본 연구에서는 마를 건조 후 분말화하여 실험에 사용하였으며, 건조 마 분말에 대한 생리활성에 대한 연구로 건조된 마를 유기용매로 추출하여 마 추출물과 분획물들의 $H_2O_2$에 의해 유도된 산화적 스트레스 및 인체 암세포(HT1080 인체 섬유육종세포, HT-29 인체 결장암세포)에 대한 증식 억제 효과에 대해 검토하고자 하였다. 마는 항비만, 항변비, 항돌연변이, 혈당 및 혈중 콜레스테롤 감소 등의 활성이 있어 건강식품으로 알려져 있다. $H_2O_2$에 의해 유도된 산화적 스트레스 저해효과를 알아보기 위하여 DCFH-DA assay를 행하였다. 건조 마 A+M 추출물을 농도별로 인체 섬유육종세포(HT1080)에 처리하였을 때 농도 의존적으로 세포 내 활성산소종을 크게 억제시켰다. 각 분획물들 중 85% aq. MeOH 분획물은 다른 분획물과 비교하여 높은 지질 과산화물 생성 억제 효과를 보였다. 인체 암세포에 대한 증식 억제 실험에서 A+M 및 MeOH 추출물은 농도 의존적으로 인체 섬유육종 및 결장암세포의 증식을 억제하였다. 마 추출물로부터 얻어진 n-hexane, 85% aq. MeOH 및 n-butanol (n-BuOH) 분획물들은 첨가농도 0.5 mg/ml 이상 처리했을 때 이들 두 암세포의 증식을 유의적으로 억제하였다(p<0.05). 본 연구 결과로 부터 건조 마의 암세포 증식 억제 효과는 마의 A+M 추출물이 MeOH 추출물에 비해 높았고, 분획물들의 경우에는 water 분획물을 제외한 분획물들의 암세포 억제 효과가 높았다. 특히 85% aq. MeOH 분획물은 인체 암세포 증식 억제 효과뿐만 아니라 세포 내 활성산소종 감소시키는 효과가 높아 이들 분획물에 활성물질이 있을 것으로 추정된다.
본 연구에서는 마를 건조 후 분말화하여 실험에 사용하였으며, 건조 마 분말에 대한 생리활성에 대한 연구로 건조된 마를 유기용매로 추출하여 마 추출물과 분획물들의 $H_2O_2$에 의해 유도된 산화적 스트레스 및 인체 암세포(HT1080 인체 섬유육종세포, HT-29 인체 결장암세포)에 대한 증식 억제 효과에 대해 검토하고자 하였다. 마는 항비만, 항변비, 항돌연변이, 혈당 및 혈중 콜레스테롤 감소 등의 활성이 있어 건강식품으로 알려져 있다. $H_2O_2$에 의해 유도된 산화적 스트레스 저해효과를 알아보기 위하여 DCFH-DA assay를 행하였다. 건조 마 A+M 추출물을 농도별로 인체 섬유육종세포(HT1080)에 처리하였을 때 농도 의존적으로 세포 내 활성산소종을 크게 억제시켰다. 각 분획물들 중 85% aq. MeOH 분획물은 다른 분획물과 비교하여 높은 지질 과산화물 생성 억제 효과를 보였다. 인체 암세포에 대한 증식 억제 실험에서 A+M 및 MeOH 추출물은 농도 의존적으로 인체 섬유육종 및 결장암세포의 증식을 억제하였다. 마 추출물로부터 얻어진 n-hexane, 85% aq. MeOH 및 n-butanol (n-BuOH) 분획물들은 첨가농도 0.5 mg/ml 이상 처리했을 때 이들 두 암세포의 증식을 유의적으로 억제하였다(p<0.05). 본 연구 결과로 부터 건조 마의 암세포 증식 억제 효과는 마의 A+M 추출물이 MeOH 추출물에 비해 높았고, 분획물들의 경우에는 water 분획물을 제외한 분획물들의 암세포 억제 효과가 높았다. 특히 85% aq. MeOH 분획물은 인체 암세포 증식 억제 효과뿐만 아니라 세포 내 활성산소종 감소시키는 효과가 높아 이들 분획물에 활성물질이 있을 것으로 추정된다.
We investigated the inhibitory effects of solvent extracts from dried yam on $H_2O_2$-induced oxidative stress and growth of cancer cell lines (HT1080 human fibrosarcoma and HT-29 human colon cancer cells). Yam (Dioscoreacea) has been recognized as a healthy food due to its various biolog...
We investigated the inhibitory effects of solvent extracts from dried yam on $H_2O_2$-induced oxidative stress and growth of cancer cell lines (HT1080 human fibrosarcoma and HT-29 human colon cancer cells). Yam (Dioscoreacea) has been recognized as a healthy food due to its various biological activities, such as anti-obesity, anti-constipation, anti-proliferation, and anti-mutagenic activities, as well as its ability to decrease blood glucose and cholesterol levels. In order to determine the protective effect on $H_2O_2$-induced oxidative stress, DCFH-DA (dichlorodihydrofluorescin diacetate) assay was conducted. Acetone with methylene chloride (A+M) extract of dried yam appeared to reduce the levels of intracellular reactive oxygen species (ROS) with dose responses. Among the fractions, 85% aq. methanol fraction showed the highest protective effect on production of lipid peroxides. Inhibitory effects of A+M and methanol (MeOH) extracts on the growth of HT1080 and HT-29 cancer cells increased in a dose dependent manner. The treatments of n-hexane, 85% aq. methanol and n-butanol fractions (${\geqq}0.5$ mg/ml concentrations) significantly inhibited the growth of both cancer cells (p<0.05). From these results, 85% aq. methanol fraction showed inhibitory effects on cellular oxidation and growth of human cancer cells, suggesting that this fraction may contain active compounds of dried yam.
We investigated the inhibitory effects of solvent extracts from dried yam on $H_2O_2$-induced oxidative stress and growth of cancer cell lines (HT1080 human fibrosarcoma and HT-29 human colon cancer cells). Yam (Dioscoreacea) has been recognized as a healthy food due to its various biological activities, such as anti-obesity, anti-constipation, anti-proliferation, and anti-mutagenic activities, as well as its ability to decrease blood glucose and cholesterol levels. In order to determine the protective effect on $H_2O_2$-induced oxidative stress, DCFH-DA (dichlorodihydrofluorescin diacetate) assay was conducted. Acetone with methylene chloride (A+M) extract of dried yam appeared to reduce the levels of intracellular reactive oxygen species (ROS) with dose responses. Among the fractions, 85% aq. methanol fraction showed the highest protective effect on production of lipid peroxides. Inhibitory effects of A+M and methanol (MeOH) extracts on the growth of HT1080 and HT-29 cancer cells increased in a dose dependent manner. The treatments of n-hexane, 85% aq. methanol and n-butanol fractions (${\geqq}0.5$ mg/ml concentrations) significantly inhibited the growth of both cancer cells (p<0.05). From these results, 85% aq. methanol fraction showed inhibitory effects on cellular oxidation and growth of human cancer cells, suggesting that this fraction may contain active compounds of dried yam.
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문제 정의
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. 따라서 본 연구에서는 저온진공건조기를 도입하여 마를 건조 후 분말화하여 실험에 사용하였으며 건조된 마를 유기용매로 추출하여 마 추출물과 분획물들에 의한 세포 내 활성산소종 억제 및 인체 암세포에 대한 증식 억제 효과에 대해 검토하고자 한다.
제안 방법
Fig. 1은 건조 마 A+M 추출물 및 MeOH추출물을 농도별로 HT1080 세포에 처리하였을 때 결과를 나타낸 것으로 첨가농도 0.1 mg/ml에서 A+M 추출물의 경우 측정시간 120분 동안 500 μM H2O2만을 처리한 control군에 비해 세포 내 활성산소종을 억제시켰다.
건조 마 추출물과 그 분획물들의 인체 암세포 증식 억제효과를 조사하기 위해 MTT assay를 행하였다. Fig.
건조된 마 분말(191.4 g)은 실험 사용 전까지 -70℃의 deepfreezer (NF-400SF, NIHON FREEZER, Japan)에 냉동 보관되었다가 유기용매 추출을 위하여 acetone:methylene chloride를 1:1 비율로 혼합하여 마 분말이 충분히 잠기도록 하여 24시간 방치한 후 추출하였다. 이 과정을 2회 반복하여 얻은 여액은 40℃ 수욕 상에서 rotary vacuum evaporator (N-1000, EYELA, Japan)로 농축하여 aceton/methylene chloride 추출물(A+M) (1.
대조군들(blank군과 control군)은 시료 대신 PBS를 처리하며, control군은 500 μM H2O2를 처리를 하고, blank군은 500 μM H2O2 대신 PBS를 처리하여 측정하였다[18,29].
배양된 암세포는 96-well cell culture plate에 5×104 cells/ml이 되도록 100 μl씩 분주하여 37℃, 5% CO2 incubator에서 24시간 배양한 후 배지는 제거한 뒤 각 시료를 배지로 희석하여 각 well당 100 μl 씩 첨가하고, 대조군에는 시료 대신 PBS를 100 μl 씩 첨가하였다.
일주일 후 phosphate buffered saline (PBS)으로 세척한 뒤 0.05% trypsin-0.02% EDTA (GIBCO, USA)로 부착된 세포를 분리하여 원심분리 한 후 집적된 암세포에 배지를 넣고 피펫으로 암세포가 골고루 분산되도록 잘 혼합하여 75 cm3 cell culture flask에 10 ml 씩 일정한 수로 분할하여 주입하고 계속 6~7일마다 계대 배양하면서 실험에 사용하였다.
대상 데이터
한국 세포주 은행(서울의대)으로부터 인체 결장암세포(HT-29)와 인체 섬유육종세포(HT1080)를 분양받아 본 실험실에서 배양하면서 실험에 사용하였다. HT-29 세포와 HT1080 세포를 100 units/ml의 penicillin-streptomycin (GIBCO, USA)과 10% FBS (Hyclone, USA)가 함유된 RPMI 1640과 DMEM을 사용하여 37℃, 5% CO2 incubator (MCO-15AC, SANYO Electric Biomedical Co., Ltd., Japan)에서 배양하였다. 배양 중인 세포를 일주일에 2번 새로운 배지로 바꿔주었다.
본 실험에 사용된 마(yam, D. batatas Decne)는 부산 엄궁농산물 시장에서 구입하여 저온진공건조기(STVD-50, SANYA,Korea)를 이용하여 상당포화온도 15~25℃, 절대압력 15~40mmHg에서 24시간 건조시켜 마 분말(60 mesh)을 제조하였다.
한국 세포주 은행(서울의대)으로부터 인체 결장암세포(HT-29)와 인체 섬유육종세포(HT1080)를 분양받아 본 실험실에서 배양하면서 실험에 사용하였다. HT-29 세포와 HT1080 세포를 100 units/ml의 penicillin-streptomycin (GIBCO, USA)과 10% FBS (Hyclone, USA)가 함유된 RPMI 1640과 DMEM을 사용하여 37℃, 5% CO2 incubator (MCO-15AC, SANYO Electric Biomedical Co.
데이터처리
실험결과는 Mean±SEM (Standard Error of Mean)으로 나타내었고 분석된 실험 데이터는 대조군과 각 시료로부터 얻은 실험 자료로부터 one-way ANOVA를 실시하여 유의성을 검증하였다.
이론/모형
건조 마 추출물과 그 분획물들의 활성산소종 억제효과를 알아보기 위해 활성산소종 형성과 관련된 실험에 사용되고 있는 인체 섬유육종세포(HT1080)를 사용하여[20], DCFH-DA assay를 행하였다. Fig.
세포 내 활성산소종은 DCFH-DA (2‘,7’-dichlorodihydro-fluorescin diacetate) assay [18,29]로 측정하였다.
성능/효과
MeOH, n-BuOH, water로 다시 추출하여 얻어진 각 분획물들에 의한 HT1080 세포 증식 억제 효과를 나타낸 것으로 85% aq. MeOH 분획물을 첨가농도 0.05 및 0.1mg/ml로 처리했을 때 다른 분획물들과 비교했을 때 높은 항산화 활성을 보였으며, 다른 분획물들의 항산화 효과는 낮았다. 따라서 세포 내 활성산소종 감소에 의한 항산화 효과는 85% aq.
MeOH 추출물의 경우, 0.5 및 1 mg/ml의 첨가농도에서 각각 24, 73%의 암세포 증식 억제효과를 나타내었고, IC50 농도는 0.70 mg/ml로 각 추출물들은 HT1080 세포의 결과와 비교했을 때 암세포 증식 억제효과가 낮은 것을 알 수 있었다(p<0.05).
MeOH 추출물의 경우, 0.5 및 1mg/ml의 첨가농도에서 A+M 추출물과 마찬가지로 90% 이상의 암세포 증식 억제효과를 나타내었고(p<0.05), IC50 농도도 0.25 mg/ml로 HT1080 세포에 대한 증식억제 효과가 A+M 추출물과 유사하게 나타남을 알 수 있었다.
저온진공건조방법으로 건조된 마 분말의 A+M 추출물은 0.5 및 1 mg/m의 첨가농도에서 90% 이상의 높은 억제효과를 나타내었으며(p<0.05), IC50 농도는 0.25 mg/ml이었다.
후속연구
본 연구에서 사용된 저온진공건조기술[10,11]은 건조과정 중 산소가 거의 차단되어 건조과정 중에 일어날 수 있는 부패와 변질을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 동결 및 열풍건조에 비하여 건조시간이 3-4배 빠르기 때문에 그만큼 생산성도 높아지는 장점이 있다. 또한 재료의 수분함유량 조절이 간편하고, 재료의 건조온도가 비교적 낮아 열에 의한 변성이 적고 에너지 비용 절약이라는 측면에서도 동결 및 열풍건조와 비교했을 때 결과적으로 생산단가를 1/3~1/4 정도로 낮출 수 있으며, 건조 품질의 향상과 다양한 응용식품의 개발이 가능하다. 마 분말의 제조에 저온진공건조의 도입은 마가 저온에서 건조되어지므로 영양소 손실의 최소화와 시간의 절약 그리고 저장성 향상이라는 관점에서 앞으로 이용가능성이 높은 방법이라 생각된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
마의 분포는?
마(산약, 山藥)는 백합목 마과(Dioscoreacea)의 다년생 덩굴식물로 현재까지 10속 650여 종이 알려져 있으나 이들 중 약 10여 종이 식량자원으로 활용되고 있다[1]. 한국, 일본, 중국지역과 열대, 아열대 지역에 널리 분포하며, 전세계 생산량의 2/3가 적도 아프리카의 Yam belt에서 생산되어 아프리카 사람들의 중요한 식량자원이 되고 있다[13,22]. 약용작물로 분류되어있는 마(산약)의 경우, 국내 생산량은 1990년대 이후 꾸준히 증가하는 경향을 나타내어 2007년에는 8,043 M/T으로 현재까지 최고치를 나타내었으며, 주로 경북 안동지역과 경남 진주지역에서 많은 양이 생산되고 있다.
마란?
마(산약, 山藥)는 백합목 마과(Dioscoreacea)의 다년생 덩굴식물로 현재까지 10속 650여 종이 알려져 있으나 이들 중 약 10여 종이 식량자원으로 활용되고 있다[1]. 한국, 일본, 중국지역과 열대, 아열대 지역에 널리 분포하며, 전세계 생산량의 2/3가 적도 아프리카의 Yam belt에서 생산되어 아프리카 사람들의 중요한 식량자원이 되고 있다[13,22].
마는 한방에서 어떠한 목적으로 사용됐는가?
또한 특유의 끈끈한 점질물도 다량 함유하고 있는데, 주로 mannan으로 이루어진 식이섬유가 대부분을 차지하며 mannan의 대부분은 아세틸화된 acetylmannan으로 수용성으로 알려져 있다[21,30]. 한편 마에 대해서는 삼국유사에도 기록되어 있는 것으로 보아 오래 전부터 식용의 대상이 되어 왔던 것으로 여겨지며, 예부터 한방에서는 산약이라 부르며 자양강장, 당뇨병, 폐결핵, 빈뇨 및 지사에 사용되고 있다. 또한 유용 생리활성 물질에 의한 콜레스테롤 저하효과[15], 항당뇨[7,8], 혈당 강하[16], 지질분해효소 저해 활성[12] 및 항돌연변이 활성[19]과 항비만 및 배변 증대 활성을 나타내는 뮤신에 대한 연구[5,6]가 보고되었다.
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