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고구마 유래 안토시아닌과 카로티노이드 추출물의 Caco-2 소장상피세포 단층막 투과성
박우성(Woo Sung Park),구경아(Kyung Ah Koo),김혜진(Hye-Jin Kim),권지민(Ji-Min Kwon),강동민(Dong-Min Kang),정혜진(Hye Jin Chung),이신우(Shin Woo Lee),김호수(Ho-Su Kim),곽상수(Sang-Soo Kwak),안미정(Mi-Jeong Ahn) 한국식품영양과학회 2021 한국식품영양과학회지 Vol.50 No.8
신자미 자색고구마의 안토시아닌 추출물과 신황미 황색고구마의 카로티노이드 추출물의 장관막 투과도를 알아보기 위하여 Caco-2 상피세포를 이용하였다. Caco-2 세포에 대해 안토시아닌과 카로티노이드 추출물들의 세포독성을 확인하여 세포독성이 관찰되지 않은 10 mg/mL와 0.5 mg/mL 농도에서 각각의 단층막 투과도 실험을 진행하였다. Caco-2 세포가 transwell에 단층막을 형성하도록 25일 동안 배양하였고, 투과도 측정에 적합한 in vitro 실험모델인지를 검증하기 위해 lucifer yellow와 atenolol, propranolol을 처리하여 단층막의 integrity를 분석하였다. 그 결과 lucifer yellow는 0.53%, atenolol의 투과계수는 (6.01±0.09)×10<SUP>-7</SUP>cm/s, propranolol의 투과계수는 (2.26±0.00)×10<SUP>-5</SUP> cm/s로 단층막의 integrity가 잘 형성되었음을 확인하였다. 고구마 색소 추출물의 단층막 투과도는 신자미 고구마로부터 얻은 안토시아닌 추출물의 경우, 처리 후 1, 2, 4, 6시간에서 각각 0.31×10<SUP>-6</SUP>, 1.57×10<SUP>-6</SUP>, 4.69×10<SUP>-6</SUP>, 5.16×10<SUP>-6</SUP> cm/s의 투과계수를 보였다. 추출물 중 12종의 주요 안토시아닌 성분들 각각의 투과율을 비교해보면, benzoic acid나 ferulic acid가 결합되어 있는 안토시아닌 성분보다 caffeic acid가 결합되어 있는 안토시아닌 성분들의 투과율이 높았다. 이러한 결과는 안토시아닌의 화학 구조상 peonidin이나 cyanidin 모핵에 결합한 당에 치환된 caffeic acid가 Caco-2 세포 단층막 투과율을 높이는 데 기여하는 것으로 볼 수 있다. 신황미 고구마로부터 얻은 카로티노이드 추출물은 처리 후 6시간까지 측정범위 내에서 카로티노이드 성분이 검출되지 않았다. 향후 카로티노이드 추출물에 대한 투과도 분석에서는 생체 내에서와 같은 유사한 상황을 적용하여 용해도를 최대한 증가시키거나 투과도 관찰 시간을 늘리는 등의 방법으로 반응시간에 따른 차이를 분석해볼 필요가 있다. Caco-2 human intestinal epithelial cells were used to determine the intestinal epithelial monolayer membrane permeability of the anthocyanin and carotenoid extracts from the purple- and yellow-flashed sweet potatoes, respectively. The permeability was analyzed at concentrations of 10 mg/mL of anthocyanin extract and 0.5 mg/mL of carotenoid extract without cellular toxicity. The Caco-2 cells were incubated for 25 days to form a monolayer on the Transwell filter. It was ensured that the membrane integrity of the monolayer was suitable for measuring the permeability in vitro by treatment with lucifer yellow and comparison with two markers, atenolol and propranolol. The permeability of lucifer yellow was 0.53% and the apparent permeability coefficients (Papp) of atenolol and propranolol were 6.01×10<SUP>-7</SUP> and 2.26×10<SUP>-5</SUP> cm/s, respectively, indicating that the monolayer was successfully formed. The Papp of the anthocyanin extract was 0.31×10<SUP>-6</SUP>, 1.57×10<SUP>-6</SUP>, 4.69×10<SUP>-6</SUP>, and 5.16×10<SUP>-6</SUP> cm/s for 1, 2, 4, and 6 hours, respectively. Analysis of the permeation rate on each of the twelve anthocyanins, 7 peonidins and 5 cyanidins in the extract showed that peonidins and cyanidins possessing caffeic acid present a higher permeability than those with ferulic acid or benzoic acid. However, cryptoxanthin, 13Z-β-carotene, all-trans-β-carotene, and 9Z-β-carotene in the carotenoid extract were not detectable within 6 hours of the incubation time.
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