[논문]천년초에서 분리한 점질다당의 면역자극 활성

서이슬; 신광순

doi:10.3746/jkfn.2012.41.1.095

천년초에서 분리한 점질다당의 면역자극 활성
Immune System-Stimulating Activities of Mucilage Polysaccharides Isolated from Opuntia humifusa 원문보기

한국식품영양과학회지 = Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition, v.41 no.1, 2012년, pp.95 - 102

서이슬 (경기대학교 식품생물공학과) , 신광순 (경기대학교 식품생물공학과)

초록
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천년초(Opuntia humifusa)에 존재하는 점질다당의 새로운 이용방안을 모색하기 위해 천년초로부터 다당을 분리하여 면역자극활성을 측정하였다. 천년초의 주요 다당 CNC-E는 상업용 효소처리, 물 추출 및 ethanol 침전을 거쳐 조제하고 이들의 특성을 검토하였다. CNC-E는 분자량 약 700 kDa의 다당체로, 구성당 조성을 확인한 결과, arabinose, galactose 및 xylose를 높은 비율로 함유하고 있었으며 rhamnose와 fucose를 미량 함유하고 있었다. 한편 CNC-E는 비장세포 유래 림프구에 대해서는 비교적 높은 증식활성을 농도 의존적으로 나타냈다. CNC-E로 자극한 macrophage는 IL-6, IL-12, IL-10 및 TNF-${\alpha}$와 같은 cytokine의 생산을 농도 의존적으로 증진시켰으며 CNC-E를 mouse에 정맥 주사한 후 얻어진 NK세포는 Yac-1 종양 세포주에 대한 높은 치사작용을 보였다. 특히 CNC-E를 mouse 당 $100{\mu}g$ 처리한 후 얻어진 NK세포는 미처리 대조군에 비해 3배 높은 치사활성을 나타냈다. CNC-E는 인체 초기 면역반응에 있어 중요한 역할을 담당하는 보체계에 대하여 농도 의존적인 활성을 나타냈으며, anti-human C3를 이용한 면역전기영동실험과 $Ca^{2+}$이온이 제거된 상태에서의 항보체 활성 실험을 통해 천년초 다당 CNC-E는 고전경로와 부경로를 모두 경유하여 활성을 나타내고 있음을 확인하였다. 이상의 결과로부터 한국산 선인장 천년초에는 인체에 유익한 면역 활성 다당체를 다량 함유함을 알 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper

To examine the new practical utilization of mucilages in Opuntia humifusa, the Korean pear cactus, the polysaccharides were isolated from O. humifusa, and immuno-stimulating activities were assayed. The main polysaccharide, CNC-E, was prepared by a commercial enzyme treatment, water extraction, and ethanol precipitation. The molecular mass of CNC-E was estimated to be about 700 kDa, and it consisted mainly of arabinose, galactose and xylose in addition to two minor sugars such as rhamnose and fucose. On the other hand, CNC-E showed considerably high splenocyte proliferation activity in a dose-dependent manner. Peritoneal macrophages stimulated with CNC-E produced cytokines such as IL-6, IL-12, IL-10, and TNF-${\alpha}$. The intravenous administration of CNC-E significantly augmented the cytotoxicity of natural killer (NK) cells against Yac-1 tumor cells. Especially, NK cells obtained from the mice treated with $100{\mu}g$ of CNC-E showed threefold higher cytolytic activity than those of untreated mice. CNC-E also showed potent anti-complementary activity in a dose-dependent fashion. Identification of C3 activation products by the crossed immunoelectrophoresis using anti-human C3 and the anti-complementary activity of CNC-E in a $Ca^{2+}$-free condition suggested complement activations by CNC-E that occur via both alternative and classical pathways. These results indicate that Korean pear cactus contains selected polysaccharides that provide immuno-stimulating activities beneficial to human health.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

Kabat과 Mayer법(19)에 의한 항보체 활성측정법은 1차 반응단계에서 시료성분의 보체계 활성화에 의한 보체의 소모 정도를 측정하는 방법으로 만일 시료 중 보체의 활성화가 아닌 특정한 저해성분이 존재할 경우에도 높은 항보체 활성을 보일 수 있는 문제점을 갖고 있다(33). 따라서 CNC-E의 항보체 활성이 보체계 활성화에 기인한 것인지, 혹은 시료의 보체 저해활성에 의한 것인지를 확인하기 위하여 보체계 활성화에서 가장 중요한 성분으로 알려진 C3의 활성화 여부를 조사하였다. 일반적으로 보체계가 활성화되면 C3는 C3a와 C3b로 분해되므로(34) 시료와 정상인 혈청을 반응시킨 후 1차 전기영동을 실시하고 anti-human C3를 이용하여 2차 면역전기영동을 행함으로써 C3 분해산물을 동정하고자 하였다.
최근 저자 등은 천년초의 점질 다당이 강력한 면역자극 활성을 나타냄을 확인하였으며 따라서 본 연구에서는 활성 물질로 추정되는 천년초 점질다당을 상업용 효소 및 에탄올 침전을 통해 분리하고, 각종 면역자극활성을 평가함으로써 천년초를 새로운 기능성 소재로 개발하기 위한 기초자료를 제공하고자 하였다.

가설 설정

1)Monosaccharides were analyzed using alditol acetates. Mole% was calculated from the detected total carbohydrate.
1)The data were expressed as mean±SD of quadruplicate cultures.

제안 방법

천년초 유래 다당 시료를 6주령의 웅성 BALB/c 마우스에 정맥주사하고 3일 후에 비장을 적출하여 비장세포를 조제하였다. 96-well plate에 마우스로부터 얻은 비장세포(effector cell, E)와 NK cell 감수성으로 알려진 종양세포 YAC-1(target cell, T)을, E/T 비율이 100:1, 50:1, 25:1이 되도록 조정하여 6시간 동안 배양하였다. 이때 비장의 NK cell의 사멸능에 의해 표적세포로부터 유리되는 lactate dehydrogenase(LDH)의 발생양을 CytoTox 96 kit(Promega, Madison, WI, USA)을 사용하여 측정하였다.
BALB/c mouse에서 비장을 적출하여 마쇄 및 여과를 거쳐 비장세포를 획득한 후, 0.2% 식염수를 이용 적혈구를 제거하고, RPMI 1640-FBS 배지(with 7% FBS, Gibco BRL Co., Grand Island, NY, USA)로 2～3회 세척하여 세포수를 5×106 cell/mL가 되도록 조정하였다.
BALB/c mouse의 복강에 5% thioglycollate 배지(Sig-ma, St. Louis, MO, USA)를 1 mL 주입하고 72시간 내에 유도된 macrophage를 회수한 후, RPMI 1640으로 2～3회 세척하고 세포수를 2.0×106 cell/mL로 조정하여 96 well plate에 100 μL씩 분주하였다.
GC의 분석은 SP-2380 capillary column(0.2 μm film, 0.25 mm i.d.×30 m, Supelco, Bellefonte, PA, USA)이 장착된 GC ACME-6100(Young-Lin Co.)을 이용하였으며 표준온도조건[60oC(1 min), 60oC→220oC(30oC/min), 220oC(12 min), 220oC→50oC(8oC/min), 250oC(15 min)]에서 분석을 실시하였다.
)를 표준물질로 하여 얻어진 표준곡선과 비교하여 측정하였다. 구성당 분석은 다당시료를 2 M trifluoroacetic acid(TFA)로 121^oC에서 1.5시간 가수분해하여 각각 alditol acetate 유도체(18)로 전환시킨 후, GC로 분석하였다. GC의 분석은 SP-2380 capillary column(0.
)을 이용하였으며 표준온도조건[60^oC(1 min), 60^oC→220^oC(30^oC/min), 220^oC(12 min), 220^oC→50^oC(8^oC/min), 250^oC(15 min)]에서 분석을 실시하였다. 구성당의 mole%는 peak의 면적비, flame ionization detector(FID)에 대한 반응계수 및 각 구성당의 alditol acetate 유도체의 분자량으로부터 계산하였다.
따라서 활성화에 관여하는 금속이온의 존재여부에 따라 반응계를 조절하면 보체계 활성화 경로를 예측할 수 있게 된다. 보체계에 대해 양호한 활성을 나타내었던 CNC-E를 대상으로 GVB 기본반응계와 2가 금속이온을 모두 제거한 EDTA-GVB 반응계 및 Ca²⁺이온만을 선택적으로 제거한 Mg-EGTA-GVB 반응계로 나누어 농도별로 항보체 활성(ITCH₅₀)을 비교 측정하였다. Fig.
여기에 750 μL의 GVB와 양의 감작적혈구(IgM-sensitized sheep erythrocytes, EA Cell, Biotest Co., Tokyo, Japan)를 250 μL씩 가하여 37oC에서 1시간 반응시키고 4oC의 PBS(phophate buffered saline)를 2.5 mL 가하여 반응을 정지시켰다.
여기에 RPMI 1640-FBS을 각 well당 100 μL를 분주하고, 다양한 농도로 희석된 100μL의 시료를 첨가하여 37oC, 5% CO2 incubator에서 24시간 배양하였다.
(주)월드웨이로부터 제공받은 천년초 생채 500 g을 약 1 cm 단위로 세절하고 20배 부피의 증류수를 가하여 균질화를 행하였다. 여기에 점성을 낮출 목적으로 상업용 효소 Rapidase와 Viscozyme을 1:3의 비율로 혼합한 효소액을 10g 가하고 50^oC에서 12시간 반응시켰다. 반응 후, 잔존 효소 활성을 제거할 목적으로 100^oC 30분간 가열하고, 5,000 rpm에서 15분간 원심분리(SUPRA 30K, Hanil Science Industrial Co.
96-well plate에 마우스로부터 얻은 비장세포(effector cell, E)와 NK cell 감수성으로 알려진 종양세포 YAC-1(target cell, T)을, E/T 비율이 100:1, 50:1, 25:1이 되도록 조정하여 6시간 동안 배양하였다. 이때 비장의 NK cell의 사멸능에 의해 표적세포로부터 유리되는 lactate dehydrogenase(LDH)의 발생양을 CytoTox 96 kit(Promega, Madison, WI, USA)을 사용하여 측정하였다.
이때 얻어진 세포 부유액은 96 well plate에 180 μL씩 분주하고 배지로 연속 희석된 시료용액 20 μL를 첨가하여 37oC, 5% CO2 incubator에서 72시간 배양한 후, 각 well당 20 μL의 CCK-8 kit(Dojindo, Kumamoto, Japan) 용액을 첨가하여 37oC, 5% CO2 in-cubator에서 3시간 배양하고 microplate reader(Molecular Devices, Sunnyvale, CA, USA)를 이용, 450 nm에서 흡광도를 측정하여 활성을 비교하였다.
0×10⁶ cell/mL로 조정하여 96 well plate에 100 μL씩 분주하였다. 이를 5% CO₂ incubator에서 배양(37^oC, 2 hr)하여 macrophage monolayer를 형성시키고 상등액을 제거한 후, 미부착 macrophage RPMI 1640-FBS 배지를 이용하여 세척하였다. 여기에 RPMI 1640-FBS을 각 well당 100 μL를 분주하고, 다양한 농도로 희석된 100μL의 시료를 첨가하여 37^oC, 5% CO₂ incubator에서 24시간 배양하였다.
따라서 CNC-E의 항보체 활성이 보체계 활성화에 기인한 것인지, 혹은 시료의 보체 저해활성에 의한 것인지를 확인하기 위하여 보체계 활성화에서 가장 중요한 성분으로 알려진 C3의 활성화 여부를 조사하였다. 일반적으로 보체계가 활성화되면 C3는 C3a와 C3b로 분해되므로(34) 시료와 정상인 혈청을 반응시킨 후 1차 전기영동을 실시하고 anti-human C3를 이용하여 2차 면역전기영동을 행함으로써 C3 분해산물을 동정하고자 하였다. Fig.
5% anti-human C3 serum(Sigma)이 함유된 1% agarose gel 상에서 약 15시간 동안 2차 전기영동을 행하였다(1 mA/cm). 전개된 gel은 bromophenol blue로 염색시켜 항체와 반응하여 형성된 침강선을 관찰함으로써 C3의 분해산물을 확인하였다(20).
중성당 함량은 galactose를 표준물질로 하여 phenolsulfuric acid법(15)으로, 산성당 함량은 galacturonic acid를 표준물질로 하여 m-hydroxydiphenyl법(16)으로, 단백질 함량은 표준물질로 bovine serum albumin을 사용하여 Bradford법(17)을 실험실 여건에 맞게 변형하여 사용하였다. 한편 분자량 및 정제도 측정에 사용한 HPLC는 Asahipak GS-520＋GS-320＋GS-220(각 0.
즉 정상인의 혈청과 2% gelatin, 3 mM Ca2+, 10 mM Mg2+이 함유된 GVB 완충용액(gelatin veronal buffered saline, pH 7.4) 및 시료를 각각 50 μL씩 혼합하여 37oC에서 30분 동안 1차 반응시킨 후, 이 반응액에 GVB를 350 μL씩 첨가하고 이를 10～160배까지 연속 희석하였다.
천년초(Opuntia humifusa)에 존재하는 점질다당의 새로운 이용방안을 모색하기 위해 천년초로부터 다당을 분리하여 면역자극활성을 측정하였다. 천년초의 주요 다당 CNC-E는 상업용 효소처리, 물 추출 및 ethanol 침전을 거쳐 조제하고 이들의 특성을 검토하였다.
천년초(Opuntia humifusa)에 존재하는 점질다당의 새로운 이용방안을 모색하기 위해 천년초로부터 다당을 분리하여 면역자극활성을 측정하였다. 천년초의 주요 다당 CNC-E는 상업용 효소처리, 물 추출 및 ethanol 침전을 거쳐 조제하고 이들의 특성을 검토하였다. CNC-E는 분자량 약 700 kDa의 다당체로, 구성당 조성을 확인한 결과, arabinose, galactose 및 xylose를 높은 비율로 함유하고 있었으며 rhamnose와 fucose를 미량 함유하고 있었다.
반응 상등액으로부터 고분자 다당만을 회수하기 위해 4배 부피의 95% ethanol를 가하고 하룻밤 방치한 후, 발생한 침전물을 회수하고 80% 에탄올을 이용, 2～3회 세척하였다. 침전물은 소량의 증류수에 용해하여 Spectra/Por 2 투석막(MWCO:12,000～14,000, Spectrum Laboratories Inc., Rancho Dominguez, CA, USA)을 이용하여 2～3일간 투석을 행하고 동결건조를 거쳐 천년초 효소처리 다당획분 CNC-E(29.2 g, 수율: 5.84%)를 얻었다.
항보체 활성은 총보체 용혈 저지율(ITCH₅₀: Inhibition of 50% total complement hemolysis)로 나타내었다. 한편 보체계 활성화 경로를 조사하기 위해 GVB와 GVB에서 Ca²⁺이온만을 제거한 Mg-EGTAGVB(2 mM MgCl₂, 10 mM EGTA 함유) 및 금속이온을 모두 제거한 EDTA-GVB buffer(10 mM EDTA 함유)에 시료 및 정상인의 혈청을 각각 첨가하고 상기 방법과 같이 총 보체 용혈의 저지율을 측정함으로써 시료의 보체계 활성화 경로를 비교 검토하였다.
한편 분자량 및 정제도 측정에 사용한 HPLC는 Asahipak GS-520＋GS-320＋GS-220(각 0.76×30 cm, Showa Denko Co., Tokyo, Japan)을 장착한 SP 930D(Young-Lin Co. Ltd., Anyang, Korea)를 사용하여 0.2 M NaCl를 용매로 0.5 mL/min로 용출하였으며 정제다당의 분자량은 standard pullulans(P-800, P-400, 200, 100, 50, 20, 10 및 5; Showa Denko Co.)를 표준물질로 하여 얻어진 표준곡선과 비교하여 측정하였다.

대상 데이터

(주)월드웨이로부터 제공받은 천년초 생채 500 g을 약 1 cm 단위로 세절하고 20배 부피의 증류수를 가하여 균질화를 행하였다. 여기에 점성을 낮출 목적으로 상업용 효소 Rapidase와 Viscozyme을 1:3의 비율로 혼합한 효소액을 10g 가하고 50^oC에서 12시간 반응시켰다.
본 실험에 사용된 천년초(Opuntia humifusa)는 2010년 초 충남 연기군에서 생산된 것을 (주)월드웨이(Yeongi, Korea)로부터 공급받아, 토사 일부와 잔가시를 제거하고 물로 세척하여 실험재료로 사용하였다.
생후 5～6주령의 웅성 BALB/c를 (주)중앙실험동물(Seoul, Korea)에서 구입하여 3일간 적응을 거친 후 실험에 사용하였다. 마우스는 사육조에 5～10마리씩 넣어 온도 23±3^oC, 습도 55～70%에서 사육하였으며 물과 사료는 자유 급식 형태로 유지하였다.
천년초 유래 다당 시료를 6주령의 웅성 BALB/c 마우스에 정맥주사하고 3일 후에 비장을 적출하여 비장세포를 조제하였다. 96-well plate에 마우스로부터 얻은 비장세포(effector cell, E)와 NK cell 감수성으로 알려진 종양세포 YAC-1(target cell, T)을, E/T 비율이 100:1, 50:1, 25:1이 되도록 조정하여 6시간 동안 배양하였다.

데이터처리

실험결과는 평균값±표준편차(means±SD)로 나타내었고 Student t-test를 이용하여 통계처리한 후, p<0.01 또는 p<0.001 수준에서 유의성을 검정하였다.

이론/모형

Macrophage에 의해 유도, 분비된 배양상등액 중의 cytokine(IL-6, IL-12, IL-10 및 TNF-α) 함량은 enzymelinked immunosorbent assay(ELISA) kit(BD Biosciences, San Diego, CA, USA)를 이용, 제조사의 지침에 따라 분석하였다.
항보체 활성은 Kabat과 Mayer법(19)을 이용하여 시료에 의한 보체 활성화 후, 잔존하는 보체에 의한 적혈구 용혈활성에 근거를 둔 complement fixation test로 측정하였다. 즉 정상인의 혈청과 2% gelatin, 3 mM Ca²⁺, 10 mM Mg²⁺이 함유된 GVB 완충용액(gelatin veronal buffered saline, pH 7.

성능/효과

¹⁾The anti-complementary activity was expressed as the inhibition of 50% total complement hemolysis by Mayer's method. ²⁾PSK, a known immuno-active polysaccharide from Coriolus versicolor was used as a positive control. ³⁾The data were expressed as mean±SD of three separate experiments.
천년초의 주요 다당 CNC-E는 상업용 효소처리, 물 추출 및 ethanol 침전을 거쳐 조제하고 이들의 특성을 검토하였다. CNC-E는 분자량 약 700 kDa의 다당체로, 구성당 조성을 확인한 결과, arabinose, galactose 및 xylose를 높은 비율로 함유하고 있었으며 rhamnose와 fucose를 미량 함유하고 있었다. 한편 CNC-E는 비장세포 유래 림프구에 대해서는 비교적 높은 증식활성을 농도 의존적으로 나타냈다.
특히 CNC-E를 mouse 당 100μg 처리한 후 얻어진 NK세포는 미처리 대조군에 비해 3배 높은 치사활성을 나타냈다. CNC-E는 인체 초기 면역반응에 있어 중요한 역할을 담당하는 보체계에 대하여 농도 의존적인 활성을 나타냈으며, anti-human C3를 이용한 면역전기영동실험과 Ca²⁺이온이 제거된 상태에서의 항보체 활성 실험을 통해 천년초 다당 CNC-E는 고전경로와 부경로를 모두 경유하여 활성을 나타내고 있음을 확인하였다. 이상의 결과로부터 한국산 선인장 천년초에는 인체에 유익한 면역 활성 다당체를 다량 함유함을 알 수 있었다.
CNC-E로 자극한 macrophage는 IL-6, IL-12, IL-10 및 TNF-α와 같은 cytokine의 생산을 농도 의존적으로 증진시켰으며 CNC-E를 mouse에 정맥 주사한 후 얻어진 NK세포는 Yac-1 종양 세포주에 대한 높은 치사작용을 보였다.
3에 나타난 바와 같다. Target cell(T, YAC-1)에 대한 effect cell(E, splenocytes)의 비율(E/T ratio)을 달리하여 종양세포에 대한 사멸능을 비교한 결과, E/T=100에서 가장 뚜렷한 활성이 관찰되었으며, 특히 CNC-E의 경우 모든 농도에서 대조군에 비해 높은 활성이 확인되었고 투여량에 의존적으로 활성이 급격히 증가하는 경향을 나타내었다. 특히 mouse에 100 μg을 투여하고 얻어진 NK cell은 무투여 대조군에 비해 약 3배에 이르는 종양세포 사멸능을 보이는 등 높은 활성을 보였다.
금속이온을 모두 제거한 EDTA-GVB 반응계에서는 C3의 활성화가 진행되지 않아 1개의 침강선이 관찰된 반면, Ca²⁺이온을 선택적으로 제거한 Mg-EGTA-GVB 반응계에서는 2개의 침강선이 관찰되었다. 교차 면역전기영동의 결과에서 시작점으로부터 첫 번째 침강선은 C3를, 두 번째 침강선은 활성화된 C3a와 C3b의 혼합물에 기인한 침강선(34)임을 고려해 볼 때 기본 반응계인 GVB에서는 첫 번째 침강선이 상대적으로 불분명하고 두 번째 침강선이 뚜렷한 반면 (Fig. 5(A)), Ca을 선택적으로 제거한 반응계에서는 첫 번째 침강선이 분명하게 남아있는 것으로 나타남으로써(Fig.
5(C)처럼 시작점으로부터 첫 번째 침강선만이 관찰된다. 따라서 CNC-E는 보체계의 고전경로와 부경로를 모두 활성화시킴을 재차 확인할 수 있었다.
5(A)에 나타난 바와 같이 천년초 유래 CNC-E와 혈청을 기본반응계에서 반응시킨 경우는 C3의 활성화가 일어나 두 개의 침강선이 형성된 것을 관찰할 수 있었다. 따라서 CNC-E의 항보체 활성은 보체계의 저해가 아닌 직접 활성화에 기인함을 확인할 수 있었다. CNC-E를 Mg-EGTAGVB 및 EDTA-GVB 반응계에서 반응시킨 후 그 분해 산물을 관찰한 결과는 Fig.
이상의 결과로부터 천년초 중 존재하는 다당은 macrophage, 림프구 및 NK cell 등 면역 관련 세포의 활성인자로 작용할 수 있으며, 보체계에도 유효하게 작용함이 확인되었다. 따라서 천년초는 유효한 여러 영양성분 외에도 인체의 항상성 유지에 중요한 역할을 담당하는 면역계를 활성화하는 다당류를 다량 함유함을 확인할 수 있었다.
본 실험에서 macrophage를 천년초 유래 다당에 의해 24시간 자극한 결과, 염증부위에 면역세포의 귀소와 직접 관련이 있는 염증성 cytokine으로 분류되는 TNF-α 및 IL-6의 생산 및 세포성 면역능의 활성화와 직접 관련이 있는 IL-12를 유의하게 생산하는 활성이 있음이 확인되었으므로 천년초 유래 다당 CNC-E는 생체방어에 작용하는 면역기구를 활성화(조절)하는 기능이 있다고 판단되었다.
4). 이는 보체계의 강력한 활성인자로 알려져 있는 시판 면역활성 다당체인 구름버섯(Coriolus versicolor, 운지) 기원의 PSK(30)보다는 상대적으로 낮은 활성이었지만 천년초 다당이 보체계의 활성인자임을 확인하게 해 주는 결과였다.
효소 처리 다당인 CNC-E의 림프구 증식 활성은 농도 의존적으로 증가하는 양상을 보였으며, 111 μg/mL의 농도에서 림프구 증식활성은 immune modulator인 lipopolysaccharide(LPS) 10 μg/mL 농도로 자극했을 때와 유사한 정도로, 무첨가 대조군에 비해 약 150% 활성을 보였다. 이러한 결과는 천년초 효소 처리 다당인 CNC-E가 성숙된 면역세포를 직접 증식시키는 mitogen 활성이 있음을 보여주는 것으로, 따라서 CNC-E의 투여가 외부로부터 항원에 노출 시, 항원에 대한 면역 반응을 유도하는 작동세포의 수를 증가시킴으로써 항원에 대한 효과적인 방어 효과를 유도할 수 있을 것으로 사료되었다.
특히 mouse에 100 μg을 투여하고 얻어진 NK cell은 무투여 대조군에 비해 약 3배에 이르는 종양세포 사멸능을 보이는 등 높은 활성을 보였다. 이로써 천년초로부터 추출한 효소처리 다당은 종양세포에 대한 사멸능을 가지는 NK cell의 활성화에 기여함을 확인할 수 있었다.
이상의 결과로부터 천년초 중 존재하는 다당은 macrophage, 림프구 및 NK cell 등 면역 관련 세포의 활성인자로 작용할 수 있으며, 보체계에도 유효하게 작용함이 확인되었다. 따라서 천년초는 유효한 여러 영양성분 외에도 인체의 항상성 유지에 중요한 역할을 담당하는 면역계를 활성화하는 다당류를 다량 함유함을 확인할 수 있었다.
CNC-E는 인체 초기 면역반응에 있어 중요한 역할을 담당하는 보체계에 대하여 농도 의존적인 활성을 나타냈으며, anti-human C3를 이용한 면역전기영동실험과 Ca²⁺이온이 제거된 상태에서의 항보체 활성 실험을 통해 천년초 다당 CNC-E는 고전경로와 부경로를 모두 경유하여 활성을 나타내고 있음을 확인하였다. 이상의 결과로부터 한국산 선인장 천년초에는 인체에 유익한 면역 활성 다당체를 다량 함유함을 알 수 있었다.
천년초 유래 다당에 대한 보체계 활성화능을 측정한 결과, CNC-E는 1,000 μg/mL 농도에서 ITCH50값이 약 40%에 이르는 양호한 보체계 활성화능을 보였으며 농도의존적인 활성화 경향을 보였다(Fig. 4).
천년초 유래 다당에 의한 IL-10 및 TNF-α 생산 유도 효과(Fig. 2)는 IL-6 및 IL-12 생산 활성에 비해 전반적으로 낮은 양상을 보였다.
천년초 유래 활성 다당 CNC-E의 자극에 의한 macrophage의 cytokine 생산을 in vitro에서 측정한 결과 IL-6, IL-12, IL-10 및 TNF-α의 생산을 촉진하였다(Fig. 2).
특히 CNC-E를 mouse 당 100μg 처리한 후 얻어진 NK세포는 미처리 대조군에 비해 3배 높은 치사활성을 나타냈다.
5%로 구성되어 있었으며 일반적으로 식물 추출물에서 검출되는 단백질은 함유하고 있지 않았다. 한편 CNC-E를 가수분해하여 alditol acetate 유도체로 전환하고 구성당을 분석한 결과, CNC-E는 arabinose, galactose 및 xylose를 각각 38.9%, 40.3%, 15.8%의 높은 비율로 함유하고 있었으며(Table 1) 그 외 rhamnose와 fucose가 미량 검출되었다. CNC-E의 구성당 결과로 미루어, 이들은 고도로 분지된 arabinogalactan으로 존재할 가능성을 강력히 시사한다.
효소 처리 다당인 CNC-E의 림프구 증식 활성은 농도 의존적으로 증가하는 양상을 보였으며, 111 μg/mL의 농도에서 림프구 증식활성은 immune modulator인 lipopolysaccharide(LPS) 10 μg/mL 농도로 자극했을 때와 유사한 정도로, 무첨가 대조군에 비해 약 150% 활성을 보였다.

후속연구

이는 본 실험에 적용한 24시간까지의 배양 조건에서 예상되는 천년초 유래 다당에 의한 면역자극이 낮은 것으로 사료되는 결과였다. 상세한 효과를 확인하기 위해서는 시간별 배양 등의 추가적인 실험이 필요할 것으로 생각된다.

질의응답

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	계절별 천년초의 특징은 무엇인가?	saboten)(9)와 달리, 솜털 가시를 가지며 토양에서 약 30 cm 정도로 자라는 특성이 있다. 천년초는 여름에는 수분이 풍부한 지역에서 성장 번식하고, 휴면기인 겨울에는 비닐하우스가 없는 노지에서도 생존하며, 병충해에도 강한 특징을 갖는다고 알려져 있다. 천년초의 가장 큰 특징은 점질 다당을 다량으로 함유하고 있다는 점으로 이를 이용한 가공식품 및 기능성 소재 개발 등이 추진되고 있다.
	백년초와 달리 천년초는 어떤 특성을 가지고 있는가?	천년초(Opuntia humifusa)(8)는 충남지역에서 중소단위로 생산되고 있는 선인장류로서, 길고 굵은 가시가 많고 높이 약 1～2 m까지 자라는 제주도의 백년초(Opuntia ficus-indica var. saboten)(9)와 달리, 솜털 가시를 가지며 토양에서 약 30 cm 정도로 자라는 특성이 있다. 천년초는 여름에는 수분이 풍부한 지역에서 성장 번식하고, 휴면기인 겨울에는 비닐하우스가 없는 노지에서도 생존하며, 병충해에도 강한 특징을 갖는다고 알려져 있다.
	천년초의 주요 다당 CNC-E의 구성당 조성을 확인한 결과는 어떠한가?	천년초의 주요 다당 CNC-E는 상업용 효소처리, 물 추출 및 ethanol 침전을 거쳐 조제하고 이들의 특성을 검토하였다. CNC-E는 분자량 약 700 kDa의 다당체로, 구성당 조성을 확인한 결과, arabinose, galactose 및 xylose를 높은 비율로 함유하고 있었으며 rhamnose와 fucose를 미량 함유하고 있었다. 한편 CNC-E는 비장세포 유래 림프구에 대해서는 비교적 높은 증식활성을 농도 의존적으로 나타냈다.

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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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