[논문]추출용액에 따른 유산균 발효 땅두릅의 항염증 효과

우영민; 김옥주; 조은솔; 조민영; 안미영; 이상현; 하종명; 김안드레

doi:10.5352/jls.2018.28.12.1438

추출용액에 따른 유산균 발효 땅두릅의 항염증 효과
Enhancement of the Anti-inflammatory Activities of Aralia continentalis Kitagawa Extracts Fermented by Lactobacillus plantarum 원문보기

생명과학회지 = Journal of life science, v.28 no.12 = no.224, 2018년, pp.1438 - 1447

우영민 (신라대학교 자연과학연구소) , 김옥주 (신라대학교 자연과학연구소) , 조은솔 (신라대학교 자연과학연구소) , 조민영 (신라대학교 바이오산업학부 제약공학전공) , 안미영 (신라대학교 바이오산업학부 제약공학전공) , 이상현 (신라대학교 바이오산업학부 제약공학전공) , 하종명 (신라대학교 바이오산업학부 제약공학전공) , 김안드레 (신라대학교 바이오산업학부 제약공학전공)

초록
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본 연구는 추출 용매별 땅두릅 추출물과 Lactobacillus plantarum으로 발효한 후 용매별로 추출한 땅두릅 발효추출물을 이용하여 항염증 효과를 측정한 연구이다. 땅두릅은 중추신경 계통에 대한 흥분작용이 있고 혈압강하 작용이 알려져 있으며 관절염, 감기, 신경통, 류마티스, 피부가려움증 등에 쓰인다. LPS (lipopolysaccharide)로 염증을 유도한 마우스 유래 macrophage에서의 NO 생성 및 염증관련인자의 발현에 미치는 영향을 검토하여 항염증 소재로서의 이용 가능성을 확인하였다. 건조 땅두릅을 water, ethanol, hexane, ethyl acetate, butanol을 이용하여 추출한 추출물들과 L. plantarum으로 발효한 후 추출한 추출물들에서 RAW264.7 대식세포에 대한 독성 여부를 측정하였고, 세포에 대한 독성이 나타나지 않는 농도에서 추출물의 항염증 활성을 확인하였다. 본 실험에 사용된 추출물은 LPS로 유도된 NO 생성을 유의적으로 억제하였으며, 주요 염증 유발인자인 COX-2와 iNOS의 발현 또한 유의적으로 억제하는 효과를 나타냈다. 염증관련 cytokine인 $IL-1{\beta}$, IL-6 및 $TNF-{\alpha}$의 생성량 또한 유의적으로 감소시켰다. 이상의 결과로부터 땅두릅을 L. plantarum으로 발효한 후 water, ethanol, butanol로 추출하였을 때 염증 억제 효과가 있는 기능성 식품 소재로서의 개발 가능성이 있을 것으로 사료된다.

Abstract ▼ AI-Helper

We investigated the anti-inflammatory activities of various organic solvent extracts with and without Lactobacillus plantarum fermentation of Aralia continentalis Kitagawa which has hypotensive effects in addition to excitatory effects on the central nervous system. It has been used to treat arthritis, colds, neuralgia, rheumatism, and itchy skin. Our extracts were tested for their anti-inflammatory potential on NO production and the expression of inflammatory factors in lipopolysaccharide-stimulated RAW264.7 macrophages. Extracts with and without L. plantarum fermentation were prepared using water, ethanol, hexane, ethyl acetate, and butanol. The RAW264.7 cells were tested for toxicity and the anti-inflammatory activity of each extract was determined at a concentration with no toxicity to the cells. The extracts used in this study significantly inhibited both the production of NO and the mRNA expression of COX-2 and iNOS, the major inflammatory factors. The production of inflammation-related cytokines $IL-1{\beta}$, IL-6, and $TNF-{\alpha}$ was also significantly reduced. These results suggest that the extracts involving fermentation by L. plantarum can inhibit cytokines by controlling the expression of inflammatory cytokine genes. It is considered that the water, ethanol, and butanol extracts after fermentation with L. plantarum could be useful as functional natural materials with anti-inflammatory effects.

주제어

표/그림 (6)

표 Table 1. Primers for RT-PCR analysis
표 Table 2. Effect of various extracts from A. continentalis Kitagawa on DPPH radical scavenging activity
그림 Fig. 1. Effect of various extracts from A. continentalis Kitagawa on the viability of the RAW264.7 cells by the CCK assay.
그림 Fig. 2. Effect of various extracts from A. continentalis Kitagawa on LPS-induced nitrite production in RAW264.7 cells.
그림 Fig. 3. Effect of various extracts from A. continentalis Kitagawa on COX-2 and iNOS gene expression in the LPS-induced RAW264.7 cells.
그림 Fig. 4. Effect of various extracts from A. continentalis Kitagawa on the production and gene expression of inflammatory cytokines in the LPS-induced RAW264.7 cells.

AI 본문요약
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문제 정의

현재까지 땅두릅의 항혈소판 및 항산화 효과[38], 항균작용[9, 12], cyclooxygenase 활성 억제[7] 등에 관하여 보고되어 있고 항염증작용[24, 30]에 대한 연구도 진행되고 있지만 땅두릅을 유산균으로 발효한 연구는 진행되지 않았다. 따라서 본 연구에서는 땅두릅을 L. plantarum으로 발효시킨 후 water, ethanol, hexane, ethyl acetate, butanol로 추출하여 항염증 효과를 검증하였다. ;

제안 방법

본 연구에 사용한 땅두릅은 동남상사에서 파우더형태로 구입하여 사용하였다. 땅두릅 파우더의 5배에 해당하는 증류수, ethanol, hexane, butanol, ethyl acetate를 첨가한 군과, 땅두릅 파우더 중량의 1%에 해당하는 Lactobacillus plantarum을 접종 하여 37℃에서 3일간 발효시킨 후 증류수, ethanol, hexane, butanol, ethyl acetate를 첨가한 군으로 나누어 37℃ shaking incubator에서 2시간 동안 추출을 수행하였다. 추출물을 Whatman No.

대상 데이터

본 연구에 사용한 땅두릅은 동남상사에서 파우더형태로 구입하여 사용하였다. 땅두릅 파우더의 5배에 해당하는 증류수, ethanol, hexane, butanol, ethyl acetate를 첨가한 군과, 땅두릅 파우더 중량의 1%에 해당하는 Lactobacillus plantarum을 접종 하여 37℃에서 3일간 발효시킨 후 증류수, ethanol, hexane, butanol, ethyl acetate를 첨가한 군으로 나누어 37℃ shaking incubator에서 2시간 동안 추출을 수행하였다.
실험에 사용한 대식세포주인 RAW264.7 세포는 한국세포 주은행(KCLB, Korea Cell Line Bank, Seoul, Korea)에서 분양 받아 사용하였다. 10% FBS (Gibco, Grand Island, NY, USA)와 1% penicillin-streptomycin (Gibco, Grand Island, NY, USA)을 함유한 DMEM배지(Gibco, Grand Island, NY, USA)를 이용하여 37℃, 5% CO₂ 로 조절된 incubator에서 배양하였다.

데이터처리

본 실험에 대한 모든 결과는 평균치와 표준편차로 나타내었으며, 연구 결과 얻어진 자료를 SPSS 20 (SPSS Inc, Chicago, IL, USA) 프로그램을 사용하여 one-way ANOVA 분석 후 p<0.05 수준에서 Duncan’s multiple test에 의해 검정하였다.

이론/모형

DPPH는 항산화능을 가지고 있는 물질의 전자공여능에 의해 환원되어 짙은 보랏빛이 탈색되고 그 차이에 의해 추출물의 항산화능을 측정할 수 있다. 추출물의 DPPH radical 소거 활성 측정은 Blois [4]의 방법을 응용하여 측정하였다. 각 추출 물을 에탄올에 희석한 희석액 200 μl와 에탄올에 녹인 0.

성능/효과

2B). 이는 땅두릅을 L. plantarum으로 발효하여 추출하였을 때 NO 생성을 억제시켜 감염 반응에 대한 초기 면역기능에 활성도가 높을 것이라 생각된다.
또한 TNF-α mRNA 발현량은 대조군에 비해 LPS 자극군에서 증가하였으며, LP-ethanol군을 제외한 나머지 모든 군에서 유전자의 발현이 감소하는 것으로 관찰되었다. 이상의 연구결과를 종합적으로 살펴볼 때 땅두릅을 L. plantarum으로 발효 후 water, ethanol, hexane, ethyl acetate 및 butanol로 추출한 추출물은 염증 매개 cytokine 유전자의 발현 조절을 통한 cytokine을 억제하여 염증성 반응들을 차단함으로써 항염증 효과를 가짐을 알 수 있었으며 향후 땅두릅 유산균 발효추출물을 염증질환 치료에 응용하는 것이 가능할 것이라 사료된다.
4%의 radical 소거능을 보였다. 천연 항산화제인 L-ascorbic acid (92.7%)에 비해서는 낮지만, L. plantarum으로 발효하지 않은 군에 비해서는 전체적으로 높은 항산화능을 나타냈으며 이는 L. plantarum 발효 추출물이 항산화성 기능성 소재로도 사용 가능할 것으로 보인다.

후속연구

3B). 따라서 땅두릅 유산균 발효추출물이 COX-2, iNOS 유전자 발현을 조절하여 염증예방 및 면역기능 증진에 도움이 되는 기능성 소재로서의 응용가능성이 있을 것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	염증반응이란 무엇입니까?	염증반응은 외부의 물리적 상해 또는 미생물 등의 체내 감염 시 신체를 보호하기 위한 생체 조직의 국소적 방어반응이다. 염증 반응이 일어나면 여러 가지 염증매개인자들이 만들어지며 지속적으로 불필요한 염증반응이 진행되면 세포나 조직의 손상이 진행된다.
	건조 땅두릅 추출물은 무엇을 통해서 얻어집니까?	LPS (lipopolysaccharide)로 염증을 유도한 마우스 유래 macrophage에서의 NO 생성 및 염증관련인자의 발현에 미치는 영향을 검토하여 항염증 소재로서의 이용 가능성을 확인하였다. 건조 땅두릅을 water, ethanol, hexane, ethyl acetate, butanol을 이용하여 추출한 추출물들과 L. plantarum으로 발효한 후 추출한 추출물들에서 RAW264.7 대식세포에 대한 독성 여부를 측정하였고, 세포에 대한 독성이 나타나지 않는 농도에서 추출물의 항염증 활성을 확인하였다.
	nitric oxide(NO)란 무엇이며 이것의 특징은 어떠합니까?	따라서 과도하게 유발된 염증반응을 억제시키는 기능 또한 매우 중요하게 여겨지고 있다[14, 35]. 이원자 자유 라디칼인 nitric oxide (NO)는 염증반응의 대표적인 매개체로써 NO synthase에 의해 L-argine으로부터 생성되며 혈관의 이완, 신경전달 및 세포 매개성 면역반응에 관여한다[2, 3]. LPS (lipopolysaccharide)는 Gram negative bacteria 의 세포 외막에 존재하는 다당류이다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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