홍삼은 인삼을 증숙하는 과정에서 생겨나는 화학적으로 변화된 생리활성물질들에 의해 인삼과 차별화된 효과를 보여준다. 또한 홍삼은 장내미생물의 생물학적 전환에 의해 변화되어 생체내 약리활성을 보이는데, 이는 개인의 장내 미생물의 분포 차이에 의해 약리작용의 차이를 보일 수 있다. 최근 이 같은 차이를 극복하기 위해 인위적으로 장내미생물에 의해 사전 발효시킨 발효홍삼은 홍삼과 다른 성분량의 차이를 보임으로써 독특한 약리작용을 보인다고 알려져 있다. 이에 본 연구는 홍삼과 발효홍삼의 추출물이 알러지 및 염증반응에 끼치는 영향에 대해 알아보기 위해 비만세포의 탈과립 과정에서 분비되는 $\beta$-hexosaminidase 분비량 비교, 염증매개 세포부착물질인 ICAM-1 발현비교, 생쥐림프구의 증식능, 각질형성세포 증식능을 상호 비교하였다. 실험결과 홍삼은 1, $10\;{\mu}g/ml$에서 $\beta$-hexosaminidase 분비량 억제 및 ICAM-1 발현 억제 조절 효과를 나타내었으며, 발효 홍삼은 모든 농도에서 유의적인 억제 효과를 나타내었다. 그러므로 홍삼과 발효홍삼에서는 모두 항알러지 및 항염증 효과가 있다고 사료된다. 그러나 LPS에 의한 B세포의 증식능에서 홍삼 $1\;{\mu}g/ml$은 증가효과를 발효홍삼에서는 $100\;{\mu}g/ml$에서 억제효과를 나타내었고, ConA에 의한 T세포의 증식능에서는 홍삼 $100\;{\mu}g/ml$에서 증가효과를 발효홍삼 $100\;{\mu}g/ml$에서는 억제효과를 나타냄으로써 림프구 증식능에 관한 실험에서는 두 추출물간에 상반된 효과를 나타내었다. HaCaT세포를 이용한 각질형성세포 증식능에서는 발효홍삼 1, $10\;{\mu}g/ml$에서만 효과를 나타내었다. 이러한 결과를 종합해 볼 때, 홍삼과 발효홍삼에 존재하는 성분량의 변화에 따라 그 효능에서 차이를 나타내고 있는 것으로 사료되며, 홍삼 및 발효홍삼의 고농도 $100\;{\mu}g/ml$에서는 저농도와는 다른 효과를 보이는 경향을 나타내고 있으므로 홍삼 및 발효홍삼의 사용에 있어 적절한 적응증과 주성분의 검증 및 유효 농도에 대한 연구가 더욱 필요하다고 판단된다.
홍삼은 인삼을 증숙하는 과정에서 생겨나는 화학적으로 변화된 생리활성물질들에 의해 인삼과 차별화된 효과를 보여준다. 또한 홍삼은 장내미생물의 생물학적 전환에 의해 변화되어 생체내 약리활성을 보이는데, 이는 개인의 장내 미생물의 분포 차이에 의해 약리작용의 차이를 보일 수 있다. 최근 이 같은 차이를 극복하기 위해 인위적으로 장내미생물에 의해 사전 발효시킨 발효홍삼은 홍삼과 다른 성분량의 차이를 보임으로써 독특한 약리작용을 보인다고 알려져 있다. 이에 본 연구는 홍삼과 발효홍삼의 추출물이 알러지 및 염증반응에 끼치는 영향에 대해 알아보기 위해 비만세포의 탈과립 과정에서 분비되는 $\beta$-hexosaminidase 분비량 비교, 염증매개 세포부착물질인 ICAM-1 발현비교, 생쥐림프구의 증식능, 각질형성세포 증식능을 상호 비교하였다. 실험결과 홍삼은 1, $10\;{\mu}g/ml$에서 $\beta$-hexosaminidase 분비량 억제 및 ICAM-1 발현 억제 조절 효과를 나타내었으며, 발효 홍삼은 모든 농도에서 유의적인 억제 효과를 나타내었다. 그러므로 홍삼과 발효홍삼에서는 모두 항알러지 및 항염증 효과가 있다고 사료된다. 그러나 LPS에 의한 B세포의 증식능에서 홍삼 $1\;{\mu}g/ml$은 증가효과를 발효홍삼에서는 $100\;{\mu}g/ml$에서 억제효과를 나타내었고, ConA에 의한 T세포의 증식능에서는 홍삼 $100\;{\mu}g/ml$에서 증가효과를 발효홍삼 $100\;{\mu}g/ml$에서는 억제효과를 나타냄으로써 림프구 증식능에 관한 실험에서는 두 추출물간에 상반된 효과를 나타내었다. HaCaT세포를 이용한 각질형성세포 증식능에서는 발효홍삼 1, $10\;{\mu}g/ml$에서만 효과를 나타내었다. 이러한 결과를 종합해 볼 때, 홍삼과 발효홍삼에 존재하는 성분량의 변화에 따라 그 효능에서 차이를 나타내고 있는 것으로 사료되며, 홍삼 및 발효홍삼의 고농도 $100\;{\mu}g/ml$에서는 저농도와는 다른 효과를 보이는 경향을 나타내고 있으므로 홍삼 및 발효홍삼의 사용에 있어 적절한 적응증과 주성분의 검증 및 유효 농도에 대한 연구가 더욱 필요하다고 판단된다.
Red ginseng(RG, steamed and dried root of Panax ginseng C. A. Meyer, family Araliaceae) and fermented red ginseng(FRG, fermented red ginseng by yeast and lactic acid bacteria) are known to show different pharmacological effects by changed composition of saponins through fermentation. We examined the...
Red ginseng(RG, steamed and dried root of Panax ginseng C. A. Meyer, family Araliaceae) and fermented red ginseng(FRG, fermented red ginseng by yeast and lactic acid bacteria) are known to show different pharmacological effects by changed composition of saponins through fermentation. We examined the effects of RG and FRG on $\beta$-hexosaminidase secretion, ICAM-1 expression, the mitogen-induced proliferation of lymphocyte from mice in ex vivo systems and HaCaT cell(keratinocyte) proliferation to compare the anti-allergic and anti-inflammatory effects between both groups. RG groups showed inhibition of $\beta$-hexosaminidase secretion and ICAM-1 expression at $1{\mu}g/ml$, $10{\mu}g/ml$ and the same effects were observed at all concentrations in FRG groups. In our study, RG increased LPS-induced B cell proliferation at $1{\mu}g/ml$ and ConA-induced B cell proliferation at $100\;{\mu}g/ml$ but FRG decreased LPS- and ConA-induced lymphocytes at $100\;{\mu}g/ml$. We showed that FRG increased the proliferation of HaCaT at 1, $10{\mu}g/ml$ but not by RG. These findings suggest that RG and FRG might have anti-inflammatory and anti-allergic effects, which can be needed to proper clinical concentration to applied to various allergic diseases and inflammation.
Red ginseng(RG, steamed and dried root of Panax ginseng C. A. Meyer, family Araliaceae) and fermented red ginseng(FRG, fermented red ginseng by yeast and lactic acid bacteria) are known to show different pharmacological effects by changed composition of saponins through fermentation. We examined the effects of RG and FRG on $\beta$-hexosaminidase secretion, ICAM-1 expression, the mitogen-induced proliferation of lymphocyte from mice in ex vivo systems and HaCaT cell(keratinocyte) proliferation to compare the anti-allergic and anti-inflammatory effects between both groups. RG groups showed inhibition of $\beta$-hexosaminidase secretion and ICAM-1 expression at $1{\mu}g/ml$, $10{\mu}g/ml$ and the same effects were observed at all concentrations in FRG groups. In our study, RG increased LPS-induced B cell proliferation at $1{\mu}g/ml$ and ConA-induced B cell proliferation at $100\;{\mu}g/ml$ but FRG decreased LPS- and ConA-induced lymphocytes at $100\;{\mu}g/ml$. We showed that FRG increased the proliferation of HaCaT at 1, $10{\mu}g/ml$ but not by RG. These findings suggest that RG and FRG might have anti-inflammatory and anti-allergic effects, which can be needed to proper clinical concentration to applied to various allergic diseases and inflammation.
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문제 정의
, 2009). 그러므로 본 연구에서는 최근 들어 면역증강효과, 항염증 작용 및 항알러지 효과가 보고되고 있는 홍삼추출물(red ginseng: RG)과 장내 미생물의 발효과정에 의해 최종 대사산물 성분을 높이려는 제조법으로 개발된 발효홍삼(fermented red ginseng: FRG)을 이용하여 면역증강효과, 항염증, 항알러지 및 피부세포의 증식효과를 상호 비교함으로써, 홍삼 또는 발효홍삼을 보다 유효하고 적절하게 선택하여 사용할 수 있도록 하기 위한 기초 자료를 제공하고자 하였다.
본 연구에서는 RG 또는 FRG가 IFN-γ 염증성 사이토카인에 의해 유발된 HaCaT 세포의 ICAM-1의 발현 증가에 대하여 각각 어떤 영향을 미치는지를 확인하였다.
본 연구에서는 RG와 FRG가 항원자극에 의한 비만세포의 탈과립 과정에 미치는 조절 효과를 알아보기 위하여 RG 또는 FRG를 전처리 하고 항원 자극에 의한 β-hexosaminidase 분비량을 측정하였다.
제안 방법
8주령이 된 생쥐에서 분리된 비장세포(splenocyte)를 96-well plate에 5×105/well이 되도록 분주하고 mitogen으로 10 ㎍/㎖ LPS와 2.5 ㎍/㎖ ConA를 첨가하여 각각 B 세포와 T 세포의 세포증식력을 측정하였다.
HaCaT 각질형성세포주를 96-well plate에 1×105/well이 되도록 분주하고 RG와 FRG를 농도별로 처리한 후 각각 24시간 동안 배양한 후 MTT assay를 이용하여 세포 증식능을 측정하였다.
, 1995). RG 또는 FRG가 lymphocyte의 세포증식효과에 영향을 미치는지 알아보기 위하여 생쥐의 비장(spleen)으로부터 비장세포(splenocyte)를 분리하여 B세포의 mitogen LPS와 T세포의 mitogen ConA (concanavalinA)를 사용하여 세포증식능을 측정하였다. 실험에 사용된 비장세포는 LPS 처리에 의해 각각 182.
다시 3회 이상 세척 후에 detection reagent(Amersham™)를 가한 후 Fuji Mmedical X-ray film(Biomax Light)에 노출시켜 각 단백질의 발현량을 확인하였다.
원심분리(Continuous centrifuge, Kansai, Japan)를 이용하여 여과하고 60℃ 이하에서 진공감압농축(60~64 cm/Hg, 67brix)하여 홍삼농축액을 획득하였다. 발효홍삼 FRG 시료는 얻어진 홍삼농축액에 6배의 정제수를 가하고 95℃에서 2시간 동안 살균․냉각시킨 후 효모배양액을 1/20 수준으로 첨가하고 26℃를 유지하면서 3일 동안 발효를 수행하였다. 첨가된 효모배양액은 발효기(KF-500, 한국발효기)를 이용하여 발효배지(멸균정제수 85%와 홍삼분말 15%)에 1×108 CFU/g까지 배양된 Sacharomyces cerevisise(IFO 0309)와 Kluyveromyces lactis(ATCC 8585)를 1% 수준으로 접종하고 26 ℃에서 5일간 배양하여 1×106 CFU/g이 되도록 하여 조제하였다.
추출된 시료를 농축(60~64 cm/Hg, 65brix) 하여 주정을 회수하고 5배의 정제수로 희석하였다. 원심분리(Continuous centrifuge, Kansai, Japan)를 이용하여 여과하고 60℃ 이하에서 진공감압농축(60~64 cm/Hg, 67brix)하여 홍삼농축액을 획득하였다. 발효홍삼 FRG 시료는 얻어진 홍삼농축액에 6배의 정제수를 가하고 95℃에서 2시간 동안 살균․냉각시킨 후 효모배양액을 1/20 수준으로 첨가하고 26℃를 유지하면서 3일 동안 발효를 수행하였다.
이에 본 연구는 홍삼과 발효홍삼의 추출물이 알러지및 염증반응에 끼치는 영향에 대해 알아보기 위해 비만세포의 탈과립 과정에서 분비되는 β-hexosaminidase 분비량 비교, 염증매개 세포부착물질인 ICAM-1 발현비교, 생쥐 림프구의 증식능, 각질형성세포 증식능을 상호 비교하였다.
5 ㎍/㎖ ConA를 첨가하여 각각 B 세포와 T 세포의 세포증식력을 측정하였다. 전체 배양 부피는 200 ㎕로 하여, 37℃, 5% CO2 배양기에서 48시간 배양 후 20 ㎕ phenazine methosulphate(PMS; electroncoupling reagent)와 25 ㎕ XTT를 가하고, 3시간 더 배양한 후 XTT formazan의 생성량을 측정하여 세포증식력을 확인하였다.
첨가된 유산균배양액은 발효기(KF-500, 한국발효기)를 이용하여 발효배지(멸균정제수 85%와 홍삼분말 15%)에 1×108 CFU/g까지 배양된 유산균 Lactobacillus plantarum(299V Probi AB, Sweden), Lactobacillus casei(Shirota, Yakult, Japna), Bifidobacterium longum(BB536, Morinaga Milk Industry Co., Ltd. Japan)을 1×108 CFU/g까지 배양된 액를 1% 수준으로 접종하고 36℃에서 5일간 배양하여 유산균수가 1×106 CFU/g 이상이 되도록 배양한 액을 사용하였다.
첨가된 효모배양액은 발효기(KF-500, 한국발효기)를 이용하여 발효배지(멸균정제수 85%와 홍삼분말 15%)에 1×108 CFU/g까지 배양된 Sacharomyces cerevisise(IFO 0309)와 Kluyveromyces lactis(ATCC 8585)를 1% 수준으로 접종하고 26 ℃에서 5일간 배양하여 1×106 CFU/g이 되도록 하여 조제하였다.
홍삼추출물 RG의 제조는 우선 홍삼 원물을 70%의 주정 (발효주정, 대한주정판매주식회사)을 사용하여 8시간 동안 1회, 15% 주정을 사용하여 8시간 동안 2회 추출하였다. 추출된 시료를 농축(60~64 cm/Hg, 65brix) 하여 주정을 회수하고 5배의 정제수로 희석하였다.
대상 데이터
RBL-2H3(rat basophilic leukemia) 세포는 American Type Culture Collection(ATCC, Manassas, VA)에서 구입하였고 15% FBS, 2% penicillin-streptomycin(10,000 U pen/㎖, 10,000 ㎍ strep/㎖)을 첨가한 MEM(GIBCO BRL, Grand Island, NY) 성장배지에 부착 배양하였으며, HaCaT(human keratinocyte) 세포는 10% FBS, 2% penicillinstreptomycin(10,000 U pen/㎖, 10,000 ㎍ strep/㎖)을 첨가한 DMEM(GIBCO BRL, Grand Island, NY) 성장배지에 부착 배양하였으며, 37℃, 5% CO2 조건을 유지하였다.
, 2006). 본 원고에서는 수삼 및 백삼을 인삼으로 언급하여, 홍삼과 구별하여 사용하였다. 인삼의 주요 약리활성 성분은 사포닌 즉, 진세노사이드(ginsenoside) 성분으로 알려지고 있으나, 인삼 중에는 산성다당체(acidic polysaccharide), panaxydol 등의 polyacetylene계 성분, 말톨(maltol) 등의 아미노산 유도체 성분 등을 포함한 비사포닌계의 여러가지 약리활성 성분도 함유하고 있다.
이론/모형
β-Hexosaminidase 분비능은 Dastych 등(Dastych et al., 1999)의 방법에 의해 측정하였다.
IFN-γ를 이용하여 HaCaT 세포의 염증 환경을 만든 후, RG 또는 FRG를 처리한 실험군과 대조군을 각각 lysis하여 30 ㎍의 단백질을 얻은 후, Bradford’s proetin assay법으로 단백질을 정량하였다.
성능/효과
3(b)). ConA를 처리한 T 림프구 증식에 있어서도 RG는 100 ㎍/㎖ 농도에서 유의적인 증가 효과를 나타내었으나, FRG 100 ㎍/㎖ 농도에서는 오히려 T 림프구 증식을 감소시켰다(Fig. 3(c)).
본 연구에서는 RG와 FRG가 항원자극에 의한 비만세포의 탈과립 과정에 미치는 조절 효과를 알아보기 위하여 RG 또는 FRG를 전처리 하고 항원 자극에 의한 β-hexosaminidase 분비량을 측정하였다. RG는 1 ㎍/㎖과 10 ㎍/㎖에서 FRG는 1, 10, 100 ㎍/㎖ 모두에서 감소 효과를 나타내었다(Fig. 1). 이는 RG와 FRG가 모두 항원 자극에 의한 비만세포의 탈과립 효과를 감소시킴으로써 항알러지 효과를 나타낸다고 볼 수 있으며, RG와 FRG는 유효 농도에 차이가 있음을 알 수 있다.
그러므로 홍삼과 발효홍삼에서는 모두 항알러지및 항염증 효과가 있다고 사료된다. 그러나 LPS에 의한 B 세포의 증식능에서 홍삼 1 ㎍/㎖은 증가효과를 발효홍삼에서는 100 ㎍/㎖에서 억제효과를 나타내었고, ConA에 의한 T세포의 증식능에서는 홍삼 100 ㎍/㎖에서 증가효과를 발효홍삼 100 ㎍/㎖에서는 억제효과를 나타냄으로써 림프구 증식능에 관한 실험에서는 두 추출물간에 상반된 효과를 나타내었다. HaCaT세포를 이용한 각질형성세포 증식능에서는 발효홍삼 1, 10 ㎍/㎖에서만 효과를 나타내었다.
3(a)에 의하면 mitogen을 처리하지 않은 RG 또는 FRG를 단독 처리한 실험군에서는 유의성 있는 세포증식변화를 나타내지 않았다. 그러나, LPS를 처리한 B 림프구 증식에서 RG는 1 ㎍/㎖ 농도에서 유의적인 증가 효과를 나타내었며, FRG에서는 100 ㎍/㎖에서 오히려 B 림프구 증식을 감소시켰다(Fig. 3(b)).
그러므로 이러한 각질형성세포의 증식은 알러지성 염증 질환을 완화시킬 수 있다. 실험 결과 RG는 각질형성세포의 세포 증식능에 영향을 주지 않았으나, FRG는1 ㎍/㎖과 10 ㎍/㎖ 농도에서 유의성 있는 세포 증식력을 나타내었다(Fig. 4).
실험결과 홍삼은 1, 10 ㎍/㎖에서 β-hexosaminidase 분비량 억제 및 ICAM-1 발현 억제 조절 효과를 나타내었으며, 발효 홍삼은 모든 농도에서 유의적인 억제 효과를 나타내었다.
RG 또는 FRG가 lymphocyte의 세포증식효과에 영향을 미치는지 알아보기 위하여 생쥐의 비장(spleen)으로부터 비장세포(splenocyte)를 분리하여 B세포의 mitogen LPS와 T세포의 mitogen ConA (concanavalinA)를 사용하여 세포증식능을 측정하였다. 실험에 사용된 비장세포는 LPS 처리에 의해 각각 182.83%로 세포증식을 나타내었고, ConA 처리에 의해 151.85%로 세포증식이 일어남을 확인함으로써 LPS와 ConA가 본 실험에 mitogen으로써 적절히 활용되었음을 확인하였다(data not shown).
이러한 결과는 RG와 FRG가 모두 ICAM-1의 발현 억제 조절을 통해 항염증효과를 나타낼 수있다는 것을 보여주며, β-hexosaminidase 분비량 조절효과에서와 같이 ICAM-1의 발현 조절에도 RG와 FRG의 유효 농도에서 차이가 있음을 알 수 있다.
후속연구
HaCaT세포를 이용한 각질형성세포 증식능에서는 발효홍삼 1, 10 ㎍/㎖에서만 효과를 나타내었다. 이러한 결과를 종합해 볼 때, 홍삼과 발효홍삼에 존재하는 성분량의 변화에 따라 그 효능에서 차이를 나타내고 있는 것으로 사료되며, 홍삼 및 발효홍삼의 고농도 100 ㎍/㎖에서는 저농도와는 다른 효과를 보이는 경향을 나타내고 있으므로 홍삼 및 발효홍삼의 사용에 있어 적절한 적응증과 주성분의 검증 및 유효 농도에 대한 연구가 더욱 필요하다고 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
인삼이란?
A. Meyer)은 오가피 나무과(Araliaceae)의 인삼속(Panax)에 속하는 다년생 음지성 숙근초로서 한반도를 중심으로 극동지역에 분포하고 있다. 인삼은 크게 인삼의 원형을 유지하는 1차 가공방법에 따라 수삼(생인삼), 백삼, 홍삼으로 구분한다.
홍삼이란?
인삼은 크게 인삼의 원형을 유지하는 1차 가공방법에 따라 수삼(생인삼), 백삼, 홍삼으로 구분한다. 우리가 흔히 인삼으로 칭하는 것은 수삼(수분 약 75%)을 건조한 백삼(수분 약 12%)을 말하여, 홍삼은 4~6년근 수삼을 엄격히 선별하여 껍질을 벗기지 않은 상태에서 증기로 쪄서 건조시킨 담황갈색 또는 담적갈색 인삼을 말한다(Cho et al., 2006).
홍삼에 특이적으로 존재하는 사포닌 성분은?
인삼에 존재하는 사포닌은 주로 MG-Rb1, MG-Rb2, MG-Rc, MG-Rd와 같은 트리테르펜 올리고 배당체(triterpeneoligoglygoside)인 말로닐-진세노사이드(malonyl-ginsenoside; MG)인데, 홍삼을 제조하는 가열과정 중에 산성사포닌인 MG의 malonic acid가 이탈되면서 홍삼에는 G-Rg3, GRg2, G-Rh2, G-Rs1, G-Rs2, Rh4와 같은 미량 사포닌이 특이적으로 존재하게 된다. 이러한 약리활성 성분의 변화를 갖는 홍삼은 인삼의 효능과 완전히 다르지는 않으나, 혈액순환개선효과, 암발생 억제력, 감염방어 작용 등이 인삼보다 우수하다는 연구가 보고되어 있다(Nam, 2005; Sung et al.
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