하여 알아본 결과는 어떻게 나타났는가?
본 연구의 목적은 향신료로서 한국인의 식생활에 중요한 위치를 차지하고 있는 홍고추가루 수용성 추출물의 항염증 활성을 검토해보고자 수행되었다. 그 결과 홍고추가루의 수용성 추출물은 LPS 처리에 의한 NO 및 PGE2의 생성을 현저히 억제시키는 것을 관찰할 수 있었으며, NO의 생합성효소인 iNOS 단백질의 발현 또한 억제시킴을 확인할 수 있었다. 홍고추가루의 수용성 추출물은 염증성 사이토카인인 IL-6의 생성억제 효과도 탁월하였다. 이러한 연구결과로 볼 때 고추의 수용성 추출물이 대식세포에 의해 생성되는 염증반응의 매개물질인 NO, PGE2, IL-6의 생성을 억제함으로 염증반응을 완화시켜 주는 것으로 판단된다. 차후 항염증 활성을 갖는 홍고추가루의 수용성 추출물의 성분을 동정하는 연구가 필요할 것으로 사료되며, 고추가 식품유래의 항염증 활성을 갖는 제품 개발에 있어 유용한 식품자원 원료로 사용될 수 있을 것으로 생각된다.
고추의 매운맛을 내는 주요성분은 무엇인가?
고추에는 다량의 vitamin C와 E를 함유하고 있어 vitamin의 주요 공급원이 될 수 있을 뿐만 아니라(1,2), provitamin A와 carotenoid로 기인한 항산화작용은 익히 알려져 왔다(3,4). 고추의 매운맛을 내는 주요성분인 capsaicin의 항비만 효과는 다양한 연구를 통해 밝혀져 왔으며(5), 전통적으로 류마티스 관절염, 편두통, 대상포진, 비염 등의 신경성 장애 치료나 근육통의 완화 제로 사용되고 있다(6-8). 또한 선행된 연구결과에 의하면, capsaicin은 간암, 위암, 골수암 등의 암세포의 증식을 억제하고, 암세포의 세포사멸을 유도하여 강력한 항암작용을 보이는 것으로 나타났다(9-13).
염증이란?
염증은 외부로부터의 자극에 대한 생체조직의 방어 반응의 하나로, 조직 변질, 순환장애와 조직 증식의 세 가지를 병발하는 복잡한 병변이다(14). 염증반응은 선천성 면역반응의 일부로 병원체에 특이적으로 존재하는 세포 표면의 패턴을 인식함으로부터 시작된다.
참고문헌 (23)
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