[논문]가지 물추출물의 3T3-L1 지방전구세포 분화 억제효능

이미경; 류청; 황방연; 김선여; 이재학

가지 물추출물의 3T3-L1 지방전구세포 분화 억제효능
Inhibitory Effect of Eggplant Extract on Adipocyte Differentiation in 3T3-L1 Cells 원문보기

약학회지 = Yakhak hoeji, v.55 no.4, 2011년, pp.309 - 313

이미경 (충북대학교 약학대학) , 류청 (충북대학교 약학대학) , 황방연 (충북대학교 약학대학) , 김선여 (경희대학교 동서의학대학원) , 이재학 (식물자원연구소)

Abstract ▼ AI-Helper

Abnormal growth of adipocyte characterized by increased cell numbers and differentiation is considered as an major pathological characteristic feature in obesity. Thus, inhibition of mitogenesis of preadipocytes and their differentiation to adipocytes would be beneficial for the prevention and inhibition of obesity. In the present study, we attempted to evaluate anti-adipogenic activity of eggplants (the fruits of Solanum melongena L.) employing preadipocytes cell line, 3T3-L1 as an in vitro assay system. Water extract of eggplants significantly inhibited adipocyte differentiation when treated during adipocyte differentiation process, as assessed by measuring fat accumulation using Oil Red O staining. Eggplant extract, however, showed little effects on fully differentiated adipocytes. Eggplant didn't show significant toxicity up to 500 ${\mu}g$/ml to the 3T3-L1 cells. Further studies with interval treatment demonstrated that eggplant exerted inhibitory activity on adipocyte differentiation via acting on early stage of adipogenesis. Conclusively, eggplants are suggested to be beneficial for the prevention of obesity.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

분화가 진행되어 후기단계가 되면 지방대사와 fatty acid synthase, glycerol-3-phosphate dehydrogenase 등이 증가한다.^17,18) 따라서 가지의 추출물이 지방분화의 어느 단계에 작용하여 지방분화를 억제하였는지 확인하고자 하였다. 3T3-L1 preadipocyte의 지방분화는 세포가 가득찬 뒤 2일을 더 배양한 후 지방 분화 유도를 시작하였으며(Day 0).
본 연구에서는 식용으로 이용되는 과채류의 항비만 효능을 알아보고 비만치료제로의 개발 가능성을 알아보고자 한국에서 식용으로 널리 이용되고 있는 가지의 항비만 효능을 연구하였다. 가지에는 수용성 성분을 포함한 다양한 생리활성 성분들이 포함하고 있고 또한 식용으로 많이 섭취되고 있으므로 가지의 물추출물에 대하여 지방분화 연구에 널리 이용되는 3T3-L1 세포주를 이용하여 비만 지표의 하나인 지방분화 억제활성을 검색하였으며, 세포내 생성되는 지방의 양을 Oil Red O 염색법을 이용하여 염색하여 이를 정량함으로써 항비만 효능을 판단 하였다.
가지는 다양한 색소를 포함하고 있으며 항산화 등의 작용이 잘 알려져 있다. 본 연구에서는3T3-L1지방전구 세포를 이용하여 지방분화 저해효능을 측정하여 항비만효능을 검색하고자 하였다.
이와 같이 본 연구에서는 가지 물추출물의 항비만 효능을 확인하였다. 가지 이외에도 식용으로 많이 이용되는 율무 및다양한 차 등의 항비만 활성이 보고 되어 개발 가능성을 제시하고 있다.

제안 방법

0.25 mM IBMX, 1 µg/ml insulin, 1 µM dexamethasone를 포함하는 분화유도 배지로 교환하여 2일간 배양하면서 분화를유도하였다(Day 0~2).
3T3-L1 지방전구세포는10% fetal bovine serum(FBS), 100 IU/ml penicillin및 100 µg/ml streptomycin을 포함하는 DMEM 을 배양액으로 하여 37℃ 배양기에서 공기(95%)와 CO2(5%)의 혼합기체를 계속 공급하면서 수행하였다.
Results are expressed as mean±SD of three independent experiments, each performed using triplicate wells.
본 연구에서는 식용으로 이용되는 과채류의 항비만 효능을 알아보고 비만치료제로의 개발 가능성을 알아보고자 한국에서 식용으로 널리 이용되고 있는 가지의 항비만 효능을 연구하였다. 가지에는 수용성 성분을 포함한 다양한 생리활성 성분들이 포함하고 있고 또한 식용으로 많이 섭취되고 있으므로 가지의 물추출물에 대하여 지방분화 연구에 널리 이용되는 3T3-L1 세포주를 이용하여 비만 지표의 하나인 지방분화 억제활성을 검색하였으며, 세포내 생성되는 지방의 양을 Oil Red O 염색법을 이용하여 염색하여 이를 정량함으로써 항비만 효능을 판단 하였다.
감압농축하여 물을 제거하여 물 추출물(22.5 g)을 얻었으며 이를 농도에 맞게 희석한 후membrane filter(0.2 µm)로 여과 하여 활성측정에 이용하였다.
가지는2009년 경기도 고양시에서 재배된 신흑산호가지를 한국식물자원연구소에서 제공받아 사용하였다. 건조된 가지(768 g) 를 초음파 추출기를 이용하여 40℃ 에서 3시간 동안 물로 추출 하였다. 감압농축하여 물을 제거하여 물 추출물(22.
이 결과를 Day 0~8 기간 모두 시료를 처리한 결과와 비교하여 시료가 지방세포 분화 어느 단계에 작용하는지 판단하였다. 또한 농도를 달리하여 처리하여 농도에 따른 효과를 비교 하였다.
8일간 지방분화 유도 후, 세포를 PBS로 세척하고 10% formalin으로 1시간 고정하였다. 세포고정 후, PBS 세척하여 고정액을 제거한 후 Oil Red O 용액을 사용직전 희석(0.6% Oil Red O : 물=3 :2)하여 제조하고 15분간 세포내 지방을 염색하였다. 지방이 붉게 염색되면 염색액을 제거하고 물로 2번 세척한후 현미경으로 관찰하였다.
시료의 지방분화 저해 활성을 측정하고자 분화를 유도하는 동안(Day 0~8) 시료를 처리하였으며 배양액을 교체하는 경우 다시 시료를 처리하였다. 시료가 분화 시기 중 어느 시기에 작용하는지 알아보기 위하여 Day 0~2, Day 2~4, Day 4~8, Day 0~4, Day 2~8 기간에만 시료를 투여하고 그 외 시기에는 시료를 처리하지 않고 배양액만 교체하였다. 이 결과를 Day 0~8 기간 모두 시료를 처리한 결과와 비교하여 시료가 지방세포 분화 어느 단계에 작용하는지 판단하였다.
시료의 세포독성을 알아보기 위하여 3T3-L1 세포에 시료를 3일간 처리한 후 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide(MTT) assay를 수행하였다. 3T3-L1 세포를 0.
이틀 후 1 µg/ml insulin을 함유하는 DMEM으로 갈아주고 2일 더 배양한 후(Day 4) DMEM으로 바꾸고 4일을 더 배양하였다(Day 8). 시료의 지방분화 저해 활성을 측정하고자 분화를 유도하는 동안(Day 0~8) 시료를 처리하였으며 배양액을 교체하는 경우 다시 시료를 처리하였다. 시료가 분화 시기 중 어느 시기에 작용하는지 알아보기 위하여 Day 0~2, Day 2~4, Day 4~8, Day 0~4, Day 2~8 기간에만 시료를 투여하고 그 외 시기에는 시료를 처리하지 않고 배양액만 교체하였다.
시료가 분화 시기 중 어느 시기에 작용하는지 알아보기 위하여 Day 0~2, Day 2~4, Day 4~8, Day 0~4, Day 2~8 기간에만 시료를 투여하고 그 외 시기에는 시료를 처리하지 않고 배양액만 교체하였다. 이 결과를 Day 0~8 기간 모두 시료를 처리한 결과와 비교하여 시료가 지방세포 분화 어느 단계에 작용하는지 판단하였다. 또한 농도를 달리하여 처리하여 농도에 따른 효과를 비교 하였다.
지방분화는 IBMX, insulin 및 dexamethasone 등의 분화유도 호르몬으로 유도하였다. 분화를 유도하지 않은 세포는 지방의 생성이 거의 관찰되지 않았으나 분화된 지방세포는 세포내 지방을축적하였으며 이는 Oil Red O 염색법을 이용하여 염색하면 쉽게 관찰이 가능하였다(Fig.
6% Oil Red O : 물=3 :2)하여 제조하고 15분간 세포내 지방을 염색하였다. 지방이 붉게 염색되면 염색액을 제거하고 물로 2번 세척한후 현미경으로 관찰하였다. 또한 염색된 Oil Red O를 isopropyl alcohol로 용해시킨 후 550 nm에서 흡광도를 측정하여 정량하였다.

대상 데이터

Mouse 3T3-L1 preadipocyte세포주는 American Type Culture Collection(ATCC)에서 분양 받아 사용하였다. 분화 유도에 사용된 insulin, 3-isobutyl-1-methyl-xanthine(IBMX), dexamethasone, Oil Red O는 Sigma-Aldrich에서 구입하여 사용하였으며, Dulbecco's modified Eagle's medium(DMEM), fetal bovine serum(FBS) 등 세포배양에 사용된 시약은 Invitrogen 제품을 사용하였다.
가지는2009년 경기도 고양시에서 재배된 신흑산호가지를 한국식물자원연구소에서 제공받아 사용하였다. 건조된 가지(768 g) 를 초음파 추출기를 이용하여 40℃ 에서 3시간 동안 물로 추출 하였다.
분화 유도에 사용된 insulin, 3-isobutyl-1-methyl-xanthine(IBMX), dexamethasone, Oil Red O는 Sigma-Aldrich에서 구입하여 사용하였으며, Dulbecco's modified Eagle's medium(DMEM), fetal bovine serum(FBS) 등 세포배양에 사용된 시약은 Invitrogen 제품을 사용하였다.

데이터처리

실험결과의 통계적인 유의성은 Student's t-test로 분석하였으며 p value가 0.05 미만인 경우 통계적으로 유의성있는 것으로 판단하였다.

이론/모형

세포내 생성된 지방은 Oil Red O염색법을 이용하여 측정하였다. 8일간 지방분화 유도 후, 세포를 PBS로 세척하고 10% formalin으로 1시간 고정하였다.

성능/효과

p>비만이란, 신체 에너지의 섭취와 소비의 불균형으로 발생되는 과도한 에너지가 체지방으로 축적되어 나타나는 상태이다.¹⁾ 최근 비만이 세계 각국에서 증가추세에 있는 심각한 보건문제로 인식되고 있으며, 우리나라 역시 고도의 산업성장과 세계화의 영향으로 식생활 패턴의 서구화 및 신체 활동량 부족이 급속히 진행되어 비만 인구의 현저한 증가를 나타내고 있다. 비만의 경우 외모의 문제뿐만 아니라 다양한 합병증의 발병을 증가시켜 더욱 심각한 문제가 되고 있다.
이 결과를 Day 0~8 기간 모두 시료를 처리한 결과와 비교하여 시료가 지방세포 분화 어느 단계에 작용하는지 판단하였다. Fig. 3에서 보여지듯이 가지의물 추출물은 Day 0~2, Day 0~4 및 Day 0~8 등 지방분화 초기 단계에 투여되는 경우에는 뛰어난 저해활성을 나타내었으나 Day 2~4, Day 4~8 및 Day 2~8 등 후기 단계에만 처리한 경우에는 미약한 저해활성을 나타내었다. 따라서 가지의 물추출물은 지방분화 초기단계에 작용하여 저해활성을 나타내는 것으로 생각된다.
가지의 물추출물을 300 µg/ml로 처리하였을 때 약 50%의 지방생성 억제효과를 나타내었으며 이는 현미경에서도 쉽게 확인 가능하였다(Fig. 2).
이상의 결과로 가지의 물추출물은 3T3-L1 세포에서 지방의 축적을 유의성있게저해시켰으며 이러한 효과는 지방분화 유도 전에 처리하였을 때 더 효과적이었다. 따라서 가지는 비만의 예방에 효과적일 것으로 기대된다.

후속연구

가지 이외에도 식용으로 많이 이용되는 율무 및다양한 차 등의 항비만 활성이 보고 되어 개발 가능성을 제시하고 있다.^19,20) 따라서 식용 과채류들의 비만 예방 효능이 기대되며 가지의 항비만 효능 최적화를 위하여 품종에 따른 성분 및 효능 비교 등 품질관리를 위한 연구가 필요하리라 생각 된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	비만이란?	비만이란, 신체 에너지의 섭취와 소비의 불균형으로 발생되는 과도한 에너지가 체지방으로 축적되어 나타나는 상태이다.1) 최근 비만이 세계 각국에서 증가추세에 있는 심각한 보건문제로 인식되고 있으며, 우리나라 역시 고도의 산업성장과 세계화의 영향으로 식생활 패턴의 서구화 및 신체 활동량 부족이 급속히 진행되어 비만 인구의 현저한 증가를 나타내고 있다.
	가지의 성분은?	가지의 열매는 주로 식용으로 이용되며 최근 항산화, 항염, 간보호 작용 등이 보고되었다.7-9) 가지의 성분으로는 anthocyanin 색소로 nasunin, delphinidin 등이 알려져 있으며, cholorogenic acid 등의 페놀성 성분과 solamargin 등의 glycoalkaloid 성분들이 보고되었다.10-12)
	지방전구세포(preadipocytes)에서 지방세포 (adipocytes)로 분화하는 지방분화는 어떤 단계를 거치나?	지방분화는 지방전구세포(preadipocytes)에서 지방세포 (adipocytes)로 분화하는 과정으로 여러 인자에 의하여 단계별로 체계적으로 일어난다.15,16) 분화가 진행되면 우선 지방전구세포는 지방증식이 억제되며 분화초기에는preadipocyte factor-1(Pref1)의 발현은 감소하고 PPARγ 및 CCAAT/enhancer-binding proteins(C/EBPs)의 발현은 증가한다. 분화가 진행되어 후기단계가 되면 지방대사와 fatty acid synthase, glycerol-3-phosphate dehydrogenase 등이 증가한다.17,18) 따라서 가지의 추출물이 지방분화의 어느 단계에 작용하여 지방분화를 억제하였는지 확인하고자 하였다.

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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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