항암제에 의해 흰쥐에서 다형핵 백혈구(polymorphonuclear leukocytes, PMN) 의 활성산소종(reactive oxygen species, ROS)과 산화질소(nitric oxide, NO)의 생성변화에 대해 연구하였다. 최근 자극유도인자에 의한 PMN의 호흡방출은 protein kinase C (PKC)의 활성, inositol phosphate transduction pathway의 활성, 그리고 intracellular [$Ca^{2+}$]와 관계가 있다고 밝혀졌으며, 본 연구에서 사용된 항암제(cyclophosphamide, cisplatin, tamoxifen, doxifluridine)중 일부는 화학치료제로써 비특이적으로 면역을 억제하는데 사용되고 있다. 암 치료 시 백혈구의 방어기능에 미치는 영향을 연구하기 위한 목적으로 in vitro에서 각 항암제를 처리한 PMN을 배양하여 ROS와 NO의 생성변화와 이차적 신호전달계인 phospholipase C(PLC), D(PLD), PKC, tyrosine phosphorylation kinase (TPK)와 phosphatidylinositol-3 kinase의 억제율을 측정하였다. PMN에 각각cyclophosphamide, cisplatin, tamoxifen, doxifluridine을 short term(${\leq}4hrs$) 처리시, formylmethionyl-leucy1-phenylalanine (FMLP) 자극에 의해 호흡방출의 증가가 나타났다. 반면, long term (8hrs) 처리 시, ROS의 생성은concentration-dependent 방법으로 감소되었다.
오존에 노출된 참나무속 5종의 오존에 대한 내성 능력을 평가하기 위하여 생리생화학적 변화를 조사하였다. 150ppb 오존에 노출된 참나무속 5종(상수리나무, 갈참나무, 대왕참나무, 졸참나무, 굴참나무)의 잎에서 엽록소 함량, 광합성 특성, MDA 함량 및 항산화효소 활성이 측정되었다. 엽록소, 카로테노이드 함량, 순광합성 속도 및 탄소고정효율은 오존 처리 후에 감소하였다. 오존에 노출된 수목의 총 엽록소 함량과 탄소고정효율의 감소율은 갈참나무의 경우 15%와 34% 였으며, 굴참나무의 경우 38.3%와 62.1%였다. MDA 함량은 오존 처리 하에서 증가하였으며, 상수리나무에서 140%까지 증가를 보였다. 상수리나무의 SOD 활성 증가율(60%)은 가장 높았으며, APX 활성은 굴참나무, 졸참나무, 상수리나무에서 증가를 보였다. 생리생화학적 반응을 기초로 한 참나무속 5종의 내성 능력은 갈참나무, 대왕참나무, 졸참나무, 굴참나무, 상수리나무 순이었다. 결론적으로 엽록소 함량, 광합성 특성, MDA 함량, 항산화효소와 같은 생리학적 지표들은 오존 스트레스에 대한 내성을 평가하기 위한 매우 중요한 지표들로 생각되며, 이러한 모수들은 서로 밀접한 관계를 가진다.
본 연구는 식품, 약용, 유전자원 등 풍부한 가치를 가지고 있는 능이버섯에 대하여 기능성 식품의 개발타당성을 입증하기 위하여 능이버섯을 열수와 에탄올로 추출하고 생리활성효과를 측정하였다. 과산화물가(POV)는 항산화제로 사용되는 ${\alpha}-tocopherol$과 BHT보다 능이버섯 에탄올추출물이 높은 항산화 작용을 나타내었다. 능이버섯 추출물의 전자공여능을 측정한 결과는 능이버섯 추출물의 농도에 비례하여 전자공여능이 증가하였으며, 열수추출물이 에탄올추출물보다 전자공여능이 높았다. 능이버섯 추출물의 pH에 따른 아질산염 분해능과 농도에 따른 아질산염 분해능을 조사한 결과 추출물의 농도가 증가할수록 아질산염 분해능이 증가하였고, 열수추출물이 에탄올추출물보다 분해작용이 좀 더 높게 나타났다. 능이버섯의 SOD 유사활성은 에탄올추출물이 열수추출물보다 높게 나타내었다. 추출물에 대한 항균활성은 6종류의 식중독세균 Bacillus subtilis KCTC 1659, Listeria monocytogenes ATCC 7644, Staphylococcus aureus ATCC 13565, Gram 음성균인 Escherichia coli O157:H7 ATCC 43895, Salmonella Typhimurium ATCC 7988, Shigella sonnei KCTC 2009을 실험균주로 사용하였다. 능이버섯의 항균활성은 열수추출물과 에탄올추출물 모두 3%, 5% 농도에서 양성균인 L. monocytogenes와 S. aureus에 대하여 항균활성을 나타내었다.
본 연구에서는 high fat diet에 대한 인삼 추출물의 항산화 효과를 알아보기 위해 실험동물로 생쥐를 이용하였다. 대조군은 일반사료만을, FD군은 high fat diet만을 먹였으며, 실험군은 high fat diet와 인삼추출물을 경구 투여한 후 간 조직에서의 SOD, catalase, GPS의 활성 및 MDA 및 $H_2O_2$ 함량 등을 측정함으로서 fat diet독성에 대한 지질과산화와의 상호 관련성, 인삼의 항산화 효소의 효과를 비교 검토하였다. Fat diet 독성에 대한 항산화 효소인 SOD의 활성은 인삼 추출물 군에서 전반적으로 낮았으며, GPx의 활성은 FR500, FR3000군에서 가장 높은 결과를 보였다. 과산화수소 함량은 FD군에서 약간 높았지만, 모든 군에서 거의 유사한 결과를 보였다. 자유라디칼에 의해 생성된 지질과산화의 최종 산물인 MDA의 함량은 FD군을 기준으로 인삼추출물 군에서 모두 낮은 수치를 보였다. 이와 같이 fat diet에 대한 인삼 추출물은 SOD의 활성 증대보다는 자유라디칼 제거제로서 항산화 효과를 보였다고 생각하고, GPx의 직접적인 작용과 생체 내에서 내인성 항산화 물질인 GSH의 합성 능력을 강화시킴으로서 산화적 손상에 대한 방어기전을 향상시키는 결과라고 생각한다.
본 연구에서는 내독소인 LPS로 산화적 스트레스를 유발시킨 BALB/c mice에 genistein을 투여하였을 때 TNF-$\alpha$, TBARS, superoxide anion 농도와 GSH, 항산화 효소계 활성, 그리고 NF-${\kappa}B$ transactivation에 미치는 영향을 조사하여 genistein이 내독소에 의한 산화적 스트레스와 염증반응을 억제하는 효과가 있는지 알아보고자 하였다. 평균체중 20 g인 BALB/c mice 암컷 120수를 30수씩 완전임의배치로 4군으로 분류하여 PBS군(대조군)은 PBS를 복강 속으로 투여 후 30분경과 후에 다시 PBS를 투여하였으며, genistein군은 genistein을 체중 kg당 200 mg으로 투여한 30분 후 PBS를 투여하였다. LPS군은 LPS를 처리한 군으로 PBS 투여 30분 후 LPS를 체중 kg당 100 mg 농도로 복강 투여하였고, genistein+LPS군은 체중 kg당 genistein 200 mg을 투여 30분 후 LPS를 체중 kg당 100 mg을 투여하였다. 마지막 투여 1시간, 4시간, 8시간 경과 후 mouse의 안와정맥으로부터 혈액을, 복강으로부터 복강대식세포와 간을 취하였다. LPS 투여 8시간 경과 후 LPS군의 ${O_2}^-$ 생성량은 현저하게 증가하였으며 geinstein+LPS군은 genistein 대조군, PBS군과 비슷한 수준을 유지하였다. 반면 SOD 활성은 geinstein+LPS군이 LPS군에 비해 유의적으로 높은 수준이었다. 혈장에서의 TNF-$\alpha$ 수준은 LPS 투여 8시간 후 genstein+LPS군이 LPS군보다 유의적으로 낮은 수준을 보였다. LPS 투여는 항산화 효소계 활성과 GSH의 수준을 감소하였으나, genistein을 투여한 genistein+LPS군은 LPS군에 비해 GSH 농도와 catalase, GSH-px, GSH-reductase 활성이 모두 유의적으로 증가하는 결과를 보였다. 간에서의 NF-${\kappa}B$ transactivation 정도는 LPS 투여 후 1시간, 4시간 경과 후에 PBS군에 비해 LPS군과 genistein+LPS군에서 유의적으로 높은 수준이었으나 8시간 경과 후 LPS군은 증가하는 반면 genistein+LPS군은 변화하지 않았다. 이상의 결과를 요약해보면 LPS의 투여는 혈장과 간의 산화적 스트레스와 염증반응을 촉진하는 것으로 나타났으며 LPS 투여 전 공급한 genistein은 LPS로 유도된 산화적 스트레스와 염증반응을 항산화 효소계 활성 증가와 NF-${\kappa}B$ transactivation 억제, TNF-$\alpha$ 생성 저하 등의 기작으로 세포내의 과산화수준을 수준을 낮추고 GSH를 증가시켜 산화적 스트레스를 억제하는 것으로 사료된다.
본 연구는 산업 부산물의 이용성 증진을 위하여 폐자원인 녹차씨껍질 추출물의 항산화 활성 및 신경세포 보호 효과에 관하여 평가하였다. 녹차씨껍질로부터 유용성 성분을 얻기 위하여 에탄올 추출을 한 결과 약 1.44%의 추출물의 수율을 얻을 수 있었고, 항산화 활성에 관하여 평가하기 위하여 라디칼 소거능 및 xanthine oxidase 저해능, 환원력을 평가한 결과, 녹차씨껍질 추출물의 농도가 증가할수록 항산화 활성이 유의적으로 증가하는 것으로 나타났다. 또한, 이러한 녹차씨껍질 추출물의 뇌신경세포 보호 효과에 관하여 알아보기 위하여 생쥐의 해마 유래 뇌신경세포에 녹차씨껍질 추출물을 처리한 후 $H_2O_2$로 산화적인 스트레스를 유도하여 세포독성에 관하여 알아본 결과, 녹차씨껍질 추출물의 처리는 농도 의존적으로 뇌신경 세포의 생존율을 증가시켰으며, 이에 따라 항산화 효소인 SOD 활성이 증가하고 지질과산화 생성물인 MDA level이 감소한 것을 알 수 있었다. 이상의 결과들로 녹차씨껍질 추출물의 항산화 활성 및 뇌신경세포 보호 효과에 관하여 확인할 수 있었으며, 추후 어떤 메커니즘으로 신경세포를 보호하는지 추가적인 연구가 필요할 것으로 생각한다. 또한, 이러한 결과를 활용하여 녹차씨껍질을 기능성 소재로 활용한다면 폐자원인 녹차씨껍질을 재활용하는 차원에서 그 경제적 가치가 매우 클 것으로 생각한다.
다시마 (Laminaria japonica) 추출물 건조분말 $4.0\%$ 첨가사료(Dasi-Ex)와 여기에 후코이단 $1.0\%,\;2.0\%,\;3.0\%$ 첨가사료 (Fuco-I, II, III group)를 SD계 랫트에 45일간 투석하여 노화억제작용에 미치는 영향을 평가하였다. Dasi-Ex 및 Fuco-I, II, III 투여그룹의 신장 mitochondria 및 microsome의 $\cdot$OH의 생성은 대조그룹 대비 각각 $10\~15\%$ 및 $15\~30\%$ 의 유의적인 억제효과가 인정되었다. Dasi-Ex 및 Fuco-I, II, III 투여그룹의 신장 microsome의 $H_2O_2$의 생성도 대조그룹 대비 $10\~15\%$의 유의적인 억제효과가 인정되었다. 따라서 신장의$\cdot$OH 및 $H_2O_2$의 생성 억제효과는 다시마추출물보다는 후코이단의 투여가 효과적일 뿐만 아니라 후코이단 첨가량에 따른 용량 의존성도 인정되었다. 신장 mitochondria에서 Dasi-Ex 및 Fuco-I 투여그룹의 BOR생성은 전혀 유의적인 효과가 인정할 수 없었지만, Fuco-II 및 III투여그룹의 BOR 생성은 $12\~16\%$의 유의적인 억제효과가 인정되었다. 신장 microsome에서는 Dasi-Ex 및 Fuco-I, II, III 투여그룹의 BOR의 생성이 $15\~25\%$의 유의적인 억제효과가 인정되었을 뿐만 아니라 후코이단의 첨가량에 따른 용량 의존성이 인정되었다. 또한 신장 mitochondria에서 Dasi-Ex 투여그룹의 IOR의 생성은 유의적인 억제효과가 인정할 수 없었지만, Fuco-I, II, III 투여그룹의 TOR 생성은 $10\~15\%$의 유의적인 억제효과가 인정되었다. 신장 microsome에서는 Fuco-II 및 III 투여그룹만이 $13\~14\%$의 유의적인 IOR의 생성 억제효과가 인정되었다. 신장 mitochondria 및 microsome분획중의 LPO의 생성은 Fuco-II, III의 투여부터 각각 $15\%$ 및 $15\~25\%$ 정도의 효과적인 억제효과가 인정되었다. mitochondria 획분에서 Dasi-Ex 및 Fuco-I, II, III 투여그룹의 유동성은 대조그룹의 유동성 대비 $20\~35\%$의 유의적인 유동성의 증가효과가 인정되었다. microsome 분획에서 Basi-Ex 및 Fuco-I, II, III 투여그룹의 유동성은 대조그룹 대비 $17\~24\%$의 유의적인 증가효과가 인정 되었다. 따라서 다시마 추출물 (Dasi-Ex) 단독 투여보다 후코이단 (Fuco-I, II, III)의 투여가 생체 방어효소의 활성을 촉진할 뿐만 아니라 활성산소의 공격으로부터 신장의 기능을 효과적으로 보호할 수 있을 것으로 기대된다.
This study was designed to investigate the effects of sea tangle (Laminaria japonica) extract and fucoidan components on anti-aging action. Sprague-Dawley(SD) male rats (210$\pm$5g) were fed experimental diets Dasi-Ex group: sea tangle extract powder of 4.0% added to control diet; Fuco-I, II and III groups: funcoidan powder of 1, 2 and 3% added to Dasi-Ex group for 45 days. Hydroxyl radical (.OH) formations were significantly inhibited (10-20% and 25-30%) in serum and brain mitochondria of Dasi-Ex and Fuco-I, II and III groups compared with control group. Significant differences in .OH formations of brain mitochondria in Dasi-Ex and Fuco-I groups could not be obtained, but.OH formations of brain microsomes resulted in a significant decrease (15-20%) in Fuco-II and III groups compared with control group. Basal oxygen radical (BOR) formations were significantly decreased about 10% and 13-15% in brain mitochondria of Dasi-Ex and Fuco-I group, and Fuco-II, III groups, and also decreased about 10% and 15-20% in brain microsomes of Dasi-Ex and Fuco-I groups, and Fuco-II, III groups. LPO levels of brain mitochondria and microsomes were significantly inhibited about 10% in Dasi-Ex and Fuco-I, II groups and 15% in Fuco-III groups. Oxidized proteins (>C=O) were significantly inhibited about 10% in serum of Dasi-Ex and Fuco-I, II, III groups and brain mitochondria of Dasi-Ex group, while remarkably inhibited (30~35%) in brain mitochondria of Fuco-I, II and III groups. Nitric oxide (NO) levels were significantly inhibited (12~15%) in serum of Fuco-I, II and III groups, but there no significant difference in serum NO levels of Dasi-Ex group. Superoxide dismutase (SOD) activities were remarkably increased (30~ 60%) in serum of Fuco-I, II and III groups, but there were no significant differences in SOD activities in serum of Dasi-Ex group. Catalase (CAT) activities were significantly increased about 20% in serum of Dasi-Ex and Fuco-I, II, III groups. Mn-SOD activities in brain mitochondria were significantly increased about 17% in Dasi-Ex group, while remarkably increased 26~36% in Fuco-I, II, III groups. Cu,Zn-SOD activities in brain cytosol were dose-dependently of fucoidan increased 10%, 12% and 18%, respectively, compared with control group. These results suggest that anti-aging effects of fucoidan may play a pivotal role in attenuating a various age-related changes such as chronic degenerative disease and senile dementia.
식품의 안전성 평가를 위한 기초자료로서 각종 활성산소 소거제 및 환원제를 사용하여 식품성분간의 상호반응에 의하여 당의 분해로 생성되는 저분자 카르보닐 화합물의 돌연변이원성과 그 억제기구를 검토하였다. 그 결과, 카르보닐화합물의 돌연변이원성은 glyceraldehyde 등의 ${\alpha}-hydroxycarbonyl$ 화합물보다 glyoxal등의 ${\alpha}-dicarbonyl$ 화합물이 큰 것으로 나타났으며, 그 중에서 methyl glyoxal이 가장 큰 것으로 밝혀졌다. 각종 활성산소 소거제 및 환원제의 돌연변이원성 억제작용은 cysteine, glutathione 및 sodium bisulfite의 억제작용이 큰 것으로 나타나 이들 카르보닐화합물의 돌연변이원성은 주로 산화에 의해 생성되는 일중항산소$(^1O_2)$ 및 그 자체의 반응성에 크게 기인하는 것으로 밝혀졌다. 또한, 이들 카르보닐화합물의 돌연변이원성은 첨가된 활성산소 소거제에 의하여 카르보닐화합물의 자동산화로 생성된 일중항산소, 수산라디칼, 과산화수소 및 superoxide anion 등의 소거 및 환원제에 의하여 카르보닐화합물의 반응성의 소실로 인하여 억제되는 것으로 생각된다. 한편, 공시한 각 활성산소 소거제 및 환원제 단독으로는 돌연변이원성이 없는 것으로 나타났다.
Background: Ginsenoside Rg1 is a class of steroid glycoside and triterpene saponin in Panax ginseng. Many studies suggest that Rg1 suppresses adipocyte differentiation in 3T3-L1. However, the detail molecular mechanism of Rg1 on adipogenesis in 3T3-L1 is still not fully understood. Methods: 3T3-L1 preadipocyte was used to evaluate the effect of Rg1 on adipocyte development in the differentiation in a stage-dependent manner in vitro. Oil Red O staining and Nile red staining were conducted to measure intracellular lipid accumulation and superoxide production, respectively. We analyzed the protein expression using Western blot in vitro. The zebrafish model was used to investigate whether Rg1 suppresses the early stage of fat accumulation in vivo. Results: Rg1 decreased lipid accumulation in early-stage differentiation of 3T3-L1 compared with intermediate and later stages of adipocyte differentiation. Rg1 dramatically increased CAAT/enhancer binding protein (C/EBP) homologous protein-10 (CHOP10) and subsequently reduced the $C/EBP{\beta}$ transcriptional activity that prohibited the initiation of adipogenic marker expression as well as triglyceride synthase. Rg1 decreased the expression of extracellular signal-regulated kinase 1/2 and glycogen synthase kinase $3{\beta}$, which are also essential for stimulating the expression of $CEBP{\beta}$. Rg1 also reduced reactive oxygen species production because of the downregulated protein level of nicotinamide adenine dinucleotide phosphate hydrogen (NADPH) oxidase 4 (NOX4). While Rg1 increased the endogenous antioxidant enzymes, it also dramatically decreased the accumulation of lipid and triglyceride in high fat diet-induced obese zebrafish. Conclusion: We demonstrated that Rg1 suppresses early-stage differentiation via the activation of CHOP10 and attenuates fat accumulation in vivo. These results indicate that Rg1 might have the potential to reduce body fat accumulation in the early stage of obesity.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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