보고서 정보
주관연구기관 |
이화여자대학교 산학협력단 Ewha Womans University |
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
|
발행년월 | 2016-02 |
과제시작연도 |
2015 |
주관부처 |
농촌진흥청 Rural Development Administration(RDA) |
등록번호 |
TRKO201600003261 |
과제고유번호 |
1395039758 |
사업명 |
국책기술개발 |
DB 구축일자 |
2016-06-25
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DOI |
https://doi.org/10.23000/TRKO201600003261 |
초록
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Ⅳ. 연구개발결과
제주 조릿대 잎 추출물과 p-courmaric acid, tricin 의 항염증 효능을 규명함. In vitro 실험으로 장환경과 비슷한 환경을 만들기 위해 epithelial 세포인 CaCo2 세포와 대식세포인 Raw 264.7 세포를 co-culture 하여, 제주 조릿대 잎 추출물과 활성성분의 염증성 매개인자 분비, 단백질, mRNA 발현을 측정하였음. LPS에 의해 유도된 염증매개 인자들인 NO, PGE2, IL-1β, IL-6 분비, iNOS, COX-2의 단백질 발현, TNF-a, IL-6
Ⅳ. 연구개발결과
제주 조릿대 잎 추출물과 p-courmaric acid, tricin 의 항염증 효능을 규명함. In vitro 실험으로 장환경과 비슷한 환경을 만들기 위해 epithelial 세포인 CaCo2 세포와 대식세포인 Raw 264.7 세포를 co-culture 하여, 제주 조릿대 잎 추출물과 활성성분의 염증성 매개인자 분비, 단백질, mRNA 발현을 측정하였음. LPS에 의해 유도된 염증매개 인자들인 NO, PGE2, IL-1β, IL-6 분비, iNOS, COX-2의 단백질 발현, TNF-a, IL-6 mRNA 발현이 조릿대잎 추출물과 p-coumaric acid, tricin에 의해 유의적으로 억제되었음. 이 실험들에서 제주조릿대 추출물의 효과가 개별 활성물질인 p-coumaric acid, tricin 효과보다 우수했음이 확인되었음. 항염효과와 마찬가지로 항암줄기세포 효과에서도 조릿대 추출물의 효과가 활성물질인 p-coumaric acid, tricin 개별효과보다 우수하였음. In vivo 실험을 통해서 제주 조릿대잎 추출물을 경구투여 했을 때 DSS유도로 짧아진 대장 길이를 회복하고 임상적 염증 지표인 DAI score, histopathology score가 개선됨을 확인하였고, 제주 조릿대잎 추출물의 투여에 따른 동물모델의 세포분열마커의 변화 분석 결과 조릿대를 경구투여한 군에서 PCNA의 발현이 억제되었음. 또한 제주 조릿대잎 추출물 투여에 따른 동물모델의 혈장에서의 염증성 매개인자인 TNF-a와 IL-6 분비, 대장조직에서의 iNOS, COX-2, PPAR-γ의 단백질 발현, MAPK인 ERK, JNK, p38의 인산화, TNF-a mRNA 발현이 억제되었음.
또한, 제주 조릿대 잎 추출물과 p-courmaric acid, tricin 의 항암줄기세포효능을 규명하였음. In vitro 실험으로 HT-29와 HCT-116 대장암세포에서 CD133+CD44+ 대장암줄기세포를 분리하여, 제주 조릿대 잎 추출물과 p-courmaric acid, tricin의 대장암 줄기세포 분화유도 효과를 cytokeratin 20 단백질 발현 증가를 통해 확인하였음. 더불어, 대장암줄기세포에서 제주 조릿대잎 추출물과 p-courmaric acid, tricin에 의해 암줄기세포의 중요한 특징인 자가복제가 억제됨을 clonogenic assay 및 sphere formation assay를 통해 규명하였음. 이러한 조릿대의 암줄기세포 억제 효능의 분자적 기전 규명을 위해 조릿대잎 추출물과 조릿대의 활성물질 처리 시 변하는 여러 암줄기세포 마커 및 암줄기세포 관련 마커와 신호전달 마커인 DLK1, Sox-2, Notch1, HIF-1α, VEGF, β-catenin 등의 단백질 발현 또는 mRNA 발현이 억제됨을 확인함으로써 조릿대의 항대장암 기능성을 세포실험 수준에서 증명하였음. 이러한 조릿대잎 추출물의 항암줄기세포 효과는 in vivo xenograft 모델을 이용하여 다시 확인 한 결과, 제주 조릿대잎 추출물의 투여에 따라 조릿대를 경구투여한 군에서 DLK1 의 발현이 억제 되었고, 동물모델의 대장암 억제 기전 마커인 HIF-1a, VEGF, p-ERK의 단백질 발현이 억제됨을 확인함으로써, 조릿대의 항대장암 효능을 in vivo 수준으로 확대하여 규명하였음.
마지막으로, 제주 조릿대 잎 추출물의 in vivo 만성 대장염 동물 모델에서 항산화 효과 및 DNA damge 억제 효과, 장내 미생물 군집에 미치는 영향을 확인하였음. 제주 조릿대 잎 추출물 투여에 따른 동물 모델의 항산화효소 활성변화 분석 결과 조릿대를 경구 투여한 군에서 항산화효소 SOD, catalase, Gpx1의 발현이 조절되었고, 동물 모델의 DNA damage 마커인 8-oxo-dG의 발현이 억제되었음. 또한, 만성 대장염을 유도한 동물의 변에서 추출한 genomic DNA를 sequencing을 통해 분석한 결과, 대조군과 만성염증성 장 질환군 간의 장내 미생물 군집의 유의미한 변화가 관찰되었고 조릿대 잎 추출물 투여한 동물 군에서 만성염증성 장 질환군과 비교하여 유의미하게 미생물 군집의 다양성 변화(α-diversity, β-diversity)와 미생물의 구성이 phylum level, class level, species level 등에서 대조군 수준으로 회복되었음.
이로써, 제주 조릿대 잎 추출물의 만성대장염, 대장암줄기세포 억제효과와 대장미생물의 균형에 미치는 영향을 규명함으로써 제주 조릿대 잎 추출물이 총체적인 장건강 보호와 치료에 긍정적인 효과가 있음을 규명하였음.
Abstract
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Sasa quelpaertensis Nakai is native to Korea and is only grown on Mt. Halla in Jeju Island, Korea. Although its beneficial effects for several chronic diseases are well-known, the role of its effects on chronic intestinal inflammation, colon cancer stem cells (CSCs), and intestinal microbiome are li
Sasa quelpaertensis Nakai is native to Korea and is only grown on Mt. Halla in Jeju Island, Korea. Although its beneficial effects for several chronic diseases are well-known, the role of its effects on chronic intestinal inflammation, colon cancer stem cells (CSCs), and intestinal microbiome are limited. Inflammatory bowel diseases (IBD) are chronic inflammatory disorders of gastrointestinal tract. It has been reported that IBD is associated with colon cancer which is one of the most common types of cancer diagnosed and a major cause of cancer-related mortality. The present study hypothesized that Sasa quelpaertensis leaf extract (SQE) would exert a protective effect on inflammation and oxidative stress in a dextran sulfate sodium (DSS)-induced colitis mouse model and on colon CSCs. Effect of SQE on proinflammatory markers, mitogen-activated protein kinase signaling (MAPKs), activation of nuclear factor κB (NF- κB), and anti-oxidant enzyme activity, DNA damage in DSS-induced colitis mice model were investigated. In addition, chemopreventive effects of SQE on the characteristics of colon CSCs in vitro and in vivo. Pyroseuqencing was used to analyze the effect of SQE on intestinal microbiota profiles in chronic inflammatory models. Results showed that SQE attenuated the severity of DSS-induced colitis, as assessed by disease activity index scores, shrinkage of colon length, and histopathologic changes. SQE suppressed DSS-induced proliferation in distal colon tissues, and levels of tumor necrosis factor-α in serum and colon tissues, nitric oxide synthase, cyclooxygenase, and levels of phosphorylated MAPK and IκBα in colon tissues. Furthermore, SQE treatment significantly suppressed the self-renewal capacity of colon CSCs, and down-regulated β-catenin and phosphorylated GSK3β, while it significantly enhanced cell differentiation. SQE also down-regulated the expression of several CSC markers, including DLK1, Notch1, and Sox-2 in vitro and in vivo. SQE suppressed 8-oxo-dG of oxidative DNA damage marker, SOD, and MDA activity in plasma. The antioxidant enzyme expression, SQD2, Gpx1, and catalase in colon tissues was higher and SOD1 expression was lower in SQE supplementation group compared to those of DSS group. Finally, administration of SQE helpled to prevent intestinal dysbiosis associated with colitis through recovering changed microbial composition and diversity. Taken together, these results provide evidence that SQE inhibits inflammation and colon cancer by regulating inflammatory cytokines, characteristics of CSCs, antioxidant enzymes, and intestinal microbiome profiles which indicates its benefit for colon health.
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