[논문]Euglena gracilis 추출물의 면역조절 및 생리활성 분석

유선녕; 박보배; 김지원; 황유림; 김상헌; 김선아; 이태호; 안순철

doi:10.5352/jls.2021.31.2.183

[국내논문] Euglena gracilis 추출물의 면역조절 및 생리활성 분석
Immunomodulatory Effects of Euglena gracilis Extracts 원문보기

생명과학회지 = Journal of life science, v.31 no.2, 2021년, pp.183 - 191

유선녕 (부산대학교 의과대학 미생물학 및 면역학 교실) , 박보배 (부산대학교 의과대학 미생물학 및 면역학 교실) , 김지원 (부산대학교 의과대학 미생물학 및 면역학 교실) , 황유림 (부산대학교 의과대학 미생물학 및 면역학 교실) , 김상헌 (예일대학교 호흡기내과) , 김선아 (부산대학교 사회환경시스템공학과) , 이태호 (부산대학교 사회환경시스템공학과) , 안순철 (부산대학교 의과대학 미생물학 및 면역학 교실)

초록
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본 연구에서는 다양한 생리활성을 나타내는 compound를 함유하고 있는 것으로 알려진 Euglena gracilis를 hot water로 추출하고(HWE), 그 잔존물을 methanol로 추출(HWME)한 후, murine macrophage RAW 264.7 cell에 처리하여 면역활성을 측정하였다. Murine macrophage RAW 264.7 cell에서 HWE 처리로 IL-1β와 TNF-α가 농도의존적으로 증가되었고, lipopolysaccharide에 의해 유도되는 IL-6와 TNF-α 생성이 HWME 처리에 의해 유의적으로 억제되는 것을 확인하였다. 또한 α-glucosidase, protein tyrosine phosphatase (PTP1B), tyrosinase, xanthine oxidase (XO), angiotensin converting enzyme (ACE) 등에 대한 저해활성을 조사하였다. 그 결과, E. gracilis HWE 추출물에서는 α-glucosidase, tyrosinase, ACE에서 약한 억제 활성을 보였으나, HWME 추출물에서는 PTP1B와 XO에서 유의적인 억제활성을 나타냈다. 따라서 본 연구를 통하여 E. gracilis 추출물의 면역조절 활성 뿐 만 아니라 당뇨와 심혈관 질환에 대한 유의적인 억제활성을 통해 다양한 건강기능성 식품의 소재로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

Abstract ▼ AI-Helper

Euglena gracilis is a microalga of great biotechnological interest that can create high levels of bioactive compounds, such as tocopherol, paramylon, and folic acid. The objective of this study was to investigate the biological activities of extracts from E. gracilis, especially those focused on immunological activity. E. gracilis biomass was extracted with hot water (HWE) and the remaining pellet was continuously extracted with methanol (HWME). First, we examined the effect of two extracts from E. gracilis on the production of nitric oxide (NO) and the expression of pro-inflammation cytokines, including IL-1β, IL-6, and TNF-α in murine macrophage RAW 264.7 cells. HWE treatment dose-dependently increased the production of IL-1β and TNF-α. On the other hand, treatment with HWME significantly decreased the generation of NO and pro-inflammatory cytokines (IL-6 and TNF-α) in lipopolysaccharide (LPS)-stimulated macrophage cells. In addition, other biological activities of the extracts were further analyzed: α-glucosidase inhibition, protein tyrosine phosphatase (PTP1B) inhibition, tyrosinase inhibition, xanthine oxidase (XO) inhibition, and angiotensin-converting enzyme (ACE) inhibition. Analysis of these biological activities showed that HWE has more inhibitory effects than HWME against α-glucosidase, tyrosinase, and XO agents. However, the inhibition of PTP1B and ACE with HWME were higher than with HWE. Taken together, the results suggested that E. gracilis possesses various biological activities―especially immunological capabilities―through regulation of cytokine production. Therefore, E. gracilis extract may be potentially useful for food material with immune-regulating effects.

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표/그림 (5)

그림 Fig. 1. Effects of the HWE and HWME from Euglena gracilis on nitric oxide (NO) production in RAW 264.7 cells. (A) Production of NO treated with extracts for 24 hr. (B) Cell viability treated with extracts for 24 hr. LPS (1 μg/ml) was used as a positive control. All data are presented as means±SD of three independent experiments. *p<0.05, **p<0.01 and ***p<0.001 compared with control. Control, non-stimulated cells; HWE, how water extract; HWME, methanol extract after hot water extraction; LPS, lipopolysaccharide.
그림 Fig. 2. Inhibition effects of the HWE and HWME from Euglena gracilis on nitric oxide (NO) in LPS-stimulated RAW 264.7 cells. (A) Inhibition effects of NO treated with extracts for 24 hr. (B) Cell viability treated with extracts for 24 hr. All data are presented as means ± SD of three independent experiments. *p<0.05 and ***p<0.001 compared with control. Control, LPS-stimu-lated cells; HWE, how water extract; HWME, methanol extract after hot water extraction; LPS, lipopolysaccharide.
그림 Fig. 3. Effects of the HWE and HWME from Euglena gracilis on the production of pro-inflammatory cytokine (IL-1β, IL-6 and TNF-α) in RAW 264.7 cells. Cells were treated with various concentration of HWE and HWME from Euglena gracilis (A) Production of IL-1β treated with extracts for 24 hr. (B) Production of IL-6 treated with extracts for 24hr. (C) Production of TNF-α treated with extracts for 24hr. LPS (1 μg/ml) was used as a positive control. All data are pre-sented as means ± SD of three independent experiments. **p<0.01 and ***p<0.001 compared with control. Control, non-stimulated cells; HWE, how water extract; HWME, methanol extract after hot water extraction; LPS, lip-opolysaccharide; TNF-α, tumor necrosis factor α; IL-6, in-terleukin 6; IL-1β, interleukin 1β.
그림 Fig. 4. Inhibition effects of the HWE and HWME from Euglena gracilis of pro-inflammatory cytokine (IL-1β, IL-6 and TNF-α) in LPS-stimulated RAW 264.7 cells. Cells were treated with various concentration of HWE and HWME from Euglena gracilis (A) Inhibition effects of IL-1β treat edwith extracts for 24 hr. (B) Inhibition effects of IL-6 treated with extracts for 24 hr. (C) Inhibition effects of TNF-α treated with extracts for 24 hr. All data are pre-sented as means ± SD of three independent experiments. **p<0.01 and ***p<0.001 compared with control. Control, LPS-stimulated cells; HWE, how water extract; HWME, methanol extract after hot water extraction; LPS, lipopoly-saccharide.
그림 Fig. 5. Various biological activities of HWE and HWME from Euglena gracilis. (A) Inhibitory activity of the HWE and HWME on α-glucosidase assay. Acarbose (62.5, 250 and 500 μg/ml) was used as a positive control. (B) Inhibitory activity of the HWE and HWME on PTP1B assay. Ursolic acid (0.1, 0.8 and 1.6 mM) was used as a positive control. (C) Inhibitory activity of the HWE and HWME on tyrosinase assay. Kojic acid (6.25, 12.5 and 25 μg/ml) was used as a positive control. (D) Inhibitory activity of the HWE and HWME on XO assay. Allopurinol (0.25, 1 and 4 μg/ml) was used as a positive control. (E) Inhibitory activity of the HWE and HWME on ACE assay. Captopril (1, 2 and 20 μM) was used as a positive control. All data are presented as means±SD of three independent experiments. *p<0.05, **p<0.01 and ***p<0.001 compared with control. Control, DW or methanol; HWE, how water extract; HWME, methanol extract after hot water extraction; PTP1B, protein tyrosine phosphatase; XO, xanthine oxidase; ACE, angiotensin converting enzyme.

AI 본문요약
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제안 방법

gracilis 균체 추출물의 다양한 생리활성을 확인하기 위하여 α-glucosidase, protein tyrosine phosphatase (PTP1B), ty- rosinase, xanthine oxidase (XO), angiotensin converting en- zyme (ACE)에 대한 저해 활성을 측정하였다.

대상 데이터

E. gracilis 균체는 부산대학교 사회환경시스템공학과 이태호 교수님 연구실에서 제공받았다. E.

데이터처리

모든 실험의 결과는 3번 반복 수행하여 얻어진 것으로, 통계분석은 one-way ANOVA (analysis of variation)에 의해 분석하여 mean±S.D로 표시하였고, 통계적 유의성은 *p<0.05, **p<0.01, ***p<0.001로 판정하였다.

성능/효과

gracilis 균체 열수 추출물(HWE)의 면역활성을 측정하기 위하여 murine macrophase RAW 264.7 cell에 24시간 동안 처리한 결과, positive control인 lipopolysaccharide (LPS)를 1 μg/ml 처리한 군에 비하여 NO의 생산능이 없는 것으로 나타났다(Fig
따라서 E. gracilis 균체의 열수 추출물과 메탄올 추출물은 RAW 264.7 cell에서 NO의 유의적인 생성능을 나타내지 않았다.
gracilis 균체 추출물의 murine macrophage RAW 264.7 cell에서의 cytokine 생성능을 측정하기 위하여 HWE와 HWME 를 처리한 결과, IL-1β와 TNF-α의 생성이 농도의존적으로 증가하였고(Fig
gracilis 균체 추출물의 면역억제 기능을 측정하기 위해 LPS와 함께 두 종류의 추출물을 24시간 동안 murine macro- phage RAW 264.7 cell에 각각 처리한 결과, 고농도의 HWME (300 μg/ml)에서 LPS에 의해 유도되는 NO의 생성이 42.08% 억제되는 것을 확인하였고 이때 세포 생존율도 농도 의존적으로 감소하는 것을 확인하였다 (Fig
2B). 이는 고농도의 HWME 처리로 세포 생존율에 영향을 주어 NO 생성에 대한 억제능이 나타난 것으로 사료되었으나 NO 저해능이 농도 의존적으로 현저히 높게 나타나므로 유의한 결과로 확인되었다. 그러나 HWE 처리군에서는 NO 저해 활성이 뚜렷하게 나타나지는 않았으며(Fig.
7 cell에서의 cytokine 생성능을 측정하기 위하여 HWE와 HWME 를 처리한 결과, IL-1β와 TNF-α의 생성이 농도의존적으로 증가하였고(Fig. 3), HWME를 처리한 군보다 HWE를 처리한 군에서 생성량이 더 높은 것을 확인하였다. IL-1β의 경우, LPS를 처리한 군에서 151.
gracilis HWME의 억제능을 측정한 결과, 30, 100, 300 μg/ml을 처리하였을 때, 각각 34(1.47%), 168.13(7.25%), 423.75(18.27%) pg/ml의 생성 억제능을 나타냈으며 TNF-α의 경우, 각각 98.88(11.54%), 135(15.76%), 243.5(28.43%) pg/ml 의 생성 억제능을 나타냈다
gracilis 균체 추출물이 추출 방법에 따라 열수 추출물(HWE)에서는 α-glucosidase, tyrosinase, ACE에 대한 낮은 억제 활성을 확인하였고, 열수 추출 후 메탄올 추출물(HWME)에서는 PTP1B, XO에 대해 농도 의존적으로 우수한 억제 활성을 나타내었다
이러한 결과를 종합해보면, E. gracilis 균체 추출물이 추출 방법에 따라 열수 추출물(HWE)에서는 α-glucosidase, tyrosinase, ACE에 대한 낮은 억제 활성을 확인하였고, 열수 추출 후 메탄올 추출물(HWME)에서는 PTP1B, XO에 대해 농도 의존적으로 우수한 억제 활성을 나타내었다.
따라서, E. gracilis 균체 추출물의 다양한 생리활성연구를 통해 건강기능성 식품 및 치료제로서의 가능성을 확인할 수 있었다.

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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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