간장은 한국의 전통 발효식품으로써 최근 항암 효과, 항균작용, 항산화능, 항혈전 효과 등의 효능이 보고되고 있다. 한국의 간장은 콩과 밀을 주요 원료로 사용한다. 콩의 세포벽으로부터 유래되는 다당류는 효소적 가수분해에 저항성이 있으므로, 발효가 끝난 후에도 간장에 잔존하게 되며 이것을 간장 유래 다당류(Kanjang polysaccharides, KPS)라 부른다. 본 연구에서는 산분해법과 양조법으로 제조된 시판 간장인 A~T의 20종의 투석물로부터 다당류를 제조하고, 비만세포에서 염증성 cytokine의 방출과 mRNA의 발현에 대한 KPS의 효과를 실험함으로써 항염증 효과를 조사하였다. RBL-2H3 세포에서 KPS의 처리는 histamine과 ${\beta}$-hexosaminidase의 방출을 현저히 억제시켰다. 자극된 HMC-1 세포에서 KPS의 처리는 염증성 cytokine인 IL-6, IL-8, TNF-${\alpha}$의 방출 및 mRNA의 발현을 감소시켰다. 특히, 양조간장으로부터 유래된 KPS는 산분해 간장보다 비만세포에서 우수한 항염증 효과를 나타내었다. 따라서, KPS는 알레르기성 염증반응을 억제시키는데 효과적일 것이라 사료된다.
간장은 한국의 전통 발효식품으로써 최근 항암 효과, 항균작용, 항산화능, 항혈전 효과 등의 효능이 보고되고 있다. 한국의 간장은 콩과 밀을 주요 원료로 사용한다. 콩의 세포벽으로부터 유래되는 다당류는 효소적 가수분해에 저항성이 있으므로, 발효가 끝난 후에도 간장에 잔존하게 되며 이것을 간장 유래 다당류(Kanjang polysaccharides, KPS)라 부른다. 본 연구에서는 산분해법과 양조법으로 제조된 시판 간장인 A~T의 20종의 투석물로부터 다당류를 제조하고, 비만세포에서 염증성 cytokine의 방출과 mRNA의 발현에 대한 KPS의 효과를 실험함으로써 항염증 효과를 조사하였다. RBL-2H3 세포에서 KPS의 처리는 histamine과 ${\beta}$-hexosaminidase의 방출을 현저히 억제시켰다. 자극된 HMC-1 세포에서 KPS의 처리는 염증성 cytokine인 IL-6, IL-8, TNF-${\alpha}$의 방출 및 mRNA의 발현을 감소시켰다. 특히, 양조간장으로부터 유래된 KPS는 산분해 간장보다 비만세포에서 우수한 항염증 효과를 나타내었다. 따라서, KPS는 알레르기성 염증반응을 억제시키는데 효과적일 것이라 사료된다.
Soy sauce is a traditional fermented seasoning in several oriental countries, such as Korea and Japan, and recently it has been reported to have biological activities. In Korean soy sauce, soybeans and wheat are the two main raw materials. Polysaccharides that originate from the cell wall of soybean...
Soy sauce is a traditional fermented seasoning in several oriental countries, such as Korea and Japan, and recently it has been reported to have biological activities. In Korean soy sauce, soybeans and wheat are the two main raw materials. Polysaccharides that originate from the cell wall of soybeans are resistant to enzymatic hydrolysis. These polysaccharides remain in the soy sauce even after fermentation and are termed Kanjang polysaccharides (KPS). In this study, polysaccharides were obtained from dialysate of different soy sauces labeled as A~T and manufactured by fermentation or the acid-hydrolyzate method. We investigated anti-inflammatory activities by examining the effects of these KPS on proinflammatory cytokine release and mRNA expression in mast cells. Histamine and ${\beta}$-hexosaminidase release were strongly decreased by the KPS treatment in RBL-2H3 cells. Treatment with KPS clearly reduced mRNA expression and the release of the proinflammatory cytokines interleukin (IL)-6, IL-8, and tumor necrosis factor-alpha (TNF-${\alpha}$) in PMACI-stimulated HMC-1 cells. In particular, KPS derived from fermented Kanjang products showed a significant anti-inflammation effect on mast cells compared to the acid-hydrolyzed Kanjang products. This study suggests that KPS appear to be effective in suppressing allergic inflammatory reactions.
Soy sauce is a traditional fermented seasoning in several oriental countries, such as Korea and Japan, and recently it has been reported to have biological activities. In Korean soy sauce, soybeans and wheat are the two main raw materials. Polysaccharides that originate from the cell wall of soybeans are resistant to enzymatic hydrolysis. These polysaccharides remain in the soy sauce even after fermentation and are termed Kanjang polysaccharides (KPS). In this study, polysaccharides were obtained from dialysate of different soy sauces labeled as A~T and manufactured by fermentation or the acid-hydrolyzate method. We investigated anti-inflammatory activities by examining the effects of these KPS on proinflammatory cytokine release and mRNA expression in mast cells. Histamine and ${\beta}$-hexosaminidase release were strongly decreased by the KPS treatment in RBL-2H3 cells. Treatment with KPS clearly reduced mRNA expression and the release of the proinflammatory cytokines interleukin (IL)-6, IL-8, and tumor necrosis factor-alpha (TNF-${\alpha}$) in PMACI-stimulated HMC-1 cells. In particular, KPS derived from fermented Kanjang products showed a significant anti-inflammation effect on mast cells compared to the acid-hydrolyzed Kanjang products. This study suggests that KPS appear to be effective in suppressing allergic inflammatory reactions.
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문제 정의
이에 본 연구에서는 한국 시판 간장을 대상으로 기능성 다당류를 분리하고 인간유래 비만세포에 처리한 후 염증반응의 원인인 histamine과 β-hexosaminidase의 분비량 및 염증성 cytokine IL-6, IL-8, TNF-α의 유리량을 측정함으로써 한국식 간장의 항염증 효과를 규명하고 우리나라 전통 장류의 우수성을 검증하고자 하였다.
제안 방법
국내 시판 간장 유래 다당류 KPS의 HMC-1 세포와 RBL-2H3에 대한 세포독성을 조사하기 위하여 추출물을 1 mg/ml 농도로 처리하여 MTT assay로 세포 생존률을 조사한 결과를 Fig.1에 나타내었다. 자극제 PMA와 A23187을 처리한 대조구 및 KPS를 처리한 구의 MTT assay 결과 HMC-1세포에서 세포생존율은 85~99% (Fig.
이 과정에서 비만세포 내에 과립에 존재하던 histamine을 비롯한 prostaglandin이나 leukotriene등의 단백질의 분비와 동시에 β-hexosaminidase의 분비량도 증가한다. 국내 시판 간장 유래 다당류 KPS가 RBL-2H3 세포에서 β-hexosaminidase 분비에 미치는 영향을 조사하기 위하여 추출물을 1 mg/ml 농도로 처리하여 ELISA 법으로 β-hexosaminidase 분비량을 측정한 후 억제율을 조사한 결과를 Fig. 3에 나타내었다.
대상 데이터
간장 다당류의 추출을 위하여 국내 시판중인 간장 제품 A~T를 수집하여 실험에 사용하였으며 이중 A~L은 양조간장, M~T는 산분해 간장으로 분류하였으며, 특히 F와 K는 재래식 국간장으로 제조된 제품이었다. 수집된 간장은 Kikuchi [12]의 방법에 의하여 다당류를 추출하였다.
데이터처리
0) program을 이용하여 분산분석을 실시하였다. 세포의 자극 후와 KPS의 처리에 의한 효과를 검증하기 위하여 Duncan's multiple range test로 사후검정을 수행하였으며 p<0.05를 유의수준으로 평가하였다.
모든 실험은 3회 반복실험을 실시하여 평균치와 표준편차로 나타내었으며, 실험결과의 통계처리는 SPSS (Statistical Package for Social Science for Windows, Rel 18.0) program을 이용하여 분산분석을 실시하였다. 세포의 자극 후와 KPS의 처리에 의한 효과를 검증하기 위하여 Duncan's multiple range test로 사후검정을 수행하였으며 p<0.
이론/모형
1 N AgNO3로 적정하였다. 총 질소는 식품공전에 따라 Kjeldahl법으로 측정하였으며, 아미노태 질소 함량은 AOAC에 제시된 방법으로 측정하였다. 총당 함량은 간장 시료 1 ml에 5% phenol (Yakuri pure chemicals Co.
간장 다당류의 추출을 위하여 국내 시판중인 간장 제품 A~T를 수집하여 실험에 사용하였으며 이중 A~L은 양조간장, M~T는 산분해 간장으로 분류하였으며, 특히 F와 K는 재래식 국간장으로 제조된 제품이었다. 수집된 간장은 Kikuchi [12]의 방법에 의하여 다당류를 추출하였다. 10 ml의 간장을 cellulose membrane (Width.
세포의 생존율은 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide (MTT) assay로 실험하였다[14]. 세포 (5×105 cell/ml)에 KPS를 1 mg/ml로 조절하여 500 μl의 배양액에 5 μl를 처리하고 30 min간 incubator에서 반응 후 Phorbol 12-myrostate 13-acetate (PMA, Sigma-Aldrich, St.
RBL-2H3 세포 배양 상징액 중에 있는 histamine의 정량은 Shore [28]의 방법에 따라 에펜돌프 튜브에 배양액 500 μl를 넣고 0.1 N-HCl 450 μl 60% 과염소산 용액 50 ml를 넣고 혼합후 원심분리(15,000 rpm, 20 min)하여 그 상징액 800 μl를 5 N-NaOH 용액 500 μl, 증류수 3 ml, n-butanol 10 ml 및 NaCl 1.2 g을 혼합한 시험관에 넣고 진탕(20 min 이상)후 원심분리 (2,000 rpm, 10 min)하였다. Butanol층 8 ml를 50 ml 시험관에 넣고 0.
KPS의 항염증 효과를 알아보기 위해 HMC-1 세포에 KPS를 1 mg/ml 농도로 처리한 후 PMA와 A23187로 자극하여 유도된 cytokine (IL-6, IL-8와 TNF-α) 분비량을 ELISA법으로 측정 하였다. 96 well plate에 IL-6, TNF-α와 IL-8의 monoclonal antibody (BD Pharmingen, San Diego, CA, USA) 를 넣어 4℃에서 하룻밤 코팅하였다.
성능/효과
9% 사이에 분포되었다. 재래식 국간장인 F와 K 제품의 경우 21.0~21.8%로 다소 높은 염도를 나타내었으며, M~T의 산 분해 간장은 13.0~16.5% 정도로 나타나, 산분해 간장의 염도가 양조간장에 비해 약간 높으며, 재래식으로 제조된 국간장은 대체적으로 높은 염도로 제조되었음을 알 수 있다. 염수의 농도는 메주로부터 아미노산, peptide 류 및 유리당 등의 용출에 영향을 미치므로, 간장 다당류의 수율에 영향을 미칠 것이라 사료된다.
5% 정도로 나타나, 산분해 간장의 염도가 양조간장에 비해 약간 높으며, 재래식으로 제조된 국간장은 대체적으로 높은 염도로 제조되었음을 알 수 있다. 염수의 농도는 메주로부터 아미노산, peptide 류 및 유리당 등의 용출에 영향을 미치므로, 간장 다당류의 수율에 영향을 미칠 것이라 사료된다. 간장의 총 질소는 0.
53 mg/ml의 다당류가 추출되었다. 양조 간장의 경우 4.05~9.53 mg/ml이 추출되었으며 산분해 혼합 간장의 경우 3.42~5.46 mg/ml의 추출 수율을 나타낸 것으로 미루어보아, 산분해 간장에 비해 양조간장에서 다당류가 효율적으로 추출된 것을 알 수 있었다. 따라서 간장의 일반성분 및 함량의 차이에 관한 결과와 함께, 원료 대두의 함량, 발효방법 및 담금 기간의 차이 및 조미를 위한 꿀, 과당, 설탕 등의 당 성분의 첨가에 따라 다당류의 수율에 현저한 차이가 있을 것이라 사료된다.
46 mg/ml의 추출 수율을 나타낸 것으로 미루어보아, 산분해 간장에 비해 양조간장에서 다당류가 효율적으로 추출된 것을 알 수 있었다. 따라서 간장의 일반성분 및 함량의 차이에 관한 결과와 함께, 원료 대두의 함량, 발효방법 및 담금 기간의 차이 및 조미를 위한 꿀, 과당, 설탕 등의 당 성분의 첨가에 따라 다당류의 수율에 현저한 차이가 있을 것이라 사료된다. Kobayashi 등[15]은 soy sauce의 양조 중에 생성되는 다당류의 함량은 발효단계에 의한 차이, 원료 (콩껍질, 콩, 밀)에 의하여 차이가 있다고 보고하여 본 연구결과의 간장의 종류에 따른 다당류의 수율의 차이를 뒷받침 할 수 있다.
1에 나타내었다. 자극제 PMA와 A23187을 처리한 대조구 및 KPS를 처리한 구의 MTT assay 결과 HMC-1세포에서 세포생존율은 85~99% (Fig. 1A), RBL-2H3 세포에서 세포생존율은 87~98% (Fig.
2에 나타내었다. 국내 시판 간장 유래 다당류 KPS는 대부분 histamine 유리억제능이 관찰되었으며 그 중 B, D, H, L, N 구는 15% 이상의 높은 유리 억제율을 나타내는 제품으로 확인되었다. Kobayashi 등[15]은 일본식 간장인 쇼유에서 유래된 shoyu polysaccharide (SPS)가 RBL-2H3 세포에서 histamine의 방출을 효과적으로 저해한다고 보고하여 본 연구와 유사한 결과를 나타내었다.
3에 나타내었다. KPS 대부분 β-hexosaminidase 유리억제 능이 관찰되었으며, 유의적인 억제효과를 보이는 9 구 중에서도 특히 B, C, K, N구의 억제율이 우수하여 histamine 유리억제 효과의 결과와 유사한 양상을 보였다. 특히 재래식 간장인 K에서 유래된 다당류는 16%의 억제능을 보였으며, B, C구와같이 양조간장 유래의 다당류가 산분해 간장 유래 다당류보다 대체적으로 높은 β-hexosaminidase 억제능을 나타내었다.
KPS 대부분 β-hexosaminidase 유리억제 능이 관찰되었으며, 유의적인 억제효과를 보이는 9 구 중에서도 특히 B, C, K, N구의 억제율이 우수하여 histamine 유리억제 효과의 결과와 유사한 양상을 보였다. 특히 재래식 간장인 K에서 유래된 다당류는 16%의 억제능을 보였으며, B, C구와같이 양조간장 유래의 다당류가 산분해 간장 유래 다당류보다 대체적으로 높은 β-hexosaminidase 억제능을 나타내었다.
4에 나타내었다. 샘플을 처리하지 않은 Blank 구와 비교하여 대부분의 KPS 샘플 처리구에서 IL-6의 분비량이 감소되는 경향을 보였으며, 특히 간장 F와 H의 처리에 따른 IL-6분비량은 각각 0.34, 0.38 ng/ml로 Blank 구의 1.05 ng/ml에 비교해 분비량이 현저히 감소하였음을 알 수 있다.
대부분의 시험구에서 염증성 cytokine의 분비 억제효과 관찰되었으며 대체적으로 산분해 간장보다는 양조간장에서 효과가 우수한 것으로 나타났다. 이는 각 제품의 원료 사용, 염도나 pH에 따른 원료로부터의 다당류의 용출 정도, 용출된 다당 류의 종류의 차이에 의한 염증성 cytokine이 분비되는 신호전달경로의 차단 효과 등에 기인한 것이라 판단된다.
이는 각 제품의 원료 사용, 염도나 pH에 따른 원료로부터의 다당류의 용출 정도, 용출된 다당 류의 종류의 차이에 의한 염증성 cytokine이 분비되는 신호전달경로의 차단 효과 등에 기인한 것이라 판단된다. 특히 산분해 간장은 대두 유래의 다당류가 단순분해에 의해 용출되지만 양조간장의 경우 발효 중 미생물이 생성하는 효소에 의한 다당류뿐만 아니라 발효 미생물 균체 유래의 다당류의 존재까지 기대되므로 더욱 효과적으로 나타난 것이라 사료된다. 최근 감식초[10], 배를 이용한 과실주[4], 복분자주[19] 등 다양한 발효식품에서 유래된 다당류의 면역증진효과들이 보고되고 있어, 이러한 결과들은 식품유래의 다당류들의 항염증제, 면역 증진 약품의 대체 식품으로서의 가능성이 있음을 확인시켜 주고 있다.
7에 나타내었다. GAPDH 발현에 따른 cytokine mRNA IL-6, IL-8의 TNF-α의 발현량을 비교해본 결과 샘플을 처리하지 않은 Blank 구의 발현량에 비하여 대부분의 구에서 mRNA 발현이 감소함을 확인하였다. 또한 각 유전자의 발현량은 cytokine 방출량과 유사한 경향을 나타내었다.
또한 각 유전자의 발현량은 cytokine 방출량과 유사한 경향을 나타내었다. 간장 B, C, H, I의경우 cytokine mRNA의 발현량을 효율적으로 저해하였으며, 특히 산분해 간장 보다는 양조간장 간장유래의 다당류 처리구에서 mRNA 발현이 효과적으로 억제됨을 확인할 수 있다. 이상의 결과들은 국내 시판 간장에서 유래된 다당류은 KPS가 우수한 항염증 효과를 가진다는 것을 시사하며, 양조간장과 산분해 간장의 다당류 수율 및 항염증 효과의 차이를 비교하여 간장의 제조방법 및 원료의 차이에 의한 기능성 다당류의 생산조건을 검토하고 이러한 기능성 성분을 더욱 증가 · 부각시킬 수 있는 연구를 지속적으로 수행해야 할 것이다.
후속연구
간장 B, C, H, I의경우 cytokine mRNA의 발현량을 효율적으로 저해하였으며, 특히 산분해 간장 보다는 양조간장 간장유래의 다당류 처리구에서 mRNA 발현이 효과적으로 억제됨을 확인할 수 있다. 이상의 결과들은 국내 시판 간장에서 유래된 다당류은 KPS가 우수한 항염증 효과를 가진다는 것을 시사하며, 양조간장과 산분해 간장의 다당류 수율 및 항염증 효과의 차이를 비교하여 간장의 제조방법 및 원료의 차이에 의한 기능성 다당류의 생산조건을 검토하고 이러한 기능성 성분을 더욱 증가 · 부각시킬 수 있는 연구를 지속적으로 수행해야 할 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
염증성알레르기 질환의 발생이 증가한 이유는?
최근 산업화, 도시화의 심화로 변화된 주거환경, 식생활의 변화, 유전적인 영향, 환경오염에 의해 발생되는 화학적, 생물학적 유해인자들에 대한 노출은 다양한 연령층에서의 염증성알레르기 질환을 크게 증가시키고 있다[7]. 이는 인체가 무해한 외부환경에 대해서도 민감한 반응을 보이며, 지속적으로 천식이나 비염과 같은 호흡기계 또는 만성 피부염증, 아토피 질환 등의 피부계 증상 등으로 생활에 악영향을 미치는 것으로 알려져 있다[6, 16].
염증 반응은 어떨 때 일어나는 현상입니까?
염증 반응은 생체에 이물질이 감염 또는 침입하였거나 물리화학적 손상을 입었을 때 이를 방어하기 위한 국소적 현상이 지만, 과잉의 생체 방어 반응은 염증 국소 주위에 있는 정상 조직을 손상시켜 염증 질환을 일으킨다[32]. 비만세포는 아토피 피부염, 기관지 천식, 알레르기성 비염과 같은 염증반응에 관련되는 주요 세포 중 하나[2]로써 IgE 매개 면역반응과 관계 되어 있으며, TH2 type에 의존적인 면역과민성 반응과 알레르기성 질환 및 특정 선천성 면역반응을 유도하는 것으로 알려져 있다[36].
염증성알레르기가 야기할 수 있는 병은?
최근 산업화, 도시화의 심화로 변화된 주거환경, 식생활의 변화, 유전적인 영향, 환경오염에 의해 발생되는 화학적, 생물학적 유해인자들에 대한 노출은 다양한 연령층에서의 염증성알레르기 질환을 크게 증가시키고 있다[7]. 이는 인체가 무해한 외부환경에 대해서도 민감한 반응을 보이며, 지속적으로 천식이나 비염과 같은 호흡기계 또는 만성 피부염증, 아토피 질환 등의 피부계 증상 등으로 생활에 악영향을 미치는 것으로 알려져 있다[6, 16].
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