Protective Effect of Plantago asiatica L. Extract Against Ferric Nitrilotriacetate (Fe-NTA) Induced Renal Oxidative Stress in Wistar Rats

차전초 추출물을 투여한 랫드에서의 Fe-NTA 유발 산화스트레스에 대한 신장보호 효과

  • Hong, Chung-Oui (Division of Food Bioscience & Technology, College of Life Sciences and Biotechnology) ;
  • Hong, Seung-Teak (Division of Food Bioscience & Technology, College of Life Sciences and Biotechnology) ;
  • Koo, Yun-Chang (Division of Food Bioscience & Technology, College of Life Sciences and Biotechnology) ;
  • Yang, Sung-Yong (Division of Food Bioscience & Technology, College of Life Sciences and Biotechnology) ;
  • Lee, Ji-Young (Division of Food Bioscience & Technology, College of Life Sciences and Biotechnology) ;
  • Lee, Yanhouy (Division of Food Bioscience & Technology, College of Life Sciences and Biotechnology) ;
  • Ha, Young-Min (Division of Food Bioscience & Technology, College of Life Sciences and Biotechnology) ;
  • Lee, Kwang-Won (Division of Food Bioscience & Technology, College of Life Sciences and Biotechnology)
  • 홍충의 (고려대학교 생명과학대학 식품공학부) ;
  • 홍승택 (고려대학교 생명과학대학 식품공학부) ;
  • 구윤창 (고려대학교 생명과학대학 식품공학부) ;
  • 양성용 (고려대학교 생명과학대학 식품공학부) ;
  • 이지영 (고려대학교 생명과학대학 식품공학부) ;
  • 이얀회이 (고려대학교 생명과학대학 식품공학부) ;
  • 하영민 (고려대학교 생명과학대학 식품공학부) ;
  • 이광원 (고려대학교 생명과학대학 식품공학부)
  • Received : 2011.03.23
  • Accepted : 2011.04.28
  • Published : 2011.06.30


Plantago asiatica L. (PA), which is widely distributed in Korea, Japan and China, has traditionally been used as a popular folk medicine for the treatment of liver diseases. A variety of activities of PA was reported, that is hepatoprotective, anti-inflammatory, anti-glycation and anti-oxidant effect. Ferric nitrilotriacetate (Fe-NTA) is a potent nephrotoxic agent and has been reported to induce renal proximal tubular necrosis. In the present study, pre-treatment with PA extract (PAE) in Wistar rat followed by Fe-NTA i.p. treatment (13.5 mg Fe/kg body weight) was performed to detect the renal protective effect of PAE. Only Fe-NTA treated group showed increases in the level of serum blood urea nitrogen (BUN) and serum creatinine (Cr), and renal tissue malondialdehyde (MDA), product of lipid peroxidation. Moreover, the level of biomarkers indicate the antioxidants status, reduced glutathione (GSH), glutathione-S-transferase (GST) and glutathione reductase (GR) were decreased. However, PAE pre-treated group showed decreases in the levels of serum BUN, serum Cr and renal tissue MDA in concentration dependent manner and increases in the level of GSH, GST and GR. These results are significantly different (p < 0.05) to the other groups. Our data suggest that PAE may be used as an chemopreventive material against Fe-NTA-mediated renal oxidative stress.

현대사회는 생활습관, 공해, 오염, 독성물질 등 여러 종류의 산화스트레스를 받는 환경에 노출되어 있으며, 이런 산화스트레스들은 인간에게 있어 여러 질병을 야기한다는 많은 증거 들이 나오고 있다. Ferric Nitrilotriacetate (Fe-NTA)는 iron-induced oxidative Stress로 인해 신장독성에 관여되어 있다고 보고된 물질이다. 이에 본 연구진은 랫드에 항산화 효과가 있는 차전초(Plantago asiatica) 추출물을 투여하고 Fe-NTA를 복강 주사하여 선장에서 iron-induced oxidative stress를 유발한 후, 산화스트레스를 얼마나 억제하여 주는 지를 혈액에서 신장기능 지표인 blood urea nitrogen (BUN)과 creatinine (Cr)을 측정하고, 신장조직에서는 항산화 바이오마커들인 reduced glutathione (GSH), glutathione-S-transferase (GST), glutathione reductase (GR) 및 지질과산화물 (lipid peroxide)인 malondialdehyde (MDA)를 측정 하였다. 신장기능 이상시 증가되는 BUN 및 Cr은 Fe-NTA에 의해 산화스트레스만 유발한 그룹에서는 $116.82{\pm}5.20$ mg/dL과 $2.70{\pm}0.20$ mg/dL로 아무것도 처리하지 않은 대조군의 $18.54{\pm}1.29$ mg/dL, $0.52{\pm}0.04$ mg/dL에 비해 약 6.3배 및 5.2배의 증가를 나타냈다. 반면 차전초를 투여한 1g/kg b.w. 군에 서 BUN 및 Cr의 활성 이 각각 $95.76{\pm}7.89$ mg/dL과 $2.16{\pm}0.340$ mg/dL, 2g/kg b.w. 군에서는 $89.34{\pm}26.93$ mg/dL 과 $2.20{\pm}0.51$ mg/dL, 4 g/kg b.w. 군에서는 $39.54{\pm}21.93$ mg/dL과 $1.16{\pm}0.55$ mg/dL으로 농도 의존적으로 유의적 (p < 0.05) 차이를 보이며 감소하는 결과를 보였다. 항산화의 바이오마커로 작용하는 GSH, GST 및 GR은 Fe-NTA에 의해 산화스트레스만 유발한 그룹에서는 각각 $59.45{\pm}12.32$ mmol GSH/g tissue, $49.88{\pm}4.55$ Units/g tissue, $56.70{\pm}5.40$ Units/g tissue로 아무것도 처리하지 않은 정상그룹의 $142.82{\pm}16.51$ mmol GSH/g tissue, $124.69{\pm}13.073$ Units/g tissue, $107.31{\pm}8.70$ Units/g tissue에 비해 58.4%, 60.0%, 47.2%로 현저하게 감소하였다. 반면 차전초 추출물을 1, 2, 4 g/kg b.w. 으로 투여한 그룹에서의 GSH는 $77.86{\pm}12.62$, $123.11{\pm}12.72$, $147.97{\pm}26.27$ mmol GSH/g tissue로 Fe-NTA만 처리한 그룹에 비해 약 1.3배, 2.1배, 2.5배 증가하였으며, GST는 $66.59{\pm}5.01$, $83.25{\pm}8.38$, $124.68{\pm}13.67$ Units/g tissue.로1.3배,1.7배, 2.5배 증가, GR은 $67.37{\pm}8.66$, $80.34{\pm}6.06$, $98.67{\pm}10.11$ Units/g tissue로 1.2배, 1.4배, 1.7배 증가하였다. 산화스트레스로 유발되는 지질과산화물을 신장에서 측정 하였을 때 Fe-NTA에 의해 산화스트레스만 유발한 그룹은 $215.70{\pm}49.73\;{\mu}mol$/g tissue로 대조군 그룹의 $46.20{\pm}10.65\;{\mu}mol$/g tissue보다 지질과산화를 많이 일으켜 4.7배 많은 MDA를 생성한 것을 나타냈지만, 차전초 추출물 1, 2,4 g/kg b.w. 투여한 그룹은 MDA의 생성량이 $141.74{\pm}10.79$, $116.11{\pm}9.19$, $86.52{\pm}22.30\;{\mu}mol$/g tissue로 약 34.3%, 46.2%, 59.9% 감소한 것을 확인하였다. 신장에서 iron-induced oxidative stress에 의해 독성을 유발하는 Fe-NTA를 처리 하였을시 신장손상 지표인 BUN과 Cr은 증가하고, 항산화 지표인 GSH와 GST, GR은 감소함과 동시에 지질과산 화물인 MDA는 증가하였다. 그러나 차전초 추출물을 농도를 달리하여 투여한 후 Fe-NTA로 산화스트레스를 유발한 그룹은 농도 의존적으로 BUN과 Cr은 감소하고, 항산화 지표들은 증가함과 동시에 MDA는 감소하는 경향을 보였으며 Fe-NTA만 처리한 그룹과 유의적 차이를 보였다. 위 결과들을 종합하면 Fe-NTA는 산화스트레스에 의해 신장에 심각한 손상을 줄 수 있으며, 차전초 추출물은 항산화 효과를 바탕으로 하여 Fe-NTA에 의한 신장 손상에 대한 보호 또는 개선 효과가 있음을 확인 하였다.



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