[논문]TNF-𝛼/IFN-𝛾로 자극된 HaCaT 및 IgE로 감작된 RBL-2H3 세포에서 닥나무 가지 추출물의 알러지 염증반응 억제 효과

배원빈; 김은혜; 김민주; 양선아

doi:10.11002/fsp.2024.31.2.307

TNF-𝛼/IFN-𝛾로 자극된 HaCaT 및 IgE로 감작된 RBL-2H3 세포에서 닥나무 가지 추출물의 알러지 염증반응 억제 효과
Inhibitory effects of Broussonetia kazinoki twig extract on allergic inflammatory reactions in TNF-𝛼/IFN-𝛾-stimulated HaCaT and IgE-sensitized RBL-2H3 cells

Food science and preservation, v.31 no.2, 2024년, pp.307 - 314

배원빈 (계명대학교 식품가공학과) , 김은혜 (금오공과대학교 응용화학과) , 김민주 (계명대학교 식품가공학과) , 양선아 (계명대학교 식품가공학과)

초록
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닥나무는 항산화, 항암 효과뿐 아니라 천연 미백기능성분으로 인정받아 화장품 원료로 사용되며 닥나무의 잎과 가지는 식약처에 등재된 식용이 가능한 원료이다. 닥나무는 아시아에서 종이 제조 및 한의학적 용도로 사용되었고 항당뇨 등의 효능이 있으며, 다양한 플라보노이드와 알칼로이드를 포함하는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 닥나무 추출물의 피부 염증성 알러지 반응에 대한 효능을 평가하기 위하여, HaCaT 각질형성세포의 피부염증 억제와 RBL-2H3 세포의 알러지 반응 억제와 관련된 인자들에 미치는 영향에 관하여 연구하였다. HaCaT 및 RBL-2H3 세포에 대한 70% 에탄올 추출물의 세포독성은 나타나지 않았다. HaCaT 세포에서 TNF-𝛼와 IFN-𝛾의 자극으로 케모카인(TARC, MDC, RANTES) 생성이 증가하였으며, 시료처리에 따라 농도의존적으로 유의성 있게 감소하였다. 한편, IgE 처리로 활성화된 RBL-2H3 세포에서 증가하는 𝛽-hexosaminidase 방출과 염증성 사이토카인 TNF-𝛼, IL-4 생성이 시료 처리로 유의적으로 감소하는 것을 확인하였다. 따라서 닥나무 가지 추출물은 알러지 염증반응 완화 효과를 갖는 천연물 화장품 및 식품 원료로 활용이 가능할 것으로 예상된다.

Abstract ▼ AI-Helper

Broussonetia kazinoki twig extract (BKT) is recognized for its antioxidant and anti-cancer effects and natural whitening properties. So, it is used as a raw material for cosmetics. B. kazinoki twig is also an edible raw material. B. kazinoki has been used in Asia for paper production and oriental medicine, has anti-diabetic effects, and contains various flavonoids and alkaloids. In this study, to evaluate the efficacy of BKT on allergic skin inflammatory responses, we investigated its effects on factors related to skin inflammation in HaCaT keratinocytes and allergic responses in RBL-2H3 cells. There was no cytotoxicity of the 70% ethanol extract against HaCaT and RBL-2H3 cells. In HaCaT cells, stimulation with tumor necrosis factor-alpha (TNF-𝛼) and interferon-gamma (IFN-𝛾) increased the production of several chemokines, including thymus and activation-regulated chemokine (TARC), macrophage-derived chemokine (MDC), and regulated on activation, normal T cell expressed and secreted (RANTES). However, it was observed that this elevation was notably mitigated in a concentration-dependent manner upon treatment with BKT. Furthermore, BKT treatment demonstrated a significant reduction of 𝛽-hexosaminidase and inflammatory cytokines TNF-𝛼 and IL-4 in IgE-sensitized RBL-2H3 cells. Thus, it is expected that BKT can be used as a natural cosmetic and food ingredient that effectively suppresses allergic inflammatory reactions.

주제어

표/그림 (4)

그림 Fig. 1. Cytotoxicity of Broussonetia kazinoki Twig extract (BKT) on (A) HaCaT and (B) RBL-2H3 cells. Cell viability was measured by MTT assay. Values are mean±SD (n=3). Different letters (^a-c) on the bar indicate significant differences (p<0.05). NS, not significant.
그림 Fig. 2. Effect of Broussonetia kazinoki Twig extract (BKT) on (A) TARC, (B) MDC and (C) RANTES production in TNF-α/IFN-γ stimulated HaCaT cells. HaCaT cells were co-treated with BKT and TNF-α + IFN-γ for 24 h. After treatment, the production levels of TARC, MDC and RANTES were determined in cell cultured media and using a commercial ELISA kit. Values are mean±SD (n=3). Different letters (^a-f) on the bar indicate significant differences (p<0.05).
그림 Fig. 3. The inhibitory effect of Broussonetia kazinoki Twig extract (BKT) on β-hexosaminidase release in IgE-sensitized RBL-2H3 cells. IgE-sensitized RBL-2H3 cells were pretreated with BKT for 1 h prior to exposure to DNP-HSA for 4 h. Values are mean±SD (n=3). Different letters (^a-c) on the bar indicate significant differences (p<0.05).
그림 Fig. 4. Effect of Broussonetia kazinoki Twig extract (BKT) on (A) TNF-α and (B) IL-4 production levels in IgE-sensitized RBL-2H3 cells. IgE-sensitized RBL-2H3 cells were pretreated with BKT for 1 h prior to exposure to DNP-HSA for 4 h. Values are mean±SD (n=3). Different letters (^a-d) on the bar indicate significant differences (p<0.05). TNF-α and IL-4 production levels were determined in cell cultured media and using a commercial ELISA kit.

AI 본문요약
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제안 방법

HaCaT 피부각질세포에 독성을 나타내지 않는 닥나무 가지 추출물의 농도를 결정하기 위하여 MTT assay를 이용한 세포생존율을 확인하였다. HaCaT 피부각질세포에 10 ng/mL T+I와 시료를 100-1,000 µg/mL 농도로 처리한 결과(Fig.
RBL-2H3 세포에 독성을 나타내지 않는 닥나무 가지 추출물의 농도를 결정하기 위하여 MTT assay를 이용한 세포생존율을 확인하였다. RBL-2H3 세포를 DNP-IgE로 감작한 후 시료를 100-1,000 µg/mL 농도로 처리한 결과(Fig.
닥나무 가지 추출물의 HaCaT 세포에 대한 TARC, MDC, RANTES 생성에 미치는 영향을 평가하였다. 10 ng/mL T+I를 처리하여 염증을 유도한 HaCaT 피부각질세포에 대한 염증성 케모카인 생성 억제 효과를 측정한 결과는 Fig.
이에 본 연구에서는 닥나무 가지가 피부질환 관련 각질형성세포인 HaCaT 세포와 호염기성 백혈병 비만세포인 RBL-2H3 세포에서 케모카인, β-hexosaminidase 방출, 염증성 사이토카인의 분비에 대한 영향을 분석하였다.

대상 데이터

건조된 닥나무 가지는 청명약초(Chungju-si, Korea)에서 구입하여 사용하였다. 닥나무 가지는 5-10 mm의 크기로 분쇄하였다.

데이터처리

각 데이터는 statistical package for social sciences (SPSS 29.0, 2.0, IBM Corp., Armonk, NY, USA) software를 이용하여 one-way ANOVA를 실시한 후 유의성이 나타난 경우 집단 간 유의적인 차이를 Duncan의 사후검정(p<0.05)으로 집단 간의 차이를 검정하였다.
본 실험 결과들은 3회 반복 실험을 수행하고, 평균과 표준편차(mean±SD)로 나타내었다

이론/모형

세포배양액 내의 rat TNF-α (Abcam), rat IL-4 (Abcam, Cambridge, UK) 함량은 Chung 등(2020)의 방법을 참고하였으며, ELISA kit를 이용하여 제조사 지침에 따라 microplate reader로 측정하였다.

성능/효과

2A-2C), 100, 250, 500, 1,000 µg/mL의 닥나무 가지 추출물을 처리하였을 때 TARC, MDC, RANTES는 대조군 대비 염증성 케모카인 생성 억제율이 각각 최대 60.45%, 50.94%, 69.65%로, positive control인 silymarin보다 더 높은 억제활성을 나타내었으며, 농도의존적인 염증성 케모카인 생성 억제를 나타내었다.
RBL-2H3 cell에 DNP-IgE 감작 후 DNP-HSA 처리는 β-hexosaminidase 방출을 증가시켰고, 증가된 β-hexosaminidase는 닥나무 가지 추출물에 의해 농도의존적으로 감소하였으며, 닥나무 가지 추출물 100, 250, 500, 1,000 µg/mL 농도에서 각각 2.70%, 6.50%, 54.25%, 98.35% 감소하였다.
RBL-2H3 cell에 DNP-IgE 감작 후 DNP-HSA 처리는 TNF-α, IL-4의 방출을 증가시켰고, 증가된 TNF-α, IL-4는 닥나무 가지 추출물 250, 500 그리고 1,000 µg/mL 농도 처리에 의해 감소하였으며, 닥나무 가지 추출물 100, 250, 500, 1,000 µg/mL 농도에서 TNF-α가 각각 22.52, 49.23, 89.10, 98.13% 감소하였고, IL-4는 6.03, 63.35, 89.18, 89.22% 감소하였다.
닥나무 가지 추출물이 3가지 케모카인 TARC, MDC, RANTES 생성에 미치는 영향을 확인한 결과, 10 ng/mL의 T+I에 의해 증가된 TARC, MDC, RANTES 생성을 유의하게 억제하였다. 본 실험결과는 닥나무 가지가 피부각질세포에서 케모카인 분비를 억제하여 알러지성 피부 염증 반응을 효과적으로 개선할 수 있는 소재로 사용될 수 있음을 시사한다.
2와 같다. 본 실험에서 10 ng/mL T+I 처리를 통해 HaCaT 피부각질세포 내의 TARC, MDC, RANTES 생성이 증가되었으며(Fig. 2A-2C), 100, 250, 500, 1,000 µg/mL의 닥나무 가지 추출물을 처리하였을 때 TARC, MDC, RANTES는 대조군 대비 염증성 케모카인 생성 억제율이 각각 최대 60.
본 연구 결과, 닥나무 가지 추출물이 비만세포가 활성화될 때 분비되는 β-hexosaminidase 및 사이토카인(TNF-α 그리고 IL-4)의 발현을 현저하게 억제하였으므로 비만세포로 인한 알러지 반응 또는 염증반응을 완화하여 알러지 저감화 효과를 유도할 수 있을 것으로 사료된다.
본 연구에서 사용한 닥나무 가지 추출물은 β-hexosaminidase 방출을 억제함으로써 항알러지 효과가 있음을 알 수 있다.

후속연구

닥나무 가지 추출물이 3가지 케모카인 TARC, MDC, RANTES 생성에 미치는 영향을 확인한 결과, 10 ng/mL의 T+I에 의해 증가된 TARC, MDC, RANTES 생성을 유의하게 억제하였다. 본 실험결과는 닥나무 가지가 피부각질세포에서 케모카인 분비를 억제하여 알러지성 피부 염증 반응을 효과적으로 개선할 수 있는 소재로 사용될 수 있음을 시사한다.
세포의 탈과립 정도를 알 수 있는 β-hexosaminidase 방출 억제 효과를 가진 천연식품소재 발굴은 알러지 반응을 유발할 수 있는 식품으로 개발할 때 알러지를 저감화할 수 있는 제품에 활용할 수 있을 것이며, 건강기능식품, 건강보조식품 개발 등 광범위한 분야에 활용할 수 있을 것이다

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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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