독성물질인 염화카드뮴으로 손상된 배양 NIH3T3 섬유모세포에 대한 애기똥풀 추출물의 항산화 효과 Antioxidative Effect of Chelidonium majus Extract on Cultured NIH3T3 Fibroblasts Injured by Cadmium Chloride of Toxicant원문보기
본 연구는 배양 NIH3T3 섬유모세포를 재료로 독성물질인 염화카드뮴($CdCl_2$)의 세포독성과 이에 대한 애기똥풀(Chelidonium majus, CM) 추출물의 방어효과를 조사하기 위하여 세포생존율(cell viability)을 비롯한 $CdCl_2$에 대한 BHT의 영향 및 DPPH-자유라디칼 소거능, superoxide anion-radical scavenging activity (SSA), lactate dehydrogenase (LDH) 활성과 같은 항산화 효과를 분석하였다. 그 결과 $CdCl_2$는 농도 의존적으로 배양 NIH3T3 섬유모세포의 생존율을 유의하게 감소하였으며, $XTT_{50}$값이 38.7uM로 나타나 Borenfreund와 Puerner의 독성판정기준에 따라 고독성(highly-toxic)인 것으로 나타났다. 또한, 항산화제인 BHT는 $CdCl_2$의 독성으로 인하여 심하게 손상된 세포생존율을 유의하게 증가시켰다. 한편, $CdCl_2$의 세포독성에 대한 CM 추출물의 방어효과에서, CM 추출물은 $CdCl_2$에 의하여 감소된 세포생존율을 유의하게 증가시켰으며, 또한 DPPH-자유라디칼 소거능을 비롯한 SSA 및 LDH 활성 억제와 같은 항산화능을 나타냈다. 이상의 결과에서 $CdCl_2$의 독성에 산화적 손상이 관여하고 있으며, CM 추출물은 항산화 효과에 의하여 $CdCl_2$의 세포독성에 대한 방어효과를 나타냈다. 결론적으로, CM 추출물과 같은 천연소재는 산화적 손상과 관련된 독성의 제독 내지는 저감을 위한 항산화물질로서의 개발적 가치가 있다고 사료된다.
본 연구는 배양 NIH3T3 섬유모세포를 재료로 독성물질인 염화카드뮴($CdCl_2$)의 세포독성과 이에 대한 애기똥풀(Chelidonium majus, CM) 추출물의 방어효과를 조사하기 위하여 세포생존율(cell viability)을 비롯한 $CdCl_2$에 대한 BHT의 영향 및 DPPH-자유라디칼 소거능, superoxide anion-radical scavenging activity (SSA), lactate dehydrogenase (LDH) 활성과 같은 항산화 효과를 분석하였다. 그 결과 $CdCl_2$는 농도 의존적으로 배양 NIH3T3 섬유모세포의 생존율을 유의하게 감소하였으며, $XTT_{50}$값이 38.7uM로 나타나 Borenfreund와 Puerner의 독성판정기준에 따라 고독성(highly-toxic)인 것으로 나타났다. 또한, 항산화제인 BHT는 $CdCl_2$의 독성으로 인하여 심하게 손상된 세포생존율을 유의하게 증가시켰다. 한편, $CdCl_2$의 세포독성에 대한 CM 추출물의 방어효과에서, CM 추출물은 $CdCl_2$에 의하여 감소된 세포생존율을 유의하게 증가시켰으며, 또한 DPPH-자유라디칼 소거능을 비롯한 SSA 및 LDH 활성 억제와 같은 항산화능을 나타냈다. 이상의 결과에서 $CdCl_2$의 독성에 산화적 손상이 관여하고 있으며, CM 추출물은 항산화 효과에 의하여 $CdCl_2$의 세포독성에 대한 방어효과를 나타냈다. 결론적으로, CM 추출물과 같은 천연소재는 산화적 손상과 관련된 독성의 제독 내지는 저감을 위한 항산화물질로서의 개발적 가치가 있다고 사료된다.
The aim of this study was to evaluate the cytotoxicity of cadmium chloride ($CdCl_2$), toxicant, and the protective effect of Chelidonium majus (CM) extract on $CdCl_2$-induced cytotoxicity in cultured NIH3T3 fibroblasts. Cell viability, the effect of butylated hydroxytoluene (...
The aim of this study was to evaluate the cytotoxicity of cadmium chloride ($CdCl_2$), toxicant, and the protective effect of Chelidonium majus (CM) extract on $CdCl_2$-induced cytotoxicity in cultured NIH3T3 fibroblasts. Cell viability, the effect of butylated hydroxytoluene (BHT) against $CdCl_2$, and the antioxidative effects including DPPH-free radical scavenging activity, superoxide anion-radical scavenging activity (SSA), and lactate dehydrogenase (LDH) activity were assessed. $CdCl_2$ caused a significant dose-dependent decrease in cell viability, and $XTT_{50}$ value was determined at 38.7uM of $CdCl_2$. It was determined as highly-toxic by Borenfreund and Puerner' toxic criteria. BHT of antioxidant significantly increased cell viability severely damaged by $CdCl_2$-induced cytotoxicity in these cultures. In the protective effect of CM extract on $CdCl_2$-induced cytotoxicity, CM extract significantly increased cell viability, DPPH-free radical scavenging activity, SSA and inhibitory activity of LDH. From these results, it is suggested that oxidative stress is involved in the cytotoxicity of $CdCl_2$, and CM extract showed protective efficacy on $CdCl_2$-induced cytotoxicity via antioxidative effects. Conclusively, natural resources like CM extract may be a putative antioxidative agent for the detoxification or diminution of toxicity correlated with oxidative stress.
The aim of this study was to evaluate the cytotoxicity of cadmium chloride ($CdCl_2$), toxicant, and the protective effect of Chelidonium majus (CM) extract on $CdCl_2$-induced cytotoxicity in cultured NIH3T3 fibroblasts. Cell viability, the effect of butylated hydroxytoluene (BHT) against $CdCl_2$, and the antioxidative effects including DPPH-free radical scavenging activity, superoxide anion-radical scavenging activity (SSA), and lactate dehydrogenase (LDH) activity were assessed. $CdCl_2$ caused a significant dose-dependent decrease in cell viability, and $XTT_{50}$ value was determined at 38.7uM of $CdCl_2$. It was determined as highly-toxic by Borenfreund and Puerner' toxic criteria. BHT of antioxidant significantly increased cell viability severely damaged by $CdCl_2$-induced cytotoxicity in these cultures. In the protective effect of CM extract on $CdCl_2$-induced cytotoxicity, CM extract significantly increased cell viability, DPPH-free radical scavenging activity, SSA and inhibitory activity of LDH. From these results, it is suggested that oxidative stress is involved in the cytotoxicity of $CdCl_2$, and CM extract showed protective efficacy on $CdCl_2$-induced cytotoxicity via antioxidative effects. Conclusively, natural resources like CM extract may be a putative antioxidative agent for the detoxification or diminution of toxicity correlated with oxidative stress.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 CM 추출물에 대한 항산화능을 조사하기 위하여 DPPH-자유라디칼 소거능을 비롯한 superoxide anion-radical scavenging activity (SSA) 및 lactate dehydrogenase (LDH) 활성을 조사하였다. 그 결과 CM 추출물은 항산화 분석 모두에서 유효한 효과가 있는 것으로 나타났으며, 특히 80 ug/mL CM 추출물 시료처리에서는 DPPH-자유라디칼 소거능과 SSA에 있어서 비교군인 BHT 활성의 50∼65% 이상의 활성을 보여 BHT와 같은 항산화능을 나타냈다.
본 연구는 배양 NIH3T3 섬유모세포를 재료로 독성물질인 염화 카드뮴(CdCl2)의 세포독성과 이에 대한 애기똥풀(Chelidonium majus, CM) 추출물의 방어효과를 조사하기 위하여 세포생존율 (cell viability)을 비롯한 CdCl2에 대한 BHT의 영향 및 DPPH-자유라디칼 소거능, superoxide anion-radical scavenging activity (SSA), lactate dehydrogenase (LDH) 활성과 같은 항산화 효과를 분석하였다. 그 결과 CdCl2는 농도 의존적으로 배양 NIH3T3 섬유모세포의 생존율을 유의하게 감소하였으며, XTT50값이 38.
본 연구는 천연소재를 이용한 병변의 치료물질에 대한 탐색이나 발굴을 위한 목적의 일환으로 독성물질인 염화카드뮴(CdCl2)의 독성분석과 함께 이에 대한 CM 추출물의 영향을 항산화 측면에서 조사하기 위하여 배양 NIH3T3 섬유모세포를 재료로 시험관 내 분석을 시행하였다.
제안 방법
CdCl2가 25∼45 uM까지의 농도별로 각각 포함된 배양액에서 NIH3T3 섬유모세포를 72시간 동안 배양한 후 세포생존율을 대조군과 비교 조사하였다.
CdCl2에 대한 CM 추출물의 영향을 조사하기 위하여 배양 NIH3T3 섬유모세포에 CdCl2 XTT50값을 처리하기 2시간 전에 60 ug/mL와 80 ug/mL의 추출물 농도에서 세포를 처리한 다음 세포 생존율을 양성대조군인 CdCl2의 처리군과 비교 조사하였다. CM 추출물 분석농도는 Jung 등[14]에 의한 CM 추출물의 항산화능 (DPPH-free radical 소거능, xanthine oxidse 저해능) 분석 농도인 0.
CdCl2의 세포독성과 산화적 손상간의 상호관계를 알아보기 위하여 XTT50값의 CdCl2를 배양 세포에 처리하기 전에 항산화제인 BHT 30 uM과 50 uM의 농도를 세포에 각각 처리하였다. 그 결과 CdCl2만을 처리한 경우 세포생존율은 대조군인 100% (0.
XTT50값의 CdCl2를 배양 세포에 처리하기 2시간 전에 BHT가 각각 30 uM과 50 uM의 농도로 포함된 배양액에서 세포를 배양한다음 세포생존율을 양성대조군인 CdCl2의 처리군과 비교 조사하였다.
위에서 말한 바와 같이, 본 연구에서는 CdCl2의 독성과 산화적 손상간의 관련성 조사를 위하여 CdCl2에 대한 항산화제의 일종인 BHT의 영향을 분석하였다. 그 결과 30 uM과 50 uM 농도의 BHT를 전처리한 결과 CdCl2만의 처리에 비하여 처리농도 모두에서 유의한 세포생존율의 증가를 보였다(p＜0.
항산화제의 일종인 BHT의 항산화능의 조사를 위하여 활성산소의 하나인 과산화수소(H2O2) 20 uM을 배양세포에 처리하기 2시간 전에 BHT가 각각 20∼50 uM의 농도로 포함된 배양액에서 세포를 처리한 후 세포생존율을 대조군과 비교 조사하였다.
대상 데이터
CM은 7월경 전라북도 익산시 야산부근에서 채취하여 시에 위치하고 있는 대학부설 생명자원과학연구소에서 확인 동정 후 사용 하였다. 채집한 전초는 세척한 후 통풍이 잘되고 서늘한 곳에서 말린 다음 일정 길이로 잘라 냉암소에 보관하여 시료로 사용하였다.
NIH3T3 섬유모세포는 American Type Culture Collection (ATCC)에서 분양 받아 사용하였다.
데이터처리
자료분석은 Windows SPSS 프로그램 버전 18.0 (SPSS Inc., Chicago, USA)에 의하여 행하였으며 군간 차이값의 비교를 위하여 ANOVA를 실시하였고 사후 검정은 Scheffe test에 의하였다.
이론/모형
의 처리군과 비교 조사하였다. CM 추출물 분석농도는 Jung 등[14]에 의한 CM 추출물의 항산화능 (DPPH-free radical 소거능, xanthine oxidse 저해능) 분석 농도인 0.05 mg/mL-2.0 mg/mL의 범위를 근거로 하여 이에 가장 근접 농도인 0.06 mg/mL와 0.08 mg/mL를 선정하여 분석하였다.
DPPH-자유라디칼 소거능(DPPH-free radical scavenging activity)의 측정은 Blois [16]의 방법에 의하여 메탄올에 녹인 시료에 0.3 mM DPPH 메탄올용액 100 uL를 넣고 실온에서 30분간 처리하였다. 처리 완료 후 varioskan flash ELISA reader (Thermofisher Scientific Company, Finland)로 517 nm에서 흡광도를 측정하였다.
세포 배양은 Rim 등[8]의 방법에 의하여 배양용기로부터 효소 해리술에 의하여 세포를 분리하였다. 분리된 세포들은 일정 시간 동안 원침 후 10% FBS가 함유된 MEM 배양액에 넣어 1×105 cells/well의 밀도로 조절한 후 96 well plate에 삽주하였다.
성능/효과
CdCl2에 대한 CM 추출물의 LDH (lactate dehydrogenase) 활성에 대한 영향을 조사하기 위하여 60 ug/mL와 80 ug/mL 농도의 추출물을 분석한 결과 XTT50값의 CdCl2의 LDH 활성은 대조군에 비하여 136.2%로 높게 나타났다. 이에 비하여 60 ug/mL 추출물 처리에서는 113.
CdCl2의 독성 조사를 위하여 배양 NIH3T3 섬유모세포에 25∼45 uM 농도의 CdCl2 각각을 배양 세포에 72시간 동안 처리한 결과, CdCl2는 농도처리에 따라 세포생존율을 유의하게 감소시켰으며(p＜0.001), 이 때 XTT50값은 38.7 uM의 농도에서 나타났다 (Table 1).
또한, 본 연구의 분석결과 중 CM 추출물은 유의한 LDH 활성 억제능을 보임으로서 자유라디칼의 막지질과산화에 대한 방어능을 증명하였다. 따라서, 본 연구에서 행한 항산화능에 대한 분석은 CM 추출물이 자유라디칼 제거를 위한 소거능을 가지고 있음을 말해 주고 있으며 이같은 효능은 추출물 성분 중에 polyphenol, flavonoid와 같은 강력한 항산화 성분들에 의한 것으로 생각된다[11]. 특히, polyphenol이나 flavonoid와 같은 페놀화합물은 항산화능이나 항염, 항독과 같은 유효한 약리활성을 가지고 있음은 이미잘 알려져 있다[19].
그 결과 CM 추출물은 항산화 분석 모두에서 유효한 효과가 있는 것으로 나타났으며, 특히 80 ug/mL CM 추출물 시료처리에서는 DPPH-자유라디칼 소거능과 SSA에 있어서 비교군인 BHT 활성의 50∼65% 이상의 활성을 보여 BHT와 같은 항산화능을 나타냈다. 또한, 본 연구의 분석결과 중 CM 추출물은 유의한 LDH 활성 억제능을 보임으로서 자유라디칼의 막지질과산화에 대한 방어능을 증명하였다. 따라서, 본 연구에서 행한 항산화능에 대한 분석은 CM 추출물이 자유라디칼 제거를 위한 소거능을 가지고 있음을 말해 주고 있으며 이같은 효능은 추출물 성분 중에 polyphenol, flavonoid와 같은 강력한 항산화 성분들에 의한 것으로 생각된다[11].
001), 세포독성을 나타냈다. 본 실험에서 처럼 CdCl2에 의한 세포생존율의 감소는 CdCl2가 배양 NIH3T3 섬유모세포에 세포독성이 있음을 말해주고 있으며, 이같은 독성은 CdCl2의 XTT50값이 100 uM 이하인 38.7 uM로 나타남으로서 Borenfreund와 Puerner [15]에 의한 독성판정기준에 의하여 고독성(highly-toxic)인 것으로 나타났다. 이들에 의한 독성판정기준을 보면 XTT50값이나 MTT50값이 100 uM 이하인 경우를 고독성(highly-toxic)으로 판정하였고, 100∼1,000 uM인 경우는 중간독성(mid-toxic)으로, 1,000∼2,000 uM 인 경우는 저독성(low-toxic)으로, 또한 2,000 uM 이상인 경우를 무독성(non-toxic)인 것으로 각각 판정하였다.
염화카드뮴(CdCl2)의 독성분석에 있어서 배양 NIH3T3 섬유모 세포에 25∼45 uM 농도의 CdCl2를 각각 72시간 동안 처리한 결과, 대조군에 비하여 세포생존율을 유의하게 감소시킴으로서(p＜0.001), 세포독성을 나타냈다. 본 실험에서 처럼 CdCl2에 의한 세포생존율의 감소는 CdCl2가 배양 NIH3T3 섬유모세포에 세포독성이 있음을 말해주고 있으며, 이같은 독성은 CdCl2의 XTT50값이 100 uM 이하인 38.
한편, CdCl2의 세포독성에 대한 CM 추출물의 방어효과에서, CM 추출물은 CdCl2에 의하여 감소된 세포생존율을 유의하게 증가시켰으며, 또한 DPPH-자유라디칼 소거능을 비롯한 SSA 및 LDH 활성 억제와 같은 항산화능을 나타냈다. 이상의 결과에서 CdCl2의 독성에 산화적 손상이 관여하고 있으며, CM 추출물은 항산화 효과에 의하여 CdCl2의 세포독성에 대한 방어효과를 나타냈다. 결론적으로, CM 추출물과 같은 천연소재는 산화적 손상과 관련된 독성의 제독 내지는 저감을 위한 항산화물질로서의 개발적 가치가 있다고 사료된다.
후속연구
이상의 결과에서 CdCl2의 독성에 산화적 손상이 관여하고 있으며, CM 추출물은 항산화 효과에 의하여 CdCl2의 세포독성에 대한 방어효과를 나타냈다. 결론적으로, CM 추출물과 같은 천연소재는 산화적 손상과 관련된 독성의 제독 내지는 저감을 위한 항산화물질로서의 개발적 가치가 있다고 사료된다.
특히, polyphenol이나 flavonoid와 같은 페놀화합물은 항산화능이나 항염, 항독과 같은 유효한 약리활성을 가지고 있음은 이미잘 알려져 있다[19]. 따라서, CM 추출물과 같은 천연성분을 대상으로 항산화에 대한 생리활성의 분석은 산화적 손상과 연관된 다양한 측면에서 지속적으로 연구가 이루어져야 할 것으로 생각된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
카드뮴은 무엇이며 무엇을 형성하고 있는가?
카드뮴은 은백색의 중금속류 일종으로 크롬과 같이 자연계에서는 산소나 염소, 황과 결합하여 다양한 화합물을 형성하고 있다[1]. 카드뮴은 돌연변이원이면서도 독성이 강하기 때문에 이따이-이따이병(itai-itai disease)으로도 잘 알려져 있다.
이따이-이따이병의 원인이 되는 중금속류는?
카드뮴은 은백색의 중금속류 일종으로 크롬과 같이 자연계에서는 산소나 염소, 황과 결합하여 다양한 화합물을 형성하고 있다[1]. 카드뮴은 돌연변이원이면서도 독성이 강하기 때문에 이따이-이따이병(itai-itai disease)으로도 잘 알려져 있다. 그 이유로는 1968년 일본 도마야현에 있는 미쯔이 제련공장의 폐광석에서 흘러나온 카드뮴에 노출된 주민들에서 이의 독성으로 인해 골다공증을 비롯한 전신통증, 골연화증 폐암 및 신장기능장애와 같은 후유증을 일으켰던 대표적인 사례가 있었는데 특히 뼈나 근육의 통증을 호소함으로서 붙여진 이름이다[2].
식물 중 애기똥풀은 어디에 사용하는가?
흔히 CM은 백굴체라고도 널리 알려져 있으며 대개 여름과 가을에 꽃을 비롯한 잎이나 줄기를 채취하여 햇빛이 직접 들지 않은 서늘한 곳에서 말린 다음 이를 약재로 사용한다. CM은 오래전부터 해독이나 이뇨는 물론 위궤양이나 창종과 같은 염증성 병변 치료에 자주 사용되어 왔으며 그 밖에도 완선이나 수종, 황달과 같은 질환 등에도 유효한 효능이 있는 것으로 알려져 있다[10]. CM에서는 palmitic acid를 비롯한 stigmasterol이나 taraxerol 성분들이 분리 정제되었으며, 그 밖에도 berbenine이나 malic acid, polyphenol, flavonoid와 같은 성분들이 함유되어 있다고 밝혀져 있다[11].
참고문헌 (19)
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