Objective: The present study investigated the effect of ethanol extract of Cynanchum wilfordii (ECW) on vascular relaxation and vascular inflammation in rat artery isolated from rats and anti-inflammatory activity in human aortic smooth muscle cells (HASMC). Methods: Vascular tone and guanosine 3',5'-cyclic monophosphate (cGMP) production were examined in rat artery isolated from Sprague Dawley rats, in the presence of ECW. HASMC were incubated with tumor necrosis factor-alpha (TNF-${\alpha}$) or Angiotensin II for 24 h. Matrix metalloproteinase (MMP)-2 and anti-oxidant activity of ECW was investigated by pretreatment with ECW in HASMC. Results: Cumulative treatment of ECW relaxed aortic smooth muscles of rats in a dose-dependent manner. ECW-induced vasorelaxation was significantly decreased by pretreatment of L-arginine methyl ester (L-NAME) or oxadiazolo-quinoxalinone (ODQ). Furthermore, ECW treatment of thoracic aorta significantly increased cGMP production. Incubation of ECW with ODQ or L-NAME markedly decreased ECW-induced cGMP production. ECW treatment dose-dependently suppressed TNF-${\alpha}$- or Angiotensin II-induced increase in matrix metalloproteinase-2 expression in HASMC. Also, ECW exhibited 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl radical scavenging activity in vitro and reduced TNF-${\alpha}$-induced increase in reactive oxygen species production in a dose-dependent manner. Conclusions: Taken together, the results suggest that ECW exerts vascular relaxation via NO/cGMP signaling pathway and decreases MMP-2 expression via anti-oxidant activity.
본 논문은 국내 적하수오 및 백하수오 추출물의 항산화능 및 항균활성을 구명하기 위한 목적으로 진행하였다. 각 하수오의 열수, 에탄올, 부탄올 추출물에 대하여, 일반성분을 분석한 후, 항산화능에 대해서는 총 페놀함량 및 DPPH 라디칼 소거능을 측정하였으며, 항균활성에 대해서는 Staphylococcus aureus 및 Propionibacterium acne에 대한 최소생육저해농도(minimum inhibitory concentration, MIC) 및 생육저해환을 통하여 평가하였다. 적하수오 및 백하수오 부탄올 추출물의 총 페놀함량은 각각 1,212.6 및 1,454.5 mg/g GAE로 다른 유기용매 추출물에 비해 유의적으로 높은 함량을 보였다. 이에 비해 DPPH 라디칼 소거능은 열수추출물에 비해 에탄올 추출물(89.0%), 부탄올 추출물(88.9%)이 유의적으로 높은 값을 나타내었다. MIC 측정 결과, 적 백하수오 에탄올 추출물만이 0.8 mg/mL로 S. aureus와 P. acne에 대해서 항균효과를 나타냈다. 디스크 확산법 측정 결과, 모든 유기용매 추출물이 5 mg/disc 농도부터 생육저해환을 형성하였으며, 농도가 증가함에 따라 생육저해환의 크기도 증가하였다. 적하수오 및 백하수오 에탄올 추출물의 조사균주에 대한 생육저해완의 직경은 10 mg/mL 농도에서 각각 8.9 및 9.2 mm를 나타내, 추출물 중 가장 우수한 항균활성을 나타냈다. 본 연구는 하수오 추출물이 항산화 효과 뿐만 아니라 피부 건강과 관련된 세균에 대해 항균활성을 보여줌으로써, 하수오 추출물이 피부 건강을 위한 천연 유래의 기능성 화장품 소재로도 활용될 수 있는 잠재적 가능성을 제시하였다.
본 연구에서는 혈관염증 억제 효능이 입증된 원료인 백수오, 우엉, 마를 혼합하여 혈관염증을 완화시키고 동맥경화의 발생 위험을 줄일 수 있는 소재를 개발하기 위하여, 혼합물이 혈관염증을 가장 효과적으로 억제하는 배합비율을 찾아내고자 하였다. 백수오, 우엉, 마 단독투여 및 다양한 혼합비로 혼합물을 제조하여 인간유래 동맥 평활근 세포에 공급하였다. 세포부착인자인 VCAM-1의 mRNA 발현에 미치는 영향을 비교하여 가장 강한 억제효과를 나타낸 CADM5 (백수오:우엉:마=2:1:1)을 선택하였다. 선택된 혼합물이 혈관세포에서 얼마나 독성을 나타내는지 실험하였고, 백수오, 우엉, 마 추출혼합물이 혈관염증에 관여된 단백질 발현에 미치는 영향을 측정하였다. CADM5처리 결과 염증으로 인하여 증가하였던 ICAM-1과 VCAM-1 단백질의 발현이 감소하였다. 또한 CADM5를 처리한 결과 혈관내피세포에서 산화적 손상 및 염증 방어와 관련이 있는 HO-1과 Nrf-2의 발현이 증가되었다. 따라서 CADM5이 염증에 의해 유도된 ICAM-1 그리고 VCAM-1의 발현을 조절하고 산화스트레스의 방어기전을 활성화 함으로써 동맥경화증을 유발하는 혈관염증의 초기단계를 억제하여 항염증 작용에 효과가 있음을 기대할 수 있다. 비교적 저농도인 32 ㎍/㎖에서 효과적으로 혈관염증 관련 단백질 발현을 조절하였으므로 본 연구를 통해 선택된 CADM5의 혈관염증개선 및 혈관건강개선 소재로서의 개발 가능성을 확인하였다.
In this study, the anti-osteoarthritis effects of Cynanchum wilfordii, Phlomis umbrosa, and Angelica gigas extract (CPAE), observed and confirmed in previously clinical studies were further investigated by in vitro and in vivo studies. Anabolic biomarkers related to healthy cartilage maintenance, such as aggrecan, type II collagen ${\alpha}$-1 (Col2a1), sex determining region Y-box-9 (Sox-9), and catabolic biomarkers related to osteoarthritis, such as cyclooxygenase-2 (Cox-2), matrix metalloproteinase-13 (Mmp13), and nuclear factor kappa-light-chain-enhancer of activated B cells ($Nf{\kappa}b$), were evaluated by quantitative reverse transcriptase polymerase chain reaction and reporter gene assay. In vitro study results showed significant changes in both anabolic and catabolic biomarkers. For anabolic factors, significant changes in the level of aggrecan (P<0.05), Col2a1 (P<0.05), and Sox-9 (P<0.01) activation were shown after treatment of cartilage cells with CPAE (50 ng/mL) with similar efficacy compared to insulin growth factor, the positive control (100 ng/mL). For catabolic factors, significant changes in the inhibition activity of Cox-2 (P<0.05), Mmp13 (P<0.01), and $Nf{\kappa}b$ (P<0.05) were shown for CPAE (50 ng/mL) with similar efficacy compared to Celecoxib, the positive control ($10{\mu}M$). In the in vivo carrageenan-induced paw edema model study results showed that CPAE-treated groups (100 mg/kg) and Celecoxib-treated groups (60 mg/kg) showed comparably significant efficacy of inhibition by 37.1% and 52.1%, respectively. Furthermore, CPAE (200 mg/kg) showed similar effect to Celecoxib (60 mg/kg) with an inhibition rate of 54.3%. This result confirms that CPAE effectively inhibited the inflammation-induced osteoarthritis symptoms.
This study was conducted to evaluate the effect of herbicides on weed control, growth characteristics and yield in rapes, after direct seeding it to the field. All herbicides treated had no effect on the emergence period, bolting rate of rapes. The major weeds were Cerastium holosteoides var. hallaisanense, Stellaria media Villars, Larnium ampleicaule L., Lobelia chinensis Lour., Geranium wilfordii Maxim. and Capsellu bursa-pastoris (L.) Medicus. Rapes yield were increased somewhat more with alachlor-G, herbicide than the other hehicides and by hand weeding. Alachlor-G and alachlor-Ec were had no i j u r y but butachlor- G and simajin-Wp were slightly harmful for the rapes with recommended concentration. On the other hand all hehicides were harmful in the double dosage level.
한약자원 약용부위와 대사체 수준에서 동등성이 규명된다면 식물조직배양을 통한 약용자원의 대량증식은 한약자원 약용부위의 보다 안전하고, 지속적인 대체 공급수단으로 활용이 가능하다. 따라서 본 연구에서는 기원 검증이 이루어진 백수오 약용부위와 동일조직에서 유래된 부정근으로부터 전세포추출물의 FT-IR스펙트럼 분석을 통해 대사체 수준에서의 동등성을 비교분석함으로써 한약자원 약용부위의 대체 공급수단으로 활용 가능성을 검증하고자 하였다. 식물생장조절제인 IBA 농도별 백수오 부정근의 생장률 분석 결과 5 mg/L IBA 첨가 배지에서 백수오 부정근 증식이 가장 우수하였다. SA 처리의 경우 처리 농도가 증가함에도 불구하고 백수오 부정근의 생장에는 차이가 없었지만, MeJA 처리시 농도가 높아질수록 부정근이 갈변되고 생장이 감소하였다. Elicitor 처리된 백수오 부정근 및 표준 약용부위 시료로부터 FT-IR 스펙트럼 데이터의 PCA 와 PLS-DA 분석결과 $400{\mu}M$ MeJA를 제외한 모든 처리구에서 백수오 기내 생산 부정근과 표준 약용부위 시료들 사이에서 전체 대사체 패턴이 매우 유사함을 알 수 있었다. 따라서 본 연구에서 확립된 FT-IR 스펙트럼기반 다변량통계분석 기술은 다양한 한약자원 약용부위 시료들의 대사체 수준 동등성을 신속하게 식별하는 수단으로 활용이 가능할 것으로 기대된다.
백하수오와 자소엽의 추출조건을 다르게 하여 제조한 추출물 및 추출물 혼합액의 항산화, 항당뇨 및 항비만 활성을 조사하여 기능성 식품소재로서의 이용 가능성을 검토하였다. 총페놀 함량은 백하수오가 발효주정 추출물(CW100)에서 $15.74{\pm}0.69mg/g$, 자소엽이 발효주정과 물의 등량혼합액 추출물(PS50)에서 $39.37{\pm}3.46mg/g$으로 가장 많았다. 항산화 활성은 각각의 추출물을 1 mg/mL의 농도로 처리하였을 때 DPPH 소거 활성은 CW100과 PS50에서 각각 $79.79{\pm}0.79%$와 $82.69{\pm}1.07%$, ABTS 소거 활성은 CW 100과 PS50에서 각각 $80.20{\pm}2.86%$와 $75.00{\pm}1.78%$였다. FRAP 활성은 1 mg/mL의 농도로 처리하였을 때 자소엽이 $82.055{\pm}0.17{\sim}87.660{\pm}0.52%$의 활성을 나타내었다. ${\alpha}$-Amylase 저해 활성은 백하수오가 CW50에서 $51.56{\pm}0.56{\sim}59.2{\pm}1.13%$로 가장 높았으며, 자소엽이 PS0에서 $46.70{\pm}0.32{\sim}66.17{\pm}0.55%$로 가장 높게 나타났다. 3T3-L1 전지방세포의 분화 억제 효과는 CW100에서 $29.49{\pm}2.98%$, PS50에서 $23.31{\pm}0.61%$를 나타내었으며, CW100-PS50의 전지방세포 분화 억제 효과는 $43.03{\pm}1.63%$로 각각의 생약 추출물에 대한 효과보다 상당히 높게 나타났다. 이와 같은 결과로 볼 때 백하수오와 자소엽은 항산화, 항당뇨 및 항비만 효과와 관련된 음료의 소재로 이용이 가능할 것으로 생각된다.
멜라닌 색소는 피부를 보호하는 긍정적인 면을 갖고 있으나 이의 과잉생성은 기미, 주근깨, 피부 반점 등을 유발하며 멜라닌 전구물질의 독성으로 인한 세포의 사멸 및 피부암 생성이 촉진되기도 한다. 이에 적하수오와 백하수오가 멜라닌 세포의 멜라닌화에 관여하는지를 알아보기 위하여 각각의 에탄올 추출물이 tyrosinase 효소활성 및 멜라닌 생성에 미치는 영향을 조사하였다. 하수오와 백하수오의 총 폴리페놀 함량은 각각 17.31${\pm}$0.54 mg GA eq/g, 2.75${\pm}$0.22 mg GA eq/g로 나타났으며, 하수오와 백하수오의 총 플라보노이드 함량은 각각 6.38${\pm}$0.39 mg naringine eq/g, 1.34${\pm}$0.09 mg naringine eq/g로 폴리페놀과 플라보노이드 함량은 백하수오보다 하수오에서 많은 것으로 나타났다. 하수오와 백하수오의 각각 농도별에 따른 ABTS radical 소거활성은 하수오 1 mg/mL 농도에서 96.89${\pm}$0.22%로 나타났으나, 백하수오는 1 mg/mL 농도에서 6.24${\pm}$0.33%로 하수오에 비하여 소거활성이 낮게 나타났다. 에탄올 추출물에 의한 세포 생존율은 최고 100 ${\mu}g/mL$ 처리 시 하수오와 백하수오 각각에서 93.2${\pm}$1.95%, 91.07${\pm}$4.05%로 두 가지 추출물에서 유의할 만한 변화를 나타내지 않았다. 멜라닌 생성에 미치는 영향에 대하여 10 ${\mu}g/mL$ 농도에서는 각각 75.9${\pm}$2.23%, 60.77${\pm}$3.07%로 나타났으며, 100 ${\mu}g/mL$ 농도에서는 각각 42.93${\pm}$ 2.26%, 28.37${\pm}$3.05%로 처리농도가 증가함에 따라 멜라닌 생성이 점점 감소되는 경향을 보였으며 통계학적으로도 유의성이 관찰되었다. 이 결과는 하수오와 백하수오의 에탄올 추출물이 세포에 독성을 미치지 않으며 멜라닌 생성 저해에 효과적인 미백제로서의 가능성을 제시하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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