황칠나무 추출물의 고지혈증 완화 효과 스크리닝 Screening test for Dendropanax morbifera Leveille extracts: in vitro comparison to ox-LDL-induced lipid accumulation, ethanol-induced fatty liver and HMG-CoA reductase inhibition원문보기
윤지선
(Department of Food Science and Technology, Seoul National University of Science and Technology)
,
김민서
(Department of Food Science and Technology, Seoul National University of Science and Technology)
,
나혜진
(Korea Food Information Institute)
,
정해림
(Korea Food Information Institute)
,
송창길
(Agency for Jeju Plant Resources Dendropanax)
,
강소영
(Agency for Jeju Plant Resources Dendropanax)
,
김지연
(Department of Food Science and Technology, Seoul National University of Science and Technology)
이 연구는 고지혈증에 대한 생리 반응의 조절과 관련하여 Dendropanax morbifera 잎의 효과를 비교하기 위한 것이다. 추출물은 표본 연령, 수확시기, 추출 방법에 따라 달랐다. 이 추출물이 처리된 RAW 264.7 세포는 산화 저밀도 지단백질에 의해 자극되었고, 세포 지질 축적은 Oil Red O (ORO) 염색법을 사용하여 정량화되었다. HepG2 세포에서 에탄올을 사용하여 독성을 유도한 다음, 상기와 같이 지질 축적을 정량화하였다. 추출물의 3-hydroxy-3-methylglutaryl coenzyme A (HMG-CoA) reductase 억제 활성을 측정하였다. RAW 264.7 세포에서 가장 지질 축적을 억제한 시료는 8년생 11월 채취 주정 60% 추출물로 처리된 세포에서 관찰되었다. 에탄올로 유도한 HepG2 세포에서 가장 큰 보호효과를 나타낸 시료는 5년생 5월 채취 주정 30% 추출물이었다. 가장 강력한 HMG-CoA reductase 억제 작용을 한 시료는 8년생 5월 채취 열수 100% 추출물이다. 전체적으로 봤을 때 지질 축적 억제는 주정 추출물에서, 콜레스테롤 합성 효소 저해 효과는 열수추출물에서 좋은 효과를 보여 이들 원료를 기반으로 지질 대사 개선 기능성 원료를 개발할 수 있을 것이라 기대한다.
이 연구는 고지혈증에 대한 생리 반응의 조절과 관련하여 Dendropanax morbifera 잎의 효과를 비교하기 위한 것이다. 추출물은 표본 연령, 수확시기, 추출 방법에 따라 달랐다. 이 추출물이 처리된 RAW 264.7 세포는 산화 저밀도 지단백질에 의해 자극되었고, 세포 지질 축적은 Oil Red O (ORO) 염색법을 사용하여 정량화되었다. HepG2 세포에서 에탄올을 사용하여 독성을 유도한 다음, 상기와 같이 지질 축적을 정량화하였다. 추출물의 3-hydroxy-3-methylglutaryl coenzyme A (HMG-CoA) reductase 억제 활성을 측정하였다. RAW 264.7 세포에서 가장 지질 축적을 억제한 시료는 8년생 11월 채취 주정 60% 추출물로 처리된 세포에서 관찰되었다. 에탄올로 유도한 HepG2 세포에서 가장 큰 보호효과를 나타낸 시료는 5년생 5월 채취 주정 30% 추출물이었다. 가장 강력한 HMG-CoA reductase 억제 작용을 한 시료는 8년생 5월 채취 열수 100% 추출물이다. 전체적으로 봤을 때 지질 축적 억제는 주정 추출물에서, 콜레스테롤 합성 효소 저해 효과는 열수추출물에서 좋은 효과를 보여 이들 원료를 기반으로 지질 대사 개선 기능성 원료를 개발할 수 있을 것이라 기대한다.
The objective of this study was to compare the antihyperlipidemic effects of different Dendropanax morbifera leaf extracts in vitro. The extracts differed in terms of specimen age, harvesting season, and extraction method. RAW 264.7 cells were pretreated with these extracts and stimulated by oxidize...
The objective of this study was to compare the antihyperlipidemic effects of different Dendropanax morbifera leaf extracts in vitro. The extracts differed in terms of specimen age, harvesting season, and extraction method. RAW 264.7 cells were pretreated with these extracts and stimulated by oxidized low-density lipoprotein. Ethanol was used to induce toxicity in HepG2 cells. Cellular lipid accumulation was quantified using oil red O staining in both these cells. The extracts were evaluated for their inhibitory effects on 3-hydroxy-3-methylglutaryl coenzyme A (HMG-CoA) reductase. RAW 264.7 cells treated with the 60% ethanol extract of an 8-year-old specimen harvested in November exhibited the lowest lipid accumulation. The 30% ethanol extract of a 5-year-old specimen harvested in May exhibited the greatest protection from ethanol-induced cytotoxicity in HepG2 cells. The hot water extract of an 8-year-old specimen harvested in May showed the greatest inhibition of HMG-CoA reductase. These results showed that D. morbifera extracts prepared from leaves that are harvested in May possess the highest antihyperlipidemic effects.
The objective of this study was to compare the antihyperlipidemic effects of different Dendropanax morbifera leaf extracts in vitro. The extracts differed in terms of specimen age, harvesting season, and extraction method. RAW 264.7 cells were pretreated with these extracts and stimulated by oxidized low-density lipoprotein. Ethanol was used to induce toxicity in HepG2 cells. Cellular lipid accumulation was quantified using oil red O staining in both these cells. The extracts were evaluated for their inhibitory effects on 3-hydroxy-3-methylglutaryl coenzyme A (HMG-CoA) reductase. RAW 264.7 cells treated with the 60% ethanol extract of an 8-year-old specimen harvested in November exhibited the lowest lipid accumulation. The 30% ethanol extract of a 5-year-old specimen harvested in May exhibited the greatest protection from ethanol-induced cytotoxicity in HepG2 cells. The hot water extract of an 8-year-old specimen harvested in May showed the greatest inhibition of HMG-CoA reductase. These results showed that D. morbifera extracts prepared from leaves that are harvested in May possess the highest antihyperlipidemic effects.
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문제 정의
본 연구에서는 황칠나무의 부위, 그리고 추출 용매의 종류 및 비율, 황칠나무의 채취시기에 따른 산화 저밀도지단백질로 유도된 대식세포에서의 지질 축적, 에탄올로 유도된 간세포에서의 지질 축적, 그리고 HMGCR 억제 능력을 스크리닝하여 지질대사 개선효과를 보이는 추출물을 탐색하고자 하였다.
제안 방법
주정을 이용한 미나리 추출물에서 에탄올의 농도가 높아질수록 수율이 감소한다는 보고가 있고(Won 등, 2015), 70% 에탄올로 추출한 황칠나무의 항암효과, 항당뇨 효과 등 다양한 활성 연구도 있다(Lee 등, 2013; An 등, 2014; Choi 등, 2015). 따라서 본 연구에서는 식품에 주정 농도를 수율과 활성을 고려하여 30과 60%로 결정하여 추출하였다. 실험 조건을 확립하기 위해 RAW 264.
에탄올을 처리하여 간독성을 유발한 HepG2 cell에서 황칠나무잎 추출물이 지방 축적을 얼마나 억제하였는지 확인함으로써 시료의 지방간 및 지질대사 개선의 효과를 확인하였다. 대조군 대비 지질 축적 억제효과가 뛰어난 시료는 5년생의 5월 채취 주정 30%와 10년생 5월 채취 주정 60%로 각각 52, 50%의 억제능을 보였다(Figs.
황칠나무 추출물을 대식세포에 처리하여 거품세포 형성에 중요한 기전인 산화 저밀도지단백질(ox-LDL)을 얼마나 저해할 수 있는지 확인하였다. RAW 264.
대상 데이터
morbifera)는 (사)제주자원식물황칠사업단으로부터 공급받아 사용하였다. (주)한국식품정보원에서 전처리한 황칠시료를 이용해 실험을 진행하였다. 시료의 전처리 과정은 황칠나무에서 채취한 성숙잎을 물과 발효주정을 이용하여 각각의 추출수율이 높은 조건으로 가열 교반 추출하였다.
본 실험에 사용한 황칠나무(D. morbifera)는 (사)제주자원식물황칠사업단으로부터 공급받아 사용하였다. (주)한국식품정보원에서 전처리한 황칠시료를 이용해 실험을 진행하였다.
마우스 대식세포인 RAW 264.7 cell과 인간 간암 세포주 (human liver hepatocellular carcinoma cell line)인 HepG2 cell은 한국세포주은행(KCLB, Seoul, Korea)에서 배양 받아 사용하였다. 시료의 체내 LDL 산화 억제에 미치는 영향을 알아보기 위해 RAW 264.
본 실험에서 사용한 시료는 식품에서 사용 가능한 용매인 주정 및 물을 이용하여 추출하였다. 주정을 이용한 미나리 추출물에서 에탄올의 농도가 높아질수록 수율이 감소한다는 보고가 있고(Won 등, 2015), 70% 에탄올로 추출한 황칠나무의 항암효과, 항당뇨 효과 등 다양한 활성 연구도 있다(Lee 등, 2013; An 등, 2014; Choi 등, 2015).
데이터처리
실험 결과는 SPSS software (20.0, SPSS Inc., Chicago, IL, USA)의 일원배치 분산분석을 이용하여 p <0.05 수준에서 통계 처리 하였으며, Duncan’s multiple range test로 시료간의 유의적 차이를 검증하였다.
이론/모형
High Pressure Liquid Chromatography (HPLC) 분석은 방법은 페놀 성분 분석을 기초로 하였다(Coseteng과 Lee 1987). 이 분석은 Shiseido Capcell Pak C18 MG II S-5 (250×4.
시료에 의한 세포독성을 알아보기 위해 MTT assay 방법을 이용하였다(Jun 등, 2012). 배양한 HepG2 cell과 RAW 264.
성능/효과
콜레스테롤 생합성의 중요한 작용 기전인 HMGCR을 저해하여 혈중 콜레스테롤 수치를 낮출 수 있다. HMGCR 저해 활성을 비교한 결과, 모든 시료가 20%가 넘는 억제 효과를 나타냈다 (Fig. 4).
산화된 저밀도지단백질의 내포작용 및 초기 엔도솜에서의 수송을 막아 죽상 동맥 경화증을 예방할 수 있다는 보고가 있다(Chan 등, 2017). 결과적으로, LDL 산화 억제 효과를 나타낸 황칠 나무 잎 8년생의 11월 채취 주정 60% 추출물도 죽상 동맥 경화증 예방에 효과가 있을 것으로 예상한다.
황칠나무의 HMGCR 억제능도 황칠나무 잎에 다량 함유된 폴리페놀 성분의 효과인 것으로 생각된다. 다만 지질축적 억제 기능을 비교한 결과 황칠나무의 연생에 따른 차이는 크지 않은 것으로 판단하여 황칠나무 잎에 함유되어 있는 주요 flavonoid 함량은 10년생 황칠나무 잎 추출물을 이용하여 추출조건 및 채취시기에 따른 flavonoid 함량을 확인하였다. Figure 5와 Table 1에서 보여지는 결과와 같이 황칠나무 잎의 열수와 주정 추출물에서는 rutin과 chlorogenic acid가 확인되었으며 rutin의 함량이 chlorogenic acid에 비해 약 5배 이상 많이 함유되어 있는 것으로 판단된다.
7 cell에서 황칠나무 잎 추출물이 지방 축적을 억제하는 정도를 ORO 용액을 이용해 확인하였다. 산화된 저밀도지단백질 처리군 대비 지질 축적을 억제하는 능력이 8년생의 11월 채취 주정 60% 추출물과 15년생의 8월 채취 열수 100% 추출물 각각 63, 65%로 나타났으며, 이는 산화된 저밀도지단백질을 처리하지 않은 대조군에서의 지질 축적 억제능 62%보다 높은 수치이다(Figs. 2B, D).
또한 8월이나 11월에 채취한 잎보다는 5월에 채취한 잎에 rutin과 chlorogenic acid 성분이 많이 함유되어 있는 것으로 확인되었다. 이러한 결과를 토대로 봤을 때, 주정추 출물이 황칠의 플라보노이드 성분을 효과적으로 추출할 수 있는 용매라고 판단되며 이는 지질축적 억제 활성과 일치하는 경향을 보이고 있다. Rutin과 chlorogenic acid 성분들 이외에 황칠나무 추출물들에 함유되어 있는 다른 성분들의 차이와 활성에 주요하게 기여하는 성분 대해서는 추가적으로 연구가 진행되어야 할 것이다.
후속연구
이러한 결과를 토대로 봤을 때, 주정추 출물이 황칠의 플라보노이드 성분을 효과적으로 추출할 수 있는 용매라고 판단되며 이는 지질축적 억제 활성과 일치하는 경향을 보이고 있다. Rutin과 chlorogenic acid 성분들 이외에 황칠나무 추출물들에 함유되어 있는 다른 성분들의 차이와 활성에 주요하게 기여하는 성분 대해서는 추가적으로 연구가 진행되어야 할 것이다.
전환된 거품세포가 혈관 내막에 쌓이면서 혈류를 막게 되고, 막힌 혈관에 의해 죽상 동맥 경화증이 발병하게 된다(Liu 등, 2017). 이렇게 생명을 위협할 수 있는 고지혈증을 예방하기 위해서는 개인의 식습관 변화와 더불어 체내 콜레스테롤과 같은 지방성분의 대사과정을 조절할 수 있는 천연 식품 소재를 찾으려는 노력이 계속되어야 한다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
황칠나무에는 어떤 성분이 함유되어 있으며 그 성분의 효능은?
황칠나무의 주요 기능으로 알려진 항당뇨·항염증 효과에 대한 연구(Moon 2011; Akram 등, 2016) 외에도 고지방 식이를 급여한 마우스의 지질 개선 효과에 대해서 보고되어 있다 (Tan과 Ho 2015). 황칠나무 성분에는 지질대사 개선 효과가 있는 것으로 알려진 Tiliroside (Qiao 등, 2011), 혈중 콜레스테롤 수치를 낮춰주는 식물성 스테롤의 일종인 β-sitosterol (Rudkowska 등, 2008) 등이 함유되어 있는 것으로 보고되었다 (Chung 등, 2011; Lee 등, 2015). 하지만 황칠나무 추출물의 지질대사 개선 효과에 대한 연구는 미비한 실정이다.
황칠나무란?
황칠나무(Dendropanax morbifera Leveille)는 두릅나무과 (Araliaceae)에 속하며 겨울에도 낙엽이 지지 않는 수종이다. 예로부터 황칠은 주로 도료의 원료로서 사용되어 왔다(Mo와 Oh 2013).
체내에 콜레스테롤 축적이 지속되면 어떤 악영향을 끼치는가?
또한 체내에서 콜레스테롤 축적이 지속되면 간 세포 내에서 신호 전달 경로의 활성화를 통해 간 손상을 유발한다. 간 세포에 지방이 축적되어 손상을 유발한 지방간은 고지혈증, 고혈압, 제2형당뇨, 암 등 생활과 밀접한 질병과 관련되어, 결국에는 심혈관계 질환까지 일으킨다(Perla 등, 2017; Xu 등, 2017). 또한 고지혈증은 저밀도지단백질의 산화로 인해 발병하기도 한다.
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