[논문]열처리 불가사리 추출물의 항염 활성

박재현; 안근재; 이선령

doi:10.5352/jls.2020.30.7.634

[국내논문] 열처리 불가사리 추출물의 항염 활성
Anti-inflammatory Effects of Heat-treated Starfish Extract in Lipopolysaccharide-stimulated RAW 264.7 Cells 원문보기

생명과학회지 = Journal of life science, v.30 no.7, 2020년, pp.634 - 639

박재현 (제주대학교 생물학과) , 안근재 (제주대학교 과학교육학과) , 이선령 (제주대학교 생물학과)

초록
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불가사리는 다양한 생리활성물질을 가진 유용한 해양생물자원으로 알려져 있으나 불가사리가 가진 특유한 냄새로 인해 기능성 소재로 활용하는데 많은 제약이 있다. 우리는 최근에 로스팅을 통해 이러한 문제점을 해결하고 효율적인 화장품 소재로서의 활용 가능성을 제시하였으나 열처리된 불가사리 추출물의 생리활성에 관한 연구는 거의 전무한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 LPS에 의해 염증을 유도한 Raw 264.7 세포에서 열처리 불가사리 추출물의 염증 조절 기전을 조사하여 항염증 소재로서의 활용 가능성을 확인하였다. 열처리 불가사리 추출물은 LPS에 의해 증가된 NO의 분비량과 iNOS의 발현을 현저히 감소시켰고 IL-1β와 IL-6와 같은 pro-inflammatory cytokine의 발현에서도 유의미한 감소를 나타내었다. 또한 열처리 불가사리 추출물에 의한 NF-κB p65 단백질의 핵으로의 전이 억제와 NF-κB 저해제인 PDTC와의 동시 처리에 의한 NO 분비량 감소는 열처리 불가사리 추출물의 NO 생성 저해 효과가 NF-κB 신호전달을 통해 이루어짐을 보여주었다. 본 연구 결과는 열처리 불가사리 추출물이 NF-κB 신호전달 경로를 통해 염증매개인자들의 발현을 억제하여 염증반응을 효과적으로 제어할 수 있는 잠재력을 가진 기능성 소재로서의 가능성을 제시하고 있다.

Abstract ▼ AI-Helper

Starfish are a potential source of marine materials, but their unique odor can limit application. Our previous work suggested that brittle star Ophioplocus japonicus extract could be more effective as a cosmetic material by reducing its odor through a roasting process. However, the biological properties of heat-treated Ophioplocus japonicus extract (HOJE) remain poorly understood. We here examined the anti-inflammatory potential of HOJE in lipopolysaccharide (LPS)-induced RAW 264.7 cells. HOJE significantly inhibits LPS-stimulated nitric oxide (NO) production without affecting cell viability in a dose-dependent manner and suppresses LPS-induced expression of inducible nitric oxide synthases (iNOS) and pro-inflammatory cytokines such as interleukin-6 and -1β. Furthermore, treatment of pyrrolidine dithiocarbamate to inhibit nuclear factor kappa B (NF-κB) signaling accelerated the inhibitory effect of HOJE on NO production, and the translocation of NF-κB p65 from the cytosol to the nucleus was attenuated by HOJE. These results show that HOJE ameliorates inflammation partly through NF-κB signaling which consequently suggests that it has anti-inflammatory potential.

주제어

표/그림 (3)

그림 Fig. 1. Effect of heat-treated Ophioplocus japonicus extracts (HOJE) on NO production (A) and cell viability (B) in LPS-induced RAW 264.7 cells.
그림 Fig. 2. Inhibitory effect of heat-treated Ophioplocus japonicus extracts (HOJE) on the expression of iNOS protein (A) and RNA level of pro-inflammatory cytokines, IL-1β and IL-6 (B) in LPS-stimulated cells.
그림 Fig. 3. Effect of heat-treated Ophioplocus japonicus extracts (HOJE) on NF-κB signaling.

AI 본문요약
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문제 정의

최근에 우리는 불가사리 추출물을 로스팅하여 냄새를 저감시킴으로써 화장품 소재로서의 활용 가능성이 증가될 수 있음을 제시하였으나[13] 이들의 생물학적 활성에 대한 연구는 진행 된 바 없다. 따라서 본 연구에서는 로스팅하여 불가사리 특유의 냄새를 감소시킨 열처리 불가사리 추출물이 염증 반응에 미치는 효능과 기전을 밝힘으로써 천연 항염증 소재로서의 이용 가능성을 알아보고자 하였다.

제안 방법

3333px;">kB와의 복합체가 분리되면서 활성화되어 핵 내부로 이동하게 되고 전사인자로 작용하면서 다양한 pro-inflammatory factor 발현을 촉진함으 로써 염증 반응을 조절한다[4, 15, 18, 19]. 열처리 불가사리 추출물의 NO 생성 억제가 NF-kB의 활성 조절을 통해 이루어 지는지 알아보고자 세포질 및 핵 분획에서의 NF-kB p65 단백질 발현을 분석하고 NF-κB 특이 저해제인 PDTC 처리에 의한 NO 생성 효과를 확인하였다. 500 μg/ml의 열처리 불가사리 추출물 처리는 세포질 분획에서 LPS에 의해 유의적으로 감소한 NF-κB p65 발현양을 증가시켰고 이와 반대로 핵분획에서는 LPS에 의해 증가된 NF-κB p65 발현양을 감소시켰다(Fig.
이처럼 다양한 질병의 원인으로 작용할 수 있는 만성 염증을 제어하는 것은 매우 중요한 분야이며 만성 염증에 수반되는 NO 생성 및 이들의 분비를 조절하는 iNOS/COX-2, 전염증매개 사이토카인을 분석하는 것은 항염증 효능을 평가하는 데 있어서 주요한 지표이다. 열처리 불가사리 추출물의 항염 활성을 알아보기 위해 염증반응을 유도한 Raw 264.7 대식세포에서 열처리 불가사리 추출물에 의해 생성되는 NO의 양과 NO 분비를 조절하는 iNOS 및 pro-inflammatory cytokine의 발현양을 분석하였다. Raw 264.

대상 데이터

본 실험에서 사용한 불가사리 추출물은 ㈜삼다에서 제공받았다. 제주 연안에서 채집한 생불가사리는 염분 및 불순물 제거를 위해 수세한 후 1 kg당 3 l의 70% 에탄올을 이용하여 추출하였고, 여과 후 감압 농축 및 동결 건조를 실시하여 획득한 파우더 상태의 추출물은 200℃에서 5분간 로스팅하여 인산 완충생리식염수(PBS)에 녹인 후 실험에 사용하였다.

데이터처리

실험 결과는 3회 이상 실시하여 평균값과 표준오차(mean ± SD)로 표시하였고 유의성 검정은 p<0.05 수준에서 SPSS 18.0 의 Duncan’s multiple range test로 분석하였다.

이론/모형

LPS 및 열처리 불가사리 추출물이 처리된 세포를 RIPA buffer (50 mM Tris-HCl pH 7.4, 150 mM NaCl, 1 mM EDTA, 1% NP-40, 0.25% deoxycholic acid)로 lysis하여 단백질을 추출하였고 Bradford assay를 이용하여 정량하였다. 세포질 및핵분획 단백질은 NE-PER nuclear and cytoplasmic extraction reagents (Thermo scientific, Rockford, IL, USA)를 이용하여 제공된 프로토콜에 따라 추출하였다.

성능/효과

7 대식세포의 지속적인 활성화는 1 μg/ml의 LPS를 처리 하여 유도하였고 10-500 μg/ml의 농도별 열처리 불가사리 추출물을 24시간 처리하여 분비되는 NO의 양을 측정하였다. 그결과, LPS 처리군은 대조군과 비교하여 3배 이상 증가한 NO 생성을 보여 주었고 열처리 불가사리 추출물이 100 μg/ml 이상의 농도로 처리되었을 경우 농도 의존적으로 NO 생성이 감소하는 것을 확인하였다(Fig. 1A). 열처리 불가사리 추출물의 NO 생성 억제 효과가 세포 생존율에 의한 영향 때문인지를 알아보기 위해 실시한 MTT 분석에서 대조군과 처리군 모두에서 90% 이상의 세포 생존율을 보여주어 세포 독성이 나타나지 않음을 확인하였다(Fig.
이와 더불어 NF-κB의 저해제인 PDTC의 처리에 의한 NO 생성 감소 결과 또한 열처리 불가사리 추출물이 가지는 항염효과가 NF-κB 신호 조절과 연관이 있음을 뒷받침하고 있는 것으로 판단된다. 따라서 열처리 불가사리 추출물의 염증 억제 효과는 LPS에 의해 유도되는 NF-κB p65가 핵으로 이동 하여 활성화되는 것을 저해함으로써 다량의 NO 생성을 억제 하여 이루어질 것으로 생각된다.
2B). 이러한 결과는 열처리 불가사리 추출물이 염증 매개 사이토카인 유전자 발현을 억제하여 염증성 반응을 차단 함으로써 항염 효과를 발휘하고 있음을 보여주는 것이다.

후속연구

이상의 결과를 종합해 볼 때 열처리 불가사리 추출물은 부분적으로 NF-κB 신호 조절을 통해 대식세포의 과도한 활성화에 의한 염증 매개 인자들의 촉진을 억제하여 항염 활성을 가지는 것으로 생각되며 이는 열처리 불가사리 추출물이 염증 반응을 효율적으로 제어 할 수 있는 잠재력을 가진 기능성 소재로서 활용이 가능함을 제시함으로써 해양생물자원을 개발하고 활용하는 데에 있어서 중요한 정보를 제공할 것으로 기대한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	불가사리를 기능성 소재로 활용하는데 많은 제약이 있는 이유는?	불가사리는 다양한 생리활성물질을 가진 유용한 해양생물자원으로 알려져 있으나 불가사리가 가진 특유한 냄새로 인해 기능성 소재로 활용하는데 많은 제약이 있다. 우리는 최근에 로스팅을 통해 이러한 문제점을 해결하고 효율적인 화장품 소재로서의 활용 가능성을 제시하였으나 열처리된 불가사리 추출물의 생리활성에 관한 연구는 거의 전무한 실정이다.
	만성 염증 반응은 어떤 질병의 원인이 될 수 있는가?	염증은 유해한 외부 자극으로부터 자신을 보호하는 면역시스템이지만 지속적으로 과도한 상태가 유지될 경우 만성 염증을 유발하여 섬유화, 관절염, 퇴행성 뇌질환, 아토피 및 암에 이르기까지 다양한 질병의 원인이 되기도 한다[5]. 만성 염증 반응은 대식세포의 과도한 활성화에 의해 생성되는 산화질소 (NO), 프로스타글란딘 E2 (PGE2), 사이토카인과 같은 다양한 염증 매개 인자들의 조절을 통해 이루어진다[1, 20, 21].
	LPS가 친-염증 경로를 활성화시켜 조절하는 반응은 무엇인가?	대식세포의 지속적인 활성을 자극하는 유발원은 지질다당류(LPS)나 활성산소종(ROS)에 의해 발생하는 내독소 같은 물질들이 있으며 그 중 지질다당류(LPS)는 그람 음성균의 외막 구조물로서 톨-유사 수용체-4(TLR4)를 통해 인지되어 L-아르기닌으로부터 유도성 산화질소 합성효소(iNOS)에 의해 합성되는 산화질소(NO)의 생성을 촉진시키거나 사이클로옥시게나제-2(COX-2)의 발현을 통해 아라키돈산(arachidonic acid)로부터 프로스 타글란딘 E2 (PGE2)의 합성을 증진시켜 염증반응을 조절한다. 또한, 친-염증 경로(pro-inflammatory pathway)를 활성화하여 인터류킨1-β(IL-1β), 인터류킨-6(IL-6), 종양괴사인자-α(TNFα)와 같은 사이토카인이나 케모카인 등 염증 매개체(inflammatory mediators)의 발현을 조절하기도 한다[2, 7, 8, 25]. 이러한 일련의 과정은 mitogen-activated protein kinases (MAPKs) 나 nuclear factor-kappa B (NF-κB)와 같은 여러 신호전달경로 활성화와 관련되어 있는 것으로 알려져 있다[4, 14, 15].

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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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