[논문]가지(Solanum melongena L.) 활성물질의 라디칼 소거능과 산화적 스트레스에 대한 세포 보호 효과

김현영; 조윤주; 조은주

doi:10.7744/cnujas.2011.38.4.625

가지(Solanum melongena L.) 활성물질의 라디칼 소거능과 산화적 스트레스에 대한 세포 보호 효과
Free radical scavenging activity and protective effect from cellular oxidative stress of active compound from eggplant (Solanum melongena L.) 원문보기

농업과학연구 = CNU Journal of agricultural science, v.38 no.4, 2011년, pp.625 - 629

김현영 (경남과학기술대학교 식품과학부) , 조윤주 (부산대학교 식품영양학과 및 노인생활환경연구소) , (토야마 대학교 화한약 연구소) , 조은주 (부산대학교 식품영양학과 및 노인생활환경연구소)

Abstract ▼ AI-Helper

To investigate the protective effect of eggplant (Solanum melongena L.) and its active compound, delphinidin, we used in vitro and cellular system. The active fraction from eggplant, BuOH fraction, showed protective effect from hydrogen peroxide-induced oxidative stress in WI-38 fibroblast cells. It suggests that eggplant would have the protective activity from radical-induced oxidative damage and its BuOH fraction would play the crucial role with antioxidative activity. In addition, delphinidin, the active compound from eggplant, exerted the strong 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl scavenging effect with $IC_{50}$ value of 6.59 ${\mu}g/mL$. Furthermore, the cellular oxidative stress was induced by 2,2'-azobis (2-amidinopropane) dihydrochloride (AAPH) in LLC-$PK_1$ cells, while treatment of delphinidin atteunated AAPH-induced oxidative stress as dose-dependent manner. The present study suggests the antioxidative activity of eggplant and delphinidin against free radical-induced oxidative stress.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

또한 가지의 대표적인 anthocyanin 색소성분으로써 nasunin에 대한 생리활성 연구보고(Noda 등, 2000)가 대부분으로 가지와 그 활성성분인 delphinidin의 산화적 스트레스 개선 효과를 비교한 연구는 거의 전무한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 가지의 활성분획물과 활성성분인 delphinidin chloride를 이용하여 in vitro에서 라디칼 소거능과 cellular system에서의 산화적 스트레스에 대한 개선효과를 검토해 보았다.
본 연구에서는 가지의 활성 분획물인 BuOH 분획물과 delphinidin의 free radical 소거능과 산화적 스트레스에 대한 세포 보호효과를 살펴보았다. 가지의 BuOH 분획물은 WI-38 cell에서의 H₂O₂에 의한 산화적 스트레스에 대해 우수한 세포 보호효과를 보였다.

제안 방법

2,2'-Azobis(2-amidinopropane) dihydrochloride(AAPH)를 24시간 처리하여 산화적 스트레스를 가한 후, 시료를 농도 별로 24시간 처리하였다.
또한 WI-38 cell은 세포가 confluence 상태가 되면 PDL 26의 young한 WI-38 cell을 96-well plate에 1×104 cells/mL 로 seeding 하여, 2시간 배양한 후 시료를 농도별로 24시간 처리하였다.
가지를 동결건조 시킨 후 시료 중량의 20배의 methanol(MeOH)로 12시간 동안 추출하는 과정을 총 3번 반복한 후 evaporator를 이용하여 농축시켰다. 또한, MeOH 추출물을 시료 중량의 2배의 증류수에 녹인 후 dichloromethane(CH₂Cl₂), n-butanol(BuOH)로 3회씩 반복 추출하여 CH₂Cl₂, BuOH, aqueous(H₂O) 획분을 조제하였다. 이 획분들은 감압 농축 후 동결 건조하여 -80℃의 냉동실에 보관하면서 실험에 사용하였다.

대상 데이터

배양을 위한 Dulbecco’s modified Eagal medium/nutrition mixture F-12(DMEM/F-12), Basal medium eagle(BME)와 fetal bovine serum(FBS)는 Invitogen CO.(Grand Island, NY, USA)에서 구입하여 사용하였다. WI-38 cell(human normal fibroblast cell, population doubling level(PDL, 23))은 ATCC(Solon, Ohio, USA)에서 분양 받았으며, 세포 배양은 5% CO₂ incubator(Forma, model MCO 96, Japan)를 사용하였다.
LLC-PK₁ cell(porcine renal epithelial cell)은 ATCC(Solon, Ohio, USA)에서 분양받아 실험에 사용하였다. 배양을 위한 Dulbecco’s modified Eagal medium/nutrition mixture F-12(DMEM/F-12), Basal medium eagle(BME)와 fetal bovine serum(FBS)는 Invitogen CO.
(Grand Island, NY, USA)에서 구입하여 사용하였다. WI-38 cell(human normal fibroblast cell, population doubling level(PDL, 23))은 ATCC(Solon, Ohio, USA)에서 분양 받았으며, 세포 배양은 5% CO₂ incubator(Forma, model MCO 96, Japan)를 사용하였다.
본 실험에 사용한 가지는 경상남도 진주에서 8월경 수확한 것으로 이마트에서 구입하여 사용하였다. 가지를 동결건조 시킨 후 시료 중량의 20배의 methanol(MeOH)로 12시간 동안 추출하는 과정을 총 3번 반복한 후 evaporator를 이용하여 농축시켰다.

데이터처리

a～eMeans with different letters are significantly different (p<0.05) by Duncan’s multiple range test.
대조군과 각 시료들로부터 얻은 실험 결과들은 평균 ± 표준편차로 나타내었고, 각 실험 결과로부터 ANOVA(analysis of variance)를 구한 후 Duncan’s multiple test를 이용하여 각 군의 평균간의 유의성을 검정하였다.

이론/모형

또한 가지껍질에 있는 anthocyanin 색소성분인 nasunin 등은 인체에 유해한 활성산소를 막아줄 뿐 아니라, 면역기능, 노화방지, 스트레스 완화 등에 도움을 주고 신체가 정상적인 기능을 회복하고 유지하는데 필수적인 항산화 활성이 높은 것으로 보고되고 있다(Noda 등, 2000). Delphinidin의 산화적 스트레스 개선효과를 살펴보기 위해 AAPH를 처리한 LLC-PK₁의 세포 모델을 이용하였다. AAPH는 free radical initiator로 널리 사용되며, 세포와 조직에서 지질 과산화를 유발하여 세포손상을 야기하는 물질로 알려져 있다(Noguchi, 1998).

성능/효과

Delphinidin chloride의 DPPH 소거효과를 IC50로 살펴본 결과, 6.59µg/mL로 ascorbic acid와 비교해 볼 때 우수한 라디칼 소거능을 가진 것으로 확인되었다(Table 1).
WI-38 cell에서 H2O2만 투여한 군의 경우 세포 생존율이 약 57.8%로 대조군에 비해 42.2% 정도 감소되었으나, BuOH 분획물을 농도별로 처리함으로써 H2O2만을 처리한 군에 비해 농도가 증가함에 따라 세포생존율이 증가하였으며, 10 µg/mL에서 66.0%, 50 µg/mL에서 74.8%, 250 µg/mL에서 82.6%, 500 µg/mL에서 93.4%로 나타나, 산화적 스트레스로부터 세포를 보호하는 효과가 있음을 알 수 있었다.
본 연구에서는 가지의 활성 분획물인 BuOH 분획물과 delphinidin의 free radical 소거능과 산화적 스트레스에 대한 세포 보호효과를 살펴보았다. 가지의 BuOH 분획물은 WI-38 cell에서의 H₂O₂에 의한 산화적 스트레스에 대해 우수한 세포 보호효과를 보였다. 가지의 과피의 주된 색소인 delphinidin는 DPPH 소거능을 측정한 결과, IC₅₀가 6.
가지의 과피의 주된 색소인 delphinidin는 DPPH 소거능을 측정한 결과, IC50가 6.59 µg/mL로 아주 강한 DPPH 소거능을 보였다.
세포생존율을 측정한 결과, AAPH만을 처리한 군의 경우 14.7%로 대조군에 비해 85.3% 감소되었으나, delphinidin chloride를 농도별로 처리한 결과 AAPH만을 처리한 군에 비해 농도 의존적으로 세포 생존율이 유의성 있게 증가되었으며, 2.5 µg/mL에서 61.8%, 10 µg/mL에서 72.3%, 100 µg/mL에서 79.5%로 나타나 AAPH에 의한 LLC-PK1 cell의 산화적 스트레스 개선효과가 아주 뛰어난 것을 확인하였다(Table 3).

후속연구

59 µg/mL로 아주 강한 DPPH 소거능을 보였다. 또한 AAPH에 의한 LLC-PK₁ cell의 산화적 스트레스에 대해 세포생존율을 증가시킴으로써 delphinidin의 세포 보호효과가 아주 뛰어난 것을 확인할 수 있었으므로, 우수한 항산화제로서의 활성을 나타낼 것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	가지는 한방에서 가자라고 하여 민간요법으로 많이 사용하였는데 이것이 무엇에 효능을 있는가?	)는 가지과에 속하는 일년생으로 안토시아닌이 풍부한 채소의 하나이며, 미국 시사 주간지인 타임지가 선정한 10대 건강식품으로 채택된 식품이기도 하다. 가지는 한방에서 가자라고 하여 민간요법으로 많이 사용하였는데, 혈중 콜레스테롤치 상승을 억제시키고, 항암효과, 간장 및 췌장 기능 항진, 이뇨작용과 구내염 등에 효능이 있다고 밝혀져 있다. 가지는 이처럼 민간요법에서 광범위하게 효능이 입증되어져 있지만, 이를 뒷받침할 수 있는 과학적인 연구는 미흡한 실정으로, 주로 항암 효과에 대한 연구가 주를 이루고 있다.
	가지는 무슨 식품인가?	가지(Solanum melongena L.)는 가지과에 속하는 일년생으로 안토시아닌이 풍부한 채소의 하나이며, 미국 시사 주간지인 타임지가 선정한 10대 건강식품으로 채택된 식품이기도 하다. 가지는 한방에서 가자라고 하여 민간요법으로 많이 사용하였는데, 혈중 콜레스테롤치 상승을 억제시키고, 항암효과, 간장 및 췌장 기능 항진, 이뇨작용과 구내염 등에 효능이 있다고 밝혀져 있다.
	ROS와 활성질소종 RNS에 의한 산화적 스트레스가 노화를 비롯하여 암, 동맥경화증, 당뇨병 등 많은 질환들을 초래하는 경위는?	Superoxide anion(O2-), hydrogen peroxide(H2O2), singlet oxygen(1O2), hydroxyl radical(･OH), peroxyl radical(ROO･) 등의 활성산소종(reactive oxygen species, ROS)과 nitric oxide(NO･), nitrogen dioxide(NOO･), peroxynitrite(ONOO-), alkyl peroxynitrites(LOONO) 등의 활성질소종(reactive nitrogen species, RNS)은 광범위한 생체 분자의 산화적 손상 및 mitochondria 손상을 야기시킨다(Darley-Usmar 등, 1995; Fridovich, 1978; Halliwell 등, 1999; Kodama, 1988; Patel 등, 1999). ROS와 RNS에 의한 산화적 스트레스는 생체 내 항산화 방어 시스템과 유리기 생성계의 불균형을 유발하여 세포의 항상성 상실을 가져옴으로써 노화를 비롯하여 암, 동맥경화증, 당뇨병 등 많은 질환들을 초래하는 것으로 여겨진다(Chung 등, 2000; Cutler, 1984; Sarkar과 Fisher, 2006; Willcox 등, 2004). ROS와 RNS에 의한 손상을 개선시키기 위한 항산화 방어 시스템에는 superoxide dismutase, glutathione peroxidase, catalase 같은 생체 내의 활성산소 제거 효소에 의해 조절되는 항산화시스템과 주로 음식을 통해 섭취하는 β-carotene, 비타민 C, 비타민 E 등의 비효소적인 항산화 시스템이 존재한다(Andersen 등, 1997; Nuttall 등, 1999; Peng 등, 2000).

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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