[논문]고장초 추출물의 t-BHP로 산화적 손상이 유도된 HepG2 세포 보호 효과

박세호; 이재열; 양선아; 방대석; 지광환

doi:10.5352/jls.2021.31.3.338

고장초 추출물의 t-BHP로 산화적 손상이 유도된 HepG2 세포 보호 효과
The Protective Effect of Zizania latifolia Extract against t-BHP-induced Oxidative Stress in HepG2 Cells 원문보기

생명과학회지 = Journal of life science, v.31 no.3, 2021년, pp.338 - 345

박세호 (금오공과대학교 응용화학과) , 이재열 (금오공과대학교 응용화학과) , 양선아 (계명대학교 식품가공학과) , 방대석 (금오공과대학교 화학공학과) , 지광환 (금오공과대학교 응용화학과)

초록
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고장초는 오랫동안 식용 및 의약 목적으로 차를 만드는 데 사용되어 왔다. 그러나 고장초를 고부가가치 식용 재료로 사용하는 연구는 불충분하다. 이전 연구에서 우리는 tricin이 고장초의 주요 화합물임을 확인했다. 본 연구에서는 고장초 추출물의 HepG2 세포 보호 효과를 조사하였다. 고장초 추출물 또는 tricin의 HepG2 세포에 대한 독성 실험 결과, 사용한 모든 농도에서 고장초 추출물 또는 tricin에 대한 독성은 나타나지 않았다. 또한 tert-butyl hydroperoxide (t-BHP)에 의해 감소된 세포 생존율은 고장초 추출물(100 ㎍/ml에서 69.23%) 또는 tricin (100 ng/ml에서 74.47%)에 의해 증가되었다. 또한 고장초 추출물(250 ㎍/ml) 또는 tricin (250 ng/ml)은 산화적 손상에 의한 활성 산소종(ROS) 생성을 효과적으로 억제했다. 또한 항산화 효소로 알려진 superoxide dismutase 1(SOD1), catalase, heme oxygenase-1 (HO-1), nuclear factor erythroid-related factor 2 (Nrf2)의 단백질 발현은 고장초 추출물(100 ㎍/ml에서 2.1, 1.6, 1.7, 1.5배) 또는 tricin (250 ng/ml에서 2.6, 1.8, 2.2, 2.0배) 처리로 증가했으며, 이는 고장초 추출물의 HepG2 세포 보호 효과는 tricin의 활성과 관련이 있다는 것을 시사한다. 종합하면 고장초는 간 기능개선 관련 기능성 식품 소재로 개발이 가능할 것으로 기대된다.

Abstract ▼ AI-Helper

Zizania latifolia has long been used as a tea for both edible and medicinal purposes. However, research into the use of Z. latifolia as a high value-added edible material is lacking. In a previous study, we confirmed that tricin is the major component in Z. latifolia. In this study, we investigated the protective effect of a Z. latifolia extract (ZLE). Toxicity tests of ZLE or tricin on HepG2 cells revealed no toxicity due to ZLE or tricin at all concentrations used. The reduction in cell viability by tert-butyl hydroperoxide (t-BHP) was suppressed by treatment with ZLE or tricin. In addition, ZLE or tricin effectively inhibited the production of reactive oxygen species (generation of hydrogen peroxide, alkoxy free radicals, and peroxyl free radicals by t-BHP) and oxidative damage. ZLE or tricin treatments also increased the protein expression of superoxide dismutase 1 (SOD1), catalase, heme oxygenase-1 (HO-1), and nuclear factor erythroid-related factor 2 (Nrf2), which are known as antioxidant enzymes, suggesting that the protective effect of ZLE is related to activation of tricin. Taken together, the results indicate that Z. latifolia can be developed as a functional food material for improving liver function.

주제어

표/그림 (4)

그림 Fig. 1. Cell viability of HepG2 cells according to ZLE concentration. HepG2 cells were seeded into a 24-well cell culture plate (1×10⁵ cells/well) and incubated for 24 hr. The cells were treated with various concentration of ZLE (50, 100, 250, 500 μg/ml) or tricin (50, 100, 250 ng/ml). After incubation for 24 hr, MTT reagent in PBS (5 mg/ml, 20 μl) was added to each well. After 4 hr incubation, each well was measured at 550 nm using a microplate spectrophotometer. The value represents mean ± SD of three different experiments (^*p<0.05, ^**p<0.01, ^***p<0.001 compared to the control).
그림 Fig. 2. Protective effect of ZLE on t-BHP-induced oxidative stress in HepG2 cells. HepG2 cells were seeded into a 24-well cell culture plate (1×10⁵ cells/well) and incubated for 24 hr. The cells were treated with various concentration of ZLE (50, 100, 250, 500 μg/ml) or tricin (50, 100, 250 ng/ml). After incubation for 24 hr, the cells were treated with 1 mM t-BHP for 1 hr and then MTT reagent in PBS (5 mg/ml, 20 μl) was added to each well. After 4 hr incubation, each well was measured at 550 nm using a microplate spectrophotometer. The value represents mean ± SD of three different experiments (^*p<0.05, ^**p<0.01, ^***p<0.001 compared to t-BHP-treated cells, ^#p<0.05 compared to the control).
그림 Fig. 3. Inhibition of ROS generation at various concentration of ZLE against t-BHP-induced oxidative stress in HepG2 cells. HepG2 cells were seeded at a density of 1×10⁵ cells/well in 24-well cell culture plate and incubated for 24 hr. The cells were treated with various concentration of ZLE (50, 100, 250, 500 μg/ml) or tricin (250 ng/ml). After incubation for 24 hr, the cells were treated with 1 mM t-BHP for 1 hr and then the cells were washed twice with PBS. The cells were fixed with 4% formaldehyde with PBS. Cells loaded with DCF-DA (20 μM) and DAPI (0.5 μg/ml) for 20 mins, and then the cells were washed twice with PBS. The DCFDA/DAPI-stained cells were pictured by a fluorescence microscope (Scale bar=100 μm).
그림 Fig. 4. Effect of ZLE or tricin on SOD1, catalase, HO-1, and Nrf2 protein expressions in t-BHP-induced oxidative stress in HepG2 cells. HepG2 cells were seeded at a density of 5×10⁵ cells/well in 6-well cell culture plate and incubated for 24 hr. The cells were treated with various concentration of ZLE (50, 100, 250, 500 μg/ml) or tricin (250 ng/ml). After incubation for 24 hr, the cells were treated with 1 mM t-BHP for 1 hr and then the cells were washed twice with PBS. Each protein (20 μg/lane) were electrophoresis on 10% SDS-PAGE and transferred onto PVDF membrane. The immunoblot was incubated overnight with blocking solution (5% skim milk) at 4℃, followed by incubation with primary antibodies. Blots were washed twice with TBST and incubated with secondary antibody for 1 hr at room temperature. Blots were again washed twice with TBST and then developed by ECL solution. β-actin was used as a housekeeping protein. The value represents mean ± SD of three different experiments (^*p<0.05, ^**p<0.01, ^***p<0.001 001 compared to t-BHP- treated cells, ^#p<0.05 compared to the control).

AI 본문요약
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데이터처리

본 실험에서 얻어진 결과에 모든 값은 3회 이상의 반복실험의 측정값의 평균±표준오차로 나타내었으며, 실험 결과 값에 대한 통계적 분석은 Student’s t-test를 이용하여 분석하였으며, p값이 0.05 이하이면 유의성이 있다고 판단하였다.

이론/모형

ZLE 또는 tricin의 HepG2 세포에 대한 세포 보호 효과를 MTT assay로 측정하였다. 그 결과, t-BHP가 처리된 HepG2 세포는 49%의 세포 생존율을 보임으로써 산화적 스트레스에 의한 HepG2 세포의 손상이 유도되었음을 확인하였다.
ZLE 또는 tricin의 HepG2 세포의 활성산소 억제를 확인하기 위해 DCF-DA assay를 수행하였다. t-BHP가 처리된 HepG2 세포에서는 정상세포에 비해 ROS가 다량 발생하는 것을 관찰할 수 있었으며 ZLE의 처리 농도에 따라 세포내 ROS의 발생량이 감소하고 고농도의 tricin의 처리로 효과적으로 ROS가 억제되는 것을 관찰할 수 있었다(Fig.

성능/효과

ZLE 또는 tricin의 HepG2 세포에 대한 세포 생존율을 MTT assay로 측정한 결과, 본 연구에서 사용된 범위의 ZLE 또는 tricin의 처리 농도에서 세포 생존율의 유적 변화가 나타나지 않았다 (Fig. 1).
ZLE 또는 tricin의 HepG2 세포의 활성산소 억제를 확인하기 위해 DCF-DA assay를 수행하였다. t-BHP가 처리된 HepG2 세포에서는 정상세포에 비해 ROS가 다량 발생하는 것을 관찰할 수 있었으며 ZLE의 처리 농도에 따라 세포내 ROS의 발생량이 감소하고 고농도의 tricin의 처리로 효과적으로 ROS가 억제되는 것을 관찰할 수 있었다(Fig. 3).
그 결과, t-BHP가 처리된 HepG2 세포는 49%의 세포 생존율을 보임으로써 산화적 스트레스에 의한 HepG2 세포의 손상이 유도되었음을 확인하였다. t-BHP로 산화적 스트레스에 의해 손상이 유도된 HepG2 세포는 ZLE의 처리 농도가 증가함에 따라 세포 생존율이 각각 79.25, 87.54,96.64%로 증가하는 것을 확인하여 HepG2 세포 손상에 대한 보호 효과가 우수함을 확인하였으며 tricin의 처리에 의해 세포 생존율이 86.48%까지 증가하는 것을 확인하였다(Fig. 2).
ZLE 또는 tricin의 HepG2 세포에 대한 세포 보호 효과를 MTT assay로 측정하였다. 그 결과, t-BHP가 처리된 HepG2 세포는 49%의 세포 생존율을 보임으로써 산화적 스트레스에 의한 HepG2 세포의 손상이 유도되었음을 확인하였다. t-BHP로 산화적 스트레스에 의해 손상이 유도된 HepG2 세포는 ZLE의 처리 농도가 증가함에 따라 세포 생존율이 각각 79.
따라서 본 연구에서 산화적 손상이 유도된 HepG2 세포의 ZLE의 보호 효과가 100 μg/ml의 농도에서 나타나고, 세포내 발생된 ROS의 효과적인 억제 및 ROS의 제거를 담당하는 단백질의 증가를 종합하면, ZLE의 HepG2 세포 보호 효과는 세포 내 ROS의 제거 단백질 과발현을 ZLE가 유도하여 세포내 ROS 발생량을 억제하는 메커니즘으로 세포 보호 효과를 나타내는 것으로 판단된다
3). 이 결과는 ZLE의 주요 성분인 항산화 효능을 갖는 tricin에 의해 HepG2 세포를 보호함을 시사한다.

후속연구

따라서 본 연구에서 산화적 손상이 유도된 HepG2 세포의 ZLE의 보호 효과가 100 μg/ml의 농도에서 나타나고, 세포내 발생된 ROS의 효과적인 억제 및 ROS의 제거를 담당하는 단백질의 증가를 종합하면, ZLE의 HepG2 세포 보호 효과는 세포 내 ROS의 제거 단백질 과발현을 ZLE가 유도하여 세포내 ROS 발생량을 억제하는 메커니즘으로 세포 보호 효과를 나타내는 것으로 판단된다. 아직까지 HepG2 세포에 대한 ZLE의 보호 효과 중 산화적 스트레스의 제거에 의한 HepG2 세포의 보호 효과만을 규명한 연구로 본 연구를 기초로 향후 ZLE이 간을 보호하기 위한 기능성 식품 소재로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

참고문헌 (35)

Alam, M. B., Ju, M. K. and Lee, S. H. 2017. DNA protecting activities of Nymphaea nouchali (Burm. f) flower extract attenuate t-BHP-induced oxidative stress cell death through Nrf2-mediated induction of heme oxygenase-1 expression by activating MAP-kinases. Int. J. Mol. Sci. 18, 2069.

상세보기
An, M. R., Kim, H. K., Moon, J. M., Ko, H. S., Paul, C. and Lim, Y. H. 2020. Enzyme-treated Zizania latifolia ethanol extract protects from UVA irradiation-induced wrinkle formation via inhibition of lysosome exocytosis and reactive oxygen species generation. Antioxidants 9, 912.

상세보기
Bajpai, V. K., Alam, M. B., Ju, M. K., Kwon, K. R., Huh, Y. S., Han, Y. K. and Lee, S. H. 2018. Antioxidant mechanism of polyphenol-rich Nymphaea nouchali leaf extract protecting DNA damage and attenuating oxidative stress-induced cell death via Nrf2-mediated heme-oxygenase-1 induction coupled with ERK/p38 signaling pathway. Biomed. Pharmacother. 103, 1397-1407.

상세보기
Chelombitko, M. A. 2018. Role of reactive oxygen species in inflammation: A minireview. Moscow Univ. Biol. Sci. Bull. 73, 199-202.

상세보기
Cracowski, J. L., Marpeau, C., Carpentier, P. H., Imbert, B., Hunt, M., Stanke-Labesque, F. and Bessard, G. 2001. Enhanced in vivo lipid peroxidation in scleroderma spectrum disorders. Arthritis Rheum. 44, 1143-1148.

상세보기
Fakhruddin, S., Alanazi, W. and Jackson, K. E. 2017. Diabetes-induced reactive oxygen species: mechanism of their generation and role in renal injury. J. Diabetes Res. 2017, 1-30.

상세보기
Han, S., Zhang, H., Qin, L. and Zhai, C. 2013. Effects of dietary carbohydrate replaced with wild rice (Zizania latifolia (Griseb) Turcz) on insulin resistance in rats fed with a high-fat/cholesterol diet. Nutrients 5, 552-564.

상세보기
Han, S. F., Zhang, H. and Zhai, C. K. 2012. Protective potentials of wild rice (Zizania latifolia (Griseb) Turcz) against obesity and lipotoxicity induced by a high-fat/cholesterol diet in rats. Food Chem. Toxicol. 50, 2263-2269.

상세보기
Je, J. Y. and Lee, D. B. 2015. Nelumbo nucifera leaves protect hydrogen peroxide-induced hepatic damage via antioxidant enzymes and HO-1/Nrf2 activation. Food Funct. 6, 1911-1918.

상세보기
Kang, K. S., Jho, E. H., Lee, H. J., Oidovsambuu, S., Yun, J. H., Kim, C. Y., Yoo, J. H., Kim, Y. J., Kim, J. H., Ahn, S. Y. and Nho, C. Y. 2011. Youngia denticulata protects against oxidative damage induced by tert-butylhydroperoxide in HepG2 cells. J. Med. Food 14, 1198-1207.

원문보기 상세보기
Lee, C. Y., Yang, M. H. and Moon, J. O. 2019. Antioxidant and hepatoprotective effects of the ethanol extract of Dendropanax morbifera Leveille on the t-butyl hydroperoxide-induced HepG2 cell damages. Kor. J. Pharmocogn. 50, 32-36.
Lee, D. S., Keo, S., Cheng, S. K., Oh, H. C. and Kim, Y. C. 2016. Protective effects of Cambodian medicinal plants on tert-butyl hydroperoxide-induced hepatotoxicity via Nrf2-mediated heme oxygenase-1. Mol. Med. Rep. 15, 451-459.

상세보기
Lee, E. G., Kim, K. B. and Jeong, J. M. 2006. Hepatoprotective effects of poly herb formulation (Hepa-1000) on t-BHP induced toxicity in human hepatoma cells. J. Kor. Soc. Food Sci. Nutr. 35, 1121-1126.

원문보기 상세보기
Lee, E. J., Yu, M. H., Garcia, C. V., Jhee, K. H. and Yang, S. A. 2017. Inhibitory effect of Zizania latifolia chloroform fraction on allergy-related mediator production in RBL-2H3 cells. Food Sci. Biotechnol. 26, 481-487.

상세보기
Lee, E. J., Whang, E. Y., Whang, K., Lee, I. S. and Yang, S. A. 2009. Anti-allergic effect of Zizania latifolia Turcz extracts. Kor. J. Food Sci. Technol. 41, 717-721.
Lee, H. J., Kim, J. H., Lee, S. Y., Park, J. H. and Hwang, G. S. 2012. Processed Panax ginseng, Sun ginseng, decreases oxidative damage induced by tert-butyl hydroperoxide via regulation of antioxidant enzyme and anti-apoptotic molecules in HepG2 cells. J. Ginseng Res. 36, 248-255.

원문보기 상세보기
Lee, J. Y., Park, S. H., Jhee, K. H. and Yang, S. A. 2020. Tricin isolated from enzyme-treated Zizania latifolia extract inhibits IgE-mediated allergic reactions in RBL-2H3 cells by targeting the Lyn/Syk pathway. Molecules 25, 2084.

상세보기
Lee, Y. J., Kim, N. S., Shon, M. S., Kim, G. N., Hwang, Y. I. and Park, E. J. 2016. Effect of fermented herbal mixture against oxidative stress in HepG2 and PC12 cells. J. Kor. Soc. Food Sci. Nutr. 45, 1057-1064.

원문보기 상세보기
Lime, C. F., Valentao, P. C. R., Andrade, P. B., Seabra, R. M., Fernandes-Ferreira, M. and Pereira-Wilson, C. 2007. Water and methanolic extracts of Salvia offiicinalis protect HepG2 cells from t-BHP induced oxidative stress. Chem. Biol. Interact. 167, 107-115.

상세보기
Moon, J. M., Park, S. H., Jhee, K. H. and Yang, S. A. 2018. Protection against UVB-induced wrinkle formation in SKH1 hairless mice: efficacy of tricin isolated from enzymetreated Zizania latifola extract. Molecules 23, 2254.

상세보기
Paik, Y. H. 2008. Fibrogenesis and antifibrotic therapy. Clin. Mol. Hepatol. 14, 7-13.
Park, S. H., Lee, J. Y. and Yang, S. A. 2017. Comparative analysis of anti-oxidative, anti-inflammatory, anti-allergy, and whitening effects of different solvent extracts from Zizania latifolia. J. Life Sci. 27, 994-1002.

원문보기 상세보기
Park, S. H., Lee, S. S., Bang, M. H., Jo, S. K., Jhee, K. H. and Yang, S. A. 2019. Protection against UVB-induced damages in human dermal fibroblasts: efficacy of tricin isolated from enzyme-treated Zizania latifolia extract. Biosci. Biotechnol. Biochem. 83, 551-560.

상세보기
Park, W. H. and Cha, Y. Y. 2004. Inhibition effect of Zizania latifolia on apoptosis induced by H 2 )O 2 ) in Neuro2A cell. Kor. J. Oriental Physiol. Pathol. 19, 1062-1067.
Rhim, T. J. and Choi, M. Y. 2011. The antioxidative effects of Rhododendron brachycarpum extracts. Kor. J. Plant Res. 24, 456-460.

원문보기 상세보기
Richter, K. and Kietzmann, T. 2016. Reactive oxygen species and fibrosis: further evidence of a significant liaison. Cell Tissue Res. 365, 591-605.

상세보기
Slamenova, D., Kozics, K., Hunakova, L., Melusova, M., Navarova, J. and Horvathova, E. 2013. Comparison of biological processes induced in HepG2 cells by tert-butyl hydroperoxide (t-BHP) and hydroperoxide (H 2 O 2 ): The influence of carvacrol. Mutat. Res. Genet. Toxicol. Environ. Mutagen. 757, 15-22.

상세보기
Sohn, J. H., Han, K. L., Lee, S. H. and Hwang, J. K. 2005. Protective effects of panduratin A against oxidative damage of tert-butylhyroperoxide in human HepG2 cells. Biol. Pharm. Bull. 28, 1083-1086.

상세보기
Solin, M. L., Ahola, H., Haltia, A., Ursini, F., Montine, T., Roveri, A., Kerjaschki, D. and Holthofer, H. 2001. Lipid peroxidation in human proteinuric disease. Kidney Int. 59, 481-487.

상세보기
Stanely Mainzen Prince, P. and Menon, V. P. 2001. Antioxidant action of Tinospora cordifolia root extract in alloxan diabetic rats. Phytother. Res. 15, 213-218.

상세보기
Valko, M., Leibfritz, D., Moncol, J., Cronin, M. T. D., Mazur, M. and Telser, J. 2007. Free radicals and antioxidants in normal physiological functions and human disease. Int. J. Biochem. Cell Biol. 39, 44-84.
Waza, A. A., Hamid, Z., Bhat, S. A., Shah, N. U. D., Bhat, M. and Ganai, B. 2018. Relaxin protects cardiomyocytes against hydroxia-induced damage in in-vitro conditions: Involvement of Nrf2/HO-1 signaling pathway. Life Sci. 213, 25-31.

상세보기
Xu, N., Jiang, S., Persson, P. B., Persson, E. A. G., Lai, E. Y. and Patzak, A. 2020. Reactive oxygen species in renal vascular function. Acta Physiol. 229, e13477.

상세보기
Yeon, S. H., Ham, H. M., Sung, J. H., Kim, Y. H., Namkoong, S. G., Jeong, H. S. and Lee, J. S. 2013. Antioxidant activities of hot water extract from Cornus walteri Wanger against oxidative stress induced by tert-butyl hydroperoxide in HepG2 cells. J. Kor. Soc. Food Sci. Nutr. 42, 1525-1532.

원문보기 상세보기
Zhang, H., Cao, P., Agellon, L. B. and Zhai, C. K. 2009. Wild rice (Zizania latifolia (Griseb) Turcz) improves the serum lipid profile and antioxidant status of rats fed with a high fat/cholesterol diet. Br. J. Nutr. 102, 1723-1727.

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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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