[국내논문]열수 및 80% 에탄올로 추출한 박하의 생리활성 비교연구 Comparative study of the biological activities effect of Mentha arvensis L. extracts from water and 80% ethanol원문보기
본 연구는 박하 추출물을 통해 독성검사 및 항산화, 항염증과 같은 생리활성을 평가하고자 하였다. 박하 추출은 열수 및 80% 에탄올로 추출하였으며, RAW 264.7 세포를 통해 MTT를 통해 세포 생존율을 평가하였다. 또한, LPS로 유도한 RAW 264.7 세포를 통해 활성산소(ROS), 산화질소(NO), 류코트리엔 B4($LTB_4$), 항염 또는 염증성 사이토카인($IL-1{\beta}$, IL-6, $TNF-{\alpha}$, IL-10) 등을 ELISA 및 Luminex로 측정하였다. 그 결과, 박하 추출물은 열수 및 80% 에탄올 추출물에서 세포독성이 없었으며, 80% 에탄올 추출물의 $100{\mu}g/m{\ell}$ 농도에서 활성산소의 생성을 억제하였다. 또한, NO, LTB4, 염증 또는 항염증성 사이토카인의 생성을 모든 추출물에서 농도 의존적 효능을 나타냈다. 즉, 박하 추출물은 세포독성 없이 항산화 및 항염증 활성을 나타내는 생리학적 효능이 나타났다. 이와 같은 결과는 본 연구와 관련된 증상을 개선하기 위한 새로운 건강식품 및 치료제의 원료로 개발될 수 있다.
본 연구는 박하 추출물을 통해 독성검사 및 항산화, 항염증과 같은 생리활성을 평가하고자 하였다. 박하 추출은 열수 및 80% 에탄올로 추출하였으며, RAW 264.7 세포를 통해 MTT를 통해 세포 생존율을 평가하였다. 또한, LPS로 유도한 RAW 264.7 세포를 통해 활성산소(ROS), 산화질소(NO), 류코트리엔 B4($LTB_4$), 항염 또는 염증성 사이토카인($IL-1{\beta}$, IL-6, $TNF-{\alpha}$, IL-10) 등을 ELISA 및 Luminex로 측정하였다. 그 결과, 박하 추출물은 열수 및 80% 에탄올 추출물에서 세포독성이 없었으며, 80% 에탄올 추출물의 $100{\mu}g/m{\ell}$ 농도에서 활성산소의 생성을 억제하였다. 또한, NO, LTB4, 염증 또는 항염증성 사이토카인의 생성을 모든 추출물에서 농도 의존적 효능을 나타냈다. 즉, 박하 추출물은 세포독성 없이 항산화 및 항염증 활성을 나타내는 생리학적 효능이 나타났다. 이와 같은 결과는 본 연구와 관련된 증상을 개선하기 위한 새로운 건강식품 및 치료제의 원료로 개발될 수 있다.
The purpose of this study was to investigated the biological activities such as cytotoxic, anti-oxidant and anti-inflammatory using Mentha arvensis L. extracts. Mentha arvensis L. was prepared by extracting with DW and 80% ethanol, after cell viability was assessed by MTT assay using RAW 264.7 cells...
The purpose of this study was to investigated the biological activities such as cytotoxic, anti-oxidant and anti-inflammatory using Mentha arvensis L. extracts. Mentha arvensis L. was prepared by extracting with DW and 80% ethanol, after cell viability was assessed by MTT assay using RAW 264.7 cells. Antioxidant activities, and Anti-inflammatory activities measured through changes in the levels of reactive oxygen species (ROS), nitric oxide (NO), leukotrien B4 (LTB4), and anti- or in-flammatory cytokines($IL-1{\beta}$, IL-6, tumor necrosis factor $(TNF)-{\alpha}$, and IL-10) on LPS-induced RAW 264.7 cells. All test measured by ELISA reader and Luminex. Mentha arvensis L. was no cytotoxic in water and 80% ethanol extracts, and Concentration of 100 ug/ml of 80% ethanol extract was suppressed the productions of ROS in LPS-induced RAW 264.7 cells. Also, Productions of NO, LTB4, inflammatory or anti-inflammatory cytokines showed efficacy change that dose-independent of all extracts. In other words, Mentha arvensis L. showed significant biological activities showing anti-inflammatory, and anti-oxidant. These results may be developed as a raw material for new health food and therapeutics to ease the symptoms mentioned above.
The purpose of this study was to investigated the biological activities such as cytotoxic, anti-oxidant and anti-inflammatory using Mentha arvensis L. extracts. Mentha arvensis L. was prepared by extracting with DW and 80% ethanol, after cell viability was assessed by MTT assay using RAW 264.7 cells. Antioxidant activities, and Anti-inflammatory activities measured through changes in the levels of reactive oxygen species (ROS), nitric oxide (NO), leukotrien B4 (LTB4), and anti- or in-flammatory cytokines($IL-1{\beta}$, IL-6, tumor necrosis factor $(TNF)-{\alpha}$, and IL-10) on LPS-induced RAW 264.7 cells. All test measured by ELISA reader and Luminex. Mentha arvensis L. was no cytotoxic in water and 80% ethanol extracts, and Concentration of 100 ug/ml of 80% ethanol extract was suppressed the productions of ROS in LPS-induced RAW 264.7 cells. Also, Productions of NO, LTB4, inflammatory or anti-inflammatory cytokines showed efficacy change that dose-independent of all extracts. In other words, Mentha arvensis L. showed significant biological activities showing anti-inflammatory, and anti-oxidant. These results may be developed as a raw material for new health food and therapeutics to ease the symptoms mentioned above.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
따라서 본 연구에서는 국내산 박하로 식의약품과 화장품 등 다양한 분야에서 활용도가 높은 열수 및 80% 에탄올 추출을 진행한 추출물을 통해 세포독성 및 활성산소, 항염증 등 국내에서 검증되지 않은 매개체의 효능 비교를 진행함으로써 박하에 대한 과학적인 효능 검증과 동시에 여러 분야에 신규 소재로서의 활용이 가능하도록 기초적 자료를 제공하고자 하였다.
3). 이와 같은 결과는 NO와 ROS 간의 상관관계를 보았을 때, 앞선 활성산소 생성량 저해 효능과 마찬가지로 에탄올 추출물이 효과적으로 활용될 수 있다는 견해를 뒷받침하고 있다.
본 연구는 열수 및 80% 에탄올로 추출한 박하 추출물에 대한 세포독성 및 항산화, 항염증 등의 효능에 관한 비교를 진행한 결과는 다음과 같다.
제안 방법
7 세포를 96 well plate에 2×104 cells/well로 분주하여 24시간 동안 배양하였다. 이후 새로운 배양액으로 교체한 후 증류수 및 80% 에탄올의 박하 추출물을 각각 1, 10, 100 (㎍/㎖)의 농도로 처리하여 다시 24시간 동안 배양하였다. 배양 후 10 ㎕의 CCK-8 solution을 첨가하여 세포배양기 (37℃, 5% CO2)에서 30분간 반응시켰다.
배양 후 10 ㎕의 CCK-8 solution을 첨가하여 세포배양기 (37℃, 5% CO2)에서 30분간 반응시켰다. 반응 후 450 ㎚에서 ELISA reader기를 이용하여 흡광도의 변화를 측정한 후 시료를 첨가하지 않은 대조군에 대한 세포 생존율을 백분율로 표시하였다.
7 세포를 2×105 cells/well이 되게 분주하여 24시간 동안 배양 하였다. 배양 후 새로운 배양액으로 교체하였으며, 증류수 및 80% 에탄올의 박하 추출물 1, 10, 100 (㎍/㎖)의 농도에 LPS를 1 ㎍/㎖의 농도로 처리한 후, 다시 24시간 동안 37℃, 5% CO2 배양기에서 배양하였다. 배양 후, 1,200 rpm에서 5분간 원심 분리하여 모은 세포를 차가운 PBS로 2회 세척하고, DCF-DA를 10 µM씩 처리하여 15분 동안 세포 배양기에서 반응시켰다.
배양 후, 1,200 rpm에서 5분간 원심 분리하여 모은 세포를 차가운 PBS로 2회 세척하고, DCF-DA를 10 µM씩 처리하여 15분 동안 세포 배양기에서 반응시켰다. 염색 후 원심 분리한 다음 상등액을 제거하고 PBS 400 ㎕를 부유시켜 Flow cytometer를 이용하여 형광 강도의 세기에 따른 변화를 분석하였으며, 배양액에 LPS만을 처리한 대조군을 기준으로 활성산소 저해 효능을 백분율로 표시하였다.
5×105 cells/well이 되게 분주하여 24시간 동안 배양하였다. 배양 후 새로운 배양액으로 교체하였으며, 증류수 및 80% 에탄올의 박하 추출물 1, 10, 100 (㎍/㎖)의 농도에 LPS를 1 ㎍/㎖의 농도로 처리한 후, 다시 24시간 동안 37℃, 5% CO2 배양기에서 배양한 시료를 다음과 같은 방법에 따라 각각 활용하였다.
세척 후 PBS를 150 ㎕를 넣고 5분 간 반응 시킨 후 Luminex를 이용하여 cytokine IL-1β, IL-6, IL-10, TNF-α 생성량을 동시에 측정하였다.
96 well plate에 배양한 시료를 nitric oxide detection kit의 구성 물품인 N1 buffer 50 ㎕를 각 well에 처리하고 10분간 상온에서 반응시키고 N2 buffer 50 ㎕를 추가하여 10분간 다시 반응시켰다. 반응 후 540 ㎚에서 흡광도를 측정하였으며, 배양액에 LPS만을 처리한 대조군을 기준으로 NO 생성 저해 효능을 백분율로 표시하였다.
그 다음 wash buffer 400 ㎕씩 넣고 washing 작업을 실행한 후 substrate solution 200 ㎕를 첨가하고 상온에서 30분 동안 빛을 차단한 채 반응시켰다. 마지막으로 stop solution 100 ㎕를 넣고 450 ㎚에서 흡광도를 측정하였으며, 배양액에 LPS만을 처리한 대조군을 기준으로 LTB4 생성 저해 효능을 백분율로 표시하였다.
대상 데이터
국내산 박하 (Mentha arvensis L.)를 경동시장(Korea)에서 구매하여 불순물 제거를 위해 수세한 후 25℃에서 24시간 건조하였다. 건조된 박하를 40 mesh 크기로 분쇄한 후 –80℃에서 저장하면서 실험에 이용하였다.
박하 50 g에 증류수와 80% 에탄올 각각 1 L씩 넣고 3시간 동안 환류 추출 후 여과액을 얻어 rotary vacuum evaporator에서 감압 농축하였다. 농축된 용액을 freeze dryer로 동결 건조하여 증류수 분말 4.7 g (수득율 9.4%)과 에탄올 분말 5.3 g (수득율 10.6%)을 얻었으며, 얻어진 분말은 초저온 냉동고 (-80℃)에서 보관하면서 실험에 따라 필요한 농도로 증류수에 희석하여 사용하였다.
한국세포주은행 (Korea)에서 구매한 RAW 264.7 세포를 10% fetal bovine serum (FBS)와 1% penicillin으로 조성된 DMEM 배지 1 ㎖에 넣어 부유시키고 세포배양기 (37℃, 5% CO2)에 서 배양하였다. 계대배양 횟수는 5회 이상으로 하였고, 시료들을 처리하기 전에 24시간을 적응시켰다.
대조군 대비 실험군간의 비교는 one-way analysis of variance (ANOVA) 방법을 이용하였고, Student’s t-test를 사용하여 통계적 유의성을 검증하였다(***p<0.001, **p<0.01, *p<0.05).
모든 실험결과는 3회 반복 측정하였으며 평균값±표준편차(mean±S.D)로 표시하였다.
성능/효과
본 연구에서 박하 추출물에 대한 세포 생존율을 측정한 결과, 열수 추출물과 80% 에탄올 추출물 모두 모든 농도에서 세포 생존율에 영향을 미치지 않아 안전한 것으로 확인되었다(Fig. 1). 따라서 이후의 연구는 독성이 나타나지 않은 범위에서 진행하였다.
본 연구에서 박하 추출물에 대한 활성산소 생성량을 측정한 결과, 80% 에탄올 추출물의 100 ㎍/㎖ 농도에서 대조군 대비 유의성 있는 감소가 나타났다(Fig. 2). 이와 같은 결과는 과도하게 생성된 활성산소를 80% 에탄올 추출물에서 유의적으로 저해시키는 것으로 볼 때 활성산소 개선을 위한 박하의 활용 시에는 에탄올 추출이 바람직한 것으로 나타났다.
2). 이와 같은 결과는 과도하게 생성된 활성산소를 80% 에탄올 추출물에서 유의적으로 저해시키는 것으로 볼 때 활성산소 개선을 위한 박하의 활용 시에는 에탄올 추출이 바람직한 것으로 나타났다. 다만, 천연물이 가지고 있는 성분 추출이 상대적으로 증류수 대비 우수한 것으로 알려진 에탄올 용매의 특성에 의한 결과인지는 추후 다른 분석을 통해 검증해 볼 필요가 있다고 판단된다.
본 연구에서 박하 추출물에 대한 NO 생성량을 측정한 결과, 열수 추출물의 100 ㎍/㎖ 농도에서, 80% 에탄올 추출물은 1, 10, 100 (㎍/㎖) 모든 농도에서 대조군 대비 유의성 있는 감소가 나타났다(Fig. 3). 이와 같은 결과는 NO와 ROS 간의 상관관계를 보았을 때, 앞선 활성산소 생성량 저해 효능과 마찬가지로 에탄올 추출물이 효과적으로 활용될 수 있다는 견해를 뒷받침하고 있다.
본 연구에서 박하 추출물에 대한 LTB4 생성량을 측정한 결과, 열수 추출물과 80% 에탄올 추출물의 1, 10, 100 (㎍/㎖) 모든 농도에서 대조군 대비 유의성 있는 감소가 나타났다(Fig. 4). 이와 같은 결과는 박하 추출물은 염증성 질환에 대한 대안으로 활용될 수 있으며, 더 나아가 백혈구를 조절과 연관되는 LTB4 생성량에 대한 효과는 면역 세포 조절을 통해 급성기, 만성기 염증 질환에 대해서도 활용도가 높다고 판단된다.
본 연구에서 박하 추출물에 대한 염증성 사이토카인 생성량을 측정한 결과, IL-1β 생성량은 열수추출물과 80% 에탄올 추출물의 10, 100 (㎍/㎖) 농도에서, IL-6 생성량은 열수추출물의 10, 100 (㎍/㎖), 80% 에탄올 추출물의 1, 10, 100 (㎍/㎖) 모든 농도에서, TNF-α 생성량은 열수 추출물 및 80% 에탄올 추출물의 1, 10, 100 (㎍/㎖) 모든 농도에서 대조군 대비 유의성 있는 감소가 나타났다(Fig. 5A, B, C).
5A, B, C). 또한, IL-10 생성량은 열수 추출물과 80% 에탄올 추출물의 10, 100 (㎍/㎖) 농도에서 대조군 대비 유의성 있는 증가가 나타났다(Fig. 5D). 이와 같은 결과는 박 하 추출물이 항염증성 사이토카인 IL-10 생성을 통해 염증성 사이토카인 IL-1β, IL-6, TNF-α 등의 염증성 사이토카인을 억제함으로써 다양한 염증성 질환에 활용해 볼 수 있는 기초적 데이터를 확보하였으며, 이는 급성/만성기 염증 질환에 대한 동물실험(급성 염증, 아토피피부염, 천식, 관절염 등)에 활용함으로써 우수한 결과가 도출된다면 임상 질환에 대한 원료로 사용해 볼 수 있는 근거자료임을 나타내고 있다.
5A, B, C). 또한, IL-10 생성량은 열수 추출물과 80% 에탄올 추출물의 10, 100 (㎍/㎖) 농도에서 대조군 대비 유의성 있는 증가가 나타났다(Fig. 5D).
5. 열수 및 80% 에탄올로 추출한 박하 추출물은 LPS로 염증을 유발한 RAW 264.7 세포에서 IL-1β 생성량은 열수 추출물과 80% 에탄올 추출물의 10, 100 (㎍/㎖) 농도에서, IL-6 생성량은 열수 추출물의 10, 100 (㎍/㎖), 80% 에탄올 추출물의 1, 10, 100 (㎍/㎖) 모든 농도에서, TNF-α 생성량은 열수 추출물 및 80% 에탄올 추출물의 1, 10, 100 (㎍/㎖) 모든 농도에서 대조군 대비 유의성 있는 감소가 나타났다.
1. 열수 및 80% 에탄올로 추출한 박하 추출물은 RAW 264.7 세포에서 1, 10, 100 (㎍/㎖) 농도에서 세포 생존율에 영향을 미치지 않아 안전한 것으로 확인되었다.
2. 열수 및 80% 에탄올로 추출한 박하 추출물은 LPS로 활성산소를 과생성시킨 RAW 264.7 세포에서 활성산소 생성량을 80% 에탄올 추출물 100 ㎍/㎖ 농도에서 대조군 대비 유의성 있는 감소가 확인되었다.
3. 열수 및 80% 에탄올로 추출한 박하 추출물은 LPS로 염증을 유발한 RAW 264.7 세포에서 NO 생성량을 열수 추출물은 100 ㎍/㎖ 농도에서, 80% 에탄올 추출물은 1, 10, 100 (㎍/㎖) 모든 농도에서 대조군 대비 유의성 있는 감소가 확인되었다.
4. 열수 및 80% 에탄올로 추출한 박하 추출물은 LPS로 염증을 유발한 RAW 264.7 세포에서 LTB4 생성량을 열수 추출물과 80% 에탄올 추출물의 1, 10, 100 (㎍/㎖) 모든 농도에서 대조군 대비 유의성 있는 감소가 확인되었다.
후속연구
이와 같은 결과는 과도하게 생성된 활성산소를 80% 에탄올 추출물에서 유의적으로 저해시키는 것으로 볼 때 활성산소 개선을 위한 박하의 활용 시에는 에탄올 추출이 바람직한 것으로 나타났다. 다만, 천연물이 가지고 있는 성분 추출이 상대적으로 증류수 대비 우수한 것으로 알려진 에탄올 용매의 특성에 의한 결과인지는 추후 다른 분석을 통해 검증해 볼 필요가 있다고 판단된다.
4). 이와 같은 결과는 박하 추출물은 염증성 질환에 대한 대안으로 활용될 수 있으며, 더 나아가 백혈구를 조절과 연관되는 LTB4 생성량에 대한 효과는 면역 세포 조절을 통해 급성기, 만성기 염증 질환에 대해서도 활용도가 높다고 판단된다.
이와 같은 결과는 박 하 추출물이 항염증성 사이토카인 IL-10 생성을 통해 염증성 사이토카인 IL-1β, IL-6, TNF-α 등의 염증성 사이토카인을 억제함으로써 다양한 염증성 질환에 활용해 볼 수 있는 기초적 데이터를 확보하였으며, 이는 급성/만성기 염증 질환에 대한 동물실험(급성 염증, 아토피피부염, 천식, 관절염 등)에 활용함으로써 우수한 결과가 도출된다면 임상 질환에 대한 원료로 사용해 볼 수 있는 근거자료임을 나타내고 있다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
문헌에 기재된 박하의 효능에는 어떤 것들이 있는가?
로 규정하고 있어 한국과 중국 간의 기원 종 차이가 존재하는 천연물 중 하나이다[3,4]. 문헌에서 박하의 효능으로는 감기로 인한 발열, 두통, 땀이 나지 않는 증상에 사용하고 충혈, 인후염, 편도선염, 피부가려움증, 간 질환, 복통, 설사 구토 등의 효능이 있으며[5], 약리 작용으로는 해열, 소염, 담즙분비 촉진 및 위장 평활근 억제, 호흡 기도의 점액분비 증가, 중추신경 흥분, 자궁수축 등이 기재된 천연물이다[5]. 그러나 박하의 다양한 효능에 비해 진행된 연구는 항산화, 항암, 항알레르기, 항균 등이 보고되었으나[6-9], 인후염과 편도선염 등의 효능에 입각한 항염증 연구를 비롯하여 활성산소(Reactive oxygen species, ROS) 저해와 같은 항산화 효능 연구는 진행된 바가 없다.
박하는 무엇인가?
박하는 꿀풀과(Lamiaceae)에 속하는 다년생 식물로 한국, 중국, 시베리아 습지에 자생하며[2], 박하의 기원에 대해 한국에서는 Mentha arvensis L.로, 중국에서는 M. haploxalys Briq.로 규정하고 있어 한국과 중국 간의 기원 종 차이가 존재하는 천연물 중 하나이다[3,4]. 문헌에서 박하의 효능으로는 감기로 인한 발열, 두통, 땀이 나지 않는 증상에 사용하고 충혈, 인후염, 편도선염, 피부가려움증, 간 질환, 복통, 설사 구토 등의 효능이 있으며[5], 약리 작용으로는 해열, 소염, 담즙분비 촉진 및 위장 평활근 억제, 호흡 기도의 점액분비 증가, 중추신경 흥분, 자궁수축 등이 기재된 천연물이다[5].
다양한 분야에서 천연물이 갖는 과학적 가치의 현주소는 어떠한가?
특히, 전 세계적으로 천연물을 활용한 시장이 확대됨에 따라 국내에서도 세계 시장에 진입하고자 건강기능식품과 식의 약품, 화장품 등과 같은 분야에서 이와 같은 기초적 자료를 바탕으로 안전성과 효능이 입증된 천연물을 선택함으로써 개발 과정에서 원료 소재의 선별 기간을 단축하고 있다. 또한, 기존 문헌에 제시된 효능과 더불어 항암, 항염증, 항산화 등의 효능을 근거로 하여 신규 효능을 탐색하거나 특정 성분 분석의 분리·공정을 통해 효능을 극대화하는 연구 역시 활발하게 진행되고 있으나 아직도 문헌적 근거에 입각한 새로운 소재의 과학적 검증이 필요한 소재들이 많은 실정이다.
이 논문을 인용한 문헌
저자의 다른 논문 :
활용도 분석정보
상세보기
다운로드
내보내기
활용도 Top5 논문
해당 논문의 주제분야에서 활용도가 높은 상위 5개 콘텐츠를 보여줍니다. 더보기 버튼을 클릭하시면 더 많은 관련자료를 살펴볼 수 있습니다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.