[논문]과산화수소로 유도된 SH-SY5Y 신경세포 사멸에 대한 오미자·칠해목 추출혼합물의 보호효과

박은국; 한경훈; 이승희; 김남기; 배문형; 서영하; 용윤중; 정선용; 최춘환

doi:10.9799/ksfan.2018.31.6.865

과산화수소로 유도된 SH-SY5Y 신경세포 사멸에 대한 오미자·칠해목 추출혼합물의 보호효과
Neuroprotective Effects of Schisandra chinensis and Ribes fasciculatum Extract on Hydrogen Peroxide-Mediated Oxidative Stress in Neuroblastic SH-SY5Y Cell Line 원문보기

한국식품영양학회지 = The Korean journal of food and nutrition, v.31 no.6, 2018년, pp.865 - 872

박은국 (아주대학교 의과대학 의학유전학) , 한경훈 (서울의료원 의학연구소) , 이승희 (서울의료원 의학연구소) , 김남기 ((주)알피바이오) , 배문형 ((주)알피바이오) , 서영하 ((주)알피바이오) , 용윤중 ((주)나인비) , 정선용 (아주대학교 의과대학 의학유전학) , 최춘환 ((재)경기도경제과학진흥원 바이오센터)

Abstract ▼ AI-Helper

In neuronal cell deaths, oxidative stress is normally implicated with a most of these deaths occurring in neurodegenerative disorders such as the Alzheimer's and Parkinson's diseases. In this study, the neuroprotective effects of Schisandra chinensis (SC) and Ribes fasciculatum (RF) extracts on hydrogen peroxide ($H_2O_2$)-induced oxidative stress in neuroblastic cell line were investigated. For an hour, hydrogen peroxide of $100{\mu}M$ concentration, was induced on neuroblastic cells, causing apoptic cell death. For the neuroprotection, a sample of neuroblastic cells had been pre-treated with SC and RF extracts for 24 hours before application of the hydrogen peroxide. No neurotoxic effects were observed in the cells that had been treated by SC and RF. This prove that the treatment of SC and RF extract prevented apoptotic cell death of neuroblastic cell line exposed to oxidative injury. In addition, applying both SC and RF extracts at a 7:3 ratio increased the neuronal cell survival rate, compared to individual treatments of SC and RF extract. This study suggests that SC and RF extracts may be potential therapeutic agents for the prevention of neuronal cell death.

주제어

표/그림 (6)

그림 Fig. 1. Cell survival rate of H₂O₂ concentrations in SHSY5Y cells.
그림 Fig. 2. The effects of different ethanol extracts on cell survival rate.
그림 Fig. 3. The effects of Schisandra chinensis and Ribes fasciculatum on cell survival rate and proliferation.
그림 Fig. 4. Comparison of cell survival rate of single or combined Schisandra chinensis (SC) and Ribes fasciculatum (RF) extracts in SH-SY5Y cells.
그림 Fig. 5. Effects of different ratio of combined Schisandra chinensis (SC) and Ribes fasciculatum (RF) extracts in neuronal cells.
그림 Fig. 6. Inhibitory effects of combined Schisandra chinensis (SC) and Ribes fasciculatum (RF) extracts on apoptotic neuronal cell death.

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

이에 본 연구에서는 과산화수소로 유발된 산화스트레스 상태의 SH-SY5Y 신경세포에서 천연 항산화 효과로 알려진 오미자 추출물과 칠해목 추출물과의 복합물 처리에 따른 신경 보호 효과를 알아보고자 하였다.

제안 방법

SH-SY5Y 신경세포에서 오미자·칠해목 추출혼합물의 세포 보호 효과를 극대화 하기 위하여, 각각의 추출물의 비율을 수율로써 6:4, 7:3 그리고 8:2로 혼합하여 실험을 실시하였다(Fig. 4). 실험에 사용된 각각의 추출혼합물의 농도는 10 그리고 50 μg/mL의 농도를 사용하였으며, 실험에 사용하기 전 신경세포에서 독성을 확인한 결과, 오미자·칠해목 추출혼합물은 세포 독성이 없는 것을 확인할 수 있었다(Fig.

대상 데이터

본 연구에 사용한 오미자(국산) 약제는 협동조합약초대학에서 구입하였으며, 칠해목(국산) 약재는 괴산약초유기농산물협동조합에서 구입해 물로 세척하여, 건조시킨 후 사용하였다. 에탄올 추출물은 시료 중량대비 30, 70, 100% 에탄올 10배의 양을 가하여 실온에서 24시간 shaking하여 추출 후, 상등액과 침전물을 분리하였으며, 동일한 방법으로 3회 반복 추출하였다.
본 연구에서 사용한 SH-SY5Y 신경세포는 American Type Culture Collection(ATCC, USA)에서 구입하여 사용하였다. 10% FBS(ThermoFisher Scientific, USA)와 50 μg/mL 항생제(Thermo- Fisher Scientific, USA)를 DMEM 배지에 첨가하여 37℃, 5% CO₂ incubator(ThermoFisher Scientific, USA)에서 배양하였다.

데이터처리

모든 실험은 3회 이상 반복 실시하여 SPSS 20.K를 이용하여 one way analysis of variance(ANOVA: Tukey’s HSD(honest significant difference))를 시행하였으며, 유의적인 차이를 p<0.05 수준에서 검증하였다.

이론/모형

연구에 사용될 과산화수소의 처리 농도를 결정하기 위해 과산화수소를 10~100 μM의 농도를 배양액에 첨가하여 SHSY5Y 신경세포에 24시간 처리하였다. 이후, 세포의 생존율은 MTT-assay로 측정하였으며, 세포 생존율은 정상 세포군과 비교하여 백분율(%)로 표시하였다. 그 결과, Fig.

성능/효과

과산화수소의 처리 농도의 경우, 신경세포 독성 실험을 통하여 100 μM의 농도를 본 연구에 사용하였다. 또한, 오미자와 칠해목 추출물은 SH-SY5Y 신경세포에서 세포 독성이 없음을 실험을 통해 확인하였으며, 과산화수소를 이용한 신경세포 보호효과를 확인한 결과, 30% 에탄올 추출물 50 μg/mL의 농도에서 각각의 추출물에서 가장 높은 보호 효과를 확인할 수 있었다. 이에 오미자·칠해목 추출혼합물의 최적 효능 비율을 알아보기 위해서 각각의 추출물을 다양한 수율로써 6:4, 7:3, 8:2의 비율로 신경세포 보호 활성을 확인한 결과, 오미자와 칠해목 7:3의 비율과 50 μg/mL의 농도에서 가장 높은 신경세포 보호효과가 나왔으며, 이에 본 연구에서 오미자·칠해목 추출혼합물의 최적의 비율과 처리 농도로 사용하였다.
Annexin V와 PI를 이용한 SH-SY5Y 신경세포의 세포사멸을 확인해 본 결과에서도 오지마·칠해목추출혼합물은 SH-SY5Y 신경세포의 세포사멸를 억제시키는 것을 확인할 수 있었다. 이에 본 연구에서는 오미자·칠해목추출혼합물이 과산화수소로 유도된 산화적 스트레스에서 SH- SY5Y 신경세포에서 보호 효과가 있다는 것을 확인할 수 있었지만, 그에 대한 메카니즘에 대한 연구는 미비한 실정이다. 이에 차후 연구에서는 오미자·칠해목 추출혼합물의 산화 스트레스에 대한 정확한 기전을 파악하기 위하여 In vitro와 In-vivo에서의 후속적 연구가 필요하다고 사료된다.

후속연구

이에 본 연구에서는 오미자·칠해목추출혼합물이 과산화수소로 유도된 산화적 스트레스에서 SH- SY5Y 신경세포에서 보호 효과가 있다는 것을 확인할 수 있었지만, 그에 대한 메카니즘에 대한 연구는 미비한 실정이다. 이에 차후 연구에서는 오미자·칠해목 추출혼합물의 산화 스트레스에 대한 정확한 기전을 파악하기 위하여 In vitro와 In-vivo에서의 후속적 연구가 필요하다고 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	오미자는 무엇인가?	이러한 산화 스트레스는 BHA(butylated hydroxyanisole), BHT(butylated hydro- xytoluene) 등의 합성 산화 방지제들을 섭취함으로써 방지할 수 있으나, 다양한 부작용이 보고되고 있으며, 이에 부작용이 없는 천연 산화 방지제에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다(Piao 등 2005). 오미자는 생약재로써 오미자과(Schisandrae frucyus)는 목련과(Magnoliaceae)의 낙엽덩굴식물인 오미자(Schisandra chinensis Baill)의 열매를 건조한 것으로, 오래 전부터 민간에서 과실을 이용하여 차, 술, 화채 등을 만들어 복용해 왔다. 오미자의 대표적인 생리활성 물질은 리그난(lignan)으로 그 구조적인 특성에 따라서 다른 활성을 가지고 있는 것으로 알려져 있고(Kim 등 2009), 신장 내 독성 억제, 항산화, 혈당저하, 항균 등의 효과가 보고되었으며(Lee 등 2012; Zeng 등 2012; Wang 등 2014), gomisin A와 gomisin N은 신경보호 효과, 항신경염증 효과, 기억력 개선에 기여하는 것으로 알려져 있다(Giridharan 등 2011; Xu 등 2012).
	산화 스트레스를 막는 합성 산화 방지제로 무엇이 사용되고 있는가?	이처럼 과도한 산화적 스트레스로 인하여 퇴행성 뇌신경질환이 유발되며, 그 결과 인지 및 기억능력 장애가 발생하는 것으로 알려져 있다(Heo 등 2004; Bidchol 등 2011). 이러한 산화 스트레스는 BHA(butylated hydroxyanisole), BHT(butylated hydro- xytoluene) 등의 합성 산화 방지제들을 섭취함으로써 방지할 수 있으나, 다양한 부작용이 보고되고 있으며, 이에 부작용이 없는 천연 산화 방지제에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다(Piao 등 2005). 오미자는 생약재로써 오미자과(Schisandrae frucyus)는 목련과(Magnoliaceae)의 낙엽덩굴식물인 오미자(Schisandra chinensis Baill)의 열매를 건조한 것으로, 오래 전부터 민간에서 과실을 이용하여 차, 술, 화채 등을 만들어 복용해 왔다.
	다량의 활성산소종(Reactive Axy-gen Species: ROS)은 어떤 질병의 원인이 되는가?	산화적 스트레스에 중요 인자인 활성산소종(Reactive Axy-gen Species: ROS)은 과산화수소(hydrogen peroxide: H2O2), 초과산화음이온(superoxide anin: O2－), 하이드록실 라티칼(hydroxyl radical: OH－) 등이 속해 있으며, 이들은 구조적으로 매우 불안정하여 여러 세포들의 단백질 변성과 산화적 손상을 유발시키는 것으로 알려져 있다. 이들 ROS는 인간의 몸에서 발생하는 질환의 대부분과 관련되어 있으며, 다량의 활성산소는 동맥경화, 당뇨병, 암, 퇴행성 치매와 같은 각종 질병의 원인으로 알려져 있다(Papa & Skulachev 1997; Comporti M2012). 신경세포 경우, 신호전달을 위한 구조적 특성상 지방질 성분이 많아 산화적 스트레스에 매우 취약한 것으로 알려져 있으며, ROS의 과잉생산은 뇌신경세포의 기능장애 및 세포사멸을 유발하는 것으로 밝혀졌다(Lenaz G 1998).

참고문헌 (28)

Baral S, Pariyar R, Yoon CS, Yun JM, Jang SO, Kim SY, Oh H, Kim YC, Seo J. 2015. Effects of Schisandra fructus 70% ethanol extract on proliferation and differentiation of human embryonic neural stem cells. Korean J Pharmacogn 46:52-58
Bidchol AM, Wilfred A, Abhijna P, Harish R. 2011. Free radical scavenging activity of aqueous and ethanolic extract of Brassica oleracea L. var. italica. FoodBioprocess Technol 4: 1137-1143

상세보기
Byun MW, Byun EH. 2015. Immunological synergistic effects of combined treatment with herbal preparation (HemoHIM) and red ginseng extracts. J Korean Soc Food Sci Nutr 44:182-190

원문보기 상세보기
Cha JY, Yoo HR, Kim YS, Seol IC, Jo HK. 2017. Inhibition of gene associated with dyslipidemia and antioxidative effect of Artemisia iwayomogi, Curcumae Radix and Raphani Semen (ACR) on HepG2 cell model. J Korean Med 38:43-58

원문보기 상세보기
Choi JR, Choi JM, Lee S, Cho KM, Cho EJ, Kim HY. 2014. The protective effects of protocatechuic acid from Momordica charantia against oxidative stress in neuronal cells. Korean J Pharmacogn 45:11-16
Comporti M. 2012. Free radicals, oxidative stress, and antioxidants. J Siena Acad Sci 2:13-26
Giridharan VV, Thandavarayan RA, Sato S, Ko KM, Konishi T. 2011. Prevention of scopolamine-induced memory deficits by schisandrin B, an antioxidant lignan from Schisandra chinensis in mice. Free Radic Res 45:950-958

상세보기
Han KH, Kim DH, Song KY, Lee SW, Han SH. 2015. The effects of methanol extract from cheonggukjang in T98G cells and early stage of focal ischemia rodent models. Korean J Food Nutr 28:965-972

원문보기 상세보기
Han KH, Lee SH, Park KS, Song KY, Kim JH, Park EK, Han SH. 2017. Protective effect of PineXol(R) against amyloid- ${\beta}$ -induced cell death. Korean J Food Nutr 30:1279-1285
Heo HJ, Kim DO, Choi SJ, Shin DH, Lee CY. 2004. Potent inhibitory effect of flavonoids in Scutellaria baicalensis on amyloid ${\beta}$ protein-induced neurotoxicity. J Agric Food Chem 52:4128-4132

상세보기
Jeong CH, Kwak JH, Kim JH, Choi GN, Jeong HR, Heo HJ. 2010. Neuronal cell protective effects of methanol extract from Cheonggukjang using in vitro system. Korean J Food Sci Technol 42:768-772
Jung JW, Kim SJ, Ahn EM, Oh SR, Lee HJ, Jeong JA, Lee JY. 2014. Ribes fasciculatum var. Chinense attenuated allergic inflammation in vivo and in vitro. Biomol Ther 22:547-552

원문보기 상세보기
Kim Hk, Na GM, Ye SH, Han HS. 2004. Extraction characteristics and antioxidative activity of Schiznadra chinensis extracts. J Korean Soc Food Cult 19:484-490
Kim HS, Moon HK, Lee YJ, Lee CY, Hwang KH, Kim OH, Yoo IS, Jung K. 2015. Comparison of the content of shizandrin, gomisin A and gomisin N in schisandra fruit by water extraction condition. J Food Hyg Saf 30:59-64

원문보기 상세보기
Kim JH, Jeong CH, Choi GN, Kwak JH, Choi SG, Heo HJ. 2009. Antioxidant and neuronal cell protective effects of methanol extract from Schizandra chinensis using an in vitro system. Korean J Food Sci Technol 41:712-716
Kim K, Hahn B, Choe W. 2012. $H_2O_2$ induced two type of cell death in human hepatoma cell, Huh7. Cancer Prev Res 17:15-18
Kim SY, Kim MJ, Ahn KJ, An IS, An SK. 2015. Antioxidant effects of kinetin on HaCaT human keratinocytes damaged by hydrogen peroxide ( $H_2O_2$ ). Korean J Aesthet Cosmetol 13:59-64
Lee KS, Lee EK, Seo YH, Choe SY. 2016 Effects of the mixture of fenugreek seeds and Lespedeza cuneata extracts on testosterone synthesis in TM3 cells oxidative stressed with $H_2O_2$ . J Appl Biol Chem 59:305-311
Lee MS, Chao J, Yen JC, Lin LW, Tsai FS, Hsieh MT, Peng WH, Cheng HY. 2012. Schizandrin protects primary rat cortical cell cultures from glutamate-induced apoptosis by inhibiting activation of the MAPK family and the mitochondria dependent pathway. Molecules 18:354-372

상세보기
Lenaz G, 1998. Role of mitochondria in oxidative stress and aging. Biochim Biophys Acta 1366:53-67

상세보기
Oh DH, Koh SH, Chung B, Park KH, Kim HY, Song CW, Kim YC, Kim JH, Kim MH, Kim SH. 2006. Cytoprotective effect of 15-deoxy-delta (12,14) prostaglandin J2 (15d-PGJ2) against $H_2O_2$ induced death of neuronally-differentiated PC12 cells. J Korean Neurol Assoc 24:58-65
Papa S, Skulachev VP. 1997. Reactive oxygen species, mitochondria, apoptosis and aging. pp.305-319. Springer
Park SH, Park SK, Ha JS, Lee DS, Kang JY, Kim JM, Lee UK, Heo HJ. 2016. Effect of gomchwi (Ligularia fischeri) extract against high glucose- and $H_2O_2$ -induced oxidative stress in PC12 cells. Korean J Food Sci Technol 48:508-514

원문보기 상세보기
Piao XL, Kim HY, Yokozawa T, Lee YA, Piao XS, Cho EJ. 2005. Protective effects of broccoli (Brassica oleracea) and its active components against radical-induced oxidative damage. J Nutr Sci Vitaminol 51:142-147

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Wang CP, Li GC, Shi YW, Zhang XC, Li JL, Wang ZW, Ding F, Liang XM. 2014. Neuroprotective effect of schizandrin A on oxygen and glucose deprivation/reperfusion-induced cell injury in primary culture of rat cortical neurons. J Physiol Biochem 70:735-747

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Woo C, You JY, Jang CY, Kim HR, Shin YJ, Moon AJ, Shin SH. 2014. Protective effects of sosokmyoung-tang against Parkinson’s model in human neuroblastoma SH-SY5Y cells. J Int Korean Med 35:298-308
Xu X, Zhou X, Zhou XW, Zhang Z, Liao MJ, Gao Q, Luo HM. 2012. Schizandrin prevents dexamethasone-induced cognitive deficits. Neurosci Bull 28:532-540

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Zeng KW, Zhang T, Fu H, Liu GX, Wang XM. 2012. Schisandrin B exerts anti-neuroinflammatory activity by inhibiting the toll-like receptor 4-dependent MyD88/IKK/NF- ${\kappa}B$ signaling pathway in lipopolysaccharide-induced microglia. Eur J Pharmacol 692:29-37

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표제어: PCR

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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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