도토리의 항산화 효능을 평가하기 위해 선충을 실험동물로 사용하여 생체 내산화성 스트레스에 대한 저항성을 평가하였다. 배양배지에 50, 100, 500, 1,000 mg/L 농도의 도토리 분말 수용액을 첨가하여 산화성 스트레스 하에서의 생존률을 비교한 결과, 500 mg/L의 농도에서 유의적인 생존률 증가를 관찰할 수 있었다. 그 다음 위의 생체 내 항산화 효능 농도에서 도토리 분말 수용액이 개체의 수명에 미치는 영향을 측정하였다. 그 결과 도토리 분말 수용액을 첨가한 배양배지에서 키운 선충이 대조군에 비해 유의적으로 증가된 평균 수명과 최대 수명을 가지는 것을 관찰하였다. 이는 도토리 분말 수용액이 생체 내에서 항산화 효능을 발휘하여 노화에 따른 세포 내 물질의 산화적 손상을 완화시키고, 그로 인해 개체의 수명 연장까지 일으킨 것으로 사료된다. 또한 번식률 변화를 관찰한 결과, 도토리 분말 수용액은 개체의 번식률에는 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 이는 기존의 많은 수명 연장 표현형을 보이는 돌연변이 선충들에서의 결과와는 상반되는 것으로, 도토리 분말 수용액의 경우에는 번식력 감소를 수반하지 않고서도 수명 연장이 가능하다는 것을 보여준다. 본 연구의 결과는 향후 도토리를 이용한 항산화, 항노화 기능성 식품 개발과 같은 응용 연구 분야와 도토리의 생체 기능성과 관련 기전 연구와 같은 기초 연구 분야에도 널리 활용될 것으로 사료된다.
도토리의 항산화 효능을 평가하기 위해 선충을 실험동물로 사용하여 생체 내 산화성 스트레스에 대한 저항성을 평가하였다. 배양배지에 50, 100, 500, 1,000 mg/L 농도의 도토리 분말 수용액을 첨가하여 산화성 스트레스 하에서의 생존률을 비교한 결과, 500 mg/L의 농도에서 유의적인 생존률 증가를 관찰할 수 있었다. 그 다음 위의 생체 내 항산화 효능 농도에서 도토리 분말 수용액이 개체의 수명에 미치는 영향을 측정하였다. 그 결과 도토리 분말 수용액을 첨가한 배양배지에서 키운 선충이 대조군에 비해 유의적으로 증가된 평균 수명과 최대 수명을 가지는 것을 관찰하였다. 이는 도토리 분말 수용액이 생체 내에서 항산화 효능을 발휘하여 노화에 따른 세포 내 물질의 산화적 손상을 완화시키고, 그로 인해 개체의 수명 연장까지 일으킨 것으로 사료된다. 또한 번식률 변화를 관찰한 결과, 도토리 분말 수용액은 개체의 번식률에는 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 이는 기존의 많은 수명 연장 표현형을 보이는 돌연변이 선충들에서의 결과와는 상반되는 것으로, 도토리 분말 수용액의 경우에는 번식력 감소를 수반하지 않고서도 수명 연장이 가능하다는 것을 보여준다. 본 연구의 결과는 향후 도토리를 이용한 항산화, 항노화 기능성 식품 개발과 같은 응용 연구 분야와 도토리의 생체 기능성과 관련 기전 연구와 같은 기초 연구 분야에도 널리 활용될 것으로 사료된다.
The free radical theory of aging suggests that oxidative damage caused by free radicals plays a key role in normal aging. We measured the anti-oxidant activity of acorns and asked whether it can modulate the aging process in Caenorhabditis elegans. Different concentrations of acorn powder were added...
The free radical theory of aging suggests that oxidative damage caused by free radicals plays a key role in normal aging. We measured the anti-oxidant activity of acorns and asked whether it can modulate the aging process in Caenorhabditis elegans. Different concentrations of acorn powder were added to culture medium, followed by the monitoring of fertility and survival under oxidative stress. The anti-oxidant activity of 500 mg/L of acorn powder exhibited significant increases in the resistance to oxidative stress in vivo. Acorn powder also significantly extended both the mean and maximum lifespan of C. elegans (the mean lifespan was increased up to 22.4%). The fertility assay indicates the lifespan extension from acorn does not accompany a reduced reproduction, which is common in long-lived mutants. These findings indicate that acorn has a strong antioxidant activity and can induce longevity without the trade-off of reduced reproduction in C. elegans.
The free radical theory of aging suggests that oxidative damage caused by free radicals plays a key role in normal aging. We measured the anti-oxidant activity of acorns and asked whether it can modulate the aging process in Caenorhabditis elegans. Different concentrations of acorn powder were added to culture medium, followed by the monitoring of fertility and survival under oxidative stress. The anti-oxidant activity of 500 mg/L of acorn powder exhibited significant increases in the resistance to oxidative stress in vivo. Acorn powder also significantly extended both the mean and maximum lifespan of C. elegans (the mean lifespan was increased up to 22.4%). The fertility assay indicates the lifespan extension from acorn does not accompany a reduced reproduction, which is common in long-lived mutants. These findings indicate that acorn has a strong antioxidant activity and can induce longevity without the trade-off of reduced reproduction in C. elegans.
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문제 정의
자유기 노화 이론에서 주장하는 바와 같이 시간이 지남에 따라 체내에 축적되는 산화성 손상의 증가는 노화 및 개체의 수명과 밀접한 연관이 있다고 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 체내 산화성 스트레스 저항성을 증가시키는 도토리 분말 수용액이 개체의 수명에 미치는 영향을 관찰하였다. Table 2에 나타낸 바와 같이 500 mg/L 농도의 도토리 분말 수용액을 첨가한 배지에서 자란 선충의 경우 대조군(0 mg/L 도토리 분말 수용액)에 비해 평균 수명과 최대 수명 모두가 유의적으로 증가하였다.
또한 최근에는 조선시대 거세된 환관들이 양반들에 비해 평균 14～19년 더 장수했다는 흥미로운 연구 결과가 발표되었다(26). 본 연구에서는 도토리 분말 수용액에 의한 수명 연장이 선충에서 개체의 번식력 감소를 수반하는지 여부를 관찰하였다. 대조군과 500 mg/L 도토리 분말 수용액을 처리한 대조군에서 성체로 자란 선충이 생산하는 자손의 수를 매일 기록하여 전체 자손 수의 차이와 날짜별 번식력을 비교하였다.
본 연구에서는 선충을 실험동물로 이용하여 도토리 분말이 개체의 산화성 스트레스에 대한 저항성에 미치는 효능을 규명하고, 나아가 개체의 수명에 미치는 영향을 연구하였다. 또한 수명연장의 주요 생체 지표 중의 하나인 번식률의 변화를 관찰하였다.
가설 설정
2)Maximum lifespan was the one day before the last worm was dead.
2)Survival data of each concentration of acorn powder were compared to that of 0 mg/L of acorn powder. p-value was calculated using log-rank test and p-value lower than 0.
제안 방법
부화 후 2일이 경과된 선충을 각 NGM 배지에 1마리씩 옮겨주었다. 1마리의 선충이 옮겨진 배지를 20℃에서 배양하여 24시간 동안 알을 낳도록 하였다. 다음날 선충은 다시 새로운 배지로 옮겨주고, 알이 남아있는 배지는 다시 2일간 배양하여, 수정란으로부터 부화된 자손 선충의 수를 기록하였다.
개체 수준에서 도토리 분말 수용액의 항산화 효능을 평가하기 위해 준비된 도토리 분말 수용액을 다양한 농도로 선충의 배지에 첨가하여 산화성 스트레스 유발 하에서의 생존률을 분석하였다(Table 1). 1차 실험에서는 도토리 분말 수용액을 전혀 첨가하지 않은 배지에서 키운 대조군(0 mg/L 도토리 분말 수용액)에 비해 500 mg/L와 1,000 mg/L 농도로 도토리 분말 수용액을 첨가한 배지에서 키운 선충이 산화성 스트레스에 대해 유의적으로 증가된 저항성을 보였다.
배양배지에 50, 100, 500, 1,000 mg/L 농도의 도토리 분말 수용액을 첨가하여 산화성 스트레스 하에서의 생존률을 비교한 결과, 500 mg/L의 농도에서 유의적인 생존률 증가를 관찰할 수 있었다. 그 다음 위의 생체 내 항산화 효능 농도에서 도토리 분말 수용액이 개체의 수명에 미치는 영향을 측정하였다. 그 결과 도토리 분말 수용액을 첨가한 배양배지에서 키운 선충이 대조군에 비해 유의적으로 증가된 평균 수명과 최대 수명을 가지는 것을 관찰하였다.
Louis, MO, USA)를 20 mM의 농도로 처리한 배지로 30마리의 성체 선충을 옮겨주었다. 그 후 시간에 따른 개체의 사망률 기록하였다. 선충의 경우 물리적 자극에 전혀 반응하지 않은 경우에 사망한 것으로 간주하였다.
이러한 방식으로 선충이 더 이상 알을 낳지 않을 때까지 실험을 반복하며 부화된 자손 선충의 수를 날짜별로 기록 하였다. 대조군과 500 mg/L 농도의 도토리 분말 수용액을 처리한 대조군과의 번식률의 차이를 정량적으로 통계 분석하였다.
본 연구에서는 도토리 분말 수용액에 의한 수명 연장이 선충에서 개체의 번식력 감소를 수반하는지 여부를 관찰하였다. 대조군과 500 mg/L 도토리 분말 수용액을 처리한 대조군에서 성체로 자란 선충이 생산하는 자손의 수를 매일 기록하여 전체 자손 수의 차이와 날짜별 번식력을 비교하였다. 그 결과 전체 자손 수에서는 대조군과 실험군 사이에서 유의적인 차이를 발견하지 못하였다(Table 3).
선충의 경우 물리적 자극에 전혀 반응하지 않은 경우에 사망한 것으로 간주하였다. 대조군과 실험군 각각 총 60마리의 선충을 사용하였으며, 모든 개체가 사망한 후 생존률 곡선을 그리고 log-rank test를 이용하여 대조군과 실험군과의 산화성 스트레스 저항성의 유의적 차이 여부를 분석하였다(20).
따라서 향후 도토리를 이용한 기능성 식품이나 의약품 개발의 과학적 근거로 사용될 수 있다. 도토리 분말 수용액의 항산화 효능 평가 결과를 근거로 다음 수명 실험에서는 항산화 효능이 가장 높은 500 mg/L 농도를 사용하였다.
도토리 분말 수용액이 개체의 산화성 스트레스 저항성에 미치는 효과를 분석하기 위해 NGM 배지에 도토리 분말 수용액을 각각 50, 100, 500, 1,000 mg/L의 농도로 첨가한 실험군의 산화성 스트레스 하에서의 생존률을 도토리 분말 수용액을 전혀 첨가하지 않은 대조군에서의 생존률과 비교하였다. 수정 후 3일이 지난 성체 선충 5마리를 50 mm petri dish에 준비된 NGM 배지로 옮겨준 다음, 20℃ 온도에서 4시간 동안 알을 낳게 하였다.
도토리의 항산화 효능을 평가하기 위해 선충을 실험동물로 사용하여 생체 내 산화성 스트레스에 대한 저항성을 평가하였다. 배양배지에 50, 100, 500, 1,000 mg/L 농도의 도토리 분말 수용액을 첨가하여 산화성 스트레스 하에서의 생존률을 비교한 결과, 500 mg/L의 농도에서 유의적인 생존률 증가를 관찰할 수 있었다.
본 연구에서는 선충을 실험동물로 이용하여 도토리 분말이 개체의 산화성 스트레스에 대한 저항성에 미치는 효능을 규명하고, 나아가 개체의 수명에 미치는 영향을 연구하였다. 또한 수명연장의 주요 생체 지표 중의 하나인 번식률의 변화를 관찰하였다.
20 μm cellulose acetate(hydrophilic) filter(Advantec, Tokyo, Japan)을 이용하여 멸균하여 수용액을 얻었다. 멸균된 도토리 시료는 고압 증기 멸균 후 50～60℃까지 상온에서 식힌 NGM 배지에 주어진 농도로 첨가하였다.
도토리 분말 수용액은 선충에서 산화성 스트레스에 대한 저항성을 증가시키는 항산화 효능을 보였으며, 그 효능은 500 mg/L의 농도에서 가장 효과적임이 밝혀졌다. 본 연구결과는 도토리의 항산화 효능을 실험동물을 이용하여 개체 수준에서 보여준다. 따라서 향후 도토리를 이용한 기능성 식품이나 의약품 개발의 과학적 근거로 사용될 수 있다.
수명연장 효능 여부는 500 mg/L 농도의 도토리 분말 수용액을 첨가한 NGM 배지에서 키운 실험군의 수명과 도토리 분말 수용액을 첨가하지 않은 일반 NGM 배지에서 키운 대조군의 수명을 비교하여 평가하였다. 산화성 스트레스 저항성 실험에서와 같이 5마리의 성체 선충을 4시간 동안 알을 낳게 한 다음, 20℃ 온도에서 3일간 배양하였다.
다음날 선충은 다시 새로운 배지로 옮겨주고, 알이 남아있는 배지는 다시 2일간 배양하여, 수정란으로부터 부화된 자손 선충의 수를 기록하였다. 이러한 방식으로 선충이 더 이상 알을 낳지 않을 때까지 실험을 반복하며 부화된 자손 선충의 수를 날짜별로 기록 하였다. 대조군과 500 mg/L 농도의 도토리 분말 수용액을 처리한 대조군과의 번식률의 차이를 정량적으로 통계 분석하였다.
5 μg/mL의 농도로 첨가하였다. 첫 5일간은 선충을 매일 새로운 NGM 배지로 옮겨주었고, 그 후로는 2～3일에 한 번씩 선충을 옮겨주면서 매일 사망한 개체의 수를 기록하였다. 대조군과 실험군 각각 60마리의 선충을 사용하였으며, 기록되어진 결과는 생존률 곡선과 log-rank test를 이용하여 통계 처리하여 평균수명과 최대수명에의 효과를 분석하였다.
대상 데이터
대조군은 총 123.5±42.24마리의 자손을 생산하였으며, 실험군은 110.2±32.70마리의 자손을 생산하였다(p>0.05).
본 연구에서는 실험동물로 꼬마선충(C. elegans) N2 CGCb 종을 사용하였다. 선충의 배양배지로는 NGM(nematode growth medium)을 사용하였다.
elegans) N2 CGCb 종을 사용하였다. 선충의 배양배지로는 NGM(nematode growth medium)을 사용하였다. NGM 배지의 조성은 1.
데이터처리
2)p-value was calculated using two-tailed student t-test.
Alive and dead worms were scored everyday until all worms were dead. For statistical analysis, log-rank test was employed. The X-axis indicates the day after egg-lay.
첫 5일간은 선충을 매일 새로운 NGM 배지로 옮겨주었고, 그 후로는 2～3일에 한 번씩 선충을 옮겨주면서 매일 사망한 개체의 수를 기록하였다. 대조군과 실험군 각각 60마리의 선충을 사용하였으며, 기록되어진 결과는 생존률 곡선과 log-rank test를 이용하여 통계 처리하여 평균수명과 최대수명에의 효과를 분석하였다.
성능/효과
1)Mean lifespan was the day when 50% of worms were dead.
1차 실험에서는 대조군이 25.1일의 평균 수명과 35일의 최대 수명을 보인 반면, 500 mg/L 농도의 도토리 분말 수용액을 첨가한 실험군은 평균 수명과 최대 수명이 각각 30.7일과 39일로 증가하였다(p<0.001).
개체 수준에서 도토리 분말 수용액의 항산화 효능을 평가하기 위해 준비된 도토리 분말 수용액을 다양한 농도로 선충의 배지에 첨가하여 산화성 스트레스 유발 하에서의 생존률을 분석하였다(Table 1). 1차 실험에서는 도토리 분말 수용액을 전혀 첨가하지 않은 배지에서 키운 대조군(0 mg/L 도토리 분말 수용액)에 비해 500 mg/L와 1,000 mg/L 농도로 도토리 분말 수용액을 첨가한 배지에서 키운 선충이 산화성 스트레스에 대해 유의적으로 증가된 저항성을 보였다. 산화성 스트레스를 유발할 경우 대조군은 평균 생존 시간이 79.
05). 2차 반복실험에서는 대조군의 평균 생존 시간이 70.6시간으로 관찰되었고, 마찬가지로 500 mg/L와 1,000 mg/L의 농도에서 산화성 스트레스 저항성이 증가하였다. 하지만 500 mg/L의 농도에서는 평균 생존 시간이 81.
3)p-value was calculated using log-rank test and p-value lower than 0.05 was regarded as statistically significant.
그 다음 위의 생체 내 항산화 효능 농도에서 도토리 분말 수용액이 개체의 수명에 미치는 영향을 측정하였다. 그 결과 도토리 분말 수용액을 첨가한 배양배지에서 키운 선충이 대조군에 비해 유의적으로 증가된 평균 수명과 최대 수명을 가지는 것을 관찰하였다. 이는 도토리 분말 수용액이 생체 내에서 항산화 효능을 발휘하여 노화에 따른 세포 내 물질의 산화적 손상을 완화시키고, 그로 인해 개체의 수명 연장까지 일으킨 것으로 사료된다.
1에 나타내었다. 도토리 분말 수용액은 선충에서 산화성 스트레스에 대한 저항성을 증가시키는 항산화 효능을 보였으며, 그 효능은 500 mg/L의 농도에서 가장 효과적임이 밝혀졌다. 본 연구결과는 도토리의 항산화 효능을 실험동물을 이용하여 개체 수준에서 보여준다.
이는 도토리 분말 수용액이 생체 내에서 항산화 효능을 발휘하여 노화에 따른 세포 내 물질의 산화적 손상을 완화시키고, 그로 인해 개체의 수명 연장까지 일으킨 것으로 사료된다. 또한 번식률 변화를 관찰한 결과, 도토리 분말 수용액은 개체의 번식률에는 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 이는 기존의 많은 수명 연장 표현형을 보이는 돌연변이 선충들에서의 결과와는 상반되는 것으로, 도토리 분말 수용액의 경우에는 번식력 감소를 수반하지 않고서도 수명 연장이 가능하다는 것을 보여준다.
도토리의 항산화 효능을 평가하기 위해 선충을 실험동물로 사용하여 생체 내 산화성 스트레스에 대한 저항성을 평가하였다. 배양배지에 50, 100, 500, 1,000 mg/L 농도의 도토리 분말 수용액을 첨가하여 산화성 스트레스 하에서의 생존률을 비교한 결과, 500 mg/L의 농도에서 유의적인 생존률 증가를 관찰할 수 있었다. 그 다음 위의 생체 내 항산화 효능 농도에서 도토리 분말 수용액이 개체의 수명에 미치는 영향을 측정하였다.
산화성 스트레스를 유발할 경우 대조군은 평균 생존 시간이 79.9 시간인데 반해 500 mg/L의 도토리 분말 수용액과 1,000 mg/L의 도토리 분말 수용액을 첨가한 실험군은 평균 생존 시간이 각각 92.5시간과 94.5시간으로 증가되었다(p<0.05).
또한 번식률 변화를 관찰한 결과, 도토리 분말 수용액은 개체의 번식률에는 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 이는 기존의 많은 수명 연장 표현형을 보이는 돌연변이 선충들에서의 결과와는 상반되는 것으로, 도토리 분말 수용액의 경우에는 번식력 감소를 수반하지 않고서도 수명 연장이 가능하다는 것을 보여준다. 본 연구의 결과는 향후 도토리를 이용한 항산화, 항노화 기능성 식품 개발과 같은 응용 연구 분야와 도토리의 생체 기능성과 관련 기전 연구와 같은 기초 연구 분야에도 널리 활용될 것으로 사료된다.
2에 나타내었다. 이러한 연구 결과로 부터 도토리 분말 수용액의 항산화 효능이 개체의 산화성스트레스 저항성을 증가시키고, 그로 인해 노화과정에서 수반되는 세포내 물질의 산화적 손상을 완화하여 결과적으로 개체의 수명을 연장시킨 것으로 추정할 수 있다. 항산화 물질을 이용한 노화연구에는 대표적으로 적포도주 성분인 resveratrol을 이용한 연구와 인도 카레의 주성분인 curcumin을 이용한 연구 등을 들 수 있다(8,9).
이것은 지금까지 알려진 수명 연장과 번식력의 변화의 관계와는 다른 양상의 결과이다. 즉 본 연구 결과는 도토리 분말 수용액은 기존의 장수 모델기전들과는 달리 수명 연장에 수반되는 번식력 감소라는 댓가를 치루지 않고서도 수명 연장 효과를 유발할 수 있음을 보여준다. 그러므로 향후 도토리의 수명연장 기전 관련 연구와 노화 관련 질병에의 효능 평가와 같은 연구의 수행이 요구된다.
012). 평균 수명을 이용해 계산한 도토리 분말 수용액의 수명 연장 효과는 1차와 2차 실험에서 각각 22.4%와 7.2%로 나타났다. 대조군과 실험군(500 mg/L 도토리 분말 수용액)의 시간에 따른 생존률의 변화는 Fig.
후속연구
본 연구결과는 도토리의 항산화 효능을 실험동물을 이용하여 개체 수준에서 보여준다. 따라서 향후 도토리를 이용한 기능성 식품이나 의약품 개발의 과학적 근거로 사용될 수 있다. 도토리 분말 수용액의 항산화 효능 평가 결과를 근거로 다음 수명 실험에서는 항산화 효능이 가장 높은 500 mg/L 농도를 사용하였다.
이러한 항산화 물질을 이용한 노화 및 수명연장 연구는 전 세계가 직면하고 있는 고령화 사회에 필수적인 연구 분야이다. 본 연구에서 사용한 도토리는 한식의 재료로 널리 사용되고 있는 안전한 식품 재료로서 한식의 우수성과 항노화 기능성을 널리 알리는데 이바지할 것으로 기대된다.
이는 기존의 많은 수명 연장 표현형을 보이는 돌연변이 선충들에서의 결과와는 상반되는 것으로, 도토리 분말 수용액의 경우에는 번식력 감소를 수반하지 않고서도 수명 연장이 가능하다는 것을 보여준다. 본 연구의 결과는 향후 도토리를 이용한 항산화, 항노화 기능성 식품 개발과 같은 응용 연구 분야와 도토리의 생체 기능성과 관련 기전 연구와 같은 기초 연구 분야에도 널리 활용될 것으로 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
도토리란 무엇인가?
도토리(acorn, Quercus acutissima)는 참나무(Fagaceae)과 열매로 위장병, 대장염, 인후염, 설사 등과 같은 증상의 치료제로 사용되었을 뿐만 아니라 묵이나 국수와 같은 한식의 재료로도 널리 활용되어 왔다(15). 도토리는 65～69%의 전분, 5.
도토리가 치료제로 쓰이는 증상은?
도토리(acorn, Quercus acutissima)는 참나무(Fagaceae)과 열매로 위장병, 대장염, 인후염, 설사 등과 같은 증상의 치료제로 사용되었을 뿐만 아니라 묵이나 국수와 같은 한식의 재료로도 널리 활용되어 왔다(15). 도토리는 65～69%의 전분, 5.
도토리 분말 수용액이 개체의 수명에 미치는 영향을 관찰한 결과, 도토리 분말 수용액을 첨가한 배지에서 자란 선충의 경우 미첨가 대조군에 비해 평균 수명과 최대 수명 모두 유의적으로 증가하였는 데, 그 원인은 무엇으로 추정되는가?
2에 나타내었다. 이러한 연구 결과로 부터 도토리 분말 수용액의 항산화 효능이 개체의 산화성스트레스 저항성을 증가시키고, 그로 인해 노화과정에서 수반되는 세포내 물질의 산화적 손상을 완화하여 결과적으로 개체의 수명을 연장시킨 것으로 추정할 수 있다. 항산화 물질을 이용한 노화연구에는 대표적으로 적포도주 성분인 resveratrol을 이용한 연구와 인도 카레의 주성분인 curcumin을 이용한 연구 등을 들 수 있다(8,9).
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