tert-Butyl Hydroperoxide로 산화 스트레스가 유도된 HepG2 세포에서 말채나무 열수추출물의 항산화 활성 Antioxidant Activities of Hot Water Extract from Cornus walteri Wanger against Oxidative Stress Induced by tert-Butyl Hydroperoxide in HepG2 Cells원문보기
말채나무 열수추출물의 항산화 활성을 알아보기 위해 HepG2 세포에 TBHP로 산화 스트레스를 유도한 뒤 말채나무 열수추출물의 세포 보호효과, ROS 생성억제, 지질과산화 억제 및 GSH 생성에 미치는 영향에 대해 살펴보았다. 말채나무 열수추출물은 HepG2 세포에 TBHP로 산화 스트레스를 유도한 뒤 나타나는 세포독성에 대해 농도 의존적으로 유의하게 세포 보호효과를 보였으며, ROS 생성과 과산화물에 대한 지표로서 측정한 MDA도 말채나무 열수추출물에 의해 효과적으로 억제되었다(P<0.05). 또한 항산화 성분으로 생체 내에서 산화 및 환원반응에 중요한 역할을 하며 항산화 효소인 GSH-Px, GST에 전자공여체로 작용하는 GSH의 생성촉진 효능에서도 말채나무 열수추출물은 산화 스트레스로 감소된 GSH의 생성을 농도 의존적으로 촉진시켰다(P<0.05). 산화 스트레스에 의해 활성이 증가된 항산화 효소(CAT, SOD, GSH-Px, GR)도 말채나무 열수추출물의 처리로 감소하는 경향을 보였다. 이러한 결과로 미루어 보아 말채나무 열수 추출물은 인체 내에서 질병과 노화를 일으키는 원인 물질인 활성산소에 대해 강한 항산화 활성을 나타냄에 따라 보다 다양한 형태의 소재로 활용될 수 있을 것으로 생각된다.
말채나무 열수추출물의 항산화 활성을 알아보기 위해 HepG2 세포에 TBHP로 산화 스트레스를 유도한 뒤 말채나무 열수추출물의 세포 보호효과, ROS 생성억제, 지질과산화 억제 및 GSH 생성에 미치는 영향에 대해 살펴보았다. 말채나무 열수추출물은 HepG2 세포에 TBHP로 산화 스트레스를 유도한 뒤 나타나는 세포독성에 대해 농도 의존적으로 유의하게 세포 보호효과를 보였으며, ROS 생성과 과산화물에 대한 지표로서 측정한 MDA도 말채나무 열수추출물에 의해 효과적으로 억제되었다(P<0.05). 또한 항산화 성분으로 생체 내에서 산화 및 환원반응에 중요한 역할을 하며 항산화 효소인 GSH-Px, GST에 전자공여체로 작용하는 GSH의 생성촉진 효능에서도 말채나무 열수추출물은 산화 스트레스로 감소된 GSH의 생성을 농도 의존적으로 촉진시켰다(P<0.05). 산화 스트레스에 의해 활성이 증가된 항산화 효소(CAT, SOD, GSH-Px, GR)도 말채나무 열수추출물의 처리로 감소하는 경향을 보였다. 이러한 결과로 미루어 보아 말채나무 열수 추출물은 인체 내에서 질병과 노화를 일으키는 원인 물질인 활성산소에 대해 강한 항산화 활성을 나타냄에 따라 보다 다양한 형태의 소재로 활용될 수 있을 것으로 생각된다.
The objective of this study was to investigate the effect of hot water extract from Cornus walteri Wanger (CWE) on tert-butyl hydroperoxide (TBHP)-induced oxidative stress in HepG2 cells. Generation of reactive oxygen species (ROS), concentrations of cellular lipid peroxidation products and reduced ...
The objective of this study was to investigate the effect of hot water extract from Cornus walteri Wanger (CWE) on tert-butyl hydroperoxide (TBHP)-induced oxidative stress in HepG2 cells. Generation of reactive oxygen species (ROS), concentrations of cellular lipid peroxidation products and reduced glutathione, and antioxidant enzyme activity were used as biomakers of cellular oxidative status. Cells pretreated with CWE (25~200 ${\mu}g/mL$) showed an increased resistance to oxidative stress in a dose-dependent manner, as revealed by a higher percentage of surviving cells compared to control cells. ROS generation induced by TBHP was significantly reduced when cells were pretreated with 200 ${\mu}g/mL$ CWE for 4 h. Pretreatment with CWE (5~50 ${\mu}g/mL$) prevented the decrease in reduced glutathione and the increase in malondialdehyde and ROS evoked by TBHP in HepG2 cells. Finally, CWE pretreatments prevented the significant increase of glutathione peroxidase, catalase, glutathione reductase, and superoxide dismutase activities induced by TBHP. These results show that CWE has significant protective ability against a TBHP-induced oxidative insult and that the modulation of antioxidant enzymes by CWE may have an important antioxidant effect on TBHP-induced oxidative stress in HepG2 cells.
The objective of this study was to investigate the effect of hot water extract from Cornus walteri Wanger (CWE) on tert-butyl hydroperoxide (TBHP)-induced oxidative stress in HepG2 cells. Generation of reactive oxygen species (ROS), concentrations of cellular lipid peroxidation products and reduced glutathione, and antioxidant enzyme activity were used as biomakers of cellular oxidative status. Cells pretreated with CWE (25~200 ${\mu}g/mL$) showed an increased resistance to oxidative stress in a dose-dependent manner, as revealed by a higher percentage of surviving cells compared to control cells. ROS generation induced by TBHP was significantly reduced when cells were pretreated with 200 ${\mu}g/mL$ CWE for 4 h. Pretreatment with CWE (5~50 ${\mu}g/mL$) prevented the decrease in reduced glutathione and the increase in malondialdehyde and ROS evoked by TBHP in HepG2 cells. Finally, CWE pretreatments prevented the significant increase of glutathione peroxidase, catalase, glutathione reductase, and superoxide dismutase activities induced by TBHP. These results show that CWE has significant protective ability against a TBHP-induced oxidative insult and that the modulation of antioxidant enzymes by CWE may have an important antioxidant effect on TBHP-induced oxidative stress in HepG2 cells.
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문제 정의
그러나 말채나무 추출물에 대한 항산화 물질의 함량 및 항산화력에 관한 연구는 없는 실정이다. 본 연구에서는 다량의 phenol 화합물을 함유하고 있는 말채나무에 강력한 항산화 활성이 있을 것으로 판단하여 말채나무를 열수 추출한 후 동결건조한 것을 시료로 하여 항산화 활성에 대해 연구하였다. 즉 HepG2 세포에 tert-butyl hydroperoxide(TBHP)로 산화 스트레스를 가했을 때 세포 생존율 및 세포독성 보호 효과와 ROS 생성 억제효과, 지질과산화물의 측정지표인 malondialdehyde(MDA)의 농도, 그리고 세포 내 항산화 방어시스템의 주요 효소들의 활성 및 체내 비 효소적 항산화물질인 glutathione의 생성에 미치는 영향에 대해 연구하였다.
본 연구에서는 다량의 phenol 화합물을 함유하고 있는 말채나무에 강력한 항산화 활성이 있을 것으로 판단하여 말채나무를 열수 추출한 후 동결건조한 것을 시료로 하여 항산화 활성에 대해 연구하였다. 즉 HepG2 세포에 tert-butyl hydroperoxide(TBHP)로 산화 스트레스를 가했을 때 세포 생존율 및 세포독성 보호 효과와 ROS 생성 억제효과, 지질과산화물의 측정지표인 malondialdehyde(MDA)의 농도, 그리고 세포 내 항산화 방어시스템의 주요 효소들의 활성 및 체내 비 효소적 항산화물질인 glutathione의 생성에 미치는 영향에 대해 연구하였다.
가설 설정
3)Mean of triplicate determination expressed as mg TEAC per 100 g of CWE.
4)Reducing power activity of water extracts expressed as optical density at 700 nm.
5)Values with the same letter in the same column are not significantly different (P<0.05).
제안 방법
24시간 후 배지를 버리고 배양세포 표면을 PBS 용액으로 세척 후 같은 양의 배지와 PBS에 녹인 말채나무 열수추출물 25, 50, 100 및 200 μg/mL를 각 well에 처리 하였다.
48시간 후 배지는 다양한 농도(5, 10, 25 및 50 μg/mL)의 말채나무 물 추출물을 처리하였다.
4시간 후 세포는 200 μM TBHP로 4시간 동안 산화 스트레스를 유도한 후 말채나무 시료의 보호효과는 MTT 방법으로 micro plate reader(BioTek Inc., Winooski, VT, USA)를 사용하여 550 nm에서 흡광도의 측정에 의해 절대 세포 생존율을 수량화 하였으며 3회 반복 실험하였다.
GR의 활성은 5,5'-dithiobis(2-nitrobenzoic acid)를 사용하여 결정하였고, thiobenzoic acid 형성 때문에 412 nm에서 흡광도 증가를 측정하였다.
따라서 이들 효소는 지질과산화의 개시단계에서 지질산화를 저해하는 효과를 가지는 것으로 보고되었다(35). HepG2 세포에 TBHP로 산화 스트레스를 유도했을 때 이에 대응하는 항산화효소의 활성을 알아보고자 CAT, GSH-Px, SOD, GR의 활성을 측정하였으며 그 결과는 Table 2와 같다. 세포에 TBHP 1 mM을 4시간 동안 처리했을 경우 CAT, SOD, GSH-Px, GR의 활성은 아무 것도 처리하지 않은 정상세포에 비해 모두 유의적으로 증가(P<0.
말채나무 열수추출물의 in vitro 항산화 활성을 측정하기 위하여 DPPH와 ABTS 라디칼 소거능 및 환원력을 측정하였다. 즉 DPPH 라디칼을 0.
말채나무 열수추출물의 페놀성 화합물의 함량은 FolinCiocalteu phenol(FC) reagent가 추출물의 phenolic compounds에 의해 환원된 결과 몰리브덴을 청색으로 발색하는 것을 원리로 분석하였다(12). 즉 추출물 100 μL에 2% Na2CO3 용액 2 mL를 가한 후 3분간 방치하여 50% FC reagent 100 μL를 가하고 30분 후, 반응액의 흡광도 값을 spectrophotometer(UV-1650, Shimadzu, Kyoto, Japan)를 이용하여 750 nm에서 측정하였다.
말채나무 열수추출물의 항산화 활성을 알아보기 위해 HepG2 세포에 TBHP로 산화 스트레스를 유도한 뒤 말채나무 열수추출물의 세포 보호효과, ROS 생성억제, 지질과산화 억제 및 GSH 생성에 미치는 영향에 대해 살펴보았다. 말채나무 열수추출물은 HepG2 세포에 TBHP로 산화 스트레스를 유도한 뒤 나타나는 세포독성에 대해 농도 의존적으로 유의하게 세포 보호효과를 보였으며, ROS 생성과 과산화물에 대한 지표로서 측정한 MDA도 말채나무 열수추출물에 의해 효과적으로 억제되었다(P<0.
말채나무 열수추출물의 환원력은 추출물 250 μL에 0.2 M sodium phosphate buffer(pH 6.6) 250 μL, 1% potassium ferricyanide(K3Fe(CN)6) 250 μL를 각각 혼합하여 50°C에서 20분 동안 반응시킨 후 1% trichloroacetic acid(CCl3COOH, w/v)를 가하였다.
말채나무 열수추출물이 HepG2 세포의 증식에 미치는 영향을 알아보기 위해 MTT assay를 이용한 세포 생존율을 측정하였다. 말채나무 열수추출물의 농도를 각각 25, 50, 100 및 200 μg/mL로 처리한 후 세포 생존율을 측정한 결과 농도별로 처리한 구간 내 세포 생존율은 90.
1). 말채나무 열수추출물이 세포 생존율에 영향을 미치지 않는 것이 확인됨에 따라 세포에 TBHP로 산화 스트레스를 유도했을 때 세포독성에 대한 추출물의 보호효과를 알아보았다. 세포에 말채나무 열수추출물을 농도별(25~200 μg/mL)로 전 처리한 후, TBHP 200 μM을 4시간 동안 세포에 노출시킨 결과 말채나무 열수추출물이 처리되지 않은 세포에서는 대조군인 정상세포에 비해 세포 생존율이 53.
Glutathione peroxidase(GSH-Px)의 활성은 GSH-Px에 의한 GSH의 산화에 근거하여 GR에 의한 NADPH의 소멸에 결합하는 기질로서 cummen hydroperoxide를 사용하였다(19). 세포 내 catalase(CAT) 활성은 Fossati 등(20)의 방법을 변형하여 측정하였으며, superoxide dismutase(SOD)는 Ukeda 등(21)의 방법을 이용하여 측정하였다.
그러므로 세포 내 ROS의 축적은 살아있는 세포에 산화적 손상의 좋은 지표이다. 세포 내에서 산화 스트레스에 의해 발생하는 ROS 생성에 대한 말채나무 열수추출물의 억제활성을 알아보기 위해 HepG2세포에 TBHP로 산화 스트레스를 유도한 뒤 DCFH-DA probe를 이용하여 ROS의 양에 따른 형광발생 정도를 측정하였다. DCFH-DA는 비극성, 비이온성구조를 가짐으로써 세포막을 통과하여 확산할 수 있다.
5 mM NADPH가 포함된 반응 혼합물(180 μL)을 첨가하여 412 nm에서 spectrophotometer를 사용하여 10분 동안 20초 간격으로 측정하였다. 세포 용해물에서 GSH의 농도는 표준 곡선를 이용하여 계산하였고 단백질 mg당 GSH의 nmol로 표현하였다. GR의 활성은 5,5'-dithiobis(2-nitrobenzoic acid)를 사용하여 결정하였고, thiobenzoic acid 형성 때문에 412 nm에서 흡광도 증가를 측정하였다.
세포를 PBS로 세척한 후 1 mM TBHP를 첨가하였다. 세포간에 상응하는 ROS는 fluorescent spectrophotometer(Perkin-Elmer, Norwalk, CT, USA)로 100분 동안 여기파장(excitation wavelength) 485 nm와 방출파장(emission wavelength)을 530 nm에서 fluorescent intensity를 측정하였다.
원심분리 후 상등액 20 μL에 3 mM 5,5'-dithiobis(2-nitrobenzoic acid), 400 units/mL glutathione reductase(GR) 그리고 2.5 mM NADPH가 포함된 반응 혼합물(180 μL)을 첨가하여 412 nm에서 spectrophotometer를 사용하여 10분 동안 20초 간격으로 측정하였다.
즉 세포를 96-well plate에 5×104의 농도로 각 well에 분주하고 말채나무 열수추출물을 다양한 농도(25, 50, 100 및 200 μg/mL)로 전 처리하였다.
즉 추출물 100 μL에 2% Na2CO3 용액 2 mL를 가한 후 3분간 방치하여 50% FC reagent 100 μL를 가하고 30분 후, 반응액의 흡광도 값을 spectrophotometer(UV-1650, Shimadzu, Kyoto, Japan)를 이용하여 750 nm에서 측정하였다.
말채나무 열수추출물의 총 플라보노이드 함량은 추출물 250 μL에 증류수 1 mL와 5% NaNO₂ 75 μL를 가한 다음, 5분 후 10% AlCl3 6H2O 150 μL를 가하여 6분 방치하고 1 N NaOH 500 μL를 가하고 11분 후, 반응액의 흡광도 값을 510 nm에서 측정하였다(13). 표준물질인 (+)-catechin hydrate를 사용하여 검량선을 작성한 후, 총 플라보노이드 함량은 시료 100 g 중의 mg (+)-catechin hydrate로 표시하였다.
희석된 ABTS 용액 1 mL에 추출액 50 μL를 가하여 60분 후에 흡광도의 변화를 측정하였다(15).
대상 데이터
(St. Louis, MO, USA)의 제품을 사용하였으며, 4-(3-(4-diophenyl)-2-(4-nitrophenyl)-2H-5-tetrazolio)-1,3-benzene disulfonate sodium salt(WST-1)는 Roche(Mannheim, Germany)에서 구입하였고, fetal bovine serum(FBS), Dulbeco's modified Eagle's medium(DMEM), trypsin-EDTA, penicillin-streptomycin은 Gibco-BRL(Grand Island, NY, USA)에서 구입하였으며 HepG2 세포는 Korean collection for type culture(Daejeon, Korea)에서 구입하여 사용하였다.
본 실험에 사용된 말채나무는 강원도 영월지역에서 자생하는 것으로 2011년 4월 승맥가(Yeongwol, Korea)로부터 구입하였으며 구입한 시료는 이물질이 제거되도록 세척한 후 건조하여 사용하였다.
데이터처리
실험의 결과 값은 평균±표준편차로 나타냈으며 실험군 간의 비교분석은 SAS version 8.1(SAS Institute, Cary, NC, USA)을 이용하여 one-way analysis of variance 분석 후 각 농도의 평균차의 통계적 유의성을 P<0.05 수준에서 Duncan's multiple range test에 의해 검정하였다.
이론/모형
HepG2 cells were treated with different concentration of CWE (25～200 μg/mL) for 4 hours. Cell viability was determined by MTT assay.
MDA 측정은 thiobarbituric acid (TBA) 방법(17)으로 측정하였다. 즉, 상등액 0.
ROS는 fluorescent probe DCFH-DA 방법을 이용하여 측정하였다. 즉 세포를 96-well plate에 5×104의 농도로 각 well에 분주하고 말채나무 열수추출물을 다양한 농도(25, 50, 100 및 200 μg/mL)로 전 처리하였다.
, Newtown, CT, USA)를 사용하여 10초간 용해하였으며, 용해물은 4℃에서 10분간 10,000×g로 원심분리하고 상등액은 즉시 GSH 및 항산화 효소 활성 분석에 사용하였다. 세포 내의 총 GSH는 Baker 등(18)의 변형된 방법에 따라 측정하였다. 세포 용해물에는 단백질을 침전시키기 위해 5% sulfosalicylic acid를 첨가한 후 4℃에서 10분간 10,000×g로 원심분리 하였다.
성능/효과
3)Glutathione reductase (GR) (nmol/minute/mg of protein).4)Glutathione peroxidase (GSH-Px) (nmol/minute/mg of protein) were evaluated in HepG2 cells treated with 1 mM tert-butyl hydroperoxide (TBHP) for 4 hours. Values represent the mean±standard deviation of three replications.
그러나 말채나무 열수추출물을 25, 50, 100 및 200 μg/mL의 농도로 전 처리한 세포에 TBHP를 처리한 결과 ROS는 농도에 따라 생성이 억제되는 효과를 보여주었다.
그러나 말채나무 열수추출물을 5, 10, 25 및 50 μg/mL 농도로 전 처리한 세포에 TBHP로 산화 스트레스를 유도했을 경우 증가된 SOD, GSH-Px, CAT 및 GR의 활성이 농도 의존적으로 감소하는 경향을 보였으며 10 μg/mL에서는 모든 효소의 활성이 유의적으로 감소하였다(P<0.05).
그러나 말채나무 열수추출물을 5, 10, 25 및 50 μg/mL의 농도로 전 처리한 세포에 TBHP를 4시간 동안 처리한 결과 GSH의 농도는 추출물의 농도 의존적으로 증가하는 경향을 보였다.
그러나 말채나무 열수추출물의 경우 200 μg/mL로 처리하였을 때 ROS의 생성은 정상세포보다 더 낮은 수치를 보여 말채나무 열수추출물은 산화 스트레스에 의한 ROS 생성 억제에 강한 활성이 있는 것으로 나타났다.
그러나 말채나무 열수추출물이 5, 10, 25 및 50 μg/mL의 농도로 전 처리된 세포에 TBHP 1 mM을 동일하게 처리한 결과 지질과산화 반응은 농도 의존적으로 억제되어 세포의 MDA 농도가 감소하는 경향을 보였다.
그러나 말채나무 열수추출물이 전 처리된 세포에서는 세포생존율이 농도 의존적으로 증가했으며, 특히 200 μg/mL에서는 95.50%의 세포 생존율을 보여 말채나무 열수추출물은 TBHP로 유도된 산화 스트레스에 대해 세포 보호효과가 있는 것으로 판단되었다.
따라서 말채나무 열수추출물의 세포보호효과를 포함한 항산화 기전을 더 명확히 하기 위해 세포 내 GSH의 변화를 측정하였으며 실험결과 HepG2 세포에 TBHP 1mM을 단독으로 처리하여 산화 스트레스를 유도한 세포에서 GSH의 농도는 8.32 nmol/mg protein으로 아무것도 처리하지 않은 정상세포의 39.11 nmol/mg protein에 비해 현저하게 감소하였다(P<0.05, Fig. 5).
또한 말채나무 열수추출물의 항산화활성을 측정하기 위해 DPPH와 ABTS 라디칼 소거능을 Trolox equivalent antioxidant capacity(TEAC)로 측정한 결과 각각 853.41±22.31 및 238.41±81.50 mg TEAC/100 g으로 나타났으며 항산화활성과 밀접한 관련이 있는 환원력에 대한 흡광도 값을 300 μg/mL의 농도에서 측정한 결과 0.70으로 나타났다.
말채나무 열수추출물은 HepG2 세포에 TBHP로 산화 스트레스를 유도한 뒤 나타나는 세포독성에 대해 농도 의존적으로 유의하게 세포 보호효과를 보였으며, ROS 생성과 과산화물에 대한 지표로서 측정한 MDA도 말채나무 열수추출물에 의해 효과적으로 억제되었다(P<0.05).
말채나무 열수추출물의 농도를 각각 25, 50, 100 및 200 μg/mL로 처리한 후 세포 생존율을 측정한 결과 농도별로 처리한 구간 내 세포 생존율은 90.54~97.97%로 측정됨에 따라 200 μg/mL 농도까지는 세포독성이 없음을 확인하였다(Fig. 1).
이렇게 생긴 과산화지질은 세포나 조직막을 손상시켜 노화 현상 촉진, 동맥경화와 같은 질병을 유발하는 원인으로 작용한다. 말채나무 열수추출물의 지질과산화 억제활성을 알아보기 위해 HepG2 세포에 아무것도 처리하지 않은 정상세포의 MDA 농도를 측정한 결과 1.66 nmol/mg protein이었다(Fig. 4). 그러나 TBHP 1 mM을 단독으로 4시간 동안 세포에 처리하였을 때 MDA 농도는 2.
05). 산화 스트레스에 의해 활성이 증가된 항산화 효소(CAT, SOD, GSH-Px, GR)도 말채나무 열수추출물의 처리로 감소하는 경향을 보였다. 이러한 결과로 미루어 보아 말채나무 열수 추출물은 인체 내에서 질병과 노화를 일으키는 원인 물질인 활성산소에 대해 강한 항산화 활성을 나타냄에 따라 보다 다양한 형태의 소재로 활용될 수 있을 것으로 생각된다.
세포에 말채나무 열수추출물을 농도별(25~200 μg/mL)로 전 처리한 후, TBHP 200 μM을 4시간 동안 세포에 노출시킨 결과 말채나무 열수추출물이 처리되지 않은 세포에서는 대조군인 정상세포에 비해 세포 생존율이 53.98%로 유의적인 감소를 보였다(P<0.05, Fig. 2).
시료의 MDA 농도는 1.56×105 M-1cm-1의 흡광계수를 사용하여 측정하였고 그 결과는 단백질 mg당 MDA의 nmol로 표현하였다.
따라서 세포 내 ROS의 양이 많을수록 측정되는 형광값이 커지므로 추출물 내에 항산화물질이 존재하는 경우 항산화물질에 의한 ROS 생성이 억제 되어 DCF 형광도가 감소되는 것을 이용하여 측정한다(27,28). 실험결과 TBHP 1 mM을 4시간 동안 처리하여 산화 스트레스를 유발한 세포에서는 시간이 경과함에 따라 아무것도 처리하지 않은 정상세포에 비해 ROS의 생성이 빠르게 증가하였다(Fig. 3). 그러나 말채나무 열수추출물을 25, 50, 100 및 200 μg/mL의 농도로 전 처리한 세포에 TBHP를 처리한 결과 ROS는 농도에 따라 생성이 억제되는 효과를 보여주었다.
Alia 등(36)은 HepG2 세포에 TBHP로 산화 스트레스를 유도했을 때 GSH-Px, CAT, SOD, GR과 같은 항산화 효소의 활성이 유의적으로 증가하였으나 양파와 같은 다양한 식이에 존재하는 flavonol 중 하나인 quercetin으로 처리하였을 때 항산화효소의 활성이 감소하였다고 보고하였고, Kim 등(31)도 탈지된 포도씨의 OPF와 PPF의 항산화 효소 활성시험에서 TBHP로 산화 스트레스를 유도했을 경우 GSH-Px, CAT, SOD의 활성이 증가하였지만 PPF와 OPF를 20 μg/mL 농도로 처리하였을 때 감소하였다고 보고하였다. 위의 결과로 볼 때 앞에서 연구한 말채나무 열수추출물의 지질과산화 억제활성 및 GSH의 농도 증가는 GSH-Px 및 GR의 활성으로 인한 GSH의 산화･환원 사이클의 기전으로 사료된다. 이로써 말채나무는 HepG2 세포 내에서 질병과 노화의 원인물질인 활성산소에 대해 항산화활성을 나타내는 것으로 확인되었다.
위의 결과로 볼 때 앞에서 연구한 말채나무 열수추출물의 지질과산화 억제활성 및 GSH의 농도 증가는 GSH-Px 및 GR의 활성으로 인한 GSH의 산화･환원 사이클의 기전으로 사료된다. 이로써 말채나무는 HepG2 세포 내에서 질병과 노화의 원인물질인 활성산소에 대해 항산화활성을 나타내는 것으로 확인되었다.
특히 말채나무 열수추출물의 농도를 10 μg/mL 이상으로 처리한 세포에서의 GSH 농도는 TBHP로 손상된 세포에 비해 유의적으로 증가하였으며(P<0.05), 추출물의 최고 처리농도인 50 μg/ mL일 때 GSH의 농도는 정상세포와 거의 유사한 수준인 35.43 nmol/mg protein이었다.
특히 추출물이 25, 50 μg/mL로 처리된 세포에서의 MDA 농도는 각각 2.25 nmol/mg protein 및 2.05 nmol/mg protein으로 TBHP로 산화 스트레스가 유도된 세포에 비해 통계적으로 유의하게 감소하였다(P<0.05).
후속연구
산화 스트레스에 의해 활성이 증가된 항산화 효소(CAT, SOD, GSH-Px, GR)도 말채나무 열수추출물의 처리로 감소하는 경향을 보였다. 이러한 결과로 미루어 보아 말채나무 열수 추출물은 인체 내에서 질병과 노화를 일으키는 원인 물질인 활성산소에 대해 강한 항산화 활성을 나타냄에 따라 보다 다양한 형태의 소재로 활용될 수 있을 것으로 생각된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
활성산소에는 어떤 것들이 있는가?
인간을 비롯한 산소를 이용하는 모든 생명체들은 공기 중의 산소를 이용하여 생명유지에 필요한 에너지를 발생하는 과정에서 활성산소종(reactive oxygen species, ROS)이 발생한다(1). 활성산소는 광범위한 생체 현상에 관여하여 직접 또는 간접적으로 생체의 장애를 일으키는 것으로 알려져 있으며 유해산소로 알려져 있는 활성산소인 superoxide radical(O2-·), hydrogen peroxide(H2O2), hydroxyl radical(·OH), singlet oxygen(1O2) 등은 가장 안정한 형태인 삼중항 산소(triplet oxygen, 3O2)가 환원되면서 생성되어진다. 이러한 활성산소는 반응성이 매우 강하여 주위의 화합물과 쉽게 반응하여 높은 반응성을 갖는다(2,3).
말채나무는 무엇인가?
이러한 산화 스트레스가 지속되면 DNA를 손상시켜 암을 유발하고, 세포 생체막의 구성성분인 불포화지방산을 공격하여 과산화반응을 일으켜 체내 과산화지질을 축적함으로써 피부노화를 비롯한 동맥경화, 뇌졸중, 당뇨병, 종양의 생성과 같은 여러 가지 질병을 야기한다고 알려져 있다(4-7). 말채나무(Cornus walteri Wanger)는 우리나라 전국 각지의 습기가 비교적 많은 계곡 주변이나 궁궐, 왕릉에서 많이 볼 수 있는 나무로 층층나무과(Cornaceae), 층층나무속(Cornus)에 속하는 교목성 낙엽활엽수이다(8). 한방에서는 말채나무의 가지와 잎을 모래지엽(毛棶枝葉)이라 하여 설사를 멈추거나 옻독을 치료하는데 사용하고 있으며, 민간에서는 말채나무를 달여 먹으면 살이 빠진다 하여 ‘신선목’ 또는‘빼빼목’이라는 이름으로 사용되어 왔다.
세포 내 항상성이 깨지면서 활성산소의 생성이 증가하여 산화 스트레스가 지속되면 어떤 결과를 초래할 수 있는가?
이렇게 발생된 활성산소는 자기방어기구인 생체 내 제거 기작에 의해 대부분 몸속에서 저절로 없어지거나 각종 감염을 막는 면역 기능도 하지만, 생체 방어기구에 이상이 초래되거나 각종 물리적･화학적 요인에 의해 세포 내 항상성이 깨지면서 활성산소의 생성이 증가하여 산화 스트레스를 초래한다. 이러한 산화 스트레스가 지속되면 DNA를 손상시켜 암을 유발하고, 세포 생체막의 구성성분인 불포화지방산을 공격하여 과산화반응을 일으켜 체내 과산화지질을 축적함으로써 피부노화를 비롯한 동맥경화, 뇌졸중, 당뇨병, 종양의 생성과 같은 여러 가지 질병을 야기한다고 알려져 있다(4-7). 말채나무(Cornus walteri Wanger)는 우리나라 전국 각지의 습기가 비교적 많은 계곡 주변이나 궁궐, 왕릉에서 많이 볼 수 있는 나무로 층층나무과(Cornaceae), 층층나무속(Cornus)에 속하는 교목성 낙엽활엽수이다(8).
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