피부 섬유아세포에서 갈참나무 잎 추출물의 항산화 및 항노화 효능 Antioxidant and Anti-aging Effects of Extracts from Leaves of the Quercusaliena Blume on Human Dermal Fibroblast원문보기
본 연구는 예부터 약용으로 사용되었거나, 현재 식품공전에 식품원료로 사용이 가능한 것으로 등록된 국내 산림지역에 자생하는 식물을 식품산업에 활용하고자 선행연구에서 우수한 항산화 활성을 보인 갈참나무 잎을 본 연구에서 사용하였다. 70% 에탄올을 이용하여 추출한 갈참나무 잎을 이용하여, hydrogen peroxide로 산화적 스트레스를 유도한 피부 섬유아세포에서의 세포 보호효과, 세포내 항산화 효과 및 항노화 효과를 측정하였다. 세포 독성을 평가한 결과 25, 50 및 $100{\mu}g/mL$의 갈참나무 잎 추출물을 처리하였을 때 모두 독성을 나타내지 않았으며, hydrogen peroxide로 산화적 스트레스를 유도한 상태에서는 세포를 보호하여 농도 유의적으로 세포생존율이 증가하였다. 특히, $100{\mu}g/mL$의 농도에서는 양성대조군으로 사용한 $50{\mu}M$ascorbic acid 수준까지 세포 생존율이 증가하였다. 세포내 항산화 효과를 확인 하기위해 사용한 $H_2-DCFDA$ assay에서는 형광현미경과 형광흡광도 측정에서 모두 농도 유의적으로 세포내 ROS 저감 활성을 확인하였고 갈참나무 잎 추출물을 $100{\mu}g/mL$ 농도로 처리했을 때는 $50{\mu}M$ ascorbic acid와 비슷한 세포내 항산화 효과를 나타내었다. 또한 SA-${\beta}$-galactosidase assay를 이용한 갈참나무 잎 추출물의 피부 섬유아세포에 대한 항노화활성은 ROS 생성 억제 효과와 유사한 경향으로 갈참나무 잎 추출물의 농도 유의적으로 세포 노화 억제효과를 확인하였다. 이상의 결과를 종합하여 볼 때 갈참나무 잎 추출물이 hydrogen peroxide로 인한 산화적 스트레스 상태에서 세포 보호효과, 항산화 효과 및 항노화 효과가 관찰되어 기능성 식품원료로서의 활용도가 매우 넓을 것으로 판단된다.
본 연구는 예부터 약용으로 사용되었거나, 현재 식품공전에 식품원료로 사용이 가능한 것으로 등록된 국내 산림지역에 자생하는 식물을 식품산업에 활용하고자 선행연구에서 우수한 항산화 활성을 보인 갈참나무 잎을 본 연구에서 사용하였다. 70% 에탄올을 이용하여 추출한 갈참나무 잎을 이용하여, hydrogen peroxide로 산화적 스트레스를 유도한 피부 섬유아세포에서의 세포 보호효과, 세포내 항산화 효과 및 항노화 효과를 측정하였다. 세포 독성을 평가한 결과 25, 50 및 $100{\mu}g/mL$의 갈참나무 잎 추출물을 처리하였을 때 모두 독성을 나타내지 않았으며, hydrogen peroxide로 산화적 스트레스를 유도한 상태에서는 세포를 보호하여 농도 유의적으로 세포생존율이 증가하였다. 특히, $100{\mu}g/mL$의 농도에서는 양성대조군으로 사용한 $50{\mu}M$ ascorbic acid 수준까지 세포 생존율이 증가하였다. 세포내 항산화 효과를 확인 하기위해 사용한 $H_2-DCFDA$ assay에서는 형광현미경과 형광흡광도 측정에서 모두 농도 유의적으로 세포내 ROS 저감 활성을 확인하였고 갈참나무 잎 추출물을 $100{\mu}g/mL$ 농도로 처리했을 때는 $50{\mu}M$ ascorbic acid와 비슷한 세포내 항산화 효과를 나타내었다. 또한 SA-${\beta}$-galactosidase assay를 이용한 갈참나무 잎 추출물의 피부 섬유아세포에 대한 항노화활성은 ROS 생성 억제 효과와 유사한 경향으로 갈참나무 잎 추출물의 농도 유의적으로 세포 노화 억제효과를 확인하였다. 이상의 결과를 종합하여 볼 때 갈참나무 잎 추출물이 hydrogen peroxide로 인한 산화적 스트레스 상태에서 세포 보호효과, 항산화 효과 및 항노화 효과가 관찰되어 기능성 식품원료로서의 활용도가 매우 넓을 것으로 판단된다.
The skin of the human body occupies the largest surface area of the body and acts as a protection for the person's internal organs. As such, the skin is a major target of oxidative stressors, and these oxidative stressors are known to contribute to skin aging over the course of time. For the most pa...
The skin of the human body occupies the largest surface area of the body and acts as a protection for the person's internal organs. As such, the skin is a major target of oxidative stressors, and these oxidative stressors are known to contribute to skin aging over the course of time. For the most part, an antioxidant is an effective approach to utilize to prevent symptoms related to the reactive oxygen species (ROS)-induced aging of the skin. Therefore, we investigated the antioxidant and anti-aging activity of the leaves of the Quercusaliena Blume extract (QBE). In our study, we confirmed that the cell viability tested with XTT {2,3-bis(2-methoxy-4-nitro-5-sulfophenyl)-2H-tetrazolium-5-carboxanilide innersalt} assay was not affected up to a concentration of $100{\mu}g/mL$. In addition, the cell viability of HDF cells induced by hydrogen peroxide was recovered from 81% to 104% after treatment with QBE, which showed the greater protective effect than that of ascorbic acid. Treatments of QBE dose-dependently inhibited reactive oxygen species (ROS) production in HDF cells induced by hydrogen peroxide, which correlated with their protective effects on cell viability. Since QBE treatment exhibited the suppression effect of skin aging by decreasing the ROS production, QBE could be used as a not only natural anti-aging but also antioxidant resource.
The skin of the human body occupies the largest surface area of the body and acts as a protection for the person's internal organs. As such, the skin is a major target of oxidative stressors, and these oxidative stressors are known to contribute to skin aging over the course of time. For the most part, an antioxidant is an effective approach to utilize to prevent symptoms related to the reactive oxygen species (ROS)-induced aging of the skin. Therefore, we investigated the antioxidant and anti-aging activity of the leaves of the Quercusaliena Blume extract (QBE). In our study, we confirmed that the cell viability tested with XTT {2,3-bis(2-methoxy-4-nitro-5-sulfophenyl)-2H-tetrazolium-5-carboxanilide innersalt} assay was not affected up to a concentration of $100{\mu}g/mL$. In addition, the cell viability of HDF cells induced by hydrogen peroxide was recovered from 81% to 104% after treatment with QBE, which showed the greater protective effect than that of ascorbic acid. Treatments of QBE dose-dependently inhibited reactive oxygen species (ROS) production in HDF cells induced by hydrogen peroxide, which correlated with their protective effects on cell viability. Since QBE treatment exhibited the suppression effect of skin aging by decreasing the ROS production, QBE could be used as a not only natural anti-aging but also antioxidant resource.
국내 산림지역에서 자생하는 식물의 열매를 제외한 잎, 줄기 및 잔가지를 이용한 항산화 및 항노화 활성에 관한 연구가 많지 않고, 이를 이용하여 식품가공 원료로 적용한 연구도 초기단계에 불과하다. 따라서 본 연구팀은 전보9)에서 국내 자생식물 45 종을 국립생물자원관 으로부터 제공받아 항산화 성분 및 항산화 활성을 평가하였고, 이 중 효능이 우수하였던 갈참나무 잎을 70% 에탄 올로 추출하여 피부 섬유아세포에서 항산화 및 항노화 효능을 평가하였으며, 본 연구결과는 국내자생생물자원에 대한 유용성 정보를 제공하고 식품, 의약, 향장제품개발 등고부가가치 생물산업 제품 및 소재로 활용 될 수 있는 기초적 자료로 제공될 수 있을 것으로 사료된다.
제안 방법
갈참나무 잎의 추출물은 수용성 화합물과 지용성 화합물을 함께 추출하기 위하여 70%에탄올을 사용하였으며, 시료 100 g을 70% 에탄올 1,000 mL에 첨가한 후 침지시켜 실온에서 24시간 동안 추출하였다. 상기 추출 과정을 3회 반복하고, 얻어진 추출액은 모두 합하여 filter paper(Whatman, No.
갈참나무 잎 추출물은, 실험이 실시된 모든 농도에서 세포 독성을 나타내지 않았으며, 현미경 상에서 morphology의 변화도 관찰되지 않았다. 따라서 본 연구에서는, 갈참나무잎 추출물의 항산화 및 항노화 활성을 측정하기 위하여 세포독성을 나타내지 않은 25-100 μg/mL의 농도로 실험을 진행하였다.
대상 데이터
본 연구에서 사용된 갈참나무(Quercus aliena Blume) 잎은 2014년에 채집한 것으로 국립생물자원관으로부터 제공 받았다. 인간섬유아세포(Human dermal fibroblast) 배양에 사용된 시약으로 Dulbecco’s modified Eagle’s medium (DMEM), fetal bovine serum (FBS), phosphate-buffered saline (PBS) 및 trypsin-EDTA 등은 Gibco (Gaithersburg, MD, USA)로부터 구입하여 사용하였으며, ascorbic acid, 2',7'-dichlorofluorescin diacetate (H2-DCFDA) 및 β-D-galactopyranoside (X-Gal)은 Sigma (St.
갈참나무 잎 추출물이 피부 섬유아세포의 세포독성에 미치는 영향을 알아보기 위하여 XTT assay 방법을 이용하였다. XTT assay는 대사가 활발한 살아있는 세포의 mitochondrial dehydrogenase 효소에 의해 XTT가 분열이 되면, 무색 또는 노란색에서 짙은 붉은색의 formazan을 생성하는 원리를 이용한 방법이다14).
. 따라서 갈참나무 잎 추출물의 항산화 효과가 피부 섬유아세포 노화 억제에 미치는 영향을 확인하기 위하여 SA-β-galactosidase assay를 실시하였다. SA-β-galactosidase assay는 lactose 유사체인 X-gal이 β-galatosidase에 의해서 분해되면서 생성되는 5-bromo-4-chloro-3-hydroxyindole에 의해 파란색으로 염색된 세포의 수를 비교하는 실험으로, 노화된 세포일수록 β-galactosidase의 발현이 높기 때문에 파란색으로 염색된 세포수를 비교하여 노화의 진행정도를 확인할 수 있다18).
성능/효과
3과 같다. Hydrogen peroxide을 처리한 음성 대조군에서는 control에 비해 세포내 ROS 생성률이 약 180% 증가한 반면, 갈참나무 잎 추출물을 첨가한 시료군에서는 농도 의존적으로 세포내 ROS 생성이 감소함을 확인 하였다. 특히, 갈참나무 잎 추출물 100 μg/mL을 첨가한 시료에서는 양성 대조군인 ascorbic acid와비슷한 수준의 항산화활성을 보였다.
SA-β-galactosidase assay는 lactose 유사체인 X-gal이 β-galatosidase에 의해서 분해되면서 생성되는 5-bromo-4-chloro-3-hydroxyindole에 의해 파란색으로 염색된 세포의 수를 비교하는 실험으로, 노화된 세포일수록 β-galactosidase의 발현이 높기 때문에 파란색으로 염색된 세포수를 비교하여 노화의 진행정도를 확인할 수 있다18). Hydrogen peroxide을 처리한 음성 대조군에서는 전체 세포수에 비하여 염색된 세포수가 22%로 노화가 진행된 반면, 갈참나무 잎 추출물을 처리한 군에서는 농도 유의적으로 세포노화가 억제됨을 확인 하였다 (Fig. 4). 이러한 결과는 Yeom 등19)의 연구에서 보고된 바와 같이 인삼 열매 추출물에 의해 피부세포에서 발생하는 활성 산소종 저감을 통하여 피부노화를 지연하고 개선한다는 연구결과와 유사한 경향을 보였다.
1과 같다. 갈참나무 잎 추출물은, 실험이 실시된 모든 농도에서 세포 독성을 나타내지 않았으며, 현미경 상에서 morphology의 변화도 관찰되지 않았다. 따라서 본 연구에서는, 갈참나무잎 추출물의 항산화 및 항노화 활성을 측정하기 위하여 세포독성을 나타내지 않은 25-100 μg/mL의 농도로 실험을 진행하였다.
2와 같다. 피부 섬유아세포에 1 mM hydrogen peroxide으로 세포 손상을 유도하였을 때, 음성대조군이 control에 비해 80% 정도로 세포 생존율이 감소한 반면 갈참나무 잎추출물 처리 군에서는 농도 의존적으로 산화적 스트레스영향에 반하여 세포 생존율이 다시 증가하는 경향을 보였다. 특히 갈참나무 잎 추출물의 농도 50, 100 μg/mL에서는 양성대조군으로 사용한 50 μM ascorbic acid 수준까지세포를 보호하는 효과를 나타내었다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
피부 노화의 종류는?
피부는 대사산물 배설 및 체온을 조절하는 가장 큰 신체기관이며, 신체의 가장 바깥쪽에 위치하여 환경적, 물리적, 화학적 및 생물학적 요인에 대한 신체 보호에 중요한 역할을 하기 때문에 신체 내외부적으로 다양한 스트레스에 노출되어 노화 및 각종 질병을 일으킨다1). 피부 노화는 시간이 지남에 따라 발생하는 자연적인 노화 현상인 내인성노화와 환경 호르몬, 자외선 등 환경에 노출되어 생기는 외인성노화 나눌 수 있다 2) . 특히, 자외선에 의한 광노화는 활성산소 생성의 원인이 되며, 생성된 활성산소는 피부 항산화 기능을 파괴하고, 지질 과산화 반응을 개시 하며, 단백질 및 DNA의 산화뿐만 아니라 피부 진피층에서 결합조직 성분인 콜라겐과 엘라스틴의 사슬절단 및 비정상적인 교차결합을 유발시킴으로써 탄력 저하, 색소 침착, 주름생성 등의 피부질환의 원인이 된다3-5).
피부란?
피부는 대사산물 배설 및 체온을 조절하는 가장 큰 신체기관이며, 신체의 가장 바깥쪽에 위치하여 환경적, 물리적, 화학적 및 생물학적 요인에 대한 신체 보호에 중요한 역할을 하기 때문에 신체 내외부적으로 다양한 스트레스에 노출되어 노화 및 각종 질병을 일으킨다1). 피부 노화는 시간이 지남에 따라 발생하는 자연적인 노화 현상인 내인성노화와 환경 호르몬, 자외선 등 환경에 노출되어 생기는 외인성노화 나눌 수 있다 2) .
피부 노화에 자외선이 치명적인 이유는?
피부 노화는 시간이 지남에 따라 발생하는 자연적인 노화 현상인 내인성노화와 환경 호르몬, 자외선 등 환경에 노출되어 생기는 외인성노화 나눌 수 있다 2) . 특히, 자외선에 의한 광노화는 활성산소 생성의 원인이 되며, 생성된 활성산소는 피부 항산화 기능을 파괴하고, 지질 과산화 반응을 개시 하며, 단백질 및 DNA의 산화뿐만 아니라 피부 진피층에서 결합조직 성분인 콜라겐과 엘라스틴의 사슬절단 및 비정상적인 교차결합을 유발시킴으로써 탄력 저하, 색소 침착, 주름생성 등의 피부질환의 원인이 된다3-5). 따라서 합성 항산화제 보다 더 안전하고 효력이 강한 항산화제를 찾으려는 연구가 민간요법이나 한방에서 효능이 입증된 천연물을 중심으로 활발하게 이루어지고 있다6,7).
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