울릉 마가목의 클로로겐산 이성체의 최종당화산물의 생성 저해 및 라디칼 소거 활성 Chlorogenic Acid Isomers from Sorbus commixta of Ulleung Island Origin and Their Inhibitory Effects against Advanced Glycation End Product (AGE) Formation and Radical Scavenging Activity원문보기
천연물로부터 당뇨합병증에 효과적인 소재를 개발하기 위하여 본 연구를 수행하였으며, 울릉도산 마가목 열매의 80% methyl alcohol 추출물의 ethyl acetate 가용부로부터 최종 당화산물 생성 억제능($IC_{50}$; $181.2{\pm}2.8{\mu}g/mL$)을 확인하였다. 효능성분의 동정을 위하여 $C_{18}$ 겔 등을 활용한 column chromatography를 수행하여 3종의 페놀성 화합물을 분리하였고, 각 화합물의 화학구조는 NMR 스펙트럼 데이터 해석 및 표품과의 HPLC 직접 비교를 통하여 neochlorogenic acid(1), cryptochlorogenic acid(2) 및 chlorogenic acid (3)로 동정하였다. 이들 화합물에 대해 최종당화산물 생성억제능을 평가한 결과 neochlorogenic acid(1)가 가장 강한 $167.5{\pm}3.5{\mu}M$의 $IC_{50}$ 값을 나타내었고, cryptochlorogenic acid(2)는 $185.9{\pm}3.7{\mu}M$의 $IC_{50}$ 값을 나타내었다. 또한, 이들 물질에 대해 $ONOO^-$ 소거 활성을 평가한 결과 cryptochlorogenic acid(2)가 가장 강한 라디칼 소거 활성인 $4.0{\pm}0.2{\mu}M$의 $IC_{50}$ 값을 나타내었고, 구조이성질체인 neochlorogenic acid(1)가 $4.5{\pm}0.3{\mu}M$의 $IC_{50}$ 값을 나타내었으며, 이들 활성은 caffeic acid가 결합 양상에 따른 화합물의 구조에 따라 다름이 시사되었다. 향후 이들 활성 물질의 활성 기작에 대한 연구가 필요하며 본 연구 결과는 더욱 우수한 최종당화산물 생성 억제능을 가지는 새로운 선도화합물 발굴을 위한 기초자료로 이용될 수 있을 뿐만 아니라 당뇨합병증 예방 및 치료에 효과적인 천연물질의 상업화를 위한 기초자료로 이용될 수 있을 것으로 생각한다.
천연물로부터 당뇨합병증에 효과적인 소재를 개발하기 위하여 본 연구를 수행하였으며, 울릉도산 마가목 열매의 80% methyl alcohol 추출물의 ethyl acetate 가용부로부터 최종 당화산물 생성 억제능($IC_{50}$; $181.2{\pm}2.8{\mu}g/mL$)을 확인하였다. 효능성분의 동정을 위하여 $C_{18}$ 겔 등을 활용한 column chromatography를 수행하여 3종의 페놀성 화합물을 분리하였고, 각 화합물의 화학구조는 NMR 스펙트럼 데이터 해석 및 표품과의 HPLC 직접 비교를 통하여 neochlorogenic acid(1), cryptochlorogenic acid(2) 및 chlorogenic acid (3)로 동정하였다. 이들 화합물에 대해 최종당화산물 생성억제능을 평가한 결과 neochlorogenic acid(1)가 가장 강한 $167.5{\pm}3.5{\mu}M$의 $IC_{50}$ 값을 나타내었고, cryptochlorogenic acid(2)는 $185.9{\pm}3.7{\mu}M$의 $IC_{50}$ 값을 나타내었다. 또한, 이들 물질에 대해 $ONOO^-$ 소거 활성을 평가한 결과 cryptochlorogenic acid(2)가 가장 강한 라디칼 소거 활성인 $4.0{\pm}0.2{\mu}M$의 $IC_{50}$ 값을 나타내었고, 구조이성질체인 neochlorogenic acid(1)가 $4.5{\pm}0.3{\mu}M$의 $IC_{50}$ 값을 나타내었으며, 이들 활성은 caffeic acid가 결합 양상에 따른 화합물의 구조에 따라 다름이 시사되었다. 향후 이들 활성 물질의 활성 기작에 대한 연구가 필요하며 본 연구 결과는 더욱 우수한 최종당화산물 생성 억제능을 가지는 새로운 선도화합물 발굴을 위한 기초자료로 이용될 수 있을 뿐만 아니라 당뇨합병증 예방 및 치료에 효과적인 천연물질의 상업화를 위한 기초자료로 이용될 수 있을 것으로 생각한다.
Advanced glycation end product (AGE) formation and reactive oxygen species are potential therapeutic targets for the prevention of diabetic nephropathy and other pathogenic complications. Activity-guided isolation of an ethylacetate-soluble portion of 80% methanolic extract from fruits of Sorbus com...
Advanced glycation end product (AGE) formation and reactive oxygen species are potential therapeutic targets for the prevention of diabetic nephropathy and other pathogenic complications. Activity-guided isolation of an ethylacetate-soluble portion of 80% methanolic extract from fruits of Sorbus commixta of the Ulleung Island origin using AGE formation inhibition assay led to the isolation and identification of three caffeoylquinic acid derivatives of a previously known structure, 3-O-caffeoylquinic acid (neochlorogenic acid; 1), 4-O-caffeoylquinic acid (cryptochlorogenic acid; 2), and 5-O-caffeoylquinic acid (chlorogenic acid; 3). The structures of these compounds were confirmed by interpretation of nuclear magnetic resonance and mass spectrometry data. Among the isolates, the major metabolite, neochlorogenic acid (1) showed the most potent inhibitory effect against AGE formation with an $IC_{50}$ value of $167.5{\pm}3.5{\mu}M$. Furthermore, all isolated chlorogenic acid isomers were evaluated for their radical scavenging activity against peroxynitrite, and structurally related isomers 1, 2, and 3 exhibited potent inhibitory effects in this radical scavenging assay. This result suggests that the monocaffeoyl quinic acid derivatives isolated from S. commixta might be beneficial for the regulation of diabetic complications and related diseases.
Advanced glycation end product (AGE) formation and reactive oxygen species are potential therapeutic targets for the prevention of diabetic nephropathy and other pathogenic complications. Activity-guided isolation of an ethylacetate-soluble portion of 80% methanolic extract from fruits of Sorbus commixta of the Ulleung Island origin using AGE formation inhibition assay led to the isolation and identification of three caffeoylquinic acid derivatives of a previously known structure, 3-O-caffeoylquinic acid (neochlorogenic acid; 1), 4-O-caffeoylquinic acid (cryptochlorogenic acid; 2), and 5-O-caffeoylquinic acid (chlorogenic acid; 3). The structures of these compounds were confirmed by interpretation of nuclear magnetic resonance and mass spectrometry data. Among the isolates, the major metabolite, neochlorogenic acid (1) showed the most potent inhibitory effect against AGE formation with an $IC_{50}$ value of $167.5{\pm}3.5{\mu}M$. Furthermore, all isolated chlorogenic acid isomers were evaluated for their radical scavenging activity against peroxynitrite, and structurally related isomers 1, 2, and 3 exhibited potent inhibitory effects in this radical scavenging assay. This result suggests that the monocaffeoyl quinic acid derivatives isolated from S. commixta might be beneficial for the regulation of diabetic complications and related diseases.
마가목 열매에는 chalcone 배당체(16), 마가목 수피에서는 lupane-type triterpene, lignan, flavonoid 화합물이 보고되어 있으며(17), catechin 배당체의 항산화 활성이 보고되어 있다(18). 본 연구팀에서도 천연소재 유래의 당뇨합병증과 관련된 최종당화산물 생성 억제 천연소재 개발의 일환으로 다양한 약용식물로부터 AGEs 생성 저해 활성을 확인하였으며, 본 연구에서 울릉도산 마가목 열매에서 최종당화산물 저해 및 라디칼 소거 활성 물질을 확인하였기에 그 결과를 보고하고자 한다.
제안 방법
최근에 개발된 대표적인 최종당화산물 생성 저해제로는 aminoguanidine이 있으며 최근에는 독성이 보고되어 보다 안전하고 부작용이 없는 천연물로부터 AGEs 생성 저해제의 개발을 위한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서 당뇨 합병증에 효과적인 천연소재의 개발을 위해 울릉도 자생 마가목 열매의 80% MeOH 추출물의 EtOAc 가용부에 대해서 AGEs 생성에 대한 저해 활성을 평가한 결과 181.2±2.8 µg/mL의 우수한 IC50 값을 나타내어 ODS gel을 이용한 column chromatography를 수행하여 3종의 quinic acid isomer를 분리하였으며, 분리한 단일물질에 대해서 당뇨합 병증과 관련된 AGEs 및 ONOO- 라디칼 소거 활성을 평가하였다.
대상 데이터
울릉도 자생의 신선한 마가목 열매 1.0 kg을 분쇄기로 잘게 마쇄한 후 80% methyl alcohol(MeOH) 3 L로 3일간 3회 반복 추출한 다음 얻어진 결과물(47.0 g)에 대해 최종당 화산물 생성 저해 효능을 평가한 결과 IC50 값이 311.2±2.7 μg/mL의 효능을 나타내었다. 계속해서 유기용매를 사용하여 극성에 따른 분획은 80% MeOH 추출물을 감압 농축하여 MeOH을 제거하고 물에 현탁된 추출시료를 저극성용매인 n-hexane으로 먼저 추출한후수용층을 다시ethyl acetate(EtOAc), n-butyl alcohol(n-BuOH)을 이용하여 각각 순차적으로 3회 분획하여 추출하였다.
데이터처리
실험 결과는 SPSS package program(version 20.0, SPSS Inc., Chicago, IL, USA)을 이용하여 평균과 표준편 차를 구하였으며 실험군 간의 차이의 유의성은 one-way ANOVA와 Student's t-test에 의하여 P<0.05 수준에서 검증하였다.
성능/효과
3종의 분리한 순수한 화합물에 대해서 1H, 13C NMR 및 DEPT, 1H-1H COSY, HMBC, HMQC, NOESY 등의 2D NMR, FABMS 스펙트럼을 측정한 후 문헌치(22,23)와 비교하여 화합물 1은 neochlorogenic acid, 화합물 2는 cryptochlorogenic acid, 화합물 3은 chlorogenic acid로 동정하였다.
라디칼 소거 활성이 crypto-chlorogenic acid가 50 μM에서 약 37%의 소거 활성을 나타내었으며, neochlorogenic acid는 50 μM에서 약 31%, chlorogenic acid는 50 μM에서 약 30%의 라디칼 소거 활성을 나타냄을 보고하였다(22). 본 연구팀에서 천연물 유래 항산화 물질의 개발을 위하여 울릉도산 마가목 열매의 EtOAc층에 대해서 Toyopearl HW-40 및 ODS 칼럼크로마 토그래피를 충진제로 활용한 물질의 분리 및 정제를 수행하여 얻어진 3종의 quinic acid 구조이성질체인 neochloro-genic acid(1), cryptochlorogenic acid(2) 및 chlorogenic acid(3)에 대해서 ONOO- 소거 활성을 확인하였으며, 울릉도산 마가목 열매에는 항산화 작용을 가지는 quinic acid 구조이성질체를 함유하는 것을 확인하였다. 이상의 연구 결과로부터 새로운 기능성 소재 개발을 위한 중요한 기초자료로 활용할 수 있으며 당뇨 합병증의 치료 및 예방을 위한 천연물로 활용이 가능할 것이라 생각한다.
후속연구
또한, 산수유로부터 얻어진 gallic acid 유도체인 7-O-galloyl-D-sedoheptulose가 최종당화산물에 효과적인 물질로서 동정되었으며(24), 상황 버섯으로부터 강한 최종당화산물 생성 저해 활성을 나타내는 페놀성의 유도체인 interfungins A가 동정되었다(25). 최근 본 연구팀에서 천연물유의 생리활성 소재 개발을 위한 연구를 수행 중이며, 당뇨합병증에 효과적인 소재 개발 관련 타겟인 최종당화산물에 대한 마가목 및 마가목의 페놀성 화합물의 활성에 대한 보고는 이번이 처음이며, 효능을 나타낸 본 화합물 등에 대하여 쥐의 수정체를 활용한 백내장에 대한 효능을 평가하고 있으며, 세포실험 및 동물실험을 통해 추가적인 효능 검증을 시행하여 새로운 기능성 물질로서의 가능성을 모색할 필요가 있다고 생각한다.
본 연구팀에서 천연물 유래 항산화 물질의 개발을 위하여 울릉도산 마가목 열매의 EtOAc층에 대해서 Toyopearl HW-40 및 ODS 칼럼크로마 토그래피를 충진제로 활용한 물질의 분리 및 정제를 수행하여 얻어진 3종의 quinic acid 구조이성질체인 neochloro-genic acid(1), cryptochlorogenic acid(2) 및 chlorogenic acid(3)에 대해서 ONOO- 소거 활성을 확인하였으며, 울릉도산 마가목 열매에는 항산화 작용을 가지는 quinic acid 구조이성질체를 함유하는 것을 확인하였다. 이상의 연구 결과로부터 새로운 기능성 소재 개발을 위한 중요한 기초자료로 활용할 수 있으며 당뇨 합병증의 치료 및 예방을 위한 천연물로 활용이 가능할 것이라 생각한다.
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