천궁(川芎)의 정유 추출물이 3T3-L1 세포의 분화 및 지방 생성에 미치는 영향 Effects of Essential Oils Extracted from Cnidii Rhizoma on Differentiation and Adipogenesis in 3T3-L1 Adiopocytes원문보기
Objectives We investigated anti-obesity effects of essential oils extracted from Cnidii Rhizoma (CR) in immature adipocytes to magnify it's clinical therapeutic usage. Methods Essential oil of CR was extracted with ethyl acetate or petroleum ether and through steam distillation, respectively. Oil re...
Objectives We investigated anti-obesity effects of essential oils extracted from Cnidii Rhizoma (CR) in immature adipocytes to magnify it's clinical therapeutic usage. Methods Essential oil of CR was extracted with ethyl acetate or petroleum ether and through steam distillation, respectively. Oil red-O staining for monitoring its inhibition effect on adipogenesis and differentiation in murine 3T3-L1 adipocytes and 3-(4,5-methylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyletetra zolium bromide (MTT) assay for cell safety were done. Also phospho-adenosine monophosphate (AMP)-activted protein kinase (P-AMPK), AMP-activated protein kinase, phospho-acetyl-CoA carboxylase (P-ACC), acetyl-CoA carboxylase, peroxisome proliferator-activated receptor-${\alpha}$ (PPAR-${\alpha}$), peroxisome proliferator-activated receptor-${\gamma}$ (PPAR-${\gamma}$) and CCAAT/enhancer binding protein ${\alpha}$ (C/EBP-${\alpha}$) expressions as obesity-related factors were measured by western blot analysis. Results Protein expressions of P-AMPK, P-ACC and PPAR-${\alpha}$ were increased in essential oils-treated adipocytes compared to those of control group, respectively. Furthermore, protein expressions of PPAR-${\gamma}$ and C/EBP-${\alpha}$ were decreased in essential oils-treated adipocytes compared to those of control group, respectively. Conclusions These results demonstrate that essential oils of CR inhibit adipogenesis and differentiation. Also they promote the oxidation of fatty acids in adipocytes. Thus, results suggest that essential oils of CR could be used as a valuable material for anti-obesity therapeutics via control of lipid metabolism.
Objectives We investigated anti-obesity effects of essential oils extracted from Cnidii Rhizoma (CR) in immature adipocytes to magnify it's clinical therapeutic usage. Methods Essential oil of CR was extracted with ethyl acetate or petroleum ether and through steam distillation, respectively. Oil red-O staining for monitoring its inhibition effect on adipogenesis and differentiation in murine 3T3-L1 adipocytes and 3-(4,5-methylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyletetra zolium bromide (MTT) assay for cell safety were done. Also phospho-adenosine monophosphate (AMP)-activted protein kinase (P-AMPK), AMP-activated protein kinase, phospho-acetyl-CoA carboxylase (P-ACC), acetyl-CoA carboxylase, peroxisome proliferator-activated receptor-${\alpha}$ (PPAR-${\alpha}$), peroxisome proliferator-activated receptor-${\gamma}$ (PPAR-${\gamma}$) and CCAAT/enhancer binding protein ${\alpha}$ (C/EBP-${\alpha}$) expressions as obesity-related factors were measured by western blot analysis. Results Protein expressions of P-AMPK, P-ACC and PPAR-${\alpha}$ were increased in essential oils-treated adipocytes compared to those of control group, respectively. Furthermore, protein expressions of PPAR-${\gamma}$ and C/EBP-${\alpha}$ were decreased in essential oils-treated adipocytes compared to those of control group, respectively. Conclusions These results demonstrate that essential oils of CR inhibit adipogenesis and differentiation. Also they promote the oxidation of fatty acids in adipocytes. Thus, results suggest that essential oils of CR could be used as a valuable material for anti-obesity therapeutics via control of lipid metabolism.
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문제 정의
에 관한 효과가 보고되고 있으나, 천궁의 방향성 정유추출물에 대한 항비만 효과를 살펴본 연구는 없다. 이에 저자는 천궁의 정유 추출물을 이용하여 3T3-L1 세포의 분화 및 지방축적에 미치는 영향을 살펴 본 연구에서 유의한 결과를 얻었기에 보고하는 바이다.
의 혈구암세포의 aptosis 유발 효과 등이 있다. 저자는 천궁을 여러 가지 정유의 추출법에 따라 추출하여 얻은 정유추출물의 임상 활용도를 높이고자 본 연구를 수행하였다. 우선 in vitro에서 3T3-L1 전지방세포를 성숙한 지방세포로 분화시키면서 정유추출물을 처리하여 세포독성을 평가하였고, 독성이 없는 농도 범위의 정유추출물을 세포에 처리하여 세포분화 및 지방생성에 관련하는 인자들의 단백발현을 관찰을 통해 항비만 효과를 검증하였다.
제안 방법
3T3-L1 세포의 분화 및 지방 축적에 미치는 영향을 관찰하기 위해 Oil red-O 염색을 실시하였다. 분화시킨 용매별 천궁(EA, PE, SD) 각 농도(0.
3T3-L1 전지방세포의 세포분화 및 성숙 지방세포의 지방생성에 관여하는 단백질 발현을 관찰하기 위하여 분화가 종료된 세포를 PBS로 세척하고, protease inhibitor 및 phosphatase inhibitor를 각각 첨가한 RIPA buffer 적당량을 첨가하여 세포를 용해시켰다. 그 후 세포를 수거하여 21 G needle로 분쇄시키고 13,000 rpm으로 4℃에서 30분간 원심분리하여 상층액을 취한 후 Bradford 법을 사용하여 단백질 정량을 하였다.
48시간 배양 후 MTT 용액 200 μL를 넣어 37℃, 5% CO2 incubator에서 4시간 반응시킨 뒤 MTT 용액을 완전히 제거한 다음 DMSO를 200 μL씩 분주하여 생성된 formazan을 모두 녹인 후 분광광도계로 570 nm에서의 흡광도를 측정하였다.
건조 천궁 100 g을 분쇄하여 1 L의 ethyl acetate, petroleum ether를 각각 첨가한 다음, 72시간 동안 상온 추출하고 Advantec Filter paper No. 2 (Toyo Roshi Kaisha Ltd., Tokyo, Japan)로 여과하여 이 여과액을 회전증발농축기로 감압 농축하였다.
2 cacodylate buffer로 4℃에서 세포를 3시간 동안 고정시켰다. 고정시킨 세포에 Oil red-O solution을 3 mL씩 넣어 1시간 동안 지방구를 염색한 다음 40% isopropyl alcohol로 세척한 후 증류수 1 mL를 넣어 현미경으로 관찰하였다. 염색된 지방세포의 지방함량 측정을 위하여 건조시킨 후 100% isopropyl alcohol로 지방을 추출하여 흡광도 값이 1±0.
cells/mL로 세포를 분주하여 confluent한 상태까지 배양하였다. 그 후 분화유도와 동시에 추출용매별 천궁 정유추출물을 각 농도(0.01, 0.02, 0.05, 0.1 및 0.2 mg/mL)로 처리하였다. 48시간 배양 후 MTT 용액 200 μL를 넣어 37℃, 5% CO2 incubator에서 4시간 반응시킨 뒤 MTT 용액을 완전히 제거한 다음 DMSO를 200 μL씩 분주하여 생성된 formazan을 모두 녹인 후 분광광도계로 570 nm에서의 흡광도를 측정하였다.
그리고 지방대사 관련 단백질은 Lugen™ Sensi-Q2000 Chemidoc (Lugen SCI, Bucheon, Korea)을 통해 분석하였다.
02 mg/mL 이하의 농도까지 세포독성을 보이지 않았다. 따라서 이후 실험에서는 모든 정유추출물에서 세포독성을 나타내지 않은 0.01, 0.02 mg/mL 농도 이하로 세포를 처리하였다(Fig. 3).
분화가 시작된 시점부터 3T3-L1 세포를 대조군(control group, CON), 양성대조군(fenofibrate, FF), 천궁의 정유처리군(Cnidii Rhizoma, CR)으로 나눈 후, 2일마다 분화배지 교환 시 각각의 시료를 처리하였다.
분화시킨 용매별 천궁(EA, PE, SD) 각 농도(0.01 mg/mL 및 0.02 mg/mL)를 이틀에 한 번씩 배지를 교환하여 처리하였다.
세포는 10%의 BCS, 1% penicillin streptomycin을 첨가한 DMEM 배지에서 37℃, 5% CO2에서 8일간 배양 후, confluent한 상태가 되면 10% FBS가 첨가된 DMEM 배지에서 분화를 유도하면서 시료를 처리하였다.
연이어 AMPK, P-AMPK, ACC, P-ACC, PPAR-α, PPAR-γ, C/EBP-α, β-actin의 단백질 항체를 4℃에서 각각 overnight 반응 처리하여 tris-buffered saline과 Tween 20을 혼합한 mixture of tris-buffered saline and Tween 20 (TBST)로 세척하고 각각의 단백질 항체에 알맞은 2차 항체를 4℃에서 1시간 동안 반응시킨 후 ECL 시약을 10초간 처리하여 Chemidoc system을 이용해 western band를 검출하였다.
염색된 지방세포의 지방함량 측정을 위하여 건조시킨 후 100% isopropyl alcohol로 지방을 추출하여 흡광도 값이 1±0.05 이하로 나오도록 희석한 후 510 nm 파장에서 분광광도계로 흡광도를 측정하였다.
저자는 천궁을 여러 가지 정유의 추출법에 따라 추출하여 얻은 정유추출물의 임상 활용도를 높이고자 본 연구를 수행하였다. 우선 in vitro에서 3T3-L1 전지방세포를 성숙한 지방세포로 분화시키면서 정유추출물을 처리하여 세포독성을 평가하였고, 독성이 없는 농도 범위의 정유추출물을 세포에 처리하여 세포분화 및 지방생성에 관련하는 인자들의 단백발현을 관찰을 통해 항비만 효과를 검증하였다.
그 후 세포를 수거하여 21 G needle로 분쇄시키고 13,000 rpm으로 4℃에서 30분간 원심분리하여 상층액을 취한 후 Bradford 법을 사용하여 단백질 정량을 하였다. 정량된 단백질의 적정량을 12% SDS-poiyacrylmide gel eletrophoresis (SDS-PAGE)에서 분리한 후 polyvinylidene fluoride membrane으로 전이시키고 단백질이 전이된 membrane을 5% skim milk 처리하여 비특이적인 단백질에 대한 blocking을 실시하였다. 연이어 AMPK, P-AMPK, ACC, P-ACC, PPAR-α, PPAR-γ, C/EBP-α, β-actin의 단백질 항체를 4℃에서 각각 overnight 반응 처리하여 tris-buffered saline과 Tween 20을 혼합한 mixture of tris-buffered saline and Tween 20 (TBST)로 세척하고 각각의 단백질 항체에 알맞은 2차 항체를 4℃에서 1시간 동안 반응시킨 후 ECL 시약을 10초간 처리하여 Chemidoc system을 이용해 western band를 검출하였다.
정유 추출 과정에서 사용된 회전증발농축기는 Buchi (Rotavapor R-300, Flawii, Swiss) 제품을 사용하였고, 세포의 분화 및 지방구는 현미경(AE31, Motic, Xiamen, China)을 통해 관찰하고 분광광도계(Sunrise, Tecan, Grodig, Austria)를 통해 흡광도로 분석하였다.
정유처리군은 다시 6군으로 구분하여 추출법을 달리한 정유 시료인 EA, PE, SD를 각각 0.01∼0.2 mg/mL로 농도를 달리하여 처리하였다.
즉 분화가 시작한 시점(D-0)에서는 10% FBS, 1% penicillin/streptomycin, 10 μg/mL insulin, 2 μM dexamethasone, 0.5 μM isobutyl methylxanthine이 포함된 DMEM 배지로 교환하여 배양하고, 2일 후(D-2)에 10% FBS, 1% penicillin/streptomycin, 5 μg/mL insulin이 포함된 DMEM 배지로 다시 교체하였으며, D-5일 이후, insulin이 무첨가된 10% FBS 함유 DMEM 배지로 배양하였다(Fig. 2).
천궁의 정유추출물이 지방세포의 분화 및 지방축적에 미치는 효과를 알아보기 위해 용매추출법 및 수증기 증류법으로 추출하여 3T3-L1 세포에 처리한 후 다음의 결과를 얻었다.
한편 실험기간 동안 CON군과 FF군에는 각각 vehicle 용액인 DMSO 40 μM, 고지혈증 치료제인 FF를 동량으로 처리하였다(Fig. 2).
대상 데이터
3T3-L1 세포주는 American type culture collection (ATCC, Manassas, VI, USA)에서 구입하여 사용하였다.
그리고 3T3-L1 세포 배양 및 지방구 염색에 사용된 시약 중 bovine calf serum (BCS), fetal bovine serum (FBS), Dulbecco’s modified Eagle’s medium (DMEM)은 Hyclone사(Hyclone, Logan, UT, USA) 제품을 구입하였고, penicillin, streptomycin, insulin, dexamethasone, isobutyl methylxanthine, cacodylate, glutaraldehyde, 3-(4,5-methylthiazol–2-yl)-2,5-diphenyletetra zolium bromide (MTT) 와 Oil red-O 용액은 Sigma 사(St. Louis, MO, USA)로부터 구입하였다.
또한 FBS는 Fisher scientific (Gibco®, Pittsburg, KS, USA) 제품, dimethyl sulfoxide (DMSO), CaCl2는 덕산약품(Duksan, Ansan, Korea) 제품을 사용하였으며, formaldehyde, isopropyl alcohol은 Junsei chemical (Tokyo, Japan) 제품을 사용하였다.
또한 western blot 분석 시약인 sodium dodecyl sulfate (SDS)는 BIO-RAD (Hercules, CA, USA), peroxisome proliferator-activated receptor-α (PPAR-α), peroxisome proliferator-activated receptor-γ (PPAR-γ), CCAAT/enhancer binding protein α (C/EBP-α), β-actin의 1차 항체는 Santa-Cruz Biotechnology 사(Dallas, TX, USA), phospho-adenosine monophosphate (AMP)-activted protein kinase (P-AMPK), AMP-activated protein kinase (AMPK), phospho-acetyl-CoA carboxylase (P-ACC), acetyl-CoA carboxylase (ACC)의 1차 항체는 Cell Signaling (Danvers, TX, USA)으로부터 구입하였으며, 2차 항체는 GeneTex (Irvine, CA, USA), electrochemiluminescence (ECL) 시약은 GE Healthcare (Amersham™, Chalfont Saint Giles, UK)로부터 구매하였다.
본 실험에 사용된 천궁(Yangyang, Korea)은 대원약업사(Daewon, Daegu, Korea)에서 구입하여 사용하였다. 그리고 3T3-L1 세포 배양 및 지방구 염색에 사용된 시약 중 bovine calf serum (BCS), fetal bovine serum (FBS), Dulbecco’s modified Eagle’s medium (DMEM)은 Hyclone사(Hyclone, Logan, UT, USA) 제품을 구입하였고, penicillin, streptomycin, insulin, dexamethasone, isobutyl methylxanthine, cacodylate, glutaraldehyde, 3-(4,5-methylthiazol–2-yl)-2,5-diphenyletetra zolium bromide (MTT) 와 Oil red-O 용액은 Sigma 사(St.
시료의 추출에는 일정 순도 이상의 ethyl acetate (99.5%, Duksan, Ansan, Korea) 및 petroleum ether (99%, Daejung chemicals & metals, Siheung, Korea) ethanol (95%, Daehan ethanol life, Seoul, Korea)을 사용하였으며, 무수황산나트륨(Duksan, Ansan, Korea)은 1급 시약을 사용하였다.
데이터처리
결과의 통계처리는 IBM SPSS statistics ver. 22 (IBM Corp., Armonk, NY, USA)를 이용하여 산출되었으며, 군 간의 평균차이에 대한 유의성 검정은 one-way analysis of variance (ANOVA)를 실시하였다.
여러 군 간의 차이는 least significant difference (LSD) test로 p<0.05 이상의 수준에서 사후검정을 실시하였으며, mean±standard error (S.E.)로 표시하였다.
이론/모형
3T3-L1 전지방세포의 세포분화 및 성숙 지방세포의 지방생성에 관여하는 단백질 발현을 관찰하기 위하여 분화가 종료된 세포를 PBS로 세척하고, protease inhibitor 및 phosphatase inhibitor를 각각 첨가한 RIPA buffer 적당량을 첨가하여 세포를 용해시켰다. 그 후 세포를 수거하여 21 G needle로 분쇄시키고 13,000 rpm으로 4℃에서 30분간 원심분리하여 상층액을 취한 후 Bradford 법을 사용하여 단백질 정량을 하였다. 정량된 단백질의 적정량을 12% SDS-poiyacrylmide gel eletrophoresis (SDS-PAGE)에서 분리한 후 polyvinylidene fluoride membrane으로 전이시키고 단백질이 전이된 membrane을 5% skim milk 처리하여 비특이적인 단백질에 대한 blocking을 실시하였다.
성능/효과
02 mg/mL 농도로 처리한 결과, CON군에 비해 농도 의존적으로 유의하게 P-AMPK/AMPK의 발현이 증가하였다. 0.01, 0.02 mg/mL 농도로 SD를 처리한 결과, CON군에 비해 P-AMPK/AMPK의 발현이 유의하게 농도 의존적인 증가를 보였다. 또한 3가지 추출물 모두 고농도처리 군에서는 FF군보다 유의하게 발현이 증가하였으며, 특히 EA군은 2개 농도 모두에서 FF군에 비해 유의하게 P-AMPK/AMPK 발현 증가를 보였다(Fig.
1. 정유추출물인 EA, PE, SD는 0.02 mg/mL 이하의 농도 범위에서는 세포독성을 나타내지 않았으며, 특히 EA는 0.2 mg/mL 이하, PE는 0.1 mg/mL 이하에서도 세포독성을 나타내지 않았다.
2. 정유추출물인 EA, PE, SD는 모두 0.02 mg/mL 이하의 농도 범위에서 농도 의존적으로 3T3-L1 세포분화 및 지방축적을 억제시켰다.
3. 정유추출물인 EA, PE, SD는 모두 0.02 mg/mL 이하의 농도 범위에서 CON군에 비해 농도 의존적이면서 유의하게 AMPK와 ACC의 인산화를 증가시켰다.
3T3-L1 세포에 EA를 0.01, 0.02 mg/mL 농도로 처리하고 Oil red-O 염색을 실시한 결과, CON군뿐만 아니라 FF군에 비해 모든 농도에서 유의하게 세포 내 지방축적 및 세포분화를 억제시켰다. PE를 0.
3T3-L1 세포에 EA를 0.01, 0.02 mg/mL 농도로 처리하고 western blot 분석을 수행한 결과, CON군에 비해 농도 의존적으로 유의한 P-AMPK/AMPK의 발현 증가를 보였으며, 3가지 정유추출물 중 가장 우수한 효능을 보였다. 그리고 PE를 0.
3T3-L1 세포에 EA를 0.01, 0.02 mg/mL 농도로 처리한 결과, CON군에 비해 C/EBP-α의 발현이 유의하게 감소하였으며, 농도 의존적인 경향을 보였으나 비슷한 효과를 보였다.
3T3-L1 세포에 EA를 0.01, 0.02 mg/mL 농도로 처리한 결과, CON군에 비해 P-ACC/ACC의 발현이 유의하게 증가하였고, 모든 농도에서 비슷한 증가를 보였다. PE를 0.
3T3-L1 세포에 EA를 0.01, 0.02 mg/mL 농도로 처리한 결과, CON군에 비해 C/EBP-α의 발현이 유의하게 감소하였으며, 농도 의존적인 경향을 보였으나 비슷한 효과를 보였다.
3T3-L1 세포에 EA를 0.01, 0.02 mg/mL 농도로 처리한 결과, CON군에 비해 모든 농도에서 모두 PPAR-γ의 발현이 유의하게 농도 의존적으로 감소하는 것을 볼 수 있었다.
3T3-L1 세포에 EA를 0.01, 0.02, 0.05, 0.1, 0.2 mg/mL 농도로 처리한 결과, CON군에 비해 0.2 mg/mL 처리군을 제외한 모든 농도에서 세포생존율을 유의하게 증가시켰다.
4. 정유추출물인 EA, PE, SD는 모두 0.02 mg/mL 이하의 농도 범위에서 CON군에 비해 농도 의존적이면서 유의하게 PPAR-α의 단백발현을 증가시켰다.
5. 정유추출물인 EA, PE, SD는 모두 0.02 mg/mL 이하의 농도 범위에서 CON군에 비해 농도 의존적이면서 유의하게 PPAR-γ와 C/EBPa-α의 단백발현을 감소시켰다.
02 mg/mL 농도로 처리한 결과, CON군에 비해 P-ACC/ACC의 발현이 유의하게 증가하였고, 모든 농도에서 비슷한 증가를 보였다. PE를 0.01, 0.02 mg/mL 농도로 처리한 결과, CON군에 비해 농도 의존적으로 P-ACC/ACC의 발현이 증가하였으나, 유의성은 보이지 않았다. 그리고 SD를 0.
PE를 0.01, 0.02 mg/mL 농도로 처리한 결과, CON군에 비해 농도 의존적으로 모든 농도에서 C/EBP-α의 발현이 유의하게 감소하였다.
PE를 0.01, 0.02 mg/mL 농도로 처리한 결과, CON군에 비해 모든 농도에서 농도 의존적으로 유의한 PPARγ의 발현 감소를 보였다.
02 mg/mL 농도로 처리하고 Oil red-O 염색을 실시한 결과, CON군뿐만 아니라 FF군에 비해 모든 농도에서 유의하게 세포 내 지방축적 및 세포분화를 억제시켰다. PE를 0.01, 0.02 mg/mL 농도로 처리한 결과, CON군에 비해 모든 농도에서 세포 내 지방 축적 및 세포분화를 억제시켰으며, 0.02 mg/mL 농도에서 유의한 억제를 보였다. SD를 0.
PE를 0.01, 0.02 mg/mL 농도로 처리한 결과, CON군에 비해 농도 의존적으로 모든 농도에서 C/EBP-α의 발현이 유의하게 감소하였다.
또한 FF군보다 증가된 세포생존율을 보였다. PE를 0.01, 0.02, 0.05, 0.1, 0.2 mg/mL 농도로 처리한 실험에서도 CON군에 비해 0.2 mg/mL 처리군을 제외한 모든 농도에서 용량 의존적으로 세포생존율을 유의하게 증가시켰다. 또한 FF군에 비해 유의하게 세포생존율이 증가하였다.
2 mg/mL 처리군을 제외한 모든 농도에서 세포생존율을 유의하게 증가시켰다. SD는 CON군에 비해 0.01, 0.02 mg/mL 처리군에서 세포생존율을 증가시켰으나, 0.05 mg/mL 이상의 농도에서는 세포독성을 보였다(Fig. 3).
SD를 0.01, 0.02 mg/mL 농도로 처리한 결과, CON군에 비해 모든 농도에서 농도의존적으로 C/EBP-α의 발현이 유의하게 감소하였다.
SD를 0.01, 0.02 mg/mL 농도로 처리한 결과, CON군에 비해 모든 농도에서 유의하게 PPAR-γ의 발현이 감소하였으며, 농도 의존적 경향을 보였다.
SD를 0.01, 0.02 mg/mL 농도로 처리한 결과, CON군에 비해 모든 농도에서 세포 내 지방 축적 및 세포분화를 억제시켰으며, 0.02 mg/mL 농도에서 유의한 억제를 보였다.
SD를 0.01, 0.02, 0.05, 0.1, 0.2 mg/mL 농도로 처리한 실험에서는 CON군에 비해 0.01, 0.02 mg/mL 처리군에서 세포생존율을 증가시켰으며, 0.01 mg/mL에서는 CON군 및 FF군에 비해 유의하게 세포생존율을 증가시켰다. 즉 0.
02 mg/mL 농도에서 유의한 억제를 보였다. 결과적으로 세포분화 및 지방축적을 억제시키는 전반적인 효능은 EA가 뛰어났다(Fig. 4).
결과적으로 EA의 세포분화 및 지방축적 억제 효과가 뛰어났으며, SD는 고농도(0.02 mg/mL)에서 뛰어난 효력을 보여주었다.
02 mg/mL 농도로 처리하고 western blot 분석을 수행한 결과, CON군에 비해 농도 의존적으로 유의한 P-AMPK/AMPK의 발현 증가를 보였으며, 3가지 정유추출물 중 가장 우수한 효능을 보였다. 그리고 PE를 0.01, 0.02 mg/mL 농도로 처리한 결과, CON군에 비해 농도 의존적으로 유의하게 P-AMPK/AMPK의 발현이 증가하였다. 0.
그리고 SD를 0.01, 0.02 mg/mL 농도로 처리한 결과, CON군에 비해 모든 농도에서 P-ACC/ACC의 발현이 증가하였다.
02 mg/mL 농도로 처리한 결과, CON군에 비해 모든 농도에서 P-ACC/ACC의 발현이 증가하였다. 또한 3가지 정유추출물 모두 FF군에 비해 P-ACC/ACC 단백 발현이 증가하는 경향을 보였으나, 유의한 증가는 보이지 않았으며, EA의 효능이 가장 뛰어난 것으로 관찰되었다(Fig. 6).
02 mg/mL 농도로 SD를 처리한 결과, CON군에 비해 P-AMPK/AMPK의 발현이 유의하게 농도 의존적인 증가를 보였다. 또한 3가지 추출물 모두 고농도처리 군에서는 FF군보다 유의하게 발현이 증가하였으며, 특히 EA군은 2개 농도 모두에서 FF군에 비해 유의하게 P-AMPK/AMPK 발현 증가를 보였다(Fig. 5).
5). 또한 ACC 및 P-ACC의 단백발현 정도는 EA, PE, SD의 0.01, 0.02 mg/mL 처리 후에 CON군에 비해 모든 농도에서 유의하게 농도 의존적으로 단백발현이 증가하였으며, 특히 EA의 효능이 가장 우수하였다(Fig. 6).
2 mg/mL 처리군을 제외한 모든 농도에서 세포생존율을 유의하게 증가시켰다. 또한 FF군보다 증가된 세포생존율을 보였다. PE를 0.
또한 FF군에 비해 3가지 정유 추출물 처리군 모두에서 C/EBP-α의 발현이 감소하는 것을 볼 수 있었으며, 특히 EA 처리군 모두와 SD 0.02 mg/mL 농도에서 유의한 C/EBP-α의 발현 감소를 보였다(Fig. 7).
또한 FF군에 비해 3가지 정유 추출물 처리군 모두에서 C/EBP-α의 발현이 감소하는 것을 볼 수 있었으며, 특히 EA 처리군 모두와 SD 0.02 mg/mL 처리 농도에서 유의한 C/EBP-α의 발현 감소를 보였다(Fig. 9).
또한 FF군에 비해 3가지 정유 추출물에서 PPAR-γ가 증가하거나 감소하는 등 약간의 차이를 보였지만 통계적 유의성을 보이지 않았으며, EA 0.02 mg/mL 농도에서 가장 뚜렷한 감소를 보였다(Fig. 8).
또한 PPAR-γ의 단백발현 관찰에서는 3가지 추출물은 모든 처리농도에서 CON군에 비해 PPAR-γ의 발현을 유의하게 감소시켰으며(Fig. 8), 농도 의존적으로 C/EBP-α의 발현도 유의하게 감소시켰다(Fig. 9).
이러한 특징으로 인해 1974년에 소개된 이후 지방축적 및 지방세포의 대사, 분화과정을 연구하는 데 가장 많이 사용되는 in vitro 세포 모델이다14). 본 실험에서 용매별 정유추출물 EA, PE, SD를 3T3-L1 세포에 처리하고 Oil red-O 염색을 실시한 결과, EA는 CON군 및 FF군에 비해 모든 처리 농도에서 용량 의존적으로 유의하게 세포 내 지방축적 및 세포분화를 억제시켰다(FIg. 4). PE 및 SD는 CON군에 비해 농도 의존적으로 유의하게 지방축적 및 세포분화를 억제하였다.
. 본 연구에서 천궁의 용매별 정유추출물인 EA 및 PE를 0.01, 0.02, 0.05, 0.1, 0.2 mg/mL 농도로 처리한 결과, CON군에 비해 0.2 mg/mL 처리군을 제외한 모든 농도에서 세포생존율을 유의하게 증가시켰다. SD는 CON군에 비해 0.
또한 AMPK의 활성화는 지방산 합성과 콜레스테롤 합성을 조절하는 ACC를 인산화시킴으로서 ACC 효소를 불활성화시킨다21). 용매별 정유추출물을 3T3-L1 세포에 처리하고 에너지 대사 및 지방대사를 조절하는 AMPK 및 P-AMPK의 단백발현을 관찰한 결과 EA, PE, SD 모두 CON군에 비해 모든 처리농도에서 P-AMPK/AMPK의 발현을 농도 의존적으로 유의하게 증가시켰다(Fig. 5). 또한 ACC 및 P-ACC의 단백발현 정도는 EA, PE, SD의 0.
용매별 정유추출물인 EA, PE, SD를 3T3-L1 세포에 처리하고 PPAR-α의 단백발현을 관찰한 결과, 3가지 추출물은 모든 처리농도에서 CON군에 비해 PPAR-α의 발현을 농도 의존적으로 유의하게 증가시켰다(Fig. 7).
01 mg/mL에서는 CON군 및 FF군에 비해 유의하게 세포생존율을 증가시켰다. 즉 0.1 mg/mL 이하의 농도 범위까지 EA와 PE가 유사하게 세포독성을 보이지 않았으며, SD는 0.02 mg/mL 이하의 농도까지 세포독성을 보이지 않았다. 따라서 이후 실험에서는 모든 정유추출물에서 세포독성을 나타내지 않은 0.
농축된 정유성분에 ethanol을 첨가하여 침전시키고, 여과를 통해 얻은 여과물을 진공회전농축기에서 감압농축한 후, 농축 추출물로부터 유기용매를 완전히 제거하여 정제된 정유를 얻었다. 최종 ethyl acetate 용매로부터 추출된 정유(ethyl acetate-extracted essential oil, EA)의 수율은 3.54%, petroleum ether 용매로부터 추출된 정유(petroleum ether-extracted essential oil, PE)의 수율은 1.82%였으며, 실험을 시작할 때까지 4℃ 이하의 냉장실에서 보관하였다(Fig. 1).
후속연구
결론적으로 천궁의 정유추출물은 양성대조군인 fenofibrate보다 유의하거나 유사한 지방세포의 분화 및 지방의 대사 조절을 통해 지방의 축적을 억제함으로써, 항비만 소재로서 활용될 수 있을 것으로 사료된다.
본 실험에서 정유추물물이 지방세포의 분화 및 지방대사를 조절하는 단백질 발현 정도에 미치는 영향을 살펴본 결과, 천궁의 정유추출물, 특히 EA는 항비만 효과가 큰 소재로서 추후 동물실험이나 더 자세한 기전 연구 등 심도 있는 연구가 뒷받침될 경우, 향기 요법 등의 비만 치료와 관련된 다양한 방면에서 많이 활용될 수 있을 것으로 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
비만이란 무엇인가?
비만이란 대사 장애로 인해 지방이 체내에 과잉 축적된 상태로, 칼로리 섭취가 신체활동에 필요한 에너지보다 초과되어 일어나는 열량 불균형 현상으로 야기되며, 체내 지방이 남자는 체중의 25%, 여자는 30% 이상인 경우를 말한다1). 또한 비만에 관한 많은 연구에서 높은 체질량지수와 사망률의 상관관계에 유의성이 있다는 것이 속속 보고되고 있다.
locaserine의 부작용은 무엇인가?
세로토닌과 노르에피네프린의 재흡수를 억제하는 작용을 하는 sibutramine은 심혈관계 부작용으로 인하여 사용 금지되었고, 소장에서 지방분해 효소의 작용을 억제하여 지방흡수를 감소시키는 orlistat는 지방변, 복부불편감 등의 부작용이 있다. 최근에는 locaserine, bupropione-naltrexone, phentermine-topiramate가 비만 치료 약물로 사용되고 있으며, 이 중 가장 빈용 처방되는 locaserine은 sibutramine과 유사한 serotonin 활성 관련 약물로서 낮은 빈도의 두통, 오심, 현훈 등의 부작용이 보고되고 있다2).
현재 국내에서 유통되는 천궁 중 상품으로 취급되는 것은 무엇인가?
의 한 품종으로 알려져 있다. 이 중 국내에서는 土川芎을 上品으로 취급한다3).
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