접골목(接骨木) 줄기와 잎 추출물의 생리활성에 관한 연구 = A study on the physiological activity of stems and leaves extracts of Sambuci Lignum

국문 초록 (Abstract)

접골목(接骨木; Sambuci Lignum)은 “근골(筋骨)을 붙인다“라는 의미로 명명된 한방생약재로 기원식물은 딱총나무(Sambucus williamsii Hance)의 줄기 및 가지를 건조한 것이다. 약용 이외에 식용 및 관상용으로도 사용되는 접골목은 한의학에서는 관절염이나 요통, 골절상 등의 치료에 사용하며, 활혈(活血)작용이 있어 산후에 어혈(瘀血)을 제거하거나 타박상 치료에도 사용한다. 또한 민간에서는 신장병이나 수종(水種) 등의 이뇨약(利尿藥)으로 사용되어 왔으며, 가려움증이나 두드러기, 무좀, 습진 등 여러 피부질환에도 사용하였다. 이에 본 연구에서는 접골목의 줄기와 잎을 물을 용매로 환류 및 열수 추출하여 각 추출물의 유용성분의 함량과 항산화, 미백, 주름개선 효과 및 세포독성을 확인하여 접골목을 산업적으로 활용하기 위한 기초자료를 제공하고자 하였다.
1. 접골목 줄기와 잎은 12.68∼32.12mg/g의 플라보노이드를 함유하여, 잎의 환류 물 추출물(LW)에서 가장 많이 함유하였다.
2. 폴리페놀 화합물은 54.90∼83.68mg/g 이었으며, 수용성 단백질은 65.66∼90.40mg/g으로 줄기의 물 추출물(SW)에서 가장 많이 추출되었다.
3. 환원당은 56.61∼193.60mg/g으로 접골목 잎이 줄기보다 약 2.2배∼3.4배 이상 많은 환원당을 함유하였다.
4. SOD 유사 활성은 2,000ug/mL에서 9.58∼19.87%로 접골목 줄기인 SW에서 비교적 높은 활성을 나타내었다.
5. Xanthine oxidase(XO) 저해율은 2,000ug/mL에서 SHW 62.87%>SW 46.97%>LW 34.97%>LHW 26.93%로 줄기의 SHW는 LHW보다 2.3배 이상 높은 저해율을 나타내었다.
6. ABTS radical 소거 활성은 2,000ug/mL에서 모든 추출물이 98% 이상으로 추출물간에 EC50은 SW 60.81ug/mL>LW 93.34ug/mL>SHW 103.28ug/mL>LHW 104.76ug/mL으로 SW는 대조군인 L-ascorbic acid(61.10ug/mL)보다 낮은 농도에서 50%의 ABTS radical 소거율을 나타내었다.
7. DPPH radical 소거 활성은 30.43∼83.73%로 EC50은 183.99∼300.18ug/mL으로 LW에서 183.99ug/mL로 SHW(300.18ug/mL)의 약 60%의 농도에서 DPPH radical을 50% 소거하는 것으로 나타났다.
8. 아질산염 소거능은 pH 1.2의 2,000ug/mL에서 52.53∼67.05%였으며, EC50은 LW1,160ug/mL>LHW1,574.46ug/mL>SW 1,734.80ug/mL>SHW 1,873.31ug/mL의 순으로 LW는 SW보다 33% 낮은 농도에서 50%의 아질산염 소거효과를 나타내었다.
9. pH 3.0의 조건에서 아질산염 소거능은 SHW 46.75%>SW 43.51%>LW 13.48%>LHW 10.53%의 소거 효과를 나타내었다.
10. 미백 효과를 확인하고자 tyrosinase 저해효과를 확인한 결과, 2,000ug/mL에서 28.38∼45.67%로 SW에서 가장 우수한 활성을 나타내었다.
11. 주름개선 효과를 확인하기 위해 elastase 저해 활성을 측정한 결과, 2,000ug/mL에서 11.94∼16.78%로 접골목 줄기의 SW에서 비교적 높은 활성을 나타내었다.
12. MTT assay법으로 RAW264.7 macrophage 세포의 독성을 측정한 결과, 200ug/mL에서 접골목 줄기의 SW는 48% 감소하였으며, SHW는 40% 이상 세포 생존율이 감소하였으며, 100ug/mL에서도 각각 21% 이상 생존율이 감소하였다. 그러나 접골목 잎인 LW와 LHW는 8% 미만으로 세포독성이 없음을 확인하였다.
접골목 줄기는 다량의 폴리페놀과 수용성 단백질을 함유하며, SOD 유사 활성, XO 저해 및 우수한 ABTS radical 소거효과가 있음을 확인하였으며, 미백 및 주름개선효과 또한 4가지 추출물 중 비교적 높은 활성을 나타내었다. 접골목 잎은 플라보노이드와 환원당 함량이 높았으며, DPPH radical 소거와 pH 1.2의 조건에서 아질산염 소거 활성이 가장 높았다. 또한 접골목 줄기는 XO 저해 및 DPPH radical 소거 활성을 제외한 모든 실험에서 60℃에서 추출한 환류 물 추출물(SW)이 열수 추출물(SHW)보다는 우수한 활성이 있음을 확인하였다.
이상의 결과 한방생약재로 사용되는 접골목의 줄기와, 민간에서 약용 및 식용하는 접골목 잎 모두에서 항산화 효과와 미백 및 주름개선 효과를 나타내었다. 또한 접골목 줄기는 RAW264.7 대식세포에서 40% 이상 대식세포가 감소하여 세포 독성을 확인하였다. 이에 접골목은 약리작용이 우수한 한방생약재로 항산화 및 항노화 효과를 기대하는 건강기능성 식품과 항노화 화장료 소재로 활용 가능하며, 접골목 줄기는 RAW264.7 대식세포에서 독성이 있음을 확인하여 제품에 적용 시 적정농도를 확인해야 할 것으로 판단된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Sambuci Lignum (接骨木) is a traditional herbal medicine prepared from the dried stems and branches of Sambucus williamsii Hance. It has been traditionally used in Korean medicine for the treatment of arthritis, low back pain, bone fractures, and contusions, and has also been applied in folk medicine for diuretic purposes and various skin conditions. In this study, the stems and leaves of Sambuci Lignum were extracted with water using reflux and hot-water extraction methods. The extracts were evaluated for their bioactive compound contents, antioxidant activity, whitening and anti-wrinkle effects, and cytotoxicity. This study provides basic scientific data supporting the potential industrial application of Sambuci Lignum as a functional natural resource.
1. The flavonoid content of the stem and leaf extracts of Sambuci Lignum ranged from 12.68 to 32.12 mg/g, and was highest in the leaf aqueous extract (LW) obtained by the reflux extraction method.
2. The total polyphenol content ranged from 54.90 to 83.68 mg/g, while the water-soluble protein content ranged from 65.66 to 90.40 mg/g. The highest water-soluble protein content was detected in the SW.
3. The reducing sugar content ranged from 56.61 to 193.60 mg/g, with the leaf extracts of Sambuci Lignum exhibiting approximately 2.2 to 3.4 times higher levels than those of the stem extracts.
4. The superoxide dismutase (SOD)-like activity at a concentration of 2,000 ug/mL ranged from 9.58 to 19.87%, with the SW exhibiting relatively higher activity.
5. The xanthine oxidase (XO) inhibitory activity at a concentration of 2,000 ug/mL followed the order of SHW 62.87% > SW 46.97% > LW 34.97% > LHW 26.93%. Notably, the SHW extract of more than 2.3 times higher inhibitory activity than the LHW extract.
6. The ABTS radical scavenging activity of all extracts exceeded 98% at a concentration of 2,000 ug/mL. The EC50 values were determined as 60.81 ug/mL for SW, 93.34 ug/mL for LW, 103.28 ug/mL for SHW, and 104.76 ug/mL for LHW. Notably, the SW extract exhibited 50% ABTS radical scavenging activity at a lower concentration than the positive control, L-ascorbic acid (EC50 = 61.10 ug/mL).
7. The DPPH radical scavenging activity ranged from 30.43% to 83.73%, with EC50 values between 183.99 and 300.18 ug/mL. Among the extracts, the LW extract exhibited an EC50 value of 183.99 ug/mL, indicating that 50% DPPH radical scavenging was achieved at approximately 60% of the concentration required for the SHW extract (300.18 ug/mL).
8. The nitrite scavenging activity at pH 1.2 and a concentration of 2,000 ug/mL ranged from 52.53% to 67.05%. The EC50 values were 1,160 ug/mL for LW, 1,574.46 ug/mL for LHW, 1,734.80 ug/mL for SW, and 1,873.31 ug/mL for SHW. Notably, the LW extract exhibited 50% nitrite scavenging activity at approximately 33% lower concentration than the SW extract.
9. At pH 3.0, the nitrite scavenging activity followed the order of SHW 46.75% >SW 43.51% > LW 13.48% > LHW 10.53%.
10. To evaluate the whitening effect, tyrosinase inhibitory activity was assessed.
At a concentration of 2,000 ug/mL, the inhibitory activity ranged from 28.38% to 45.67%, with the SW extract exhibiting the highest activity.
11. To evaluate the anti-wrinkle effect, elastase inhibitory activity was measured.
At a concentration of 2,000 ug/mL, the inhibitory activity ranged from 11.94% to 16.78%, with the stem water extract (SW) of Sambuci Lignum exhibiting relatively higher activity.
12. Cytotoxicity against RAW264.7 macrophage cells was evaluated using the MTT assay. At a concentration of 200 ug/mL, SW reduced cell viability by approximately 48%, while the SHW resulted in more than a 40% decrease in cell viability. Even at 100 ug/mL, both SW and SHW reduced cell viability by more than 21%. In contrast, the leaf extracts (LW and LHW) exhibited minimal cytotoxicity, with cell viability reductions of less than 8%, indicating no significant cytotoxic effects.
The stem of Sambuci Lignum contained high levels of total polyphenol compounds and water-soluble proteins and exhibited notable SOD-like activity, xanthine oxidase (XO) inhibitory activity, and strong ABTS radical scavenging effects, along with relatively higher whitening and anti-wrinkle activities among the extracts. In contrast, the leaves showed higher flavonoid and reducing sugar contents and demonstrated superior DPPH radical scavenging activity and nitrite scavenging activity under acidic conditions, pH 1.2. For most assays, except for XO inhibition and DPPH radical scavenging activity, the stem water extract obtained by reflux extraction at 60°C (SW) exhibited stronger biological activities than the hot-water extract (SHW).
Overall, both the stem and leaves of Sambuci Lignum exhibited antioxidant, whitening, and anti-wrinkle effects. However, the stem extracts caused more than a 40% reduction in cell viability in RAW264.7 macrophage cells, indicating potential cytotoxicity. Therefore, Sambuci Lignum shows potential as a functional ingredient for health functional foods and anti-aging cosmetic materials, although appropriate concentration control is required to ensure safety in product applications.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서 론 1
• Ⅱ. 재료 및 방법 6
• 1. 실험 재료 6
• (1) 재료 6
• (2) 실험 기기 6
• (3) 실험 시약 7
• 2. 시료 추출 9
• (1) 환류 물 추출물 9
• (2) 열수 추출물 9
• 3. 실험 방법 11
• (1) 유용성분 함량 분석 11
• 1) 플라보노이드 화합물 함량 11
• 2) 폴리페놀 화합물 함량 12
• 3) 수용성 단백질 함량 13
• 4) 환원당 함량 14
• (2) 항산화 활성 15
• 1) SOD 유사 활성 15
• 2) Xanthine oxidase 저해 활성 16
• 3) ABTS radical cation 소거 활성 17
• 4) DPPH radical 소거 활성 18
• 5) 아질산염 소거 활성 19
• (3) 항노화 활성 20
• 1) Tyrosinase 저해 활성 20
• 2) Elastase 저해 활성 21
• (4) RAW264.7 대식세포의 세포독성 22
• 1) 세포배양 22
• 2) MTT assay 22
• 4. 통계처리 23
• Ⅲ. 결과 및 고찰 24
• 1. 유용성분 함량 24
• (1) 플라보노이드 화합물 함량 24
• (2) 폴리페놀 화합물 함량 26
• (3) 수용성 단백질 함량 28
• (4) 환원당 함량 30
• 2. 항산화 활성 32
• (1) SOD 유사 활성 32
• (2) Xanthine oxidase 저해 활성 35
• (3) ABTS radical cation 소거 활성 38
• (4) DPPH radical 소거 활성 41
• (5) 아질산염 소거 활성 44
• 3. 항노화 활성 48
• (1) Tyrosinase 저해 활성 48
• (2) Elastase 저해 활성 51
• 4. RAW264.7 대식세포의 세포독성 54
• Ⅳ. 결 론 57
• Ⅴ. 참고문헌 60
• 국문초록 74
• 영문초록 76