This study was conducted to determine the anti-inflammatory effect of essential oil extracted from the wood of Chamaecyparis obtusa Sieb. et Zucc. Endl. (Cupressaceae). The essential oil was extracted from the wood of C. obtusa by hydrodistillation method, and conducted the analysis on the chemical ...
This study was conducted to determine the anti-inflammatory effect of essential oil extracted from the wood of Chamaecyparis obtusa Sieb. et Zucc. Endl. (Cupressaceae). The essential oil was extracted from the wood of C. obtusa by hydrodistillation method, and conducted the analysis on the chemical composition of the extracted C. obtusa wood oil through GC-MS. The major constituents of the oil were found to be: ${\alpha}-pinene$ (11.4%), cadinene (5.4%), ${\delta}-cadiene$ (9.0%), ${\tau}-muurolol$ (22.2%), ${\alpha}-cadinol$ (20.8%) etc. We attempted to identify the anti-inflammatory activities of the oil when it is injected in the lipopolysaccharide (LPS)-stimulated RBL-2H3 cells, along with its effects on the secretion of interleukin-4 (IL-4), interleukin-13 (IL-13), ${\beta}-hexosaminidase$. According to the cell viability analysis conducted by MTT assay, the oil in $10^{-7}{\sim}10^{-5}%$concentration showed no effect on the cell viability. After RBL-2H3 cells treated by LPS stimulation were exposed to $10^{-7}%$ concentration of C. obtusa wood oil, the expression levels of IL-4, IL-13 within the cell were observed to remarkably decrease. Also, it was attenuated the release of ${\beta}-hexosaminidase$ from mast cells to a significantly meaningful level. These results suggest that C. obtusa wood oil exerts the anti-inflammatory effect, by regulating the expression of inflammatory cytokines, which is a valuable feature to be highly utilized as the functional materials in the future.
This study was conducted to determine the anti-inflammatory effect of essential oil extracted from the wood of Chamaecyparis obtusa Sieb. et Zucc. Endl. (Cupressaceae). The essential oil was extracted from the wood of C. obtusa by hydrodistillation method, and conducted the analysis on the chemical composition of the extracted C. obtusa wood oil through GC-MS. The major constituents of the oil were found to be: ${\alpha}-pinene$ (11.4%), cadinene (5.4%), ${\delta}-cadiene$ (9.0%), ${\tau}-muurolol$ (22.2%), ${\alpha}-cadinol$ (20.8%) etc. We attempted to identify the anti-inflammatory activities of the oil when it is injected in the lipopolysaccharide (LPS)-stimulated RBL-2H3 cells, along with its effects on the secretion of interleukin-4 (IL-4), interleukin-13 (IL-13), ${\beta}-hexosaminidase$. According to the cell viability analysis conducted by MTT assay, the oil in $10^{-7}{\sim}10^{-5}%$concentration showed no effect on the cell viability. After RBL-2H3 cells treated by LPS stimulation were exposed to $10^{-7}%$ concentration of C. obtusa wood oil, the expression levels of IL-4, IL-13 within the cell were observed to remarkably decrease. Also, it was attenuated the release of ${\beta}-hexosaminidase$ from mast cells to a significantly meaningful level. These results suggest that C. obtusa wood oil exerts the anti-inflammatory effect, by regulating the expression of inflammatory cytokines, which is a valuable feature to be highly utilized as the functional materials in the future.
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문제 정의
추출물의 경우 채취 부위에 따라서도 성분 차이를 보이는 것으로 알려져 있어 편백 잎 정유의 효능을 편백 목부 정유의 효능으로 제시하기는 어렵다. 따라서, 본 연구에서는 편백 목부 정유의 효과를 구명하고자 편백 목부 정유의 성분 분석 및 알러지성 염증 개선효과를 분석하였다.
본 연구는 염증반응을 유발한 비만세포에 편백 목부 정유를 처리하여 염증성 싸이토카인의 발현에 미치는 편백 목부 정유의 영향을 조사하고자 하였다. 이를 통해 편백 목부 정유의 항염증 효과를 평가하였다
제안 방법
20 µL DEPC-DW를 첨가하여 55 o C에서 5분 동안 가온한 뒤 RNA 농도를 측정하였다.
29) 본 연구에서는 편백 목부 정유의 항염증 효과를 평가하기 위해 탈과립의 지표인 β-hexosaminidase의 분비량을 측정하였다.
RBL-2H3 비만세포에서 편백 목부 정유에 의한 β-hexosaminidase의 분비량 변화를 분석하기 위하여 96-well plate에 well당 2×10 5 cells을 분배한 후 DNP-specific IgE(800 ng/mL, Sigma, 미국)로 자극 하였다.
Spectrophotometer로 농도별 정유 처리한 세포를 관찰하였다.
오븐은 40 oC에서 3분간 유지하고 3 oC씩 승온하여 200 oC까지올린 뒤 이 온도에서 15 oC씩 승온하여 340 oC까지 올리고 10분간 유지하였다. 검출된 화합물은 FID 신호와 질량스펙트럼 모두를 기록하였다. FID는 280 oC 조건하에 make-up
만세포에서 분비되는 싸이토카인 중 IL-4와 IL-13은 알러지 반응의 전형적인 표시인자로 알려져 있어, 편백 목부 정유 처리에 의한 IL-4, IL-13의 발현 변화를 조사하였다. 정상군(VE)과 염증 유발군(LPS), 염증 유발 후 스테로이드성 항염증제로 알려진 dexamethasone(DEX) 처리군(LPS+DEX), 염증 유발후 편백 목부 정유 처리군(C.
배지 제거 후 Tyrodes’ assay buffer[119 mM NaCl, 4.74 mM KCl, 2.5 mM CaCl 2 , 1.19 mM MgSO 4 , 10 mM HEPES, 5 mM glucose, 0.1%(w/v) BSA, pH 7.3]로 2회 세척하였으며, 편백 목부 정유와 DNP-BSA를 1시간 처리하 였다.
분석한 정유 내 물질들은 시료의 TIC(total-ion chromatogram)에서 S/N 비율이 100 이상인 피크들의 질량스펙트럼을 NIST 11(National Institute of Standards and Technology, USA) mass spectral library와 비교하여 match 값이 가장 높은 것을 선택하였으며, 목부 정유의 주성분을 중점적으로 확인하여 화합물명을 목록화 하였다.
이러한 결과를 바탕으로 편백 목부 정유의 항염증 효과를 확인하기 위해 10 -7 % 농도로 실험을 진행하였다.
이를 바탕으로 LPS 처리된 RBL-2H3 세포에 10 -7 % 농도로 정유를 처리하였을 때, 염증 관련 싸이토카인인 IL-4, IL-13 의 발현 변화와 β-hexosaminidase의 분비량을 측정하였다.
본 연구는 염증반응을 유발한 비만세포에 편백 목부 정유를 처리하여 염증성 싸이토카인의 발현에 미치는 편백 목부 정유의 영향을 조사하고자 하였다. 이를 통해 편백 목부 정유의 항염증 효과를 평가하였다
, winooski, VT, USA)를 이용하여 260 nm에서 측정하 였다. 정량분석을 통해 mRNA로부터 cDNA를 합성한 후 7300 Real-time PCR System(Applied Biosystems, Foster, CA, USA)기기를 이용하여 Real Time-PCR을 수행하였다. Oligonucleotide primer의 sequences를 Table I에 나타내었다.
만세포에서 분비되는 싸이토카인 중 IL-4와 IL-13은 알러지 반응의 전형적인 표시인자로 알려져 있어, 편백 목부 정유 처리에 의한 IL-4, IL-13의 발현 변화를 조사하였다. 정상군(VE)과 염증 유발군(LPS), 염증 유발 후 스테로이드성 항염증제로 알려진 dexamethasone(DEX) 처리군(LPS+DEX), 염증 유발후 편백 목부 정유 처리군(C. obtusa)으로 나누어 진행하였다. 시험군별 IL-4와 IL-13 유전자의 상대적 발현량을 조사한 결과는 Fig.
정유 성분은 GC-MS(Trace 1310/ISQLT, ThermoScientific, USA)를 이용하여 정성분석 하였으며, 분석조건은 다음과 같다.
편백 목부 정유의 RBL-2H3 세포 생존및 증식에 미치는 영향을 알아보기 위해 목부 정유를 10 -7~10 -5 % 농도로 처리하여 세포 독성을 평가하였다. 세포 독성평가 결과는 Fig.
8%) 등이 검출되었다. 편백 목부 정유의 알러 지성 염증 개선효과를 확인하고자 먼저 MTT assay를 통해 세포독성을 평가하였다. 편백 목부 정유는 10 -5 ~10 -7 % 농도에서 비만세포(RBL-2H3)에 세포 독성을 보이지 않았다.
대상 데이터
RBL-2H3 비만세포(CRL-2256 TM ; American Type Culture Collection, Manassas, VA, USA)를 분양 받아 본 연구에 사용하였다. 37 o C, 5% CO 2 조건의 배양기에서 10% fetal bovine serum(FBS; Gibco), 1% penicillin-streptomycin과 0.
정유 추출을 위해 남해에서 2014년 12월에 벌채된 편백을 가평 산림조합을 통해서 구입하 였다. 최종적으로 수종 식별은 국립산림과학원 재료공학과의 엄창득 연구사에 의해 편백임을 확인받았다.
데이터처리
Oligonucleotide primer의 sequences를 Table I에 나타내었다. 각 정유의 상대적 발현량 값은 RQ software(version 1.3, Applied Biosystems)를 이용하여 분석하였다.
최종적으로 수종 식별은 국립산림과학원 재료공학과의 엄창득 연구사에 의해 편백임을 확인받았다. 본 연구에 사용된 정유는 편백 목부를 분쇄하여 증류법(hydrodistillation) 으로 추출하였다. 추출한 정유는 무수 Na 2 SO 4 (SAMCHUN, 98.
성능/효과
알레르기 반응은 대부분 제 1형 anaphylatic인 즉시성 과민반응에 속하며, 항원에 대해 감작(sensitization)이 되어 IgE 에 의해 매개된다.13) 즉시성 과민반응은 다양한 외부자극에 의해 비만세포의 Fc수용체에 결합된 IgE에 특이적인 항원이 결합함으로써 발생한다. 14) 이 상호작용은 비만세포의 탈과립(degranulation)과 히스타민, 세로토닌, 호산구, 싸이토 카인과 같은 염증매개물질의 방출을 초래한다.
27) 본 연구에 사용된 국산 편백 목부 정유의 주성분은 τ-muurolol(22.2%), α-cadinol(20.8%), α-pinene(11.4%), δ-cadiene(9.0%), cadinene(5.4%)으로 대만산 편백 목부 정유의 주요 구성 성분과 유사하나 함유율에는 차이를 보였다.
(2015)은 DNCB(2,4-dinitrochlorobenzene)로염증반응을 유발한 비만세포에 편백 잎 정유에 함유된 elemol 을 처리한 후 IL-4와 IL-13의 상대적 발현량을 조사하였다. 28) 그 결과, IL-4과 IL-13의 상대적 발현량이 음성 대조군 대비 각각 약 48.8%, 54.4% 정도의 감소를 보였다. 이러한 결과는 편백 목부 정유가 염증반응 유발 비만세포내의 IL-4와 IL-13 발현량을 억제하는 것보다도 더 낮은 수치이다.
30) 편백 잎 정유 처리군에서 대조군 대비 β-hexosaminidase 분비량이 12.5% 감소하였고, 주요 성분을 구명하기 위해 잎정유를 분획하여 RBL-2H3 비만세포주에 처리하였다.
Dexamethasone (LPS+DEX)을 처리하였을 때 발현량이 약 50.8% 감소하였고, 유사하게 편백 목부 정유 처리군도 β-hexosaminidase 분비가 약 42.3% 감소하였다.
이와 대조적으로 염증유발 후 항염증제인 dexamethasone과편백 목부 정유를 처리하자 상대적 발현량이 큰 폭으로 감소하였다. Dexamethasone(LPS+DEX)과 편백 목부 정유 처리시 IL-13의 상대적 발현량은 염증유발군(LPS) 대비 각각 92.1%, 85.1% 감소하였다. 편백 목부 정유는 dexamethasone 과 유사하게 IL-13의 발현을 억제함으로써 높은 항염증 활성을 보였다.
검출된 휘발성 성분들 중 sesquiterpene류인 τ-muurolol 22.15%의 비율이 가장 높았으며, 그 다음 순으로 α-cadinol 20.83%, α-pinene 11.37%, δ-cadinene 8.96%, cadinene 5.37% 이었다.
결론적으로 편백 목부 정유가 염증 치료제인 dexamethasone 와 비슷한 수치로 알러지성 염증효과를 보임을 확인하였으며 염증관련 질환의 예방 및 개선에 유용할 것이라 생각된다. 또한, 이를 통해 편백 목부 정유의 활용성에 대한 이해가 넓어지고 연구가 활성화 되는데 중요한 기초자료로 활용될 것이라 판단된다.
그 결과 α-cedrol, γ-eudesml, elemol 성분이 β-hexosaminidase 분비량을 약 40~60% 감소시키는 것을 확인하였다.
본 연구 결과에서는 muurolol, α-cadinol, δ-cadinene과 같은 sesquiterpene류가 높은 비율을 차지하고 있다.
본 연구 결과와 비교하였을 때 편백 잎 정유보다 편백 목부 정유가 β-hexosaminidase 분비량을 감소시키는데 더 효과적이지만 편백 잎 정유의 주요 성분인 elemol에 비해서는 그 효과가 낮았다.
7배 증가하였다. 염증치료제인 dexamethasone 처리군 (LPS+DEX)은 IL-4의 상대적 발현량이 염증유발군(LPS) 대비 약 84.5% 감소하였으며, 편백 목부 정유 처리군의 IL-4 발현량은 염증유발군 대비 약 60.8% 감소하였다.
% 농도의 편백 목부 정유에서의 세포 생존율이 유사하였다. 정상군에서의 세포 생존율은 100%였으며, 편백 목부 정유의 경우 10 -5 % 농도에서 생존율 90%, 10 -6 %일 때 100%, 10 -7 %일 때 100% 생존율을 보였다. 이렇듯 편백 목부 정유는 정상군과 비교하였을 때 10 -7~10 -5 % 농도에서 세포 독성을 보이지 않는 것을 확인하였다.
증류법(hydrodistillation)을 이용하여 추출한 편백 목부 정유를 GC-MS로 성분 분석한 결과, 주요물질로 α-pinene (11.4%), cadinene(5.4%), δ-cadiene(9.0%), τ-muurolol(22.2%), α-cadinol(20.8%) 등이 검출되었다.
증류법에 의해 추출된 편백 잎 정유는 sabinene(12.4%), limonene(8.94%), α-terpinyl acetate(10.77%)의 monoterpene류와 sesquiterpene류인 elemol(13.64%)이 주요 성분으로 확인되었다.
정유 추출을 위해 남해에서 2014년 12월에 벌채된 편백을 가평 산림조합을 통해서 구입하 였다. 최종적으로 수종 식별은 국립산림과학원 재료공학과의 엄창득 연구사에 의해 편백임을 확인받았다. 본 연구에 사용된 정유는 편백 목부를 분쇄하여 증류법(hydrodistillation) 으로 추출하였다.
1% 감소하였다. 편백 목부 정유는 dexamethasone 과 유사하게 IL-13의 발현을 억제함으로써 높은 항염증 활성을 보였다.
GC-MS 분석에 의한 편백 목부 정유의 성분분석 결과는 Table II와 같다. 편백 목부 정유에서 주요물질로 약 35종의 휘발성 성분들이 검출되었으며, 그중 monoterpene류가 12종, sesquiterpene류가 21종, 그 외 성분 2종이 포함되었다.
3% 감소하였다. 편백 목부 정유에서 항염증제인 dexamethasone과 유사한 수치를 보이며 항염증 활성을 보이는 것을 확인하였다.
후속연구
이러한 편백 목부 정유의 항염증 효과는 목부 정유 내 주요 성분에 의한 것으로 사료된다. 따라서 추후 편백 목부 정유 성분 중 항염증 효과를 보이는 활성성분을 구명할 필요가 있다.
결론적으로 편백 목부 정유가 염증 치료제인 dexamethasone 와 비슷한 수치로 알러지성 염증효과를 보임을 확인하였으며 염증관련 질환의 예방 및 개선에 유용할 것이라 생각된다. 또한, 이를 통해 편백 목부 정유의 활용성에 대한 이해가 넓어지고 연구가 활성화 되는데 중요한 기초자료로 활용될 것이라 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
편백 잎 정유의 생리활성에는 어떤 것들이 있는가?
이 밖에도 편백 정유를 포함한 비누와 스프레이, 로션이 아토피성 피부염의 가려움증 완화 효과가 있는 것으로 연구되었다.7-10) 이렇듯 편백 잎 정유는 항염증성, 항균성, 항산화, 탈취성, 살충성, 신경안정성 등 다양한 생리활성이 있으며, 산업적으로 활용가능성도 높게 평가되고 있다.
알레르기의 유형에는 어떤 것들이 있는가?
11,12) 알레르기는 외부 자극에 대해 인체의 면역 기전이 과민한 반응을 유발하는 것으로 4가지 유형이 있다. 제 1형 과민반응은 anaphylaxia type 또는 IgE 의존형이라고 하고, 제 2형은 cytolytic type 또는 조직특이형이라 하며, 제 3형은 arthus type 또는 면역복합체 형이라 하고, 제 4형은 tuberculin type 또는 지연형이라 한다. 알레르기 반응은 대부분 제 1형 anaphylatic인 즉시성 과민반응에 속하며, 항원에 대해 감작(sensitization)이 되어 IgE 에 의해 매개된다.
편백은 무엇인가?
Endl. [Cupressaceae])은 일본, 대만이 원산지인 측백나무과에 속하는 상록교목이다. 편백의 목재는 재질이 우수하며 독특한 향을 지니고 있어 건축자재와 고급 가구재 등으로 많이 사용되고 있다.
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