톳은 새로운 생리활성 물질을 생산할 수 있는 소재로 각광받고 있으며, mouse calvaria 유래의 MC3T3-E1 세포는 골세포의 세포 활성과 관련된 연구에서 유용하게 이용되어 왔다. 따라서 본 연구에서는 MC3T3-E1 세포를 이용하여 톳 분획물이 세포 증식에 미치는 영향과 ALP 활성, 조골세포의 골 형성을 위한 필수 인자인 collagen 합성 및 조골세포의 표식인자인 골 석회화 형성능에 미치는 영향에 대해 검토하였다. 각 분획물의 수율은 aqueous 분획물이 47.4%로 가장 높은 수율을 나타내었으며 다음으로 butanol 분획물, methanol 분획물 순으로 나타났으며, hexane 분획물이 4.7%로 가장 낮은 수율을 나타내어 극성 성분의 함유량이 더 높은 것으로 확인되었다. 톳분획물의 농도(1, 10 50, 100 ${\mu}g$/ml)에 따른 조골세포 성장에 미치는 영향을 MTT assay로 분석한 결과, 모든 분획물에서 대조군과 비교하여 120% 정도의 증식률을 나타내었다. 이는 선행연구자에 의한 대두 에탄올 추출물 실험 결과인 최고 117%의 세포 증식률과 비슷한 조골세포 증식유도 결과임을 확인할 수 있었다. 톳 분획물이 ALP 활성에 미치는 영향을 조사한 결과, 톳 분획물 중 hexane 분획물과 butanol 분획물이 조골세포의 ALP 활성을 증가시켰으며, 특히 butanol 분획물은 120% 이상의 ALP 활성을 증가시켜 조골세포의 분화에 영향을 줄 가능성이 제시 되었다. 톳 분획물이 조골세포의 collagen 합성에 미치는 실험결과에서 모든 분획물에서 유의적인 collagen 합성능력을 나타내었다. 또한 조골세포의 골 석회화 형성에 미치는 영향은 methanol 분획물을 제외한 다른 분획물에서 유의적인 형성능을 보였으며, 특히 butanol 분획물을 100 ${\mu}g$/ml 첨가하였을 때는 281.25%, aqueous 분획물을 100 ${\mu}g$/ml 첨가하였을 때는 240.46%로 높은 골 석회화 형성능을 나타냈다. 따라서 톳 분획물이 조골세포의 증식, ALP 활성, collagen 합성 및 골 석회화 형성을 촉진하여 골 생성에 영향을 줄 수 있는 것이 확인되었으며, 구체적인 기작 연구와 in vivo 연구가 병행된다면 골다공증 예방과 관련된 기능성 식품의 천연소재로 개발이 가능하리라 사료된다.
Flavonoid류와 진정제의 시험관 내 암세포증식억제효과를 관찰하기 위하여, 암세포의 말초형 benzodiazepine 수용체(이하 PBR로 약함) 활성도와 포도당 활용도에 대한 효과를 유방암 세포를 대상으로 검색하였다. 동시에 이미 항암활성이 잘 알려진 flavonoid류와의 상호작용도 관찰하였다. Fisetin (3,7,3',4'-tetrahydroxyflavone)과 diazepam의 암세포 증식 억제 효과는 악성도가 높은 MDA-MB-231 유방암 세포에서 MCF-7 유방암세포보다 저명하게 관찰되었다. MDA-MB-231 유방암세포에서, Apigenin (4',5,7-Trihydroxyflavone)과 fisetin 같은 flavonoid류처럼, $10^{-6}$ M 농도의 dazepam을 3일간 처치하였을 때 암세포 증식 억제효과를 나타내었으며, 이는 PBR 배위자들의 암세포 증식 증진효과와는 차이를 나타낸 것이다. Flavonoid 류처럼, MDA-MB-231 유방암세포에서, $10^{-6}$ M dazepam의 3일간 처치는 암세포의 PBR mRNA 발현에 큰 영향을 미치지 않았다. $10^{-6}$ M diazepam의 6 일간 처치는 암세포의 증식억제 효과가 증가되어 나타났으며, 암세포의 PBR mRNA 발현도 억제되었다. MDA-MB-231 유방암 세포에서, apigenin, fisetin과 diazepam은 포도당 유용도를 억제하였으며, 인슐린에 의한 포도당 유용도 증강효과도 억압하였다. Apigenin은 diazepam의 암세포 증식 억제 효과를 부가적으로 증강시켰다. 요약하면, 본 연구결과는 flavonoid류와 진정제의 시험관내 암세포 증식 억제효과와 부가적인 상호작용을 보여주고 있다. 결론적으로, 본 연구는 향후 좀더 진척된 시험을 위한 실험적인 기반 정보이다.
DPPH 라디칼 소거 활성 측정 결과 발효장뇌삼엽차의 추출물이 장뇌삼엽차의 추출물보다 활성이 더 높은 것으로 나타났다. 또한 장뇌삼과 발효장뇌삼이 장뇌삼엽차와 발효장 뇌삼엽차보다 항산화 활성이 높은 결과를 얻었다. 장뇌삼과 발효장뇌삼의 항산화 활성은 비슷하였다. SOD 유사활성도 측정에서는 대조군인 vitamin C와 비교할 때 모든 군이 SOD 유사활성도가 약한 것으로 분석되었다. 아질산염 소거능은 pH 1.2, 3.0의 조건에서 1 mg/mL의 농도로 처리 하였을 때 아질산염 소거능이 장뇌삼엽차, 발효장뇌삼, 장뇌삼, 발효장뇌삼의 순으로 높은 것으로 나타났고, pH 6.0의 조건에서는 모든 군이 아질산염 소거능이 약한 것으로 분석되었다. HeLa cell에서 시료 중 장뇌삼과 발효장뇌삼엽차의 추출물이 1 mg/mL의 농도에서 30% 이상의 암세포 증식 억제율을 나타내었다. 발효장뇌삼과 장뇌삼엽차는 각각 약 24%, 22%로 분석되었다. MCF-7 cell 발효장뇌삼과 장뇌삼엽차의 추출물이 1 mg/mL의 농도에서 27% 이상의 암세포 증식 억제율을 나타내어 비슷하였고, 장뇌삼 추출액이 21%로 가장 낮았으며, 발효장뇌삼엽차 추출액이 70% 이상으로 나타나 암세포 증식 억제율이 각 시료 중 가장 높은 것으로 분석되었다.
천연물 유래 생활습관병의 예방 및 치료에 유용한 성분을 함유하고 있는 소재를 탐색하고자 능이버섯 추출물의 생리활성을 확인하였다. 능이버섯 추출물의 nitrite 제거활성은 pH 1.2에서 강한 활성을 보였으며, 농도 의존적으로 활성이 증가하였고, 0.5 mg/mL 처리 시 저해활성이 99.85$\pm$3.05%로 대조구로 사용한 Vitamin C(0.1 mg/mL)의 99.18$\pm$0.31%과 유사하였다. 전자공여활성 역시 농도 의존적으로 증가하였으며, 0.1 mg/mL에서 90.42$\pm$0.54%로 가장 우수하게 나타났고, 0.05 mg/mL에서도 61.08$\pm$1.38%으로 높게 나타났다. 대조구로 사용한 0.1 mg/mL의 vitamin C는 95.36%, vitamin E는 92.56%, BHT는 49.55로 나타났다. 또한 능이버섯 추출물의 항산화 활성은 0.05 mg/mL 이상의 농도에서 유의차(p<0.001) 있게 항산화 활성이 존재하였으며, 특히 1 mg/mL 농도에서는 합성항산화제인 BHT보다 강한 항산화력을 나타냈다. 능이버섯 추출물의 SOD유사활성은 3,250$\pm$51 unit/g로 나타났으며, 혈전 용해활성은 표준시료인 Streptokinase(제일제당)의 1,180 unit/g보다 높은 1,843.8 unit/g의 활성을 보였고, ACE저해활성은 통상법에서 52.89$\pm$1.93%와 전처리법에서 57.63$\pm$0.61%로 높게 나타났다. 암세포에 대한 능이버섯 추출물의 세포독성에서, 폐암 세포주인 A549에 대한 증식 억제율은 능이버섯 추출물 50 mgg/mL 처리 시 84.71$\pm$2.97%로 가장 높게 나타났고, 자궁암 세포주인 HeLa의 세포독성은 1~50 mgg/mL 농도에서 40% 이상의 증식 억제효과를 나타냈으며, 위암 세포주인 AGS의 경우 5~50 mg/mL에서 약 70%의 높은 증식 억제율을 나타냈다. 간암세포주인 SK- Hep-1에 대한 능이버섯 추출물의 세포독성은 0.1~5 mg/mL까지는 증식 억제율이 증가하였으나 42.53% 수준이었다. Ames test를 이용한 돌연변이원성 실험결과 Salmonella typhimurium TA98 및 TA100의 자연 돌연변이수에 비해 능이버섯 추출물 처리 시 2배 이상의 histidine positive revertant colony가 형성되어 돌연변이 유발성이 있음을 확인하였다.
본 연구는 D-galactosamine을 이용한 중기발암성 모델에서 세포성면역중의 하나인 natural killer (NK) 세포활성과 c-myc 종양단백의 발현을 알아보기 위하여 실시하였다. 수컷 6주령의 SPF SD랫드 50마리를 3개군으로 각 군당 20마리씩 나누어 배치하였다. 실험 0일에 제 1,2 군에서 DEN을 복강내로 체중 kg당 200mg 1회 투여하여 발암유발을 하였으며 대조군인 제 3군에는 saline을 투여하였다. 제 2주에 제 1군에는 강력한 발암촉진물질인 2-acetylaminofluorene (AAF)을 사료에 0.01% 투여하였으며, 제 2군은 미약한 발암촉진물질인 phenobarbital (PB)을 0.05%로 음수에 6주간 투여하였다 제 8, 15, 36주에 경시적으로 부검하였다. 제 8주에 부검시 GST-P$^{+}$ 병변이 잘 유도되어 전암병변의 유도가 잘 되었음을 확인하였다. 제 15주에 부검시 AAF를 투여한 군에서 glutathione S-transferase placental form (GST-p)에 대한 면역조직화학적 염색에서 AAF와 PB를 투여한 제 1군 및 제 2군의 간장에서는 주위조직과 한계가 명료한 GST-P$^{+}$ 증식성 결절과 병소를 관찰할 수 있었으나 기초 사료만을 투여한 제 3군은 어떠한 GST-P$^{+}$ 증식성 결절 및 병소를 관찰할 수 없었다. 랫드에서 natural killer세포는 사람이나 마우스에서 주로 자연살생능 (natural killing activity)을 보이는 LGL(lure granular lymphocyte)의 형태를 띄고 있었으며 LGL 이라고 부르는 것처럼 특징적으로 세포질 대 핵의 비율이 높고 azurophilic 과립을 세포질내에 함유하고 있으며 일반적으로 신장 형태의 핵을 가지고 있었다. 또한 세포의 크기는 small lymphocyte와 대식세포 (macrophage)의 중간 크기였다. 15주와 시험종료시 정상대조군인 제 3군의 랫드로 부터 분리한 NK 세포활성도 (% cytotoxicity)에 비하여 발암물질 투여군의 NK 활성도는 PB 투여군들의 NK활성도 보다 약간 낮았다. 랫드에서 c-myc 종양단백은 65KD 와 671KD 에서 band가 형성된 것이 관찰되었다. 시험 개시후 15주에 부검한 랫드의 간에서 c-myc 종양단백의 발현은 모든 처리군들이 대조군에 비하여 높게 발현되는. 것이 관찰되었으나 시험개시후 26주에 부검한 랫드의 간에서 c-myc 종양단백의 발현은 대조군에 비하여 차이가 거의 없었다. 따라서 랫드에서 화학적으로 유도한 간암발생 과정에서 NK 세포활성이 현저하게 억제되는 것으로 생각되며, c-myc 종양단백의 발현은 시험개시후 15주에 그 발현이 확실한 것으로 사료되어 진다.
Agrocybe cylindracea으로부터 분리 배양한 균사체 배양액을 이용하여 균사체내 다당류(IP)와 균사체외 다당류(EP)를 분리하고, 동물실험을 통한 각 다당류의 면역증강활성에 관해 실험을 실시하였다. 탐식능에 대한 실험결과, IP와 EP 모두는 복강 침출 세포(PEC)에서 대조군에 비해 6.6-50%, 말초 임파구(ML)에서 67-167%, 비장(SP)에서 16-90%의 전반적으로 높은 탐식능을 나타냈다. 또한 항체 생성능 측정을 위한 plaque forming cell(PFC)와 rosette forming cell(RFC)의 실험결과에서 볼 때, PFC형성능은 대조군에 비해 EP투여 II군에서 46-50%, IP투여 I군에서 49-70%의 활성증가를 나타내었다. 또한 RFC형성능은 대조군에 비해 IP투여 I군에서 91%의 증가를, EP투여 I군에서 33%, EP투여 II군에서 43%의 활성증가를 나타내어 높은 항체생성이 기대되었다. Mitogen 활성은 농도 의존적으로 세포 증식능을 보였으며, IP와 EP를 비교할 때, EP는 IP에 비해 약2.5배의 세포증식 활성을 보였다.
In vitro 상에서 골조직을 원활하게 재생하기 위해서는 3차원 지지체를 이용한 세포 배양과 세포 배양 시 세포의 형태와 기능을 유지/향상시키기 위한 인체 내 미세 환경 재현은 필수적이다. 따라서 본 연구에서는 뼈 성분과 유사한 생체 활성 물질인 hydroxyapatite (HA)와 생분해성 고분자인 poly $\varepsilon$-caprolactone (PCL)를 복합재료로 이용하여 내부 연결성이 우수한 골조직 재생용 3차원 지지체를 제작하였으며, 골 재생 능력 향상을 위하여 인체내 골조직의 기계적 미세 환경을 체외에서 구현한 새로운 형태의 perfusion bioreactor system을 개발/적용하였다. 또한 본 연구에서 개발된 perfusion bioreactor system의 생물학적 평가를 위해 MG63 (osteoblast like cell, 한국 세포주 은행)과 New Zealand White Rabbit에서 분리한 중간엽 줄기세포를 골조직 재생용 3차원 지지체에 파종하였다. 48시간 동안 안정화 후 perfusion bioreactor system을 이용하여 기계적 자극을 파종된 세포에 인가하였으며, 배양 기간 동안 세포의 증식 확인 및 형태학적 관찰을 실시하였다. 본 연구 결과, perfusion bioreactor system을 이용하여 기계적 자극을 인가한 실험군에서 세포의 증식 및 활성도가 대조군에 비해 우수함을 확인 할 수 있었다. 따라서, perfusion bioreactor를 이용한 세포 배양은 세포의 활성 향상 및 골조직 재생에 도움이 될 것으로 사료된다. 차후 perfusion bioreactor를 이용한 다양한 패턴의 자극이 골재생 능력 및 중간엽 줄기세포의 골 분화능에 미치는 영향에 대한 연구가 필요할 것으로 사료된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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