[국내논문]HepG2 세포에서 산화적 손상에 대한 곰취 유래 3,5-Dicaffeoylquinic Acid의 보호 효과 Protective Effect of 3,5-Dicaffeoylquinic Acid Isolated from Ligularia fischeri against Oxidative Damage in HepG2 Cells원문보기
본 연구는 곰취에서 분리한 3,5-dicaffeoylquinic acid(3,5-DCQA)의 간세포에 대한 보호기능을 평가하기 위해 HepG2 세포를 이용하여 hydrogen peroxide에 의해 유도된 산화적 스트레스에 대한 항산화 효소 유전자 발현량 및 간 기능 지표 효소(LDH, GGT, GOT) 활성에 미치는 영향을 분석하였다. 산화적 스트레스가 유도된 HepG2 세포에 3,5-DCQA를 10, 20 및 $30{\mu}g/mL$ 농도별로 처리한 후 real-time PCR을 이용하여 주요 항산화 효소들의 유전자 발현량을 측정한 결과, hydrogen peroxide 처리에 의해 감소한 SOD-1, SOD-2, CAT 및 GPx의 mRNA 발현량이 농도 의존적으로 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 또한, HepG2 세포에서 hydrogen peroxide 처리에 의해 증가한 주요 간기능 지표 효소인 LDH, GGT 및 GOT 활성이 3,5-DCQA(10, 20, $30{\mu}g/mL$) 처리에 의해 유의적으로 감소하는 것으로 나타났다. 이와 같은 실험 결과로부터 곰취에서 분리한 페놀화합물인 3,5-DCQA는 HepG2 세포에서 산화적 스트레스에 대한 우수한 항산화 효과 및 간세포 보호 효과를 나타내는 것을 확인할 수 있었으며, 향후 관련 기능성 식품개발에 필요한 기초적인 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 또한, 동물실험을 통한 3,5-DCQA의 추가적인 기능성 검증이 필요하다고 판단된다.
본 연구는 곰취에서 분리한 3,5-dicaffeoylquinic acid(3,5-DCQA)의 간세포에 대한 보호기능을 평가하기 위해 HepG2 세포를 이용하여 hydrogen peroxide에 의해 유도된 산화적 스트레스에 대한 항산화 효소 유전자 발현량 및 간 기능 지표 효소(LDH, GGT, GOT) 활성에 미치는 영향을 분석하였다. 산화적 스트레스가 유도된 HepG2 세포에 3,5-DCQA를 10, 20 및 $30{\mu}g/mL$ 농도별로 처리한 후 real-time PCR을 이용하여 주요 항산화 효소들의 유전자 발현량을 측정한 결과, hydrogen peroxide 처리에 의해 감소한 SOD-1, SOD-2, CAT 및 GPx의 mRNA 발현량이 농도 의존적으로 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 또한, HepG2 세포에서 hydrogen peroxide 처리에 의해 증가한 주요 간기능 지표 효소인 LDH, GGT 및 GOT 활성이 3,5-DCQA(10, 20, $30{\mu}g/mL$) 처리에 의해 유의적으로 감소하는 것으로 나타났다. 이와 같은 실험 결과로부터 곰취에서 분리한 페놀화합물인 3,5-DCQA는 HepG2 세포에서 산화적 스트레스에 대한 우수한 항산화 효과 및 간세포 보호 효과를 나타내는 것을 확인할 수 있었으며, 향후 관련 기능성 식품개발에 필요한 기초적인 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 또한, 동물실험을 통한 3,5-DCQA의 추가적인 기능성 검증이 필요하다고 판단된다.
This study was conducted to investigate the hepatoprotective effects of 3,5-dicaffeoylquinic acid (3,5-DCQA) isolated from Ligularia fischeri against hydrogen peroxide-induced oxidative stress in HepG2 cells. Antioxidative effects of 3,5-DCQA were determined by measuring antioxidant enzyme [superoxi...
This study was conducted to investigate the hepatoprotective effects of 3,5-dicaffeoylquinic acid (3,5-DCQA) isolated from Ligularia fischeri against hydrogen peroxide-induced oxidative stress in HepG2 cells. Antioxidative effects of 3,5-DCQA were determined by measuring antioxidant enzyme [superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT) glutathione peroxidase (GPx)] expression levels against hydrogen peroxide-induced oxidative stress using real-time PCR analysis. 3,5-DCQA treatment significantly increased gene expression levels of SOD, CAT, and GPx in a dose-dependent manner ($10{\sim}30{\mu}g/mL$) in HepG2 cells. Hepatoprotective effects were analyzed by measuring glutamic oxaloacetic transaminase (GOT), lactate dehydrogenase (LDH), and gamma-glutamyl transferase (GGT) activities using a biochemistry analyzer in hydrogen peroxide-treated HepG2 cells. 3,5-DCQA treatment significantly reduced GOT, LDH, and GGT activities in a dose-dependent manner ($10{\sim}30{\mu}g/mL$) against increased liver function index enzyme activities induced by hydrogen peroxide oxidative stress in HepG2 cells. The results reveal that 3,5-DCQA compound isolated from Ligularia fischeri can be useful for the development of an effective hepatoprotective agent.
This study was conducted to investigate the hepatoprotective effects of 3,5-dicaffeoylquinic acid (3,5-DCQA) isolated from Ligularia fischeri against hydrogen peroxide-induced oxidative stress in HepG2 cells. Antioxidative effects of 3,5-DCQA were determined by measuring antioxidant enzyme [superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT) glutathione peroxidase (GPx)] expression levels against hydrogen peroxide-induced oxidative stress using real-time PCR analysis. 3,5-DCQA treatment significantly increased gene expression levels of SOD, CAT, and GPx in a dose-dependent manner ($10{\sim}30{\mu}g/mL$) in HepG2 cells. Hepatoprotective effects were analyzed by measuring glutamic oxaloacetic transaminase (GOT), lactate dehydrogenase (LDH), and gamma-glutamyl transferase (GGT) activities using a biochemistry analyzer in hydrogen peroxide-treated HepG2 cells. 3,5-DCQA treatment significantly reduced GOT, LDH, and GGT activities in a dose-dependent manner ($10{\sim}30{\mu}g/mL$) against increased liver function index enzyme activities induced by hydrogen peroxide oxidative stress in HepG2 cells. The results reveal that 3,5-DCQA compound isolated from Ligularia fischeri can be useful for the development of an effective hepatoprotective agent.
본 연구는 곰취로부터 컬럼 크로마토그래피법을 이용하여 분리한 3,5-DCQA가 HepG2 세포에서 hydrogen peroxide 처리의 산화적 스트레스에 대한 항산화 활성 및 간세포 보호 효과를 분석하여 기능성을 알아보고자 실시하였다.
제안 방법
3,5-DCQA 처리가 hydrogen peroxide 처리에 의해 손상된 HepG2 세포에 대한 보호 효과를 검토하기 위하여 간기능 지표 효소인 LDH, GOT 및 GGT를 분석하였다. 24-well plate에 DMEM 배지를 이용하여 5×105 cells/well의 HepG2 세포를 분주하여 37℃, 5% CO2 조건에서 24시간 동안 배양하였다.
항산화계 효소인 SOD는 superoxide anion(O2-･)과 같은 free radical을 hydrogen peroxide로 바꿔주고, CAT에 의해 H2O와 O2로 전환되어 배출되며, GPx는 과산화수소와 환원형 glutathione으로부터 물과 산화형 glutathione으로 만들어 세포를 보호하게 된다(22). HepG2 세포에 3,5-DCQA를 처리하여 24시간 배양하였으며, 이때 처리 농도는 세포독성이 없는 농도인 10, 20 및 30 µg/mL에서 실험을 진행하였다. Ursodeoxycholic acid 20 µg/mL를 투여한 처리군을 양성대조군으로 설정하였으며 시료를 처리하지 않은 처리군을 대조군으로 한 후 100%로 하여 상대정량 하였다.
3,5-DCQA가 간세포인 HepG2 세포에서 hydrogen peroxide에 처리에 의해 유도된 산화적 스트레스에 대한 보호효과를 세포막 손상 시 배양액 내로 유출되는 간 기능 지표효소 활성을 측정하였다. HepG2 세포에 hydrogen peroxide와 3,5-DCQA를 처리한 후 상등액 내 LDH, GOT 및 GGT를 분석한 결과는 Fig.
대상 데이터
본 실험에서 사용된 3,5-DCQA는 Hong 등(18)의 보고에 따라 강원대학교 식품생리활성물질실험실에서 곰취 잎의 에탄올 추출물로부터 컬럼 크로마토그라피법을 이용하여 분리한 3,5-DCQA를 사용하였으며, 분리된 물질의 구조는 NMR, MS 및 HPLC 분석을 통해 확인하였다(18). 세포배양에 사용된 HepG2 세포주는 American Type Culture Collection(Manassas, VA, USA)으로부터 구입하였다.
데이터처리
실험 결과는 SPSS 22.0(SPSS Inc., Chicago, IL, USA)을 이용하여 ANOVA로 분석하였으며 집단 간 비교를 위한 사후분석은 Tukey의 b로 검증하였고 P<0.05일 때만 통계적 유의성이 있는 것으로 판단하였다. 모든 분석항목은 3회 이상 반복 시험하여 얻은 결과를 평균±표준편차로 나타내었다.
이론/모형
3,5-DCQA 처리가 항산화 효소의 유전자 발현에 미치는 영향을 검토하기 위하여 SOD-1(Cu-Zn SOD), SOD-2(Mn SOD), GPx 및 CAT의 mRNA 발현량을 real-time PCR을 이용하여 분석하였다.
성능/효과
또한, Lee와 Moon(25)은 곰취 추출물은 높은 페놀화합물을 함유하고 있으며, 우수한 라디칼 소거 활성과 CAT 활성을 가지고 있다고 보고하였다. 따라서 본 연구의 실험 결과를 종합해볼 때 곰취 추출물 중 페놀화합물인 3,5-DCQA가 hydrogen peroxide로 감소한 항산화 효소의 유전자 발현을 증진시키며, 간세포 보호 효과에 있어서 효과적일 것으로 판단된다.
이 효소는 aspartic acid에서 amino group을 α-ketoglutaric acid로 치환하여 oxaloacetic acid를 생성하며(27), 간세포의 손상 정도에 따라 혈액 내로 빠져나와 간경변, 간염 등의 지표로 쓰이고 있다. GOT 활성을 측정한 결과(Fig. 4) LDH 분석과 유사한 경향을 보였고 10, 20 및 30 µg/mL에서 약 74.49, 66.60 및 56.22 U/L로 나타났으며, 농도에 따라 유의적으로 감소하는 것을 확인할 수 있었다. GGT는 간세포 내에서 다량 존재하는 효소이며 간손상에 의하여 세포막이 파괴되면 세포 외로 유출된다.
Lee 등(30)은 녹차 카테킨의 한 종류인 epigallocatechin gallate(EGCG)를 처리한 HepG2 세포에서 GGT 활성을 억제함으로써 에탄올에 의한 간세포의 독성을 감소시킨다고 하여 녹차 추출물이나 카테킨이 알코올에 의한 간세포 독성을 감소시킨다고 하였다. 본 연구 결과에서 3,5-DCQA는 hydrogen peroxide 처리에 의해 증가한 LDH, GOT 및 GGT의 활성을 유의적으로 감소시키며 산화적 스트레스로 손상이 야기된 간세포에 대하여 보호 효과를 가지는 것으로 생각된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
산화스트레스가 지속되면 나타나는 현상은?
이러한 활성산소로는 superoxide radical(O2-･), hydrogen peroxide(H2O2), hydroxyl radical(･OH), singlet oxygen(1O2) 등이 존재한다. 산화스트레스가 지속되면 DNA가 손상되며, 세포 생체막의 구성성분인 불포화지방산이 과산화반응을 일으켜체내 과산화지질이 축적됨으로써 피부 노화를 비롯하여 동맥경화, 뇌졸중, 종양의 생성 등 여러 가지 질병을 일으키는 것으로 알려져 있다(2,3). 과산화지질의 체내 축적을 억제하기 위하여 간세포를 포함한 생체 내 세포는 방어기전으로 효소계 산화방어기전을 가지고 있으며, superoxide dismutase (SOD), hydrogen peroxide를 제거하는 catalase(CAT) 및 glutathione peroxidase(GPx) 등이 있다.
곰취가 건겅에 미치는 긍정적 효과는?
대부분 산지에서 재배되거나 자연에서 채취되는 산나물이지만 최근에는 강원지역에서 재배를 많이 하고 있으며, 특유의 쌉쌀한 풍미를 지니며 다양한 기능성이 밝혀지면서(7,8) 곰취의 소비가 증가하고 있다. 또한, 지속적인 연구를 통하여 활성산소 생성억제, 염증 억제, 항고혈압 효능과 멜라닌 생합성 및 자궁암세포의 증식 억제 등에 효과가 밝혀진 바 있으며, 혈소판응집 억제 및 미백 효과가 있다고 알려져 있다(7-12). 특히 항산화 활성과 관련하여 곰취 추출물의 활성이 입증되었으며, 다양한 항산화 성분이 함유되어 있는 것으로 보고되었다(13,14).
곰취란?
곰취(Ligularia fischeri)는 넓은 잎을 가지고 있는 취의 일종으로 전국의 비옥 습윤한 토양이나 심산 수림에서 자라는 국화과의 다년생 초본 식물이다(6). 대부분 산지에서 재배되거나 자연에서 채취되는 산나물이지만 최근에는 강원지역에서 재배를 많이 하고 있으며, 특유의 쌉쌀한 풍미를 지니며 다양한 기능성이 밝혀지면서(7,8) 곰취의 소비가 증가하고 있다.
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