보고서 정보
주관연구기관 |
동아대학교 Donga University |
연구책임자 |
정영기
|
참여연구자 |
최영현
,
설상철
,
서민정
,
박정욱
,
강병원
,
김민정
,
이혜현
,
조영수
,
김정인
,
안희영
,
이재헌
,
이진우
,
정민호
,
서수영
,
이상화
,
서권일
,
이미경
,
권순재
,
이진
|
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
|
발행년월 | 2013-07 |
주관부처 |
농림축산식품부 Ministry of Agriculture, Food and Rural Affairs(MAFRA) |
등록번호 |
TRKO201800001420 |
DB 구축일자 |
2019-04-27
|
초록
▼
IV. 연구개발결과
□ 육종한 코디세핀 고함유 번데기 동충하초 (Cordyceps militaris JLM 0636)의 코디세핀 함량은 증류수를 이용하여 초음파추출을 하였을 때 가장 효율적이며, 코디세핀 함량은 7.42 mg/g으로 시판의 번데기 동충하초 보다 최고 7배 정도 높게 나타났으며 눈꽃 동충하초는 cordycepin이 검출되지 않았다.
□ 동충하초의 면역활성은 Th1 cytokine인 IL-2, TNF-α의 생성은 억제되었으며, Th2 cytokine인 IL-4, IL-10의 생성은 증가하였다.
IV. 연구개발결과
□ 육종한 코디세핀 고함유 번데기 동충하초 (Cordyceps militaris JLM 0636)의 코디세핀 함량은 증류수를 이용하여 초음파추출을 하였을 때 가장 효율적이며, 코디세핀 함량은 7.42 mg/g으로 시판의 번데기 동충하초 보다 최고 7배 정도 높게 나타났으며 눈꽃 동충하초는 cordycepin이 검출되지 않았다.
□ 동충하초의 면역활성은 Th1 cytokine인 IL-2, TNF-α의 생성은 억제되었으며, Th2 cytokine인 IL-4, IL-10의 생성은 증가하였다. LPS와 Con A의 자극제에 대하여 cytokine IL-2, TNF-α의 생성은 LPS와 Con A 처리군보다 낮은 생성을 보였으나 IL-4, IL-10에서 높은 생성을 나타내었으며, C. militaris JLM 0636 추출물이 C. militaris 보다 높은 생성을 나타내어 C. militaris JLM 0636 추출물은 Th1 cell에 의해 매개될 수 있는 세포성 면역은 억제되며, Th2 cell에 의해 매개되는 체액성 면역을 활성화시키며, 코디세핀이 면역효과를 증대시키는 것으로 사료된다.
□ 코디세핀 농도 의존적으로 신경아세포종과 흑색피부 종양세포의 증식저해 효과를 나타내었고, 코디세핀처리 사간이 경과함에 따라 세포사멸을 나타내는 sub G1기가 증가되는 반면에 G0/G1기의 DNA 함량이 감소되었으며 세포사멸 관련 단백질의 활성화가 증가하는 것으로 나타나 세포사멸이 진행됨이 확인되었다.
□ 트립톨리드 농도 의존적으로 흑색피부 종양세포의 증식저해 효과를 나타내었고 세포사멸을 나타내는 sub G1기가 증가되었으며 annexin V-positive세포가 트립톨리드 처리시간이 경과함에 따라 증가하는 경향을 나타내어 세포사멸이 증가함을 알 수 있었다. 트립톨리드 처리 농도가 증가함에 따라 세포사멸 관련 단백질들의 활성화가 증가되었는데 특히 외인성 세포사멸 관련 단백질인 Fas와 FADD의 증가 및 caspase-8, Bid 활성화를 경유한 내인성 세포사멸 관련 단백질인 미토콘드리아 시토크롬 방출과 caspase-9의 활성화가 관찰되었다. 이러한 결과는 트립톨리드에 의한 흑색피부 종양세포의 세포사멸은 내인성과 외인성 기전 모두에 의해 일어남을 알 수 있었다.
□ 생리활성물질을 다량함유하고 있는 마늘의 발효산물인 흑마늘의 면역활성을 검증하기 위하여 C57BL6 마우스 비장세포를 이용하여 흑마늘이 비장세포의 활성화에 미치는 영향을 확인하였다. 흑마늘 추출물은 시판되는 남해 흑마늘 액기스를 농축하여 사용하였다. 그 결과 IL-2에서 흑마늘 추출물만 처리한 군에서 생성이 증가하였으며, LPS와 흑마늘 추출물을 함께 처리하였을 때 IL-2와 TNF-α, IFN-γ의 생성이 LPS만 처리한 군보다 증가 하여 대식세포나 T림프구의 발현에 의해 일어나는 세포성 매개 면역을 활성화를 유도하는 Th1 세포의 발현을 활성화 하였다. 그리고 IL-6는 흑마늘 추출물만 처리하였을 때 후기생성이 증가하였으며, LPS와 흑마늘 추출물을 함께 처리한 경우 나신만 처리한 군보다 IL-4와 IL-6의 생성이 증가하였다. IL-10은 LPS와 흑마늘 추출물을 함께 처리하였을 때 후기 생성이 감소하였는데, 이는 B 림프구의 활성화에 따른 항체생성 면역을 활성화 하며 Th1 세포로부터 유도되는 세포성 면역반응을 억제함으로서 항체유도 체액성 면역 반응으로 전환을 효과적으로 조절하는 것을 확인하였다. 따라서 흑마늘 추출물은 마우스 비장세포에서 T 림프구의 활성화에 따른 Th1 세포와 Th2 세포가 활성화되어 면역계의 세포성 면역과 체액성 면역반응을 활성화하여 면역조절에 효과를 나타내는 것으로 사료 된다.
□ 붉은 덕다리 버섯의 균사체 배양액으로부터 다당류를 분리·정제하여 NMR, GC-MS를 이용하여 구조를 규명한 결과 비환원성 Glcp-(1→)잔기, →4-Glcp-1→, →4,6-Glcp-1→ 결합을 가진 다당류임을 유추 할 수 있었다. 또한, U937 인체 혈구암 세포에 있어서 다당류의 면역활성에 대하요 조사한 결과, 다당류로 처리한 세포에서는 Bax와 Bad 단백질이 비처리 때보다 각각 23배와 18배 높게 발현되었음을 알 수 있었다.
□ 분리된 다당류의 면역활성은 마우스 비장세포내 IL-2의 발현이 유도됨에 따라 T 림프구의 성장에 영향을 미치며, 나전자극에 의한 cytokines IL-2, IL-12, IFN-r의 발현이 억제되고, IL-4, IL-5, IL-10의 분비가 증가됨에 따라 Th2 cell의 활성화에 의해 B 림프구를 활성화하여 항체생성 면역반응인 체액성 면역반응에 효과가 있는 것으로 사료된다. 또한 conA의 자극에 의해서는 염증성 cytokines IL-1β, IL-6, TNF-α의 생성이 유도됨에 따라 T 림프구의 발현을 유도하며, 초기 염증반응을 일으켜 면역반응에 효과가 있는 것으로 사료된다.
□ 꾸지뽕 열매의 면역증강 작용을 검토하기 위하여 유산균을 이용하여 발효한 후 70% 에탄올 추출하여 그 추출물을 마우스 비장세포에 작용한 후 분비되는 cytokine으로 면역활성을 조사하였다. 그 결과 발효에 의해 성분의 변화로 총 페놀함량을 측정한 결과 발효에 의해 폴리페놀 함량이 약 47% 증가하였으며, 면역활성에서는 발효 꾸지뽕 열매에서 cytokine IL-2와IL-4의 분비량이 증가하였다. 그리고 LPS 자극제와 함께 처리하였을 때, Th1 cell 유도 cytokine인 IL-2, IL-12, TNF-α의 분비는 억제되었으나, Th2 cell 유도 cytokine인 IL-4, IL-5, IL-6, IL-10의 분비량이 유의적으로 증가하였다. 이는 발효 꾸지뽕 나무 열매 추출물이 Th1 cell의 발현에 의해 유도되는 세포성 면역작용 반응은 억제하며, B 림프구에 의한 항체생성과 관련된 체액성 면역작용을 유도하는 Th2 cell의 발현을 활성화 하는 것으로 사료된다.
□ 와송 유산균 발효 추출물은 마우스 비장세포내 LPS에 의해 유도된 면역반응에서 Th1 cytokine인 IL-2, IL-12의 분비를 억제하며, Th2 cytokine인 IL-5, IL-10의 분비를 증대 하였으며, conA의 자극에 의해 IL-2, IL-12, IFN-r의 분비는 감소하였으며, L-6, IL-10의 분비를 증대하여 발효가 Th2 cell의 활성화에 의한 면역반응에 효과가 있는 것으로 사료된다.
□ Epicatechin gallate의 면역활성은 마우스 비장세포내 LPS 자극에 의한 cytokines IL-2, IL-12, IFN-r의 분비는 억제되었으며, IL-5, IL-10의 분비는 증가하였다. 또한 conA자극에 의한 cytokines IL-2, IL-12, IFN-r의 분비는 억제되었으며, IL-6, IL-10의 분비는 증가하였다. 또한 이들의 활성은 3 μg/ml에서 Th2 cell의 활성화에 영향을 미치는 면역반응에 효과가 있는 것으로 사료된다.
□ 현미 발효 추출물의 면역증강효과는 마우스 비장세포내 cytokine IL-2, IL-4의 분비를 유도하였으며, LPS자극에 의해 EL-2, IL-12는 억제되었고, IL-4, IL-10의 분비는 증가하는 것으로 보아 발효가 Th2 cytokine발현에 따른 면역증강에 효과가 있는 것으로 사료된다.
□ 건조 톳을 80% EtOH 주출물을 용매의 극성에 따라 n-hexane, ethyl acetate, n-BuOH, Aqueous n-BuOH fraction으로 순차적으로 분리하였다. 분리된 4개의 분획물 중에 항산화 활성이 높은 n-BuOH 분획물을 reserve-phase column chromatography를 실시하여 분리된 3개의 BA, BB, BC 분획물에 대한 항산화 활성을 검토하였다. 가장 항산화능이 높은 BB 분획물은 모든 실험에서 농도의존적으로 활성이 증가하는데, 시료의 농도가 1.0 mg/ml 일때 DPPH radical scavenging activity와 Reducing power activity는 45±0.14%, 1.34±0.23로 가장 높게 나타난다. β-carotene-linoleic acid activity와 Hydrogen peroxide scavenging activity 도 76±0.12%와 82±0.06%로 가장 높았으며, ABTS radical scavenging activity도 65±0.17%의 활성을 나타낸다. 이상의 연구 결과에서, 최종 분리된 BB분획물은 높은 항산화능을 가진 물질을 함유하고 있을 것으로 예상되며, 이는 앞으로 새로운 천연 기능성 식품으로서의 이용 가능성을 시사하고 있다.
□ Hf-1의 항염증 활성은 BV2 microglia 세포에서 PARP protein의 분해에 의한 세포독성은 나타나지 않았으며, NO의 생성과 iNOS 발현이 억제됨에 따라 항염증활성이 나타나고 이들의 반응은 핵내의 NF-kB의 활성저해를 통해서 조절하게 된다. 또한 Heme HO-1의 발현에 의해 NO의 생성이 억제되며, Nrf-가 HO-1을 활성화 시켜 iNOS의 발현을 억제함으로써 항염증 효과를 나타낸다.
□ Hf-1의 RAW 264.7 cells에 대하여 세포독성을 나타내지 않았으며, LPS로 유도된 iNOS, COX-2, IL-1β, TNF-α의 발현 증가가 HF-1에 의해 억제되며, 이는 Hf-1이 NF-κB의 전사활성을 억제하여 이들 유전자의 발현을 저해하는 것으로 판단된다.
□ 미생물 자극으로부터 토마토 기능성성분인 라이코펜 고함량 토마토를 육종하여 재배하였으며, 라이코펜 합성에 관련된 phytoene synthase의 발현이 증가하는 것을 확인하였으며, 라이코펜의 함량이 증가하는 것을 확인하였다.토마토를 재배하는데 있어 본 실험에서 이용한 세가지의 박테리아를 처리하게 되면 수확량에서는 큰 차이를 잦을 수 없지만, lycopene의 합성에 관여하는 유전자의 발현이 증가함으로 인해 lycopene의 함량도 증가한 토마토를 생산할 수 있을 것이다. 이는 현재 많이 이용되고 있는 분자생물학적 방법을 이용하지 않고 순수 무해한 토양 미생물을 재배시에 첨가해 주는 것 만으로도 유용 물질인 lycopene을 다량 함유한 토마토를 생산할 수 있다는데 의의가 있을 것이다.
□ 쌀을 이용하여 국수제조에 한계점을 개선하기 위하여 다양한 영양소를 함유한 현미를 사용하여 이를 발효한 후 국수를 제조하여 특성을 확인하였다. 국수는 백미와 현미를 이용하여 백미국수, 발효백미국수, 현미국수, 발효 현미국수를 각각 제조하여 사용하였다. 제조된 국수의 일반성분 분석 결과 발효하였을 때 조단백질 함량은 증가되었으며, 조지방, 탄수화물의 함량은 감소하였다. 또한 수분의 함량은 현미국수가 백미보다 2배 이상의 함량을 보였으며 발효하였을 때 약간 감소하는 것을 확인하였다. 색도는 발효함에 따라 약간의 변화는 있었으나 유의적인 차이는 나타나지 않았다. 조리시 중량, 부피는 증가하였으나 백미로 만든 국수에서 그 변화가 가장 낮았으며, 조리된 국물의 탁도는 백미로 만든 국수에서는 높게 나타났지만 다른 국수에서는 일정한 탁도를 나타내었다. 조리된 국수의 texture은 조리시에 수분의 함유로 조직이 부드러워짐에 따라 대부분 감소되었으나, 발효함에 따라 탄성도는 증대되었다. 따라서 영양학적 성분을 다량 함유하는 현미를 이용한 발효현미국수를 제조함으로서 쌀을 이용한 국수제조의 단점을 개선하고 현대인의 기호도에 적합한 쌀 가공식품으로의 개발이 가능하다고 사료된다.
□ 쌀전통발효식품인 고추장의 기능성을 부가하고 맛과 기호성을 개선하기 위하여 토마토 퓨레조청을 첨가한 고추장을 최적발효조건을 설정하기 위해 소금의 농도를 달리하여 GCJ 14, 16, 18, 20의 조건으로 제조한 후 발효하여 고추장의 이화학적 성분의 변화로 발효의 최적조건을 설정하였으며, 기능성 성분인 라이코펜의 함량을 분석하였다. 그 결과 토마토 퓨레 조청 함유 고추장의 pH의 변화는 발효기간동안 감소하였으며, 당도는 감소하였다 증가를 반복하였으며, 수분과 염도, 색도는 유의적인 변화를 나타내지 않았다. 미생물의 변화는 발효가 진행됨에 따라 총균수와 유산균수는 증대되었으며, 총균수 대비 유산균의 생성비율은 GCJ 18와 GCJ 20조건에서 높은 비율을 확인하였다. 토마토 기능성 성분인 라이코펜의 함량의 변화는 발효과정 동안 유의적 변화를 나타내지 않았다. 그리고 제조된 고추장의 조단백질, 조지방, 조회분, 탄수화물의 일반성분함량의 변화와 맛, 기호성 등의 관능검사에서 GCJ 20에서 가장 발효에 적합한 조건으로 판단된다. 따라서 토마토 퓨레조청 함유 고추장으로 현대인의 기호에 맞으면서 기능성이 부과된 고추장의 개발의 가능하다고 사료된다.
□ 카페인은 LPS에 의해 microglia cell에 cell에 세포독성을 나타내지 않았으며, NO, PGE2, TNF-α의 발현이 저해됨에 따라 항염증 활성이 나타나고, NF-kB의 활성은 Akt억제를 통해서 저해됨에 따라 염증성 유전자의 발현을 조절하는 것으로 판단된다.
□ 코디세핀에 의한 apoptosis 유도가 ROS 생성 의존적으로 이루어지고 있음을 알 수 있었고 LNCaP 세포에서 코디세핀은 PI3K/Akt 경로의 불활성화를 통해 LNCaP 세포의 이동성 및 invasion을 억제할 수 있을 가능성을 보여주었다. 또한, TRAIL/cordycepin에 의해 유발된 apoptosis에서 JNK가 중요한 역할을 한다고 사료된다.
□ 코디세핀 고함유 번데기 동충하초의 지방간 개선효과를 검토하기 위해 오르트산 유발 지방간 흰쥐에 눈꽃 동충하초, 번데기 동충하초, cordycepin 함량을 높인 번데기 동충하초를 각각 3% 식이 첨가 시킨 후 혈청 임상생화학적 특성과 간장 조직 검사를 조사하였다. 그 결과, 간장에서의 triglyceride 농도가 증가함으로서 지방간 유발이 확인되었고 혈청 triglyceride 농도가 감소함으로서 지방간에서 나타나는 전형적인 현상이 확인되었다. 이에 반해 OA투여와 함께 동충하초를 동시에 투여한 군들에서는 간장의 triglyceride 농도가 감소하고 혈청 triglyceride 농도가 증가해서 지방간이 개선되는 효과가 확인되었다. 또한 간장의 형태학적 및 조직 병리학적 관찰에서도 OA유발 지방간에서는 지방의 침착과 지방세포수가 현저히 증가되었으나, 각각의 동충하초 동시투여에 의한 간장 및 혈청 triglyceride의 감소와 함께 간장 조직의 지방침착 정도 및 지방 세포수의 감소로 지방간 개선 효과가 다시 한번 확인되었고, 그 중 cordycepin 고함유 번데기 동충하초 투여군에서 가장 근접하게 정상군의 간장과 유사한 형태를 보임으로서 cordycepin이 OA 유발 지방간에 개선효과가 있는 것으로 사료된다.
□ 본 실험에서는 젖산 발효한 와송의 오르트산으로 유도된 지방간의 보호효과에 대하여 고찰하였다. 자연 건조 시킨 와송 (Orostachys japonicus)분말과 이 건조 분말에 유산균 Mix (Lactobacillus bulgaricus, Streptococcus thermophilus, Lactobacillus acidophilus)로 발효시킨 와송을 실험 재료로 사용하였으며, Sprague-Dawley계 수컷 흰쥐를 6일간 적응기간 후, 각 군에서 체중이 동일하게 난괴법(randomized complete block design)으로 분류하여 정상군 (N), Orotic acid (OA), 오로트산+2.5%(w/w) Orostachys japonicus (2.5OJ), 오로트산+5%(w/w) Orostachys japonicus (5OJ),오로트산+2.5%(w/w) 발효 시킨 Orostachys japonicus (2.5FOJ), 오로트산+5% 발효 시킨 Orostachys japonicus (5FOJ) 투여군으로 나누어 실험을 진행 하였다. TBARS를 각 장기 별로 측정한 결과, liver에서 OA군이 N군보다 높게 나타났으며, 2.5OJ, 5OJ, 2.5FOJ, 5FOJ군 모든 시료 군에서 N군 수준으로 감소하여 유의적인 감소 효과를 확인할 수 있었다. Liver 분획에서 얻은 microsome에서는 .A군에서 N군보다 높게 나타났고, 모든 시료 군에서는 농도 의존적으로 약간의 감소 형태를 보이나, 유의적인 차이는 없었다. 혈청 total lipid, total cholesterol, phospho lipid, free fatty acid의 농도 모두 N군에서 높았고, OA군에서 낮게 측정되었다. 2.5OJ군, 5OJ군, 2.5FOJ군, 5FOJ군에서 또한 total lipid, total cholesterol, phospho lipid의 농도 변화는 .A군과 차이가 없었지만, free fatty acid의 농도에서 OA군에 비해 증가 경향을 보였다. 5FOJ에서 free fatty acid는 N군 수준으로 증가함을 알 수 있었고, OJ와 FOJ는 혈중 지질에 크게 유의한 영향을 나타내지 않는 것으로 확인하였다. 또한, H&E 염색을 통해 광학 현미경으로 관철한 결과, N군에서 간 세포들은 뚜렷하게 둥근 핵을 가지고, 세포 간극이 좁은 일정한 소엽 구조를 유지하고 있었다. OA군의 간 조직은 간 세포의 핵이 일정하지 않고, 간 소엽 사이에 지방 입자들이 끼여 균일하게 배열되어 있지 않는 것을 관찰할 수 있었다. 2.5OJ군과 5OJ군은 뚜렷한 변화를 보이지 않았고, 2.5FOJ군에서 어느 정도 개선된 것으로 관찰되었다. 5FOJ군에서 뚜렷한 개선 효과를 보였으며, OA군과 비교하였을 때, 5FOJ군은 지방 입자들의 수가 감소된 것을 확인할 수 있었고, 간 세포의 핵 또한 자군과 같이 뚜렷한 둥근 모양을 보였다. 간 소엽의 간격 또한 좁아져 5FOJ가 Orotic acid 투여의 지방 축적으로 인한 간 조직 손상에 개선 효과가 있는 것으로 사료된다.
□ 본 실험에서는 발효한 꾸지뽕의 오르트산으로 유도된 지방간의 보호효과에 대하여 고찰하였다. 4주령의 Sprague-Dawley계 수컷 흰쥐를 구입하여 일주일간 시판 고형사료를 급여하면서 환경에 적응시킨 후 본 실험에 사용하였다. 본 실험은 체중이 동일하게 난괴법 (randomised complete block design)으로 분류하였고 각 군마다 6마리씩 나누고, 식이와 물은 10일간 자유 섭취시켰다 .정상군 (N), 오르트산(Orotic acid) 투여 대조군 (OA), 오르트산+2.5% 꾸지뽕나무 열매 분말 투여군 (2.5CT), 오르트산+5% 꾸지뽕나무 열매 분말 투여군 (5CT), 오르트산+2.5% 유산균 발효 꾸지뽕나무 열매 분말 투여군 (2.5FCT) 및 오르트산+5% 유산균 발효 꾸지뽕나무 열매 분말 투여군 (5FCT)으로 나누어 실험을 진행하였다. AST, ALT 활성은 정상군을 제외한 Orotic acid 1% 수준 식이 투여군에서 유의적으로 증가하였으나 5CT 식이 첨가 군에서 OA투여 대조군보다 약간 낮은 양상을 보였다. Cholinesterase활성은 Orotic acid 투여 대조군에서 증가 경향을 보였으나, Orotic acid를 1% 수준과 각 시료를 식이에 첨가한 2.5CT, 5CT, 2.5FCT 및 5FCT군에서는 정상군과 비슷한 수준으로 감소하였다. 한편, ALP 및 LDH활성은 OA투여 대조군보다는 감소한 경향을 보였으나 통계적으로 유의적인 차이는 없었다. 혈청 총 지질농도 및 총 콜레스테롤 농도는 Orotic acid 1% 수준 식이 투여군에서 정상군(N)에 비해 감소한 경향을 보였으며, 혈청 인지질 농도도 Orotic acid 1% 수준 식이 투여군에서 정상군(N)에 비해 감소한 경향을 보인 반면, 5CT군에서 약간의 차이를 보여 꾸지뽕나무 열매분말 5% 농도가 혈중 인지질 농도에 영향을 미치는 것으로 사료된다. 혈청 유리지방산 농도는 대조군(OA)에서 정상군(N)에 비교하였을 때 감소하는 경향을 보였으나, 2.5CT, 5CT, 2.5FCT, 5FCT군에서는 대조군(OA)과 달리 정상군(N)과 비슷한 수준을 나타내었다(Fig. 2). 이와 같은 결과로 보아 Orotic acid 1% 수준의 식이 첨가는 VLDL의 분비 감소로 인해 혈청 지질농도에 영향을 미치는 것으로 사료되며, 꾸지뽕나무 열매 분말 5%수준의 식이첨가는 Orotic acid 투여로 인해 감소한 혈청 지질농도를 약간 증가시켜 유의적인 효 과를 나타내는 것으로 사료된다.
□ 제2형 당뇨모델인 db/db mouse에게 대조식이, 저코디세핀 동충하초 또는 고코디세핀 동충하초를 3% 수준으로 첨가한 식이를 6주간 제공하였다. 저코디세핀 동충하초는 혈당 당화혈색소 감소 및 인슐린 증가효과를 나타내었고, 고코디세핀 동충하초의 경우 저코디세핀 동충하초보다 더 큰 효과를 나타내었다. 고코디세핀 동충하초는 혈장 중성지방 및 콜레스테롤, ALT 및 AST 활성을 감소시켰다. 따라서 동충하초는 혈당조절 효과가 우수하고, 고코디세핀 동충하초는 저코디세핀 동충하초에 비해 이상지질혈증 개선에 도움을 주는 것으로 나타났다.
□ 비만형 당뇨모델인 ob/ob mouse에게 대조식이 또는 고코디세핀 동충하초를 식이의 1% 또는 3% 수준으로 10주간 제공하였다. 3% 동충하초군의 혈당, 당화혈색소 농도, HOMA-IR, 간조직의 지질축적량은 대조군에 비해 감소하였으며, 혈청 지질 profile이 개선되었다. 1% 및 3% 동충하초의 섭취는 ALT 및 AST 활성, 간조직 지질과산화물을 감소시켰고, SOD 및 catalase 활성을 증가시켰다. 따라서 고코디세핀 동충하초는 혈당 조절 및 비알콜성 지방간 개선 효과가 우수한 것으로 나타났다.
□ C57BL/6J mouse를 네 군으로 나누어 대조군에게는 대조식이, 고지방·고단순당(HFHS)군에게는 고지방·고단순당 식이를, 와송군 및 발효 와송군에게는 HFHS 식이에 동결건조한 와송 및 발효와송을 5% 수준으로 첨가한 식이를 12주간 제공하였다. 와송 및 발효와송의 섭취는 고지방·고단순 당식으로 당뇨병을 유도한 마우스에 있어서 인슐린 저항성을 개선하고 고혈당과 고콜레스테롤혈증을 개선하였으며, 비알콜성지방간을 완화하였다.
□ 본 연구에서는 한약재로부터 분리한 JNP3가 PMA 유도된 MCF-9세포에 있어서 MMP-9의 발현에 미치는 영향에 대하여 알아보았다. JNP3로 처리하였을 때에는 MMP-9과 mRNA, 단백질의 발현이 선택적으로 저해되었으며 이 결과는 MMP 유도된 MCF-9세포에 있어서 세포 침윤과 전이의 감소를 나타내는 결과이다. 또한, 2개의 AP-1 binding sites에 mutation을 일으켜 transfaction 하면 luciferase activity가 농도 의존적으로 감소하게 되는데 이것은 AP-1 binding sites는 MMP-9의 expression에는 중요한 역할을 하지 못한다는 것을 암시하며 NF-kB binding site에 mutation을 일으켜 transfaction 하면 luciferase activity에 영향을 미치지 않으므로 MMP-9 expression에 NF-kB binding site가 중요한 역할을 하는 것을 알 수 있었다. 이상의 결과에서 JNP3는 PMA-induced MMP-9 activity와 expression을 유의적으로 억제하였는데 이것은 전사인자인 NF-kB activation의 blocking에 의한 것이었다. 또한 JNP3는 MCF-7세포의 침윤과 전이를 억제시켰는데. 이 결과로 JNP3는 암의 전이를 억제하는 항암제로 개발될 수 있다는 포텐샬이 있다고 사료된다.
□ 황칠나무로부터 분리된 oleifolioside A의 새로운 항암제로서의 가능성을 알아보고자 HeLa세포에 있어서 oleifolioside A의 생화학적 기전에 대하여 알아보았다. Oleifolioside A의 처리에 의한 caspases의 활성 정도를 기질을 이용하여 직접 분석한 결과 MP-2 처리시간 증가에 따라 caspase-3,8,9가 현저히 증가되었고 caspase-3의 활성이 상대적으로 큰 변화가 있었음을 알 수 있었다. 또한, oleifolioside A가 농도 의존적으로 Bad의 발현양 증가 시키고 Bid의 발현량은 감소시키는 것을 확인 할 수 있었고 oleifolioside A 처리에 의하여 MMP loss가 현저하게 증가되었으며, 이러한 현상은 시간 의존적으로 진행됨을 알 수 있었다. 이 결과는 oleifolioside A가 항암활성을 지니고 있다는 첫 연구결과이며, oleifolioside A는 apoptosis의 주요한 인자인 Bcl-2 family 단백질 발현 변화에 의한 미토콘드리아의막 전위의 변화 유도와 caspase-3 활성 증가 및 PARP의 분절을 통해 apoptosis를 유도하는 것으로 사료된다.
□ 기능성 생물고분자인 풀루란과 PS-7의 생산공정을 최적화하였으며, 섬유소 분해효소를 생산하는 미생물을 해수에서 분리하고 이 균주가 생산하는 섬유소 분해효소의 생산조건을 최적화하였다.
□ 코디세핀 고함유 동충하초(Cordyceps militaris JLM 0636) 열수 추출물의 유전독성시험과 설치류애서 단회 투여 독성시험에서는 특별한 이상소견을 발견할 수 없었다.
□ 항암치료를 받고 있는 환자의 항종양 면역반응을 유도할 수 있는 항암 보조 식이 요법으로 코디세핀 고함유 동충하초(Cordyceps militaris JLM 0636)의 활용 가능성을 제시한다.
□ 코디세핀 고함유 동충하초(Cordyceps militaris JIM 0636) 추출물은 항암 방사선치료 과정 중에 정상세포의 방사선에 의한 DNA 및 세포 손상을 효과적으로 경감할 수 있음을 확인하였다. 이는 항암치료에 있어서 항종양 면역반응을 유도함으로써 암세포에 대한 항암효과를 극대화할 뿐만 아니라, 항암치료 과정에서 불가피하게 손상을 받게 되는 주변 정상세포에 대한 방호효과를 동시에 얻을 수 있음을 시사한다. 따라서 코디세핀 고함유 동충하초(Cordyceps militaris JLM 0636)는 항암치료의 보조제로서 최적의 조건을 갖추고 있음을 알 수 있다.
□ 와송 추출액은 자외선 흡수 작용과 피부 착색에 대한 작용은 없지만, 탁월한 항산화 작용으로 활성산소에 의하여 피부조직 성분이 산화되는 것을 효과적으로 억제할 수 있으며, 피부 주름에 관여하는 효소에 대하여도 상당한 억제 효과를 보인다. 또한 자외선에 대한 섬유아세포의 유전자 발현과 광노화에 대하여도 우수한 방어 효과를 나타내었다.
□ 잉여 토마토를 효율적으로 활용하기 위해 발효를 통해 토마토 식초를 제조하기 위하여 알코올 발효와 초산 발효로 나누어 발효시키는 2단계 발효를 사용하여 토마토 식초의 제조 조건을 최적화하였다.
□ 알코올 발효는 토마토를 파쇄하여 가수하고 사과 농축액으로 당도를 13°brix로 조절한 후 알코올 균주인 Saccharomyces cerevisiae를 사용해 25°C에서 발효를 하였다. 시간에 따른 알코올 함량 변화 및 당도 변화를 측정한 결과 효모 균주를 이용한 토마토 착즙액의 발효시간은 4일이 가장 적합 한 것으로 나타났다.
□ 초산 발효는 토마토 알코올 발효액을 여과 후, 그 여액을 초산균주인 Acetobacter sp. PA97을 알코올 발효 종료액에 초기산도 1%로 조절한 후 30°C에서 200 rpm으로 발효조에서 발효시켰다. 초산 발효시 시간에 따른 알코올 함량 변화 및 초산함량의 변화를 측정한 결과 30일째 초산함량이 5.3%로 가장 많이 나타났다.
□ 토마토 식초 제조 과정 중 유리당 변화를 분석한 결과 식초의 주요 당 성분으로는 glucose, maltose, fructose 및 sucrose가 확인되었다. 그 중 glucose가 가장 높은 함량을 나타내었고, 유리당들은 발효가 진행됨에 따라 감소하는 경향을 나타내었다. 유기산을 함량을 즉정한 결과 발효 초기 착즙액일 때 유기산은 malic, citric 및 oxalic acid가 확인되었다. 그러나 사과농축액으로 보당한 후에는 lactic, succinic acid와 같은 유기산이 발견되었으며, 최종적으로 식초로 발효가 된 후에는 acetic acid가 가장 높은 함량을 나타내는 것을 확인하였다.
□ 토마토 식초의 유리아미노산 함량은 asparagine, valine, phenylalanin, ammonium chroride 및 lysine이 비교적 높게 나타났으며, 그 외에는 미량의 함량으로 나타났다. 토마토 식초의 무기성분 함량은 K가 가장 높게 나타났고, 그 외에 P, Na, Ca, 및 Mg의 함량이 높았으며 나머지는 다소 낮은 함량으로 나타났다.
□ 토마토 식초 및 음료 제조를 위한 후보 물질군의 항비만 효과를 확인하기 위해 in vivo 및 in vitro 실험을 실시하였다. 먼저 in vitro 실험은 전구지방 세포인 3T3-L1 세포를 이용하여 Oil Red O 염색을 통하여 lipid droplet 생성정도를 확인하였다. 그 결과 대조군과 비교하여 토마토 식초와 후보물질 B, D에서 lipid droplet 의 감소가 관찰되었으며 그 중 후보 물질 중요의 효능이 가장 높게 나타난 것을 확인할 수 있었다.
□ in vivo 실험을 위해‘ 실험동물에 고지방식이를 섭취시킨 후 토마토 식초 및 각각의 후보 물질들을 5주간 급여하고 실험돌물의 성장 parameter 측정 및 항비만 실험들을 실행하였다. 그 결과 고지방식이를 급여한 횐쥐에게 토마토식초 및 후보물질 A, B, C군에서 체중이 다소 감소하는 것을 확인하였다. 그러나 토마토 식초 및 후보물질 A, B, C, D 의 투여가 식이섭취량 및 식이효율에는 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다.
□ 장기 및 지방조직 무게를 측정한 결과 토마토 식초가 고지방식이를 급여한 실험동물의 부고환지방, 신장 주변지방 및 복부지방의 축적을 억제하여 비만경감에 영향을 미치며, 후보물질 4군 중 B군이 가장 높은 지방조직 감소를 나타내는 것을 확인하였다. 혈청 중 중성지질, 총 콜레스테롤 함량을 측정한 결과 토마토 식초군과 모든 후보물질들은 대조군에 비해 중성지질 및 총 콜레스테롤의 함량을 감소시키는 것으로 나타났다.
□ HDL 및 LDL-콜레스테롤의 함량을 측정한 결과 토마토 식초군과 후보물질 군들은 HDL-콜레스테롤의 합성을 증가시켰으며 LDL-콜레스테롤의 합성은 감소시킨 것으로 확인되었다. 간 조직 중 지질 및 콜레스테롤 함량 변화를 측정한 결과 토마토 식초가 고지 방식이로 유발되는 간 조직 중의 중성지질 및 콜레스테롤 축적을 효과적으로 억제하는 것으로 나타났으며, 후보물질 4종 중 B군이 중성지질 및 콜레스테롤 감소에 가장 효과적인 것으로 나타났다.
□ 앞선 결과들을 바탕으로 1차 시제품을 제조하고 여러 가지 배합비를 정해 관능평가를 바탕으로 배합조성, 제조특성, 품질특성 등을 고려하여 최종 시제품을 생산하였다. 제조 된 최종 시제품의 항비만 효능을 검증을 위해 실험동물을 이용한 in vivo 실험을 진행하였다. 그 결과 토마토 식초음료군은 고지방 섭취로 인한 체중 및 내장 지방량 증가 개선에 효과적이었으며, 이는 변으로 중성 지질 배설 촉진과 간에서의 지방산 산화 증가와 관련되며, 당대사 개선으로 인슐린 저항성 개선에도 효과적인 것으로 평가되었다.
(출처 : 요약문 7p)
Abstract
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IV. Results of Research Development
□ Extraction with water for 30 minute by ultrasonic treatment was most efficient method for the extraction of cordycepin from Cordyceps militaris JLM 0636. The concentration of cordycepin produced by crossbred Cordyceps militaris JLM0636 was 7.42 mg/g dry w
IV. Results of Research Development
□ Extraction with water for 30 minute by ultrasonic treatment was most efficient method for the extraction of cordycepin from Cordyceps militaris JLM 0636. The concentration of cordycepin produced by crossbred Cordyceps militaris JLM0636 was 7.42 mg/g dry weight and it was 7-fold higher than that of Cordyceps mlitaiis but cordycepin was not detected in Paecilomyces japonica.
□ Cordycepin was purified from a mushroom, Cordyceps militaris, and its effect on Th1 and Th2 cytokines was examined. The level of cytokine induction in mouse splenocytes was estimated after co-inoculation of purified cordycepin and LPS. When 5 μg/ml of purified cordycepin was exposed to mouse splenocytes for 72 h, the level of a Th1 cytokine IL-12 increased by 2.9-fold. The addition of the purified cordycepin to splenocytes also increased the level of Th2 cytokines, IL-4 and IL-10, by 1.9- and 1.8-fold, respectively. Therefore, cordycepin increases the cytokine levels and may contribute to the up-regulation of cellular and humoral immunity.
□ Cordycepin significantly inhibited the proliferation of human neuroblastoma SK-N_BE(2)-C and human melanoma SK-MEL-2 cells with IC50 values of 120 μM and 80 μM, respectively. Cordycepin treatment at 120 mM and 80 mM, respectively, induced apoptosis in both cells and caused the increase of cell accumulation in a time-dependent manner at the apoptotic sub G1 phase. Western blot analysis revealed the induction of active caspase-3 and poly(ADP-ribose)polymerase (PARP) cleavage by cordycepin treatment.
□ Creatment of human melanoma cells with triptolide (TPL) significantly inhibited cell growth and induced apoptosis, as evidenced by flow cytometry and annexin V-fluorescein isothiocyanate analyses. TPL increased the levels of Fas and Fas-associated death domain (FADD), and induced cleavage of Bid by activation of caspase-8 and cytochrome C release from mitochondria to the cytosol, which resulted in activation of caspase-9 and caspase-3. These results demonstrated that TPL induces apoptosis by both extrinsic and intrinsic apoptosis pathways in human melanoma cells, and identified that RIP shuttles between Fas and FAK to mediate apoptosis.
□ The effect of black garlic extract on the activation of spleen cells from a C57BL6 mouse was investigated to examine immune activities of fermented black garlic containing a variety of bioactive substances, xtract obtained from the concentration of commercial Namhae black garlic was used for the analysis of immune activities. Treatment with the extract increased the expression of interleukin-2 (IL-2) cytokine. The simultaneous administration of the extract plus lipopolysaccharide (LPS) increased the expression of IL-2, tumor necrosis factor (TNF)-α, and interferon (IFN)-γ compared with that of a control group. This result suggests that cellular immunity can be induced by macrophages, resulting in the expression of T lymphocytes and T helper type 1 (Th1) cells. In addition, treatment with the extract increased the late response of IL-6 cytokines, and the extract plus LPS augmented the expression of IL-4 and IL-6 compared with that of an LPS-treated group. Meanwhile, the extract plus LPS decreased the late response of IL-10, suggesting that humoral immunity can be activated by stimulating B lymphocytes, suppressing cellular immunity, and effectively modulating the conversion into humoral immune responses. These findings demonstrate that the black garlic extract activates Th1 and Th2 cells by stimulating T lymphocytes in mouse spleen cells and leads to immunomodulation by activating cellular and humoral immune responses of the immune system.
□ The extracellular polysaccharide (EPS) was isolated from mycelial cultures of Laetiporus sulphureus var. miniatus and purified by DEAE cellulose and Sephadex G-50 column chromatography. The purified EPS (EPS-2-1) was composed of only glucose units and its molecular mass was 6.95 kDa. The chemical structure of EPS-2-1 consisted of a main chain containing (1→4)-Glcp units with branches at the C-6 position of the chain carrying -Glcp-(1→4)-linked residues. The effect of purified EPS on immunomodulatory genes and proteins of the Bcl-2 family was observed using cultured U937 human leukemia cells. Of note, the levels of Bax and Bad proteins treated with the EPS (4 mg/ml) were approximately 23- and 18-times higher than those in non-treated cells, respectively. These results may suggest that the EPS purified from the mushroom L. sulphureus is associated with the activation of immunomodulatory mediators, Bax and Bad proteins.
□ Culture supernatants of splenocytes from C57BL/6 mice were exposed to 0.3, 1.0, and 3.0 μg/ml cordycepin plus 3.0 μg/ml lipopolysaccharide (LPS) to investigate the effects of purifide exopolysaccharide (EPS) on the production of inflammatory cytokines. Co-administration of EPS with LPS in cultured murine spleen cells significantly down-regulated the expression of the inflammatory cytokines, IL-2, IL-12 and IFN-r in a time-dependent manner. Expression of the inflammatory cytokines, IL-4, IL-5 and IL-10 were substantially up-regulated in a time-dependent manner.
□ We investigated a physiological function by fermenting a medicinal mushroom, (Cudrania tricuspidata fruit). A fermentation using lactic acid bacteria and the extracts isolated from 70% ethanol fractionation was included in cultured mouse spleen cells for cytokine secretion. As a result, total polyphenol content improved by 47% by organic acid fermentation. This was regarded as immune activity in fermented C. tricuspidata fruits, as the levels of interleukin (IL)-2 and IL-4 secretion increased. In addition, when the extracts were treated with a stimulant lipopolysaccharide, the secretion of helper T (Th)1 cytokines IL-2, IL-12, and tumor necrosis factor-a was suppressed, while the secretion of Th2 cytokines IL-4, IL-5, IL-6, and IL-10 significantly increased. Therefore, this study suggests that fermentative C. tricuspidata fruit extracts can contribute to the suppression of cellular immune reactions induced by the expression of Th1 cells and activation of the expression of Th2 cells inducing humoral immune reactions associated with the antibody generation by B lymphocytes.
□ A fermentation using lactic acid bacteria and the extract of Orostachys japonicus was included in cultured mouse spleen cells for cytokine secretion. As a result, when the extracts were treated with a stimulant lipopolysaccharide, the secretion of helper T (Th)1 cytokines, IL-2,IL-12 was decreased, while the secretion of Th2 cytokines IL-5 and IL-10 significantly increased. And also, IL-2, IL-12 and IFN-r levels were decrease, while the IL-6 and IL-10 increased stimulated by con A. Therefore, this study suggests that fermentative OJ extracts can contribute to the suppression of cellular immune reactions induced by the activation of the expression of Th2 cells inducing humoral immune reactions associated with the antibody generation by B lymphocytes.
□ Epicatechin gallate was included in cultured mouse spleen cells for cytokine secretion. As a result, when the Epicatechin gallate was treated with a stimulant LPS, the cytokines, IL-2, IL-12 and IFN-r were decreased, while the IL-5 and IL-10 cytokines increased. And also, IL-2, IL-12 and IFN-r levels were decrease, while the IL-6 and IL-10 increased stimulated by conA. Futhermore, Epicatechin gallate was contribute to the suppression of cellular immune reactions induced by the activation of the expression of Th2 cells at 3 μg/ml concentration.
□ A fermented rice bran was included in cultured mouse spleen cells for cytokine secretion. As a result, when the fermented rice bran was treated with a stimulant lipopolysaccharide, the secretion of IL-2 and IL-4 were increased. And the secretion of IL-2 and IL-12 were decrease, while the IL-4 and IL-10 increased stimulated by conA. This study suggests that fermented rice bran can contribute to the suppression of cellular immune reactions induced by the activation of the expression of Th2 cells inducing humoral immune reactions associated with the antibody generation by B lymphocytes.
□ The 80% EtOH extract of dried Hizikia fusiformis was subjected to sequential fractionation using n-hexane, ethyl acetate, n-BuOH, and aqueous n-BuOH. The results showed that among the four isolated fractions, the n-BuOH fraction showed the highest antioxidation activities. The n-BuOH fraction was applied to reserve-phase silica gel column chromatography, which produced three fractions: BA, BB, and BC. Among these fractions, BB showed the highest antioxidation activities, which increased in a concentration-dependent manner. At a concentration of 1.0 mg/ml n-BuOH fraction, the activities of DPPH radical scavenging and reducing power were approximately 45±0.14% and 1.34±0.23, respectively. In addition, the activities of β一carotene-linoleic acid, hydrogen peroxide scavenging, and ABTS radical scavenging were 76±0.12%, 82±0.06%,and 65±0.17%,respectively. These findings suggest that the BB fraction contains potent antioxidation properties and that it could be used in the production of natural and functional foods.
□ Hf-1 from Hizikia fusiforme considerably inhibits lipopolysaccharide(LPS)-stimulated NO production by suppressing the expression of inducible NO synthase (iNOS) in BV2 microglia. In addition, Hf-1 blocked LPS-induced phosphorylation of IjB, resulting in suppression of the nuclear translocation of nuclear factor-jB (NF-jB) subunits, namely p65 and p50, which are important molecules involved in the regulation of iNOS expression. Pyrrolidine dithiocarbamate (PDTC), a specific NF-jB inhibitor, along with 20S proteasome inhibitor (PSI) significantly inhibited LPS-induced iNOS expression, which indirectly suggested that Hf-1 downregulated iNOS expression by suppressing NF-jB activity. Thus, we found that Hf-1 enhances heme oxygenase-1 (HO-1) expression via nuclear factor-erythroid 2-related factor 2 (Nrf2) activation. In addition, cobalt protoporphyrin (CoPP), a specific HO-1 inducer, predominantly suppressed LPS-induced NO production. In contrast, zinc protoporphyrin (ZnPP), a specific HO-1 inhibitor, showed a partial suppressive effect of Hf-1 on LPS-induced NO production. Further, Hf-1 increased specific DNA-binding activity of Nrf2, and transient knockdown with Nrf2 siRNA subsequently reversed Hf-1-induced NO inhibition, which was followed by suppression of HO-1 activity. Taken together, our findings indicate that Hf-1 suppresses NO production through modulation of iNOS, consequently suppressing NF-jB activity and induction of Nrf2-dependent HO-1 activity.
□ The immunostimulatory activities of Hf-1 from Hizikia fusiforme in RAW 264.7 macrophages and whole spleen cells were investigated. Hf-1 has non-toxicity in RAW 264.7 cells, and induced cytokines such as iNOS, COX-2, IL-1β, TNF-α were down-regulated in a dose-dependent manner. Taken together, the results demonstrate that Hf-1 is inhibitor of NF-κpotently activates the immune function by regulating cytokines in RAW 264.7 macrophage.
□ Through microbial stimuli, tomato containing high levels of a functional constituent, lycopene was constructed and cultured. Expression of phytoene synthase involved in lycopene biosynthesisn and lycopene contents significantly increased. When three kinds of bacteria developed in this center applied to tomato cultures, recovery yields had no big difference, but tomatoes containing improved lycopene levels could be produced because of the gene expression increase of lycopene biosynthesis. This result suggests that without conventional molecular engineering techniques, tomatoes containing a high level of a useful constituent, lycopene can be produced by only adding unharmful soil microbes in tomato cultures.
□ To address the limitations of manufacturing noodle products using rice, brown rice noodles were created by the fermentation of brown rice containing several nutrients and the quality of these noodles were evaluated. White rice noodles, fermented white rice noodles, brown rice noodles, and fermented brown rice noodles were developed using white rice and brown rice, respectively. We found that the content of crude proteins present in the noodles during the fermentation process increased and the content of crude fat and carbohydrates in the noodles was reduced. In addition, the water content of brown rice noodles was twofold higher than that of white rice, although under fermentation conditions, the water content of brown rice noodles decreased slightly. A slight change of chromaticity was observed during the fermentation process. In cooking, the weight and volume of the noodles increased, with the change being lowest in noodles based on white rice. White rice-based noodles exhibited significantly higher turbidity in the cooked noodle soup, while other noodle products showed relatively constant turbidity. Most of the products showed a decreased texture, becoming soft with cooking; however, the elasticity of the cooked products increased. Our results suggest that the disadvantages of producing rice noodles can be overcome by the development of fermented brown rice noodles containing a variety of nutritional components. This would potentially develop a market for rice-based manufactured foods that appeal to modem preferences.
□ To add functional specialty in a traditional fermentation product, Gochujang, and improve the taste and preference, an optimum fermentation condition of Gochujang supplemented with tomato puree was established in the conditions of GCJ 14, -16, -18, and -20. Varying the salinity concentration and the manufactured fermentation products, Gochujang was analyzed by the chemical nature, change in bacterial characteristics and contents of a functional chemical, lycopene, and sensory taste. As a result, the pH change of Gochujang containing tomato puree with grain syrup was diminished during the fermentation process. Its sugar contents were repeated by the increase and decrease. In addition, the water contents, salinity, and chromaticity of the Gochujang showed no significant change. Regarding the change in bacterial characteristics, total bacterial number and lactic acid bacteria number increased, with the rate of increase depending on the fermentation process. The ratio of lactic acid bacteria number against total bacterial number was confirmed to be significantly high at the conditions of GCJ 18 and -20. No significant change in the contents of lycopene was observed during the fermentation process. Notably, the change in crude proteins, crude fat, crude ash, and carbohydrates in addition to a sensory examination including taste and preference of the manufactured Gochujang suggest that the optimal fermentation product is produced in the condition of GCJ 20. Therefore, functional Gochujang satisfying a modem preference can be produced by using tomato puree with grain syrup.
□ Caffeine substantially suppressed the LPS-induced pro-inflammatory mediators nitric oxide (NO), prostaglandin E(2) (PGE(2)) and tumor necrosis factor-α (TNF-α) in BV2 microglial cells. These effects resulted from the inhibition of their regulatory genes inducible NO synthase (iNOS), cycloxygenase-2 (COX-2) and TNF-α. In addition, caffeine significantly decreased LPS-induced DNA-binding activity of nuclear factor-κB (NF-κB) by suppressing the nuclear translocation of p50 and p65 subunits. A specific NF-κB inhibitor, pyrrolidine dithiocarbamate (PDTC), attenuated the LPS-induced expression of iNOS, COX-2 and TNF-α genes. In addition, we elucidated that inhibition of Akt phosphorylation plays a crucial role in caffeine-mediated NF-κB regulation in LPS-stimulated BV2 microglial cells. Caffeine also attenuated the LPS-induced phosphorylation of extracellular signal-regulated kinase (ERK) and a specific inhibitor of ERK, PD98059, subsequently downregulated the expression of the pro-inflammatory genes iNOS, COX-2 and TNF-α. Taken together, our data indicate that caffeine suppresses the generation of pro-inflammatory mediators, such as NO, PGE(2) and TNF-α as well as their regulatory genes in LPS-stimulated BV2 microglial cells by inhibiting Akt-dependent NF-κB activation and the ERK signaling pathway.
□ In this study, the relationship between inhibition of cell motility and anti-invasive activity by cordycepin in LNCaP human prostate carcinoma cells was investigated. Within the concentration range that was not cytotoxic, cordycepin time-dependently inhibited cell motility and invasiveness of LNCaP cells. The inhibitory effects of cordycepin on cell invasiveness were associated with tightening of tight junctions (TJs), which was demonstrated by an increase in transepitilelial electrical resistance (TER). Immunoblotting indicated that cordycepin decreases levels of claudin proteins, which are major components of TJs that play a key role in control and selectivity of paracellular transport. Furthermore, cordycepin inhibited the expression and activity of matrix metalloproteinase (MMP)-2 and MMP-9, and simultaneously increased levels of tissue inhibitor of metalloproteinase (TIMP)-1 and TIMP-2. These effects were related to inactivation of the phosphoinositide 3-kinase (PI3K)/Akt pathway in LNCaP cells. These findings suggest that cordycepin inhibits the migration and invasion of LNCaP cells by downregulating the activity of TJs and MMPs, possibly in association with suppression of Akt activation.
□ The improvement effects of CMα, CM and PJ on orotic acid (OA)-induced fatty liver in male Sprague-Dawley rats was investigated. Rats were randomly divided into five groups (n=6) based on five dietary categories: normal (N), OA control (C), OA plus 3% (w/w) PJ (PJ), OA plus 3% CM (CM), and OA plus 3% CMα (CMα). OA treatment induced the retardation of body weight gain and enlargement of liver. The concentration of hepatic triglyceride was markedly increased by OA-feeding, whereas this raise was significantly reduced by simultaneous feeding of OA and PJ, CM, CMα and this phenomenon was more pronounced by cordycepin-enriched CMα. The contents of total lipid, triglyceride, and free fatty acid in the serum were significantly or slightly lower in the OA control group than those of the N group, but there were not significantly different among the OA treatment groups. The hepatocytes in the OA-induced fatty liver contained numerous largely lipid droplets, but PJ, CM, and CMα feeding prevented the OA induced lipid droplet accumulation in the hepatocytes. This effect was more pronounced cordycepin-enriched CMα than that in PJ or CM in OA treatment rats. Accordingly, cordycepin-enriched CMα could be an ideal candidate material as a dietary supplement of healthy functional foods having improvement effect of fatty liver.
□ This study is aimed to evaluate the protective effect of Cordycepin-increased Cordyceps militarisi(CMα) strain on carbon tetrachloride (CCl4)-induced hepatotoxicity and oxidative stress in rats. Male Sprague-Dawley rats were and randomly divided into 5groups (n=6) based on six dietary categories: Normal (N), CCl4control (C), CCl4 plus Paecilomyces japonica (CPJ) (3%, w/w), CCl4 plus Cordyceps militaris (CCM) (3%,w/w) and CCl4 plus Cordycepin-increased Cordyceps militaris (CCMα) (3%, w/w). The activities of liver marker enzymes, ALT, AST, LDH and the levels of lipid peroxidation were increased when CCl4 was treated but these parameters were significantly decreased by CCMα group. A significant elevation of TBARS contents in the liver homogenate, microsome, and mitochondrial fractions of the C group compared with N group, however, among the CCl4treatedgroups,CCMα group was significantly lowered in the TBARS levels of hepatic homogenate and microsomal fractions. C group resulted in a significant decrease in the levels of plasma and hepatic glutathione, but these reductions were significantly increased by CCMα group. Accordingly, Cordycepin-increased Cordyceps militaris (CMα) may be an ideal candidate for the hepatoprotective effect in animal model.
□ Current study was to investigate the potential effects of Paecilomyces japonica (PJ), Cordyceps militaris (CM), and cordycepin-enriched Cordyceps militaris (CMα) at the 3% (w/w) levels against antioxidant and antihyperlipidemic activity in Sprague-Dawley rats, which was intoxicated with 30% (v/v) alcohol for 4 weeks. Specially, alcohol intoxicated rats showed a significant elevation in the contents of thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) and lowered the antioxidant defense system reduced glutathione (GSH) when compared to the normal rats. In the lipid profiles, the contents of serum total lipid, total cholesterol (TC), triglycerides (TG), and nonestrified fatty acids (NEFA) and hepatic TG were significantly elevated in the ethanol-induced rats. Supplementation of CMα improved the antioxidant status by decreasing the levels of TBARS and altering the lipid profiles to near normal. These activities were also compared to the standard drug silymarin treatment. Thus, the findings of the present study indicated a significant antioxidant and antihyperlipidemic activity of cordycepin-enriched C.militaris againstethanol-inducedtoxicity.
□ This study is aimed to evaluate the improvement effect of fermented Orostachys japonicus (OJ) with the mixture lactic acid bacteria (Lactobacillus bulgaricus, Streptococcus thermophilus, Lactobacillus acidophilus) on the lipid metabolism in Orotic acid (OA)-induced fatty liver in rats. Male Sprague-Dawley rats were divided into six group by body weight : N (Normal), OA (OA-feeding rats), 2.5OJ (OA+2.5%(w/w)OJ), 5OJ(OA+5%(w/w)OJ), 2.5FOJ (OA+2.5%(w/w) fermented OJ), 5FOJ(OA+5%(w/w) fermented OJ). Dietary is administered to rats for 10 days and dissecting the rats. Result of OA administration, observed significant incerease of the thiobarbituric acid-reactive substances (TBARS) level. But, 5FOJ treatment was significantly lowered in TBARS level of hepatic, hepatic mitochondria, testis, kidney and spleen homogenate. And OA administration exhibited decrease in serum concentration of total lipid, total cholesterol, phospho lipid and free fatty acid and also decreased in OJ and FOJ treatment. In addition, concentrations of liver triglyceride was increased in OA administration and decreased in OJ and FOJ treatment and concentrations of serum triglyceride was increased in OA, OJ and FOJ treatment. 5FOJ treatment was slightly mitigated on the hepatic histopathologic changes in OA-induced fatty liver.
□ This study was aimed to investigate the protective effect of fermented friut of Cudrania tricuspidata with lactobacillus sp. on Orotic acid(OA)-induced fatty liver in rat. Male Sprague-Dawley rats were randomly divided into six groups(6 rats/group) based on six dietary categories: Normal, OA control, OA plus 2.5%(w/w) friut of Cudrania tricuspidata (2.5CT), OA plus 5%(w/w) friut of Cudrania tricuspidata (5CT), 2.5%(w/w) fermented friut of Cudrania tricuspidata (2.5FCT), OA plus 5% (w/w) fermented friut of Cudrania tricuspidata (5FCT). When OA was treated, the activity of liver indicator enzymes, alanine aminotransferase (ALT), aspartate aminotransferase (AST), lactate dehydrogenase (LDH), alkaline phosphatase (ALP), cholinesterase and the levels of lipid peroxidation were significantly increased relative to the normal rats. But administration of 5CT prevented activities of serum AST and ALT from increasing because of OA treatment. OA treatment exhibited decrease in serum concentrations of triglyceride, total cholesterol, total lipid, phospho-lipid and free fatty acids but these were increased by 5% (w/w) friut of Cudrania tricuspidata (5CT). The current study observed significant elevations of the thiobarbituric acid-reactive substances (TBARS) levels in the liver homogenate, mitochondrial and microsomal fractions, serum of OA control group compared with normal group. However, among the OA treated groups, CT and FCT administration was significantiy lowered in the TBARS levels of liver homogenate, mitochondrial and microsomal fractions, serum. OA resulted in a significant decrease in the levels of liver and serum glutathione, but these reductions were significantly increased by fermented friut of Cudrania tricuspidata(FCT). Accordingly, 5%(w/w) friut of Cudrania tricuspidata can did ate for the hepatoprotective effect in animal model.
□ db/db Mice were fed basal diet or diet containing low-cordycepin Cordyceps militaris(LCCM) or high-cordycepin Cordyceps militant Cordyceps militaris JLM0636(HCCM) at 3% level of the diet for 6 weeks. LCCM decreased blood glycated hemoglobin and plasma glucose and increased insulin compared with the control group. Hypoglycemic effect of HCCM was stronger than that of LCCM. HCCM reduced plasma triglyceride, cholesterol, ALT and AST compared with the control group.
□ ob/ob Mice were fed a basal diet or diet containing high-cordycepin Cordyceps militaris at 1% (LCM) or 3% level of the diet (HCM) for 10 weeks. HCM reduced blood glycated hemoglobin, serum glucose, HOMA-IR, and hepatic lipid accumulation, and improved serum lipid profile compared with the control group. LCM and HCM decreased serum ALT and AST and hepatic lipid peroxides and increased the activities of antioxidant enzymes compared with the control group. We concluded that Cordyceps militaris could be beneficial in improvement of insulin resistance and alleviation of nonalcoholic fatty liver disease in ob/ob mice.
□ C57BL/6J mice were fed a basal diet, HFHS(High-fat high-sugar) diet, or HFHS diet containing 5% Orostachys japonicus(OJ) or fermented O. japonicus(FOJ) for 12 weeks. OJ and FOJ improved insulin resistance and alleviated hyperglycemia, hypercholesterolemia, and nonalcoholic fatty liver disease in HFHS diet-inbduced diabetic mice.
□ In the present study, we examined the inhibitory effects of JNP3, a new compound which was isolated from traditional Chinese medicine, on cell invasion and MMP-9 activation in phorbol myristate acetate (PMA)-induced MCF-7 cells. Treatment with JNP3 significantly and selectively inhibited PMA-induced MMP-9 secretion, mRNA expression and protein levels, and these results led to reduction of cell invasion and migration in PMA-induced MCF-7 cells. The results of MMP-9 promoter assay and EMSA showed that JNP3 specifically inhibited PMA-induced MMP-9 gene expression by blocking NF-κB-dependent transcriptional activity. In addition, PMA-induced phosphorylation of ERK1/2 and JNK were suppressed by JNP3 treatment, whereas the phosphorylation of p38 MAPK was not affected by JNP3. These results suggest that JNP3 can be potential anti-cancer agents through specific inhibition of NF-κB-dependent MMP-9 gene expression.
□ To develop new anticancer agents, oleifolioside A was isolated from Dendropanax morbifera Leveille and the biochemical mechanisms of oleifolioside A-induced apoptosis in HeLa cells were investigated. Exposure to oleifolioside A resulted in caspase activation and typical features of apoptosis, although cell death was not prevented by caspase inhibition. Oleifolioside A treatment induced up-regulation of Bad, loss of mitochondrial membrane potential, nuclear relocation of mitochondrial factors, apoptosis-inducing factor (AIF), endonuclease G (EndoG), and apoptosis induction. This is the first report of anticancer activity of oleifolioside A, and nuclear translocation of AIF and EndoG in oleifolioside A-treated HeLa cells might represent an alternative death signaling pathway in the absence of caspase activity.
□ Process for production of pullulan and PS-7 have been developed in this study. Marine microorganism producing cellulases was isolated and identified. Eventually, Conditions for production of marine cellulases were optimized in a 100 L bioreactor and process for mass production of marine cellulases has been developed in this study.
□ In a genetic toxicity test of hot extracts from the developed Cordyceps militaris JLM 0636 strain containing a high level of cordycepin and a single administration toxicity test in rodents, no particular symptom was observed.
□ Cordyceps militaris JLM 0636 may be applied in anticancer-aiding diet treatment which can induce antitumor immune responses of patients treated by anticancer agents.
□ Cordyceps militaris JLM 0636 strain containing a high level of cordycepinn might diminished DNA and cell damage during a radiation treatment process. This result may provide a maximum anticancer treatment by inducing antitumor immune responses and protective effect of neighboring normal cells carrying damages provoked by a anticancer treatment process. Thus, Cordyceps militaris JLM 0636 may become a candidate for aiding an anticancer treatment.
□ Orostachys japonicus extracts do not act on the reaction of radiation absorption and skin coloring, but effectively suppress the oxidation of skin tissue components owing to superior antioxidation action. In addition, the extracts showed a considerable of suppression on the enzyme associated with skin wrinkle. Moreover, the extracts exhibited a superior protective effect on the gene expression of fibroblast cells to radiations and light aging.
□ To develop surplus tomatoes as a high value product, tomato vinegar was produced under optimal fermentation conditions. Tomato vinegar was produced in a two-stage fermentation process: alcoholic fermentation, involving conversion of sugars to ethanol, and acetic acid fermentation, involving oxidation of ethanol to acetic acid.
□ Prior to alcoholic fermentation, mature tomatoes were cut and crushed without the stems in a mechanical juicer, after which the tomato juice was fortified with apple extract to 13°Brix. In the alcoholic fermentation step, Saccharomyces cerevisiae KCCM 34709 (5%, v/v) was inoculated into the tomato juice as a starter, followed by cultivation in an incubator at 25°C. Optimum conditions for alcoholic fermentation were an initial sugar concentration of 13°Brix, a temperature of 25°C, and a fermentation time of 4 days.
□ At the end of alcoholic fermentation, the tomato wine was filtered and developed in a shaking incubator containing Acetobacter sp. KCCM 40085 (10%, v/v) at 30°C and 200 rpm. Optimum conditions for acetic acid fermentation were a fermentation time of 30 days with an acetic acid content of 5.3%.
□ The free sugar contents of tomato vinegar were confirmed as glucose, maltose, fructose, and sucrose. The glucose content of tomato vinegar was highest among the free sugars, whereas the others tended to decrease during fermentation. Before initiating alcoholic fermentation, malic acid, citric acid, and oxalic acid were present in crushed tomato juice. However, contents of other organic acids such as lactic acid and succinic acid increased in tomato juice fortified with apple extract.
□ After the two-stage fermentation, tomato vinegar contained high contents of acetic acid. Free amino acid contents of tomato vinegar were high in asparagine, valine, phenylalanin, ammonium chloride, and lysine. Mineral contents of tomato vinegar were highest in K, followed by P, Na, Ca, and Mg.
□ To determine the anti-obesity effects of tomato vinegar and candidate materials on the production of a functional drink, we assessed their effectiveness in treating lipid accumulation in vitro and in vivo. In vitro, we treated confluent 3T3-L1 cells with or without tomato vinegar or candidate materials (A-D) for 8 days. Following various treatments, differentiated 3T3-L1 cells in 6-well plates were subjected to Oil-Red O staining to analyze lipid droplet contents. Oil-Red O-stained cells eluted with isopropanol, which suggests that both tomato vinegar and candidates B and D significantly inhibited lipid accumulation during adipogenic differentiation compared to control 3T3-L1 cells.
□ In vivo, rats were randomly divided into seven groups: normal diet (ND)-fed rats, high-fat diet (HFD)-fed rats with 45% of calories from fat, HFD-fed rats treated with tomato vinegar, and HFD-fed rats treated with candidate materials A-D. Tomato vinegar and candidate materials A-D were administered to the rats for 5 weeks. At the end of the experimental period, the rats were anesthetized with ethyl ether after food was withheld for 12 h. At this time, blood samples and white adipose tissues were taken from rats, and the anti-obesity effects of tomato vinegar and candidate materials A-D were analyzed. Tomato vinegar and candidates A, B, and C tended to decrease body weight of rats fed HFD without altering food intake or food efficiency rate.
□ Weights of perirenal, abdominal, and epididymal adipose tissues in rats fed tomato vinegar and candidate material B were significantly reduced compared to those of HFD control rats. Both plasma triglyceride (TG) and total cholesterol (TC) levels were markedly reduced in rats administrated tomato vinegar and candidate materials A-D compared to HFD control rats.
□ Furthermore, tomato vinegar and candidate materials A-D increased plasma HDL-cholesterol contents and decreased plasma LDL-cholesterol levels in HFD-fed rats. Further, HFD for 5 weeks resulted in increased hepatic lipid contents. However, tomato vinegar and candidate material B treatment significantly reduced hepatic TG and cholesterol levels compared to the HFD control group.
□ Taken together, we employed various mix rates to produce a functional drink using tomato vinegar. We tested the anti-obesity effects of this drink in HFD-fed rats. Consequently, tomato drink reduced body weight gain and visceral fat weight in HFD-fed rats by increasing TG excretion in feces and lipid oxidation in the liver. Tomato drink also improved sugar metabolism in HFD-fed rats, resulting in insulin resistibility.
(출처 : SUMMARY 24p)
목차 Contents
- 표지 ... 1
- 제출문 ... 2
- 요약문 ... 3
- SUMMARY ... 19
- CONTENTS ... 43
- 목차 ... 47
- 제1장 연구개발과제의 개요 ... 50
- 1. 연구개발사업의 목표와 배경 ... 50
- 2. 연구개발사업의 기대효과 ... 52
- 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 54
- 제3장 연구개발 수행내용 및 결과 ... 59
- 제1절 농산물 소재 면역증강 제품의 상용화 ... 59
- 1. 농산물 소재 면역증강 제품 개발 ... 59
- 가. 사업단 보유 균주를 이용하여 재배한 코디세핀 고함량 번데기동충하초(Cordyceps militaris JLM 0636)의 코디세핀 함량 측정 ... 59
- 나. 코디세핀(Cordycepin) 고함량 번데기동충하초(Cordyceps militaris JLM 0636)의 면역 활성 ... 64
- 다. 코디세핀(cordycepin)의 항암효과 연구 ... 69
- 라. 코디세핀(Cordycepin)과 농산물 융합 면역 상승효과 연구 ... 76
- 마. 붉은 덕다리 버섯(Laetiporus sulphureus)의 물질분석 및 생리기능성 확인 ... 79
- 바. 발효 농산물 소재의 면역증강활성 ... 94
- 사. 해산물 소재 기능성 검증 ... 107
- 아. 토마토의 기능성을 이용한 기능성 토마토 제품의 개발 ... 130
- 자. 농산물 소재 기능성 제품의 제조 ... 139
- 2. 코디세핀에 의한 암세포 증식억제 효과의 기전 해석 연구 ... 156
- 가. 동충하초의 주요 생리활성 성분인 코디세핀에 의한 인체백혈병 세포의 증식억제 기전 연구 ... 156
- 나. 동충하초의 주요 생리활성 성분인 cordycepin에 의한 인체 전립선암세포의 항암활성 및 암세포 전이 억제 효능 검증 ... 160
- 다. 동충하초의 주요 생리활성 성분인 cordycepin의 항염증, 항전이 및 함암제 내성 극복 효능 및 관련 기전 연구 ... 166
- 제2절 농산물 소재 간 기능 개선 및 혈당조절 효과 검증 ... 177
- 1. 농산물 소재를 이용한 간 질환 개선효과 제품의 개발 ... 177
- 가. Cordycepin 고함유 동충하초 분말을 첨가한 식이가 Orotic acid 유발 지방간 흰쥐에 미치는 개선효과 ... 177
- 나. Cordycepin 고함유동충하초 분말을 이용한 알코올성 간독성 개선효과 규명 ... 189
- 다. 와송과 발효 와송의 Orotic Acid 유발 흰쥐의 지방간 개선효과 ... 203
- 라. 꾸지뽕나무 열매 분말을 첨가한 식이가 Orotic acid 유발 지방간 흰쥐에 미치는 개선 효과 ... 214
- 2. 농산물 소재를 이용한 혈당조절 제품의 개발 ... 225
- 가. 제2형 당뇨동물 모델에 있어서 고코디세핀 함유 동충하초의 혈당조절 효과 ... 225
- 나. 비만형당뇨 및 비알콜성 지방간 동물모델에 있어서 고코디세핀 동충하초의 비만 및 비알콜성 지방간 개선효과 ... 234
- 다. 고지방·고단순당 식이로 인슐린저항성을 유발한 마우스에 있어서 와송 및 발효와송의 인슐린저항성 개선효과 및 비알콜성 지방간 개선효과 ... 245
- 제3절 약용작물 유래 항염증 효능 물질의 상용화 ... 256
- 1. 약용작물 유래 항염증 효능 물질의 탐색 및 독성실험 ... 256
- 가. 한약재 HTR에서 추출한 새로운 화합물 JNP3가 PMA로 유도한 MCF-7사람 유방암 세포에서 암세포 침윤과 전이억제 효과 ... 256
- 나. HeLa 세포에서 MP-2, 황칠나무에서 추출한 새로운 화합물, 에 의해 유도된 Apoptosis (세포자멸사) 와 세포주기억제의 상호관련 확인 ... 262
- 2. 섬유소 분해효소 활용을 위한 기능성 생물고분자 및 섬유소 분해효소 생산공정 최적화 ... 269
- 가. 생물고분자 풀루란의 생산공정 최적화 ... 269
- 나. 생물고분자 PS-7의 생산공정 최적화 ... 285
- 다. 섬유소 분해효소의 생산공정 최적화 ... 295
- 제4절 약용작물의 유용 물질을 이용한 항암보조제 및 향장제품의 상용화 ... 312
- 1. 코디세핀 고함유 동충하초를 이용한 항암치료 보조제 개발 ... 312
- 가. 코디세핀 고함유 동충하초의 안전성 및 유효성 검증 ... 312
- 나. 코디세핀 고함유 동충하초 추출물의 항암 방사선치료에 대한 정상세포 방호효과 ... 325
- 2. 코디세핀 고함유 동충하초를 이용한 향장품 소재 개발 ... 334
- 가. 코디세핀 고함유 동충하초의 향장효과 검증 ... 334
- 제5절 토마토의 기능성을 기용한 체중조절 개선제품의 상용화 ... 348
- 1. 토마토 식초의 최적 제조 조건 확립 ... 348
- 2. 토마토 식초의 이화학적 성분분석 ... 356
- 3. 토마토 식초와 후보물질군의 항비만 효과 확인 ... 367
- 4. 토마토 식초 및 SK-1 등을 이용한 1차 시제품 제조 ... 375
- 5. 토마토 발효원액을 이용한 다이어트 음료의 효능 검증 ... 379
- 6. 토마토 다이어트음료의 지표 성분 분석 ... 394
- 7. 토마토 다이어트음료 최종시제품의 저장 중 품질 특성 변화 ... 397
- 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 402
- 제5장 연구개발 성과 및 성과활용 계획 ... 406
- 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 417
- 제7장 연구시설·장비 현황 ... 418
- 제8장 참고문헌 ... 419
- 끝페이지 ... 448
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