[논문]방사선 육종 차조기와 백출 복합추출물의 항관절염 효과

박미희; 김철진; 이진영; 금창엽; 김인선; 진창현; 지중구; 김성규

doi:10.12925/jkocs.2020.37.1.102

방사선 육종 차조기와 백출 복합추출물의 항관절염 효과
Anti-Arthritic Effect of Radiation Mutant Perilla frutescens var. crispa and Atractylodes macrophala koidz. 원문보기

Journal of the Korean Applied Science and Technology = 한국응용과학기술학회지, v.37 no.1, 2020년, pp.102 - 113

박미희 ((주)에스에프씨바이오) , 김철진 ((주)에스에프씨바이오) , 이진영 ((주)에스에프씨바이오) , 금창엽 ((주)에스에프씨바이오) , 김인선 ((주)에스에프씨바이오) , 진창현 (한국원자력연구원) , 지중구 (중부대학교 바이오융합학부) , 김성규 ((주)에스에프씨바이오)

초록
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본 연구에서는 방사선 육종 차조기와 백출의 복합추출물의 항관절염 효능을 평가하였다. 방사선 육종 차조기와 백출 복합추출물이 세포에 미치는 독성을 확인하기 위해 RAW 264.7 세포에서 MTT 기법으로 세포 생존율을 평가하였다. 방사선 육종 차조기와 백출 복합추출물의 항염증 효능을 확인하기 위해 LPS로 염증을 유도한 RAW 264.7 세포에 방사선 육종 차조기와 백출 복합추출물을 5, 10, 25 ㎍/㎖ 농도로 처리한 후 ROS와 NO level, 염증성 사이토카인의 분비, 염증성 인자인 NF-κB, COX-2, iNOS 등의 발현을 측정하였다. 또한 type II collagen으로 유도한 관절염 모델 동물실험에서 방사선 육종 차조기와 백출 복합추출물을 33.5, 66, 133 mg/kg/day로 처리한 후 항관절염 효능을 확인하였다. 그 결과, 방사선 육종 차조기와 백출 복합추출물은 25 ㎍/㎖ 농도까지 세포독성이 없었으며, LPS로 유도된 RAW 264.7 세포에서 ROS 생성 및 NO의 생성을 5, 10, 25 ㎍/㎖ 농도에서 대조군 대비 유의성 있게 감소시켰으며, 사이토카인(IL-1β, IL-6, TNF-α)의 생성을 유의성 있게 억제시키고, NF-κB, COX-2, iNOS의 발현을 유의성 있게 감소시켜 세포 내에서 뛰어난 항염증 효과를 보였다. 관절염 모델 동물실험에서는 방사선 육종 차조기와 백출 복합추출물이 66.5, 133mg/kg 농도에서 관절염을 유의성 있게 억제시키는 효능을 나타내었다. 본 연구는 방사선 육종 차조기와 백출 복합추출물이 뛰어난 항염증 효능을 나타내는 것을 제시하며, 관절염 질환을 개선하기 위한 건강기능식품 및 치료제의 원료로 개발될 수 있다는 것을 제시한다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, anti-arthritic effect of the mixed extract of radiation mutant Perilla frutescens var. crispa and Atractylodes macrophala koidz was investigated. Cell viability was determined by MTT assay in RAW 264.7 cells. The anti-inflammatory effect of mixed extracts was determined through measurement of the levels of reactive oxygen species (ROS) and nitric oxide (NO), release of inflammatory cytokines and expression of NF-κB, COX-2 and iNOS in LPS-induced RAW 264.7 cells after treatment of mixed extracts (5, 10, 25 ㎍/㎖). We showed that the mixed extracts was not toxic in the dose of 5, 10, 25 ug/ml, and significantly inhibited production of nitric oxide and ROS, cytokines including IL-1β, IL-6, TNF-α, and inflammatory proteins including NF-κB, COX-2 and iNOS in LPS-induced RAW 264.7 cells. Moreover, the mixed extract inhibited the type II collagen induced arthritis in DBA mice in the dose of 66.5 and 133mg/kg/day. Therefore, we suggest that mixed extract of radiation mutant Perilla frutescens var. crispa and Atractylodes macrophala koidz can be developed as a raw material for health functional food and therapeutics to treat the inflammatory arthritis.

주제어

표/그림 (6)

표 Table 1. Primer sequence for qRT-PCR
그림 Fig. 1. Effect of mixed extract on cell viability in RAW 264.7 cells.
그림 Fig. 2. Effect of mixed extract on the level of ROS and nitric oxide in Raw264.7 cells.
그림 Fig. 3. Effect of mixed extract on the release of inflammatory cytokines in Raw264.7 cells.
그림 Fig. 4. Effect of mixed extract on the expression of inflammatory proteins.
그림 Fig. 5. Effect of mixed extract on Type II collagen-induced arthritis (CIA) mouse model. Type II collagen and Freund's adjuvant were injected in DBA/1 mice to induction of arthritis. Mixed extract was orally administrated and dexamethasone (positive control) was ip injected in mice before and after induction of arthritis for 4weeks every day.

AI 본문요약
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문제 정의

현재까지 식·의약 소재로 활용이 상대적으로 적합하고 부작용이 거의 없는 천연물인 방사선 육종 차조기와 백출 각각의 단독 추출물의 항염 증작용은 연구되었지만, 해당 종의 초임계 유체 추출을 통한 복합추출물에 대한 항염증 작용은 연구된 바가 없다. 따라서 본 연구에서는 형질전환 차조기의 초임계 유체추출물과 전통적인 의용 약초인 백출의 초임계 유체 추출물의 복합물을 활용하여 관절염 예방 및 치료에 대한 가능성을 다각도로 확인하고자 세포독성이 없는 농도에서 다양한 염증성 매개체 확인을 과학적으로 진행한 결과 유의한 결과를 얻었기에 보고하는 바이다.

제안 방법

DBA/1 마우스에 type II collagen과 Freund’s adjuvant를 이용하여 관절염이 유발되기 전에 시험물질을 1일 1회, 4주간 경구(Oral gavage)로 투여하면서 시험물질의 항관절염 예방효력 (preventive design)을 평가하기 위하여 실시하였다.
차조기 복합추출물의 세포독성을 나타내지 않는 농도인 5, 10, 25ug/ml 농도에서 항염증 실험을 수행하였다. 활성산소가 체내에서 과도하게 발생하면 염증, 암, 노화, 심혈관계 질환 등을 유발하게 된다 [26].
차조기 복합추출물의 항관절염 효능실험을 하기 위해 DBA/1 마우스에 type II collagen으로 유도된 관절염 동물모델에서 효능을 평가하였다. ;Type II collagen과 Freund’s adjuvant를 이용하여 관절염을 유발하였으며, 관절염 유발 전부터 후까지 시험물질을 1일 1회, 4주간 경구(Oral gavage)로 투여하면서 시험물질의 항관절염 예방 효력(preventive design)을 평가하였다. 실험결과, paw thickness의 경우 부형제 투여군(G2)와 비교하여 큰 차이가 나는 시험군은 없었으나, 대조 물질 투여군(G6)에서 후지의 두께가 가장 감소하였으며, Day 4부터 Day 29까지 유의한 변화가 지속되었다.

대상 데이터

Japan SLC, Inc.(수입원: (주)중앙실험동물)에서 5주령의 건강한 수컷 [Mouse / DBA/1 mouse (specific pathogen free animal)] 80마리를 공급 받았으며, 시험에는 55마리를 사용하였다. 동물은 (주)큐베스트바이오 비임상평가센터 설치류 실험실 104호에서 사육하였으며, 시험기간 중 동물실 환경은 온도 20~24°C, 습도 40~60%, 환기횟수 시간 당 최소 10회 및 12시간 자동조명(조명 08:00~20:00, 조도 150~300 Lux)으로 유지하였으며, 시험의 결과에 영향을 줄 만한 환경요인은 없었던 것으로 판단되었다.
방사선 형질전환 차조기(이하, 육종 차조기)는 SFC바이오 (Korea, Seoul)에서 충남 예산에 계약 재배를 통하여 재배한 후 수확하였으며, 건조물을 제분하여 초임계 추출에 사용하였다. 백출은 광명당제약 (Korea, Seoul)에서 구입 후 제분하여 사용하였다.
방사선 형질전환 차조기(이하, 육종 차조기)는 SFC바이오 (Korea, Seoul)에서 충남 예산에 계약 재배를 통하여 재배한 후 수확하였으며, 건조물을 제분하여 초임계 추출에 사용하였다. 백출은 광명당제약 (Korea, Seoul)에서 구입 후 제분하여 사용하였다. 초임계 유체 추출은 추출 (압력 400 bar, 온도 50°C), 분리 (압력 40 bar, 온도 40°C), CO₂ 유량(550mℓ/12min)의 조건에서 총 3시간 동안 진행하였다.

데이터처리

D)로 표시하였다. 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). 동물실험의 Clinical Arthritis Scoring 및 Paw Thickness 데이터는 Bartlett’s test를 이용하여 유의수준 α =0.
05). 동물실험의 Clinical Arthritis Scoring 및 Paw Thickness 데이터는 Bartlett’s test를 이용하여 유의수준 α =0.05로 검정하고, 검정결과 유의성이 없는 데이터들은 일원배치분산분석 (one-way analysis of variance)을 사용하여 유의수준 α =0.05로 검정하였고, 유의성이 있는 데이터들은 Kruskal-Wallis test를 사용하여 유의수준 α =0.05로 검정하였다. 일원배치분산 검정결과 유의성이 인정된 데이터들은 부형제 투여군(G1 또 는 G2)과 시험물질 투여군 (G3~G6)간에 유의한 차이가 있는지를 검사하기 위하여 다중비교법인 Dunnett’s test를 실시하였으며, Kruskal-Wallis test 결과 유의성이 인정된 데이터들은 다중비교법인 Dunn’s test를 실시하였다.
05로 검정하였다. 일원배치분산 검정결과 유의성이 인정된 데이터들은 부형제 투여군(G1 또 는 G2)과 시험물질 투여군 (G3~G6)간에 유의한 차이가 있는지를 검사하기 위하여 다중비교법인 Dunnett’s test를 실시하였으며, Kruskal-Wallis test 결과 유의성이 인정된 데이터들은 다중비교법인 Dunn’s test를 실시하였다. 통계처리는 GraphPad PRISM ^® Version 5.

이론/모형

차조기 복합추출물이 RAW264.7 대식세포주의 세포생존율에 어떠한 영향을 미치는지 알아보기 위해 MTT assay를 이용하여 분석하였다. Raw264.

성능/효과

1. 차조기 복합추출물은 RAW 264.7 세포에서 5, 10, 25 μg/mℓ 농도에서 세포 생존율에 영향을 미치지 않은 것이 확인되었다.
2. 차조기 복합추출물은 과생성된 활성산소 (ROS)의 생성을 5, 10, 25 μg/mℓ 농도에서 대조군 대비 약 9.1%, 23.9%, 34.3%로 유의성있게 감소시켰으며, 일산화질소 (NO) 생성을 5, 10, 25 μg/mℓ 농도에서 약 6.87%, 12.01%, 36.32%로 유의성있게 감소시켰다.
3. 차조기 복합추출물은 염증성 사이토카인 IL-1β의 생성을 10, 25 μg/mℓ 농도에서 19.2%, 55.7% 감소시켰으며, IL-6의 생성을 5, 10, 25 μg/mℓ 농도에서 대조군 대비 27.5%, 41.4%, 74% 감소시켰으며, TNF- α의 생성을 5, 10, 25 μg/mℓ 농도에서 대조군 대비 20%, 22.4%, 30.7%로 유의성있게 감소시켰다.
4. 차조기 복합추출물은 NF-κB 발현을 10, 25 μg/mℓ 농도에서 대조군 대비 각각 10%, 20% 감소시켰으며, COX-2의 발현을 5, 10, 25 μg/mℓ 농도에서 대조군 대비 11%, 31%, 59%의 감소를 나타내었다. 또한 iNOS의 발현을 5, 10, 25 μg/mℓ 농도에서 대조군 대비 11%, 23%, 47%의 감소를 나타내었다.
5. 차조기 복합추출물은 type II induced arthritis (CIA) 동물모델에서 66.5 와 133mg/kg/day 농도에서 항관절염 효능을 나타내었다.

후속연구

3B, C). 이와 같은 결과는 차조기 복합추출물이 급성 및 만성단계의 염증성 질환에 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 사료된다. ;

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	차조기의 주요성분은 무엇이 있는가?	crispa)는 꿀풀과 (Laminaceae)에 속하는 일년생 초본식물로 항산화, 항염증, 항암, 항균, 항알레르기 등 다양한 생리활성 효능이 있는 것으로 알려져 있다 [1-3]. 차조기의 주요 성분으로는 rosmaric acid, luteolin, apiogenin, caffeic acid, egomaketone, isoegomaketone (IK), perillaketone 등이 있으며, 특히 IK는 essential oil계로서 차조기 특유의 향을 내는 방향성 성분으로 항염증, 항암 등에 효과가 있는 것으로 보고된 바 있다 [4-7]. 본 연구에서 사용한 차조기는 200 Gy의 감마선 조사 후 방사선 육종을 진행함으로써 기존 차조기가 가지고 있는 항염증성 물질인 isoegomaketone 성분 함량을 10배 이상 높인 형질전환 품종이며, 이전 연구를 통해 메탄올 추출된 형질전환 차조기가 항염증 및 항비만 효과를 나타내는 것이 확인된 바 있다 [8-9].
	관절염 모델 동물실험에서 관절염을 유의하게 억제시키는 효능을 나타내는 방사선 육종 차조기와 백출의 복합추출물 농도는?	7 세포에서 ROS 생성 및 NO의 생성을 5, 10, 25 ㎍/㎖ 농도에서 대조군 대비 유의성 있게 감소시켰으며, 사이토카인(IL-1β, IL-6, TNF-α)의 생성을 유의성 있게 억제시키고, NF-κB, COX-2, iNOS의 발현을 유의성 있게 감소시켜 세포 내에서 뛰어난 항염증 효과를 보였다. 관절염 모델 동물실험에서는 방사선 육종 차조기와 백출 복합추출물이 66.5, 133mg/kg 농도에서 관절염을 유의성 있게 억제시키는 효능을 나타내었다. 본 연구는 방사선 육종 차조기와 백출 복합추출물이 뛰어난 항염증 효능을 나타내는 것을 제시하며, 관절염 질환을 개선하기 위한 건강기능식품 및 치료제의 원료로 개발될 수 있다는 것을 제시한다.
	차조기는 계통 분류상 어느 과에 속하는 식물인가?	차조기(Perilla frutescens var. crispa)는 꿀풀과 (Laminaceae)에 속하는 일년생 초본식물로 항산화, 항염증, 항암, 항균, 항알레르기 등 다양한 생리활성 효능이 있는 것으로 알려져 있다 [1-3]. 차조기의 주요 성분으로는 rosmaric acid, luteolin, apiogenin, caffeic acid, egomaketone, isoegomaketone (IK), perillaketone 등이 있으며, 특히 IK는 essential oil계로서 차조기 특유의 향을 내는 방향성 성분으로 항염증, 항암 등에 효과가 있는 것으로 보고된 바 있다 [4-7].

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저자의 다른 논문 :

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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