[논문]DNA 사슬 종결형 항암제인 플루다라빈에 의해 유도된 세포독성에 대한 아로니아-홍삼 에탄올 혼합 추출물의 효과

김민섭; 정유헌; 오홍근; 박종군

doi:10.9799/ksfan.2017.30.4.673

DNA 사슬 종결형 항암제인 플루다라빈에 의해 유도된 세포독성에 대한 아로니아-홍삼 에탄올 혼합 추출물의 효과
Effects of Aronia melanocarpa and Korean Red Ginseng Ethanol Extracts Combination on Cytotoxicity induced by Fludarabine, a DNA Chain Terminating Anti-Cancer Drug 원문보기

한국식품영양학회지 = The Korean journal of food and nutrition, v.30 no.4, 2017년, pp.673 - 680

김민섭 (원광대학교 생명과학부 기초자연과학연구소) , 정유헌 (원광대학교 생명과학부 기초자연과학연구소) , 오홍근 ((주)휴벳) , 박종군 (원광대학교 생명과학부 기초자연과학연구소)

Abstract ▼ AI-Helper

Fludarabine, a chain terminating anti-cancer drug, is a purine analogue that causes DNA strand breaks in normal cells. In this study, we determined if A. melanocarpa and Korean red ginseng extract mixture reduce cytotoxicity of fludarabine. Treatment of HaCaT cells with $10{\mu}M$ of fludarabine for 24 hours decreased cell viability and increased DNA strand breaks. Treatment of A. melanocarpa and Korean red ginseng extract mixture for 24 hours increased cell viability as compared with single extract treatment. The protective effect of these extracts on cell activity increased in a concentration-dependent manner. DNA strand breaks induced by fludarabine decreased as concentration of extract mixture increased. p-H2AX level, a marker of DNA strand breakage, decreased depending on the concentration of extract mixture. The effect of mixed extract of A. melanocarpa and Korean red ginseng on DNA damage is due to the anti-oxidative effect of A. melanocarpa and signal transmission through glucocorticoid receptor upon binding of saponin of Korean red ginseng.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

기존 연구(Ha 등 2010) 및 본 연구자의 미발표 실험결과를 기초로, fludarabine에 의해 유발된 활성산소가 아로니아 추출물에 의해 감소되고, 홍삼 사포닌이 fludarabine의 상해를 감소시킨다는 사실을 확인하였다. 본 연구에서는 인간 각질형성 세포주인 HaCaT 세포에 fludarabine을 처리하여 DNA 절단을 유도한 후, 아로니아와 홍삼 혼합 추출물이 세포독성과 DNA 절단의 회복에 보호효과를 보이는 것을 연구하였다.

제안 방법

혼합 추출물의 배합은 아로니아와 홍삼을 6:4의 비율로 혼합하여 세포에 처리하였다. 각각 단일 추출물 또는 혼합 추출물을 다양한 혼합비율(1:9, 2:8, 3:7, 4:6, 5:5, 6:4, 7:3, 8:2, 9:1), 시간별(3, 6, 9,12, 15, 18, 21, 24 h) 및 농도별(100, 200, 500, 1,000 μg/mL)로 처리하여 진행하였다.
홍삼과 아로니아는 단일 추출물로는 다양한 연구가 진행되어 많은 기전이 밝혀져 왔으나, 홍삼과 아로니아 혼합 추출물을 사용하여 DNA 절단의 회복을 분석한 연구는 거의 없는 실정이어서 본 연구에서는 DNA 상해요인으로 fludarabine을 24시간 처리한 후, 혼합 추출물을 처리하여 세포 활성도와 DNA 가닥 절단 및 그 바이오마커인 H2AX 분석을 수행하였다.

대상 데이터

본 실험에서 사용한 아로니아와 홍삼 추출물은 건조시료의 20배량의 70% ethanol로 상온에서 24시간 동안 3회 반복 추출하여 여과지(Advantec, Tokyo, Japan)로 여과한 후, 여과액을 회전 진공증발기(Eyela, Tokyo, ㅇJapan)로 감압농축기(Buchi, Flawil, Switzerland)를 이용하여 농축한 후,－50℃에서 동결건조기(Ilshinbiobase, Dongducheon, Korea)를 사용하여 건조시켰다. Fludarabine은 Selleckchem(Houston, Texas,USA)에서 구입하였고, p-H2AX 항체는 Cell signaling(Danvers,Colo- rado, USA)에서 구입하였다.

데이터처리

모든 측정값은 평균값±표준편차(Mean±S.D.)로 표시하였으며, Sigmaplot을 이용하여 Student’s t-test를 사용하였고, p<0.05, p<0.01일 경우에 유의성이 있는 것으로 간주하였다. 세포 활성도에 대한 추출물들의 효과(Fig.
01일 경우에 유의성이 있는 것으로 간주하였다. 세포 활성도에 대한 추출물들의 효과(Fig. 2)는 SPSS package(release 8.01)를 이용하여 two-way ANOVA 분석을 수행하였고, Duncan’s multiple range test로 사후분석을 실시하였다. 평균값의 통계적 유의성은 p<0.

성능/효과

세포에 fludarabine 10 μM을 24시간 처리한 후 다양한 배합의 아로니아와 홍삼 혼합 추출물 500 μg/mL를 비교하였다. 아로니아나 홍삼의 비율이 높아질수록 단일 추출물의 세포 생존율과 유사한 결과를 보였으며, 본 연구에서 사용된 6:4의 아로니아와 홍삼 혼합 추출물 비율이 가장 높은 세포 활성도를 나타냈다. 이를 토대로 6:4의 아로니아와 홍삼 혼합추출물의 농도 500 μg/mL를 최적 농도로 하여 다른 실험에 이용하였다(Fig.
이러한 결과를 통해 홍삼과 아로니아의 혼합 추출물이 fludarabine에 의해 발생된 DNA사 절단에 대한 회복 능력이 있는 것으로 보인다. DNA사 절단의 빠른 회복을 통해 세포가 세포고사의 진행을 막아 세포의 생존율을 높이는 것으로 관찰되었다.
세포 활성도는 배양시간 경과에 따라 증가하였고, 21시간에 가장 높은 세포 활성도를 보였다. 이와 같은 결과로 보았을 때 홍삼과 아로니아는 세포에 주어진 상해를 빠르게 회복하는 메커니즘을 활성화시켜 주는 것으로 사료되며, 홍삼과 아로니아 혼합 추출물을 처리하였을 때 활성도가 더 증가한 것으로 보아, 서로 시너지 작용을 통하여 각각의 추출물보다 더 좋은 결과를 나타낸 것으로 사료된다(Fig. 3).

후속연구

DNA사 절단의 빠른 회복을 통해 세포가 세포고사의 진행을 막아 세포의 생존율을 높이는 것으로 관찰되었다. Fludarabine과 같은 환경독성물질에 대해 발생하는 세포내 상해반응에 대해 아로니아와 홍삼 혼합 추출물의 처리는 세포에 좋은 보호 효과를 줄 것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	아로니아는 어떤 성분들을 함유하고 있는가?	아로니아(Aronia melanocarpa)는 장미과에 속하는 다년생 낙엽관목이며, 열매는 약용이나 식용으로 사용된다(ChungHJ 2014). 아로니아에는 안토시아닌을 비롯한 polyphenol, flavonoid, resveratrol, quercetin, 다양한 미네랄류를 함유하고 있다(Jeong 등 2016). 아로니아의 안토시아닌은 배당체의 형태로 존재하고 있으며, 항산화 효과, 혈당조절, 심혈관질환 저해 효과, 면적조절기능 등 만성질환 예방효과가 있다(Oszmianski& Wojdylo 2005; Chung HJ 2014; Kardum 등 2014; Park HM2014; Stanisavljević 등 2015; Park 등2017).
	합성화학물질인 fludarabine은 어떤 방법으로 투여하는가?	합성화학물질인 fludarabine은 1968년 생산된 물질로 강력한 알킬화제 물질이며, 림프성 백혈병에 효율적인 약물로서 사용되고 있다(Rai 등 2000). 또한 다른 약물들과 혼합하여 무통성 비 호킨즈 백혈병에 사용되고 있으며, 정맥주사 또는 구강을 통해 투여한다. Fludarabine은 퓨린 유사체로 DNA 중합효소와 상호작용하여 DNA 합성을 저해한다(Carbone 등 2001).
	인삼의 효능은 무엇인가?	홍삼은 보통 6년근의 좋은 인삼을 말려서 사용하는 것으로, 말리는 과정을 통해 인삼의 유효성분이 농축되고 보관 및 복용이 용이하여 인삼의 가공법으로 이용되어 왔다(Choi 등 2010; Jiménez 등2017). 또한 인삼은 면역증진, 항암, 항노화, 간 기능회복, 콜레스테롤 및 지방 감소 등의 효능이 보고되어 왔다(Kim 등 2005; Teng 등 2017; Yuan 등 2017). 그리고 인삼에 존재하는 사포닌류는 세포내에 p53의 수준을 높여 DNA 상해가 발생할 경우 빠른 회복에 도움을 준다(Ha 등 2010).

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