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논문 상세정보

레드 비트 뿌리 추출물의 항산화 및 항염증 효과

Antioxidant and anti-inflammatory activity of extracts from red beet (Beta vulagaris) root

초록

본 연구는 제주도에서 재배된 레드 비트(B. vulagaris) 뿌리의 항산화 및 항염 효과를 알아보기 위하여 70% EtOH 추출물과 순차적 용매 분획물들을 확보하여 총폴리페놀 함량 및 ABTS 라디칼 소거 활성 측정을 통한 항산화 효능평가와 대식세포인 RAW264.7 세포에 LPS를 자극한 후 iNOS/NO, $COX-2/PGE_2$ 및 전염증성 cytokine을 유도하여 염증 억제 효과를 알아보았다. 그 결과, 총 폴리페놀이 37.02 mg GAE/g로 가장 높게 나온 EtOAc 분획물이 라디칼 소거활성도 가장 우수하게 나타났으며($IC_{50}$ $42.9{\mu}g/mL$), 대조군으로 사용한 BHT($IC_{50}$ $57.4{\mu}g/mL$)보다 좋은 활성을 보였다. 항염 활성 분석을 위하여 NO/iNOS, $PGE_2/COX-2$, 및 염증성 cytokine($TNF-{\alpha}$, IL-6, $IL-1{\beta}$)의 생성 억제 효능을 분석한 결과, 총 폴리페놀 함량 결과와는 유의적이지 않게 hexane 분획물이 처리 농도 범위(50, 100, 200, $300{\mu}g/mL$)에서 NO/iNOS, $PGE_2/COX-2$, 및 염증성 cytokine 생성을 유의적으로 억제하였다. iNOS와 COX-2 단백질 발현 억제 효과를 통해 NO와 $PGE_2$ 생성 억제에 영향을 끼치고 있음을 확인하였고, 염증성 cytokine 중에는 IL-6의 생성을 가장 강하게 억제함으로써 전체적으로 항염 활성에 영향을 미치고 있음을 확인할 수 있었다. 이러한 결과들로부터 레드비트 뿌리의 EtOAc 분획물에서의 항산화 효능 확인과 hexane 분획물의 세포내 항염 효과를 알 수 있었으며, 향후 유효 물질 동정을 통한 기전 연구를 하는 데 대한 기초자료로 활용할 수 있을 것이라 사료된다.

Abstract

This study was designed to examine the in vitro antioxidant and anti-inflammatory effects of red beet (Beta vulagaris) root. Red beet root was extracted using 70% ethanol and then fractionated sequentially with n-hexane, ethyl acetate and butanol. Antioxidative ability was evaluated by bioassays using total polyphenol contents and ABTS (2,2'-azino-bis (3-ethylbenzothiazoline-6-sulphonic acid diammonium salt) radical scavenging activity. Ethyl acetate fraction of red beet root was best on total polyphenol contents ($37.02{\pm}0.37mg\;GAE/g$) and ABTS radical scavenging effects ($IC_{50}$ $42.9{\pm}9.5{\mu}g/mL$). For the anti-inflammatory activity in RAW264.7 cells, the hexane fraction showed the highest inflammatory effect. Dose response studies were performed to determine the inhibitory effect of hexane fraction of red beet root on pro-inflammatory mediators in lipopolysaccharide (LPS)-stimulated RAW264.7 cells. The hexane fraction of red beet root inhibited the NO and $PGE_2$ production and the protein level of iNOS and COX-2, and protein expression of pro-inflammatory cytokines ($TNF-{\alpha}$, IL-6 and $IL-1{\beta}$), in a dose-dependent manner. These results suggest that red beet root has considerable potential as a functional food ingredient with antioxidative and anti-inflammatory effects.

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레드 비트의 생리활성
레드 비트의 생리활성은 무엇인가?
심혈관계, 면역계, 대사성 질환 및 빈혈과 변비 등에도 좋다고 알려져 있으며, 레드 비트에 들어있는 안토시아닌(anthocyanin)과 베타닌(betanin) 등의 색소 성분 에는 항산화 및 항암 효과가 보고되어 있다

음식으로는 샐러드나 장아찌, 물김치, 피클 등으로 많이 활용되고 있고, 미국과 유럽 등지에서는 주스나 정제로 만들어 건강기능성 식품으로 판매하기도 한다. 레드 비트의 생리활성으로는 심혈관계, 면역계, 대사성 질환 및 빈혈과 변비 등에도 좋다고 알려져 있으며, 레드 비트에 들어있는 안토시아닌(anthocyanin)과 베타닌(betanin) 등의 색소 성분 에는 항산화 및 항암 효과가 보고되어 있다(11-16).

과도하게 생성된 ROS
과도하게 생성된 ROS는 지질 과산화, 단백질 산화, 단백질 분해효소의 활성화, DNA 산화와 같은 손상을 일으키는데 이러한 손상의 결과로 어떤 질환이 발생하게 되는가?
고혈압, 협심증, 당뇨병, 암, 동명경화, 파킨슨병, 뇌졸중 등과 같은 성인병 및 아토피성 피부염과 같은 염증성 질환이 발생

자외선, 질병상태, 공해물질, 화학약품, 신체적 정신적인 스트레스 증가 등의 각종 물리적 화학적, 환경적 요인 등에 의해 과도하게 생성된 ROS는 지질 과산화, 단백질 산화, 단백질 분해효소의 활성화, DNA 산화와 같은 손상을 야기한다. 이러한 손상의 결과로 고혈압, 협심증, 당뇨병, 암, 동명경화, 파킨슨병, 뇌졸중 등과 같은 성인병 및 아토피성 피부염과 같은 염증성 질환이 발생하게 된다(2-4). 따라서 활성산소 소거활성을 갖는 항산화 소재는 매우 중요하고 다양하게 연구되어지고 있다.

염증반응
염증반응은 무엇인가?
인체에 외부 병원체 등의 각종 외부 물질의 침입을 식별하고 이를 제거하여 항상성을 유지하는 자기방어체계인 1차적 면역반응이다

활성산소의 하나이면서 독성을 가진 매우 불안한 기체이며 고농도에는 세포의 기질적 손상을 초래하는 nitricoxide(NO)는 염증 반응 시에 inducible NO synthase(iNOS)에 의해 과도하게 생성되어 혈관투과성, 부종 등의 염증반 응을 촉진시켜 염증을 심화시키게 된다(5). 염증반응은 인체에 외부 병원체 등의 각종 외부 물질의 침입을 식별하고 이를 제거하여 항상성을 유지하는 자기방어체계인 1차적 면역반응이다(6). 대식 세포는 염증 반응에서 방어적인 역할을 수행하는 혈액 단핵세포로부터 분화한 조직 세포 로서, 그람 음성세균의 세포외막에 존재하는 내독소 lipopolysaccharide(LPS)에 의해 tumor necrosis factor-α (TNF-α), interleukin-6(IL-6), 및 interleukin-1β(IL-1β) 등과 같은 염증성 cytokine의 분비를 증가시킨다(7).

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