Effects of Glycyrrhiza inflata Batal Extracts on Adipocyte and Osteoblast Differentiation

Glycyrrhiza inflata Batal, an important species of licorice, is one of the most widely used medicinal plants for over 4000 years. Glycyrrhiza plant species has been well known for its various therapeutic activities such as anti-inflammatory, anti-allergic, and anti-ulcer. The purpose of this study was to determine the effects of Glycyrrhiza inflata Batal ethanol extracts (GBE) on adipocyte and osteoblast differentiation. Mesenchymal C3H10T1/2 cells were treated with sub-cytotoxic doses of GBE, and its effects on adipocyte differentiation were assessed. We found that GBE dose-dependently increased lipid accumulation and also induced the expression of adipocyte markers, such as $PPAR{\gamma}$ and its target genes, aP2, and adiponectin, in C3H10T1/2 cells. Consistently, similar effects of GBE on lipid accumulation were also observed in preadipocyte 3T3-L1 cells that further supports the pro-adipogenic activities of GBE. We also investigated the effects of GBE on osteoblast differentiation of mesenchymal C3H10T1/2 cells. As a results, we found that GBE increased the activity of alkaline phosphatase in a dose-dependent manner and also promoted the expression of osteoblast markers, such as ALP and RUNX2, during osteoblast differentiation of C3H10T1/2 cells. Similar pro-osteogenic effects of GBE were also observed in preosteoblast MC3T3-E1 cells. Finally, our data show that a major bioactive compound found in Glycyrrhiza inflata Batal, licochalcone A (LA) but not glycyrrhizic acid (GA), can mediate the pro-adipogenic and pro-osteogenic effects of GBE. Taken together, this study provides data to show the possibility of GBE and its bioactive component LA as putative strategies for type 2 diabetes and bone diseases.

감초추출물의 지방세포와 조골세포에 대한 분화효과

창과감초(Glycyrrhiza inflata Batal)는 한약재의 조화를 돕고 해독, 항염증, 항궤양 등의 약리작용으로 한방에서 널리 이용되는 약용식물이다. 본 연구에서는 지방세포와 조골세포에서 감초의 생리활성을 확인하고자 감초에탄올추출물(GBE)을 이용하여 세포분화 촉진여부를 조사하였다. GBE의 세포독성여부를 통해 안전하다고 확인된 $1{\sim}30{\mu}g/mL$의 농도 내에서 실험이 진행되었고 지방세포 분화조건에서 다분화능 세포 C3H10T1/2과 지방전구세포 3T3-L1의 Oil Red O 염색을 통해 GBE의 지방세포분화 촉진효과를 확인할 수 있었다. 또한 지방세포의 핵심전사조절인자인 $PPAR{\gamma}$와 그의 표지유전자 aP2, AdipoQ, $C/EBP{\alpha}$의 발현량 증가를 통해 GBE의 지방세포분화 촉진효과를 재확인하였다. 이와 일관된 결과로서 조골세포 분화조건에서 다분화능 세포 C3H10T1/2과 조골전구세포 MC3T3-E1의 ALP 염색을 통해 GBE의 조골세포분화 촉진효과를 확인하였고 조골세포 표지유전자인 ALP, RUNX2, osterix, collagen의 발현량 증가를 통해 GBE의 조골세포분화 촉진효과를 재확인하였다. 이에 따라 본 연구에서는 GBE의 지방세포와 조골세포 분화효과를 매개하는 감초의 구성성분을 조사하기 위해 GA(glycyrrhizic acid)와 LA(licochalcone A)의 분화촉진 여부를 확인한 결과, GA는 영향을 주지 않으나 LA가 GBE의 세포분화효과를 매개한다고 사료된다. 따라서 본 연구에서는 제2형 당뇨와 그에 수반되는 골질환과 골다공증에 대한 치료 소재로서 GBE와 그의 생리활성을 매개할 수 있는 LA의 가능성을 보았으며 GBE에서 분리되는 다양한 화합물의 동정 및 생리활성 효과, LA와의 상승효과 등의 추후 연구가 기대된다.