초록 ▼

연구의 목적 및 내용
연구 목표 : 곤드레 pectolinarin 및 pectolinarigenin의 lipid metabolism 조절작용기작 구명

○ 생물전환 및 추출공정 최적화를 통한 곤드레 pectolinarin의 pectolinarigenin 전환 및 표준화
○ 곤드레 유용지표성분 pectolinarin 및 pectolinarigenin의 분석법 개발 및 method validation
○ ROS 저감을 통한 pectolinarin 및 pectolinarigenin의 지방세포 내 lipid 축적

연구의 목적 및 내용
연구 목표 : 곤드레 pectolinarin 및 pectolinarigenin의 lipid metabolism 조절작용기작 구명

○ 생물전환 및 추출공정 최적화를 통한 곤드레 pectolinarin의 pectolinarigenin 전환 및 표준화
○ 곤드레 유용지표성분 pectolinarin 및 pectolinarigenin의 분석법 개발 및 method validation
○ ROS 저감을 통한 pectolinarin 및 pectolinarigenin의 지방세포 내 lipid 축적 억제 평가 및 작용기작 구명
○ 과량의 lipid가 축적된 mature fat cell에 pectolinarin 및 pectolinarigenin 처리 시 beta-oxidation조절 평가 및 작용기작 구명
○ Zebrafish를 이용한 pectolinarin 및 pectolinarigenin의 in vivo 항비만 및 beta-oxidation 조절평가 및 작용 기작 구명

연구결과
1) 생물전환 및 추출공정 최적화를 통한 곤드레 pectolinarin의 pectolinarigenin 전환 및 표준화
생물전환에 의한 고려엉겅퀴 pectolinarin의 pectolinarigenin 전환 시 지표성분의 함량 및 표준화를 위한 분석법 검증을 실시하였다. Pectolinarin 및 pectolinarigenin의 검출한계는 각각 4.25 μg/mL, 2.46 μg/mL이었고 정량한계는 12.88 μg/mL, 7.46 μg/mL로 나타났다. Pectolinarin 및 pectolinarigenin의 함량을 확인한 결과 고려엉겅퀴 0시간, 5시간 발효물에서는 pectolinarin만 관찰되었으며, 19시간 발효물에서 생물전환에 의해 pectolinarin이 pectolinarigenin으로 전환되는 것을 확인할 수 있었다. 그 이후 28시간부터 72시간까지의 고려엉겅퀴 발효물에서는 pectolinarigenin만 관찰할 수 있었다. 정밀도(RSD) 측정 결과, pectolinarin 및 pectolinarigenin은 일간 정밀도에서 각각 0.9, 0.5%의 정밀도를 보여주었으며 일내 정밀도에서는 각각 0.5, 0.2%로 높은 정밀성을 나타내었다. 또한 pectolinarin은 99.7~104.0%, pectolinarigenin은 99.7~102.4% 범위의 회수율을 보여주어 실험방법에 대한 정확성을 검증하였다.

2) 발효곤드레 추출물의 지방세포 분화 억제 효능평가 및 작용기전 구명
발효곤드레 추출물의 3T3-L1 지방세포 분화 및 ROS생성 저감효과를 구명하기 위하여 3T3-L1 전지방세포 분화과정 중 발효곤드레 추출물에 의한 지방축적과 ROS 생성을 관찰하였다. 연화 열수 및 에탄올 추출물은 XTT assay에서 100, 200 및 400 μg/mL 농도에서 세포 독성을 보이지 않았다. 지방세포 분화 중 세포 내 지방축적 및 ROS 생성량을 비교한 결과, 발효곤드레 추출물의 을 처리한 지방세포의 경우 지방축적량과 ROS 생성량 모두 유의적으로 억제되는 것으로 나타났다. 특히 발효곤드레 추출물의 을 처리함으로써 지방세포 분화와 관련된 전사인자인 PPARγ, C/EBPα 및 aP2 mRNA과 단백질의 발현을 유의적으로 감소시켰으며, ROS의 생성과 관련이 있는 주요 유전자인 SOD1, SOD2, GPx, catalase의 발현은 증가하였으며 NOX4 및 Nrf2의 유전자발현은 유의적으로 감소하였다. 또한, 지방세포 에너지 대사와 β-신회와 관련된 AMPK와 CPT1의 발현이 증가함을 확인하였다.

3) 발효곤드레 추출물의 Zebrafish 항비만 효능평가 및 작용기전 구명
발효곤드레 추출물의 생체 내 에너지 대사 및 β-산화에 대한 효능 평가를 위해 high calorie diet-induced obese (HDIO) zebrafish를 사용하였다. 형광 염색을 분석 한 결과 일반 식이 zebrafish에 비해 HDIO zebrafish의 체지방이 높게 축적 된 것으로 나타났다. 대조적으로, 발효곤드레 추출물이 있는 HDIO zebrafish는 체내 지방량을 용량 의존적으로 감소시켰다. In vitro에서 발견 한 것과 일치하여, 정량적 RT-PCR 분석은 HDIO zebrafish가 발효곤드레 추출물을 투여할 때 CPT1와 pyruvate kinase M2 (PK-M2)의 발현이 유의하게 증가 시켰다.

연구결과의 활용계획
○ 본 신진연구과제의 결과물로부터 곤드레의 항비만 및 β-oxidation에 대한 효능 및 작용기작이 밝혀져 식품소재의 효능평가 model로 사용될 전망임
○ 곤드레를 이용한 비만의 예방의학적 차원에서의 접근이 가능할 것으로 기대됨
○ 본 연구에서 사용된 lipid metabolism에 대한 세포 및 동물모델은 이와 유사한 연구과제에 응용 가능할 것으로 기대됨
○ 곤드레를 함유 하는 다양한 천연소재의 고부가가치화로 인한 관련 산업의 경쟁력 확보가 기대됨
○ 본 연구 통하여 밝힌 곤드레의 효능 및 작용기전을 바탕으로 개발된 웰빙 식품의 섭취로 국민 건강 증진, 비만관련 질병의 의료비 지출 절감 및 특허를 통한 상품의 사업화에 비롯된 국익창출에 기여할 것임

(출처 : 한글요약문 4p)

Abstract ▼

Purpose & contents
The aim of this study is to investigate bioconversion of pectolinarin in Cirsium setidens and their antiobesity activity via a regulation of lipid metabolism
○ Bioconversion of pectolinaringenin from pectolinarin
○ Antiobesity activity of pectolinarin and pectolinaringeni

Purpose & contents
The aim of this study is to investigate bioconversion of pectolinarin in Cirsium setidens and their antiobesity activity via a regulation of lipid metabolism
○ Bioconversion of pectolinaringenin from pectolinarin
○ Antiobesity activity of pectolinarin and pectolinaringenin via regulation of lipid accumulation, ROS production and beta-oxidation in 3T3-L1 cell and Zebra fish
○ Evaluation of molecular mechanism on antiobesity activity of pectolinarin and pectolinaringenin

Result
1) Development and Validation of an Analytical Method for Pectolinarin and Pectolinarigenin in Fermented Cirsium setidens Nakai by Bioconversion
Cirsium setidens Nakai was fermented by bioconversion. For the validation, the specificity, linearity, precision, accuracy, detection limit (DL), and quantification limit (QL) of pectolinarin and pectolinarigenin were measured by HPLC. The results showed that the detection limit of pectolinarin and pectolinarigenin were 4.25 μg/mL and 2.46 μg/mL, respectively. The recovery rate of pectolinarin and pectolinarigenin were revealed in the high range of 99.7~104.0% and 99.7~102.4%, respectively. The inter-day and intra-day precision on pectolinarin and pectolinarigenin in fermented Cirsium setidens Nakai were 0.9%, 0.5% and 0.5%, 0.2%, respectively. Therefore, the application of pectolinarin and pectolinarigenin were validated in analytical method as a marker compound in Cirsium setidens Nakai.
2) Effect of extracts from fermented Cirsium setidens Nakai on lipid accumulation and reactive oxygen species (ROS) production in adipogenesis of 3T3-L1 cells 3T3-L1 preadipocytes were treated extracts from fermented Cirsium setidens Nakai for up to 6 days following standard induction of differentiation. Regarding anti-adipogenic activity, fermented Cirsium setidens Nakai extracts significantly inhibited lipid accumulation and ROS production during adipogenesis of 3T3-L1 cells compared with control cells. Exposure to fermented Cirsium setidens Nakai extracts significantly inhibited mRNA and protein expressions of peroxisome proliferator activated receptor gamma (PPARγ),CCAAT/enhancer binding protein alpha (C/EBPα), and adipocyte-specific fatty acid binding protein (aP2). This correlated with reduced mRNA expression of adipocyte-specific fatty acid binding protein (aP2). Moreover, fermented Cirsium setidens Nakai extracts treatment significantly increased mRNA and protein of expressions of SOD1, SOD2, GPx, catalase and inhibited mRNA expressions of NADPH oxidase (NOX4). Strikingly, we found that fermented Cirsium setidens Nakai dramatically increased both the energy metabolism and β-oxidation associated genes in 3T3-L1.
3) Effects of fermented Cirsium setidens Nakai on Energy Metabolism and β-Oxidation in Zebrafish Model
To finalize the analysis of the effect of fermented Cirsium setidens Nakai on energy metabolism and β-oxidation in vivo, we used high calorie diet-induced obese (HDIO) zebrafish. The analysis of the fluorescent staining showed that the body fat of HDIO zebrafish was highly accumulated, compared to normal diet zebrafish. In contrast, HDIO zebrafish in the presence of FCSN strongly lost its body fat mass in a dose dependent manner. Consistent with finding in vitro, quantitative RT-PCR analysis indicated that the expression of CPT1 was significantly increased when HDIO zebrafish was fed of fermented Cirsium setidens Nakai. Moreover, we found that fermented Cirsium setidens Nakai supplemented HDIO zebrafish significantly induced the increased expression of pyruvate kinase M2 (PK-M2), compared to HDIO zebrafish.

Expected Contribution
○ The application of pectolinarin and pectolinarigenin were validated in analytical method as a marker compound in Cirsium setidens Nakai.
○ Cirsium setidens Nakai extracts has potential anti-obesity effects and it a novel therapeutic functional agent with anti-adipogenic activity via reduction of lipogenesis
○ Our research suggests that Cirsium setidens Nakai extracts might be valuable anti-adipogenic bioactive sources and seemed to be applicable in both healthy medicine and food industry.
○ Fermented Cirsium setidens Nakai can hold the potential to beneficially repress the body fat mass in HDIO populations.

(출처 : SUMMARY 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 2
• 연구계획 요약문 ... 3
• 연구결과 요약문 ... 4
• 한글요약문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• 연구내용 및 결과 ... 6
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 9
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 15
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 34
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 34
• 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 35
• 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 36
• 8. 참고문헌 ... 37
• 9. 연구성과 ... 40
• 10. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 48
• 11. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 48
• 12. 기타사항 ... 50
• 별첨1 대 표 연 구 성 과 ... 51
• 별첨2 세부 목표 관련 증빙 ... 69
• 끝페이지 ... 91