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ISSN : 1225-7060(Print)
ISSN : 2288-7148(Online)
Journal of The Korean Society of Food Culture Vol.35 No.6 pp.605-612
DOI : https://doi.org/10.7318/KJFC/2020.35.6.605

Antioxidant and Anti-inflammatory Effects of Plant Extracts from Bangladesh

SoHyeon You1, Gun-Hee Kim1,1*
1Bio-Health Convergence Major, Duksung Women’s University, Seoul 01369, Korea
2Department of Food and Nutrition, Duksung Women’s University, Seoul 01369, Korea
*Corresponding author: Gun-Hee Kim, Department of Food and Nutrition, Duksung Women's University, 33 Samyang-ro 144-gil, Dobong-gu, Seoul, Korea Tel: 82-2-901-8496 Fax: 82-2-901-8661 E-mail: ghkim@duksung.ac.kr
December 15, 2020 December 22, 2020 December 22, 2020

Abstract


In this study, 11 plant extracts from Bangladesh were used to evaluate the total phenolic and flavonoid content, in vitro antioxidant activities using 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH), 2,2-azinobis-(3-ethylbenzthiazolin-6-sulfonic acid) (ABTS), and ferric reducing antioxidant power (FRAP) assay. Also, the inhibitory effect of nitric oxide (NO) production in RAW 264.7 macrophage cell line and the neuroprotective effect on H2O2-induced PC12 cells were tested. Our results revealed that Piper betle L. showed the highest total phenolic content (162.2 mg GAE/g extract) among the 11 plants from Bangladesh. Most plants showed strong radical scavenging effects and ferric reducing antioxidant power. Besides, Piper betle L. protected PC12 neuronal cells against H2O2 related oxidative stress in LPS-induced PC12 cells. Regarding the antiinflammatory effect, Piper betle L. significantly inhibited NO accumulation in LPS-induced RAW 264.7 cells. Our results provide evidence that Piper betle L. could be useful for the development of functional health foods.



방글라데시 식물 추출물의 항산화 및 항염 효과 연구

유 소현1, 김 건희1,1*
1덕성여자대학교 바이오헬스융합학과
2덕성여자대학교 식품영양학과

초록


    I. 서 론

    산소는 신체 내부에서는 에너지를 만들고, 정상적인 대사 활동을 하는데 반드시 필요한 물질이지만, 반응성이 큰 활성 산소(Reactive Oxygen Species, ROS)로 전환되면 생체에 손상을 입히는 양면성을 가지고 있다(Nho et al. 2018). 활성 산소는 superoxide anion radical, hydroxy radical singlet oxygen 및 H2O2 등이 있으며, 이들의 강한 산화력으로 생체 에 산화적 스트레스를 야기하여 세포, 조직의 손상, 단백질 및 DNA의 변형을 일으킬 뿐 아니라 세포 내 염증 유발 인 자를 활성화 시켜 체내 염증을 일으킨다(Park et al. 2011;Nho et al. 2018). 인체는 산화촉진과 산화억제가 균형을 이 루어 체내 항상성을 유지하고 있는데, 외부의 여러 요인들에 의하여 균형상태가 깨지게 되면 산화 스트레스가 일어나게 되어 암, 동맥경화, 당뇨병, 퇴행성 질환 등 수많은 질병이 일어나게 된다(Kim et al. 2012).

    면역반응은 외부 자극으로부터 물리적 및 화학적 손상을 입을 경우 조직을 방어하기 위한 작용으로, 과도한 방어작용 이 일어날 경우, 정상 조직까지도 손상을 입힐 수 있다(Park et al. 2011). 대식세포(macrophage)는 이러한 면역반응을 담 당하는데, 염증을 촉진하는 cytokine이나 lipopolysaccharide (LPS)와 같은 자극에 의하여 활성화된다(Lee et al. 2017). 활성화된 대식세포는 염증성 cytokine을 분비하게 되는데, cyclooxygenase-2 (COX)의 발현을 유도하여 염증반응을 매 개 및 가속화시킨다(Yang et al. 2019). 또한, NO는 반응성 이 높아 단백질 및 지질의 과산화를 일으켜 세포 독성을 유 도하는데, ROS와 결합하게되면 보다 반응성이 강한 형태로 전환되며, 단 시간에 신경세포에 손상을 일으킨다고 보고되 었다(Kim et al. 2007). 따라서 질병의 발병 및 가속화를 억 제하기 위하여 항산화제의 역할이 중요하다고 할 수 있다.

    현재까지 항산화제에 대한 연구는 오랫동안 이루어져 왔 으며, 효과와 경제적인 이유로 주로 사용되고 있는 것으로는 BHA (butylated hydroxy anisole), BHT (butylated hydroxy toluene) 등과 같은 합성항산화제가 있다. 그러나, 최근 인체 독성과 부작용에 대한 인체 안전성이 제기됨에 따라 소비가 감소하고 있는 추세이다(Rim et al. 2000;Song et al. 2000). 반면, 천연 식물은 다양한 생리활성 물질을 함유하고 있으며, 합성 항산화제에 비하여 부작용이 적어 최근 합성항 산화제를 대체 할 소재로 관심을 받고 있는 추세이며, 이에 따른 천연 유래의 기능성 소재 개발에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다(Eo et al. 2020).

    방글라데시는 아열대 기후에 속하는 서아시아 국가 중의 하나로, 세계 생물다양성 중심지로 알려진 만큼 풍부한 약용 식물과 이를 이용한 다양한 민간요법들이 보고되었다 (Chowdhury et al. 2010). Sarcochlamys pulcherrima Gaudich. 은 열을 내리며 가려움을 완화하는데 사용이 되었고, Macrosolen cohinchinensis Tiegh는 황달을 치료하고(Rahman et al. 2007), Saraca thaipingensis Cantley 는 거담제로(Prachayasittikul et al. 2012), Albizia odoratissima Benth. 껍질 부분은 피부 질환에 사용되는 등(Kumar et al. 2011), 현재까지도 현대의 화학 치료약이 아닌 자생식물을 이용한 전통 치료약을 이용 하고 있다. 한편, 천연 식물자원을 이용한 다양한 민간요법 들이 보고되었음에도, 이들의 구체적인 기능적 효과 및 매커 니즘에 대한 연구는 미비한 실정이다(Rahman et al. 2008;Rahmatullah et al. 2009). 따라서 본 연구에서는 방글라데시 자생 식물의 기능적 효과에 대한 데이터베이스 구축을 목적 으로 방글라데시 식물 11종의 페놀 및 플라보노이드 함량에 따른 항산화 및 항염 활성을 평가하여 식물이 함유하고 있 는 생리활성을 탐구하였으며, 추후 기능성 식품으로의 개발 을 위한 가능성을 확인하였다.

    II. 연구내용 및 방법

    1. 식물 추출물

    본 실험에 사용된 11종의 방글라데시 식물추출물은 해외 생물소재센터(IBMRC; International Biological Material Research Center, Daejeon, Korea)로부터 분양받아 사용하였 으며, <Table 1>에 제시하였다. 제공받은 11종의 식물 추출 물들은 200 mg/mL의 농도로 dimethyl sulfoxide (DMSO)에 용해하여 stock한 뒤, −70°C에 보관하며 실험에 사용하였다.

    2. 시약 및 재료

    Folin-ciocalteau reagent, 1-1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH), 2,2'-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid (ABTS), potassium persulfate, ferric chloride (FeCl3), 4, 6-tripyridyltriazine 및 griess reagent, 등은 Sigma-Aldrich Co. (St. Louis, MO, USA)에서 구입하였다. 세포 배양에 사 용한 Dulbecco’s modified Eagle’s medium (DMEM), RPMI 1640, phosphate buffered saline (PBS), fetal bovine serum (FBS), 0.25% trypsin-EDTA 및 penicillin/streptomycin 은 WellGENE (Daegu, Korea)에서 구입하여 사용하였다.

    3. 총 페놀 함량 측정

    본 연구의 총 페놀 함량은 각 추출물에 2 N Folin- Ciocalteu 용액과 2% Na2CO3 용액을 1:1:1로 혼합하여 1시 간 실온에서 반응시킨 뒤, UV-Vis spectrophotometer (SpectraMax M2, Molecular Decives, USA)로 760 nm에서 흡광도를 측정하였다. 총 페놀 함량은 표준물질인 gallic acid (Sigma-Aldrich Co.)로 작성한 표준검량곡선으로부터 산출하 였다.

    4. 총 플라보노이드 함량 측정

    본 연구의 총 플라보노이드 함량은 각 추출물에 diethylenglycol 과 1 N NaOH를 1:10:1로 혼합하여 1시간 동안 37°C에서 반응시킨 뒤, UV-Vis spectrophotometer로 420 nm에서 흡광 도를 측정하였다. 총 플라보노이드 함량은 표준물질인 naringin (Sigma-Aldrich Co.)로 작성한 표준검량곡선으로부 터 산출하였다.

    5. DPPH 라디칼 소거능 측정

    각 추출물의 DPPH 라디칼 소거 활성은 Ramos et al. (2003)의 방법을 본 시료에 맞게 변형하여 측정하였다. 각 추 출물과 0.2 mM DPPH 용액을 30분 동안 반응시킨 후 517 nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준물질은 ascorbic acid를 사 용하였으며, DPPH 라디칼 소거 활성은 아래의 식을 이용하 여 계산하였다.

    DPPH 라디칼 소거능(%)=(A−B)/A×100

    • A: Absorbance of the control

    • B: Absorbance of the sample

    6. ABTS 라디칼 소거능 측정

    ABTS 라디칼 소거 활성은 Re et al. (1999)의 방법을 본 시료에 맞게 변형하여 측정하였다. 7.4 mM ABTS와 2.6 mM potassium persulfate을 혼합하여 24시간 동안 암소에 방치하여 stock solution을 제조하였다. 이후 PBS (pH 7.4) 로 희석하여 ABTS reagent에 추출물을 가하여 5분간 방치 한 후, 732 nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준물질은 ascorbic acid를 사용하였으며, ABTS 라디칼 소거 활성은 아 래의 식을 이용하여 계산하였다.

    ABTS 라디칼 소거능(%)=(A−B)/A×100

    • A: Absorbance of the control

    • B: Absorbance of the sample

    7. 환원력 측정

    환원력은 Benzie & Strain (1996)의 FRAP법을 본 시료 에 맞게 변형하여 측정하였다. FRAP reagent를 제조하기 위 하여 300 mM acetate buffer (pH 3.6)를 37에서 가온한 뒤, 40 mM HCl에 용해한 10 mM 2,4,6-tris(2-pyridyl)-S-triazine (TPTZ)과 20 mM ferric sulfate (FeSO4)을 가하여 제조하였 다. 제조한 FRAP reagent에 각 건조된 추출물을 가하여 37°C에서 10분간 반응시킨 후 593 nm에서 흡광도를 측정하 였다. 환원력은 표준물질인 FeSO4로 작성한 표준곡선에 대 입하여 나타내었다.

    8. 세포 배양

    실험에 사용한 대식세포주인 RAW 264.7 세포와 신경세포 주인 PC12 세포는 한국세포주은행(KCLB; Seoul, Korea)에 서 분양 받아 사용하였다. RAW 264.7 세포 배양을 위해 10% FBS와 1% penicillin/streptomycin이 함유된 DMEM 배지를 사용하였으며, 37°C, 5% CO2 incubator (MCO- 15AC, SANYO, Osaka, Japan)에서 배양하였다. PC12는 10% FBS와 1% penicillin/streptomycin이 함유된 RPMI을 이용하여 37°C, 5% CO2에서 confluent 상태가 되도록 배양 하였으며, 세포는 2일마다 계대 배양하였다.

    9. 세포독성 측정

    11종의 식물 추출물의 세포 독성 실험은 MTT assay를 이 용하여 측정하였다. MTT solution은 3-(4,5-dimethylthiazol- 2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide을 5 mg/mL의 농도로 PBS에 녹여 사용하였다. RAW 264.7 세포와 PC12 세포를 각각 1.0×105 cells/well 및 1.0×104 cells/well 농도로 96 well plate에 분주하고 24시간 동안 배양한 한 후, 추출물을 처리 하여 24시간 동안 배양하였다. 배양 후, MTT 용액을 첨가한 후 5% CO2 incubator에서 4시간 배양시켜 570 nm 에서 흡광도를 측정하였다. 세포독성은 추출물 첨가군과 무 첨가군의 흡광도 차이를 백분율로 나타내었다.

    10. NO 생성 저해 능력 측정

    RAW 264.7 세포로부터 생성된 Nitric oxide (NO)의 양은 Griess 시약을 이용하여 측정하였다. RAW64.7 세포를 1×105 cell/well의 농도로 96 well plate에 분주하여 37°C, 5% CO2 incubator에서 24 hr 배양하였다. 배양한 세포에 추출물 을 처리하여 4시간 동안 배양한 뒤, LPS를 1 μg/mL 첨가하 여 20시간 배양하였다. 세포배양 상등액 100 μL를 회수한 뒤, 동량의 Griess 시약을 혼합하여 상온에서 10분 동안 반응시 킨 후 540 nm에서 흡광도를 측정하였다. NO 생성량은 무첨 가군 대비 추출물 첨가물을 백분율로 나타내었다.

    11. 산화스트레스에 대한 신경세포 보호효과

    산화스트레스에 대한 신경세포 보호효과는 MTT법을 이용 하여 측정하였다. PC12 세포를 1×104 cells/well 농도로 96well plates에 분주하고 24시간 배양하였으며, 각 추출물을 처리하여 24시간 동안 추가 배양시켰다. 배양 후, 350 μM H2O2를 3시간 동안 처리하여 산화스트레스를 유도하였다. 그 후, 각 well에 MTT 용액을 첨가해 4시간 동안 배양하였으 며, 570 nm에서 흡광도를 측정하였다

    12. 통계처리

    모든 실험은 3회 반복 실시하였으며 mean±SD로 나타내었 다. 통계처리는 SPSS 통계프로그램(ver. 18.0, SPSS Inc., USA)을 사용하였으며, One-way analysis of variance (ANOVA)를 실시한 후, Duncan’s multiple test를 통해 p<0.05 수준에서 사후검증을 실시하였다.

    III. 결과 및 고찰

    1. 총 페놀 및 플라보노이드 함량

    페놀성 화합물은 식물계에 널리 분포되어 있는 2차 대사 산물의 하나로 다양한 구조와 분자량을 가진다(Kang et al. 2002). 페놀성 화합물은 Benzene 고리 구조에 hydroxyl기가 치환되어 붙어있는 구조를 가지고 있는데, 단백질 및 기타 거대 분자들과 쉽게 결합하는 특징이 있으며, hydroxyl기의 갯수 및 위치에 따라 각기 항산화, 항염 및 항암 효과 등의 다양한 생리활성을 나타낸다(Byun et al. 2018;Kim et al. 2018).

    11종의 방글라데시 식물 추출물의 총 페놀 함량은 <Figure 1>과 같다. 총 페놀 함량은 44.1-162.2 mg GAE/g의 범위로 전체 평균 102.6 mg GAE/g extract을 나타내었다. 그중 Piper betle L. (162.2mg/g extract), Sarcochlamys pulcherrima Gaudich. (122.6 mg/g extract) 그리고 Bruguiera sexangula Poir. (121.6 mg/g extract) 순으로 평균 이상의 페놀 함유량 을 나타내었다. Kim et al. (2018)의 부위별 해당화의 페놀 함량을 확인한 연구에서 100 mg/g 이상의 페놀 함량을 나타 낸 잎과 꽃에서 뛰어난 항산화 활성을 나타내었는데, 본 연 구에 사용된 식물 추출물들이 대체적으로 100 mg/g와 비슷 하거나 더 높은 페놀 함량을 나타낸 것으로 보아 우수한 생 리활성을 나타낼 것으로 생각된다.

    플라보노이드는 C6-C3-C6을 기본 골격으로 하는 페놀계 화합물의 총칭으로, 식물의 모든 부위에 함유되어 있으며 당 과 결합한 배당체 형태로 자연계에 널리 분포되어있다(Kim et al. 2012). 플라보노이드는 친수성과 지용성 성질을 모두 포함할 수 있으며 유리기의 산화 연쇄반응을 막는 강한 라 디칼 소거 활성을 가지고 있다고 보고되었다(Kim et al. 2014;Kim et al. 2018). 실험 결과, <Figure 2>에 제시한 바와 같이 총 플라보노이드 함량은 20.1-71.3 mg NE/g extract의 범위로 전체 평균 40.1 mg NE/g extract을 나타내 었다. 총 플라보노이드 함량은 Bruguiera sexangula Poir. (71.3 mg NE/g extract)과 Albizia odoratissima Benth. (69.2 mg NE/g extract) 순으로 높게 나타내어 페놀 함량과 다른 경향을 나타내었다. 이러한 결과로 유추해 보았을 때, 본 실험에 사용된 식물 추출물들이 함유하고 있는 페놀성 물 질들 중 플라보노이드가 소량 함유되어 있으며, 플라보노이 드 외에 다른 생리활성 물질들이 다량 함유되어 있을 것으 로 생각된다. 이러한 결과는 Jeong et al. (2007a)의 양치식 물을 이용한 실험과, Jeon et al. (2012)의 용매별 참취 분획 추출물을 이용하여 페놀 및 플라보노이드 함량을 분석한 실 험에서도 확인할 수 있으며, 이러한 결과에 대하여 Jeon et al. (2012)은 식물의 페놀 함량이 높을 수록 플라보노이드 함 량 또한 높은 것은 아니라고 보고하였다.

    2. DPPH 라디칼 소거능

    DPPH는 짙은 보라색을 띄는 비교적 안정한 free radical로, 항산화제, 방향족 아민류 등에 의해 전자를 얻거나 환원되는 전자 공여능에 의하여 황색으로 탈색되는데, 천연물질의 항 산화 활성을 확인하는데 많이 이용이 되고 있다(Kang et al. 2002).

    11종의 방글라데시 식물 추출물은 100 μg/mL의 농도로 희 석하여 측정하였으며, 실험 결과는 <Figure 3(A)>에 나타내 었다. 11종 식물 추출물의 DPPH 라디칼 소거활성은 35.2- 57.6 mg ascorbic acid equivalent (ASCE)/g extract의 범위 였으며, 평균 44.6 mg ASCE/g extract로 확인되었다. 그 중, Bruguiera sexangula Poir., Albizia odoratissima Benth. 및 Sarcochlamys pulcherrima Gaudich.가 평균값 이상의 높은 DPPH 라디칼 소거활성을 보였다. 반면, Saraca thaipingensis Cantley ex King와 Macrosolen cochinchinensis Tiegh.은 35.2 및 35.8 mg ASCE/g extract의 낮은 DPPH 소거활성을 보였다. 기존 여러 연구들에서 페놀 및 플라보노이드 함량과 라디칼 소거능이 밀접한 관계가 있다고 보고되었으며(Lee et al. 2005;Byun et al. 2018), 이러한 경향은 식물이 함유하 고 있는 페놀성 물질이 라디칼 소거에 주된 기여를 한 것으 로 사료된다. 한편 Kim et al. (2012)은 자생식물과 생약식 물을 대상으로 페놀 및 플라보노이드 함량과 항산화 분석을 확인하였으며, 일부 식물들에서만 페놀 함량과 DPPH 소거 능이 유사한 경향을 보이는 시료들이 있었으며, 다수의 식물 들이 일관되지 않은 경향을 보였다. 이러한 결과에 대하여 Kim et al. (2012)은 식물에 함유된 여러 페놀 화합물 중 특 정 성분이 뚜렷하게 생리활성을 나타내기 때문이라 보고하 였다.

    3. ABTS 라디칼 소거능

    ABTS는 potassium persulfate와 반응하여 청록색의 라디칼 을 생성하며, 항산화 물질에 의해 탈색이 되는 원리를 이용 하여 항산화 활성을 측정하는 방법이다(You & Kim 2018).

    11종의 방글라데시 식물 추출물은 100 μg/mL의 농도로 희 석하여 측정하였으며, 실험 결과는 <Figure 3(B)>에 나타내 었다. 11종 식물 추출물의 ABTS 라디칼 소거활성은 140.8- 196.8 mg ascorbic acid equivalent ASCE/g extract의 범위 였으며, 평균 186.6 mg ASCE/g로 확인되었다. 대부분 평균 값 이상의 높은 ABTS 라디칼 소거활성을 나타내어 DPPH 라디칼 소거활성보다 월등히 높은 결과를 보였는데, 이러한 결과에 대하여 Lee et al. (2005)은 친수성 및 소수성 항산 화 물질과 반응하는 ABTS 시약의 특성때문이라고 보고하였 다. 한편, Saraca thaipingensis Cantley ex King과 Macrosolen cochinchinensis Tiegh.의 ABTS 라디칼 소거능은 각각 140.8 그리고 171.2 mg ASCE/g extract로 다른 추출물들에 비하여 낮은 활성을 보였다. 이러한 경향은 앞선 DPPH 라 디칼 소거능의 결과와도 유사하였는데, Ku et al. (2009)은 품종별 고춧잎의 항산화 활성을 분석한 연구에서 DPPH 및 ABTS 항산화 평가 실험이 유의적인 양의 상관관계를 갖고 있다고 보고하여 본 연구결과와 일치하였다.

    4. Ferric reducing antioxidant power (FRAP)

    FRAP법은 철 이온의 환원력을 측정하는 방법으로 항산화 제와 반응한 ferric tripyridyltriazine (Fe3+-TPTZ) 복합체가 ferrous tripytidyl triazine (Fe2+-TPTZ)으로 환원이 되어 푸 른색으로 발색되는 원리를 이용한 방법으로 푸른색의 발색 정도에 따라 환원력을 확인할 수 있다(You & Kim 2018). 11종의 방글라데시 식물 추출물은 100 μg/mL의 농도로 희석 하여 측정하였으며, 실험 결과는 <Figure 3(C)>에 나타내었 다. 11종 식물 추출물의 ABTS 라디칼 소거활성은 42.1-48.4 mg FeSO4/g extract의 범위였으며, 평균 44.0 mg FeSO4/g extract로 확인되었다. 그 중, Piper betle L.이 48.4 mg FeSO4/g extract으로 가장 높은 환원력을 나타내었다. Kim et al. (2019)의 브라질산 커피원두를 이용하여 항산화 활성 을 비교한 연구에서 40 mg FeSO4/g 이상의 환원능을 나타 낸 에스프레소 커피에서 모두 높은 라디칼 소거능과 항산화 활성을 나타내었다. 본 연구에서는 실험에 사용된 모든 식물 추출물들이 40 mg FeSO4/g extract 이상의 높은 환원력을 나타내었는데, Kim et al. (2019)의 실험결과와 비교하였을 때, 본 연구의 식물 추출물들이 우수한 항산화 활성을 가지 고 있는 것으로 생각된다.

    5. 항산화 활성을 통한 신경세포 보호효과

    11종 식물 추출물이 신경세포에 미치는 영향을 확인하기 위하여 각 추출물을 100 μg/mL 농도로 PC12 세포에 24시 간 처리하였으며, MTT assay를 통하여 세포 생존율을 확인 하였다. 실험 결과<Figure 4(A)>, 11종의 식물 추출물을 처 리한 군에서 모두 90% 이상의 세포 생존율을 보여 PC12 세 포에 대한 독성은 확인되지 않았다. 11종 식물 추출물의 세 포 내 항산화 효과를 확인하기 위하여 PC12 신경세포에 각 추출물을 24시간 동안 처리한 뒤, 350 μM H2O2로 3시간 동 안 산화스트레스를 유도하여 신경보호효과를 확인하였다. 실 험 결과<Figure 4(B)>, H2O2로 산화스트레스를 유도한 군에 서는 무처리군(100%) 대비 56.2%의 세포 생존율을 보였다. 11종의 방글라데시 식물 추출물을 처리한 결과, Piper betle L. 과 Bruguiera sexangula Poir.가 각각 약 114.6% 그리고 101.4%의 우수한 세포 생존율을 보여 산화 스트레스에 대한 신경세포 보호 효과를 확인할 수 있었다. 한편, 11종의 식물 추출물들 중에서 비교적 낮은 페놀 함량과 항산화 활성을 보 였던 Saraca thaipingensis Cantley ex King 및 Macrosolen cochinchinensis Tiegh. 은 산화 스트레스에 대한 신경보호효 과 역시 낮은 수치를 나타내었다.

    뇌 조직은 대사를 위한 산소의 이용이 불가피하며, 활성산 소에 대한 항산화효소가 다른 조직에 비하여 적어 ROS에 취 약한 조직이다. 따라서 항산화제의 섭취는 신경세포의 손상 및 사멸을 억제하기 위해 중요하다(Byun et al. 2020). 기존 에 페놀성 화합물과 같은 천연 항산화제의 산화적 독성에 대 한 뛰어난 신경세포 보호효과가 보고됨에 따라(Jang & Kim 2016), 본 연구의 방글라데시 식물 추출물들의 산화스트레스 에 대한 신경세포 보호 효과는 식물이 함유하고 있는 페놀 성 화합물의 항산화 효과에 기인한 것으로 사료된다.

    6. NO 생성 억제효과

    ROS는 조직 및 세포 손상을 일으키며 세포 내 염증 상태 를 유도한다고 보고되었다(Lee et al. 2017). Nitric oxide (NO)는 L-arginine로부터 생성되는 높은 반응성을 가진 자유 라디칼로, 적절한 수준에서는 신경전달, 혈관이완 및 세포 면 역반응 같은 생체의 정상적인 기능에 중요한 역할을 한다. 그러나, 대식세포에 NO가 과도하게 축적되면 산화 스트레스 를 유발하며 염증반응 및 세포 손상을 유발하고, 혈류의 흐 름에 영향을 미치게 되면 심혈관계 및 뇌 질환을 유발할 수 있다(Jeong et al. 2007b;Lee et al. 2018;Eo et al. 2020). 이러한 산화적 스트레스를 제거하기 위해서는 항산화 효과뿐 아니라 항염 효과 또한 중요하다.

    본 연구에서는 11종의 방글라데시 식물의 항염 효과를 확 인하기 위하여 RAW 264.7 세포에 각 식물 추출물을 선처리 한 후, 세균 내독소인 LPS로 염증을 유도한 뒤, NO 생성량 을 확인하였다. 먼저, 식물 추출물의 RAW 264.7세포에 대 한 독성을 확인하기 위하여 MTT assay를 수행하였으며, 실 험결과<Figure 5(A)>, 모두 90% 이상의 세포 생존율을 보 여 추출물로 인한 세포 독성은 확인되지 않았다. RAW 264.7 세포에 LPS를 처리하였을 때, 무처리군은 LPS 처리군 (100%)에 비하여 약 26.6%의 NO 생성량을 나타내었다. 한 편, 11종의 방글라데시 식물 추출물을 100 μg/mL의 농도로 선처리한 뒤, LPS로 NO 생성을 유도하여 각 식물 추출물의 NO 생성억제능을 확인한 결과<Figure 5(B)>, Piper betle L. 추출물의 NO 생성량이 LPS 처리군(100%) 대비 37%로, 무처리 군과 유사한 수치만큼 NO 생성을 억제하였다.

    Piper betle L. 은 인도 및 서아시아에 자생하는 후추과의 덩굴식물로, 예로부터 기침을 완화하고, 소화를 촉진하며, 염 증으로 인한 붓기를 완화하는데 이용되었다고 보고되었다 (Dwivedi & Tripathi 2014). Cavicol, Chavibetol, Hydroxychavicol 및 Allylpyrocatechol 등의 다량의 생리활성 물질을 함유하고 있어 항박테리아, 항산화 및 항당뇨 효과가 있는 것으로 알 려져 있다(Rekha et al. 2014). 본 연구의 항산화, 항염 및 신경세포 보호효과는 Piper betle L. 가 함유하고 있는 페놀 성 화합물의 뛰어난 생리활성 효과 때문인 것으로 사료되며, 차후, 생리활성물질에 대한 구조적 분석과 기능성에 대한 기 전 연구가 요구된다.

    IV. 요약 및 결론

    본 연구에서는 11종의 방글라데시 식물 추출물의 페놀 및 플라보노이드 함량, 항산화 활성(DPPH, ABTS 및 FRAP), 신경세포 보호 및 NO 생성 억제효과를 확인하였다. 실험 결 과, 11종의 방글라데시 식물 추출물은 평균 102.6 mg GAE/ g의 페놀 함량과 40.1 mg NE/g의 플라보노이드 함량을 나타 내었으며, 우수한 라디칼 소거능과 환원능을 나타내었다. 또 한, H2O2 산화 스트레스에 대하여 신경세포를 보호하였으며, LPS로 염증을 유도한 대식세포에서 효과적으로 NO를 억제 하였다. 11종의 방글라데시 식물 추출물 중 가장 높은 페놀 함량과 뛰어난 생리활성을 나타낸 식물은 Piper betle L.로 확인되었다. 상기 실험 결과는 신규 해외 식물 소재의 생리 활성에 대한 데이터를 구축할 수 있으며, 향후 각 식물들이 함유하고 있는 기능성 성분 분석 및 기능성 식품으로의 활 용에 도움이 될 것으로 판단된다.

    감사의 글

    본 연구는 2020년도 덕성여자대학교 교내연구비 지원에 의해 수행되었으며, 이에 감사드립니다.

    Figure

    KJFC-35-6-605_F1.gif
    Total phenolic contents.

    All values are expressed as the means±SD of tiplicate analyses. Different superscript letters on the bars show significant differences among groups (p<0.05). 1)GAE: gallic acid equivalent.

    KJFC-35-6-605_F2.gif
    Total flavonoid contents.

    All values are expressed as the means±SD of tiplicate analyses. Different superscript letters on the bars show significant differences among groups (p<0.05). 1)NE: naringin equivalent.

    KJFC-35-6-605_F3.gif
    Antioxidant activities of 11 plants from Bangladesh.

    (A) DPPH radical scavenging activity (B) ABTS radical scavenging activity (C) Ferric reducing antioxidant power. All values are expressed as the means±SD of tiplicate analyses. Different superscript letters on the bars show significant differences among groups (p<0.05). 1)ASAE: ascorbic acid equivalent.

    KJFC-35-6-605_F4.gif
    Neuroprotection of 11 plants from Bangladesh in H2O2- induced PC12 cells.

    (A) Viability of PC12 cells treated with 11 plants from Bangladesh. (B) Neuroprotection of 11 plants from Bangladesh in H2O2-induced PC12 cells. All values are expressed as the means±SD of tiplicate analyses. Different superscript letters on the bars show significant differences among groups (p<0.05). ns: not significant

    KJFC-35-6-605_F5.gif
    NO inhibition of 11 plants from Bangladesh in LPSinduced RAW 264.7 cells.

    (A) Viability of RAW 264.7 cells treated with 11 plants from Bangladesh. (B) NO inhibition of 11 plants from Bangladesh in LPS-induced RAW 264.7 cells. All values are expressed as the means±SD of tiplicate analyses. Different superscript letters on the bars show significant differences among groups (p<0.05). ns: not significant

    Table

    The list of plants from Bangladesh used in this study

    Reference

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