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사철쑥(Artemisia capillaris T.) 추출물의 항산화 활성 및 H2O2로 산화적 스트레스를 유도한 조골세포의 활성과 분화에 미치는 영향

Antioxidaitve and Differentiation Effects of Artemisia capillaris T. Extract on Hydrogen Peroxide-induced Oxidative Damage of MC3T3-E1 Osteoblast Cells

한국식품영양과학회지 = Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition, v.40 no.11, 2011년, pp.1532 - 1536  

서지은 (덕성여자대학교 식품영양학과) ,  황은선 (한경대학교 영양조리과학과) ,  김건희 (덕성여자대학교 식품영양학과)

초록
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본 연구에서는 사철쑥 추출물의 항산화 효과 및 $H_2O_2$로 유도한 산화적 스트레스 상황에서 조골세포의 증식 및 분화에 미치는 영향을 분석하여 산화적 스트레스에 대한 사철쑥추출물의 조골세포 보호효과 및 골 질환 관련 항산화소재로서의 이용가능성에 대해 확인하였다. 항산화 능력을 알아보기 위해 총 페놀 함량, 총 플라보노이드 함량, DPPH radical 소거능, ABTS radical 소거능을 측정하였다. 그 결과 총 페놀 함량 및 총 플라보노이드 함량은 각각 90.19${\pm}$2.03 mg/g 과 11.10${\pm}$0.38 mg/g으로 나타났고 DPPH와 ABTS radical 50% 소거 활성의 농도는 105.80${\pm}$4.27와 251.48${\pm}$14.00 ${\mu}g$/mL였다. 이를 바탕으로 사철쑥은 항산화 기능을 하는 페놀 및 플라보노이드를 가지고 있으며 항산화 활성이 있으므로 조골세포에서 산화적 스트레스에 대해 보호효과를 가질 것이라 기대되었다. 산화적 스트레스 상황에서 사철쑥 추출물이 조골세포의 증식에 미치는 영향은 MTT assay를 통해 분화에 미치는 영향은 분화 지표인 ALP 활성, 석회화를 측정하여 알아보았다. 그 결과 사철쑥 추출물은 산화적 스트레스로 인해 감소된 세포의 증식률을 유의적으로 증가시켰고 산화적 스트레스 상황의 분화된 세포의 증식률도 유의적으로 증가시켰다. 분화의 지표인 ALP 활성은 모든 농도에서 활성이 유의적으로 증가하였고 석회화 또한 유의적으로 증가하였다. 증식률 및 두 개의 분화지표인 ALP 활성, 석회화 모두 사철쑥 추출물 200 ${\mu}L$ 농도일 때 가장 높은 활성을 보였다. 사철쑥 추출물이 항산화 활성이 있고 산화적 스트레스 상황의 조골세포의 증식과 분화를 증가시키는 결과로 미루어 볼 때 사철쑥 추출물의 항산화 활성이 산화적 스트레스 상황의 조골세포를 보호하는 역할을 한다고 볼 수 있다. 이상의 연구결과 사철쑥 추출물은 항산화 작용을 통해 $H_2O_2$로 유도된 산화적 스트레스 상황에서 조골세포의 증식 및 분화를 촉진하고 손상 및 활성 감소를 억제하여 산화적 스트레스에 대해 보호하는 효과가 있는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 결과로 보아 산화적 스트레스에 대한 조골세포의 보호효과 및 골 질환 관련 항산화소재로서 사철쑥이 이용가능성이 있다고 사료된다.

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In this study, the antioxidative activity of Artemisia capillaris T. extract on the proliferation and differentiation of MC3T3-E1 cells under $H_2O_2$-induced oxidative stress was investigated in order to determine its protective effect against oxidative stress as well as its availability...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 사철쑥 추출물의 항산화 효과 및 H2O2로 유도한 산화적 스트레스 상황에서 조골세포의 증식 및 분화에 미치는 영향을 분석하여 산화적 스트레스에 대한 사철쑥 추출물의 조골세포 보호효과 및 골 질환 관련 항산화소재로서의 이용가능성에 대해 확인하였다. 항산화 능력을 알아보기 위해 총 페놀 함량, 총 플라보노이드 함량, DPPH radical 소거능, ABTS radical 소거능을 측정하였다.
  • 사철쑥은 다양한 flavonoids 물질을 가지고 있으며 (10), 항산화 활성(11) 및 소염진통 효과(12), 염증반응 조절 및 superoxide 생성 억제(13), 항암 효과(14) 등이 보고되었다. 본 연구에서는 사철쑥의 항산화 효과 및 H2O2로 유도한 산화적 스트레스 상황에서 조골세포의 전구세포인 MC3T3-E1 세포의 증식 및 분화에 미치는 영향을 분석하여 산화적 스트레스에 대한 사철쑥 추출물의 보호효과 및 골 질환 예방관련 식품소재로서의 이용 가능성을 알아보고자 하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
활성산소는 어떻게 형성되는가? 활성산소(reactive oxygen species; ROS)는 산소의 환원 대사물로서 미토콘드리아나 peroxisome 등의 정상세포 내 대사과정이나 세포질 내 효소들의 작용으로 내부로부터 형성되거나 다양한 외부 요소에 의해 형성되는데, DNA와 단백질 및 지방의 심한 손상을 일으켜 세포의 손상을 가져온다. 세포들은 ROS의 생성 및 축적에 대항하기 위한 항산화 시스템을 가지고 있으나, ROS의 발생이 세포내 항산화능력을 초과하는 경우 산화스트레스에 노출된다.
ROS에 의한 산화스트레스는 어떤 질환의 중요 병인으로 알려져 있는가? 세포들은 ROS의 생성 및 축적에 대항하기 위한 항산화 시스템을 가지고 있으나, ROS의 발생이 세포내 항산화능력을 초과하는 경우 산화스트레스에 노출된다. 산화스트레스는 뇌질환, 심장질환, 동맥경화, 당뇨병, 폐섬유증, 암, 관절염 및 치매 등의 여러 질환과 노화의 중요 병인으로 알려져 있다(1,2).
사철쑥은 왜 사철쑥이라 불리는가? 사철쑥은 우리나라 냇가나 강가의 모래땅에서 자생하는 국화과에 속하는 다년생 초본이다. 겨울철에도 죽지 않고 이듬해 줄기에서 다시 싹이 나온다 하여 사철쑥 또는 애탕쑥이라 불리며, 생약명으로는 인진, 인진호 또는 추호라 불린다(9). 사철쑥은 다양한 flavonoids 물질을 가지고 있으며 (10), 항산화 활성(11) 및 소염진통 효과(12), 염증반응 조절 및 superoxide 생성 억제(13), 항암 효과(14) 등이 보고되었다.
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참고문헌 (19)

  1. Stadtman ER, Berlett BS. 1998. Reactive oxygen-mediated protein oxidation in aging and disease. Drug Meta Rev 30: 325-243. 

  2. Yun JH. 2010. Effects of Chrysanthemum indicum L. extract in the activity and differentiation of osteoblastic MC3T3-E1 cells. MS Thesis. Duksung Women's University, Seoul, Korea. 

  3. Basua S, Michaelssonb K, Olofssonc H, Johanssonc S, Melhusc H. 2001. Association between oxidative stress and bone mineral density. Biochem Biophy Res Comm 288: 275-279. 

  4. Morton DJ, Barrett-Connor EL, Schneider DL. 2001. Vitamin C supplement use and bone mineral density in postmenopausal woman. J Bone Miner Res 16: 135-140. 

  5. Garrett IR, Boyce BF, Oreffo ROC, Bonewald L, Poser J, Mundy GR. 1990. Oxygen-derived free radicals stimulate osteoclastic bone resorption in rodent bone in vitro and in vivo. J Clin Invest 85: 632-639. 

  6. Fraser JHE, Helfrich MH, Wallace HM, Ralston S. 1996. Hydrogen peroxide, but not superoxide, stimulates bone resorption in mouse calvariae. Bone 19: 223-226. 

  7. Mody L, Parhami F, Sarafian TA, Demer LL. 2001. Oxidative stress modulates osteoblastic differentiation of vascular and bone cells. Free Radic Biol Med 31: 509-519. 

  8. Oh ES, Baek KH, Lee WY, Oh KW, Kim HS, Han JH, Lee KW, Son HY, Kang SK, Kang MI. 2006. The effect of oxidative stress on the proliferation and differentiation of human bone marrow stromal cell-derived osteoblasts. J Kor Sco Endocriol 21: 222-232. 

  9. Kim TJ. 1996. Korea resources plants IV. Seoul National University Press, Seoul, Korea. 

  10. Wang XJ, Sun H, Liu ZS. 1994. Quantitative analysis of 6,7-dimethylesculetin and capillarisine in Artemisia capollaries Thunb. and prescriptions containing the crude drug. Zhongguo Zhong Yao Za Zhi 19: 667-670. 

  11. Lee SD, Park HH, Kim DW, Bang BH. 2000. Bioactive constituents and utilities of Aremisia sp. as medicinal herb and foodstuff. Kor J Food Nutr 13: 490-505. 

  12. Kim SN, Kim HS, Nam GS, Hwang SW, Hwang SY. 2005. The anti-inflammatory and analgesic activities of Artemisia capillaris Thunberg. Kor J Phamacogn 36: 338-343. 

  13. Ak JS. 1999. Effect of Artemisia caillaris on the iNOS expression and superoxide formation in the RAW264.7 cells. J Trad Kor Med 9: 200-211. 

  14. Jung MJ, Yin Y, Heo SI, Wang MH. 2008. Antioxidant and anticancer of extract from Artemisia capollaries. Kor J Phamacogn 39: 194-198. 

  15. Kang MJ, Shin SR, Kim KS. 2002. Antioxidative and free radical scavenging activity of water extract from dandelion (Taraxacum officinale). Kor J Food Preserv 9: 253-259. 

  16. Green LM, Reade JL, Ware CF. 1984. Rapid colorimetric assay for cell viability: Application to the quantitation of cytotoxic and growth inhibitory lympokines. J Immunol Meth 70: 257-268. 

  17. Lim JD, Yu YY, Kim MJ, Yun SJ, Lee SJ, Kim NY, Chung IM. 2004. Comparison of SOD activity and phenolic compound contents in various Korean medicinal plants. Kor J Med Crop Sci 12: 191-202. 

  18. Heo SI, Jung HJ, Kim MK, Wang MH. 2007. Antioxidative activities and tyrosinase inhibitory effects of Korean medicinal plants. J Appl Biol Chem 50: 115-119. 

  19. Choi EM, Kim GH, Lee YS. 2009. Atractylodes japonica root extract protects osteoblastic MC3T3-E1 cells against hydrogen peroxide-induced inhibition of osteoblastic differentiation. Phytother Res 23: 1537-1542. 

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