초석잠의 항암효과 및 면역조절자로서의 기능을 알아보기 위하여 마우스를 이동하여 실험한 결과, 마우스 비장세포의 증식반응은 항진시켰으나 YAC-1 세포주의 증식능은 억제시켰다. CD4+ T세포 및 CD8+ T세포의 비율이 정상 대조군 마우스의 그것에 비하여 증가하였으나 CD4+/CD8+ 비는 차이가 없었으며 비장세포에서 IL-2수용체의 발현이 항진되었다. 또한, 복강대식세포로부터의 nitric oxide와 TNF-$\alpha$ 생산을 항진시켰으며, 복강대식세포는 탐식능이 현저하게 항진되었고 B16F10 흑색종의 폐전이가 억제됨을 알 수 있었다. 따라서, 초석잠의 항암제 및 면역반응 조절자로서의 개발 가능성이 있음을 시사한다.
Objectives : The purpose of this study was to characterize the effect of the Ethanolic extract of Stachys sieboldii and Lycopus lucidus on the learning and memory impairments induced by scopolamine. Methods : The genetic difference of Stachys sieboldii and Lycopus lucidus were observed with RAPD analysis. The cognition-enhancing effect of Stachys sieboldii and Lycopus lucidus was investigated using a passive avoidance test, Y-maze test and the Morris water maze test in mice. Drug-induced amnesia was induced by treating animals with scopolamine (1 mg/kg, i.p.). Results : As a result of RAPD analysis, Stachys sieboldii and Lycopus lucidus Radix was found to be genetically different and The results of learning memory analysis showed that Stachys sieboldii extract-treated group (500 mg/kg, p.o.) and the tacrine-treated group (10 mg/kg, p.o.) significantly ameliorated scopolamine-induced amnesia based on the Passive avoidance Y-maze test and Water maze test. And these results are same manner in DPPH radical scavenger effect and Acetylcholineseterase inhibition effect. These results suggest that Stachys sieboldii extract maybe a useful cognitive impairment treatment, and its beneficial effects are depending on the origin plants. Conclusions : Commercially available Stachys sieboldii Radix consists of two original plant, one of them people misuse. To clarify the origin of the plant Memory tests were performed. These results suggest that 80% Ethanol extract of Stachys sieboldii showed significant anti-amnestic and cognitive-enhancing activities related to the memory processes, and these activities were parallel to treatment duration and dependent of the learning models.
본 연구는 초석잠 뿌리 분말을 쌀과 우유에 적용하여 건강에 유용하지만 영양과 기능성을 효과적으로 섭취할 수 있도록 초석잠 뿌리 분말 첨가 타락죽(0, 10, 20, 30%)을 제조하여 이화학적 특성 및 관능특성을 알아보았다. 타락죽의 수분함량과 점도의 경우 초석잠 뿌리 분말 첨가량이 증가함에 따라 감소하였고, 퍼짐성은 초석잠 뿌리 분말의 양이 많아질수록 함께 높아지는 경향을 보였다. 타락죽의 pH는 초석잠 뿌리 분말 첨가량이 증가할수록 감소한 반면, 산도는 증가하였다. 타락죽의 색도 측정 결과 초석잠 뿌리 분말 첨가량이 증가할수록 명도 값은 감소하였고, 적색도와 황색도 값은 증가하였다. 타락죽의 DPPH 라디칼 소거 활성은 초석잠 뿌리분말 첨가량이 증가할수록 유의적으로 증가하였다(P<0.05). 타락죽의 관능검사에서는 향미와 맛의 경우 대조군과 초석잠 뿌리 분말 첨가군 간에 유의적인 차이가 나타나지 않았고, 외관, 목 넘김 후의 맛, 질감, 전반적인 기호도에서는 초석잠 뿌리 분말 10% 첨가군이 높은 평가를 받았다. 이상의 연구 결과 영양 생리학적으로 우수한 초석잠 뿌리를 쌀과 접목해 주식으로서의 활용 가능성을 확인하였으며 타락죽에 초석잠 첨가량을 좀 더 증가시킬 수 있는 제조법에 대한 연구가 더 이루어져야 할 것으로 생각된다.
초석잠 뿌리 분말을 이용한 유동식 개발을 위해 초석잠 뿌리 분말을 첨가(0, 10, 20, 30%)한 수프를 제조하여 이화학적 및 관능적 품질 특성을 알아보았다. 수프의 수분 함량 및 점도는 초석잠 첨가량이 증가할수록 낮은 값을 나타내었다. 수프의 초석잠 뿌리 분말 첨가량이 증가할수록 pH는 감소하였고 산도는 증가하였다. 수프의 색도는 초석잠 뿌리 분말 첨가량이 증가할수록 L값은 감소하였고, a값과 b값은 유의적으로 증가하는 경향을 나타내었다. 수프의 특성 차이 검사에서 색의 강도, 초석잠의 향은 분말 첨가량이 많아질수록 증가하였다. 반면 점도, 느끼한 맛은 분말 첨가량이 많아질수록 낮아지는 경향을 나타내었다. 수프의 기호도 검사에서 외관, 향미, 맛, 전반적인 기호도에서 초석잠 뿌리 분말 20% 첨가군이 가장 높은 값을 나타내었다.
건조방법을 달리한 초석잠(Stachys sieboldii Miq.)을 열수 및 70% 에탄올 용매로 추출하여 제조한 후 추출물 농도에 따른 총 flavonoid 및 총 polyphenol 함량, DPPH radical 소거활성, ABTS radical 소거활성, 산화적 스트레스로부터의 신경세포 보호효과에 미치는 효과를 조사하기 위하여 실시하였다. 초석잠 추출물들의 총 flavonoid와 총 polyphenol 함량은 동결건조 열수 추출물에서 각각 가장 높았다(p<0.05). DPPH 및 ABTS radical 소거활성은 농도의존적으로 증가하였으며, $1,000{\mu}g/mL$ 농도에서는 동결건조 열수추출물에서 유의적으로 가장 높게 나타났으나, 대조군인 비타민 C에 비해 유의적으로 낮았다(p<0.05). 신경세포 보호효과는 열품 및 동결건조 열수추출물에서 농도의존적으로 높게 나타났으며, 대조군인 비타민 C에 비해 낮았다(p<0.05). 본 연구를 통하여 열풍건조에 비해 동결건조 초석잠의 열수추출물이 총 flavonoid와 총 polyphenol 함량이 더 높게 함유되어 있어 항산화 활성 및 산화적 스트레스로부터의 신경세포 보호효과가 우수하게 나타내는 것이 관찰되었다.
초석잠 헥산 추출물이 식중독균에 대한 천연 항균 활성 가능성을 검토하였다. 초석잠 헥산 추출물의 항균 작용을 알아보기 위하여 공시 균주인 Bacillus cereus, Staphylococcus aureus, E, coli 및 Listeria monocytogenes등에 대하여 disc법으로 실험한 결과 그람음성 및 그람 양성균에 대하여 15~20 mm의 clear zone이 나타났다. 초석잠 헥산 추출물의 MIC는 Bacillus cereus에 대해 250${\mu}g$/$m\ell$ Listeria monocytogenes에 대해 250~500/$m\ell$그리고 Staphylococcus aureua와 Pseudomonoas aeruginosa에 대해 각각 500${\mu}g$/$m\ell$ 나타내었다. 초석잠 추출물을 처리한 전자현미경(TEM)상에서는 처리균주들의 세포막이 파괴되어 세포내용물이 용출된 것을 볼 수 있었다. 초석잠 추출물을 처리한 균주의 세포막 손상의 정도를 알아보기 위하여 균체내 효소인 $\beta$-galactosidase 활성을 측정한 결과 클로로포름보다 세포막을 더 손상시키는 것이 확인되었다. 그리고 초석잠 추출물의 pH 및 열 안정성을 실험한 결과 매우 안정하였다.
초석잠과 인삼 분말을 80% 에탄올로 추출하여 총페놀 함량(total phenol content, TPC)과 항산화 활성도를 조사한 결과 초석잠이 인삼보다 3.12배 많은 TPC를 함유하고, DPPH 라디칼 소거능은 16.83배, FRAP는 3.39배, TEAC는 3.18배 높게 나타났다. 초석잠과 인삼 추출물의 $H_2O$(Fr. I), 30% 에탄올(II), 50% 에탄올(III), 70% 에탄올(IV), 100% 에탄올(V) 분획물의 TPC와 항산화 활성도는 각 분획물에서 초석잠이 인삼보다 2.2~6.1배 많은 TPC를 함유하며 유의적으로 높은 DPPH 라디칼 소거능, FRAP value, TEAC value를 나타내었다. 또한, 초석잠 추출물의 TPC는 Fr. III>II> I> IV> V의 순으로, 인삼 추출물은 Fr. I~III> IV~V순의 경향을 나타내어 초석잠 추출물의 분획물은 극성이 높을수록 항산화능을 가진 페놀물질을 비교적 많이 함유하고, 인삼의 페놀물질은 초석잠보다 극성이 낮을 것으로 생각한다. 초석잠과 인삼 분말 5%와 10%를 첨가하여 쿠키를 제조한 후 퍼짐성, 경도, 색도 및 관능적인 특성을 대조군(밀가루 박력분)과 비교하여 평가한 결과, 초석잠과 인삼 분말 첨가시 쿠키의 퍼짐성은 증가하였으며, 경도는 초석잠 쿠키에서는 증가하고 인삼 쿠키에서는 감소하는 경향을 나타내었으며, 첨가량이 5%에서 10%로 증가할 경우 퍼짐성과 경도는 증가함을 보였다. 첨가군 쿠키는 낮은 명도와 강한 적색을 보였으며, 그중 초석잠 10% 첨가 쿠키는 유의적으로 가장 어둡고 진한 적색를 띠었으며 이는 육안으로도 확인할 수 있었다. 관능검사 결과 초석잠 쿠키는 색상면에서 기호도는 낮았지만 향은 대조군과는 유사하고 인삼 쿠키보다는 높은 기호도 점수를 받았으며, 맛과 전체적인 기호도에서 대조군과 인삼 쿠키보다 유의적으로 높은 평가를 받았다. 따라서 초석잠은 인삼보다 항산화력이 우수하고, 인삼 특유의 진한 향과 쓴맛과는 달리 구수한 맛과 향을 지니고 있어 베이커리 제품을 비롯한 가공식품의 제조 시 맛과 향이 우수한 건강 기능성 식품의 개발이 가능할 것으로 기대되며, 가공식품에서의 초석잠 이용도를 높이기 위해서는 분말형태뿐만 아니라 농축액을 비롯한 다양한 형태로 제조하여 가공식품 개발에 적용하고 조리에 응용하는 연구가 필요할 것으로 생각한다.
아직 국내에서는 드물게 경작되고 있지만 이미 옛 고서적에 나와 있는 초석잠 (Stachys sieboldii MIQ.)에는 많은 유용한 물질이 있음을 알 수 있었다. 줄기의 메탄을 추출물 100 mg을 메탄을 20 mL에 녹여 만든 샘플에서 total poplyphenol과 flavonoid가 각각 9.33 $\mu\textrm{g}$/mL (1.97%), 3.77 $\mu\textrm{g}$/mL (0.75%)씩 함유되고 있음을 알 수 있으며 각 유기 용매층의 추출물의 항산화 활성도를 비교해 본 결과 DPPH법을 통해 기존의 항산화제인 $\alpha$-tocopherol (21.8 $\mu\textrm{g}$), BHT (100 $\mu\textrm{g}$) 그리고 BHA (20.6 $\mu\textrm{g}$)와 비교해도 에틸아세테이트 (15 $\mu\textrm{g}$), 부탄올 (50 $\mu\textrm{g}$) 추출물의 항산화능이 뒤지지 않음을 알 수 있었다. 또한 과산화 지질 형성 억제능과 아질산염 소거능 조사에서 에틸아세테이트의 추출물이 가장 높은 활성도를 나타내었으며 기존의 항산화제들과 비슷한 효능을 나타내었다. 이를 실리카겔 칼럼 크로마토그래피를 이용해 다시 분획하였고 UV/VIS 흡광광도계를 통해 최대 흡광도의 파장은 280-330 nm 사이에 나타내었다. 그 중 최대 흡광도가 284 nm인 ES-1에서 가장 높은 항산화 활성을 보였다. 이는 일반적으로 알려져 있는 phenolic compounds의 UV-VIS spectral data와 일치하며 다양한 phenolic compounds가 초석잠 (Stachys sieboldii MIQ.) 속에 함유되어 있음을 알 수 있었다.
본 연구는 칼슘 배합 비율에 따른 초석잠이 scopolamine 치매유도 흰쥐의 기억손상 개선효과에 대하여 연구하였다. 칼슘 배합 비율별(S, 1CS, 5CS군)로 군을 나누어 Y자 미로와 수중미로를 통한 행동실험을 실시한 결과, Y자 미로 실험에서 5CS군이 N군과 비교하였을 때 유사한 수치를 보이며 공간 인지기능을 개선시켰고, 수중미로 실험 또한 CS군의 escape latency가 감소하여 N군과 유사한 수치를 보여 기억력 및 학습능력 개선에 효과적이라는 것을 알 수 있었다. 또한 아세틸콜린 함량과 아세틸콜린에스테라제의 활성을 측정한 결과, CS군은 아세틸콜린에스테라제의 활성을 저해함으로써 뇌 조직 내 신경전달물질인 아세틸콜린의 함량을 증가시켜 뇌 신경세포 활성화 효과를 통해 인지기능 개선 효과를 유도할 수 있을 것으로 사료된다. 해마를 병리조직학적으로 관찰한 결과, 앞선 결과와 유사하게 손상 정도가 심하여 많은 수의 응축된 신경세포가 관찰된 C군에 비하여 CS군은 응축된 신경세포 수가 현저하게 감소하여 신경세포 손상을 억제한 것으로 보인다. 따라서 칼슘 배합 비율에 따른 초석잠은 scopolamine 치매유도 흰쥐모델에서 기억력, 학습능력 및 인지능력 개선에 효과적으로 작용하는 천연물 유래 기능성 소재로 이용될 수 있을 것으로 사료된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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