RAW 264.7 대식세포와 염증유도 동물모델에서 산겨릅나무 추출물의 항산화 및 항염증 효과 In Vitro and In Vivo Anti-Oxidative and Anti-Inflammatory Activities of Acer tegmentosum Maxim Extracts원문보기
산겨릅나무$80^{\circ}C$ 열수 및 95% 에탄올 추출물을 제조하여 항산화 및 항염증 효과를 확인한 결과 추출물은 우수한 항산화 효과를 나타내었고 RAW 264.7 세포에서도 항염증 효과를 보였으며, 그중 95% 에탄올 추출물의 효능이 더 큰 것으로 나타났다. 따라서 효능이 더 뛰어난 산겨릅나무 에탄올 추출물을 이용하여 in vivo 실험에서 추출물의 세포 보호효과 및 항염증 효능을 재확인하였다. ICR mouse에 일주일간 100 mg/kg B.W 산겨릅나무 에탄올 추출물을 경구투여한 후 LPS를 처리하여 염증반응 및 산화적 스트레스를 유도시켜 Comet assay, serum tumor necrosis $factor(TNF)-{\alpha}$와 $interferon-{\gamma}$, 장점막세포에서의 $TNF-{\alpha}$와 interleukin-6에 대한 생성능을 측정한 결과 산겨릅나무 에탄올 추출물은 DNA 손상을 억제하였으며 사이토카인 생성을 유의적으로 억제하여 항산화와 항염증 효과를 보였다. 따라서 본 연구에서 사용한 산겨릅나무의 에탄올 추출물은 산화적 스트레스 및 염증을 억제하는 효과를 나타내는 세포보호 기능적 소재로서 가능성이 있는 것으로 생각한다.
산겨릅나무 $80^{\circ}C$ 열수 및 95% 에탄올 추출물을 제조하여 항산화 및 항염증 효과를 확인한 결과 추출물은 우수한 항산화 효과를 나타내었고 RAW 264.7 세포에서도 항염증 효과를 보였으며, 그중 95% 에탄올 추출물의 효능이 더 큰 것으로 나타났다. 따라서 효능이 더 뛰어난 산겨릅나무 에탄올 추출물을 이용하여 in vivo 실험에서 추출물의 세포 보호효과 및 항염증 효능을 재확인하였다. ICR mouse에 일주일간 100 mg/kg B.W 산겨릅나무 에탄올 추출물을 경구투여한 후 LPS를 처리하여 염증반응 및 산화적 스트레스를 유도시켜 Comet assay, serum tumor necrosis $factor(TNF)-{\alpha}$와 $interferon-{\gamma}$, 장점막세포에서의 $TNF-{\alpha}$와 interleukin-6에 대한 생성능을 측정한 결과 산겨릅나무 에탄올 추출물은 DNA 손상을 억제하였으며 사이토카인 생성을 유의적으로 억제하여 항산화와 항염증 효과를 보였다. 따라서 본 연구에서 사용한 산겨릅나무의 에탄올 추출물은 산화적 스트레스 및 염증을 억제하는 효과를 나타내는 세포보호 기능적 소재로서 가능성이 있는 것으로 생각한다.
Acer tegmentosum Maxim (ATM) is known as traditional medicine for treatment of hepatic disorders such as hepatitis, related-inflammatory disease, and hepatic cancer. In this study, we evaluated the antioxidant and anti-inflammatory effects of ATM extracted with $80^{\circ}C$ water or 95% ...
Acer tegmentosum Maxim (ATM) is known as traditional medicine for treatment of hepatic disorders such as hepatitis, related-inflammatory disease, and hepatic cancer. In this study, we evaluated the antioxidant and anti-inflammatory effects of ATM extracted with $80^{\circ}C$ water or 95% ethanol. Antioxidant activities of ATM extracts were measured based on DPPH and ABTS radical scavenging activities, total polyphenolic compound contents, and ferric reducing antioxidant power. The anti-inflammatory effects of ATM extract were assayed on release of nitric oxide, tumor necrosis factor $(TNF)-{\alpha}$, and interferon $(IFN)-{\gamma}$ from lipopolysaccharide (LPS)-induced macrophages. In these experiments, 95% ethanol extract of ATM showed stronger antioxidant and anti-inflammatory effects than water extract. Therefore, we determined the effects of ATM ethanol extract on an animal model of sepsis. Seven days oral gavage of ATM ethanol extract followed by LPS stimulation reduced the protein levels of $TNF-{\alpha}$ and $IFN-{\gamma}$ in serum as well as mRNA levels of $TNF-{\alpha}$ and interleukin-6 in intestinal epithelial cells. In addition, ATM ethanol extract reduced DNA damage in mouse lymphocytes. These results indicate that ATM extract has strong antioxidant and anti-inflammatory in vitro and in vivo effects and may be developed as a potential food material for prevention of inflammatory diseases.
Acer tegmentosum Maxim (ATM) is known as traditional medicine for treatment of hepatic disorders such as hepatitis, related-inflammatory disease, and hepatic cancer. In this study, we evaluated the antioxidant and anti-inflammatory effects of ATM extracted with $80^{\circ}C$ water or 95% ethanol. Antioxidant activities of ATM extracts were measured based on DPPH and ABTS radical scavenging activities, total polyphenolic compound contents, and ferric reducing antioxidant power. The anti-inflammatory effects of ATM extract were assayed on release of nitric oxide, tumor necrosis factor $(TNF)-{\alpha}$, and interferon $(IFN)-{\gamma}$ from lipopolysaccharide (LPS)-induced macrophages. In these experiments, 95% ethanol extract of ATM showed stronger antioxidant and anti-inflammatory effects than water extract. Therefore, we determined the effects of ATM ethanol extract on an animal model of sepsis. Seven days oral gavage of ATM ethanol extract followed by LPS stimulation reduced the protein levels of $TNF-{\alpha}$ and $IFN-{\gamma}$ in serum as well as mRNA levels of $TNF-{\alpha}$ and interleukin-6 in intestinal epithelial cells. In addition, ATM ethanol extract reduced DNA damage in mouse lymphocytes. These results indicate that ATM extract has strong antioxidant and anti-inflammatory in vitro and in vivo effects and may be developed as a potential food material for prevention of inflammatory diseases.
7 세포에서의 항염증 효과를 비교한 후 효능이 더 뛰어난 추출물을 이용하여 LPS로 염증을 유도한 동물 모델에서 항염증 및 DNA 손상 감소 효과를 검토하고자 하였다. 더 나아가 동물의 장점막세포를 취하여 염증성 사이토카인 발현 억제 효과를 통해 산겨릅나무 추출물이 장 면역력 강화에 긍정적인 영향을 미치는지를 확인함으로써 산겨릅나무 추출물의 세포 보호의 기능적 소재로서 활용 가능성을 제시하고자 하였다.
제안 방법
따라서 본 연구는 산겨릅나무 열수 및 에탄올 추출물의 항산화 활성과 RAW 264.7 세포에서의 항염증 효과를 비교한 후 효능이 더 뛰어난 추출물을 이용하여 LPS로 염증을 유도한 동물 모델에서 항염증 및 DNA 손상 감소 효과를 검토하고자 하였다. 더 나아가 동물의 장점막세포를 취하여 염증성 사이토카인 발현 억제 효과를 통해 산겨릅나무 추출물이 장 면역력 강화에 긍정적인 영향을 미치는지를 확인함으로써 산겨릅나무 추출물의 세포 보호의 기능적 소재로서 활용 가능성을 제시하고자 하였다.
(28). 따라서 본 연구에서는 LPS를 처리하여 RAW 264.7 세포에 염증을 유도하여 NO를 과생성하는 조건을 형성한 후, 산겨릅나무 열수 및 에탄올 추출물을 처리하여 NO 생성 억제에 미치는 영향을 측정하였다. LPS만 단독적으로 처리한 대조군에서 생성된 NO 농도는 4.
혈청의 염증 관련 cytokine으로 TNF-α 및 INF-γ 생성량을 측정하였다. TNF-α는 혈청을 1.
대상 데이터
RAW 264.7 세포(mouse macrophage)는 한국세포주은행(Korean Cell Line Bank, Seoul, Korea)에서 분양받아 1% penicillin-streptomycin(Sigma-Aldrich Co.)과 10% fetal bovine serum(FBS; Gibco, Grand Island, NY, USA)을 포함하는 Dulbecco’s modified Eagle’s medium(DMEM;Gibco) 배지를 사용하여 37°C, 5% CO2 조건의 배양기(BB15, Thermo Fisher Scientific Inc., Waltham, MA, USA)에서 배양하였다.
7 세포를 대상으로 in vitro 실험에서 확인한 항염증 효능을 LPS 투여 염증 model mouse에서 확인하고자 동물 실험을 수행하였다. 본 실험에 사용한 동물은 평균 체중이 54.10±3.99 g인 ICR계의 수컷 mouse(SamtakoCo., Osan, Korea)로서 사육환경은 온도 24±2°C, 습도 55±5%, 명암은 12시간 간격, 조도는 150~300 lux로 유지하였다. 사육기간 동안 일반 고형사료와 물을 충분히 공급하였으며 동물실험의 모든 과정은 충남대학교 동물실험윤리 위원회의 연구계획서 승인(CNU-00724)을 받고 수행하였다.
본 연구에 사용한 산겨릅나무는 강원도 홍천에서 수거된 산겨릅나무의 가지로서, 분쇄(Super Grinder JL-1000, Joy Life Co., Busan, Korea)하여 동결건조(SFDSM12-60Hz,Samwon Freezing Engineering Co., Seoul, Korea) 한 후사용하였다. 시료의 에탄올 추출물을 얻기 위해 95% 에탄올을 가하여 상온에서 일주일간 교반 추출하였다.
데이터처리
0 (IBM Corporation, New York, NY, USA)을 사용하여 실시하였으며, 결과는 평균±표준편차(mean±SD)로 나타내었다. 두 군간 평균값의 차이에 대한 유의성 검증은 Student’s t-test로 실시하였으며, 그 외의 실험에서는 일원배치 분산분석(one-way ANOVA) 후 Duncan’s multiple range test로 변인 간의 차이를 검증하였다. 모든 통계적인 유의성은 α=0.
실험 결과의 통계처리는 SPSS/Windows version 21.0 (IBM Corporation, New York, NY, USA)을 사용하여 실시하였으며, 결과는 평균±표준편차(mean±SD)로 나타내었다. 두 군간 평균값의 차이에 대한 유의성 검증은 Student’s t-test로 실시하였으며, 그 외의 실험에서는 일원배치 분산분석(one-way ANOVA) 후 Duncan’s multiple range test로 변인 간의 차이를 검증하였다.
이론/모형
산겨릅나무 열수 및 에탄올 추출물을 시료로 Blois법(15)으로 DPPH(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl, SigmaAldrich Co., St. Louis, MO, USA)에 대한 전자공여능을 측정하였다. 6.
성능/효과
05) LPS에 의해 염증반응이 충분히 유도되었음을 확인하였다. LPS와 산겨릅나무 열수 추출물로 함께 처리한 군에서는 100 μg/mL의 농도에서만 LPS 단독 처리군보다 NO 생성이 유의하게 억제되었으나, 산겨릅나무 95% 에탄올 추출물 처리군에서는 25, 50, 100 μg/mL의 농도에서 LPS 단독 처리군보다 NO 생성이 유의하게 억제되었다.
05), 에탄올 추출물이 열수 추출물보다 억제 효과가 높았다. 따라서 본 연구에서의 항염증 실험 결과로 보아 산겨릅나무 열수 및 에탄올 추출물은 염증 관련 사이토카인들을 억제함으로써 염증 질환 예방에 효과적일 것으로 판단되며, 산겨릅나무 에탄올 추출물이 열수 추출물보다 더 효과적인 것으로 나타났다.
05). 이상의 결과에서 산겨릅나무 에탄올 추출물은 산화적 스트레스에 대한 보호 효과가 있는 것으로 판단되었다.
후속연구
대식세포는 LPS 처리 시 NF-κB를 활성화하여 TNF-α와 IL-6,IL-1β와 같은 사이토카인들의 발현을 유도하는 것으로 알려져 있다(34). 그러므로 산겨릅나무 추출물을 투여 받은 mouse의 소장점막세포에서 TNF-α와 IL-6의 mRNA 발현량이 감소하였다는 사실은 산겨릅나무 에탄올 추출물이 염증성 사이토카인의 유전자 발현 단계를 조절하여 이들 사이토카인의 생성을 억제할 수 있음을 의미하며, 장의 염증 증상 완화에 대한 긍정적인 영향을 확인하기 위해서는 더욱 많은 추가 연구가 수행되어야 할 것으로 생각한다.
Jin 등(32)의 연구에서 rat의 스트레스를 높이기 위하여 강제수영실험을 하였는데, 산겨릅나무 70% 에탄올 추출물을 처리한 후 강제수영실험을 시킨 실험군은 추출물을 처리하지 않고 강제수영실험만 시킨 대조군보다 IL-6 및 TNF-α 분비량을 유의적으로 억제하는 효과를 보였다. 다만 고농도의 산겨릅나무 에탄올 추출물은 세포 독성을 나타낼 수 있으므로 향후 안전성에 대한 연구가 더 진행되어야 할 것으로 보인다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
산겨릅나무의 효능은 무엇인가?
이 식물에서 추출해낸 추출물의 주성분인 salidroside는 위의 손상과 통증을 억제하는 성분으로 보고되었다. 산겨릅나무는 quercetin, catechin 등과 같은 페놀계 화합물을 포함하고 있어(10), 간 보호(11,12), 항염증(13), 항산화(14)의 효능이 일부 보고되어 있다. 그러나 대부분의 연구는 간 보호 효과에 대한 것으로 그치며, 특히 산겨릅나무 추출물의 항염증 효과에 대한 연구는 아직 부족한 실정이다.
활성산소종이 유발하는 문제점은 무엇인가?
인간을 비롯한 모든 생물체에서는 생체 내 정상세포의 생화학 반응이나 여러 환경오염 및 화학물질에 노출되어 생성된 산화적 스트레스 요인인 superoxide radical, hydroxyl radical, peroxyl radical, hydrogen peroxide 등과 같은 활성산소종(reactive oxygen species, ROS)이 생성된다. 이러한 ROS는 세포막 손상, 단백질 분해 등을 일으켜 세포 손상을 초래할 뿐 아니라 염증반응과 연결되어 있으므로 만성 염증반응이 유도되어 심장병, 당뇨병, 관절염, 알츠하이머, 파킨슨병 등과 같은 다양한 질환의 원인이 되기도 하며, DNA 손상에 따른 발암 과정에도 깊은 관련이 있는 것으로 보고되고 있다(1,2).
산겨릅나무란 무엇인가?
산겨릅나무(Acer tegmentosum Maxim)는 단풍나무과(Aceraceae)의 낙엽활엽 소교목으로서 참겨릅나무, 벌나무, 산청목, 봉목, 청해척으로 알려져 있으며 국내 중부이북의 고산지대와 만주, 우수리강 유역의 일부 산지에만 분포하고 있다(9). 이 식물에서 추출해낸 추출물의 주성분인 salidroside는 위의 손상과 통증을 억제하는 성분으로 보고되었다.
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