• Journal of Ginseng Research
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• 제47권5호
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• pp.627-637
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• 2023

Background: Damage to the healthy intestinal epithelial layer and regulation of the intestinal immune system, closely interrelated, are considered pivotal parts of the curative treatment for inflammatory bowel disease (IBD). Plant-based diets and phytochemicals can support the immune microenvironment in the intestinal epithelial barrier for a balanced immune system by improving the intestinal microecological balance and may have therapeutic potential in colitis. However, there have been only a few reports on the therapeutic potential of plant-derived exosome-like nanoparticles (PENs) and the underlying mechanism in colitis. This study aimed to assess the therapeutic effect of PENs from Panax ginseng, ginseng-derived exosome-like nanoparticles (GENs), in a mouse model of IBD, with a focus on the intestinal immune microenvironment. Method: To evaluate the anti-inflammatory effect of GENs on acute colitis, we treated GENs in Caco2 and lipopolysaccharide (LPS) -induced RAW 264.7 macrophages and analyzed the gene expression of proinflammatory cytokines and anti-inflammatory cytokines such as TNF-α, IL-6, and IL-10 by real-time PCR (RT-PCR). Furthermore, we further examined bacterial DNA from feces and determined the alteration of gut microbiota composition in DSS-induced colitis mice after administration of GENs through 16S rRNA gene sequencing analysis. Result: GENs with low toxicity showed a long-lasting intestinal retention effect for 48 h, which could lead to effective suppression of pro-inflammatory cytokines such as TNF-α and IL-6 production through inhibition of NF-κB in DSS-induced colitis. As a result, it showed longer colon length and suppressed thickening of the colon wall in the mice treated with GENs. Due to the amelioration of the progression of DSS-induced colitis with GENs treatment, the prolonged survival rate was observed for 17 days compared to 9 days in the PBS-treated group. In the gut microbiota analysis, the ratio of Firmicutes/Bacteroidota was decreased, which means GENs have therapeutic effectiveness against IBD. Ingesting GENs would be expected to slow colitis progression, strengthen the gut microbiota, and maintain gut homeostasis by preventing bacterial dysbiosis. Conclusion: GENs have a therapeutic effect on colitis through modulation of the intestinal microbiota and immune microenvironment. GENs not only ameliorate the inflammation in the damaged intestine by downregulating pro-inflammatory cytokines but also help balance the microbiota on the intestinal barrier and thereby improve the digestive system.

• 생명과학회지
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• 제20권7호
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• pp.1054-1065
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• 2010

생약복합물인 SH21B는 황금(Scutellaria baicalensis Georgi), 행인(Prunus armeniaca Maxim), 마황(Ephedra sinica Stapf), 석창포(Acorus gramineus Soland), 포황(Typha orientalis Presl), 원지(Polygala tenuifolia Willd), 하엽(Nelumbo nucifera Gaertner)의 혼합(비율 3:3:3:3:3:2:2)으로 이루어졌다. SH21B는 예로부터 한의학에서 비만의 치료에 사용되어 왔으나 자세한 분자적 메커니즘과 효능에 대한 연구는 이루어지지 않았다. 본 연구진은 선행연구를 통해 SH21B가 지방세포의 분화에서 adipogenesis (지방세포형성)와 관련된 유전자를 조절하여 중성지방의 축적을 억제함을 밝혔다. 본 연구에서는, microarray 기술을 이용하여 adipogenesis의 in vitro 모델인, 3T3-L1 세포에서 SH21B에 의한 지방세포형성 억제의 분자적 기작을 보다 상세하게 연구하고자 하였다. 전지방세포, 분화된 세포 그리고 SH21B에 의해 분화가 억제된 세포의 각각의 유전자 발현을 분석하기 위해 각 시료들에서 total RNA를 분리하여 cDNA를 합성한 후 microarray에 적용시켰다. 그 결과, 각각의 시료들의 비교에서 2배 이상의 유의한 발현 변화를 가지는 2,568개의 유전자를 확보하였다. 이 유전자들에 대해 Hierarchical clustering과 K-means clustering 분석을 진행하였고 서로 다른 양상을 가지는 9개의 군집(cluster)들을 분류하였다. 그 중, SH21B의 첨가에 의해 뚜렷하게 감소(cluster 4, cluster 6 및 cluster 9)하거나 반대로 뚜렷하게 증가(cluster 7와 cluster 8)하는 양상을 보이는 군집들을 따로 선별하여 그 군집들에 포함되어 있는 유전자들을 분석하였다. 선택 된 5개의 군집에는 지방세포형성과 세포증식에 관련된 유전자가 다수 포함되어 있었다. Cluster 4, cluster 6 그리고 cluster 9에는 peroxisome proliferator activated receptor gamma $\gamma$ ($PPAR{\gamma}$), CCAAT/enhancer binding protein $\alpha$ (C/$EBP{\alpha}$), sterol regulatory element binding transcription factor 1 (SREBF1), adiponectin (ADIPOQ), fatty acid synthase (FASN), lipoprotein lipase (LPL) 등의 지방세포형성 유도 및 관련 인자와 B-cell leukemia/lymphoma6 (BCL6), retinoblastoma 1 (RB1), cyclin-dependent kinase inhibitor 2C (CDKN2c), ras homolog gene family, member B (RHOB) 등의 많은 세포증식 억제 유전자가 포함되었다. 이와는 반대로, cluster 7과 cluster 8에는 $\beta$-catenin, cyclin D1 (CCND1), WNT1 inducible signaling pathway protein 2 (WISP2) 등과 같은 지방 세포형성 억제 조절자와 MARCKS-like1 (MARCKSL1), colony stimulating factor 1 (CSF1), discoidin domain receptor family, member 2 (DDR2), leukemia inhibitory factor receptor (LIFR) 등의 세포증식을 유도하는 조절자가 다수 포함되었다. 결론적으로, 이러한 결과들은 SH21B가 지방세포형성과 관련된 조절자 및 세포증식과 관련 된 조절자들의 유전자 발현을 조절하여 지방세포형성을 억제함을 제시한다.