본 연구는 식용버섯, 특히 능이버섯이 면역조절기능제로서의 가치 여부를 평가하기 위하여 수행되었다. 본 연구를 위해 능이버섯 및 잎새버섯, 표고버섯이 사용되었다. 버섯 추출물을 투여한 생쥐의 혈장내 IgG1 및 IgG2a 수준을 측정하였고, 비장 단일 세포군을 이용하여 T 림프구 및 B 림프구의 in vitro 활성화 결과 생성된 $IFN{\gamma}$와 IL-4 수준을 각각 분석하였다. 실험 결과 능이버섯 추출물 500 mg/kg BW 투여군과 잎새버섯 추출물 500 mg/kg BW을 투여한 군에서 각각 $IFN{\gamma}$/IL-4의 비가 다른 군에 비해 높은 경향을 보였다. 또한 혈장 내 IgG2a/IgG1의 비가 능이버섯 추출물 투여군의 경우에 다른 군보다 높았다. 이는 능이버섯이 항암작용 및 항바이러스 작용과 같은 type-1 반응을 촉진할 가능성이 있으며, 그 효과가 이미 입증된 표고버섯이나 잎새버섯과 비교하여 식용버섯으로써 면역조절 기능 강화 측면에서 우수한 버섯이라 사료된다.
본 연구는 식용버섯, 특히 능이버섯이 면역조절기능제로서의 가치 여부를 평가하기 위하여 수행되었다. 본 연구를 위해 능이버섯 및 잎새버섯, 표고버섯이 사용되었다. 버섯 추출물을 투여한 생쥐의 혈장내 IgG1 및 IgG2a 수준을 측정하였고, 비장 단일 세포군을 이용하여 T 림프구 및 B 림프구의 in vitro 활성화 결과 생성된 $IFN{\gamma}$와 IL-4 수준을 각각 분석하였다. 실험 결과 능이버섯 추출물 500 mg/kg BW 투여군과 잎새버섯 추출물 500 mg/kg BW을 투여한 군에서 각각 $IFN{\gamma}$/IL-4의 비가 다른 군에 비해 높은 경향을 보였다. 또한 혈장 내 IgG2a/IgG1의 비가 능이버섯 추출물 투여군의 경우에 다른 군보다 높았다. 이는 능이버섯이 항암작용 및 항바이러스 작용과 같은 type-1 반응을 촉진할 가능성이 있으며, 그 효과가 이미 입증된 표고버섯이나 잎새버섯과 비교하여 식용버섯으로써 면역조절 기능 강화 측면에서 우수한 버섯이라 사료된다.
This study was carried out to evaluate the immunomodulatory capacity of edible mushrooms, including Sarcodon aspratus, Letinus edodes and Grifola frondosa in mice. BALB/c mice were administered 50, 500, and 1000 mg/kg body weight of various mushrooms five times a week over 4 weeks through oral admin...
This study was carried out to evaluate the immunomodulatory capacity of edible mushrooms, including Sarcodon aspratus, Letinus edodes and Grifola frondosa in mice. BALB/c mice were administered 50, 500, and 1000 mg/kg body weight of various mushrooms five times a week over 4 weeks through oral administration. The control mice were administered distilled water. No significant changes in body weight were observed. IL-4 and $IFN{\gamma}$ production was evaluated with splenic T lymphocytes stimulated in vitro with phytohemagglutinins for 48 hr. The mice group administered Sarcodon aspratus, Grifola frondosa tend to higher ratio of $IFN{\gamma}$ versus IL-4 than the other groups. In addition, the ratio of plasma IgG2a versus IgG1 was also elevated in mice treated with Sarcodon aspratus. These results indicated that Sarcodon aspratus can enhance type-1 helper T cell-mediated cellular immunity. And also, S. aspratus seems to be one of the most useful mushrooms for immunomedicine.
This study was carried out to evaluate the immunomodulatory capacity of edible mushrooms, including Sarcodon aspratus, Letinus edodes and Grifola frondosa in mice. BALB/c mice were administered 50, 500, and 1000 mg/kg body weight of various mushrooms five times a week over 4 weeks through oral administration. The control mice were administered distilled water. No significant changes in body weight were observed. IL-4 and $IFN{\gamma}$ production was evaluated with splenic T lymphocytes stimulated in vitro with phytohemagglutinins for 48 hr. The mice group administered Sarcodon aspratus, Grifola frondosa tend to higher ratio of $IFN{\gamma}$ versus IL-4 than the other groups. In addition, the ratio of plasma IgG2a versus IgG1 was also elevated in mice treated with Sarcodon aspratus. These results indicated that Sarcodon aspratus can enhance type-1 helper T cell-mediated cellular immunity. And also, S. aspratus seems to be one of the most useful mushrooms for immunomedicine.
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문제 정의
본 연구는 식용버섯, 특히 능이버섯이 면역조절기능제로서의 가치 여부를 평가하기 위하여 수행되었다. 본 연구를 위해 능이버섯 및 잎새버섯, 표고버섯이 사용되었다.
이러한 관점에서 본 연구에서는 오래전부터 식용 및 약용으로 널리 이용해온 능이 및 표고, 잎새버섯의 열수 추출물들이 면역 조절에 미치는 영향을 분석하여 식습관에 따른 이들의 효과를 고찰 해보고자 하였다.
제안 방법
IgG1 levels in the plasma (Dotted line indicates that ratio of control group, n=9). Mice administered with various times hot water extracted mushroom of 50, 500, 1000 mg/kg body weight dose or control (D,W) for 4 weeks, 5 times. The ratios were calculated through dividing the amount of IgG2a by the amount of IgG1 in each individual plasma (S.
능이버섯 및 잎새버섯, 표고버섯의 추출은 다음과 같은 방법으로 실시하였다. 각각의 자실체 분말 100 g에 증류수(1 : 20)를 가한 후 80℃ water bath에서 3시간씩 3회 반복 추출한 후 Whatman NO.2로 여과하고, 감압농축 후 동결건조한 것을 분쇄하여 시료로 사용하였다.
실험 동물실의 온도는 20℃, 습도는 55~60%로 유지하였으며, 명암주기는 12-hour light-dark cycle로 조정하였다. 능이버섯 및 잎새버섯, 표고버섯 실험물질 투여군의 경우 실험군당 9마리로 하였으며, 투여방법은 각각 3종의 버섯 분말을 체중 kg당 50, 500, 1000 mg이 되도록 멸균 증류수에 희석하여 위내 투여하였다. 투여 횟수는 격일로 4주 동안 투여하였으며 매회 투여량은 200 μl로 하였다.
투여 횟수는 격일로 4주 동안 투여하였으며 매회 투여량은 200 μl로 하였다. 대조군(control)은 희석용매인 증류수를 투여하였으며 투여기간 내 매주 1회씩 체중을 측정하였다.
버섯 추출물을 투여한 생쥐의 혈장 내 IgG1 및 IgG2a 수준을 측정하였고, 비장 단일 세포군을 이용하여 T 림프구 및 B 림프구의 in vitro 활성화 결과 생성된 IFNγ 와 IL-4 수준을 각각 분석하였다.
본 연구에서 사용된 동물은 7주령의 암컷 BALB/c mouse를 ㈜코아텍(Koatech, Pyeongtaek, Korea) 으로부터 분양받아 일반식이(fat 4 kcal%, Rodent NIH31 Open Formula Auto, Zeigler Bros, inc, Gardners, PA, USA)로 1주간 적응시켰다. 실험 동물실의 온도는 20℃, 습도는 55~60%로 유지하였으며, 명암주기는 12-hour light-dark cycle로 조정하였다. 능이버섯 및 잎새버섯, 표고버섯 실험물질 투여군의 경우 실험군당 9마리로 하였으며, 투여방법은 각각 3종의 버섯 분말을 체중 kg당 50, 500, 1000 mg이 되도록 멸균 증류수에 희석하여 위내 투여하였다.
이 결과를 type-1과 type-2반응의 상대적인 비율로 평가하여 어느 쪽의 반응이 우세한지 확인하기 위해 동일 배양액 내 생성된 IFNγ 수준을 IL-4 수준으로 나눈 ratio [배양액 내 IFNγ 수준/(배양액 내 IL-4 수준x103)]을 계산하였다.
투여 횟수는 격일로 4주 동안 투여하였으며 매회 투여량은 200 μl로 하였다.
대상 데이터
최종 투여가 끝나고 3일 후 심장 채혈한 혈액을 원심분리하여 얻은 혈장에서 IgG1 및 IgG2a 수준을 sandwich ELISA 방법으로 측정하였다. Goat-anti mouse IgG1 및 IgG2a(Serotec, Raleigh, NC) capture antibody와 peroxidase conjugated anti-mouse IgG detection antibody를 사용하였다.
생쥐의 실험물질 최종 투여가 끝나고 3일 후 심장 채혈한 혈액을 원심분리하여 얻은 혈장에서의 IgE 수준을 sandwich ELISA 방법으로 측정하였다. Rat anti mouse IgE capture antibody (PharMingen)와 biotin-conjugated rat anti-mouse IgE detection antibody(PharMingen)를 사용하였다.
본 연구는 식용버섯, 특히 능이버섯이 면역조절기능제로서의 가치 여부를 평가하기 위하여 수행되었다. 본 연구를 위해 능이버섯 및 잎새버섯, 표고버섯이 사용되었다. 버섯 추출물을 투여한 생쥐의 혈장 내 IgG1 및 IgG2a 수준을 측정하였고, 비장 단일 세포군을 이용하여 T 림프구 및 B 림프구의 in vitro 활성화 결과 생성된 IFNγ 와 IL-4 수준을 각각 분석하였다.
본 연구에서 사용된 능이버섯(Sarcodon aspratus) 및 잎새버섯(Grifola frondosa)은 각각 경북 영주, 대구시 달성군 에서 자생하는 자실체를 수집하여 사용하였으며, 표고버섯(Lentinuda edodes)은 경기도 양평군에서 재배된 것을 구입하여 각각 동결 건조시켜 분말 형태로 한 다음 추출 시료로 사용하였다.
본 연구에서 사용된 동물은 7주령의 암컷 BALB/c mouse를 ㈜코아텍(Koatech, Pyeongtaek, Korea) 으로부터 분양받아 일반식이(fat 4 kcal%, Rodent NIH31 Open Formula Auto, Zeigler Bros, inc, Gardners, PA, USA)로 1주간 적응시켰다. 실험 동물실의 온도는 20℃, 습도는 55~60%로 유지하였으며, 명암주기는 12-hour light-dark cycle로 조정하였다.
이론/모형
생쥐의 실험물질 최종 투여가 끝나고 3일 후 심장 채혈한 혈액을 원심분리하여 얻은 혈장에서의 IgE 수준을 sandwich ELISA 방법으로 측정하였다. Rat anti mouse IgE capture antibody (PharMingen)와 biotin-conjugated rat anti-mouse IgE detection antibody(PharMingen)를 사용하였다.
이 때 in vitro 활성화를 위해 polyclonal stimulator로 phytohemagglutinin (PHA, 5 μg/1x106 cells, Sigma)을 첨가하였고, 세포배양액 내 사이토카인 수준 정량은 sandwich ELISA 방법을 사용하였다.
최종 투여가 끝나고 3일 후 심장 채혈한 혈액을 원심분리하여 얻은 혈장에서 IgG1 및 IgG2a 수준을 sandwich ELISA 방법으로 측정하였다. Goat-anti mouse IgG1 및 IgG2a(Serotec, Raleigh, NC) capture antibody와 peroxidase conjugated anti-mouse IgG detection antibody를 사용하였다.
성능/효과
능이버섯 및 잎새버섯, 표고버섯 추출물을 투여한 그룹에서의 IgE생성수준은 대조군과 비교한 결과 대조군이 614.5±189.1 ng/ml 인데 비해 잎새버섯 추출물 50, 1000 mg/kg Body weight(BW) 투여군에서 각각 461.24±157.9 ng/ml, 511.59±178.9 ng/m으로 유의적이지는 않지만 감소되는 경향을 보였다(Fig 1).
이에 따라 type-2반응에 관여된 IgG1과 이에 길항작용을 하는 IgG2a 두 가지 모두가 대조군 보다 높게 측정되어 동일 개체 내 IgG2a 대비 IgG1 수준을 상대적인 비로 나타내었다(Fig 3). 능이버섯 추출물 50 mg/kg BW와 잎새버섯 추출물 50, 1000 mg/kg-BW 투여군에서 대조군에 비해 IgG2a 수준의 비가 가장 높게 나타났다. 이는 type-2반응이 억제되면서 역시 type1 반응이 항진되는 면역기능 조절능이 관찰되었다.
따라서 IFNγ를 중심으로 한 type-1의 반응을 촉진시키고, type-2의 반응을 억제하는 면역조절능이 제시되었다.
또한 IFNγ의 생성 수준을 측정한 결과는 대조군이 19245.25 ± 2841.2 pg/ml이었으며, 이에 비해 능이버섯 추출물 50, 500mg/kgBW 투여군에서 각각 23566.24±4512.8 pg/ml, 25687±1247.66 pg/ml과 표고버섯 추출물 50 mg/kgBW 투여군의 경우 30017±3261.5 pg/ml로 대조군에 비해 항진되는 경향을 나타냈다(Table 2).
또한 IgG2a의 수준은 대조군의 경우 1.11±0.36 mg/ml인데 비해 잎새버섯 추출물 500 mg/kg BW 투여군에서 0.860.21 mg/ml과 표고버섯 추출물 50 mg/kg BW 투여군의 0.95±0.43 mg/ml을 제외하고 모든 군에서 대조군에 비하여 증가하는 경향이 나타났다(Table 3).
또한 능이버섯 열수추출물을 먹인 생쥐에서 상대적 IFNγ의 증가와 IgG2a 분비 우세로 type-1반응 항진에 의한 면역 조절능 역할 역시 기여 하는 것으로 나타났다.
버섯 추출물 투여에 따른 체증 증가율 변화는 해당 물질의 노출에 따른 안정성을 평가하기 위한 일반적이면서 기초적인 지표로 사용된다. 버섯 추출물 투여에 따른 생쥐 체중 증가율을 비교한 결과 처리군 간 또한 control 군과는 유의한 차이가 없었다(Table 1).
본 연구 결과 잎새버섯 열수 추출물을 투여한 생쥐와 이전 연구의 표고버섯을 투여한 생쥐에서 상대적 IFNγ 증가, IgG2a의 우세에 의한 type-1 항진의 결과는 이들 버섯의 polysaccharide인 lentinan과 Dfraction의 type-1 반응에 의한 면역 조절능 강화가 반영된 것으로 판단된다.
본 연구에서 능이버섯 및 잎새버섯, 표고버섯의 열수 추출물을 생쥐들에게 투여한 결과 능이버섯과 잎새버섯에서 상대적으로 IFNγ가 증가되는 경향을 비장배양액 세포에서 관찰하였고, 혈장 내 IgG2a/G1의 비율에서 IgG2a의 농도가 상대적으로 높은 경향을 나타내었다.
또한 능이버섯 열수추출물을 먹인 생쥐에서 상대적 IFNγ의 증가와 IgG2a 분비 우세로 type-1반응 항진에 의한 면역 조절능 역할 역시 기여 하는 것으로 나타났다. 비록 본 연구 결과는 능이버섯의 특정화합물을 대상으로 얻어진 결과가 아니지만 능이버섯 특정 성분이 표고버섯의lentinan, 잎새버섯의 D-fraction과 같이 대식세포 및 NK, DCs와 같은 antigen presenting cell (APC)의 활성을 높여 type-1반응 경로를 통해 면역활성능을 강화시키는 가능성을 제시 할 수 있다. 그러나 전체적으로 볼 때 능이버섯 열수추출물이 type-1와 type-2 반응 면역조절의 전체 균형적인 측면에서 큰 차이가 없어, 한쪽 면역반응만의 지나친 우세가 아닌 이 두 면역반응을 적절히 조절 시킨 것으로 추정된다.
비장세포 배양액 내 IL-4생성 수준이 대조군의 경우 20.14±6.31 pg/ml인데 비해 능이버섯 추출물 50 mg/kgBW 투여군과 잎새버섯 추출물 50, 500 mg/kgBW 그리고 표고버섯 추출물 50 mg/kgBW 투여한 군의 mouse에서 각각 34.23±8.14 pg/ml, 29.38±5.39 pg/ml, 33.41±9.43 pg/ml, 41.24 ±14.12 pg/ml로 대조군에 비해 생성수준이 높은 경향을 보였다.
실험 결과 능이버섯 추출물 500 mg/kg BW 투여군과 잎새버섯 추출물 500 mg/kg BW을 투여한 군에서 각각 IFNγ /IL-4의 비가 다른 군에 비해 높은 경향을 보였다.
이 결과를 type-1과 type-2반응의 상대적인 비율로 평가하여 어느 쪽의 반응이 우세한지 확인하기 위해 동일 배양액 내 생성된 IFNγ 수준을 IL-4 수준으로 나눈 ratio [배양액 내 IFNγ 수준/(배양액 내 IL-4 수준x103)]을 계산하였다. 즉, 능이버섯 추출물 500 mg/kgBW 및 표고버섯 추출물 500 mg/kgBW 투여군의 Ratio가 대조군과 비교하여 높은 경향을 나타냈다. 따라서 IFNγ를 중심으로 한 type-1의 반응을 촉진시키고, type-2의 반응을 억제하는 면역조절능이 제시되었다.
혈장의 IgG1과 IgG2a를 측정하여 그 생성비를 분석한 결과, IgG1의 수준은 대조군의 0.87±0.24 mg/ml에 비해 능이버섯 추출물 500, 1000 mg/kg BW 투여군에서 1.61±0.33 mg/ml, 1.25±0.35 mg/ml로 가장 증가하였으며, 표고버섯 추출물 50 mg/kg BW 투여군의 0.75±0.31 mg/ml를 제외한 나머지 대체로 소폭 증가하였거나 비슷한 수준을 보였다.
후속연구
이상의 연구결과는 버섯의 분획된 특정 화합물을을 투여하여 얻어진 결과가 아니기 때문에 능이버섯의 면역활성에 대한 정확한 결론을 도출하기 위해서 버섯의 주요 구성성분에 대한 분리투여와 분석이 이루어져야 할 것으로 판단된다. 특히 버섯을 물에 끓여 조리하는 기호의 선호성이 다른 조리법 보다 높아(정등, 2003), 능이버섯이 식용버섯의 가치로 기능성식품 및 식의약품으로 개발 될 수 있는 가능성을 확인해주었다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
버섯의 중요한 약리학적 가치는 무엇인가?
버섯은 수 천년 전부터 인류가 식용 혹은 약용으로 널리 이용해온 생물자원이다. 버섯의 중요한 약리적 가치는 polysaccharide 및 polysaccharide-peptide 복합체, protein, triterpenoid 등의 버섯 대사산물들이 다양한 생리반응 조절능을 갖고 있다는 점이다(Chang, R, 1996; Moradali et al., 2007).
능이버섯의 polysaccharide 인 HBP와 HCP과 비슷한 형태를 가진 APC를 자극하는 표고버섯 및 잎새버섯의 polysaccharide는?
, 2011). 이는 각각의 polysaccharide인 표고버섯의 lentinan, 잎새버섯의 grifolan, D-fraction과 같이 type-1반응을 항진시킬 수 있게 APC를 자극하는 polysaccharide들의 당 골격과 비슷한 형태를 띠고 있어, 본 연구에서 능이버섯 열수추출물이 type-1 반응을 항진 시키는 면역 조절능을 가지고 있는 것으로 사료된다.
버섯에 의한 면역조절의 주요경로로 Th세포의 분화 유도과정은?
버섯에 의한 면역조절의 주요 경로는 대식세포나 NK (natural killer)세포, DCs (dendritic cell)과 같은 APC (antigen presenting cell)가 버섯의 polysaccharide를 항원으로 인식하고, 버섯에 따른 polysaccharide의 화학적 구조의 차이는 이들 APC에서 분비되는 사이토카인의 양상에 따라 전분화 단계의 Th0세포를 Th1, Th2분화로 유도한다. 이 때 이들의 Th1, Th2의 분화에 따라 각각 세포독성, 염증반응의 주요 경로인 type-1 반응과 체액성 면역활성을 담당하는 type-2반응으로 나뉘어 면역 조절능에 기여한다.
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