한국형 잔디에 있어 병원성 (라지 팻치) 감염이 산화적 스트레스의 발현에 미치는 영향을 규명하기 위해 라지 팻치에 감염된 잔디의 생육, 뿌리 건사율, 과산화수소 농도 및 지질과산화 정도를 감염이되지 않은 대조구와 비교하였다. 처리 후 6일 동안 이틀간격으로 잎과 뿌리 시료에 대해 각각 분석하였다. 라지 팻치에 감염된 잔디 뿌리의 건사율은 대조구에 비해 약 30% 증가하였다. 건물 함량은 4일째까지는 유의적인 차이가 없었으며 6일차에서만 라지 팻치 감염에 따라 잎에서 14% 뿌리에서 20% 각각 감소하였다. 과산화수소의 농도는 라지 팻치에 감염된 잎에서 초기 2일 동안 약 28%의 높은 증가를 하였다가 이후 서서히 감소하여 6일차에는 대조구에 비교하여 11% 낮은 수준이었다. 뿌리에서는 감염에 따른 과산화수소의 증가가 뚜렷하여 6일차에는 대조구에 비해 약 1.7배 높았다. 지질과산화 정도는 잎의 경우, 라지 팻치 감염에 따라 초기 4일간 지속적으로 증가하다가 이후 정체하였으며 뿌리에서는 초기 2일간의 증가가 뚜렷하였다. 이러한 결과들은 잔디에 있어 라지 팻치 감염은 산화적 스트레스를 유도하며, 잎과 뿌리 조직간에 산화적 스트레스 발현정도 및 역동성은 차이가 있음을 보여준다.
NAC는 GSH의 전구물질로, thiol기를 포함하는 항산화제 중 하나로 잘 알려져 있으며, 방사선 조사 시 발생하는 생체 내 영향을 감소시켜 생체 손상의 방호 및 회복에 도움을 주는 방사선 방어제로 이용된다. S. cerevisiae에서 항산화제 NAC를 전처리 함에 따라 이온화 방사선 조사에 따른 효모의 세포사멸 방어효과 및 superoxide dismutase (SOD), catalase, glutathione peroxidase (GPx)와 같은 항산화 효소들의 유전자 발현을 분석하여 NAC의 항산화적 효과를 확인하였다. 효모는 다양한 농도의 NAC 전처리 후 다양한 선량의 이온화 방사선에 조사되었으며, 세포생존율은 세포형성단위(CFU)를 계수해 측정되었고, 항산화 효소의 유전자 발현은 real-time PCR수행 후 분석하였다. 우선적으로 효모에 NAC 처리를 위한 적정농도를 확인하였는데, 35 mM 이상의 NAC 농도에서 효모세포의 성장이 억제 되었다. NAC 전처리는 감마선 조사에 의한 세포사멸을 방어하지 않았으며, 100 Gy 방사선 조사는 항산화 효소들의 유전자 발현을 유도하였다. NAC 전처리 후 항산화 효소들의 유전자 발현은NAC의 농도 증가에 따라 감소하였다. 이러한 결과로,NAC의 높은 농도(35 mM 이상)는 효모세포의 성장을 저해하며, NAC는 이온화 방사선 조사에 따른 세포사멸을 방어할 수 없으나, 생체 내에서 활성산소종을 제거 하여 세포를 보호하는 유용한 항산화제임을 알 수 있었다.
White-skinned sweet potato (WSSP, Ipomoea batatas L.)는 인도네시아 및 다른 나라 등에서 전통약제로 당뇨병 치료에 널리 사용되고 있다. 본 실험에서는 흰 쥐를 streptozotocin (45 mg/kg체중, i.p.)으로 당뇨병을 유발시킨 후 WSSP의 메탄올 추출물을 체중 1 kg당 Dose 100; 200 mg/kg을 경구로 투여하였다. 산화적 스트레스에 대한 보호효과를 평가하였고 그 효능을 인슐린 분비촉진제인 glimepiride (50 mg/kg 체중)와 비교해 보았다. 산화적 스트레스 평가는 WSP 메탄올 추출물과 glimepiride를 2주 투여 한 후 간장조직의 지질 과산화물(LPO)함량, 혈청 AST, ALT, total triglyceride (TG), total cholesterol (TC), 그리고 항산화효소들인 superoxide dismutase (SOD), 카탈라아제(CAT), 글루타치온 과산화물 분해효소(GPx), 글루타치온 S-전이효소(GST)활성도 등을 간장에서 측정하여 시행하였다. 당뇨 흰쥐에서 혈당, LPO 함량, AST, ALT, TG, TC 함량 등은 정상군에 비하여 그 값이 증가하였고, SOD, CAT, GPx, GST 활성도 값은 감소하였다. 당뇨 흰쥐에 WSSP 메탄올 추출물(200 mg/kg)을 2주일 동안 투여한 결과 의미있는 혈당 감소를 볼 수 있었고, LPO, TG, TC, AST, ALT 함량에서도 개선효과를 볼 수 있었다. 또한 SOD, GPx, 그리고 CAT등 항산화효소들의 활성도 증가도 나타났다. 따라서 WSSP 메탄올 추출물은 당뇨쥐의 혈당을 낮추어 산화적 스트레스를 약화시키고 당뇨로 유발된 손상을 보호해 주는 효과가 있다는 결과를 얻었다.
대기의 이산화탄소의 농도 증가는 해양산성화와 지구온난화를 유발하는 것으로 알려져 있다. 해마는 해양생태계 및 수산자원생물로서 중요한 종으로 알려져 있지만, 최근 해양산성화로 인하여 개체수가 감소되고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 멸종 위기 종인 복해마(Hippocampus kuda)에 미치는 생리적 영향을 조사하기 위해서 사육수의 산성조건인 pH 6.0, 6.5, 7.0 및 자연해수(pH 8.0)의 환경에서 복해마(H. kuda)를 15일 동안 사육 후 체내 조성 변화 및 항산화 효소 활성 변화에 대하여 조사를 실시하였다. 복해마(H. kuda)의 크기 및 성장은 대조군인 pH 8.0을 제외한 실험군에서는 pH가 저하함에 따라 감소하는 경향을 나타내었다. 체내 조성성분인 회분, 조지방 및 조단백 또한 pH 저하에 따라 농도의존적으로 감소하는 것이 관찰되었다. SOD, CAT 및 GSH와 같은 항산화 효소의 분석 결과, SOD활성의 경우, pH 저하에 따라 농도의존적으로 감소하지만, 이와 상반되게 CAT 및 GSH에서는 pH저하에 따라 활성이 농도의존적으로 증가하는 결과가 나타내었다. 이것은 복해마(H. kuda)가 사육수의 pH 저하에 따른 체내 항상성을 유지하는 과정 중 스트레스가 야기되어 에너지 대사가 손상된 것으로 추정된다. 항산화효소는 일반적으로 산성화 스트레스에 민감하게 작용하는데 본 연구에서도 사육수의 pH 변화에 따라 항산화 효소작용이 유의하게 변화하였다. 이러한 결과로 복해마(H. kuda)에 있어서 산성화 노출을 통한 생리학적 스트레스가 항산화 반응 및 체내 성분과 성장을 저해하는 것으로 여겨진다.
본 연구에서는 담배식물의 생장과 glutathione reductase와 catalase의 활성에 미치는 p-CA, BA 및 SA의 영향을 연구하였다. 담배식물의 생장에 미치는 p-CA, BA 및 SA의 영향을 알아보기 위하여, $10^{-5}$ mM p-CA, BA 및 SA가 각각 함유된 MS배지에서 배양한 후 20일부터 50일까지 10일 간격으로 담배의 생장을 비교하였다. 3가지 물질 모두에 의해 50일에서 생장이 가장 잘 되였다. Glutathione reductase의 활성에 미치는 효과를 측정한 결과, BA의 활성은 대조구보다 감소하였으며, p-CA 역시 활성이 감소하였고, SA의 활성은 증가하였다. 또한 모두 40일에서 가장 활성이 높았다. Catalase의 활성에 미치는 효과를 측정한 결과, SA의 활성은 증가하였으며, BA와 p-CA의 활성은 감소하였다. 또한 모든 실험구에서 40일에 활성이 가장 양호하였다. 결론적으로 p-CA와 BA는 담배식물의 생장을 촉진시켰으며, 50일에서 생장이 가장 양호하였으나 항산화 효소의 활성을 억제하였다. SA는 담배식물의 생장을 억제시켰으나 항산화 효소의 활성은 촉진시켰으며, 40일에서 가장 활성이 양호하였다.
눈꽃 동충하초, 번데기 동충하초, Cordycepin 고함유 번데기 동충하초 분말을 식이 중에 각각 3% 수준으로 첨가하여 4주간 흰쥐에 급여한 후, 해부하기 2일 전에 2회 사염화탄소를 복강주사하여 급성 간손상을 일으켜 임상생화학적 특성 및 조직 내 항산화 활성 및 간 조직에 미치는 영향을 검토하였다. 체중 증가량과, 식이 섭취량 및 음료섭취량은 각 실험군 모두 감소하는 경향을 보였다. 간 손상 임상 지표인 AST, ALT, LDH 활성도 각 실험군 모두 유의적으로 감소하였으나, 그 중 Cordycepin 고함유 번데기 동충하초 분말을 투여한 군에서 가장 낮은 활성을 보였다. 각 조직과 혈청의 과산화지질(TBARS)을 측정한 결과 Cordycepin 고함유 번데기 동충하초는 높은 과산화지질 억제작용을 나타내어 조직 내 항산화 물질로 잘 알려진 glutathione농도 또한 모든 조직과 혈청내에서 높은 함량을 보였다. 미네랄 함량 측정결과 지방의 산화를 촉진하는 비헴철과 항산화 성분인 아연이 정상수준까지 회복되는 경향을 보였다. 이상의 실험결과 Cordycepin 고함유 번데기 동충하초는 사염화탄소로 유발된 간 독성을 저하시키며 혈청과 간지질 대사를 개선하는 효과가 있는 것으로 사료되며 향후 간 기능 개선과 지질대사 개선효능을 가지는 건강식품 개발의 소재로 활용될 가능성이 높은 것으로 판단되어진다.
피막이(Hydrocotyle sibthorpioides Lam.)는 산형과(Araliaceae)의 여러해살이 초본이다. 생약명은 천호유, 예초, 계장초, 변지금으로 한방에서 사용하고 있다. 이 식물의 잎과 줄기로부터 열수 추출물을 이용하여 항산화, 환원력, 리폭시게나아제(lipoxygenase) 저해활성을 조사하였다. 하이드록시 라디칼(-OH)은 거대분자, 탄수화물, 핵산, 지질, 단백질에 유해한 작용을 나타내는데 피막이의 잎 추출물은 8.0 mg/ml 농도일 때 78.6%의 저해활성을 나타내었다. 1, 1- diphenyl 2-picrylhyorazyl (DPPH)은 인체 내 항산화에 잘 알려진 라디칼로 피막이풀의 하이드록시 라디칼 활성 저해는 8.0 mg/ml농도일 때 86.0%였다. 다중불포화지방산 대사 효소에 관여하는 Lipoxygenases (LOXs)의 활성 저해는 8.0 mg/ml농도일 때 55.5%였다. 50%저해를 나타내는 농도(IC50)를 산출할 때 OH 활성, DPPH 활성, LOX 저해에 대해 각각 5.23 mg/ml, 6.44 mg/ml, 3.71 mg/ml이였다. 피막이 잎과 줄기 추출물은 강한 환원력을 나타내었다. 이런 피막이의 항산화 및 환원력 활성, LOX의 높은 저해율, 강환 환원력은 약리학적 소재로 좋은 후보가 될 수 있을 것이다.
본 연구에서는 생리활성물질유도제인 elicitor를 처리한 주름조개풀의 열수, 에탄올 추출물들의 항산화 효과, tyrosinase, elastase, collagenase 및 HAase 등의 미용관련 생리활성의 변화를 살펴보았다. Elicitor 처리한 주름조개풀 추출물의 DPPH 및 PF 등의 항산화 효과는 elicitor 비처리구인 대조구에 비해 elicitor 처리구가 농도의존적으로 더 높은 항산화 활성을 나타내었다. Elicitor 처리한 주름조개풀 추출물의 미용활성은 elastase 및 collagenase 억제 효과에 의한 주름개선효과와 tyrosinase 저해에 의한 미백효과가 비처리구인 대조구에 비해 상대적으로 매우 높은 효소 억제 효과를 나타내어 elicitor 처리가 주름조개풀추출물의 미백 및 주름개선 효과의 증대에 크게 영향을 미치는 것으로 확인되었으며, 농도의존적인 양상을 나타내었다. 또한 HAase 억제에 의해 유래되는 염증 억제 효과도 비처리구인 대조구에 비해 에탄올 추출물에서 우수한 염증 억제 효과를 나타내었다. Elicitor 처리에 의해 대조구에 비해 처리구에서 생리활성 효소에 대한 억제율이 큰 폭으로 상승하는 효과를 나타내어, elicitor 처리가 유용물질의 산업화라는 전제를 충족시키기 위한 biomass 기법으로 매우 적당하다는 것을 시사해주었다. 따라서 주름조개풀 노지재배 시에 본 연구에서 사용한 elicitor를 처리하면 수확되는 주름조개풀의 단위 무게 당 유용물질의 생산량을 높일 수 있고, 생리할성도 증대시킬 수가 있어 산업화를 위한 고기능성 원료생산에 효율적인 재배기법으로 활용할 수 있을 것이라 판단되었다.
본 연구는 곰취에서 분리한 3,5-dicaffeoylquinic acid(3,5-DCQA)의 간세포에 대한 보호기능을 평가하기 위해 HepG2 세포를 이용하여 hydrogen peroxide에 의해 유도된 산화적 스트레스에 대한 항산화 효소 유전자 발현량 및 간 기능 지표 효소(LDH, GGT, GOT) 활성에 미치는 영향을 분석하였다. 산화적 스트레스가 유도된 HepG2 세포에 3,5-DCQA를 10, 20 및 $30{\mu}g/mL$ 농도별로 처리한 후 real-time PCR을 이용하여 주요 항산화 효소들의 유전자 발현량을 측정한 결과, hydrogen peroxide 처리에 의해 감소한 SOD-1, SOD-2, CAT 및 GPx의 mRNA 발현량이 농도 의존적으로 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 또한, HepG2 세포에서 hydrogen peroxide 처리에 의해 증가한 주요 간기능 지표 효소인 LDH, GGT 및 GOT 활성이 3,5-DCQA(10, 20, $30{\mu}g/mL$) 처리에 의해 유의적으로 감소하는 것으로 나타났다. 이와 같은 실험 결과로부터 곰취에서 분리한 페놀화합물인 3,5-DCQA는 HepG2 세포에서 산화적 스트레스에 대한 우수한 항산화 효과 및 간세포 보호 효과를 나타내는 것을 확인할 수 있었으며, 향후 관련 기능성 식품개발에 필요한 기초적인 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 또한, 동물실험을 통한 3,5-DCQA의 추가적인 기능성 검증이 필요하다고 판단된다.
노화과정에 산소라디칼이 관여할 가능성을 노화유도된 쥐를 동물모델로 하여 알아보았다. 난소를 절제한 rat와 난소를 절제하지 않은 정상의 rat에서의 생리활성에 미치는 인삼 추출물의 효과를 연구하였다. 난소를 절제한 rat에 각각 GTS (Ovx+GTS 군)와 GW (Ovx+GW 군)를 투여하고, 이것과 비교하기 위해 난소를 절제한 대조군(Ovx군)과 마지막으로 난소를 절제하지 않은 정상군(Sham군)으로 하여 항산화효과에 관한 실험방법으로 진행하였다. 노화유도된 쥐의 각 조직에서 lipid peroxidation이 증가되었고 free radical반응이 더 심하게 일어난 간 조직에서 노화진행이 그만큼 촉진되었음을 알 수 있었다. 간소라디칼반응이 항진된 원인을 규명코자 간 조직에서 미토콘드리아와 세포질분획에서 항산화효소의 활성을 조사한 결과, SOD와 glutathion reductase활성이 감소되었으며 노화나 지질과산화가 심하게 진행되었던 간 조직에서 이들 항산화효소의 활성감소가 심한 경향을 나타내었다. 생체는 free radical을 조절할 수 있는 다양한 항산화계가 존재하여 free radical을 효율적으로 제거함으로써 생체의 항상성을 유지할 수 있다. 이러한 항산화계에는 superoxide dismutase (SOD), glutathion (GSH) peroxidase, GSH reductase, GSH S-transferase, catalase등의 항산화효소가 있다. SOD는 반응성을 가진 산소species인 superoxide anion을 macrophage와 polymorphonuclear leucocyte의 항균작용같은 세포방어기구에서 중요한 역할을 한다. 원칙상 눈, 피부등의 byaus이 공기중의 산소에 노출되면 oxidative stress가 커짐으로서 조직이 훼손되나 SOD같은 효소에 의해 보호되고 손상이 방지되는 것으로 알려지고 있다. 실제로 신체부위에 적용해 보면 쉽게 활성상실이 일어나므로 fatty arid와 공유결합시켜 효과적으로 superoxide radical을 제거할 수 있다. AST의 활성은 Ovx군이 Sham군에 비해 2.11배 높게 나타났으며, ALT 활성은 변화가 나타나지 않았다. AST 활성에서는 각각의 물질을 투여한 군에서는 유의적인 감소 경향을 보였다. 과산화지질함량은 Ovx군이 Sham군에 비해 높게 나타났으며, 각각의 인삼추출물을 투여한 군에서는 62%∼72%의 저해률을 보였다. 항산화 효소들은 Sham군에 비해 Ovx군에서 낮게 나타났는데, 각 물질의 투여 군에서는 유의성있는 증가를 보였다. 이러한 결과에서 보듯이, 난소 절제로 생성된 많은 free radical은 항산화효소에 의해서 감소되었으며, 그리고 인삼 추출물이 항산화 효소 대신에 노화를 저해하는 작용을 하는 것으로 사료되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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