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금은화 추출물의 항산화 효과를 통한 세포 보호효과 및 유전자 발현 양상
Cytoprotective Effects and Gene Expression Patterns Observed Based on the Antioxidant Activity of Lonicera japonica Extract 원문보기

생명과학회지 = Journal of life science, v.23 no.8 = no.160, 2013년, pp.989 - 997  

조원준 (호서대학교 생명과학과) ,  윤희승 (호서대학교 생명과학과) ,  김용현 (순천향대학교 생명과학과) ,  김정민 ((주)엔에이알센터 DNA칩 분석팀) ,  유일재 (호서대학교 나노제품안전성연구센타) ,  한만덕 (순천향대학교 생명과학과) ,  방인석 (호서대학교 생명과학과)

초록
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금은화메탄올 추출에 의한 유기 용매별 분획에서 항산화 효과를 근거로 에틸 아세테이트 분획에서 $H_2O_2$로 유도된 RAW 264.7 세포독성에 대한 세포보호 효과와 유전자 발현 양상을 분석하였다. 용매별 분획의 항산화 활성은 시료의 농도가 증가할수록 DPPH에 대한 전자공여능도 증가하였으며, $ED_{50}$은 에틸 아세테이트 분획에서 $39.56{\mu}g/ml$로 가장 높게 나타났다. 또한 $H_2O_2$에 의해 유도된 Raw 264.7 세포사멸(($IC_{50}$)에 대하여 에틸 아세테이트 분획은 농도 의존적으로 유의적인 세포 생존율과, $100{\mu}g/ml$의 농도에서 82.49%의 세포보호 효과를 나타내었다. 한편 $IC_{50}$$H_2O_2$ 독성에 대한 에틸 아세테이트 분획의 Raw 264.7 세포보호 효과에 관련된 유전자 발현의 패턴은 BHA와 유사한 것으로 나타났다. 항산화 관련 유전자군의 비교 분석에서는 에틸 아세테이트 분획과 BHA는 매우 유사한 유전자 발현 양상을 보였으나, 세포 내 주요 항산화 효소를 만드는 유전자 중 하나인 heme oxygenase 1 (Hmox1) 유전자의 발현 정도가 에틸 아세테이트 분획에서 4 배 이상 증가하였다. 항염증 관련 유전자군의 비교에서는 T-box transcription factor (Tbx21)가 BHA 처리군에서는 2 배 감소하였으나 에틸 아세테이트 분획의 처리군에서는 오히려 약 2 배 증가한 것으로 나타났다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, based on the antioxidative effects in organic solvent fractions obtained from the main methanolic extract of L. japonica, the protective cellular effects and gene expression patterns of ethyl acetate fractions on $H_2O_2$-induced Raw 264.7 cell death ($IC_{50}$) ...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구는 금은화의 메탄올(methanol, MeOH) 추출에 의한 유기 용매별 분획에서 항산화 효과와 Raw 264.7 세포에서 H2O2에 의한 ROS의 세포보호 효과를 확인하였으며, 세포 보호효과가 확인된 Raw 264.7 세포에서 항산화 활성 및 항염증 반응에 관여하는 유전자 발현 양상을 분석하여 유의한 결과를 얻었기에 이를 보고하는 바이다.
  • 따라서 H2O2에 의해 유도된 ROS의 활성을 Hmox1에 의해 억제시킬 가능성이 있음으로, 산화적 스트레스 및 염증반응에 대한 구체적이고 직접적인 분자기전을 규명하기 위해서는 추가적인 연구수행이 요구된다. 본 연구에서는 금은화 추출 에틸 아세테이트 분획에 의한 항산화 및 항염증 반응의 작용점에 있는 후보 유전자로 Hmox1과 Tbx21을 선정할 수 있었으며, 향후 금은화의 추출물로부터 항산화 활성 및 항염증 반응에 의한 세포보호 효과에 관련된 단일물질의 분리, 정제 및 이의 생리활성 평가에서 Hmox1과 Tbx21 유전자를 바이오마커(bio-marker)로 활용하고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
ROS의 독성을 억제하기 위한 항산화제의 종류는? 최근 노화는 물론 성인병과 암을 비롯하여 각종 질환의 원인이 ROS에 기인된 것이라는 학설이 점차 인정되어짐에 따라 ROS를 조절할 수 있는 물질인 항산화제(antioxidant)에 대한 관심이 증대되고 있다[18]. ROS의 독성을 억제하기 위한 항산화제로는 butylated hydroxyanisole (BHA), butylated hydroxytoluene (BHT)와 같은 합성 항산화제와 tocopherol과 같은 천연 항산화제가 있다. Tocopherol은 천연 항산화제이지만 가격이 높고, BHA와 BHT는 우수한 항산화 능력을 보이고 있지만 과량으로 섭취할 경우 암 유발 가능성 등의 안정성이 논란이 되고 있다[14].
금은화는 동양의학에서 어떤 효능이 있어 각종 질환 치료에 사용되었는가? 금은화(Lonicera flos)는 인동과(Caprifoliaceae)에 속하는 인동덩굴(Lonicera flos Thunberg)의 꽃으로서 오래 전부터 동양의학에서 청열해독(淸熱解毒), 양산풍열(凉散風熱) 등의 효능이 있어 소염(消炎), 청혈(淸血), 이뇨(利尿), 살균(殺菌) 작용을 나타내어 열성병(熱性病), 신열무한(身熱無汗), 화농성질환(化膿性疾患), 급만성임질(急慢性淋疾), 매독(梅毒), 이질(痢疾), 농양(膿瘍), 옹저(癰疽), 개선종독악창(疥癬腫毒惡瘡), 인후종 통(咽喉腫痛)을 치료하는데 사용되어 왔다[8]. 금은화에 대한 최근의 연구동향 분석에 따르면 항염증, 독성학 및 간손상, 호흡기 관련, 피부 관련, 항바이러스 및 항균 효과, 항산화 효과, 항암 효과의 연구가 있으며, 그 외 코카인 중독, 막성신증, 망막허혈 및 혈소판 활성 연구 등에 이르기까지 폭넓은 분야에 걸쳐 연구가 이루어지고 있다[9].
활성산소가 정상적으로 소거되지 않을 경우 발생할 수 있는 문제는? ROS는 가장 안정한 형태인 삼중 항산소(3O2)가 환원되면서 생성되는 superoxide anion (O2-), hydrogen peroxide (H2O2), hydroxyl radical (․OH), singlet oxygen (1O2)이나 hydroperoxide (ROOH)에서 생기는 자유라 디칼(free radical; ROO․, RO․) 등으로 생체 내 superoxide dismutase (SOD), catalase, peroxidase와 같은 효소의 항산화기작에 의해 대부분 소멸된다[7, 12, 15]. 그러나 이들 ROS가 정상적으로 소거되지 않을 때 자유라디칼로 인한 산화적 스트레스가 세포나 세포소기관의 막지질 과산화에 의한 막 또는 소기관의 손상, 효소 단백질의 아미노산 잔기의 산화를 통한 비가역적 불활성화, 핵산 염기의 변형 및 산화적 분해 절단을 통한 DNA 손상을 유도한다[5, 21].
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참고문헌 (23)

  1. Blois, M. S. 1958. Antioxidant determination by the use of a stable free radical. Nature 26, 1199-1200. 

  2. Borenfreund, E. and Puerner, J. A. 1984. A simple quantitative procedure using monolayer culture for cytotoxicity assay (HTD/NR-90). J Tissue Cult Methods 9, 7-9. 

  3. Chun, H. J., Hwang, S. G., Lee, S. J., Baek, S. H., Jeon, B. H. and Woo, W. H. 2002. Inhibitory effects of butyl alcohol extract from Caesalpina sappan L. on melanogenesis in melan- a cells. Korean J Pharmacogn 33, 130-136. 

  4. Chung, K. J., Jung, H. J., Jung, S. K. and Rhee, H. K. 2005. Lonicerae Flos contributes to the chemotaxis of eosinophils and secretion of cytokines in A549 human epithelial cells. Korean J Orient Int Med 26, 129-142. 

  5. Davies, K. F. and Goldberg, A. L. 1987. Proteins damaged by oxygen radicals are rapidly degraded in extracts of red blood cells. J Biol Chem 262, 8227-8261. 

  6. Fubini, B. 1998. Surface chemistry and quartz hazard. Ann Occup Hyg 42, 521-530. 

  7. Gordon, M. H. 1996. Dietary antioxidants in disease prevention. Nat Prod Rep 13, 265-273. 

  8. Kim, I. L., Kim, H. C., Kook, Y. B., Park, S. J., Park, Y. G., Park, G. H., Seo, B. I., Seo, Y. B., Song, H. J., Shin, M. K., Lee, Y. J., Lee, Y. C., Lee J. H., Lim, G. H., Cho, S. I., Jeong, J. K., Zoo, Y. S. and Choi, H. Y. 2007. Herbal medicine. pp. 240-242, Young lim publishing Co., Seoul, Korea. 

  9. Kim, Y., Yang, S. Y., Oh, Y. S., Lee, J. W., Lee, Y. K. and Park, Y. C. 2010. Research trends of Lonicera japonica over the last 10 year. J Daejeon Orient Med 19, 17-23. 

  10. Kumaran, A. and Karunakaran, R. J. 2006. Antioxidant and free radical scavenging activity of an aqueous extract of Coleus aromaticus. Food Chem 97, 109-114. 

  11. Lee, Y. S. and Jang, S. I. 2010. Study on the anti-inflammatory effects of remedy prescripted with Lonicerae Flos and scutellariae radix in U937 cells. Korean J Orient Med Prescrip 18, 121-132. 

  12. Looi, M. L., Mohd Dali, A. Z., Md Ali, S. A., Wan Ngah, W. Z. and Mohd Yusof, Y. A. 2008. Oxidative damage and antioxidant status in patients with cervical intraepithelial neoplasia and carcinoma of the cervix. Eur J Cancer Prev 17, 555-560. 

  13. Lrson, R. A. 1988. The antioxidents of higher plants. Phytochemistry 27, 969-978. 

  14. Maeura, Y., Weisburger, J. H. and Williams, G. 1984. Dosedependent reduction of N-2-fluorenylacetamide-induced liver cancer and enhancement of bladder cancer in rats by butylated hydroxytoluene. Cancer Res 44, 1604-1610. 

  15. Martinez, G. R., Loureiro, A. P. M., Marques, S. A., Miyamoto, S., Yamaguchi, L. F., Onuki, J., Almeida, E. A., Garcia, C. C. M., Barbosa, L. F., Medeiros, M. H. G. and Di Mascio, P. 2003. Oxidative and alkylating damage in DNA. Mutat Res 544, 115-127. 

  16. Piantadosi, C. A., Withers, C. M., Bartz, R. R., MacGarvey, N. C., Fu, P., Sweeney, T. E., Welty-Wolf, K. E. and Suliman, H. B. 2011. Heme oxygenase-1 couples activation of mitochondrial biogenesis to anti-inflammatory cytokine expression. J Biol Chem 286, 16374-16385. 

  17. Pitchumoni, S. S. and Doraiswamy, P. M. 1998. Current status of antioxidant therapy for alzheimers disease. J Am Geriatr Soc 46, 1566-1572. 

  18. Rehman, Z., Habbib, F. and Shah, W. H. 2004. Utilization of potatopeels extract as a natural anti-oxidant in bean oil. Food Chem 85, 215-220. 

  19. Shin, J. H. and Yoo, S. K. 2012. Antioxidant properties in microbial fermentation products of Lonicera japonica Thunb. Extract J East Asian Soc Dietary Life 22, 95-102. 

  20. Szabo, S. J., Kim, S. T., Costa, G. L., Zhang, X., Fathman, C. G. and Glimcher, L. H. 2000. A novel transcription factor, T-bet, direct Th1 lineage commitment. Cell 100, 655-669. 

  21. Valko, M., Leibfritz, D., Moncol, J., Cronin, M. T., Mazur, M. and Telser, J. 2007. Free radicals and antioxidants in normal physiological functions and human disease. Int J Biochem Cell Biol 39, 44-84. 

  22. Valko, M., Rhodes, C. J., Moncol, J., Izakovic, M. and Mazur, M. 2006. Free radicals, metals and antioxidants in oxidative stress induced cancer. Chem Biol Interact 160, 1-40. 

  23. Yun, K. J. and Lee, E. Y. 2012. Effects of hot aqueous and ethanol extract from Lonicera japonica Flos on NO and PGE2 in macrophage. J Korean Acupunct Moxa Soc 29, 67-74. 

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