• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제28권1호
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• pp.40-49
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• 2018

We evaluated the antioxidant activity and neuronal cell-protective effect of fucoidan extract from Ecklonia cava (FEC) on hydrogen peroxide ($H_2O_2$)-induced cytotoxicity in PC-12 and MC-IXC cells to assess its protective effect against oxidative stress. Antioxidant activities were examined using the ABTS radical scavenging activity and malondialdehyde-inhibitory effect, and the results showed that FEC had significant antioxidant activity. Intracellular ROS contents and neuronal cell viability were investigated using the DCF-DA assay and MTT reduction assay. FEC also showed remarkable neuronal cell-protective effect compared with vitamin C as a positive control for both $H_2O_2$-treated PC-12 and MC-IXC cells. Based on the neuronal cell-protective effects, mitochondrial function was analyzed in PC-12 cells, and FEC significantly restored mitochondrial damage by increasing the mitochondrial membrane potential (${\Delta}{\Psi}m$) and ATP levels and regulating mitochondrial-mediated proteins (p-AMPK and BAX). Finally, the inhibitory effects against acetylcholinesterase (AChE), which is a critical hydrolyzing enzyme of the neurotransmitter acetylcholine in the cholinergic system, were investigated ($IC_{50}$ value = 1.3 mg/ml) and showed a mixed (competitive and noncompetitive) pattern of inhibition. Our findings suggest that FEC may be used as a potential material for alleviating oxidative stress-induced neuronal damage by regulating mitochondrial function and AChE inhibition.

• 한국식품과학회지
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• 제50권5호
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• pp.517-527
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• 2018

본 연구에서는 다래 순 아세트산에틸 분획물(ethyl acetate fraction from Actiniadin arguta sprout; EFAS)의 in vitro 산화방지활성 및 고포도당으로 인한 산화적 스트레스로부터의 뇌신경세포 보호 효과를 검증하였다. EFAS은 상대적으로 우수한 총 폴리페놀(246.25 mg GAE/g) 및 총 플라보노이드(571.59 mg RE/g) 함량을 나타내었으며, 이로 인한 ABTS 라디칼 제거 활성($IC_{50}=252.00{\mu}g/mL$) 및 MDA 생성 억제 활성($IC_{50}=42.70{\mu}g/mL$)을 보여주었다. EFAS의 in vitro 항당뇨 활성은 알파글루코사이드 가수분해효소와 최종당화산물 생성 억제 활성을 통해 측정하였으며 각각 99.18과 $85.19{\mu}g/mL$의 $IC_{50}$ 값을 나타냈고, 뇌신경 전달물질인 아세틸콜린의 세포 내 유지 효과를 아세틸콜린 분해효소 억제 활성을 통해 측정하였을 때 $164.20{\mu}g/mL$의 $IC_{50}$ 값을 나타냈다. 또한 인간 유래 MC-IXC 뇌신경세포에 과산화수소와 고포도당을 처리하여 산화적 스트레스를 유발시켜 뇌신경세포 사멸에 대해 우수한 보호효과를 보여주었다. 마지막으로 HPLC를 통하여, EFAS의 주요 생리활성 물질을 분석한 결과는 루틴으로 유추되었으며, 그 함량은 $123.76{\mu}g/mL$ of dried weight로 분석되었다. 이상의 결과로부터 다래 순 분획물(EFAS)이 알파글루코사이드 가수분해효소 및 최종당화산물 생성 억제를 통해 식후 혈당의 급격한 상승을 예방할 수 있는 항당뇨 소재로의 가능성뿐만 아니라, 고포도당에서 유래되는 산화적 스트레스로부터 뇌신경세포 보호 및 뇌신경전달물질 체계 개선을 통한 당뇨성 퇴행성뇌질환 등의 합병증을 예방할 수 있는 고부가가치 식품 소재로의 활용 가능성을 확인하였다.

• 한국식품영양과학회지
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• 제45권7호
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• pp.938-947
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• 2016

본 연구는 한국 고유 식용 자원인 황칠나무의 잎을 이용한 항산화 효과 및 고혈당으로 인한 신경/뇌신경세포 보호 효과를 알아보고자 실시하였다. 황칠나무 잎 추출물의 총폴리페놀 함량, ABTS와 DPPH 라디칼 소거 활성을 측정하였으며 활성이 가장 높은 80% 에탄올 추출물을 이용하여 극성 정도에 따라 분획을 하였다. 이들 중 ethyl acetate 분획물이 총 항산화력(FRAP assay)과 지질과산화물(MDA) 생성 억제 활성이 다른 분획물에 비하여 유의적으로 높은 값을 나타냈다. 이를 이용하여 신경세포로서의 PC12 세포와 인간 뇌조직 유래 뇌신경세포로서의 MC-IXC 세포에서 $H_2O_2$와 고혈당에 의한 세포생존율을 측정하였고, ethyl acetate 분획물은 산화적 스트레스로부터의 효과적인 세포 보호 효과를 나타냈다. 또한, 뇌신경말단에서 신경전달물질(ACh)의 분해를 유발하는 효소(AChE)의 저해 효과를 측정하였고, ethyl acetate 분획물은 유의적인 AChE 저해 효과를 보였다. 마지막으로 황칠나무 잎 ethyl acetate 분획물의 생리활성 물질을 확인하고자 HPLC 분석을 하였으며, 주요 생리활성 물질은 rutin으로 추정되었다. 이러한 연구 결과를 바탕으로 고려할 때 황칠나무 잎 추출물은 천연 항산화제의 역할을 가지고 있을 뿐만 아니라 이를 통해 산화적 스트레스로부터 뇌신경세포 등을 효과적으로 보호할 수 있으며 더불어 AChE 저해 활성을 통한 인지기능 개선 가능 소재로서 연구될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국식품과학회지
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• 제53권2호
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• pp.223-229
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• 2021

본 연구에서는 미세먼지로 유도될 수 있는 질환에 대한 예방 소재로써 청각(C. fragile)의 산업적 활용 가능성을 확인하고자 하였다. 청각의 총 페놀성 화합물 함량 및 지방질과산화 억제 효과는 40% 에탄올 추출물이 가장 우수한 결과를 나타냈고, 총 polysaccharide 함량에서는 물 추출물이 가장 높은 함량을 나타냈다. 미세먼지 유도성 산화적 손상에 대한 비강(RPMI2650), 폐(A549), 뇌신경(MC-IXC), 해마(HT-22), 미세아교(BV-2)세포에서의 세포보호 효과를 검증하기 위하여 세포 내 ROS 형성 억제 효과와 세포사멸 억제 효과를 측정하였다. 세포 내 ROS 형성 억제효과 실험 결과에서 40% 에탄올 추출물이 전반적으로 우수한 활성을 나타내는 것으로 확인되었다. 세포사멸 억제 효과 실험 결과에서는 물 추출물이 전반적으로 우수한 세포 생존율을 나타냈고, 40% 에탄올 추출물은 뇌신경세포(MC-IXC)을 제외한 세포에서 사멸 억제 효과가 미비하거나 농도가 높아짐에 따라서 세포독성을 일부 갖는 것으로 확인되었다. 결과적으로, 청각 추출물은 비강, 폐, 뇌(신경, 해마, 미세아교) 세포에서 미세먼지로 유도된 산화적 손상을 효과적으로 억제할 수 있는 천연 소재로서 산업적 활용 가능성이 기대된다.

• 한국식품과학회지
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• 제51권5호
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• pp.503-508
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• 2019

감태(Ecklonia cava) 추출물의 in vitro 항산화효과 및 초미세먼지로 유도된 세포 독성에 대한 비강(RPMI-2650), 폐(A549) 및 뇌신경(MC-IXC) 세포에서의 세포보호효과를 검증하였다. 감태는 총 페놀성화합물(물 추출물: 189.32, 80% 에탄올 추출물: 418.08 mg GAE/g of dried weight) 및 총 플라보노이드(물 추출물: 44.93, 80% 에탄올추출물 111.22 mg RE/g) 함유량을 각각 나타내었으며, ABTS/DPPH 라디칼 소거활성 및 지방질과산화 억제효과에서도 우수한 효과를 나타냈다. 또한, 감태 추출물은 초미세먼지로 유도될 수 있는 세포 내 산화적스트레스를 저해함으로써 세포 사멸을 효과적으로 억제시킬 수 있는 천연 소재로 판단되며, 80% 에탄올 추출물뿐만 아니라 물 추출물 또한 산업적 활용가능성이 기대된다.

• 한국식품과학회지
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• 제50권2호
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• pp.225-237
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• 2018

본 연구에서는 떫은감의 5가지 공시품종인 상주둥시, 고종시, 고동시, 갑주백목, 청도반시를 이용하여 가공된 곶감의 유리당, 지방산, 무기성분, 구성 아미노산, 바이타민 C와 같은 영양성분 분석을 진행하였고, 총 페놀성 화합물의 함량을 측정함과 동시에 in vitro 상에서 ABTS, DPPH 라디칼 제거 활성을 측정하였고, FRAP, 지방질과산화물 생성 억제효과, 아세틸콜린 분해효소 억제효과를 확인하였다. 이를 토대로 MC-IXC 뇌 신경세포에서 신경세포 생존율과 산화적 스트레스 억제효과, 세포막 보호효과를 확인하였다. 유리당 분석에서는 상주둥시 품종이 포도당(glucose), 과당(fructose) 함량이 가장 높았고, 지방산 함량은 상주둥시 품종에서는 올레산(oleic acid)이, 고동시, 고종시, 갑주백목, 반시에서는 팔미트산(palmitic acid)이 가장 높은 비율을 나타내었다. 포타슘과 인의 함량이 다른 무기성분들에 비해 월등히 높았으며, 주요 아미노산으로는 아스파트산(aspartic acid)과 글루탐산(glutamic acid)이 상대적으로 높았고, 바이타민 C 역시 5 품종 모두 검출되었다. 또한, 총 페놀성 화합물을 상주둥시의 95% 에탄올 추출물이 가장 높았고, ABTS, DPPH 라디칼 제거 활성과 FRAP, 지방질 과산화물 생성 억제활성 그리고 아세틸콜린 분해효소 억제 활성에서 갑주백목의 80% 에탄올 추출물이 가장 높은 활성을 나타내었다. 산화적 스트레스에 대한 뇌 신경세포 생존율은 갑주백목이 가장 높은 생존율을 나타내었으며, 산화적 스트레스 생성 억제와 뇌 신경세포 세포막 보호효과 역시 갑주백목이 가장 큰 억제 활성과 보호효과를 보였다. 이와 같은 결과로 보아 곶감은 뛰어난 산화방지 효과를 가지고 있으며, 이를 근간으로 뇌 신경세포 보호효과도 우수한 것으로 나타났다. 이러한 생리활성능력은 임산물의 고부가가치 소재개발에 있어 산업적 활용 가능성을 재고하는데 도움이 될 것으로 판단된다. 다만 생리활성 물질의 검증이 부족하고, 산화방지 활성이 in vitro 상의 효과에 국한된 점에서 향후 물질분석과 인기지능 개선 효과 검증을 통해 인기지능 개선 건강기능식품 소재로서 연구될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국식품과학회지
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• 제51권4호
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• pp.379-392
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• 2019

본 연구에서는 갑주백목 에탄올 추출물(ethanolic extraction from Diospyros kaki (Gabjubaekmok))을 이용하여 in vitro 항산화 활성과 더불어 $A{\beta}$로 유도된 인지기능 저하를 갖는 마우스 모델에서 인지기능 및 뇌 신경세포 보호 효과를 검증하였다. 갑주백목 추출물은 양성대조군과 비교하여 우수한 ABTS 및 DPPH 라디칼 소거활성($IC_{50}=83.30$, $403.88{\mu}g/mL$) 및 MDA 생성 억제 활성($IC_{50}=62.10{\mu}g/mL$)을 보여주었고, in vitro 아세틸콜린 분해효소 억제 활성은 $312.82{\mu}g/mL$의 $IC_{50}$ 값을 나타내었다. 또한, MC-IXC 뇌 신경세포에 과산화수소를 처리하여 산화적 스트레스를 유발시킨 뇌 신경세포 사멸에 대해 보호 효과를 나타냈다. 갑주 백목 추출물의 인지기능 개선 효과를 확인하기 위하여 $A{\beta}$를 사용하여 인지기능 장애 마우스 모델을 수립하였으며, Y-미로, 수동 회피 및 Morris 수중 미로 실험과 같은 행동실험을 통해 인지 및 기억능력에 대한 개선 효과를 나타냈다. 이후 마우스 뇌조직에서의 아세틸콜린 함량의 증가 및 아세틸콜린 분해효소의 활성을 억제함으로써 cholinergic 시스템을 보호하였고, SOD, 환원형 GSH 및 MDA 함량 측정을 통해 항산화 시스템을 개선시켜줌을 확인하였다. 더불어 뇌 조직의 미토콘드리아에서 ROS의 생성 억제, MMP 보호 및 ATP 함량을 회복시켜주었으며, western blot 분석을 통해 $TNF-{\alpha}$와 같은 염증성 사이토카인을 억제시켜 줌으로써 면역반응에 관여하는 JNK의 인산화를 감소시키고 Akt 신호전달을 활성화시켜 세포자동 사멸화를 억제시키는 것으로 확인되었다. 마지막으로 HPLC 분석을 통해서 갑주백목의 주요 생리활성물질이 갈산으로 확인되었다. 이러한 결과를 종합하였을 때, 갑주백목 에탄올 추출물은 뇌 조직에서의 cholinergic 및 항산화 시스템 보호효과를 통해 $A{\beta}$ 처리에 대하여 학습 및 기억 능력을 개선 시킬 수 있는 천연 소재로서의 가능성뿐만 아니라 $A{\beta}$ 및 과산화수소로부터 유발된 산화적 스트레스의 환경에서 뇌신경세포를 보호함으로써 알츠하이머성 질환과 같은 퇴행성 뇌신경질환을 예방할 수 있는 고부가가치 건강기능식품 소재로서의 활용 가능성을 확인하였다.

• 한국식품과학회지
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• 제53권4호
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• pp.423-433
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• 2021

본 연구에서는 두충 잎의 분획물을 이용하여 미세먼지(PM_2.5)로 유도한 in vitro 뇌 신경세포 독성에 대한 항산화 활성 및 세포보호 효과를 확인하였다. EFEL은 우수한 ABTS 및 DPPH 라디칼 소거능을 나타냈으며, 지질과산화물 억제활성에서 양성대조군인 catechin과 동일한 농도에서 유사한 활성을 나타냈다. 또한, EFEL은 미세먼지로 유도된 해마세포(HT22), 뇌신경세포(MC-IXC) 및 미세아교세포(BV-2) 내의 ROS 수준을 효과적으로 감소시켜주었으며, 세포 생존능을 증가시킴으로써 세포보호 효과를 나타냈다. 미세먼지로 활성화된 BV-2에서 EFEL은 세포 활성화와 관련된 세포막 수용체인 TLR4와 p-JNK의 발현을 감소시켰다. 또한, 세포 사멸에 관여하는 caspase-3 활성화 전 단계인 procaspase-3와 세포 생존 경로에 관여하는 p-Akt 발현의 증가된 수준을 나타냈며, 염증성 사이토카인으로써 증가된 TNF-α의 수준을 감소시켰다. EFEL의 생리활성 물질을 HPLC로 분석한 결과, rutin과 chlorogenic acid가 확인되었다. 결과적으로, 두충 잎의 아세트산에틸 분획물은 우수한 페놀성 화합물 및 플라보노이드 함량을 나타냄으로써 높은 항산화능을 보였으며, 미세먼지로 유도된 산화적 스트레스에서 사멸 및 염증반응을 조절하여 뇌 신경세포를 보호하였다. 이를 고려할 때, EFEL은 미세먼지로 유도된 염증성 뇌신경세포 관련 질환 예방에 도움을 줄 수 있는 건강기능식품 소재로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국식품과학회지
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• 제52권3호
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• pp.274-283
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• 2020

본 연구에서는 국내 주요 토종 향신료로 활용되는 초피(Zanthoxylum piperitum)와 산초(Zanthoxylum schinifolium)가 갖는 in vitro 항당뇨 활성과 뇌신경세포 보호 효과를 확인하고 이에 영향을 주는 주요 생리활성물질을 분석하고자 하였다. 추출 용매에 따른 차이를 비교하기 위하여 총 페놀함량을 측정한 결과, 공통적으로 40% 에탄올의 초피 추출물(EZP)과 산초 추출물(EZS)에서 뛰어난 함량을 나타냈으며, ABTS/DPPH 라디칼 소거 활성과 MDA 생성 억제 효과에 대해서도 상대적으로 우수한 항산화 활성을 보였다. 초피 추출물(EZP)와 산초 추출물(EZS)의 당뇨 관련 효소에 대한 저해 효과를 비교한 결과, 초피 추출물(EZP)는 α-amylase 및 α-glucosidase와 같은 효소를 직접적으로 억제하는 능력이 뛰어났으며, 산초 추출물(EZS)는 비효소적 반응으로 단백질과 당의 결합을 막아 최종당화산물의 생성을 억제하는 능력이 뛰어난 것으로 나타났다. 또한, MC-IXC 뇌신경세포에 고당을 처리하여 산화적 스트레스를 유발시켰을 때 생성되는 ROS의 함량과 뇌신경세포 사멸에 대해 우수한 보호 효과를 보여주었다. 이러한 초피 추출물(EZP)와 산초 추출물(EZS)의 생리활성물질을 확인하기 위해 UPLC IMS-QTOF/MS^E 분석을 실시한 결과, 초피 추출물(EZP)의 경우 3-CQA, 4-CQA, quercetin-3-O-glucoside 및 quercetin-3-O-rhamnoside가 주요 물질임을 확인하였으며, 산초 추출물(EZS)의 경우 protocatechuic acid glucoside, 5-CQA 및 rutin이 주요 물질임을 확인하였다. 이상의 결과로부터 초피와 산초는 식후 혈당의 급격한 상승을 지연 또는 개선하고 이로 인해 야기되는 산화적 스트레스로부터 뇌신경세포를 보호하여 고혈당으로 인한 퇴행성 뇌질환과 같은 당뇨 및 그 합병증을 예방할 수 있는 천연 유래 건강기능식품 소재로의 산업적 활용 가능성을 확인하였다.