[논문]통초.희렴 추출물의 항산화.항비만 활성 및 혼합물의 항비만 시너지 효과

박정애; 진경숙; 이지영; 권현주; 김병우

doi:10.4014/kjmb.1306.06002

통초.희렴 추출물의 항산화.항비만 활성 및 혼합물의 항비만 시너지 효과
Anti-Oxidative and Anti-Obesity Activities of Tetrapanax papyriferus and Siegesbeckia pubescens Extracts and their Synergistic Anti-Obesity Effects 원문보기

한국미생물·생명공학회지 = Korean journal of microbiology and biotechnology, v.41 no.3, 2013년, pp.341 - 349

박정애 (동의대학교 블루바이오소재개발 및 실용화 지원센터) , 진경숙 (동의대학교 블루바이오소재개발 및 실용화 지원센터) , 이지영 (동의대학교 블루바이오소재개발 및 실용화 지원센터) , 권현주 (동의대학교 블루바이오소재개발 및 실용화 지원센터) , 김병우 (동의대학교 블루바이오소재개발 및 실용화 지원센터)

초록
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본 연구에서는 통초(Tetrapanax papyriferus)와 희렴(Siegesbeckia pubescens)의 항산화 및 항비만 활성을 DPPH radical 소거능과 세포실험계를 이용하여 분석하였다. 통초와 희렴의 DPPH radical 소거능의 50% 저해능($IC_{50}$)은 각각 65.23과 47.79 ${\mu}g/ml$로 나타났다. 또한 두 시료 모두 농도 의존적으로 lipase 효소 활성을 유의적으로 억제시켰으며, 3T3-L1 preadipocyte를 이용하여 지방세포 분화 및 지방생성에 미치는 영향을 분석한 결과 통초와 희렴 모두 지방 세포 분화, 지방 축적, TG 함량 등을 독성 없이 농도의존적으로 억제함을 보였다. 이러한 통초와 희렴의 지방세포분화억제능은 핵심 작용 인자인 $C/EBP{\alpha}$, $C/EBP{\beta}$, 그리고 $PPAR{\gamma}$의 유전자 및 단백질 발현조절에서 기인함을 확인하였다. 또한 통초와 희렴 간의 항비만 시너지 효과를 분석한 결과 각 시료의 단독 처리시보다 병용 처리시 더 높은 지방세포분화억제능을 보여 두 시료간에 시너지 효과를 보유함을 확인하였다. 이러한 결과는 통초 및 희렴의 항비만 활성 및 그 작용 기전을 밝힌 것이며 추후 계속적인 연구를 통해 활성 물질의 규명이 필요할 것으로 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, the anti-oxidative and anti-obesity activities of two medicinal herb extracts, Tetrapanax papyriferus (TP) and Siegesbeckia pubescens (SP), were evaluated using DPPH radical scavenging activity assay, lipase enzyme inhibition assay, and the cell culture model system. Both methanol extracts of TP and SP showed DPPH radical scavenging activities dose-dependently, and the $IC_{50}$ of DPPH radical scavenging activities of the two medicinal herbs were 65.23 and 47.79 ${\mu}g/ml$, respectively. Furthermore, both extracts suppressed effectively lipase enzyme activity dose-dependently. Moreover, TP and SP extracts significantly suppressed adipocyte differentiation, lipid accumulation, triglyceride (TG) contents on 3T3-L1 preadipocytes in a dose-dependent manner without cytotoxicity. Their anti-obesity effect was modulated by cytidine-cytidine-adenosine-adenosine-thymidine (CCAAT)/enhancer binding proteins ${\alpha}$ ($C/EBP{\alpha}$), $C/EBP{\beta}$ and peroxisome proliferator-activated receptor ${\gamma}$ ($PPAR{\gamma}$) gene and protein expressions. Furthermore, TP and SP possessed a synergistic effect on anti-obesity activity. The identification of the active compounds that confer the anti-obesity activity of TP and SP might be needed.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

이에 본 연구에서는 한방에서 약재로 사용되고 있는 통초 및 희렴 추출물의 항비만 효과 및 그 기전을 알아보고 두 소재 간의 시너지 효과를 분석함으로써 기능성 소재로서의 활용 가능성을 확인해 보고자 하였다.

제안 방법

따라서 전자공여능은 항산화작용의 지표로서 사용되고 있으며 특히 식물 추출물의 항산화능 측정에 많이 사용되고 있다. 이러한 전자공여능은 1,1-diphenyl-2-picryl hydrazyl (DPPH) radical 소거능 분석을 이용하여 측정하였다. DPPH는 비교적 안정한 free radical로써, ascorbic acid, tocopherol, polyhydroxy 방향족 화합물, 방향족 아민류 등에 의해 환원되어 짙은 자색이 탈색되는 원리를 이용하여 항산화 활성을 간단히 측정할 수 있는 동시에 식물체의 항산화 활성과도 연관성이 매우 높기 때문에 많이 이용되고 있는 방법이다[13].
본 연구에서는 통초 및 희렴이 보유한 지방 생성 억제능의 작용 기전을 알아보기 위해 각 추출물이 adipogenesis에 관여하는 주요 핵심 조절자인 C/EBPα, C/EBPβ, 그리고 PPARγ의 유전자 및 단백질 발현에 미치는 영향을 분석하였다. 그 결과 Fig.
통초 및 희렴 추출물의 항비만 활성 보유 유무를 알아보기 위해 MDI로 분화를 유도한 3T3-L1 preadipocyte의 adipogenesis에 각 추출물이 미치는 영향을 살펴보았다. 먼저 통초의 경우 Fig.

대상 데이터

실험에 사용한 통초와 희렴은 부산광역시 소재 ㈜대한생약제품에서 구입하여 사용하였다. 통초와 희렴을 각각 10 g씩 측량하여 분말로 파쇄한 후 시료 부피의 5배의 MeOH을가하여 75℃에서 3회 반복 추출하였다.
항비만 활성 분석에 사용되는 대표적인 cell model system 인 3T3-L1 preadipocyte를 American Type Culture Collection (ATCC, USA)로부터 구입하여 10% fetal bovine serum (FBS) 및 penicillin/streptomycin이 포함된 DMEM 배지에서 배양하였다. 0.

데이터처리

실험의 결과는 평균(mean) ± 표준편차(standard deviation, SD)로 나타내었고, 각 데이터의 통계 분석은 unpaired Student's t-test를 통해 p 값이 0.05 미만(p < 0.05)인 경우 유의성이 있는 것으로 판단하였다[1].

이론/모형

Lipase는 주로 췌장에서 분비되어 TG를 glycerol과 fatty acid로 가수분해하는 효소로서 지방소화효소인 pancreatic lipase의 활성 저해능은 시료가 보유한 항비만 활성을 예측하기에 매우 유용한 시험법이다[6]. 본 연구에서는 통초 및 희렴의 항비만 활성을 세포실험계에서 분석하기에 앞서 시료가 보유한 lipase 효소 활성 저해능을 다음과 같이 측정하였다.
2일 경과 후 MDI가 든 배지로 교체하면서 시료를 농도 별로 처리하고 2일 간격으로 총 4회 insulin과 시료를 처리하였다. 마지막 시료를 처리하고 2일 경과 후 위상차 현미경을 이용하여 지방세포 분화 정도 및 시료에 의한 분화 억제 정도를 200배 배율로 관찰하여 촬영한 후, 지방세포 분화 억제능 및 TG 생성 저해능을 Oil Red O staining을 통해 분석하였다[26]. 지방세포 분화 및 시료 처리가 완료된 세포를 1× phosphate buffered saline (PBS)로 씻어준 다음 10% formalin으로 고정하고 Oil Red O staining solution을 처리한 후 30분간 염색하였다.

성능/효과

본 연구에서는 통초 및 희렴이 보유한 지방 생성 억제능의 작용 기전을 알아보기 위해 각 추출물이 adipogenesis에 관여하는 주요 핵심 조절자인 C/EBPα, C/EBPβ, 그리고 PPARγ의 유전자 및 단백질 발현에 미치는 영향을 분석하였다. 그 결과 Fig. 4에 제시된 바와 같이 MDI 처리에 의해 지방세포 분화가 일어난 대조군에서는 세 인자의 유전자 및 단백질 발현이 유의적으로 증가되었으며 각 추출물의 처리에 의해 농도의존적으로 감소함을 보였다. 먼저 통초의 경우 C/EBPα의 유전자 발현은 다소 약하게 억제되었으나 C/EBPβ 와 PPARγ의 경우는 100 μg/ml의 처리에서부터 감소되었으며, 특히 C/EBPβ의 경우 200 μg/ml에서는 발현이 미분화 세포 수준으로 완전히 억제됨을 보였다(Fig.
통초 및 희렴 개별 추출물이 지방세포 분화억제능을 보유함이 확인됨에 따라 두 물질간의 시너지 효과 유무를 알아보았다. 그 결과 Fig. 5에서와 같이 통초와 희렴의 개별 추출물에 비해 통초와 희렴을 1:1로 배합한 혼합물의 항비만 활성이 더 높게 나타나 희렴과 통초 간에 시너지 효과가 있음을 확인하였다. 특히 희렴의 경우 단독 처리시 통초에 비해 다소 낮은 지방세포 분화억제능을 보였으나 통초와 함께 처리하였을 때 그 활성의 정도가 통초 단독 처리시와 유사하거나 더 높게 나타나 통초와의 병용 투여에 의해 더 높은 항비만 활성을 나타낼 수 있음을 시사하였다.
5%로 나타났다. 또한 항산화능의 지표인 DPPH radical 소거능 분석을 통해 두 추출물의 항산능을 분석한 결과 Table 2에 제시된 바와 같이 두 소재 모두 농도의존적인 radical 소거능을 보였으며 radical을 50% 억제시키는 농도를 의미하는 IC₅₀ 값은 통초와 희렴이 각각 65.23과 46.43μg/ml으로 나타나 양성대조군으로 사용한 ascorbic acid에 비해서는 활성이 낮았으나 단일물이 아닌 추출물 상태인 점을 감안할 때 높은 항산화능을 보유하는 것으로 판단된다.
이상의 결과를 통해 통초 및 희렴 추출물이 비교적 높은 항산화능을 보유하고 있고, lipase inhibitor로서 작용할 수 있으며, 낮은 독성과 높은 항비만 활성을 보유함을 확인하였다. 특히 희렴의 경우 단독 처리시 보다 통초와 병용 처리하였을 때 활성이 매우 높아짐을 보여 두 물질간의 시너지 효과를 확인하였다.

후속연구

특히 희렴의 경우 단독 처리시 보다 통초와 병용 처리하였을 때 활성이 매우 높아짐을 보여 두 물질간의 시너지 효과를 확인하였다. 이러한 결과는 한방에서 약재로 사용되고 있는 두 한약재인 통초와 희렴의 항비만 활성 및 그 작용 기작을 밝힌 것으로 각 소재의 생리활성을 과학적으로 규명함으로써 향후 항비만 활성 보유 기능성 식품 및 소재로서의 적용을 위한 근거자료로 활용될 수 있을 것으로 판단되며 이를 위해 추후 두 물질의 항비만 활성 보유 물질의 규명이 필요할 것으로 생각된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	Adipogenesis의 분자적인 기전의 조절 인자는 무엇입니까?	Adipogenesis, 즉 지방세포형성은 지방세포가 만들어지는 분화과정으로서 세포의 형태의 변화 및 관련 유전자와 단백질의 발현 변화를 동반하는데[14, 23], 이러한 adipogenesis 연구를 위한 in vitro cell model system으로는 일반적으로 mouse embryo로부터 유래된 지방전구세포인 3T3-L1을 주로 사용하며 지방세포로의 분화를 위해서는 insulin, dexamethasone (DEX), 3-isobutyl-1-methylxanthine (IBMX) 등의 분화유도인자를 필요로 한다[5, 11]. Adipogenesis의 분자적인 기전으로는 peroxisome proliferator-activated receptor γ (PPARγ) 및 cytidine-cytidine-adenosine-adenosinethymidine (CCAAT)/enhancer binding proteins (C/EBPα, C/EBPβ, C/EBPδ) 등과 같은 adipogenic transcription factor 등이 중요한 조절자로서 관여하는 것으로 알려져 있다[18]. 분화된 지방세포에서는 백색지방세포(white adipose tissue) 에서 나타나는 TG의 축적과 같은 형태적 특징과 함께 지방세포 특이적 유전자의 발현이 나타나며, 효과적인 비만억제를 위해서는 지방세포 분화과정에 관여하는 전사인자들의 활성을 억제하는 것이 매우 중요한 것으로 밝혀졌다[4, 24, 30].
	희렴은 무엇입니까?	희렴(Siegesbeckia pubescens)은 희첨, 시첨, 저고 또는 진득찰이라고도 불리는 국화과 식물 또는 이의 전초를 건조시킨 한약재를 지칭한다. 풀의 냄새가 돼지와 비슷하고 맵고 쏘는 맛이 있다.
	한방에서 본 통초의 효능은?	성분으로는 회분, 지방질, 단백질, 섬유질을 포함하며 맛은 싱겁고 독이 없으며 성질은 평하다. 한방에서는 해독, 해열, 이뇨작용이 강하여 몸 속의 독을 풀고 열을 내리며 소변을 잘 나오게 하여 부은 것을 내리는 효과가 있는 것으로 알려져 있으며 폐기를 내리고 대변과 소변, 젖을 잘 나오게 하며, 임질, 요도염, 방광염, 부종, 현기증, 상기증, 코막힘 등을 치료한다. 또한 눈을 밝게 하고 열을 내리며, 갖은 중독을 풀어주며, 황달을 낫게 하며 갖은 염증을 삭혀주는 등의 효능이 있다. 보고된 생리활성으로 통초 추출물의 세포사멸을 통한 암세포 독성 유도[17], 통초 추출물의 항산화 활성 및 항노화 효과[22] 등이 있으나 통초의 항비만 활성에 대해서는 연구된 바 없다.

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