[국내논문]산화적 스트레스로 유도된 인체 백혈구 DNA 손상에 대한 울금 추출물의 보호효과 Protective Role of Curcuma longa L. Extracts on Hydrogen Peroxide-Induced DNA Damage in Human Leukocytes원문보기
울금은 간질환, 기관지염, 폐질환 및 심장질환에 효과적인 식물로 알려져 있으며, 항산화 및 세포보호에도 작용하는 것으로 알려져 있다. 이러한 울금을 아세톤, 에탄올, 메탄올 등으로 추출하여 울금에 함유된 총 폴리페놀 함량(TPC) 및 DPPH 라디칼 소거능, SOD 유사활성 등의 항산화력 그리고 comet assay를 이용한 DNA 손상억제 효능 및 회복능을 분석하고자 하였다. 그 결과 TPC는 울금의 메탄올 추출물($11.17{\pm}0.00g\;GAE/100g$), 아세톤 추출물($1.45{\pm}0.00g\;GAE/100g$), 에탄올 추출물($1.17{\pm}0.02g\;GAE/100g$)의 순으로 나타나 메탄올 추출물에 가장 많은 폴리페놀이 함유된 것으로 나타났다. 항산화력을 분석한 DPPH 라디칼 소거능 및 SOD 유사활성 분석 결과 역시 메탄올 추출물이 가장 강력한 활성을 보였으며, 그다음으로 에탄올, 아세톤 추출물의 순으로 나타났다. Comet assay를 이용한 DNA 손상 억제력을 분석한 결과 모든 추출물 처리구가 추출물을 처리하지 않은 positive control(PC)에 비해 유의적인 DNA 손상 억제력을 보였으며, $ED_{50}$값 분석 결과 메탄올 추출물이 $86.7{\mu}g/mL$, 아세톤 추출물이 $110.0{\mu}g/mL$, 에탄올 추출물이 $115.8{\mu}g/mL$의 순으로 나타나 메탄올 추출물의 활성이 가장 높은 것으로 나타났다. 울금 추출물 처리 4, 8, 12시간 후의 DNA 손상 회복력을 분석한 결과, negative control(NC)의 경우 시간 경과에 따른 회복 능력 변화가 크지 않았으나 추출물 처리구에서는 1시간 후 증가한 DNA 손상이 시간 의존적으로 회복되는 것을 확인하였으며, 특히 12시간 후의 회복 수준은 NC와 동일한 수준임을 확인할 수 있었다. 추출물을 처리하지 않은 NC에 대한 추출물 처리구의 DNA repair half time을 분석한 결과, PC가 9.5시간으로 가장 오랜 시간이 걸린 데 반해 메탄올 추출물이 6.6시간, 아세톤 추출물이 7.1시간, 에탄올 추출물이 7.6시간으로 메탄올 추출물이 DNA 손상 회복에 가장 짧은 시간이 소요되는 것으로 나타났다. 결론적으로 본 연구를 통해 아세톤, 에탄올, 메탄올 등의 용매를 이용한 울금 추출물의 항산화 활성, DNA 손상 억제 및 회복활성을 확인하였다. 추출용매에 따른 활성비교에서는 메탄올 추출물에서 가장 높은 활성이 나타났으므로 메탄올이 울금의 폴리페놀을 비롯한 항산화물 추출에 가장 효율적인 용매라는 것을 알 수 있었다. 그러나 본 연구에서는 항산화력을 가진 대표물질인 폴리페놀 성분만을 분석하여 폴리페놀 중 어떤 성분이 항산화력에 영향을 보인 것인지 알 수 없으므로, 차후 연구에서는 용매별 항산화물 성분 분석을 통해 항산화력 및 항유전독성 효과에 기인하는 물질이 무엇인지 근거가 뒷받침되어야 할 것으로 판단된다.
울금은 간질환, 기관지염, 폐질환 및 심장질환에 효과적인 식물로 알려져 있으며, 항산화 및 세포보호에도 작용하는 것으로 알려져 있다. 이러한 울금을 아세톤, 에탄올, 메탄올 등으로 추출하여 울금에 함유된 총 폴리페놀 함량(TPC) 및 DPPH 라디칼 소거능, SOD 유사활성 등의 항산화력 그리고 comet assay를 이용한 DNA 손상억제 효능 및 회복능을 분석하고자 하였다. 그 결과 TPC는 울금의 메탄올 추출물($11.17{\pm}0.00g\;GAE/100g$), 아세톤 추출물($1.45{\pm}0.00g\;GAE/100g$), 에탄올 추출물($1.17{\pm}0.02g\;GAE/100g$)의 순으로 나타나 메탄올 추출물에 가장 많은 폴리페놀이 함유된 것으로 나타났다. 항산화력을 분석한 DPPH 라디칼 소거능 및 SOD 유사활성 분석 결과 역시 메탄올 추출물이 가장 강력한 활성을 보였으며, 그다음으로 에탄올, 아세톤 추출물의 순으로 나타났다. Comet assay를 이용한 DNA 손상 억제력을 분석한 결과 모든 추출물 처리구가 추출물을 처리하지 않은 positive control(PC)에 비해 유의적인 DNA 손상 억제력을 보였으며, $ED_{50}$값 분석 결과 메탄올 추출물이 $86.7{\mu}g/mL$, 아세톤 추출물이 $110.0{\mu}g/mL$, 에탄올 추출물이 $115.8{\mu}g/mL$의 순으로 나타나 메탄올 추출물의 활성이 가장 높은 것으로 나타났다. 울금 추출물 처리 4, 8, 12시간 후의 DNA 손상 회복력을 분석한 결과, negative control(NC)의 경우 시간 경과에 따른 회복 능력 변화가 크지 않았으나 추출물 처리구에서는 1시간 후 증가한 DNA 손상이 시간 의존적으로 회복되는 것을 확인하였으며, 특히 12시간 후의 회복 수준은 NC와 동일한 수준임을 확인할 수 있었다. 추출물을 처리하지 않은 NC에 대한 추출물 처리구의 DNA repair half time을 분석한 결과, PC가 9.5시간으로 가장 오랜 시간이 걸린 데 반해 메탄올 추출물이 6.6시간, 아세톤 추출물이 7.1시간, 에탄올 추출물이 7.6시간으로 메탄올 추출물이 DNA 손상 회복에 가장 짧은 시간이 소요되는 것으로 나타났다. 결론적으로 본 연구를 통해 아세톤, 에탄올, 메탄올 등의 용매를 이용한 울금 추출물의 항산화 활성, DNA 손상 억제 및 회복활성을 확인하였다. 추출용매에 따른 활성비교에서는 메탄올 추출물에서 가장 높은 활성이 나타났으므로 메탄올이 울금의 폴리페놀을 비롯한 항산화물 추출에 가장 효율적인 용매라는 것을 알 수 있었다. 그러나 본 연구에서는 항산화력을 가진 대표물질인 폴리페놀 성분만을 분석하여 폴리페놀 중 어떤 성분이 항산화력에 영향을 보인 것인지 알 수 없으므로, 차후 연구에서는 용매별 항산화물 성분 분석을 통해 항산화력 및 항유전독성 효과에 기인하는 물질이 무엇인지 근거가 뒷받침되어야 할 것으로 판단된다.
Curcuma longa L. (CL) is widely used as a spice and coloring agent in several foods, such as curry and mustard, as well as cosmetics and drugs. In this study, we investigated the protective effects of CL extracted with various solvents [methanol (MC), ethanol (EC), acetone (AC)] on $H_2O_2-indu...
Curcuma longa L. (CL) is widely used as a spice and coloring agent in several foods, such as curry and mustard, as well as cosmetics and drugs. In this study, we investigated the protective effects of CL extracted with various solvents [methanol (MC), ethanol (EC), acetone (AC)] on $H_2O_2-induced$ DNA damage in human leukocytes along with total polyphenol contents (TPC) and antioxidant properties. The antioxidant effects of CL were determined by measuring 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) radical scavenging activity (RSA) and superoxide dismutase (SOD)-like activity. The preventive effect of CL on oxidative stress-induced DNA damage and DNA repair capacities were assessed using comet assay. MC showed the highest TPC (11.17 g gallic acid equivalents/100 g) and antioxidant properties among the solvent extracts. The $SC_{50}$ for DPPH RSA was MC: 35.0 > AC: 45.8 > EC: $57.8{\mu}g/mL$ and SOD-like activity was MC: 46.6 > EC: 141.5 > AC: $296.4{\mu}g/mL$. In the comet assay, the $ED_{50}$ value of MC showed the highest inhibition ($86.7{\mu}g/mL$) of $H_2O_2-induced$ DNA damage, followed by AC ($110.0{\mu}g/mL$) > EC ($115.8{\mu}g/mL$). Analysis of the percentage of damaged cells showed that repair capacity significantly decreased at 4, 8, and 12 h from $H_2O_2-induced$ oxidative stress in each extract. After 12 h, level of DNA damage recovery was similar to the negative control level. These results suggest that CL has potential antioxidant activity and a protective effect against oxidation-induced DNA damage, and the methanol extract of CL was the most effective.
Curcuma longa L. (CL) is widely used as a spice and coloring agent in several foods, such as curry and mustard, as well as cosmetics and drugs. In this study, we investigated the protective effects of CL extracted with various solvents [methanol (MC), ethanol (EC), acetone (AC)] on $H_2O_2-induced$ DNA damage in human leukocytes along with total polyphenol contents (TPC) and antioxidant properties. The antioxidant effects of CL were determined by measuring 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) radical scavenging activity (RSA) and superoxide dismutase (SOD)-like activity. The preventive effect of CL on oxidative stress-induced DNA damage and DNA repair capacities were assessed using comet assay. MC showed the highest TPC (11.17 g gallic acid equivalents/100 g) and antioxidant properties among the solvent extracts. The $SC_{50}$ for DPPH RSA was MC: 35.0 > AC: 45.8 > EC: $57.8{\mu}g/mL$ and SOD-like activity was MC: 46.6 > EC: 141.5 > AC: $296.4{\mu}g/mL$. In the comet assay, the $ED_{50}$ value of MC showed the highest inhibition ($86.7{\mu}g/mL$) of $H_2O_2-induced$ DNA damage, followed by AC ($110.0{\mu}g/mL$) > EC ($115.8{\mu}g/mL$). Analysis of the percentage of damaged cells showed that repair capacity significantly decreased at 4, 8, and 12 h from $H_2O_2-induced$ oxidative stress in each extract. After 12 h, level of DNA damage recovery was similar to the negative control level. These results suggest that CL has potential antioxidant activity and a protective effect against oxidation-induced DNA damage, and the methanol extract of CL was the most effective.
울금의 항산화 활성에 대해서는 이미 보고된 바 있으나(11,12), 산화적 스트레스로 유도된 DNA 손상에 대한 보호효과에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 울금의 아세톤(AC), 에탄올(EC), 메탄올 추출물(MC)의 총폴리페놀 함량(total polyphenol content, TPC) 및 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl radical scavenging activity(DPPH RSA), SOD 유사활성(SOD-like activity) 등의 항산화력을 분석하고 이 활성들이 DNA 손상 및 DNA 손상회복력에 어떠한 영향을 미치는지를 알아보고자 하였다.
제안 방법
본 연구에서는 사람의 혈액에서 분리한 leukocyte를 200μM H2O2에 처리한 다음 50 μg/mL의 추출물을 0, 1, 4, 12시간 처리하여 손상된 DNA의 회복력을 분석하였다(Fig. 3). NC의 경우 시간이 경과함에 따른 DNA 손상 정도가 감소하였으나 그 변화의 폭이 크지 않은 반면, 200 μM H2O2 처리구(PC) 및 시료 처리구에서는 처리 1시간 후 DNA 손상이 증가하였으며 4, 12시간이 경과함에 따라 DNA 손상 회복력이 시간 의존적으로 감소하였다.
대상 데이터
건강한 성인남성으로부터 채혈한 신선한 전혈을 Histopaque 1077(Sigma-Aldrich Co., St. Louis, MO, USA)을 이용해 백혈구를 분리한 후 본 실험에 사용하였다. Alkaline comet assay 방법에 따라 분리해 놓은 백혈구에 1, 5, 10, 50 μg/mL의 농도로 처리하여 37°C에서 30분간 반응시켰다.
울금은 창원시에 위치한 약재상에서 국내산으로 구입하여 분석에 이용하였다. 울금을 잘게 잘라 5 g을 저울로 잰 뒤 100 mL의 아세톤, 에탄올, 메탄올에 각각 침지하여 실온에서 72시간 동안 추출하였다.
데이터처리
모든 데이터의 통계처리는 SPSS, Windows 14.0(IBM, Chicago, IL, USA)을 이용하여 분석하였고 결과는 평균±표준편차(SD)로 나타내었으며, 신뢰수준 95%(P<0.05)에서 평균값들에 대해 유의성을 검증하였다. Duncan’s multiple range test를 이용하여 각 구간의 유의성 차이를 검증하였다.
성능/효과
Diplock(19)은 항산화물들이 금속이온 촉매반응 및 연쇄적 결합을 예방하고 과산화물 분해 및 라디칼 소거와 같은 다양한 기전에 의해 활성을 나타내는 것으로 항산화력은 한 가지의 작용 기전에 의한 것이 아니라 여러 가지 기전이 복합적으로 작용하여 일어나는 일련의 화학반응이라고 밝힌 바 있다. 따라서 본 연구에서 나타난 울금의 항산화력은 세 가지의 용매의 특성이 폴리페놀 함량 차이 및 항산화력에 영향을 미쳤을 것으로 판단되며, 폴리페놀 성분 이외에 울금이 가지고 있는 항산화물이 전체적인 항산화력 차이에 영향을 미친 것으로 판단된다.
본 연구 결과가 선행연구 결과에 비해 높은 함량을 나타낸 것은 울금의주성분인 curcumin이 ethanol, alkalis, ketone, acetic acid 그리고 chloroform 등 유기용매에 잘 녹는 특성과 연관이 있는 것으로 판단된다(15). 이러한 특성을 고려할 때 울금의 폴리페놀 성분이 유기용매에 더 안정한 것으로 생각되며, 본 연구의 결과 메탄올이 폴리페놀 성분 추출에 가장 효율적인 것으로 추정된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
울금의 활용도는?
)은 생강과에 속하는 다년생 초목으로 알려져 있으며 오랜 기간 동안 다양한 질병의 치료제로 사용되어 왔다(1). 그뿐만 아니라 고대시대부터 향료, 염색제, 방부제 등으로 널리 이용된 기록이 남아있어 활용도가 매우 높은 식물임을 짐작케 한다(2). 최근 연구에 의하면 울금은 알코올성 간 손상이나 간 섬유증과 같은 간질환 또는 기관지염, 낭포성 섬유증과 같은 폐질환, 상처 치유 및 건선과 같은 피부질환에 효과적이고 죽상동맥경화와 심혈관질환과 같은 심장질환 치료에 효과적이며, 당뇨 및 염증질환에도 효과가 있는 것으로 보고된 바 있다(3).
울금의 효능은?
울금은 간질환, 기관지염, 폐질환 및 심장질환에 효과적인 식물로 알려져 있으며, 항산화 및 세포보호에도 작용하는 것으로 알려져 있다. 이러한 울금을 아세톤, 에탄올, 메탄올 등으로 추출하여 울금에 함유된 총 폴리페놀 함량(TPC) 및 DPPH 라디칼 소거능, SOD 유사활성 등의 항산화력 그리고 comet assay를 이용한 DNA 손상억제 효능 및 회복능을 분석하고자 하였다.
울금이란 무엇인가?
울금(Curcuma longa L.)은 생강과에 속하는 다년생 초목으로 알려져 있으며 오랜 기간 동안 다양한 질병의 치료제로 사용되어 왔다(1). 그뿐만 아니라 고대시대부터 향료, 염색제, 방부제 등으로 널리 이용된 기록이 남아있어 활용도가 매우 높은 식물임을 짐작케 한다(2).
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