유색미 겨 추출물의 만성염증질환 억제효과
Inhibitory effects of the pigmented rice bran extracts on chronic inflammation-related diseases
- 주제(키워드) 유색미 겨 추출물 , 만성염증질환 , Ferricyanide test , DPPH , Superoxide anion
- 주제(KDC) 472.193
- 주제(DDC) 572
- 발행기관 아주대학교 일반대학원
- 지도교수 남석현
- 발행년도 2007
- 학위수여년월 2007. 2
- 학위명 박사
- 학과 및 전공 일반대학원 생명과학과
- 본문언어 한국어
초록/요약
The importance of the phytochemicals as naturally-occuring health beneficial materials has been increasingly emerged. However, a few studies have been carried out to examine the physiological functionality for health on the crops. Rice is one of the world's principal cereals, and comsumed as the major food staple in our country. Among the rice cultivars, the pigmented rices, contained large amount of pigment compounds, was regarded as " medicinal rice " used for prevention of inflammatory disorders in traditional alternative medicine. Based on the backgrounds, antioxidative activities of twenty one pigmented rice cultivars were determined as the major parameter for physiological functionality for health, resulting in selection of five candidate cultivars for further functional assays including radical scavenging activity, anti-cancer activity and anti-inflammatory activity, respectively. First, scavenging activities for reactive oxygen radical (ROS) and reactive nitrogen radical (RNS), as well as reducing power of the pigmented rices were assessed, showing that the pigmented rices have much greater antioxidative activities that those of the non-pigmented rice. Especially, the pigmented rices retained prominent capacity of scavenging superoxide anions. Secondly, anti-cancer effects were assessed in each step of cancer progression based on the multistep carcinogenesis theory. As the results, while the pigmented rices showed greater inhibiting effects on both initiation and promotion steps in tumorigenesis, anti-cancer effects of the pigmented rices were displayed more effectively in tumor promotion step than tumor initiation step. Modulating effects of the rices on tumor progression were assessed through tumor- transplantation experiment, showing that while the pigmented rices failed to lead to the reduction of in vivo melanoma-transplanted tumor, macrophage- mediated scavenging abilities on ROS and NO, phagocytosis and activation of splenic T cells increased significantly as compared to those induced by the non-pigmented rice. But in colorectal carcinoma-transplanted mice fed the diet supplemented with LK1-3-6-12-1-1 rice bran, LK1-3-6-12-1-1 rice bran was effective in leading to the reduction of tumor sizes and COX-2 expressions in tumor tissue as well as the activation of macrophage such as ROS generation and phagocytosis. Thirdly, anti-inflammatory activities of the pigmented rices were assessed using the basophilic leukemia cells and rat peritoneal mast cells as indicator cells. The results showed that the pigmented rices inhibited the secretion of histamine and β-hexosaminidase, well-known inflammatory mediators, significantly as compared to those of the non-pigmented rice. The results also revealed that blockage of cacium influx caused the inhibition in degranulation of the inflammatory mediators. In addition, the pigmented rice inhibited the generation of proinflammatory cytokines including IL-1β, TNFα and IL-6 in transcriptional level more effectively than the non-pigmented rice did. In this consequence, in vivo anti-inflammatory activities of the pigmented rices were assessed in mice model with experimentally induced skin edema. As the results, inhibition of skin edema was found to be greater in the pigmented rice-fed group than that fed non-pigmented rice. It was also observed that the level of both pro-inflammatory cytokines and eicosanoids, and the number of infiltrated cells were significantly decreased. In mouse model of asthma, LK1-3-6-12-1-1 rice bran could alleviate an allergic asthma through the reduction of the number of goblet cell hyperplasia in bronchiole, and infiltrated cells in lung tissue, plus decrease in IgE antibody production level due probably to reduction of Th2 cytokines such as IL-4, IL-5 and IL-13. Taken together, it was known that the pigmented rice had more effectively than the non-pigmented rice did in antioxidative, anti-cancer and anti-inflammatory activity. Especially, LK1-3-6-12-1-1, among the pigmented rice cultivars in this study, was a cultivar with highest physiological potentials including antioxidative, anti-cancer and anti-inflammatory activity.
more초록/요약
천연 건강소재로서 식물유래 화학물질의 중요성이 점진적으로 높아지고 있는 추세이나, 작물을 대상으로 한 연구는 많이 수행되어 있지 않다. 쌀은 전 세계적인 주요작물 중 하나이며 우리나라에서 주요 영양공급원으로 소비되고 있으며, 쌀 품종 중 유색미는 다량의 색소성분을 함유하고 있고 전통 민간요법에서 염증질환의 예방에 사용되어 “약쌀”이라고도 불린다. 이러한 지식을 기초로 하여, 21품종의 유색미를 대상으로 건강기능성의 지표로서 항산화활성을 검정하여 5품종의 유색미를 선발하였고, 라디칼 소거활성, 항암활성 및 항염증활성을 포함하는 심도 있는 건강기능성 검사를 수행하였다. 첫 번째로 항산화능력 검정으로는 활성산소라디칼의 소거능과 활성질소라디칼 소거능, 환원력 등을 in vitro와 ex vivo에서 조사하였고, 그 결과 모든 테스트에서 대조구로 사용한 일반미에 비하여 유색미 품종이 우수한 항산화능력을 보여주었다. 특히 산소라디칼 소거능에서는 superoxide anion이 매우 우수하였다. 두 번째, 유색미의 항암효과를 다단계의 암의 발생단계별로 조사하였다. 그 결과 initiation, promotion단계 모두에서 유색미 겨 추출물이 일반미보다 우수한 효과를 보였지만, initiation보다는 promotion단계에서 억제효과가 더 우수하게 나타났다. 종양이식실험을 통한 progression단계에서는 피부흑색종을 이식한 경우, 유색미 겨 추출물이 종양의 크기는 비록 유의하게 억제하지는 못했지만, 대식세포의 일산화질소, 활성산소종, 섭식능, 비장세포에서의 T 세포의 활성과 같은 면역세포의 활성은 일반미에 비하여 증가시켰다. 그러나 대장암을 이식했을 경우에는 유색미 LK1-3-6-12-1-1 겨 추출물은 면역세포인 대식세포의 활성화뿐 아니라 종양의 크기도 현저히 감소시켰고 종양세포의 cyclooxygenase-2 (COX-2)의 발현을 억제시켰다. 세 번째, 유색미 겨 추출물의 항염증활성을 호염구세포주와 복강비만세포를 사용하여 조사하였다. 유색미 겨 추출물은 일반미 겨 추출물과 비교하여 알레르기 유발을 일으키는 histamine과 β-hexosaminidase분비를 유의하게 억제하였으며, 탈과립은 세포 내 칼슘유입이 차단되었기 때문으로 판명되었다. 또한 유색미 겨 추출물은 염증관련 cytokine으로 IL-1β, TNFα, IL-6의 생성을 전사수준에서 효과적으로 억제한다는 것을 보여주었다. in vivo 에서의 유색미 겨 추출물의 항염증활성을 실험적으로 피부부종을 유발한 마우스에서 조사하였다. 실험 결과, 유색미 겨 추출물을 식이한 마우스는 일반미 겨 추출물을 식이한 마우스나 대조군에 비하여 부종 억제능력이 우수하였고, 부종에 관여하는 염증cytokine과 지질대사산물인 eicosanoid의 수준 및 침윤세포의 숫자도 감소함을 보여주었다. 대표적인 만성염증질환인 천식에 대한 마우스모델을 이용한 실험에서도 유색미 겨 추출물 식이한 마우스의 폐 조직에서 침윤세포의 감소와 기관세지 배상세포의 감소를 보였으며 체내 IgE 및 Th2 type의 cytokine의 감소를 보여주었다. 이상의 연구 결과, 유색미 겨 추출물은 일반미에 비하여 항산화, 항암, 항염증활성에 있어서 상당히 우수한 활성을 가지고 있음을 알았고, 특히 실험에 사용된 유색미 품종에서는 LK1-3-6-12-1-1 품종이 모든 활성에서 가장 우수한 능력을 보여주었다. 그러나 유색미 겨 추출물 성분 중 가장 생리활성이 높은 것으로 생각된 anthocyanin 색소 화합물이 항산화에서는 탁월한 효과를 보였지만, 항암활성과 항염증활성에서는 유색미 겨 추출물보다는 낮은 것으로 보아 anthocyanin 색소자체가 아닌 관련성분들이 유색미 겨 추출물의 생리활성 특히 항암활성 및 항염증활성의 발현에 중요한 역할을 수행하고 있음이 시사되었다.
more목차
제 1 장 이론적 배경 = 1
1.1. 만성염증질환 = 1
1.2. 유색미 및 쌀겨 추출물 = 9
참고문헌 = 15
제 2 장 유색미 겨 추출물의 항산화활성 = 29
2.1. 서론 = 29
2.2. 재료 및 실험방법 = 32
2.2.1. 시약 = 32
2.2.2. 쌀겨 추출물의 조제 = 32
2.2.3. Ferricyanide test를 사용한 쌀겨 추출물의 환원력 측정 = 32
2.2.4. DPPH을 사용한 전자공여능측정 = 33
2.2.5. Superoxide anion 소거활성측정 = 33
2.2.6. Xanthine oxidase 억제활성측정 = 34
2.2.7. Hydroxyl radical 소거활성측정 = 34
2.2.8. 철이온 chelation 활성측정 = 35
2.2.9. 세포배양 = 35
2.2.10. 세포 내에서 형성된 활성산소종의 소거활성측정 = 35
2.2.11. RAW264.7 세포주를 이용한 nitric oxide(NO) 소거활성측정 = 36
2.2.12. 통계분석 = 37
2.3. 실험결과 = 38
2.3.1. 쌀겨 추출물의 superoxide anion 소거활성 = 38
2.3.2. 쌀겨 추출물의 xanthine oxidase 억제활성 = 38
2.3.3. 쌀겨 추출물의 hydroxyl radicals 억제활성 = 39
2.3.4. 쌀겨 추출물의 철이온 chelation 활성 = 39
2.3.5. 다양한 유색미 겨 추출물의 환원력 = 40
2.3.6. 유색미 겨 추출물의 전자공여능 = 40
2.3.7. 유색미 겨 추출물의 환원력 = 41
2.3.8. 유색미 겨 추출물의 superoxide anion 소거활성 = 41
2.3.9. 유색미 겨 추출물의 xanthine oxidase 저해활성 = 42
2.3.10. 유색미 겨 추출물의 hydroxyl radical 소거활성 = 42
2.3.11. 유색미 겨 추출물의 철이온 chelation 활성 = 43
2.3.12. 유색미 겨 추출물 및 anthocyanin색소의 분화된 HL-60 세포주에서 ROS 소거활성 = 44
2.3.13. RAW264.7 세포주에서 nitric oxide(NO) 생성에 미치는 유색미 겨 추출물의 효과 = 45
2.3.14. RAW264.7 세포주에서 nitric oxide(NO) 생성에 미치는 anthocyanin 색소의 효과 = 45
2.4. 고찰 = 65
2.5. 참고문헌 = 70
제 3 장 유색미 겨 추출물의 항암활성 = 77
3.1. 서론 = 77
3.2. 재료 및 방법 = 79
3.2.1. 시약 = 79
3.2.2. 세포배양 = 79
3.2.3. 실험동물 = 79
3.2.4. 종양이식 및 종양크기의 측정 = 79
3.2.5. SOS chromotest = 80
3.2.6. 햄스터 폐 세포주에서의 항돌연변이원성측정 = 81
3.2.7. B95-8세포주를 이용한 anti-tumor promotion activity = 81
3.2.8. 종양이식마우스에서의 복강대식세포분리 = 82
3.2.9. Candidacidal assay = 83
3.2.10. Zymosan의 자극에 의한 radical production = 83
3.2.11. 종양이식마우스에서 분리한 복강대식세포에서의 NO측정 = 83
3.2.12. T 세포 기능군의 분포 측정 = 84
3.2.13. 자연살해 (NK) 세포의 분리 및 cytotoxicity측정 = 85
3.2.14. Western blot을 이용한 종양 조직 내 COX-2 발현측정 = 85
3.2.15. 종양조직의 염색 = 85
3.2.16. 통계분석 = 86
3.3. 실험결과 = 87
3.3.1. 유색미 겨 추출물의 SOS chromotest에서의 항돌연변이활성 = 87
3.3.2. V79 세포주를 이용한 유색미 겨 추출물의 tumor initiation억제활성 = 87
3.3.3. B95-8 세포주에서의 유색미 겨 추출물의 tumor promotion억제활성 = 88
3.3.4. B95-8 세포주에서의 유색미 겨 추출물 색소성분의 tumor promotion억제활성 = 89
3.3.5. 쌀겨 추출물을 식이한 종양이식마우스에서의 종양의 크기변화 = 89
3.3.6. 쌀겨 추출물을 식이한 종양이식마우스에서의 활성산소종의 생성 = 90
3.3.7. 쌀겨 추출물을 식이한 종양이식마우스에서의 대식세포의 NO생성 = 91
3.3.8. 쌀겨 추출물을 식이한 종양이식마우스에서의 대식세포의 포식활성 = 91
3.3.9. 쌀겨 추출물을 식이한 종양이식마우스에서 T 세포 기능군의 분포 = 92
3.3.10. 쌀겨 추출물을 식이한 종양이식마우스에서의 NK 세포활성 = 92
3.3.11. 종양이식 마우스에서 분리한 종양에서의 침윤세포 = 93
3.3.12. 종양이식마우스에서 분리한 종양에서의 COX-2 발현 = 93
3.4. 고찰 = 115
3.5. 참고문헌 = 121
제 4 장 유색미 겨 추출물의 항염증활성 = 125
4.1. 서론 = 125
4.2. 재료 및 방법 = 128
4.2.1. 시약 = 128
4.2.2. 세포배양 = 128
4.2.3. 실험동물 = 128
4.2.4. Rat 복강비만세포의 분리 = 128
4.2.5. Histamine의 측정 = 129
4.2.6. β-hexosaminidase 활성측정 = 130
4.2.7. 세포 내 칼슘농도 측정 = 130
4.2.8. RT-PCR = 130
4.2.9. ELISA를 이용한 cytokine 측정 = 131
4.2.10. 세포독성 = 132
4.2.11. DNFB을 이용한 과민반응측정 = 132
4.2.12. TPA유도에 의한 염증반응 = 133
4.2.13. TPA에 의해 유도된 조직에서의 단백질추출 및 조직염색 = 133
4.2.14. 마우스에서 천식유도를 위한 항원 감작 및 자극 = 133
4.2.15. Bronchoalveolar fluid (BALF) 추출 = 134
4.2.16. BALF에서의 IgE 측정 = 134
4.2.17. 폐 조직 내에서의 cytokine측정 = 134
4.2.18. 폐 조직 염색 및 배상세포 염색 = 135
4.2.19. 통계분석 = 135
4.3. 실험결과 = 136
4.3.1. 호염구세포주의 염증물질 탈과립에 대한 유색미 겨 추출물의 억제활성 = 136
4.3.2. 복강비만세포의 염증물질 탈과립에 대한 유색미 겨 추출물의 억제활성 = 137
4.3.3. 호염구세포주에서 염증물질 탈과립에 대한 C3G와 P3G의 억제활성 = 138
4.3.4. 호염구세포주와 복강비만세포에서 세포내 칼슘농도변화에 미치는 유색미 겨 추출물의 효과 = 139
4.3.5. 호염구세포주와 복강비만세포의 염증cytokine의 분비에 미치는 유색미 겨 추출물의 효과 = 140
4.3.6. DNFB로 유도된 과민반응모델에서의 유색미 겨 추출물의 효과 = 142
4.3.7. TPA로 유도된 마우스염증모델에서의 유색미 겨 추출물의 효과 = 142
4.3.8. 유색미 겨 추출물을 강제구강투여한 마우스천식모델에서의 폐 조직 내 배상세포 및 침윤세포의 억제활성 = 143
4.3.9. 유색미 겨 추출물을 강제구강투여한 마우스천식모델에서 분리한 bronchoalveolar fluid (BALF)에서의 IgE 항체 억제활성 = 144
4.3.10. 유색미 겨 추출물을 강제구강투여한 마우스천식모델에서의 폐 조직 내 Th2 cytokine 억제활성 = 144
4.4. 고찰 = 167
4.5. 참고문헌 = 173
제 5 장 결론 = 179
ABSTRACT = 181
