[논문]제주 자생 감국 꽃 추출물 유래 flavonoid 화합물의 항산화 및 항염 활성

현주미; 조연정; 김윤범; 박성민; 윤경섭; 이남호

doi:10.12925/jkocs.2019.36.4.1259

제주 자생 감국 꽃 추출물 유래 flavonoid 화합물의 항산화 및 항염 활성
Anti-inflammatory and Anti-oxidative Activities of Flavonoids Extracted from Dendranthema indicum Flowers in Jeju Island 원문보기

Journal of the Korean Applied Science and Technology = 한국응용과학기술학회지, v.36 no.4, 2019년, pp.1259 - 1267

현주미 ((사)제주산학융합원 연구개발팀) , 조연정 ((사)제주산학융합원 연구개발팀) , 김윤범 ((주)뉴메디온 제주천연물자원화연구소) , 박성민 ((주)뉴메디온 제주천연물자원화연구소) , 윤경섭 (제주대학교 화학.코스메틱스학과) , 이남호 ((사)제주산학융합원 연구개발팀)

초록
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본 연구에서는 감국 꽃 추출물의 항산화 및 항염활성을 검색하고 유효성분을 분리하여 화학구조를 규명하였다. 감국 꽃 에탄올 추출물의 DPPH 및 ABTS⁺ 라디칼 소거 활성을 측정한 결과 우수한 라디칼 소거 활성이 있음을 확인하였다. 또한 LPS로 유도된 RAW264.7 대식세포에서 세포독성 없이 우수한 nitric oxide (NO) 저해 활성을 나타내었다. 감국 꽃 에탄올 추출물의 유효성분을 찾고자 medium pressure liquid chromatography (MPLC)를 실시하여 2개의 화합물을 분리하였으며 ¹H 및 ¹³C NMR 데이터 분석 및 문헌 비교를 통하여 화학구조를 동정하였다; Cynaroside (1), Apigetrin (2). 분리된 화합물을 HPLC를 통하여 정량분석을 수행하였으며 감국 꽃 추출물의 주요 성분으로 확인되었다. 화합물 1, 2의 항염활성을 확인한 결과 모두 농도의존적으로 우수한 NO 저해활성을 나타내었다. 이러한 연구 결과를 바탕으로 감국 꽃 추출물은 천연 항산화 및 항염 소재로써 활용 가능할 것으로 사료된다.

Abstract ▼ AI-Helper

Anti-inflammatory and anti-oxidative activities were examined on the extract of Dendranthema indicum (D. indicum) flowers. The flowers were extracted two times for 24 h each with 70% ethanol. Upon the biological activities screening, the ethanol extract exhibited potent free radical scavenging activities and inhibited the production of nitric oxide on LPS-induced RAW264.7 macrophages effectively without causing cell toxicity. Further purification by medium pressure liquid hromatography (MPLC) and identification of the isolates led to identification of cynaroside (1) and apigetrin (2). The chemical structures of the isolated compounds were elucidated based on spectroscopic data including nuclear magnetic resonance (NMR) spectra, as well as comparison of the data to the literature values. Also, the quantitative analysis of the compounds was perfromed by high-performance liquid chromatography (HPLC). The isolates 1 and 2 were determined to inhibite the nitric oxide (NO) production dose-dependently. Based on these results, it was suggested that D. indicum extract could be useful as anti-inflammatory agents in cosmetics applications.

주제어

표/그림 (7)

그림 Fig. 1. DPPH (A) and ABTS+ (B) radical scavenging activities of extract from D. indicum flowers.
표 Table 1. HPLC Chromatographic conditions of the control factors
그림 Fig. 2. Isolated compounds 1 and 2 from D. indicum flowers.
그림 Fig. 3. HPLC chromatogram at 260 nm (a, b) and calibration curve (c, d) of isolated compound 1 and 2.
그림 Fig. 4. HPLC chromatogram of extract from D. indicum flowers at 260 nm (A; cynaroside, B; apigetrin).
그림 Fig. 5. Cell viability of extract from D. indicum flowers (A) and isolated compound 1 and 2 (B) in LPS (0.1 μg/mL)-induced RAW264.7 cells.
그림 Fig. 6. Effects of extract from D. indicum flowers (A) and isolated compound 1 and 2 on NO production LPS (0.1 μg/mL)-induced RAW264.7 cells.

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 제주 자생 감국 꽃 추출물의 생리활성을 확인하고 활성 성분을 탐색하기 위해 단일물질 분리 과정을 진행하여 유효성분의 구조를 동정하였다. 또한 분리된 화합물의 활성을 확인하여 천연 항염 소재로써의 활용가능성을 검토하였다.

제안 방법

감국 꽃 추출물 및 분리된 화합물에 대한 HPLC 분석을 수행하였다. 분리된 화합물의 머무름시간(RT, retention time)은 14.
감국 꽃 추출물 및 분리된 화합물의 NO 생성 억제에 미치는 영향을 확인하기 위하여 RAW264.7 세포를 이용하여 NO 저해 활성을 측정하였다. 대식세포를 이용한 NO의 생성 정도는 사이토카인이나 내독소의 영향을 받아 생성되며 생성된 NO를 시료에 의해 억제되는 정도를 통해 염증 억제 작용을 확인할 수 있다.
감국 꽃 추출물의 주요 성분 함량을 분석하기 위해 HPLC 분석을 실시하였다. 분석에 사용된 HPLC는 e2695 Separations module (Waters, USA)을 사용하였으며, 이동상에 사용된 용매는 Merck의 HPLC grade를 사용하였다.
시료의 항산화능은 이러한 홀 전자에 전자를 제공함으로써 라디칼을 소거하는 능력인 환원력을 통하여 측정할 수 있다. 따라서 본 실험에서는 비교적 안정한 라디칼로 존재하는 DPPH 및 ABTS⁺ 를 이용하여 감국 꽃 추출물의 라디칼 소거 활성을 측정하였다. 두 가지 방법은 인위적인 라디칼을 제거하는 작용 기작이 공통적이며 대부분 유의적인 상관성을 나타낸다.
본 연구에서는 제주 자생 감국 꽃 추출물의 생리활성을 확인하고 활성 성분을 탐색하기 위해 단일물질 분리 과정을 진행하여 유효성분의 구조를 동정하였다. 또한 분리된 화합물의 활성을 확인하여 천연 항염 소재로써의 활용가능성을 검토하였다.

대상 데이터

시료의 추출, 용매 분획 및 활성 성분 분리에 사용된 용매들은 Merck, OCI 및 대정화금의 제품을 사용하였다. MPLC (SP, Biotage Co.
실험에 사용된 감국은 제주시 한경면 두모리에서 2018년 10월에 채집하였다. 채집한 시료는 건조 후 분쇄하여 사용하였으며 시료 10.

데이터처리

모든 실험은 3회 반복으로 실시하였고 통계분석은 평균과 표준편차(mean±SD)로 나타내었으며, Student’s t-test법을 이용하여 p-value가 0.05 미만인 경우 통계적으로 유의성이 있는 것으로 판정하였다.

이론/모형

2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) 라디칼 소거 활성 실험은 Blois 등의 방법[21]을 응용하였고 96-well plate에 각 시료 용액 20 μL 와 0.2 mM DPPH 라디칼 용액 180 μL를 혼합하여 상온에서 20분 간 반응시킨 후 515 nm에서 흡광도를 측정하였다. 각 시료의 라디칼 소거율이 50%일 때의 농도(SC₅₀)를 계산하였다.

성능/효과

0%) 으로 감국 꽃 추출물을 구성하는 주요 성분임을 확인하였다. 감국 꽃 유래 분리된 화합물에 대한 항염활성을 진행한 결과 두 화합물 모두 우수한 염증억제 활성을 나타냈다. 화합물 1, 2는플라보노이드 계열의 화합물이다.
감국 꽃 추출물에 대한 DPPH 라디칼 소거 활성 실험 결과 500 μg/mL 농도에서 약 58.2%의 라디칼 소거 활성이 있음을 확인하였다. 또한 ABTS⁺ 라디칼 소거 활성 실험 결과 약 98.
감국 꽃 추출물을 25, 50, 100, 200 μg/mL 농도로 각각 처리한 실험군의 세포 배양액을 이용하여 NO 생성량을 측정한 결과 농도에 따라 유의적으로 NO 생성이 저해됨을 확인하였다. 200 μg/mL 농도 처리군에서는 약 75% 이상 NO의 생성을 저해하였으며 inhibition concentration(IC)50 값은 123.
분리된 단일물질은 ¹H 및¹³C NMR 분석을 통해 화학구조를 확인한 결과 cynaroside(1), apigetrin (2)으로 확인되었다. 감국 꽃 추출물을 HPLC를 통해 분석한 결과 cynaroside (1) 92.6 mg/g (9.3%), apigetrin (2) 395.6 mg/g(4.0%) 으로 감국 꽃 추출물을 구성하는 주요 성분임을 확인하였다. 감국 꽃 유래 분리된 화합물에 대한 항염활성을 진행한 결과 두 화합물 모두 우수한 염증억제 활성을 나타냈다.
감국 꽃 추출물 및 분리된 화합물에 대한 HPLC 분석을 수행하였다. 분리된 화합물의 머무름시간(RT, retention time)은 14.7분 (1) 및 17.5분 (2)으로 나타났으며 표준검정곡선을 통하여 각 성분의 함량을 분석한 결과 감국 꽃 에탄올 추출물에는 cynaroside (1) 92.7 mg/g (9.3%), apigetrin (2) 39.6 mg/g (4.0%) 이 함유되어 있는 것으로 확인되었다(Fig. 3,4).
제주 자생 감국 꽃 에탄올 추출물의 항산화 및 항염활성을 측정한 결과 농도의존적으로 우수한 활성을 나타내었다. 에탄올 추출물을 대상으로 유효성분을 찾고자 MPLC를 수행하여 단일물질을 분리하였다.
화합물 1, 2와 같은 플라보노이드 계열의 화합물은 대부분 A, B 환의 히드록시기 개수와 결합 위치에 따라 활성을 나타내는 것으로 알려져 있다[26]. 화합물 1은 화합물 2와 비교하였을 때 B 환의 하이드록시기가 한 개 더 결합되어있는 구조적 차이를 보이는데 항염활성 실험에서 두 화합물이 유사하게 우수한 효과를 나타내는 것으로 보아 이러한 구조적 차이는 본 실험 결과에서는 큰 영향을 미치지 않는 것으로 판단된다.

후속연구

1 μM로 나타났다. 이러한 결과를 바탕으로 감국 꽃 추출물 및 분리된 화합물 1 및 2는 염증 관련 향장품 소재로써 적용이 가능할 것으로 사료된다.
천연물로부터 활성 신물질 탐색연구는 더욱 활발히 진행되고 있으며 천연물을 생약으로 직접 이용하는 것보다 이들이 함유하고 있는 활성물질을 탐색하여 식품 및 화장품 소재 개발에 이용한다면 천연물의 이용가치는 더욱 높아지게 될 것이다. 이상의 연구를 바탕으로 제주 자생 감국 꽃 추출물은 천연 항염소재로써 활용이 가능할 것으로 사료된다.
우리나라의 경우 약 900여종 이상의 이용가능한 약용식물이 분포하고 있으며, 특히 약용식물로부터 활성물질을 찾는 탐구가 한 분야로 인식되고 있다. 천연물로부터 활성 신물질 탐색연구는 더욱 활발히 진행되고 있으며 천연물을 생약으로 직접 이용하는 것보다 이들이 함유하고 있는 활성물질을 탐색하여 식품 및 화장품 소재 개발에 이용한다면 천연물의 이용가치는 더욱 높아지게 될 것이다. 이상의 연구를 바탕으로 제주 자생 감국 꽃 추출물은 천연 항염소재로써 활용이 가능할 것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	염증은 무엇인가?	염증은 우리 인체에 가장 흔히 발생하는 질환으로써, 염증반응은 생체나 조직에 물질적 작용 또는 화학물질, 세균 감염 등에 대한 생체 조직의 방어 반응 중 하나이며, 그 손상 부위를 수복하거나 재생하려는 기전이다[1,2]. 염증 반응에 관여하는 주요 세포는 macrophage로 알려져 있으며, 여러 자극이나 면역 세포들이 분비하는 사이토카인에 의해 활성화되어 염증 매개 물질들인 nitric oxide (NO), prostaglandin E2 (PGE2),proinflammatory cytokine을 생성함으로써 통증, 부종, 열 등의 염증 반응을 유발시키고 염증부위로 면역세포의 이동을 촉진시킨다[3,4].
	실험 결과 나온 제주 자생 감국 꽃 에탄올 추출물의 유효성분은 무엇인가?	에탄올 추출물을 대상으로 유효성분을 찾고자 MPLC를 수행하여 단일물질을 분리하였다. 분리된 단일물질은 1H 및 13C NMR 분석을 통해 화학구조를 확인한 결과 cynaroside(1), apigetrin (2)으로 확인되었다. 감국 꽃 추출물을 HPLC를 통해 분석한 결과 cynaroside (1)92.
	인체 내에서 염증을 일으키는 주요 세포는 무엇인가?	염증은 우리 인체에 가장 흔히 발생하는 질환으로써, 염증반응은 생체나 조직에 물질적 작용 또는 화학물질, 세균 감염 등에 대한 생체 조직의 방어 반응 중 하나이며, 그 손상 부위를 수복하거나 재생하려는 기전이다[1,2]. 염증 반응에 관여하는 주요 세포는 macrophage로 알려져 있으며, 여러 자극이나 면역 세포들이 분비하는 사이토카인에 의해 활성화되어 염증 매개 물질들인 nitric oxide (NO), prostaglandin E2 (PGE2),proinflammatory cytokine을 생성함으로써 통증, 부종, 열 등의 염증 반응을 유발시키고 염증부위로 면역세포의 이동을 촉진시킨다[3,4]. 면역력에 결함이 생겨 면역 반응이 충분하게 일어나지 않으면 감염을 유도할 수 있는 반면 면역을 위한 염증 반응이 과도하게 일어나면 만성 질환을 일으키게 된다.

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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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