포도의 레스베라트롤 함량은 품종에 따라 매우 다양하나, 대체적으로 자옥, 피오네, 머스캇함부르크 등의 흑색계 품종에서 가식부인 과실의 레스베라트롤 함량이 높은 것으로 조사되었으며 머스카텔루소, 골드핑거, 뉴나이 등의 일부 청색계 품종에서도 레스베라트롤 함량이 비교적 높았다. 그러나 과경과 과축을 포함하면 자옥, 머스캇오브알렉산드리아, 베이비핑어 등의 품종에서 레스베라트롤 함량이 높았으며 이러한 품종은 친환경 재배에 유리할 것으로 생각된다. 레스베라트롤은 주로 과경과 과축에 고농도로 분포하는 반면 과육에서는 거의 검출되지 않았다. 부위별 레스베라트롤의 분포로 볼 때 레스베라트롤은 아마도 과경에서 주로 합성되는 것으로 추측된다.
본 연구에서는, 레스베라트롤의 산화적 손상대한 세포 보호 효과와 항산화능을 조사하였다. 레스베라트롤의 Free radical (1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl, DPPH) 소거활성은 ($FSC_{50}$) $103{\mu}M$로 나타났다. 루미놀화학발광법을 이용하여 $Fe^{3+}-EDTA/H_2O_2$계에서 레스베라트롤의 활성산소(Reactive oxygen species, ROS) 소거활성은($OSC_{50}$)을 평가하였다. 레스베라트롤은 $0.042{\mu}M$로 나타나 비교물질로 사용한 L-ascorbic acid ($0.405{\mu}M$)보다 9.6배 우수한 활성산소 소거활성을 보였다. 또한 레스베라트롤은 지용성 항산화제로 알려진 (+)-${\alpha}$-tocopherol보다 우수한 세포보호 활성을 나타내었다. 세포독성 조사에서 레스베라트롤은 $50{\mu}M$에서 세포독성을 나타내지 않았다. HaCaT 세포에 $800mJ/cm^2$의 UVB 또는 $30{\mu}M$의 rose-bengal을 처리하였을 때, 레스베라트롤은 농도의존적으로 세포의 산화적 손상에 대항하여 세포를 보호하였다. 그러나 10 mM의 $H_2O_2$를 처리한 경우에, 레스베라트롤은 세포보호 효과를 나타내지 않았다. 이들의 결과들은 레스베라트롤이 항산화능 및 세포보호 효과를 통해서 피부 노화를 예방하고 개선하는데 있어 이용 가능함을 시사한다.
다형성 신경교모세포종은 사람의 원발성 뇌종양 중 가장 흔하면서 악성이 높은 종양의 하나로 수술과 방사선치료, 화학치료 등 집중적 치료에도 불구하고 사망률이 높은 종양이다. 레스베라트롤은 다양한 자연산 물질에 포함되어 있는 폴리페놀의 일종으로 여러 종류의 암세포들에서 항암 작용이 있음이 보고되어 있으나 그 기전은 명확하게 밝혀져 있지 않다. 본 연구에서는 사람의 신경교모세포종 기원 세포인 A172 세포에서 레스베라트롤에 의한 세포 사멸 효과와 그 기전을 확인하고자 하였다. 레스베라트롤은 A172세포에서 활성산소종의 생성을 촉진하였으며 N-acetylcystein 혹은 catalase 등의 항산화제들을 전처치시 레스베라트롤의 세포 사멸 효과가 차단되었다. 레스베라트롤은 ERK와 p38 kinase, JNK 등의 인산화를 촉진하였으며 이들 인산화 효소의 억제제들을 전처치하면 레스베라트롤의 세포 사멸 효과가 차단되었다. Caspase 억제제를 전처치시 레스베라트롤에 의한 caspase-3의 활성화와 세포 사멸이 차단되었으며, N-acetylcystein을 전처치시 레스베라트롤에 의한 ERK의 활성화와 caspase-3의 활성화가 차단되었다. 이들 결과를 종합하면 레스베라트롤은 A172 세포에서 활성산소종의 생성을 촉진하며 이는 ERK와, p38 kinase, JNK 등의 활성화를 통해 caspase-의존성 기전으로 세포사멸을 유도하는 것으로 사료된다.
레스베라트롤의 면역제어 성질과 대식세포의 생존능력과 관련하여 당화된 레스베라트롤의 효과를 확인하기 위해 대식세포 RAW 264.7에서 연구하였다. 인비토로에서 대식세포에서 총 4개의 레스베라트롤 및 당화된 유도체 (E)-resveratrol, (E)-resveratrol 3-O-${\beta}$-${\small{D}}$-glucoside (R-3-G), 및 (E)-resveratrol 4'-O-${\beta}$-${\small{D}}$-glucoside (R-4'-G)를 여러 가지 농도로 처리한 후 일산화질소 (NO)와 인터루킨 6 (IL-6) 발현을 연구하였다. 앞서 언급한 물질로 처리한 후 인비토로에서 RAW 264.7 세포의 생존능력도 연구하였다. 대식세포 생존능력 평가분석 결과를 보면, 두 개의 레스베라트롤 모노글루코사이드인 R-3-G와 R-4'-G은 (E)-resveratrol와 비교하여 A549 and HepG2 세포에서 50-80% 감소된 독성을 보여준다. 당이 없는 레스베라트롤과 비교하면, 당화된 레스베라트 유도체는 긍정적으로 전사적으로 IL-6 및 iNOS 발현이 높아지는 방향으로 NO 및 대식세포에서 IL-6의 생산이 조절된다. 레스베라트롤의 당의 역할은 RAW 264.7 세포의 생존능력과 레스베라트롤의 면역제어 활성을 증가시켜 주는 것으로 보여주고 있다.
국내산 주요 포도 품종에 대해서 부위별 레스베라트롤 함량을 HPLC 분석법을 이용하여 측정하였다. 거봉, 캠벨, 세리단 포도의 과육, 과피, 씨, 송이가지에 함유되어 있는 레스베라트롤의 함량은 품종간 차이는 거의 나타나지 않았으나 부위별로 차이가 매우 큰 것으로 나타났다. 송이가지에 함유되어 있는 레스베라트롤의 함량은 과피에 비해 $34{\sim}55$배나 많고 씨에 비해서는 $43{\sim}73$배나 많은 수준이었다. 레스베라트롤을 생산하기 위한 자원으로서 포도를 활용하기 위해서는 송이가지가 적합한 것으로 나타났다.
야생 뽕나무의 자원화 및 이용기술을 개발하기 위해 강원도 원주, 인제, 양양 3개 지역에서 생육 단계별로 채취한 야생 뽕나무의 뽕잎을 대상으로 레스베라트롤 함량을 분석함으로써 뽕 품종의 육종 효율을 높이는 동시에 기능성 및 이용 효율이 기대되는 뽕 유전자원을 선발하고자 하였다. 야생 뽕잎의 레스베라트롤 함량은 오디에 비해 평균 함량이 상당히 낮았으나 장려뽕에 비해서는 높은 경향을 나타냈다. 생육시기별 야생 뽕잎의 평균 레스베라트롤 함량은 추기의 뽕잎이 춘기보다 함량이 높았다. 즉 춘기 5개엽기 어린잎의 평균 레스베라트롤 함량은 $344{\mu}g$/100 g이었으며 뽕잎의 생육시기가 경과함에 따라 $356{\mu}g$/100 g DW, $273{\mu}g$/100 g DW, $253{\mu}g$/100 g DW 이었다. 추기 뽕잎의 레스베라트롤 함량은 시기가 경과함에 따라 $438{\mu}g$/100 g DW, $476{\mu}g$/100 g DW, $598{\mu}g$/100 g DW로 증가하였다. 따라서 레스베라트롤의 원료로서 뽕잎을 이용하고자 하는 경우 봄뽕보다는 가을뽕을 이용하는 것이 바람직하며, 수세 후 바로 실온에 음건하여 사용하는 방법이 레스베라트롤의 함량이 높을 것으로 판단되었다. 원주 지역의 No. 3 개체의 야생 뽕잎은 생육시기 모두 평균 함량보다 높았으며 전체 평균 $539{\mu}g$/100 g DW으로서 10개체의 뽕나무 중 가장 높은 함량을 나타냈다. 다음으로 인제 지역의 No. 7 개체의 뽕잎은 전체 평균 $491{\mu}g$/100 g DW으로 높았다. 따라서 두 개체의 뽕나무는 레스베라트롤 함량이 높은 육종소재 및 이용 가능성을 검토할 만한 자원으로 선발하였다.
본 총설에서는 비-플라보노이드 폴리페놀인 레스베라트롤이 간, 골격근 및 지방조직에서 지질대사에 관계된 다양한 신호전달체계를 조절하여 지질 대사 효과를 유발시키는 과정에 관해 고찰하였다. 구체적으로 in vitro 연구에서 레스베라트롤은 지방생성을 줄여주고 apoptosis를 증가시켜 지방세포의 발달과정에 기인하며, 지방세포의 분화에 있어 중요한 전사인자인 $C/EBP{\beta}$, $C/EBP{\alpha}$, SREBP1c 및 $PPAR{\gamma}$의 활성을 감소시켜 항 비만 효과를 유발하는 효과가 있다는 것이 많은 논문들을 통해 증명되었다(Fig. 2). 또한, in vivo 연구에서 레스베라트롤은 지방 축적 과정을 억제하고 지질 분해 및 산화 경로를 자극하여 체지방 증가율을 감소시킨다는 것이 증명되었다. 최근 다양한 연구의 결과물(Table 2)들은 레스베라트롤이 지방생성, 지방분해, 열발생 및 지방산 산화에 관여하며 또한, 백색 지방을 갈색 지방으로 변화시키는 능력이 있다는 것을 증명하였다. 흥미롭게도 레스베라트롤은 비만뿐만이 아닌 심장발작 및 뇌졸중과 같은 다양한 대사질환을 예방하는데 도움이 되고, 결장암 및 간암 세포의 성장을 억제하는 효능이 있다는 사실이 밝혀지기도 하였다. 하지만 인간에 대한 레스베라트롤의 명확한 메커니즘을 알지 못하고 인간에게 나타나는 부작용에 관한 연구가 없기 때문에, 안전성을 확보하기 위해서는 다양한 실험모델을 이용한 레스베라트롤의 단기간 및 장기간에 대한 깊은 연구가 요구된다.
본 연구에서는 레스베라트롤이 당뇨병 및 비알코올성 지방간 질환 개선 효과를 가지는지를 규명하기 위해 고지방 식이 유도 비만 쥐를 대상으로 레스베라트롤을 4주간 osmotic pump를 사용하여 공급한 후 정상대조군과 고지방식이 제공 비만군과 비교 분석하였고 그 결과는 다음과 같다. 1) 고지방식이 유도 비만 쥐를 대상으로 8 mg/kg/day의 레스베라트롤을 4주간 처리한 결과 체중 변화, 간 조직 중량, 식이 섭취량에 영향을 미치지 않았다. 2) 레스베라트롤은 공복 혈당, 혈청 내 인슐린, 중성지방, 총 콜레스테롤 농도를 낮추었고, 인슐린 작용을 촉진시키는 혈청 아디포넥틴 수준을 개선시켰다. 또한, 고지방식이에 의해 높아진 간 조직 내 중성지방과 총콜레스테롤 농도를 낮추어 레스베라트롤이 지방간 개선 효과를 가질 수 있음을 제안하였다. 3) 자가포식의 표지인자인 autophagosome 생성과 LC3-II 형성 분석 결과, 고지방식이에 의해 과도한 자가포식이 유도되었음을 확인하였다. 레스베라트롤 처리는 이중막을 가지는 autophagosome 생성과 LC3-II 형성을 감소시켜 고지방식이에 의해 유도된 과도한 자가포식을 억제시킴을 보여주었다. 결론적으로 고지방식이와 함께 레스베라트롤을 제공하는 것은 당뇨병과 비알코올성 지방간 질환 관련 대사 인자들을 개선시키고, 이는 간에서의 자가포식 조절과 관련이 있다고 제안한다.
땅콩나물의 재배에 적합한 온도와 품종, 그리고 최적 레스베라트롤 생산을 위한 생육단계를 구명하고자 본 연구를 수행하였다. 땅콩나물용 적정품종을 선발하고자 8가지 국내외 육성품종의 외형적 특징, 발아율, 발아세, 유묘활력을 조사하였다. 그 결과 소비자의 요구를 반영하여 세근 발생량이 낮고 하배축이 굵은 '조평'이 가장 적절하였고, 땅콩나물 재배에 적합한 온도는 $27^{\circ}C$로 판단되었다. 레스베라트롤 함량이 높은 땅콩나물의 적정 생육시기를 구명하고자 치상 후 생육조사와 동시에 HPLC를 이용한 레스베라트롤 함량을 조사한 결과 레스베라트롤은 치상 후 9일차에 $17.0{\mu}g/g$ 이상의 높은 함유량을 나타내었다. 따라서 땅콩나물은 생산적 측면과 레스베라트롤의 함량을 고려했을 때 치상 후 9일차에 땅콩나물을 수확하는 것이 가장 적합할 것으로 판단된다.
폐기물로 버려지는 식품가공 부산물의 부가가치를 높여 포도 유래 기능성 소재를 생산하기 위한 목적으로 포도 송이가지로부터 레스베라트롤의 추출 조건을 최적화하였고 포도 송이가지 추출물(grape fruit stem extract, GFSE)의 생리활성을 평가하였다. 총 폴리페놀 및 레스베라트롤의 추출 조건으로서 추출 용매(메탄올과 에탄올), 시료와 용매의 처리 비율(w/v), 추출 온도 및 추출 시간이 레스베라트롤 추출 수율에 미치는 영향을 실험적으로 검토하고 통계프로그램을 이용하여 유의성을 평가하였다. 포도 송이가지로부터의 레스베라트롤 추출 조건을 최적화 한 결과, 80%의 에탄올에서 1:lO(w/v)의 용매의 비로 $60^{\circ}C$에서 90분을 추출하는 것이 가장 높은 추출수율을 나타냈다. 또한 포도 송이가지 추출물(GFSE)과 다른 항산화 물질의 생리활성 비교분석을 실시하였다. DPPH법에 의한 전지공여능과 SOD 유사활성으로 측정한 항산화 활성분석결과, 포도 송이가지 추출물은 비교물질로 사용된 항산화 물질들에 비해 높은 항산화능을 보였다. 결과적으로 본 연구에서 제조된 포도 송이가지 추출물은 항산화능이 높은 건강기능식품 및 화장품 소재로 주목받고 있는 레스베라트롤 소재로서 사용할 수 있음을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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