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문제 정의
- 민들레는 다양한 개발 가능성을 지닌 유용식물자원으로 널리 알려진 효능에도 불구하고 현재 국내에서는 부위별 함유 성분에 따른 다양한 기능성을 활용하지 못하고 있는 실정이다. 따라서 본 연구는 국내에서 재배하고 있고 예로부터 식용 및 약용으로 쓰이고 있는 흰민들레의 꽃, 잎 및 뿌리 부위별 열수 추출물의 항산화 활성 및 항암 활성 검증을 통해 유효 생리활성 성분이 많은 부위를 탐색하여 가공식품 및 기능성 식품 소재로의 활용가능성을 위한 기초 자료를 제공하고자 실시하였다.
- 본 연구는 흰민들레 꽃, 잎, 뿌리의 부위별 성분 및 생리활성을 탐색하고자 열수 추출물에서 총 폴리페놀, 총 플라보노이드, 항산화 및 항암 활성을 분석하였다. 흰민들레 부위별 시료의 열수 추출조건에 따른 추출수율은 꽃, 잎, 뿌리가 각각 30.
- 0%)의 순으로 보고되었다(31). 이에 기존의 암 치료 방법과는 다른 효과적인 천연 항암 소재로의 개발을 위하여 우리나라에서 사망률이 높은 폐암, 위암 및 대장암 세포주를 구입하여 항암 활성을 측정하였다. 위암 세포주(AGS), 폐암 세포주(A-549) 및 대장암 세포주(HCT-116)에 흰민들레 부위별 열수 추출물을 처리하여 암세포 성장억제 정도를 확인한 결과 흰민들레 부위별 열수 추출물 첨가 시 모두 농도 의존적으로 항암 활성이 증가하는 것으로 나타났다(Fig.
제안 방법
- 건조된 흰민들레 꽃, 잎, 뿌리 부분을 각각 세절한 후 각 부위별로 시료 중량 10배의 증류수를 이용하여 100℃에서 3시간 동안 2회 환류 추출하였다. 각 부위별 열수 추출물은 실온에서 방랭한 후 감압여과(Whatman No. 2 paper, Whatman, Burlington, UK)한 다음 감압농축기(Rotary evaporator N-1000, Eyela, Tokyo, Japan)를 사용하여 농축 후 동결건조기(FDS8508, Ilshin Lab, Yangju, Korea)로 건조시킨 다음 본 실험에 사용하였다.
- 건조된 흰민들레 꽃, 잎, 뿌리 부분을 각각 세절한 후 각 부위별로 시료 중량 10배의 증류수를 이용하여 100℃에서 3시간 동안 2회 환류 추출하였다. 각 부위별 열수 추출물은 실온에서 방랭한 후 감압여과(Whatman No.
- Louis, MO, USA) 1 mL를 가하여 진탕하고 3분 후 10% Na2CO3 용액 5 mL를 가한 다음 실온에서 1시간 동안 반응시켰다. 반응액을 UV spectrophotometer(UV-1650PC, Shimadzu, Kyoto, Japan)로 760 nm에서 흡광도를 측정하였고 gallic acid(Sigma-Aldrich Co.)를 표준물질로 하여 작성한 표준곡선으로부터 총 폴리페놀 화합물의 함량을 계산하였다.
- 본 실험은 각 부위별로 독립적으로 3회 이상 반복 시행하였다. 실험에서 얻어진 결과는 평균±표준편차로 나타내었고, SPSS(version 21.
- 본 연구에 사용한 흰민들레는 경남 함안군 토종 민들레 농원에서 유기농으로 재배된 것을 2013년 6월에 채취하여 사용하였다. 이물을 제거하고 꽃, 잎, 뿌리 부분으로 구분하여 깨끗이 수세 후 50℃ 열풍건조기(SH-FDO 150, Sam-heung, Sejong, Korea)에서 10시간 동안 건조시켜 실험에 사용하였다.
- 5 mL를 넣어 교반하고, 암실에서 5분간 반응을 유도한 후 잔존 라디칼의 농도를 UV spectrophotometer(UV-1650PC, Shimadzu)를 이용하여 517 nm에서 측정하고 다음과 같이 산출하였다(19). 전자공여능 positive control 표준물질로는 ascorbic acid(Sigma-Aldrich Co.)를 사용하여 활성을 비교하였다.
- 종양세포를 3×104 cells/mL의 농도가 되도록 조절한 후 96 well microplate에 각 well당 90 μL씩 분주하고, 이것을 37℃, 5% CO2 세포배양기(HEPA, Forma, Germany)에서 12시간 배양하여 세포를 부착시킨 다음 흰민들레 부위별 열수 추출물을 50, 100, 200, 400 μg/mL 농도가 되도록 10 μL씩 첨가하였다.
- 총 플라보노이드 함량은 Han 등(1)의 방법을 일부 변형하여 측정하였다. 흰민들레 각 부위별 추출물을 1 mg/mL 농도로 조제한 후, 각 시료액 1 mL를 4 mL의 3차 증류수가 들어 있는 10 mL volumetric flask에 넣고, 5% NaNO2를 0.
- 4 mL를 더하여 완전히 혼합한 후 실온에서 1분간 반응시킨 다음 UV spectrophotometer (UV-1650PC, Shimadzu)를 이용하여 510 nm에서 각 용액의 흡광도를 측정하였다. 총 플라보노이드 함량은 catechin(Sigma-Aldrich Co.)을 표준물질로 하여 작성한 표준곡선으로부터 계산하였다.
- 흰민들레 각 부위별 전자공여능(electron donating ability, EDA)은 α,α-diphenyl-β-picrylhydrazyl(DPPH)의 라디칼 소거 효과로 각 부위별 시료의 환원력을 측정하여 나타내었다.
대상 데이터
- 본 연구에 사용한 흰민들레는 경남 함안군 토종 민들레 농원에서 유기농으로 재배된 것을 2013년 6월에 채취하여 사용하였다. 이물을 제거하고 꽃, 잎, 뿌리 부분으로 구분하여 깨끗이 수세 후 50℃ 열풍건조기(SH-FDO 150, Sam-heung, Sejong, Korea)에서 10시간 동안 건조시켜 실험에 사용하였다.
- 세포주의 배양은 10% fatal bovine serum과 penicillin G(25 unit/mL) 및 streptomycin(25 μg/mL)을 첨가한 RPMI 1640 배지를 사용하였으며 37℃, 5% CO2가 공급되는 배양기 내에서 배양하였다.
- 실험에 사용한 암세포주는 모두 인체 기원의 암세포주들로 American Type Culture Collection(ATCC, Rockville, MD, USA)으로부터 구입한 위암 세포주(AGS), 대장암 세포주(HCT-116) 및 폐암 세포주(A-549)를 각각 사용하였다. 세포주의 배양은 10% fatal bovine serum과 penicillin G(25 unit/mL) 및 streptomycin(25 μg/mL)을 첨가한 RPMI 1640 배지를 사용하였으며 37℃, 5% CO2가 공급되는 배양기 내에서 배양하였다.
데이터처리
- 실험에서 얻어진 결과는 평균±표준편차로 나타내었고, SPSS(version 21.0, SPSS, Chicago, IL, USA) 프로그램을 이용하여 일원배치 분산분석을 실시한 후 Duncan's multiple range test에 의해 평균치 간의 유의성(P<0.05)을 검정하였다.
이론/모형
- 세포주의 배양은 10% fatal bovine serum과 penicillin G(25 unit/mL) 및 streptomycin(25 μg/mL)을 첨가한 RPMI 1640 배지를 사용하였으며 37℃, 5% CO2가 공급되는 배양기 내에서 배양하였다. 암세포주의 증식 억제 정도는 살아 있는 세포의 미토콘드리아 내의 dehydrogenase가 황색 수용성 물질인 MTT[3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide]에 의해 dark blue formazone을 생성하는 원리들을 이용한 Ishiyama 등(20)의 MTT assay로 측정하였다. 종양세포를 3×104 cells/mL의 농도가 되도록 조절한 후 96 well microplate에 각 well당 90 μL씩 분주하고, 이것을 37℃, 5% CO2 세포배양기(HEPA, Forma, Germany)에서 12시간 배양하여 세포를 부착시킨 다음 흰민들레 부위별 열수 추출물을 50, 100, 200, 400 μg/mL 농도가 되도록 10 μL씩 첨가하였다.
- 총 폴리페놀 함량은 Song(18)의 방법에 따라 측정하였다. 흰민들레 부위별 추출물을 1 mg/mL 농도로 조제한 후, 각 시료액 1 mL에 2 N Folin-Denis reagent(Sigma-Aldrich Co.
성능/효과
- 활성라디칼의 소거작용은 식품에서는 지질산화를 억제하고 인체 내에서 질병과 노화를 억제하는 데 매우 중요한 항산화 기작으로 이해되고 있다(29). DPPH 라디칼 소거 활성으로 분석한 흰민들레 부위별 열수 추출물의 전자공여능은 매우 농도 의존적으로 나타났으며, 꽃, 잎 및 뿌리 열수 추출물 1.0 mg/mL의 농도에서 각각 91.04%, 88.22%, 38.58%로 꽃 열수 추출물이 가장 높게 나타났다(Fig. 1). 전자공여능은 총 폴리페놀 및 총 폴리보노이드 등과 같은 항산화 활성 성분들과 밀접한 상관관계가 있으며, 본 연구에서도 이들 성분의 함량이 모두 높은 꽃 열수 추출물의 전자공여능 또한 높은 것으로 나타나 일치하는 경향을 보여주었다.
- 28 mg/g)의 순으로 각각 나타났다. DPPH 라디칼 소거 활성으로 분석한 흰민들레 부위별 열수 추출물의 전자공여능은 추출물 농도 의존적으로 나타났으며, 꽃, 잎 및 뿌리 열수 추출물 1.0 mg/mL의 농도에서 각각 91.04%, 88.22%, 38.58%로 꽃 열수 추출물이 가장 높게 나타났다. 이는 폴리페놀 및 플라보노이드 함량이 DPPH 라디칼 소거능과 관련이 있음을 보여주었다.
- 전자공여능은 총 폴리페놀 및 총 폴리보노이드 등과 같은 항산화 활성 성분들과 밀접한 상관관계가 있으며, 본 연구에서도 이들 성분의 함량이 모두 높은 꽃 열수 추출물의 전자공여능 또한 높은 것으로 나타나 일치하는 경향을 보여주었다. 꽃, 잎 열수 추출물에서는 0.4 mg/mL의 농도에서 80% 이상의 전자공여능을 보였으며, 0.1 mg/mL의 농도에서 50% 이상의 전자공여능을 보여 저농도에서도 우수한 전자공여 효과가 있는 것으로 나타났다. 이는 서양민들레 열수 추출물에서는 1.
- 2A). 대장암 세포주(HCT-116)에 대한 세포 생존율에서도 흰민들레 부위별 열수 추출물 400 mg/kg에서 꽃 열수 추출물이 39.56%로 가장 낮았고, 그다음으로 잎(48.55%), 뿌리(95.11%)의 순으로 세포독성이 꽃 열수 추출물에서 가장 높고 뿌리에서 가장 낮은 것으로 나타났다(Fig. 2B). 최근 소화기계 위장관 암의 한 종류인 인간 유래 위암 세포주(AGS)를 포함한 많은 종양세포가 정상세포에 영향을 주지 않으면서 암세포와 같은 형질변형 세포의 apoptosis를 유도하는 TNF-related apoptosis-inducing ligand(TRAIL)에 대한 저항성을 획득하고 있는 것으로 보고되었다(32,33).
- 본 연구 결과 흰민들레 부위별 열수 추출물들은 기존의 암 치료 방법과는 다른 효과적인 암세포 생육 저해 활성을 보여 새로운 항암 소재로서의 역할을 할 수 있을 것이라 생각된다. 또한 폐암 세포주(A-549)에 대한 세포 생존율은 흰민들레 부위별 열수 추출물 400 mg/kg에서 꽃 열수 추출물이 17.52%로 가장 낮았고, 그다음으로 잎(23.57%), 뿌리(88.15%)의 순으로 세포독성이 꽃 열수 추출물에서 가장 높고 뿌리에서 가장 낮은 것으로 나타났다(Fig. 2C). 흰민들레 부위별 위암 세포주(AGS) 및 대장암 세포주(HCT-116)에 대한 세포 생존율은 폐암 세포주(A-549)보다 상대적으로 높았으나 부위별 차이는 폐암 세포주(A-549)의 결과와 유사한 경향이었다.
- 79%로 보고하여, 본 연구에서 사용한 흰민들레 부위별 추출수율과 유사하였다. 본 연구 결과 뿌리에서의 추출수율이 꽃, 잎과 같은 지상부에서의 추출수율보다 높은 것으로 나타났는데, 이는 Lee 등(21)이 산채의 일종인 우산나물의 뿌리 물 추출물이 지상부 물 추출물보다 높다고 보고한 결과와 유사하였다.
- 본 연구에서 국내 재배 흰민들레 부위별 생리활성물질 함량과 그 활성을 비교한 결과 꽃에서 가장 높은 함량의 폴리페놀과 플라보노이드가 함유되어 있었고, 이는 높은 항산화성 및 항암 효과와 연관성이 있음을 확인할 수 있었다. 이상과 같은 결과는 향후 국내 흰민들레 재배면적 확대뿐만 아니라 기능성 식의약품 소재로서의 이용에 있어 유용한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대되며, 특히 항암 활성의 물질을 분리하고 특성을 규명하기 위한 추가적인 연구가 수행되어야 할 것이다.
- 이에 기존의 암 치료 방법과는 다른 효과적인 천연 항암 소재로의 개발을 위하여 우리나라에서 사망률이 높은 폐암, 위암 및 대장암 세포주를 구입하여 항암 활성을 측정하였다. 위암 세포주(AGS), 폐암 세포주(A-549) 및 대장암 세포주(HCT-116)에 흰민들레 부위별 열수 추출물을 처리하여 암세포 성장억제 정도를 확인한 결과 흰민들레 부위별 열수 추출물 첨가 시 모두 농도 의존적으로 항암 활성이 증가하는 것으로 나타났다(Fig. 2). 특히 열수 추출물 400 mg/kg에서 흰민들레 부위별 위암 세포주(AGS)에 대한 세포 생존율은 꽃 열수 추출물이 40.
- 91 mg/g과 유사한 것으로 나타났다. 잎 열수 추출물의 총 플라보노이드 함량은 28.91 mg/g으로 Han 등(1)의 서양민들레 잎 열수 추출물 30.87 mg/g과 유사한 결과를 나타내었으며, Lim 등(28)이 보고한 포공영 열수 추출물의 총 플라보노이드 함량 7.80 mg/g과 Heo와 Wang(15)이 보고한 토종 민들레(Taraxacum mongolicum H.) 지상부 열수 추출물의 총 플라보노이드 함량 6.55 mg/g에 비해 약 4배 이상의 함량을 나타내었다. 흰민들레 부위별 열수 추출물 중 뿌리 열수 추출물 함량이 8.
- 1). 전자공여능은 총 폴리페놀 및 총 폴리보노이드 등과 같은 항산화 활성 성분들과 밀접한 상관관계가 있으며, 본 연구에서도 이들 성분의 함량이 모두 높은 꽃 열수 추출물의 전자공여능 또한 높은 것으로 나타나 일치하는 경향을 보여주었다. 꽃, 잎 열수 추출물에서는 0.
- 2). 특히 열수 추출물 400 mg/kg에서 흰민들레 부위별 위암 세포주(AGS)에 대한 세포 생존율은 꽃 열수 추출물이 40.34%로 가장 낮았고, 그다음으로 잎(44.56%), 뿌리(95.12%)의 순으로 세포독성이 꽃 열수 추출물에서 가장 높고 뿌리에서 가장 낮은 것으로 나타났다(Fig. 2A). 대장암 세포주(HCT-116)에 대한 세포 생존율에서도 흰민들레 부위별 열수 추출물 400 mg/kg에서 꽃 열수 추출물이 39.
- 흰민들레 부위별 시료의 열수 추출조건에 따른 추출수율은 꽃, 잎, 뿌리가 각각 30.25%, 34.53%, 66.25%로 뿌리> 잎> 꽃의 순으로 나타났다.
- 흰민들레 부위별 시료의 열수 추출조건에 따른 추출수율은 꽃, 잎, 뿌리가 각각 30.25%, 34.53%, 66.25%로, 뿌리잎>잎> 꽃의 순으로 나타났다(Table 1).
- 이는 폴리페놀 및 플라보노이드 함량이 DPPH 라디칼 소거능과 관련이 있음을 보여주었다. 흰민들레 부위별 열수 추출물 400 mg/kg 첨가 시 위암 세포주(AGS), 폐암 세포주(A-549) 및 대장암 세포주(HCT-116)에 대한 암세포 생존율을 확인한 결과 위암 세포주(AGS)에서 꽃(40.34%), 잎(44.56%), 뿌리(95.12%)의 순으로, 대장암 세포주(HCT-116)에서 꽃(39.56%), 잎(48.55%), 뿌리(95.11%)의 순으로, 폐암 세포주(A-549)에서 꽃(17.52%), 잎(23.57%), 뿌리(88.15%)의 순으로 모든 암세포주들에 대하여 꽃 열수추출물이 가장 높았고 뿌리에서 가장 낮은 것으로 나타났으며, 모두 농도 의존적으로 항암 활성이 증가하는 것으로 나타났다. 이와 같은 결과 향후 국내 흰민들레 재배면적 확대뿐만 아니라 기능성 식의약품 소재로서의 이용에 있어 유용한 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
- 27 mg/g) 순으로 나타났다. 흰민들레 부위별 열수 추출물에서의 총 플라보노이드 함량은 총 폴리페놀 함량과 같은 경향으로 꽃(35.26 mg/g), 잎(28.91 mg/g), 뿌리(8.28 mg/g)의 순으로 각각 나타났다. DPPH 라디칼 소거 활성으로 분석한 흰민들레 부위별 열수 추출물의 전자공여능은 추출물 농도 의존적으로 나타났으며, 꽃, 잎 및 뿌리 열수 추출물 1.
- 0 mg/mL의 농도에서 50% 이상의 전자공여능을 나타냈다고 한 Kang 등(30)의 결과보다 현저히 높은 전자공여 효과를 나타내었다. 흰민들레 뿌리 추출물의 농도별 전자공여능은 다른 부위보다는 낮았으나 꽃, 잎 부위의 전자공여능처럼 농도 의존적으로 높아져 1.0 mg/mL에서는 38.58%로 나타났다. 이는 Kim 등(26)이 보고한 뿌리류 약용작물인 둥글레(5.
후속연구
- 8%)보다 우수한 것으로 나타났다. 따라서 흰민들레 각 부위의 우수한 전자공여능은 자유 라디칼에 수소 공여를 통해 체내에서 발생되는 활성산소종을 효과적으로 제거할 수 있을 것으로 사료되며, 전자공여능이 높게 나타난 흰민들레 각 부위별 추출물을 섭취하거나 기능성 식품을 개발하는 데 사용된다면 항산화 효과를 기대할 수 있을 것으로 생각된다.
- 최근 소화기계 위장관 암의 한 종류인 인간 유래 위암 세포주(AGS)를 포함한 많은 종양세포가 정상세포에 영향을 주지 않으면서 암세포와 같은 형질변형 세포의 apoptosis를 유도하는 TNF-related apoptosis-inducing ligand(TRAIL)에 대한 저항성을 획득하고 있는 것으로 보고되었다(32,33). 본 연구 결과 흰민들레 부위별 열수 추출물들은 기존의 암 치료 방법과는 다른 효과적인 암세포 생육 저해 활성을 보여 새로운 항암 소재로서의 역할을 할 수 있을 것이라 생각된다. 또한 폐암 세포주(A-549)에 대한 세포 생존율은 흰민들레 부위별 열수 추출물 400 mg/kg에서 꽃 열수 추출물이 17.
- 본 연구에서 국내 재배 흰민들레 부위별 생리활성물질 함량과 그 활성을 비교한 결과 꽃에서 가장 높은 함량의 폴리페놀과 플라보노이드가 함유되어 있었고, 이는 높은 항산화성 및 항암 효과와 연관성이 있음을 확인할 수 있었다. 이상과 같은 결과는 향후 국내 흰민들레 재배면적 확대뿐만 아니라 기능성 식의약품 소재로서의 이용에 있어 유용한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대되며, 특히 항암 활성의 물질을 분리하고 특성을 규명하기 위한 추가적인 연구가 수행되어야 할 것이다.
- 15%)의 순으로 모든 암세포주들에 대하여 꽃 열수추출물이 가장 높았고 뿌리에서 가장 낮은 것으로 나타났으며, 모두 농도 의존적으로 항암 활성이 증가하는 것으로 나타났다. 이와 같은 결과 향후 국내 흰민들레 재배면적 확대뿐만 아니라 기능성 식의약품 소재로서의 이용에 있어 유용한 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
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