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[국내논문] 오디 당침출액의 HepG2 세포에서 H2O2로 야기된 산화적 스트레스 보호 효과
Protective effects of mulberry (Morus alba) sugar extracts on hydrogen peroxide-induced oxidative stress in HepG2 cell 원문보기

한국식품저장유통학회지 = Korean journal of food preservation, v.22 no.5, 2015년, pp.751 - 757  

윤영 (농촌진흥청 국립농업과학원 농업공학부) ,  김하얀 (농촌진흥청 국립농업과학원 농업공학부) ,  박회만 (농촌진흥청 국립농업과학원 농업공학부) ,  이선호 (농촌진흥청 국립농업과학원 농업공학부) ,  박종률 (농촌진흥청 국립농업과학원 농업공학부) ,  홍성기 (농촌진흥청 국립농업과학원 농업공학부) ,  김영근 (농촌진흥청 국립농업과학원 농업공학부)

초록
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오디 당침출액(MSE)의 산화적 스트레스 개선 효과를 확인하기 위하여 HepG2 세포$H_2O_2$로 산화적 스트레스를 유도시킨 다음, MSE의 보호효과를 확인하였다. MSE를 40일간 저장하여 DPPH radical scavensing을 통해 DPPH radical 소거능이 유의적으로 좋았던 저장 40일용 MSE를 선택하여 세포 실험에 적용하였다. HepG2 세포에 $500{\mu}M$ $H_2O_2$를 처리하여 산화적 스트레스를 유발시키고, MSE를 처리하여 세포 생존율을 확인한 결과, MSE 처리로 인한 세포 생존율이 유의적으로 증가하였고, ROS 생성과 과산화물에 대한 지표로 측정된 MDA 농도도 MSE 처리로 인해 효과적으로 억제되었다. 또한, $H_2O_2$ 처리로 감소된 SODCAT 활성이 MSE 처리로 인해 유의적으로 높아졌으며, $H_2O_2$를 처리로 인한 세포핵apoptosis body가 MSE 처리로 인해 감소함을 확인하였으며, 이는 caspase-3 활성 MSE가 억제시킴으로 인해 세포를 보호하고 있음을 확인하였다. 이상의 결과로부터 오디 당침출액은 산화적 스트레스로부터 야기되는 세포독성과 apoptosis로부터 세포 보호 효과를 확인함에 따라 향후 노화와 관련된 다양한 연구소재의 기초 자료 및 질병 예방 소재로의 가능성을 확인하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The objective of this study was to investigate the protective effects of mulberry (Morus alba) sugar extracts (MSE) against $H_2O_2$-induced oxidative stress in HepG2 cells. The MSEs was mixed with matured mulberry and sugar at the same ratio (1:1, w/w) and stored at $18{\pm}3^{\circ...

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문제 정의

  • 따라서, 본 연구에서는 최근 건강식품으로 각광받고 있는 오디를 이용하여 전통발효 공정을 활용한 오디 당침출액을 제조하고, 오디 당침출액의 in vitro 내에서의 산화적스트레스에 대한 보호 효과를 규명함으로써, 오디 당침출액에 대한 기초자료를 제공하고자 하였다.
  • Kim 등(22)은 오디 에탄올 추출물들(400 µg/mL)에서 59~67%에 DPPH radical 소거능을 나타냈다고 보고한 바 있다. 이상의 결과를 통해 이후 진행되는 세포 실험에는 40일간 저장시킨 오디 당침출액만을 사용하여 측정하고자 하였다.
  • 본 실험에서는 오디 당침출액을 통한 세포 보호 효과를 확인하고자 MTT assay 방법을 이용하여 세포 생존율을 확인하였다. 먼저, HepG2 세포에 대한 MSE의 세포독성을 확인하고자, MSE를 농도별(0.
  • 이러한 부산물들은 세포나 조직막을 손상, 체액의 손실 및 단백질 변화등을 유발시켜 암, 동맥경화, 고혈압 등의 질병을 유발하는 원인으로 작용한다(23). 이에, 본 실험에서는 산화적 스트레스로 인한 세포 손상의 증거로 지질과산화생성물인 MDA를 간접 측정하여 지질과산화물에 대한 MSE의 억제 효과를 확인하고자 하였다(Fig. 4). HepG2 세포에 아무것도 처리하지 않은 세포의 MDA 농도를 기준으로, 500 µM의 H2O2를 단독 처리한 세포에서는 MDA 농도가약 2.
  • 를 산소와 물로 변환시키는 역할을 통해 세포 내radical을 소거함으로 인해 산화적 스트레스를 보호하는 것으로 알려져 있다(26). 본 실험에서는 H2O2로 야기된 산화적 스트레스로 증가된 radical의 억제시키는 체내 방어기전인 항산화 효소들의 활성 측정을 통해 MES의 산화적 스트레스에 대한 보호 효과를 확인하고자 하였다(Fig. 5,6). HepG2 세포에 H2O2로 처리하여 12시간 동안 SOD 활성을 측정한 결과, 시간 의존적으로 활성이 감소하여 측정 12시간에 SOD 활성이 41%로 감소한 반면, MSE를 처리한 세포의 경우, 측정 12시간에 54%로 H2O2만을 단독 처리한 세포와 비교하여 SOD 활성이 10%이상 유의적으로 증가하였다(Fig.
  • 는 세포에서 많이 발견되는 활성산소종으로, 세포막 통과가 용이하여 외부자극에 빠르게 반응하여 산화적 스트레스를 증가시킴에 따라 미토콘드리아 막전위를 감소시켜 미토콘드리아 내부의 cytochrome c 방출을 촉진시켜 caspase-9과 caspase-3의 활성화를 통해 apoptosis를 유발시키는 것으로 알려져 있다(27). 본 실험에서는 H2O2로 야기된 산화적 스트레스로부터 유도되는 HepG2 세포의 apoptosis의 형태학적 특징을 확인하기 위하여 Hoechst33342를 사용하여 핵을 염색하고 형광현미경으로 관찰하였다(Fig. 7). 정상세포의 핵은 타원형의 온전한 형태를 나타내었으나, H2O2를 처리한 세포의 핵은 condensation과 fragmentation으로 인한 apoptosis body가 핵 주변에 나타나는 전형적인 apoptosis 특징을 나타내었다.
  • 5%농도의 MSE를 처리한 세포의 핵은 정상세포와 유사하게 타원형의 온전한 핵 형태를 나타내어, H2O2로 야기된 산화적손상에 대해 MSE가 세포를 보호하고 있음을 확인하였다. 이에 본 실험에서는 MSE의 apoptosis 보호 효과가 caspase-와 관련이 있는지 확인하고자 caspase-3의 활성을 확인하였다(Fig. 8). HepG2 세포에 H2O2를 처리한 경우, caspase-3활성이 control과 비교하여 3.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
활성산소는 어떤 특성이 있는가? 생체 내에서 에너지 공급을 위해 생화학적 반응이 지속적으로 일어나는 과정에서 발생되는 활성산소(reactiveoxygen species, ROS)는, 항산화 효소계 등 자기 방어 기구의 제거 시스템으로 인해 소거되어 생체 내 평형을 유지하지만, 어떤 특수한 상황(과도한 스트레스, 과식, 음주, 흡연,방사선, 초음파, 환경오염 및 약물 섭취 등)에서는 생체내 균형이 깨지면서 활성산소가 과잉으로 생성된다(1). 과잉 생산된 활성산소는 DNA, 단백질 및 지방의 심한 손상을 일으켜 산화적 스트레스에 노출되며, 이러한 산화적 스트레스는 다양한 기전을 통하여 암, 염증, 심장질환, 당뇨병,비만 및 노화의 중요 병인으로 알려져 있다(2).
오디를 이용하여 전통발효 공정을 활용한 오디 당침출액을 제조하고, 오디 당침출액의 in vitro 내에서의 산화적 스트레스에 대한 보호 효과를 규명하려는 이유는? 또한, 완숙 오디는 당도가 높고 식감이 좋으며, 다량의 glucose와 fructose를 함유하고(6), oxalic acid, citric acid, malic acid, succinic acid 및 aceticacid와 같은 유기산(7), polyphenol 및 cyanidin-3-glucoside와 cyanidin-3-rutinoside 같은 anthocyanin 계통의 색소 등을다량 함유하고 있어(8), 식품에 첨가 시 색이 우수할 뿐아니라, 항산화, 항당뇨, 항고지혈증 등의 다양한 생리활성효과도 알려지면서 인체에 무해한 천연색소 및 기능성 소재로 각광받고 있다(9-11). 하지만, 오디의 과실은 쉽게 물러지고, 수분함량이 높아 수확 작업이 어렵고, 쉽게 부패되며저장성이 떨어져 생과로서의 이용이 불안정하므로 다양한가공 제품 형태로의 적용이 요구된다(12). 현재까지 오디를이용한 기능성 식품에 관한 연구로 오디를 첨가한 제과및 제빵(13-16), 오디를 첨가한 떡(17), 오디를 첨가한 샐러드드레싱(18), 오디를 첨가한 술(4,19,20) 등 최근 들어 연구의 폭이 다양해지고 있으나, 오디를 이용한 당침출액에 관련된 성분 분석 및 기능성 연구들에 대해 아직 미비한 실정이다.
오디는 한방에서 무엇으로 지칭되는가? 오디는 뽕나무(Morous alba L.)과에 속하는 낙엽교목인뽕나무 열매로 한방에서는 상심(桑椹), 상실(桑實) 또는 흑심(黑椹) 등으로 지칭되며, 동의보감 탕액편에는 ‘오디는성질이 차고 맛이 달며 독이 없고, 당뇨(소갈)을 덜어주며,오장을 편하게 하고, 오래먹으면 배가 고프지 않게 된다’고하며, ‘오디를 오래 먹으면 백발이 검게 변하고, 노화를방지한다’고 기록되어 있다(4,5). 또한, 완숙 오디는 당도가 높고 식감이 좋으며, 다량의 glucose와 fructose를 함유하고(6), oxalic acid, citric acid, malic acid, succinic acid 및 aceticacid와 같은 유기산(7), polyphenol 및 cyanidin-3-glucoside와 cyanidin-3-rutinoside 같은 anthocyanin 계통의 색소 등을다량 함유하고 있어(8), 식품에 첨가 시 색이 우수할 뿐아니라, 항산화, 항당뇨, 항고지혈증 등의 다양한 생리활성효과도 알려지면서 인체에 무해한 천연색소 및 기능성 소재로 각광받고 있다(9-11).
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참고문헌 (27)

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