[논문]우엉뿌리추출물이 ICAM-1과 NO조절에 미치는 항염증효과

김예진; 강세찬; 남궁승; 정명근; 손은화

doi:10.7732/kjpr.2012.25.1.001

우엉뿌리추출물이 ICAM-1과 NO조절에 미치는 항염증효과
Anti-inflammatory Effects by Arctium lappa L. Root Extracts through the Regulation of ICAM-1 and Nitric Oxide 원문보기

韓國資源植物學會誌 = Korean journal of plant resources, v.25 no.1, 2012년, pp.1 - 6

김예진 (강원대학교 생약자원개발학과) , 강세찬 (세명대학교 자연약재과학과) , 남궁승 (강원대학교 물리치료학과) , 정명근 (강원대학교 생약자원개발학과) , 손은화 (강원대학교 생약자원개발학과)

초록
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본 연구는 우엉추출물의 항염증효과를 측정하였다. 인간 유래 폐상피세포 A549를 이용하여 염증반응을 유발하고 유지시키는데 중요한 역할을 나타낸다고 알려진 ICAM-1의 억제적 조절 효과를 평가하였으며, 염증매개인자로 알려진 NO와 이의 생성에 영향을 미치는 iNOS의 발현조절에서도 억제효과가 있음을 확인하였다. 또한, 우엉추출물이 인간각질형성세포주의 세포증식에 효과가 있음을 나타내었다. 본 연구에서 사용되는 폐상피세포는 호흡기질환의 천식 등의 알러지 및 만성염증연구에 주로 활용되고 있으며, 각질형성세포는 아토피 피부염의 만성 염증반응에서 주요하게 확인하는 요소이다. 따라서 본 연구결과에서 나타난 우엉추출물의 항염증 효과는 다양한 염증반응에서도 특히, 알러지 및 아토피 피부염 질환을 더욱 악화시키는 만성 염증에 있어서 우엉추출물이 유용한 소재로 사용될 수 있음을 시사한다고 할 수 있다.

Abstract ▼ AI-Helper

Atopic dermatitis is a chronic, allergic inflammatory skin disease that is accompanied by pruritic chronic eczema and markedly increased levels of inflammatory cells in endothelial cells. Arctium lappa L. is a popular edible vegetable cultivated in Asia. This study examined the effect of butanol extracts of A. lappa (ALBE) on the expression of adhesion molecule, ICAM-1 and the production of NO-iNOS induced by TNF-alpha in A549 endothelial cells. We also studied the effects of ALBE on the proliferation of keratinocyte. We observed significant inhibition of NO-iNOS production in dose-dependant manners and ALBE at $100\;{\mu}g$/mL suppressed the expression of ICAM-1 in TNF-${\alpha}$-induced A549 cells. In addition, the treatment of ALBE for 48 hrs increased the proliferation of HaCaT keratinocytes. These results support that ALBE has an anti-inflammatory effects for the treatment of atopic dermatitis.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 우엉추출물의 항염증효과를 측정하였다. 인간 유래 폐상피세포 A549를 이용하여 염증반응을 유발하고 유지시키는데 중요한 역할을 나타낸다고 알려진 ICAM-1의 억제적 조절 효과를 평가하였으며, 염증매개인자로 알려진 NO와 이의 생성에 영향을 미치는 iNOS의 발현조절에서도 억제효과가 있음을 확인하였다.
본 연구에서는 ALBE가 TNF-α 내인성 염증성 사이토카인에 의해 유발된 A549 세포의 ICAM-1 mRAN의 전사과정에서의 발현 증가에 대하여 각각 어떤 영향을 미치는지를 확인하였다.
본 연구에서는 ALBE의 항염증효과를 확인하기 위하여 TNF-α를 이용하여 A549 상피세포에 인위적으로 염증반응을 일으켜 NO를 과량 생성하는 조건을 만들고, ALBE를 처리하여 NO 생성이 억제 조절되는지 확인하였다(Fig. 2).
이에 본 연구에서는 우엉추출물이 만성염증으로 알려진 아토피 질환에 적용할 수 있는 가능성을 확인하고자, 내인성 염증자극물질인 TNF-α에 의해 유도되는 염증반응에서 면역세포와의 상호작용으로 알려진 상피세포의 ICAM-1의 발현조절과 NO-iNOS의 유도 조절능력을 연구하고 피부세포인 keratinocyte에 대한 세포증식조절을 연구함으로써 우엉추출물이 만성 염증으로 알려진 아토피 질환의 사용에 필요한 기초 자료를 제공하고자 하였다.

제안 방법

A549 세포(1 × 105 cell/mL)를 10% FBS, penicillin/ streptomycin을 함유한 RPMI 1640에 부유한 후 세포 부유액을 96-well microplate에 100 μL씩 부착시킨 후 ALBE를 농도별로 처리하였다.
HaCaT 각질형성세포주를 96-well plate에 1 × 105/well이 되도록 분주하고 ALBE를 농도별로 처리한 후 각각 48 및 72시간 동안 배양한 후 MTT assay를 이용하여 세포 증식능을 측정하였다.
5% H₃PO₄)를 넣고 10분간 실온에서 방치한 후 ELISA reader를 사용하여 흡광도 540 nm에서 측정하였다. Sodium nitrite 표준검량선으로부터 nitric oxide(NO)를 계산하였다.
TNF-α를 이용하여 A549 세포의 염증 환경을 만든 후, ALBE를 24시간 처리한 실험군과 ALBE를 처리하지 않은 대조군을 TRIzol reagent(Invitrogen Co., Carlsbad, CA) 를 이용하여 total RNA를 세포로부터 제조사의 방법에 따라 분리하였다.
TNF-α를 이용하여 A549 세포의 염증 환경을 만든 후, ALBE를 24시간 처리한 실험군과 ALBE를 처리하지 않은 대조군을 각각 lysis하여 총단백질을 얻었다.
TNF-α에 의한 NO의 생성이 iNOS의 효소 유도에 의한 것인가 확인하기 위하여 NO를 증가시켰던 동일한 실험환경에서 ALBE를 처리하여 iNOS의 발현량을 측정하였다.
다시 3회 이상 세척 후에 detection reagent(Amersham™)를 가한 후 Fuji Mmedical X-ray film(Biomax Light)에 노출시켜 각 단백질의 발현량을 확인하였다.
분리된 total RNA를 정량한 뒤, 다음과 같은 ICAM-1(sense: 5′-CTGCTGGGAATTTTCTGGCCAC -3′, antisense: 5′-CTATGGCAACGACTCCTTCTCG-3′) 의 primer를 이용하여 RT-PCR를 실시하였다.
여기에 1 μL의 RNase H를 각 시료에 첨가하고 37℃에서 20분간 반응하여 template mRNA를 제거하였으며, 생성된 cDNA mixture 의 2 μL를 PCR 반응에 이용하였다.
이때 각각의 RT-PCR 에서 동량의 RNA가 사용되었음을 확인하기 위하여 house keeping gene인 β-actin에 대한 RT-PCR을 함께 진행하였다.

대상 데이터

대한민국 충청북도에서 재배한 우엉(Arctium lappa L.) 의 뿌리 부위를 수확, 수세 및 정선 후 생우엉 상태의 뿌리1 kg을 30% 에탄올로 환류추출(10 L, 40℃, 24 h, 2회) 후, 추출액을 40℃에서 감압농축하여 건조분말 88.8 g을 수득 하였다. 건조분말 50 g을 1 L 물로 재용해시키고, 동량 부피의 n-hexane, CH₂Cl₂, EtOAc 및 n-BuOH 용매로 분획하여 n-hexane, CH₂Cl₂, EtOAc, n-BuOH, 및 H₂O층을 얻었다.
, 2011). 본 연구에 사용된 n-BuOH층의 분획물은 22.0 g이 얻어졌으며, 실험에 사용된 n-BuOH층을 A. lappa butanolic extract (ALBE)라고 명명하였다.
인간폐상피세포 A549(human lung adenocarcinoma epithelial cell line) 세포는 American Type Culture Collection(ATCC, Manassas, VA)에서 구입하였고 10% FBS, 2% penicillin-streptomycin(penicillin 10,000 unit/mL, streptomycin 10,000 μg/mL)을 첨가한 DMEM(Dulbecco’s modified Eagle’s medium) (GIBCO BRL, Grand Island, NY) 성장배지에서, HaCaT(human immortalized keratinocyte) 세포는 DMEM, 10% FBS, 2% penicillin-streptomycin에 2 mM L-glutamine를 첨가한 성장배지에 부착 배양하였으며, 37℃, 5% CO2 조건을 유지하였다.

데이터처리

실험 결과는 3회 반복하였으며, 가장 대표적인 실험결과를 평균 ± 평균오차(mean ± S.E.M)로 나타내었고, 유의 수준은 #p<0.05, *p<0.05와 **p<0.01로 Student t′-test를 실시한 결과를 표시하였다.

성능/효과

ALBE는 농도의존적으로 TNF-α에 의해 증가된 ICAM-1의 발현을 감소시켰으며, 특히, ALBE 100 μg/mL 에서 ICAM-1의 발현을 대조군보다 더욱 감소시키는 양상을 나타내었다(Fig. 1).
본 연구에서 사용되는 폐상피세포는 호흡기질환의 천식 등의 알러지 및 만성염증연구에 주로 활용되고 있으며, 각질형성세포는 아토피 피부염의 만성 염증반응에서 주요하게 확인하는 요소이다. 따라서 본 연구결과에서 나타난 우엉추출물의 항염증 효과는 다양한 염증반응에서도 특히, 알러지 및 아토피 피부염 질환을 더욱 악화시키는 만성 염증에 있어서 우엉추출물이 유용한 소재로 사용될 수 있음을 시사한다고 할 수 있다.
인간 유래 폐상피세포 A549를 이용하여 염증반응을 유발하고 유지시키는데 중요한 역할을 나타낸다고 알려진 ICAM-1의 억제적 조절 효과를 평가하였으며, 염증매개인자로 알려진 NO와 이의 생성에 영향을 미치는 iNOS의 발현조절에서도 억제효과가 있음을 확인하였다. 또한, 우엉추출물이 인간각질형성세포주의 세포증식에 효과가 있음을 나타내었다. 본 연구에서 사용되는 폐상피세포는 호흡기질환의 천식 등의 알러지 및 만성염증연구에 주로 활용되고 있으며, 각질형성세포는 아토피 피부염의 만성 염증반응에서 주요하게 확인하는 요소이다.
그러므로 이러한 각질형성세포의 증식은 알러지성 염증 질환을 완화시킬 수 있다. 실험 결과 ALBE 는 48시간부터 매우 유의성있는 세포증식능을 보여주었다 (Fig. 4). 기존의 보고들에 의하면 우엉추출물에서 분리한 artigenin과 arctiin에서는 다양한 암세포주에서 성장을 억제시켰다고 보고하였다(Matsuzaki et al.
1). 이러한 결과는 ALBE가 ICAM-1 발현 억제 조절을 통해 다른 염증세포의 이동 및 침윤을 억제하여 항염증효과를 나타낼 수 있다는 것을 보여준다.
본 연구는 우엉추출물의 항염증효과를 측정하였다. 인간 유래 폐상피세포 A549를 이용하여 염증반응을 유발하고 유지시키는데 중요한 역할을 나타낸다고 알려진 ICAM-1의 억제적 조절 효과를 평가하였으며, 염증매개인자로 알려진 NO와 이의 생성에 영향을 미치는 iNOS의 발현조절에서도 억제효과가 있음을 확인하였다. 또한, 우엉추출물이 인간각질형성세포주의 세포증식에 효과가 있음을 나타내었다.

후속연구

함께 포함된 다른 유효성분에 의한 효과일 수 있으며, 암세포의 cell cycle은 정상세포와는 달라서 HaCaT에서의 영향은 전혀 다른 환경에서의 작용일 것이라고 생각된다. 그러나 우엉추출물 또는 그 주요성분이 세포주기 및 세포증식과정에서 영향을 미치고 있음은 확실한 것으로 판단되며, 특히 정상세포와 암세포의 세포증식에서 차별적인 효과를 나타낸다면 부작용이 없는 항암제 개발에 크게 기여할 것으로 생각된다.
그러나 본 실험결과에서는 HaCaT 각질형성 세포의 증식을 오히려 증가시켰다. 본 실험에 사용된 우엉은 정제된 성분이 아닌 다양한 성분이 들어있는 복합물이라는 점과, HaCaT세포가 immortalized cell로 알려져 있는 정상세포라는 점이 달라서 세포증식에 대한 이와 같은 상반된 결과를 나타낼 수 있을 것이라고 생각된다. 함께 포함된 다른 유효성분에 의한 효과일 수 있으며, 암세포의 cell cycle은 정상세포와는 달라서 HaCaT에서의 영향은 전혀 다른 환경에서의 작용일 것이라고 생각된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	우엉은 어떤 식물인가?	우엉(Arctium lappa L.)은 아시아 지역을 포함한 여러 국가에서 오랫동안 식이로 사용되어 왔던 식물이다. 특히, 우엉의 뿌리부위는 식품으로 사용되어 왔으며, 종자 부위는 이뇨제(diuretic), 해열제(antipyretic), 해독제(detoxifying agents)로 민간요법에서 사용되어 왔다(Fuchigami et al.
	우엉의 뿌리부위는 어떻게 사용되어 왔는가?	)은 아시아 지역을 포함한 여러 국가에서 오랫동안 식이로 사용되어 왔던 식물이다. 특히, 우엉의 뿌리부위는 식품으로 사용되어 왔으며, 종자 부위는 이뇨제(diuretic), 해열제(antipyretic), 해독제(detoxifying agents)로 민간요법에서 사용되어 왔다(Fuchigami et al., 1990; Park et al.
	각질형성세포가 손상되면 무슨 현상이 일어나는가?	각질형성세포(keratinocyte)는 피부의 각질층 구성에 필수적인 세포로 피부에서 발생하는 면역반응의 1차적인방어체로 작용한다. 인체와 외부환경 사이의 투과막인 피부 각질장벽이 손상되면 경표피수분손실(transepidermal water loss)이 증가되고 수분결합력(water-bindng capacity)이 감소되어 소양증이 심해지고 피부가 건조해진다(Schaefer et al., 1991).

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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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