[논문]초석잠 및 택란 잎 추출물의 항산화 및 세포독성 활성과 총 플라보노이드 함량 비교

나은; 이정우; 임선영

doi:10.5352/jls.2020.30.2.147

초석잠 및 택란 잎 추출물의 항산화 및 세포독성 활성과 총 플라보노이드 함량 비교
Comparison of Antioxidant, Cytotoxicity and Flavonoid Content of Stachys sieboldii Miq. vs. Lycopus lucidus Turcz. Leaf Extracts 원문보기

생명과학회지 = Journal of life science, v.30 no.2, 2020년, pp.147 - 155

나은 (한국해양대학교 해양과학기술전문대학원) , 이정우 (한국해양학교 해양생명과학부) , 임선영 (한국해양학교 해양생명과학부)

초록
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택란 잎 A+M 및 MeOH 추출물의 총 플라보노이드 함량은 각각 55.7±2.04 및 119.6±7.78 mg/g으로 택란 잎 MeOH 추출물의 총 플라보노이드 함량이 높았고 초석잠 잎 추출물들보다 높았다. 4종 추출물들과 비교했을 때 택란 A+M 추출물은 다른 추출물과 비교했을 때 DPPH 소거능이 우수하였다. ABTS 라디칼 소거활성에서도 초석잠 및 택란 잎 MeOH 추출물은 0.5 mg/ml 농도에서 각각 85 및 91%의 라디칼 소거능을 나타내었으며 합성항산화제인 BHT와 L-ascorbic acid와 유사한 소거활성을 나타내었다. 이러한 항산화 활성은 앞서 택란 잎 MeOH 추출물의 높은 총 플라보노이드 함량과 연관성이 있는 것으로 여겨진다. 초석잠 및 택란 잎 A+M 및 MeOH 추출물을 0.05 및 0.025 mg/ml의 농도로 인체 섬유육종세포(HT-1080)에 처리하여 세포 내 활성산소종을 측정한 결과 두 추출물들 모두 측정시간 120분이 지남에 따라 높은 세포 내 활성산소종 생성 억제효과를 나타내었다. 초석잠 잎의 경우 A+M 추출물에 의한 활성산소종 억제효과가 높았고 반면 택란 잎 MeOH 추출물은 0.05 mg/ml 농도에서 대조군과 비교하여 높은 억제효과를 나타내었다. 인체 암세포들(AGS, HT-29 및 HT-10180)에 대한 세포독성 효과를 측정한 결과 4종 추출물들 중 택란 잎 A+M 추출물에 의한 세포독성 효과가 가장 높았다. 본 연구 결과들로부터 라디칼 소거 활성에서 택란 잎 MeOH 추출물에 의한 항산화 효과가 높았으며 암세포에 대한 세포독성 효과는 택란 잎 A+M 추출물에서 가장 높은 활성을 확인하였다. 따라서 이는 택란 잎 A+M 및 MeOH 추출물들에 함유된 높은 함량의 총 플라보노이드와도 연관성이 있음을 나타낸다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, the antioxidant and cytotoxic effects and the flavonoid contents of leaf extracts from Stachys sieboldii Miq. and Lycopus lucidus Turcz. were compared. The flavonoid contents of the acetone + methylene chloride (A+M) and methanol (MeOH) extracts of L. lucidus Turcz. leaves were 55.7 and 233.2 mg/g, respectively. In a DPPH assay, A+M and MeOH extracts from L. lucidus Turcz leaves had a greater scavenging effect than those of S. sieboldii Miq. leaves (p<0.05). In an ABTS assay, MeOH extracts from S. sieboldii Miq. and L. lucidus Turcz (0.5 mg/ml concentration) leaves had scavenging effects of 85% and 91%, respectively (p<0.05), suggesting that both of the MeOH extracts had greater scavenging effects than both A+M extracts. In a 120 min ROS production assay, all tested extracts decreased the cellular ROS production induced by H2O2 compared to that produced by exposure to the extract-free control. The MeOH extract from L. lucidus Turcz leaves had a greater inhibitory effect on cellular ROS production (p<0.05). Treatment with A+M and MeOH extracts from both S. sieboldii Miq. and L. lucidus Turcz. leaves showed a dose-dependent increased cytotoxicity against the growth of AGS, HT-29 cancer cells, and HT-1080 (p<0.05). Both A+M extracts had a greater inhibitory effect on the growth of all cancer cells than both MeOH extracts. These results suggest that the MeOH extract of L. lucidus Turcz. leaves is effective in scavenging free radicals and inhibiting cellular oxidation, while the A+M extract inhibits proliferation of three types of cancer cell.

주제어

표/그림 (7)

표 Table 1. Contents of total flavonoids of extracts from Stachys sieboldii Miq. and L. lucidus Turcz. leaves
표 Table 2. DPPH radical scavenging effect of extracts from Stachys sieboldii Miq. and Lycopus lucidus Turcz. leaves
표 Table 3. ABTS radical scavenging effect of extracts from Stachys sieboldii Miq. and Lycopus lucidus Turcz. leaves
그림 Fig. 1. Inhibitory effect of acetone/methylene chloride (A+M) and methanol (MeOH) extracts from S. sieboldii Miq.
그림 Fig. 2. Effect of acetone/methylene chloride (A+M, A) and methanol (MeOH, B) extracts from S. sieboldii Miq. and L. lucidus Turcz. leaves on the cell viability of AGS human gastric cancer cells.
그림 Fig. 3. Effect of acetone/methylene chloride (A+M, A) and methanol (MeOH, B) extracts from S. sieboldii Miq. and L. lucidus Turcz. leaves on the cell viability of HT-29 human colon cancer cells.
그림 Fig. 4. Effect of acetone/methylene chloride (A+M, A) and methanol (MeOH, B) extracts from S. sieboldii Miq. and L. lucidus Turcz. leaves on the cell viability of HT-1080 human fibrosarcoma cells.

AI 본문요약
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문제 정의

생체 내 항산화 시스템이 조절할 수 없을 정도로 과잉의 활성산소 라디칼은 DNA손상, 돌연변이 및 변질된 유전자 발현 등을 일으켜 발암을 유발할 수가 있다[9]. 따라서 본 연구에서는 초석잠 및 택란 잎에 대한 다양한 생리활성을 규명하기 위하여 두 종의 잎 추출물에 의한 라디칼 소거활성을 검토하여 플라보노이드 함량과의 상관관계를 알아보았고 인체암세포에 대한 세포독성 효과를 규명하여 향후 이를 이용한 기능성 식품 개발을 위한 기초자료를 제시하고자 한다.
이상의 결과들부터 택란 MeOH 추출물의 플라보노이드 함량이 높았으며 이는 택란 MeOH 추출물의 우수한 항산화 효과와도 연관성이 있음을 시사한다. 본 연구는 다양한 생리활성이 보고되어 있는 초석잠과 택란 잎 추출물을 이용한 식품 개발을 위한 초기 예비실험으로 향후 기초 자료를 제시하고자 한다.

제안 방법

초석잠 및 택란 잎 추출물의 DPPH 라디칼 소거활성은 활성산소를 제거할 수 있는 능력인 EDA (electron donating ability, %)로 Table 1에 나타내었다. 4종 추출물들을 각각 0.025, 0.05, 0.1, 0.25 및 0.5 mg/ml의 농도로 대조군(L-ascorbic acid, BHT)과 비교하였다. 먼저 4종 추출물들과 비교했을 때 택란 잎 MeOH 추출물의 활성산소 소거능이 가장 우수하였다(p<0.
초석잠 및 택란 잎 추출물의 ABTS+ 라디칼 소거활성도 DPPH 라디칼 소거활성과 마찬가지로 전자공여능인 EDA로 Table 3에 나타내었다. 4종 추출물들을 각각 0.05, 0.1, 0.25 및 0.5 mg/ml의 농도로 대조군(L-ascorbic acid, BHT)과 비교하였다. DPPH 결과와 유사하게 A+M 추출물과 비교했을 때 MeOH 추출물에 의한 소거활성이 더 높았으며 초석잠 잎 추출물보다 택란 잎 추출물에 의한 라디칼 소거 활성이 더 높았다(p<0.
72 가 되도록 EtOH로 희석하였다. ABTS+ 희석액 0.98 ml와 추출물 0.02 ml를 혼합하여 암소에서 10분간 반응시킨 후 UV-visible spectrophotometer 732 nm에서 흡광도를 측정하였다. 대조군으로는 천연항산화제인 L-ascorbic acid와 합성항산화제인 BHT를 사용하였다.
건조 초석잠 잎(200 g)과 택란 잎(200 g)을 분쇄한 후 acetone:methylene chloride를 1:1 혼합용매에 시료가 충분히 잠기도록 하여 24시간 침치한 후 추출하였다. 이 과정을 2회 반복하여 얻은 여액은 40℃ 수욕 상에서 rotary vacuum evaporator (N-1000, EYELA Co.
대조군들(blank군과 control군)은 시료 대신 PBS를 처리하며, control군은 500 μM H2O2를 처리를 하고, blank군은 500 μM H2O2대신 PBS를 처리하여 측정하였다.
배양된 세포(AGS 인체 위암세포, HT-29인체 결장암 세포, HT-1080 인체 섬유종 세포)는 96 well cell culture plate에 5×104 cells/ml이 되도록 100 μl씩 분주하여 37℃, 5% CO2 incubator에서 24시간 배양한 후 배지는 제거한 뒤 각 시료를 배지로 희석하여 각 well당 100 μl씩 첨가하고, 대조군에는 시료대신 PBS를 100 μl씩 첨가하였다.
시료 중 총 플라보노이드(flavonoid) 함량은 Chae 등[3]의 방법을 변형하여 다음과 같이 측정하였다. 용매별 추출물 1mg을 MeOH 1 ml에 녹여 시험관에 취하고 10 ml의 diethylene glycol을 가하여 잘 혼합한 후 1N NaOH 1 ml 첨가하여 37℃에서 1시간 동안 반응시켰다.
시료의 DPPH 라디칼 소거활성 측정[4]을 위해 먼저 각 추출물을 MeOH로 농도별로희석하여 사용하였다. DPPH 2 mg을 ethanol 15 ml에 녹여 DPPH 원액을 조제하였다.
, Tokyo, Japan)에서 배양하면서 배양 중인 세포를 일주일에 2번 새로운 배지로 바꿔주었다. 일주일 후 phosphate buffered saline(PBS)으로 세척한 뒤 0.05% trypsin-0.02% EDTA (Gibco, Co.)로 부착된 세포를 분리하여 원심분리 한 후 집적된 세포에 배지를 넣고 피펫으로 세포가 골고루 분산되도록 잘 혼합하여 cell culture flask에 10 ml씩 일정한 수로 분할하여 주입하고, 6일마다 계대 배양하면서 실험에 사용하였다. 세포 내 활성산소종은 DCFH-DA (2’,7’-dichlorodihydrofluorescin diacetate) assay [15]로 측정하였다.
초석잠 및 택란 잎 추출물들에 의한 인체 암세포에 대한 세포독성 저해효과를 MTT assay를 시행하여 알아보았다. 초석잠 잎 A+M 및 MeOH 추출물들은 첨가농도 0.

대상 데이터

02 ml를 혼합하여 암소에서 10분간 반응시킨 후 UV-visible spectrophotometer 732 nm에서 흡광도를 측정하였다. 대조군으로는 천연항산화제인 L-ascorbic acid와 합성항산화제인 BHT를 사용하였다. 시료의 ABTS+ 라디칼 소거활성은 DPPH 소거활성의 식에 따라 계산하였다.
본 실험에 사용된 초석잠 잎과 택란 잎은 미산약초농장(경상북도 대구광역시)에서 건조된 초석잠 및 택란 잎을 구입하여 사용하였다.
, Rochester, NY, USA)로 518 nm에서 측정하였다. 이때 대조군은 천연항산화제인 L-ascorbic acid와 합성항산화제인 butylated hydroxyltoluene (BHT)를 사용하였다. 시료의 DPPH 라디칼 소거활성은 다음의 식에 따라 계산하였다.
한국 세포주 은행(서울의대)으로부터 인체 섬유종세포(HT1080)를 분양받아 본 실험실에서 배양하면서 실험에 사용하였다. HT-1080 세포는 100 units/ml의 penicillin-streptomycin(Gibco Co.

데이터처리

분석된 실험 데이터는 대조군과 각 시료로부터 얻은 실험 자료로부터 one-way ANOVA를 실시하여 p<0.05 수준에서 유의성을 검증하였고 사후검증은 Tukey’s test를 실시하여 각 군들간의 유의성은 알파벳으로 표시하였다(SAS program v.9.1, SAS Institute Inc., Cary, NC, USA).
실험결과는 Mean ± SD (Standard deviation)으로 나타내었다.

이론/모형

세포 내 활성산소종은 DCFH-DA (2’,7’-dichlorodihydrofluorescin diacetate) assay [15]로 측정하였다.
대조군으로는 천연항산화제인 L-ascorbic acid와 합성항산화제인 BHT를 사용하였다. 시료의 ABTS+ 라디칼 소거활성은 DPPH 소거활성의 식에 따라 계산하였다.
초석잠 잎 및 택란 잎 추출물에 대한 ABTS+ 라디칼 소거활성은 Re 등[25]의 방법으로 측정하였다. 7 mM의 ABTS+와 2.

성능/효과

05). 4종 추출물들의 IC50값은 초석잠 잎 A+M 0.72 mg/ml, 초석잠 잎 MeOH 1.69 mg/ml, 택란 잎 A+M 1.74 mg/ml 및 택란 잎 MeOH 0.06 mg/ml로 나타났다. 이는 앞서 택란 잎 MeOH 추출물의 높은 총 플라보노이드과 연관 있는 것으로 여겨진다.
3%의 소거능을 나타내었으며 택란 잎 MeOH 추출물은 각각 91% 이상으로 양성대조군인 BHT 및 L-ascorbic acid 값과 유사하게 나타내었다. 4종 추출물들의 IC50값은 초석잠 잎 A+M은 0.08 mg/ml, 초석잠 잎 MeOH은 0.24 mg/ml, 택란 잎 A+M은 0.10 mg/ml 및 택란 잎 MeOH은 0.03 mg/ml로 나타났다. 반면 초석잠 및 택란 뿌리 추출물들에 의한 항산화 효과를 비교한 경우 초석잠 및 택란 뿌리 A+M 추출물들에 의한 소거능이 초석잠 및 택란 뿌리 MeOH 추출물들보다 높았다고 보고되었다[20].
DPPH 결과와 유사하게 A+M 추출물과 비교했을 때 MeOH 추출물에 의한 소거활성이 더 높았으며 초석잠 잎 추출물보다 택란 잎 추출물에 의한 라디칼 소거 활성이 더 높았다(p<0.05).
24 mg/ml 이었다. 따라서 인체 암세포들에 대한 세포독성 저해효과는 택란 잎 A+M 추출물에 의한 활성이 가장 높았음을 알 수 있었고 이는 택란 잎 A+M 추출물의 MeOH 추출물 다음으로 높은 함량의 총 플라보노이드과 관련이 있는 것으로 사료된다. Kokhdan 등[14]은 S.
먼저 4종 추출물들과 비교했을 때 택란 잎 MeOH 추출물의 활성산소 소거능이 가장 우수하였다(p<0.05).
따라서 꾸준한 플라보노이드 섭취는 위암 및 결장암 위험 억제와 매우 밀접한 관련이 있다고 보고되었다[12, 31]. 본 연구 결과로부터 다양한 생리활성이 보고되어 있는 초석잠 및 택란 뿌리 이외에도 초석잠 및 택란잎 추출물들은 높은 함량의 플라보노이드를 함유하였고 이는 높은 자유 라디칼 소거활성과 암세포 독성효과와 관련성이 높음을 알 수 있었다. 따라서 초석잠 및 택란 잎은 플라보노이드 이외에도 지용성 생리활성물질을 함유하고 있는 것으로 사료되고 여기에 대해서는 향후 생리활성 물질 분리 및 정제연구가 필요하다.
Lin 등[21]은 택란 다당류 식이 첨가는 마우스 혈청과 간 SOD과 glutathione peroxidase의 활성을 증가시켰고 과산화물 함량을 감소시켰다고 보고하였다. 이상의 결과들부터 택란 MeOH 추출물의 플라보노이드 함량이 높았으며 이는 택란 MeOH 추출물의 우수한 항산화 효과와도 연관성이 있음을 시사한다. 본 연구는 다양한 생리활성이 보고되어 있는 초석잠과 택란 잎 추출물을 이용한 식품 개발을 위한 초기 예비실험으로 향후 기초 자료를 제시하고자 한다.
05). 첨가농도 0.25 및 0.5 mg/ml 농도에서 초석잠 잎 MeOH 추출물은 각각 65.3 및 85.3%의 소거능을 나타내었으며 택란 잎 MeOH 추출물은 각각 91% 이상으로 양성대조군인 BHT 및 L-ascorbic acid 값과 유사하게 나타내었다. 4종 추출물들의 IC50값은 초석잠 잎 A+M은 0.
반면 초석잠 및 택란 뿌리 추출물들에 의한 항산화 효과를 비교한 경우 초석잠 및 택란 뿌리 A+M 추출물들에 의한 소거능이 초석잠 및 택란 뿌리 MeOH 추출물들보다 높았다고 보고되었다[20]. 초석잠 및 택란 잎 플라보노이드 함량과 항산화 활성간의 상관관계를 분석한 결과 DPPH 소거능 및 ABTS 소거능간에 각각 0.936 및 0.943으로 나타났다. 선행연구결과부터 초석잠 및 택란 뿌리 플라보노이드 함량과 항산화 활성간의 상관관계를 분석한 결과 DPPH 소거능 및 ABTS 소거능간에 각각 0.
초석잠 및 택란 잎의 A+M 및 MeOH 추출물을 0.05 및 0.025 mg/ml의 농도로 인체 섬유육종세포(HT-1080)에 처리하여 세포 내 활성 산소종을 측정한 결과 두 추출물들 모두 측정시간 120분이 지남에 따라 높은 세포 내 활성산소종 억제 효과를 나타내었다(Fig. 1). 초석잠 잎 추출물들의 경우, A+M추출물에 의한 세포 내 활성산소종 감소효과가 높았고 0.
초석잠 잎 A+M 및 MeOH 추출물들은 첨가농도 0.5 mg/ml의 농도에서 AGS 암세포에 대한 세포독성 효과는 각각 85%로 나타났다(p<0.05)(Fig. 2).
택란 잎 A+M, 초석잠잎 A+M, 택란 잎 MeOH 및 초석잠 잎 MeOH 추출물 순으로 HT-29 암세포에 대한 세포독성 효과가 높았다. 초석잠 잎 A+M 및 MeOH, 택란 잎 A+M 및 MeOH 추출물들의 AGS 암세포에 대한 IC50 값은 각각 0.03, 0.14, 0.07 및 1.19 mg/ml 이었고 HT-29 암세포에 대한 IC50 값은 각각 0.52, 1.03, 0.07 및 0.52 mg/ml 이었다. Fig.
택란 잎 A+M 및 MeOH 추출물들은 첨가농도 0.5 mg/ml의 농도에서 AGS 암세포에 대한 세포독성 효과는 각각 90% 및 72%로 나타났다(p<0.05)(Fig. 2).
택란 잎 A+M 및 MeOH 추출물들의 총 플라보노이드 함량은 각각 55.7±2.04 mg/g 및 119.6±7.78 mg/g으로 택란 잎 MeOH 추출물의 총 플라보노이드 함량이 가장 높았음을 알 수 있었다.
3은 초석잠 및 택란 잎 추출물들에 의한 HT-29 암세포에 대한 세포독성 저해효과를 나타낸 것이다. 택란 잎 A+M, 초석잠잎 A+M, 택란 잎 MeOH 및 초석잠 잎 MeOH 추출물 순으로 HT-29 암세포에 대한 세포독성 효과가 높았다. 초석잠 잎 A+M 및 MeOH, 택란 잎 A+M 및 MeOH 추출물들의 AGS 암세포에 대한 IC50 값은 각각 0.

후속연구

본 연구 결과로부터 다양한 생리활성이 보고되어 있는 초석잠 및 택란 뿌리 이외에도 초석잠 및 택란잎 추출물들은 높은 함량의 플라보노이드를 함유하였고 이는 높은 자유 라디칼 소거활성과 암세포 독성효과와 관련성이 높음을 알 수 있었다. 따라서 초석잠 및 택란 잎은 플라보노이드 이외에도 지용성 생리활성물질을 함유하고 있는 것으로 사료되고 여기에 대해서는 향후 생리활성 물질 분리 및 정제연구가 필요하다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	택란 잎 A+M 및 MeOH 추출물의 암세포에 대한 세포독성 저해효과 확인 결과 및 유추할 수 있는 내용은?	24 mg/ml 이었다. 따라서 인체 암세포들에 대한 세포독성 저해효과는 택란 잎 A+M 추출물에 의한 활성이 가장 높았음을 알 수 있었고 이는 택란 잎 A+M 추출물의 MeOH 추출물 다음으로 높은 함량의 총 플라보노이드과 관련이 있는 것으로 사료된다. Kokhdan 등[14]은 S.
	천연식물 소재 중 국내 산체 및 나물류가 인체에 미치는 영향 및 활용 가능성은 어떻게 알려져 있는가?	식물에 함유되어 있는 주요 성분들은 탄수화물, 단백질, 지방, 무기질(칼륨, 칼슘), 비타민 등과 특수 성분인 사포닌, 탄닌, 알카로이드, 정유, 배당체, 테르펜과 수지, 펙틴 등이 알려져 있다[30]. 천연식물 소재 중 국내에서 자생되거나 재배되는 산채 및 나물류는 인체에 미치는 독성 및 돌연변이성 영향이 거의 없는 반면, 항산화, 항염, 항암, 혈전용해능 등 다양한 활성이 있어 천연 식물유래 건강기능성 식품 및 식품소재로 개발되고 있다[13].

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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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