The nitric oxide (NO) produced in large amounts by inducible nitric oxide synthase is known to be responsible for the vasodilation and hypotension observed in septic shock. We have found that 8-epi-xanthatin from Xanthium strumarium L. inhibited the production of NO in LPS-activated RAW 264.7 cells ($IC_{50}$ value was 1.5 ${\mu}$M). This activity was resulted from the suppressing of inducible nitric oxide synthase enzyme expression.
각종 염증성 질환 및 패혈증으로 인한 치명적인 저혈압을 예방치료하는 약물 개발을 위한 기초 연구로서 유도성 NOS (inducible nitric oxide synthase, iNOS) 에 의한 NO의 과다 생성을 저해하는 성분을 천연물로부터 찾아내고자 본 연구를 수행하였다. NO 생성 저해활성의 검정은 대식세포주인 RAW 264.7 세포를 LPS로 활성화한 후, 유도되는 iNOS에 의해 생성되는 NO를 Griess 시약을 이용해 $NO_2{^-}$의 형태로 정량하였다. 또한 Western blot 실험 및 RT-PCR 실험을 시행하여 iNOS의 mRNA의 발현 및 단백 합성에 대한 영향을 조사하였다. 고량강(Alpinia officinarum Hance, Zingiberaceae)의 메탄올 추출물로부터 극성에 따른 용매 분획을 시행하여 활성성분을 분리하고 분광학적 분석법을 이용하여 분리한 단일성분이 flavonol 구조인 3,5,7-trihydroxy-2-phenylchromen-4-one (galangin, GLG)임을 확인하였다. 작용기전을 알아보기 위해, Western blot 및 RT-PCR 실험결과, 분리한 flavonol 성분(GLG)의 NO 생성저해 활성은 iNOS mRNA발현을 저해하여 iNOS 효소 단백질의 생성이 억제됨에 기인하는 것으로 확인하였다. 따라서, 고량강 추출물로부터 분리한 flavonol 화합물(GLG)이 iNOS 발현의 억제를 통해 다량의 NO 생산을 저해함으로써, 고량강(Alpinia officinarum)의 NO 과량생성과 관련된 염증성 질환에 대한 응용 가능성이 클 것으로 기대된다.
조록나무는 제주도 및 일본 혼슈 이남, 중국 동남부, 타이완 등에 분포하는 조록나무과의 상록 교목으로, 항산화 및 tyrosinase, elastase의 억제에 효과적인 것으로 알려져 있지만 NO에 대한 억제 효능은 미미한 것으로 보고되었다. 이에 본 연구는 조록나무 잎 추출물(DL)에 biorenovation 생물 전환 기법을 적용하여 항 염증 활성을 증진 시키고자 수행되었다. 이들의 활성은 LPS로 자극된 RAW264.7 염증 모델에서 평가 되었으며 NO, inducible nitric oxide synthase (iNOS), cyclooxygenase-2 (COX-2) 및 전 염증성 사이토카인에 대한 억제 실험이 수행되었다. 그 결과, biorenovation을 적용한 조록나무 잎 추출물(DLB)는 독성이 없는 농도에서 DL대비 향상된 NO와 prostaglandin E2 억제효능을 나타내었으며, 이들의 합성 효소인 iNOS 및 COX-2의 발현에도 유의한 억제 경향을 나타내었다. 또한 대표적인 전 염증성 사이토 카인인 tumor necrosis factor-α, Interleukin 6, Interleukin-1β 에서도 향상된 억제 효능을 확인 하였다. 이러한 결과를 근거로 우리는 biorenovation을 통해 DL의 항염증 효능이 개선될 수 있으며, DLB가 효과적인 천연 항염증 소재로 적용될 수 있음을 제시한다.
본 연구에서는 구절초의 항염증 효과를 탐색하기 위해 NO의 함량과 iNOS의 발현 및 PGE2와 COX-2의 발현을 LPS로 염증을 유도한 RAW 264.7 macrophage cell을 이용하여 실험하였다. 연구 결과 구절초 꽃 추출물은 NO 함량을 농도 의존적으로 감소시키는 경향을 나타냈으며 유의한 차이를 보였다. 또한 세포독성은 꽃 추출물(5~50 μg/mL)은 최고 농도인 50 μg/mL에서 약 20%의 독성을 나타냈으며 그 이하의 농도에서는 독성을 나타내지 않았다. NO 생성의 억제는 iNOS의 단백질과 mRNA의 발현을 농도 의존적으로 저해하였으며 유의성 있는 차이를 나타내었다. 이 결과로 구절초 꽃 추출물이 전사단계에서 저해 활성을 나타낸다는 것을 보여주었다. 그러나 PGE2와 COX-2의 발현 억제 효과는 나타나지 않았으며, 이 결과 구절초 꽃 추출물에 의한 COX-2 단백질의 발현 억제와 PGE2 생성 억제는 유의성이 없는 것으로 나타났다. 본 연구 결과, 구절초 추출물은 염증을 일으키는 중요 인자인 NO를 저해하였고, iNOS의 발현, iNOS의 mRNA 발현 등 항염증에 우수한 효과를 보였으며, 항염증 연구의 기초 자료로 활용될 것으로 예상된다. 또한 추후 산업적 응용도 가능하므로 지속적인 연구가 진행되어야 할 것으로 사료된다.
Nitric Oxide (NO), derived from L-arginine, is produced by two types (constitutive and inducible) of nitric oxide synthase (NOS). The NO produced in large amounts by the inducible NOS is known to be responsible for the vasodilation and hypotension observed in septic shock. We have found three polyacetylene compounds which inhibited the production of NO in LPS-activated RAW 264.7 cells. Their structures were identified as panauynol, ginsenoyne A and PQ-6 by the spec- troscopic analysis (IC50 values were 32.3 $\mu$M, 2.3 $\mu$M, 1.5 $\mu$M, respectively). These polyacetylenes may be useful candidates for the development of new drug to treat endotoxemia and inflammation accompanied by the overproduction of NO.
항염증효과가 있는 기능성 식품 및 의약품 소재의 개발을 위하여 천연 식물 자원으로부터 NOS 저해 활성 물질을 분리하고 그 이화학적인 특성에 대해 알아보기 위해 항염증 효과가 있다고 알려져 있는 58가지의 생약재에서 NO 저해효과를 확인해 본 결과 독활에서 80% 이상의 높은 저해활성을 가진 것을 알 수 있었다. 독활 생약재 에탄올 추출물에서 n-hexane, chloroform, ethyl acetate, n-butanol, water 순으로 용매 분획을 실시한 후 NO 생성 저해 활성을 측정한 결과, chloroform 분획에서 가장 높은 저해 활성을 보여 최종 분리 시료로 선정하였으며, open column chromatography(silica gel, $C_{18}$)를 이용하여 최종적인 활성 물질(AC8-MV)을 분리할 수 있었다. 분리한 활성 물질(AC8-MV)의 순도를 확인하기 위하여 analytical HPLC와 LC-ESI-mass spectrum를 분석한 결과 순수한 단일 물질로 분리 되었음을 확인할 수 있었으며, 차후 nuclear magnetic resonance spectrometer(NMR)를 통해 구조분석을 실시할 것이다. 또한 AC8-MV와 NO저해효과가 유의적으로 차이가 없던 AC8-MVI 활성물질에 대한 순도 및 구조분석을 연구할 것이다. 이를 통해 독활로부터 분리한 활성물질(AC8-MV)이 NO inhibitor 로서 일반 항염증 약물 및 기능성 식품 소재로 실용화될 수 있는 가능성을 시사하였다.
찔레나무뿌리를 열수, 에탄올, 메탄올, 아세톤에서 추출하여 항산화 및 항염증 효능효과를 확인하였다. 그 결과 아세톤추출물에서 가장 많은 67.05${\pm}$0.56 mg/g의 폴리페놀 함량을 확인하였으며, SOD 유사활성능을 제외한 DPPH, ABTS, superoxide anion 라디컬소거능 확인 결과 우수한 항산화 효과를 확인하였다. 찔레나무뿌리 추출물의 HAase 저해능을 측정한 결과 에탄올, 메탄올, 아세톤 추출물 500 ${\mu}g/ml$ 에서 60% 이상의 높은 HAase 저해 효과를 확인할 수 있었다. NO 생성량을 확인한 결과, RAW 264.7 cell에서 LPS에 의해 유도된 NO 생성을 농도의존적으로 뚜렷하게 감소시키는 것을 확인하였으며, 에탄올 추출물에서 NO 생성억제 효과가 가장 우수한 것을 확인할 수 있었다. 위의 사실에 기초하여 NO 생성저해의 기전을 알아보기 위하여 iNOS의 발현을 분석한 결과, 에탄올추출물 100 ${\mu}g/ml$에서 40%의 iNOS protein 발현 감소를 확인하였으며, iNOS의 발현억제가 NO생성억제와 유사한 경향을 나타냄으로 NO생성억제는 iNOS의 발현저해를 경유한 것임을 확인할 수 있었다. 이러한 결과들은 찔레나무뿌리 추출물이 항산화 및 항염증 연구의 기초 자료로 활용될 것으로 예상된다. 또한 추후 산업적 응용도 가능함으로 기능성화장품의 가능성을 제시하고 있다.
To search for immunoactive natural products exerting anti-inflammatory activity, we have evaluated the effects on the water extracts of Artemisia princeps Pampanini (APP) on lipopolysaccharide-induced nitric oxide (NO), tumor necrosis factor-$\alpha$ (TNF-$\alpha$), and prostaglandin $E_2$ ($PGE_2$) production by RAW 264.7 macrophage cell line. Our data indicate that this extract is a potent inhibitor of NO production and it also significantly decreased PGE2 and TNF-$\alpha$ production. Consistent with these results, the protein and mRNA expression level of inducible NO synthase (iNOS) and cyclooxygenase-2 (COX-2) was inhibited by water extracts of APP in a dose-dependent manner. These results suggest that APP may exert anti-inflammatory and analgesic effects possibly by suppressing the inducible NO synthase and COX-2 expressions.
Activated microglia by neuronal injury or inflammatory stimulation overproduce nitric oxide (NO) by inducible nitric oxide synthase (iNOS) and reactive oxygen species (ROS) such as superoxide anion, resulting in neurodegenerative diseases. The toxic peroxynitrite (ONOO$^-$), the reaction product of NO and superoxide anion further contributes to oxidative neurotoxicity. We tried to evaluate the effects of two kinds of varieties of Perilla frutescens var japnica Hara on the NO production in lipopolysaccharide (LPS)-activated microglia. The perilla cultivars of Namcheondeulkkae (NC) and Boradeulkkae (BR) were developed by pure line from the local variety and by a cross between 'deulkkae' and 'chajogi', respectively. Spirit, hexane, chloroform and butanol fractions of the leaves of NC and BR inhibited the production of NO in LPS-activated microglia. The fractions of BR showed stronger activity than NC and the spirit extracts was the most potent in both cultivars. The solvent fractions of BR suppressed the expression of protein and mRNA of iNOS in LPS-activated microglial cells. Moreover, the extracts of NC and BR showed the activity of peroxynitrite scavenging in cell free bioassay system. These results imply that Namcheondeulkkae and Boradeulkkae might have neuroprotective activity through the inhibition of NO production by activated microglial cells and peroxynitrite scavenging activity.
In earlier investigations, seeds of Perilla frutescens(L.) Britt. cv. Chookyoupjaso were irradiated with 200 Gy gamma ray to generate mutagenesis. The aim of this study is to investigate the effects of a hexane extract from Perilla frutescens (L.) Britt. cv. Chookyoupjaso mutant 45 on the actions of anti-inflammatory activity on inducible nitric oxide synthase, and an identification of the major active compound. The hexane extract from P. frutescens exhibited activity of inhibition of a NO production ($IC_{50}$, $295.1{\mu}g\;ml^{-1}$). The hexane extract was further divided into subfractions by silica-gel chromatogarphy. Inhibition of the NO production by various fractions was assayed in LPS-stimulated RAW 264.7 cells. Among the seven fractions, the 5th fraction was the most effective ($IC_{50}$, $19.5{\mu}g\;ml^{-1}$). The 5th fraction suppressed the expression of protein of iNOS in LPS-induced RAW 264.7 cells, and GC/MS analyses showed that isoegomaketone is a major bio-active compound in the 5th fraction. The result indicated that isoegomaketone has a good potential to be developed as an anti-inflammation agent.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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