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3T3-L1 지방세포내 ROS 생성에 대한 천년초 열수 및 에탄올 추출물의 항산화 효과
Antioxidant Effect of Hot water and Ethanol extracts from Cheonnyuncho (Opuntia humifusa) on Reactive Oxygen Species (ROS) Production in 3T3-L1 Adipocytes 원문보기

한국식품저장유통학회지 = Korean journal of food preservation, v.19 no.3, 2012년, pp.443 - 450  

윤보라 (강원대학교 식품생명공학과) ,  이영준 (강원대학교 식품생명공학과) ,  김선구 (공주대학교 식품공학과) ,  장중영 (공주대학교 식품공학과) ,  이효구 (공주대학교 식품공학과) ,  이성갑 (호서대학교 식품생물공학과) ,  홍희도 (한국식품연구원) ,  최현선 (차의과학대학교 식품생명공학과) ,  이부용 (차의과학대학교 식품생명공학과) ,  이옥환 (강원대학교 식품생명공학과)

초록
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최근 연구에 의하면, NOX4에 의해 생성된 세포내 ROS는 지방세포의 분화를 촉진하는 것으로 알려져 있다. 본 연구진의 보고에 의하면 천년초 추출물은 $PPAR{\gamma}$의 발현 및 지방세포의 분화를 억제하는 것으로 밝혀진 바 있다. 따라서 본 연구에서는 천년초 선인장의 건강기능식품 소재화시 기초자료를 제공하고자 지방세포내 생성되는 ROS에 대한 천년초 열수 및 에탄올 추출물의 억제효과 및 주요 유전자(NOX4, G6PDH 및 항산화효소)의 발현 양상을 조사하였다. 천년초 열수 및 에탄올 추출물을 처리한 지방세포에서는 대조군에 비해 ROS 생성량이 유의적으로 감소하는 것으로 나타내었고, 추출용매별 천년초 추출물의 ROS 저감효능은 열수 추출물에 비해 에탄올 추출물에서 높게 나타났다. 천년초 추출물을 처리한 지방세포에서는 ROS 생성과 연관된 주요 유전자 NOX4 및 G6PDH의 발현이 대조군에 비해 감소하는 경향을 나타낸 반면, Cu/Zn-SOD, Mn-SOD, catalase, GPx 등과 같은 항산화효소의 발현은 대조군에 비해 증가한 것으로 나타났다. 이상의 결과들로 볼 때, 천년초 추출물은 지방세포의 분화과정에서 ROS의 생성을 억제하고 항산화효소의 발현을 증가시켜 ROS에 의한 산화적 스트레스를 효과적으로 저감화하는 것으로 밝혀졌다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Recently, NADPH oxidase 4 (NOX4)-mediated generation of intracellular reactive oxygen species (ROS) was proposed to accelerate adipogenesis of 3T3-L1 cell. We have previously shown that Cheonnyuncho (Opuntia humifusa) extract significantly inhibited adipocyte differentiation via downregulation of

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구진의 보고에 의하면 천년초 추출물은 PPARγ의 발현 및 지방세포의 분화를 억제하는 것으로 밝혀진 바 있다. 따라서 본 연구에서는 천년초 선인장의 건강기능식품 소재 화시 기초자료를 제공하고자 지방세포내 생성되는 ROS에 대한 천년초 열수 및 에탄올 추출물의 억제효과 및 주요 유전자(NOX4, G6PDH 및 항산화효소)의 발현 양상을 조사하였다. 천년초 열수 및 에탄올 추출물을 처리한 지방세포에서는 대조군에 비해 ROS 생성량이 유의적으로 감소하는 것으로 나타내었고, 추출용매별 천년초 추출물의 ROS 저감효능은 열수 추출물에 비해 에탄올 추출물에서 높게 나타났다.
  • 따라서, 본 연구에서는 천년초 선인장의 건강기능식품 소재화시 기초를 제공하고자 세포수준에서의 천년초 추출물의 ROS 생성억제 및 이와 관련된 주요 유전자의 발현을 조사하였다. 또한, ROS를 소거하는 지방세포내 주요 항산화효소의 변화를 관찰하여 천년초 추출물의 항산화활성을 평가하고자 하였다.
  • 따라서, 본 연구에서는 천년초 선인장의 건강기능식품 소재화시 기초를 제공하고자 세포수준에서의 천년초 추출물의 ROS 생성억제 및 이와 관련된 주요 유전자의 발현을 조사하였다. 또한, ROS를 소거하는 지방세포내 주요 항산화효소의 변화를 관찰하여 천년초 추출물의 항산화활성을 평가하고자 하였다. 천년초의 열수 및 80% 에탄올 추출물을 제조 한 후, 3T3-L1 지방세포 분화과정 동안 천년초 추출물을 처리하여 ROS의 생성량을 비교하고, ROS 생성과 연관된 주요 유전자인 NOX4와 G6PDH의 변화조사, ROS의 소거와 연관된 SOD, catalase, GPx 및 GR의 발현 양상을 비교, 분석하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
손바닥 선인장이란? 전 세계적으로 4,000여종이 존재하고 있는 선인장은 건조한 기후에 적응력이 매우 뛰어난 식물로서 탄수화물과 비타민의 공급원으로 사용되어 왔으며 사막 여러 국가에서 기초식품으로서 가치를 인정받아 잼, 젤리, 주스 등과 같은 다양한 선인장 가공 식품이 개발되어 왔다(4). 또한 선인장 중 열매가 달린 것은 손바닥 선인장(Opuntia ficus-indica var. saboten Makino)이라 불리며 선인장과(Cactaceae)에 속하는 열대성 식물로서 줄기가 손바닥처럼 평평한 것으로 가장 흔한 종류이다. 또한 우리나라에서 자생하는 ‘Opuntia'속 선인장 중 제주도 등지에서 자생하는 것을 제주도 기념물 제 35호인 백년초 선인장이라 하고 내륙에서 -20℃의 겨울에도 생존하는 다년생 선인장을 천년초 선인장으로 부르고 있다(5,6).
선인장의 효능은? 선인장은 기관지, 천식, 기침 등의 폐질환과 위염, 변비, 장염, 신장염 등의 장 기능에 효과가 좋으며, 그 외에도 고혈압, 당뇨, 심장병, 신경통, 관절염 등에 효능이 있는 것으로 알려져 있다(7). 최근 연구에 의하면 항염 및 진통억제, 혈당강하, 항동맥경화, 항산화 효과, 항균작용 및 면역계 활성에도 효과가 있는 것으로 보고되고 있다(8-11).
천년초 선인장의 주요 생리활성 성분은? 최근 연구에 의하면 항염 및 진통억제, 혈당강하, 항동맥경화, 항산화 효과, 항균작용 및 면역계 활성에도 효과가 있는 것으로 보고되고 있다(8-11). 특히, 내륙지방에서 재배되는 천년초는 in vitro 라디칼 소거능을 비롯한 강력한 항산화활성을 가지며 taxifolin과 같은 플라보노이드 화합물이 천년초의 주요 생리활성 성분으로 밝혀진 바 있다(12). 또한, 천년초 추출물이 3T3-L1 지방세포의 분화를 억제하고 adipogenesis 및 지방축적과 연관된 PPARγ 및 aP2 (adipocyte protein 2)의 mRNA의 발현을 억제하여 항비만 활성을 나타낸다고 보고된 바 있다(13).
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참고문헌 (23)

  1. Miquel J, Quintaniha AT, Weber H. (1989) Handbook of free radicals and antioxidants in biomedicine. CRC Press, Boca Raton, FL, USA. 1, 223-244 

  2. Lee KS, Oh CS, Lee KY (2005) Antioxidative effect of the fractions extracted from a Cactus Cheonnyuncho (Opuntia humifusa). Korean J Food Sci Technol, 37, 474-478 

  3. You SG, Kim SW, Jung KH, Moon SK, Yu KW, Choi WS (2010) Effect of Astragali Radix and Opuntia humifusa on quality of red ginseng drink. Food Engineering Progress, 14, 299-306 

  4. Kim IH, Kim MH, Kim HM, Kim YE (1995) Effect of antioxidants on the thermostability of red pigment in prickly pear. Korean J Food Sci Technol, 27, 1013-1016 

  5. Carmen S (2000) Processing technologies: An alternative for cactus pear (Opuntia spp) fruits and cladodes. J Aarid Environ, 46, 209-225 

  6. Yoon JA, Son YS (2009) Effects of Opuntia ficus-indica complexes B (OCB) on blood glucose and lipid metabolism in streptozotocin-induced diabetic rats. Korean J Food and Nutr, 22, 48-56 

  7. Lee KS, Kim MG, Lee KY (2004) Antimicrobial effect of the extracts of Cactus Cheonnyuncho (Opuntia humifusa) against food borne pathogens. J Korean Soc Food Nutr, 33, 1268-1272 

  8. Park MK, Lee YJ, Kang ES (2005) Hepatoprotective effect of chounnyouncho extract in rats treated carbon tetrachloride. Korean J Food Sci Technol, 37, 822-826 

  9. Park SM, Ahn IS, Hong SM, Kim DS, Kwon DY, Yang HJ (2010) The effects of the supplementation of Opuntia humifusa water extracts and methyl sulfonyl methane on the laying productivity, egg quality and sensory characteristics. J Korean Soc Food Sci Nutr, 39, 294-300 

  10. Cho Y, Choi MY (2009) Quality characteristics of jelly containing added pomegranate powder and Opuntia humifusa powder. Korean J Food Cookery Sci, 25, 134-142 

  11. Cho EJ, Kim MJ, Choi WS (2007) Quality properties of Jeung-pyun with added withprickly pear powder. J East Asian Soc Dietary Life, 17, 903-910 

  12. Lee KS, Lee KY (2010) Biological activity of phenolic compound from a Cactus Cheonnyuncho (Opuntia humifusa) in Korea. J Korean Soc Food Sci Nutr, 39, 1132-1136 

  13. Kim DJ, Jung JH, Kim SG, Lee HG, Lee SK, Hong HD, Lee BY, Lee OH (2011) Antioxidants and anti-obesity activities of hot water and ethanolic extracts from Cheonnyuncho (Opuntia humifusa). Korean J Food Preserv, 18, 366-373 

  14. Lee OH, Kwon YI, Hong HD, Park CS, Lee BY, Kim YC (2009) Production of reactive oxygen species and changes in antioxidant enzyme activities during differentiation of 3T3-L1 adipocyte. J Korean Soc Appl Biol Chem, 52, 70-75 

  15. Park J, Choe SS, Choi AH, Kim KH, Yoon MJ, Suganami T, Ogawa Y, Kim JB (2006) Increase in glucose-6- phosphate dehydrogenase in adipocytes stimulates oxidative stress and inflammatory signals. Diabetes, 55, 2939-2949. 

  16. Velioglu YS, Mazza G, Cao L, Oomah BD (1998) Antioxidant activity and total phenolics in selected fruit, vegetables, and grain products. J Agric Food Chem, 46, 4113-4117 

  17. Jia Z, Tang M, Wu J (1999) The determination of flavonoid contents in mulberry and their scavenging effects on superoxide radicals. Food Chem, 64, 555-559 

  18. Blumberg JM, Tzameli I, Astapova I, Lam FS, Flier JS, Hollenberg A (2006) Complex role of the vitamin D receptor and its ligand in adipogenesis in 3T3-L1 cells. J Biol Chem, 28, 11205-11213 

  19. Furukawa S, Fujita T, Shimabukuro M, Iwaki M, Yamada Y, Nakajima Y, Nakayama O, Makishima M, Matsuda M, Shimomura I (2004) Increased oxidative stress in obesity and its impact on metabolic syndrome. J Clin Invest 114, 1752-1761 

  20. Do GP, Lee HJ, Do jR, Kim HK (2012) Antiobesity effect of the Cucubita moschata duch extracts in 3T3-L1 adipocytes. Korean J Food Preserv 19, 138-143 

  21. Yoon BR, Cho BJ, Lee HK, Kim DJ, Rhee SK, Hong HD, Kim KT, Cho CW, Choi HS, Lee BY, Lee OH (2012) Antioxidant and anti-adipogenic effects of ethanolic extracts from Tartary and Common buckwheats. Korean J Food Preserv, 19, 123-130 

  22. Kim SS, Son SM (2008) Oxidative stress and cell dysfunction in diabetes: Role of ROS produced by mitochondria and NAD(P)H oxidase. Korean Diabetes J, 32, 389-398 

  23. Araki S, Dobashi K, Kubo K, Yamamoto Y, Asayama K, Shirahata A (2006) N-acetylsysteine attenuates TNF- $\alpha$ induced changes in secretion of interleukin-6, plasminogen activator inhibitor-1 and adiponectin from 3T3-L1 adipocytes: Life Sci, 79, 2405-2412 

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