[논문]좁은잎 엉겅퀴 추출물의 산화방지 활성 및 산화적 스트레스에 대한 PC12 세포 보호효과

장미란; 김건희

doi:10.9721/kjfst.2016.48.2.172

좁은잎 엉겅퀴 추출물의 산화방지 활성 및 산화적 스트레스에 대한 PC12 세포 보호효과
Cirsium japonicum Extracts Show Antioxidant Activity and PC12 Cell Protection against Oxidative Stress 원문보기

한국식품과학회지 = Korean journal of food science and technology, v.48 no.2, 2016년, pp.172 - 177

장미란 (덕성여자대학교 식물자원연구소) , 김건희 (덕성여자대학교 식물자원연구소)

초록
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HPLC/MS를 이용하여 국내 자생 엉겅퀴(Cirsium japonicum)의 페놀성 화합물을 분석한 결과 제주지역 엉겅퀴가 가장 많은 페놀성 화합물을 함유하고 있었으며, chlorogenic acid가 73.15 mg/g dry weight, linarin이 76.67 mg/g dry weight 그리고 pectolinarin이 12.98 mg/g dry weight으로 확인되었다. 엉겅퀴의 기능성 식품으로서의 가치를 확인하기 위하여 산화방지 활성 및 신경세포 보호효과를 평가한 결과 DPPH, ABTS 및 FRAP assay에서 엉겅퀴의 강력한 산화방지 활성이 나타났다. 엉겅퀴 추출물이 DPPH 및 ABTS 라디칼의 50%를 저해하는 농도는 각각 $567{\mu}g/mL$와 $130{\mu}g/mL$으로 나타났다. DPPH, ABTS, FRAP법을 통한 총산화방지능은 각각 11.32, 100.15, $12.76{\mu}g/mL$ trolox equivalents 나타났다. 과산화수소로 산화적 손상을 유도한 PC12 세포에 대하여 MTT와 LDH assay를 이용하여 세포생존률을 측정한 결과 농도 의존적으로 세포 보호 활성이 나타났으며, 마찬가지로 활성산소종 생성률을 측정한 결과 농도 의존적으로 활성산소종 생성이 감소되어 세포 보호활성이 확인되었다. 본 연구를 통하여 엉겅퀴의 우수한 산화방지 활성 및 신경세포 보호효과가 검증되었다. 따라서 엉겅퀴는 안전한 식품 재료로서 꾸준히 섭취하였을 때 천연 산화방지제로 작용하여 신경퇴행을 예방함으로써 알츠하이머병, 파킨슨병 및 헌팅턴병 등의 질병 위험을 줄일 수 있을 것으로 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper

The phenolic compounds, antioxidant activity and neuronal cell protective effect of Cirsium japonicum extract were evaluated in this study. High performance liquid chromatography mass analysis showed that C. japonicum was composed of chlorogenic acid, linarin, and pectolinarin. C. japonicum extract showed its antioxidant activity with half-maximal inhibitory concentrations of 567 and $130{\mu}g/mL$ by DPPH and ABTS radical scavenging activity, respectively. The total antioxidant capacities of C. japonicum via DPPH, ABTS, and FRAP assays were 11.32, 100.15, and $12.76{\mu}g/mL$ trolox equivalents, respectively. In addition, the neuroprotective effect of C. japonicum extract was investigated by measuring cell viability via MTT, LDH and DCF-DA assay using $H_2O_2-damaged$ PC12 cells. C. japonicum extract showed neuronal cell protective effects in a dose-dependent manner. These results indicated that C. japonicum extract has potent antioxidant and neuronal protective effects. Therefore, C. japonicum can be regarded as an effective and safe functional food resource as natural antioxidants, and may decrease the risk of neurodegenerative disorders.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 강원도 평창군, 경기도 포천시, 전라남도 고흥군 및 제주도 제주시에서 자생하는 엉겅퀴의 페놀성 화합물을 HPLC/MS를 통하여 분석하여, 페놀성 화합물을 다량 함유하고 있으며 선행연구를 통하여 산화방지 활성이 우수하였던 제주지역의 엉겅퀴를 대상으로 산화방지 활성 및 산화적 스트레스에 대한 신경세포 보호활성을 평가하였다.

제안 방법

본 연구에서는 HPLC/MS를 이용하여 강원도 평창군, 경기도 포천시, 전라남도 고흥군, 제주도 제주시에 자생하는 엉겅퀴 추출물의 페놀성 화합물을 분석하였다. 엉겅퀴의 대표적인 페놀성 화합물로 보고된 chlorogenic acid(5), luteolin(6,9,19), apigenin(9,20), linarin (6,7), pectolinarin(6,8)을 사용하여 확인한 결과, luteolin 및 apigenin은 검출되지 않았으며, 실험에 사용된 엉겅퀴에서는 chlorogenic acid, linarin, pectolinarin이 확인되었다(Fig.
98 mg/g (dry weight basis)으로 확인되었다(Table 2). 엉겅퀴의 대표 페놀성 화합물인 chlorogenic acid, linarin, pectolinarin 함량의 합이 가장 큰 제주지역 엉겅퀴를 대상으로 페놀성 화합물 정량 분석, 산화방지 활성 및 산화적스트레스에 대한 신경세포 보효효과를 측정하였다.

대상 데이터

본 연구에서 사용된 엉겅퀴(Cirsium japonicum)는 강원도 평창군, 경기도 포천시, 전라남도 고흥군, 제주도 제주시의 야산에 자생하는 것으로 2011년 7-8월중에 채집하였다. 채집한 엉겅퀴는 국립수목원 식물분류전문가에게 품종 및 학명에 대하여 확인 받았다.

데이터처리

본 실험연구에서 얻어진 모든 측정치는 평균값과 표준편차로 나타내었고, 각 평균치간 차이에 대한 유의성은 SPSS program (ver. 19.0, SPSS Inc., Chicago, IL, USA)을 이용하여 ANOVA를 실시하고, Duncan’s multiple range test로 각 군의 평균 차이에 대한 사후 검정을 하였으며, 통계적 유의성을 5% 수준에서 분석하였다.

이론/모형

과산화수소(H₂O₂)로 유도한 산화적 스트레스에 대한 PC12 세포 생존률은 MTT assay로 측정하였다(24). PC12 세포는 96 well plate에 1×10⁵ cells/well로 분주하고 엉겅퀴 추출물을 농도별로 PC12 세포에 처리하여 24시간 동안 전 배양 후, 250 µM 과산화수소를 각각 3시간동안 처리하였다.
엉겅퀴 추출물이 PC12 세포의 산화적 손상에 대한 보호효과를 측정하기 위하여 5-(and-6)-carboxy-2',7'-dichlorofluorescen diacetate (DCF-DA) assay를 실시하였다(24). PC12 세포는 96 well plate에 1×10⁵ cells/well로 분주하고 엉겅퀴 추출물을 PC12 cell 에 처리하여 24시간동안 전 배양시킨 후, 250 µM 과산화수소를 각각 3시간동안 처리하였다.

성능/효과

세포 괴사와 같은 세포사멸이 일어날때 세포막이 손상되면 LDH가 방출되는데(30), 대조군의 LDH 방출량은 10% 정도인데 반해 과산화수소를 처리한 시료에서는 52%의 방출량을 보여 과산화수소에 의해 LDH 방출량이 약 42% 정도 증가하였다. 과산화수소와 엉겅퀴 추출물을 함께 처리하였을때 농도 의존적으로 LDH 방출량이 감소하여 신경세포 보호효과가 증가하는 것을 확인하였다(p<0.05). 산화적 독성에 의한 신경세포의 사멸은 퇴행성 신경계 질환을 유발하며 천연 산화방지제인 플라보노이드와 같은 페놀성 화합물 등은 산화적 독성에 대한 신경세포 보호효과가 뛰어난 것으로 보고되고 있다(31).
아스코르브산을 동시에 처리한 처리군에서는 66%로 약 54%정도의 산화적 스트레스 감소 효과를 보였다. 엉겅퀴 추출물(500 µg/mL)은 양성 대조군 아스크로브산(100µg/mL)와 통계적으로 유사한 활성산소종 생성률을 나타내어 우수한 산화적 스트레스 감소 효과를 나타냈다(p<0.05). 이는 엉겅퀴에 함유되어 있는 산화방지 물질인 chlogenic acid, linarin 및 pectolinarin과 같은 페놀성 화합물에 의한 것으로 판단된다.
Lou 등(34)은 linarin이 amyloid-β로 산화적 독성을 유도한 PC12 신경세포의 세포자살 저해 및 보호효과를 나타낸다고 보고하였다. 이처럼 엉겅퀴가 함유한 각각의 산화방지 페놀성 화합물의 신경세포 보호활성 때문에 엉겅퀴 추출물이 뛰어난 산화 방지 활성 및 산화적 스트레스에 대한 신경세포 보호활성을 나타내는 것으로 판단된다. 추후 연구에서는 엉겅퀴 추출물 및 각각의 페놀성 화합물의 세포내 산화방지 메커니즘 및 세포사멸 기전에 대하여 분자생물학적인 연구가 이어져야 할 것으로 판단된다.

후속연구

앞으로 연구를 통해서 국내 자생하는 엉겅퀴의 종류를 확장하여 심도있게 연구할 필요가 있으며, 본 연구 결과는 추후 HPLC 등의 크로마토그래피법을 이용한 국내 자생 엉겅퀴의 분류에 유용하게 이용될 수 있을 것으로 판단된다.
이처럼 엉겅퀴가 함유한 각각의 산화방지 페놀성 화합물의 신경세포 보호활성 때문에 엉겅퀴 추출물이 뛰어난 산화 방지 활성 및 산화적 스트레스에 대한 신경세포 보호활성을 나타내는 것으로 판단된다. 추후 연구에서는 엉겅퀴 추출물 및 각각의 페놀성 화합물의 세포내 산화방지 메커니즘 및 세포사멸 기전에 대하여 분자생물학적인 연구가 이어져야 할 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	천연 산화방지제의 섭취를 통해 산화적 손상을 막아야 하는 이유는 무엇인가?	알츠하이머병, 파킨슨병 및 헌팅턴병과 같은 퇴행성신경질환의 주요 원인은 활성산소종(ROS, reactive oxygen species)으로 인한 산화적 스트레스 때문인 것으로 보고되고 있다. 과산화수소 (hydrogen peroxide), 초과산화물음이온(superoxide anion), 수산화 라디칼(hydroxyl radical) 등의 활성산소종에서 기인한 산화적 스트레스는 세포막의 지질, 단백질 및 DNA를 손상시켜 세포자살 (apoptosis) 및 세포괴사(necrosis)를 유도하며 궁극적으로 퇴행성 신경장애를 유발한다고 보고되었다(1,2).
	엉겅퀴는 무엇인가?	엉겅퀴(Cirsium japonicum)는 국화과 식물로서 예로부터 어린 순을 식용으로 사용하고, 성숙한 것은 약용으로 이용해왔다. 엉겅퀴는 우리나라 전역의 산과 들에 자생하고 있으며 국내에 자생하는 엉겅퀴속 식물로는 지느러미엉겅퀴, 큰 엉겅퀴, 좁은잎 엉겅퀴, 가시 엉겅퀴, 바늘 엉겅퀴 및 고려 엉겅퀴 등 13종, 6변종이 확인되었으며(4), 엉겅퀴에는 대표적으로 chlorogenic acid(5), hispidulin-7-neohesperidoside(6), linarin(6,7), pectolinarin(6,8), luteolin (6,9) 및 apigenin(9)이 함유되어있다고 보고되었다.
	엉겅퀴에 함유되어있다고 보고된 것들은 무엇인가?	엉겅퀴(Cirsium japonicum)는 국화과 식물로서 예로부터 어린 순을 식용으로 사용하고, 성숙한 것은 약용으로 이용해왔다. 엉겅퀴는 우리나라 전역의 산과 들에 자생하고 있으며 국내에 자생하는 엉겅퀴속 식물로는 지느러미엉겅퀴, 큰 엉겅퀴, 좁은잎 엉겅퀴, 가시 엉겅퀴, 바늘 엉겅퀴 및 고려 엉겅퀴 등 13종, 6변종이 확인되었으며(4), 엉겅퀴에는 대표적으로 chlorogenic acid(5), hispidulin-7-neohesperidoside(6), linarin(6,7), pectolinarin(6,8), luteolin (6,9) 및 apigenin(9)이 함유되어있다고 보고되었다.

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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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