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초록
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본 연구에서는 삼정환의 혼합추출물과 개별추출물을 비교하여 항산화에 중요한 역할을 하고 있는 총 페놀 함량과 DPPH 자유라디칼 소거능 및 $TNF{\alpha}$의 유전자발현변화를 분석하였고, 항비만과 지질대사개선에 밀접한 요소인 AMPK-${\alpha}1$, HMG-CoA reductase, $PPAR{\gamma}$의 유전자 발현변화와 3T3-L1세포에서 Oil red O 실험을 하여 세포 내 지방구 함량의 변화를 살펴보았다. DPPH 자유라디칼 소거능은 두 군에서 큰 차이를 보이지 않았으며, 3T3-L1세포의 세포생존율은 삼정환의 혼합추출물과 개별추출물에서 모두 $200{\mu}g/ml$의 농도에서 높은 생존율을 보였다. 총 페놀함량 역시 개별추출물에서 더욱 많이 나타난 것을 알 수 있었으나, 종합적으로 항산화능력은 혼합추출물과 개별추출물이 유사한 것으로 나타났다. 비만과 관련성 있는 지질대사와 관련된 지표들을 분석해본 결과, Oil red O staining에서 혼합추출물을 처리한 군은 대조군과 큰 차이를 보이지 않은 반면, 개별추출물에서 지방구의 수가 감소한 것을 확인하였고, 항비만 효과에 주요한 타깃 유전자로 알려져 있는 AMPK-${\alpha}1$$PPAR{\gamma}$ 모두 혼합추출물에 비해 개별추출물에서 유의성 있는 변화를 확인하였다. 지질대사를 활성화시키는 HMG-CoA reductase 역시 유의성 있는 효과는 확인하지 못했으나 개별추출물에서 더욱 감소된 것을 알 수 있었다. 종합적으로, 삼정환을 혼합한 상태로 추출을 한 것보다 개별 약재를 추출한 것을 혼합하여 사용한 개별추출군이 항산화 및 항비만 효과에 더 나은 효능이 있는 것을 확인하였고, 이는 기존 환제의 제형으로 사용하던 약재의 실험에서 추출방법 및 제형에 더욱 심도 있는 연구가 필요하다는 것을 시사하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Objectives: This study is to confirm the effect of combined extract and individual extract of Samjunghwan (SJH) in anti-oxidative and anti-obesity effect. Methods: Combined ethanol extract of readily made SJH and individual ethanol extract of Atractylodes japonica, Cortex lycii radicis, and Morus al...

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

  • PCR 증폭은 초기변성 95°C10초, 적정 변동온도(Table 1)에 따라 10초, 신장반응 72°C 15초로 하여 cycle 동안 진행하였다.
  • 각군에서 얻은 2 μg의 RNA는 cDNA synthesis kit (SprintTM RT Complete Oligo(dT)18; Clontech, Mountain View, CA, USA)를 이용해 역전사하였다. 각 시료는 Light-Cycler-FastStart DNA Master SYBR Green (Roche, Indianapolis, ID, USA)과 각 primer (Table 1)를 사용해 LightCycler instrument (Roche 480 real time PCR system)를 통해 진행하였다. PCR 증폭은 초기변성 95°C10초, 적정 변동온도(Table 1)에 따라 10초, 신장반응 72°C 15초로 하여 cycle 동안 진행하였다.
  • 실험에 사용된 삼정환은 상심자, 지골피, 창출을 일정 비율 (3:1:1)로 구성하여 21 g 및 20 g의 건조 시료를 준비하였다. 각각의 건조 시료에 30% 에탄올(100 ml)을 첨가하여 1시간 열탕 추출을 진행하여 추출액을 얻었으며, 이를 감압농축하여 1.5 g (3:1:1 혼합 시료)을 확보하였다.
  • 각군에서 얻은 2 μg의 RNA는 cDNA synthesis kit (SprintTM RT Complete Oligo(dT)18; Clontech, Mountain View, CA, USA)를 이용해 역전사하였다.
  • 따라서 본 연구에서는 삼정환을 혼합추출한 군과 세 가지 구성 약물들을 각각 추출하여 혼합한 개별 추출군을 나누어 비교한 실험을 하였다. 삼정환의 혼합추출물과 개별추출물을 통해 항산화효과의 지표에 해당하는 총 페놀 함량과 2,2-Diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) 자유라디칼 소거 활성, 세포생존율, TNFα 전사인자의 유전자발현 변화를 분석하였으며, 항비만 효과를 규명하기 위해 세포실험을 통한 지방분해 관련 전사인자인 peroxisome proliferatoractivated receptror γ (PPARγ), 3-hydroxy-3-methylglutaryl CoA reducatase (HMG-CoA reductase), adenosine monophosphate-activated protein kinase (AMPK)의 발현을 확인하였다.
  • 마우스 지방전구세포인 3T3-L1 세포를 지방세포로 분화시켜 삼정환 추출물을 농도별로 2시간 동안 처리한 결과 복합추출물 및 개별추출물 간의 농도별 세포생존율은 비슷한 경향을 나타내는 것을 확인할 수 있었는데, 본 실험에서는 수용성 tetrazolium salt (WST)를 살아있는 세포와 반응 시켜 수용성 formazan을 생성한 결과물의 흡광도를 측정해 세포가 얼마나 살아있는지 확인하는 방법인 WST assay를 이용하였다. 그 결과는 Fig.
  • 0 for Windows; IBM, Armonk, NY, USA)를 통해 시행하였다. 모든 실험은 1회시행하였으며, Oil red O 염색, DPPH 자유라디칼 소거능, 총 페놀함량 분석, 세포생존율 실험은 3개의 well을 사용해 측정한 평균값을 사용하였고, real-time PCR은 2개의 well 의 평균값을 사용하였다. 통계적인 유의성은 P-value가 0.
  • 본 연구에서는 삼정환의 혼합추출물과 개별추출물을 비교하여 항산화에 중요한 역할을 하고 있는 총 페놀 함량과 DPPH 자유라디칼 소거능 및 TNFα의 유전자발현변화를 분석하였고, 항비만과 지질대사개선에 밀접한 요소인 AMPK-α1, HMG-CoA reductase, PPARγ의 유전자 발현 변화와 3T3-L1세포에서 Oil red O 실험을 하여 세포 내 지방구 함량의 변화를 살펴보았다.
  • 분화시키지 않은 미분화 지방세포에 배지만을 사용한 대조군과 복합추출 혹은 개별추출 삼정환을 가한 후 2시간 동안 배양시킨 후 배지를 제거하여 PBS로 세척하여 Trizole reagent (Invitrogen)를 이용하여 RNA를 추출하였다. 각군에서 얻은 2 μg의 RNA는 cDNA synthesis kit (SprintTM RT Complete Oligo(dT)18; Clontech, Mountain View, CA, USA)를 이용해 역전사하였다.
  • 삼정환의 혼합추출물과 개별추출물을 통해 항산화효과의 지표에 해당하는 총 페놀 함량과 2,2-Diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) 자유라디칼 소거 활성, 세포생존율, TNFα 전사인자의 유전자발현 변화를 분석하였으며, 항비만 효과를 규명하기 위해 세포실험을 통한 지방분해 관련 전사인자인 peroxisome proliferatoractivated receptror γ (PPARγ), 3-hydroxy-3-methylglutaryl CoA reducatase (HMG-CoA reductase), adenosine monophosphate-activated protein kinase (AMPK)의 발현을 확인하였다.
  • 세포생존율 실험을 위해서는 2×103 cells/well의 농도로 96 well plate에 배양한 후 분화를 유도시키지 않은 채 복합추출 삼정환과 개별추출 삼정환을 각각 농도별로(50, 100, 200, 400 μg/ml) 첨가하여 24시간 동안 배양한 후 Ex-cytox assay를 통한 세포 생존율을 구하였다.
  • 실험결과는 LightCycler Software (Roche)를 통해 분석하였고 유전자의 발현량은 2^(-ΔCt)를 구하는 방식으로 계산하였으며, 결과는 house keeping gene β-actin을 나누어 상대적인 값을 측정 하였다.
  • 이후 DMEM에 1μM dexamethasone (Sigma Aldrich, St. Louis, MO, USA), 10 μg/ml insulin (Sigma Aldrich), 0.5 mM 3-isobutyle-1-methylxanthine (IBMX; Calbiochem, Darmstadt, Germany)이 첨가된 분화배지를 사용하여 72시간 동안 분화를 유도한 후 분화된 지방세포에 혼합추출 삼정환과 개별 추출 삼정환 시료를 각각 Oil red O staining을 위해 well당 200 μg/ml의 농도로 처리하였고, 대조군으로는 약물처치 없이 동일한 양의 배지만을 첨가하였다.
  • 반응물에 20% sodium carbonate 600 μl를 첨가하여 어두운 실온에서 2시간 동안 반응시킨 후 UV ELISA microplate reader를 이용해 765 nm에서 흡광도를 측정하였다. 측정값은 표준물질인 gallic acid를 이용하여 작성된 표준곡선으로부터 총 페놀 함량을 환산하였다.
  • 한약재의 자유라디칼 소거활성을 확인하기 위하여 자유 라디칼인 DPPH (Sigma Aldrich)에 대한 환원력을 측정하였는데, 각 군별 삼정환을 희석하여 농도별로(0.05, 0.1, 0.5, 1, 5, 10 mg/ml) 준비하였다. DPPH를 에탄올에 녹여 300 μM DPPH/EtOH를 준비하고 760 μl당 각 샘플 40 μl 를 혼합하였다.

대상 데이터

  • 마우스 지방전구세포인 3T3-L1 세포주는 American Type Culture Collection (ATCC, Rockville, MD, USA)에서 분양받아 사용하였다. 배양은 Dulbecco’s modified Eagle’s medium high glucose (DMEM; Invitrogen, Carlsbad, CA, USA)에 10% fetal bovine serum (Invitrogen)과 100 unit/ml peniciillin, 100 μg/ml streptomycin (Gibco-BRL, Grand Island, NY, USA)를 첨가하여 5% CO2, 37°C의 환경에서 배양하였다.
  • 실험에 사용한 삼정환 및 삼정환의 재료인 상심자, 지골피, 창출은 동국대학교 일산한방병원에서 구입하였다. 실험에 사용된 삼정환은 상심자, 지골피, 창출을 일정 비율 (3:1:1)로 구성하여 21 g 및 20 g의 건조 시료를 준비하였다. 각각의 건조 시료에 30% 에탄올(100 ml)을 첨가하여 1시간 열탕 추출을 진행하여 추출액을 얻었으며, 이를 감압농축하여 1.
  • 실험에 사용한 삼정환 및 삼정환의 재료인 상심자, 지골피, 창출은 동국대학교 일산한방병원에서 구입하였다. 실험에 사용된 삼정환은 상심자, 지골피, 창출을 일정 비율 (3:1:1)로 구성하여 21 g 및 20 g의 건조 시료를 준비하였다.

데이터처리

  • 측정값은 평균(mean)과 표준편차(standard deviation)로표시하였으며, 각 실험군 간의 통계적인 분석은 Student’s t-test (IBM SPSS version 20.0.0 for Windows; IBM, Armonk, NY, USA)를 통해 시행하였다.

이론/모형

  • 세포생존율 실험을 위해서는 2×103 cells/well의 농도로 96 well plate에 배양한 후 분화를 유도시키지 않은 채 복합추출 삼정환과 개별추출 삼정환을 각각 농도별로(50, 100, 200, 400 μg/ml) 첨가하여 24시간 동안 배양한 후 Ex-cytox assay를 통한 세포 생존율을 구하였다. Real-time polymerase chain reaction (PCR)법에는 분화시키지 않은 3T3-L1세포를 사용하였다.
  • 세포생존율의 측정은 Water soluble tetrazolium salt (WST)를 이용한 EZ-Cytox enhanced cytotoxicity assay kit (iTSBiO, Seoul, Korea)를 사용하였다. 약재를 처리한 분화된 3T3-L1세포에 한 개의 well당 10 μl의 WST solution을 첨가하여 배양기에서 2시간 동안 반응시킨 후 UV ELISA microplate reader를 이용해 562 nm에서 흡광도를 측정하였다.
  • 총 페놀함량은 Folin-Ciocalteu 방법16)을 이용하여 실험 하였다. 혼합추출한 삼정환과 개별추출을 통해 얻은 삼정환, gallic acid를 각각 40 μl씩 Folin-Ciocalteu’s phenol reagent (Sigma Aldrich) 200 μl, 증류수 1,160 μl와 함께 혼합한 후 실온에서 3분 동안 반응시켰다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
대사증후군는 어떻게 정의하는가? 대사증후군은 에너지의 섭취와 소비간의 불균형에 의해 발생될 수 있는 여러 가지 질병상황 중 비만, 혈압의 상승, 혈당의 상승, 중성지방의 상승, 고밀도 콜레스테롤의 감소중 세 가지 이상 충족시키는 것으로 정의하는데1), 이 중 복부비만은 대사증후군의 중요한 요소 중 하나이다. 내장지방에 의해 상승된 혈중 종양괴사인자알파(tumor necrosis factor-α, TNFα)의 증가는 인슐린 저항성을 유발시킬 뿐 아니라, 염증성 사이토카인의 생성을 증가시키고 이로 인해 만성 염증이 지속되면 고혈압, 동맥경화, 당뇨의 위험성을 더욱 증가시켜 악순환을 유발하게 된다2).
삼정환의 혼합추출물과 개별추출물의 총 페놀 함량과 DPPH 자유라디칼 소거능 및 TNFα의 유전자발현변화를 분석한 결과 항산화능력은 어떤 차이를 보였는가? DPPH 자유라디칼 소거 능은 두 군에서 큰 차이를 보이지 않았으며, 3T3-L1세포의 세포생존율은 삼정환의 혼합추출물과 개별추출물에서 모두 200 μg/ml의 농도에서 높은 생존율을 보였다. 총 페놀함량 역시 개별추출물에서 더욱 많이 나타난 것을 알 수 있었으나, 종합적으로 항산화능력은 혼합추출물과 개별추출물이 유사한 것으로 나타났다. 비만과 관련성 있는 지질대사와 관련된 지표들을 분석해본 결과, Oil red O staining에서 혼합추출물을 처리한 군은 대조군과 큰 차이를 보이지 않은 반면, 개별추출물에서 지방구의 수가 감소한 것을 확인하였고, 항비만 효과에 주요한 타깃 유전자로 알려져 있는 AMPK-α1과 PPARγ 모두 혼합추출물에 비해 개별추출물에서 유의성 있는 변화를 확인하였다.
내장지방에 의해 상승된 혈중 종양괴사인자알파의 증가는 어떤 반응을 유발하는가? 대사증후군은 에너지의 섭취와 소비간의 불균형에 의해 발생될 수 있는 여러 가지 질병상황 중 비만, 혈압의 상승, 혈당의 상승, 중성지방의 상승, 고밀도 콜레스테롤의 감소중 세 가지 이상 충족시키는 것으로 정의하는데1), 이 중 복부비만은 대사증후군의 중요한 요소 중 하나이다. 내장지방에 의해 상승된 혈중 종양괴사인자알파(tumor necrosis factor-α, TNFα)의 증가는 인슐린 저항성을 유발시킬 뿐 아니라, 염증성 사이토카인의 생성을 증가시키고 이로 인해 만성 염증이 지속되면 고혈압, 동맥경화, 당뇨의 위험성을 더욱 증가시켜 악순환을 유발하게 된다2). 서구화된 식습관 및 스트레스 등 복합적인 요인에 의해 대사증후군의 발병은 급격히 증가하고 있으며, 이에 따라 기존의 비만 및 대사증후군의 치료와 더불어 천연물 및 한약재의 효과에 대한 연구 역시 활발히 이루어지고 있다3,4).
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  25. Tobert JA. New developments in lipid-lowering therapy: the role of inhibitors of hydroxymethylglutaryl-coenzyme A reductase. Circulation. 1987 ; 76(3) : 534-8. 

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