[논문]산초 종자 정유의 항산화 및 항염 효능

김보애

doi:10.12925/jkocs.2014.31.3.440

산초 종자 정유의 항산화 및 항염 효능
Anti-oxidant and Anti-inflammatory activities of Zanthoxylum schinifolium Essential Oil 원문보기

한국유화학회지 = Journal of oil & applied science, v.31 no.3, 2014년, pp.440 - 445

초록
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본 연구의 목적은 RAW 264.7 세포에 산초 종자 정유 성분의 항염 및 항산화 효과에 대하여 알아보고자 하였다. 산초 종자로부터 정유를 추출하였으며, 추출물의 항산화 및 항염 활성에 대하여 평가하였다. 추출물의 항산화 활성은 DPPH 라디칼 소거능과 SOD 유사 활성 평가법을 이용하였다. 또한 세포독성 평가를 위해 MTT를 이용하여 세포생존율을 측정하였다. LPS로 염증이 유도된 RAW 264.7 세포에 대하여 산초 정유가 NO생성과 $PGE_2$ 생성 정도에 미치는 영향을 측정하였다. 그 결과 산초 종자 정유는 농도 의존적으로 DPPH 라디칼 소거능과 SOD 유사 활성이 증가하는 것으로 나타났다. 세포생존율 평가에서는 $40{\mu}g/mL^{-1}$ 이하의 농도에서 98% 이상의 낮은 세포독성을 나타냈으며, 항염 효능 평가에서는 LPS를 단독으로 처리한 양성대조군보다 산초 정유 성분을 처리한 군에서 NO와 $PGE_2$ 생성이 현저하게 감소되는 것을 확인하였다. 이러한 결과는 산초 정유가 염증매개인자를 감소시키고 산화의 활성을 방지할 수 있는 기능성 식물소재로서의 가능성을 나타낸다.

Abstract ▼ AI-Helper

The purpose of this study was to investigate anti-inflammatory and antioxidant effects of essential oil from seed of Zanthoxylum schinifolium on cultured RAW 264.7 cell line. Antioxidant activity of essential oil was evaluated by two different assays as 2,2-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) radical scavenging and super oxide dismutase (SOD) like activities. This essential oil was tested for cell viability on RAW 264.7 cell line by 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyl-tetrazolium bromide (MTT) assay. The effects of anti-inflammatory on LPS-induced RAW 264.7 cell line was studied by the content of nitric oxide (NO) and prostagladin $E_2$ ($PGE_2$) in cells. The essential oil of seed from Zanthoxylum schinifolium obtained dose-dependently increased the scavenging activity on DPPH radical scavenging activity and SOD like activity. The essential oil showed low cytotoxicity as more than 98% cell viability in $40{\mu}g/mL^{-1}$ concentration. The essential oil of seed extracted from Zanthoxylum schinifolium presented obvious effect on inflammation. These results suggest that essential oil of seed from Zanthoxylum schinifolium may have value as the potential anti-inflammatory effects by decreasing the action of NO and $PGE_2$ and preventing the activation of oxidative.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 산초 종자로부터 정유를 추출한 후 세포생존율, 항산화, 항염 효능을 평가하여 염증유발 물질부터 세포를 보호할 수 있는 천연 기능성 소재로서의 가능성을 평가하였으며 그 결과는 다음과 같다.
그러나 산초 정유에 대한 연구의 대부분은 산초나무의 수피, 잎과 열매 위주로 생리활성 규명이 국한되어 있어 산초 정유에 대한 연구는 미비한 실정이다. 본 연구에서는 산초의 과피를 제거한 종자의 정유를 이용하여 항산화 효능 및 염증매개인자에 미치는 영향을 평가하기 위해 in vitro 실험을 적용하였으며, 긍정적인 결과를 얻었기에 보고하는 바이다.

제안 방법

본 결과를 바탕으로 세포독성을 나타내지 않는 40 μg/mL-1 이하의 농도에서 염증매개인자의 변화를 관찰하였다.
실험에 사용된 산초 (Zanthoxylum schinifolium)는 국내산으로 2012년 9월 하순에 생산된 것을 구입하여 사용하였다. 산초 열매로부터 종피를 분리한 산초 종자만 선별하여 세척한 후 음건하여 수분을 제거하고 분쇄기 (HMF-502, 한일전기)로 파쇄한 후 65~75℃에서 30분간 건열처리 한 뒤 95℃로 예열된 착유기에서 30분 동안 압착하여 정유 (essential oil)를 획득하였다. 3.
산초 정유 성분의 DPPH 라디칼 소거능력과 SOD (super-oxide dismutase)효소 활성에 대하여 측정하였다(Fig. 1). 그 결과 추출물을 처리한 경우 농도 의존적으로 DPPH 라디칼에 대한 시료의 환원력이 증가하는 것을 관찰할 수 있었으며, SOD-like activity 또한 농도 의존적으로 증가하였다.
이를 바탕으로 본 연구에서는 산초 정유 성분이 항염증 효능에 미치는 영향을 평가하기 위해 염증매개인자의 변화를 관찰하였으며, 정유의 농도는 세포독성을 나타내지 않는 40 μg/mL-1이하의 농도에서 실시하였다.
DPPH (1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl)는 그자체가 매우 안정한 Free radical로서 517nm에서 특정적인 광흡수를 나타내는 진한 보라색의 화합물이다. 추출물의 항산화 활성 측정 (Electron donating abilities, EDA)은 Blois의 방법을 변형하여 측정하였다. 각 시료용액 2.

대상 데이터

산초 열매로부터 종피를 분리한 산초 종자만 선별하여 세척한 후 음건하여 수분을 제거하고 분쇄기 (HMF-502, 한일전기)로 파쇄한 후 65~75℃에서 30분간 건열처리 한 뒤 95℃로 예열된 착유기에서 30분 동안 압착하여 정유 (essential oil)를 획득하였다. 3.00 kg의 산초 종자로부터 0.94 kg의 정유를 획득하였으며, 31%의 추출 수율을 나타내었다.
Murine macrophage cell line인 RAW 264.7세포 (KCLRF, Seoul, Korea)는 DMEM (Dulbecco's modified Eagles medium)에 10% FBS (fetal bovine serum)와 100 U/㎖ penicillin 및 100 ㎍/㎖ streptomycin을 혼합한 배지를 사용하였고, 37℃, 5% CO2조건의 incubator (Sanyo, Japan)에서 배양하였다.
실험에 사용된 산초 (Zanthoxylum schinifolium)는 국내산으로 2012년 9월 하순에 생산된 것을 구입하여 사용하였다. 산초 열매로부터 종피를 분리한 산초 종자만 선별하여 세척한 후 음건하여 수분을 제거하고 분쇄기 (HMF-502, 한일전기)로 파쇄한 후 65~75℃에서 30분간 건열처리 한 뒤 95℃로 예열된 착유기에서 30분 동안 압착하여 정유 (essential oil)를 획득하였다.

데이터처리

실험결과에 대한 통계처리는 평균 ± 표준편차로 나타내었으며, 평균치간의 유의성은 Student’s test를 이용한 후 P값이 0.05미만일 때 유의한 것으로 판정하였다.

이론/모형

PGE₂의 생성은 PGE₂enzyme-immunoassay kit를 이용하여 지시한 방법에 따라 측정하였다. 세포를 2,000 rpm에서 10분 동안 원심 분리하여 얻은 상등액 50 μL와 50 μL PGE₂ antibody, 50 μL PGE₂ AchE tracer를 가한 후 2-8℃에서 overnight으로 진탕 배양시켰다.
추출물의 SOD 효소 활성은 SOD assay Kit-WST를 이용하여 지시대로 측정하였다. 96-well plate에 추출물을 넣고 WST-1 (2-(4-iodophenyl)-3-(4-nitrophenyl)-5-(2,4-d isulfophenyl)-2H-tetrazolium, mono-sodium salt)과 xanthine oxidase working solution을 첨가한 후 37℃에서 20분간 incubation한 후 microplate reader에서 450 nm 파장을 측정하였다.

성능/효과

1. 산초 정유 성분이 세포생존율에 미치는 영향에 대하여 MTT assay로 평가한 결과 80μ g/mL-1 이상의 농도부터 낮은 세포생존율을 나타내었으며, 40μg/mL-1 이하의 농도에서는 세포독성을 나타내지 않았다.
2. 산초 정유 성분을 처리한 경우 농도 의존적으로 DPPH 라디칼에 대한 시료의 환원력이 증가하는 것을 관찰할 수 있었으며, SOD-like activity 또한 농도 의존적으로 증가하였다.
3. 산초 정유 성분의 항염 효능을 평가한 결과 LPS를 단독으로 처리한 양성대조군과 비교해서 염증매개물질인 NO와 PGE₂생성율이 억제되는 것으로 나타났으며 농도 의존적으로 감소하였다. 이상의 결과는 산초 정유 성분이 세포의 산화를 억제하고 염증매개물질을 감소시키므로 다양한 사업에 활용될 수 있는 가능성이 충분하다고 판단된다.
7 세포에 산초 정유 성분을 처리하였을 때 염증매개물질이 감소되는 것으로 나타났다. LPS를 단독으로 처리한 양성대조군보다 산초 정유 성분을 처리한 군에서 농도 의존적으로 NO와 PGE₂의 생성이 감소되는 것을 관찰하였다. NO 생성의 경우 40μg/mL^-1 농도에서 33.
NO 생성의 경우 40μg/mL-1 농도에서 33.25±3.30μM의 NO 생성 수준을 나타내었으며, PGE2의 경우 40μg/mL-1 농도에서 0.67±0.06 ng/mL의 수준으로 나타났다(Fig. 3).
이를 바탕으로 본 연구에서는 산초 정유 성분이 항염증 효능에 미치는 영향을 평가하기 위해 염증매개인자의 변화를 관찰하였으며, 정유의 농도는 세포독성을 나타내지 않는 40 μg/mL^-1이하의 농도에서 실시하였다. 그 결과 LPS로 염증이 유도된 RAW 264.7 세포에 산초 정유 성분을 처리하였을 때 염증매개물질이 감소되는 것으로 나타났다. LPS를 단독으로 처리한 양성대조군보다 산초 정유 성분을 처리한 군에서 농도 의존적으로 NO와 PGE₂의 생성이 감소되는 것을 관찰하였다.
1). 그 결과 추출물을 처리한 경우 농도 의존적으로 DPPH 라디칼에 대한 시료의 환원력이 증가하는 것을 관찰할 수 있었으며, SOD-like activity 또한 농도 의존적으로 증가하였다. Reactive oxygen species (ROS)는 세포 내의 DNA와 RNA를 손상시키고, 사이토카인, 단백질 합성, 효소, 대사활성에 작용하여 산화적 스트레스를 가함으로서 유전정보의 변화 및 질병을 유발하게 하는 인자이다[8-9].
산초 정유 성분이 세포 독성에 미치는 영향을 측정한 결과 40 μg/mL-1이하의 농도에서는 98.67±0.47%로 세포독성을 나타내지 않았으며, 80, 160, 320 μg/mL-1 농도에서는 세포생존율이 각각 75.33±1.25, 66.67±1.89, 9.00±1.63%로 감소하였다(Fig. 2).
산초 정유 성분의 항염 효능을 평가한 결과 LPS를 단독으로 처리한 양성대조군과 비교해서 염증매개물질인 NO와 PGE₂생성율이 억제되는 것으로 나타났으며 농도 의존적으로 감소하였다. 이상의 결과는 산초 정유 성분이 세포의 산화를 억제하고 염증매개물질을 감소시키므로 다양한 사업에 활용될 수 있는 가능성이 충분하다고 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	산초는 어떤 자원인가?	산초 (Zanthoxylum schinifolium)는 운향과 (Rutaceae)에 속하는 낙엽관목으로 방향성 식물 자원으로 우리나라를 포함한 아시아 전역에서 널리 자생하며[1], 추위에 강하고 산기슭 양지에서 잘 자란다[2-3]. 산초나무의 열매는 연한 녹색과실로 둥글고 푸른색을 띄고, 당년에 자란 가지 끝에 열매가 열리며, 8월 하순부터 10월까지 종자를 수확하며 성숙한 초피의 종자와 유사하여 구별이 어렵다[4].
	식물 정유의 효과는?	식물 정유는 예로부터 음식의 맛과 향을 증진시키고, 휘발성 정유의 경우 불쾌한 냄새를 없애기 위한 향신료로 많이 활용되고 있다. 아울러 소화촉진, 항균, 강장, 소염, 살균, 항산화, 항염 활성 등에 효과가 있어 민간에서는 물론 의학에서도 예로부터 이용되고 있다. 최근 전 세계적으로 식용유지의 생산과 소비는 날로 급증하는 추세이나 우리나라는 유지소비량에 비하여 공급량은 부족한 실정으로 상당수 해외 수입에 의존하고 있다.
	식물 정유의 활용은?	최근 약용식물에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있으며 생리활성물질의 연구, 합성, 의약품 개발, 임상응용 등에 관한 실험과 더불어 줄기, 잎, 꽃, 뿌리, 열매 등의 모든 부위가 인간에게 유용 하게 활용되는 이른바 식물성 정유에 대한 소비자의 요구가 높아지고 있다. 식물 정유는 예로부터 음식의 맛과 향을 증진시키고, 휘발성 정유의 경우 불쾌한 냄새를 없애기 위한 향신료로 많이 활용되고 있다. 아울러 소화촉진, 항균, 강장, 소염, 살균, 항산화, 항염 활성 등에 효과가 있어 민간에서는 물론 의학에서도 예로부터 이용되고 있다. 최근 전 세계적으로 식용유지의 생산과 소비는 날로 급증하는 추세이나 우리나라는 유지소비량에 비하여 공급량은 부족한 실정으로 상당수 해외 수입에 의존하고 있다.

참고문헌 (16)

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J. Hyuk Lee, K. M. Chang and G. H. Kim, Composition and anti-inflammatory activities of Zanthoxylum schinifolium essential oil:suppression of inducible nitric oxide synthase, cyclooxygenase-2, cytokines and cellular adhesion. J. Science of Food and Agriculture, 89(10), 1762 (2009).

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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