풀무치 유래 항균 펩타이드 locustacin의 항염증 활성

최라영(Ra-Yeong Choi),이준하(Joon Ha Lee),서민철(Minchul Seo),김인우(In-Woo Kim),황재삼(Jae-Sam Hwang),김미애(Mi-Ae Kim) 한국생명과학회 2021 생명과학회지 Vol.31 No.10

본 연구는 lipopolysaccharide (LPS)로 자극된 RAW264.7 세포에 대한 풀무치 유래 항균 펩타이드 locustacin의 항염증 메커니즘을 조사하였다. Locustacin (50, 100, 200 μg/ml)은 세포 독성 없이 LPS로 자극된 대식세포의 nitric oxide (NO) 생성을 유의하게 감소시켰고, 단백질과 mRNA 수준에서 inducible NO synthase (iNOS), cyclooxygenase-2 (COX-2)와 같은 전염증 매개체의 발현을 억제하였다. Locustacin은 LPS 처리로 증가된 염증성 사이토카인인 interleukin (IL)-6 및 IL-1β 함량과 이들의 유전자 발현을 모든 처리 농도에서 농도의존적으로 감소시켰다. 한편, LPS에 의해 인산화된 extracellular signal regulated kinase (ERK), p38 및 c-Jun N-terminal kinase (JNK)는 locustacin (100, 200 μg/ml) 처리로 억제되었다. 또한, LPS에 의해 유도된 inhibitory kappa B alpha (IκB-α)의 분해를 locustacin이 단백질 수준에서 억제한다는 것을 발견했다. 결론적으로, locustacin은 LPS 처리된 대식세포에서 mitogen-activated protein kinases (MAPKs) 인산화, nuclear factor kappa B (NF-κB) 활성화 및 하위 염증매개체를 억제함으로써 항염증 효과를 가지고 있음을 확인하였다. 이러한 결과들은 풀무치 전사체 분석을 통해 확인된 locustacin이 항염증제 후보물질로서 개발 가능성이 있음을 제시한다. Locusta migratoria is a widespread locust species in many parts of the world and is considered an alternative source for the production of protein for value-added ingredients. We previously identified putative antimicrobial peptides derived from L. migratoria through an in silico analysis of its transcriptome. However, its anti-inflammatory effect has not been studied. In this study, we investigated the anti-inflammatory activities of the antimicrobial peptide locustacin (KTHILSFFPSFLPLFLKK-NH₂) derived from L. migratoria on lipopolysaccharide (LPS)-stimulated RAW264.7 macrophage cells. Locustacin (50, 100, and 200 μg/ml) significantly reduced the production of nitric oxide (NO) in LPS-stimulated macrophages without any cytotoxicity. Locustacin also inhibited the mRNA and protein expression of pro-inflammatory mediators, such as inducible NO synthase and cyclooxygenase-2, in contrast to the presence of LPS alone. Locustacin decreased the release of LPS-induced pro-inflammatory cytokines, including interleukin (IL)-6 and IL-1β, and their gene expression in a dose-dependent manner. Furthermore, locustacin (100 and/or 200 μg/ml) inhibited phosphorylation levels of extracellular signal regulated kinase, p38, and c-Jun N-terminal kinase. Locustacin also suppressed the degradation of inhibitory kappa B alpha, which was considered to be an inhibitor of nuclear factor kappa B (NF-κB). Collectively, these results demonstrate that locustacin can exert anti-inflammatory effects through the inhibition of mitogen-activated protein kinase (MAPK) phosphorylation, activation of NF-κB, and downstream inflammatory mediators in LPS-stimulated macrophage cells.

식이로 유도한 비만마우스에서 아피오스의 내장지방 감소 효과

최라영(Ra-Yeong Choi),이진(Jin Lee),류효선(Hyo-Seon Ryu),함주리(Ju Ri Ham),박석규(Seok-Kyu Park),김명주(Myung-Joo Kim),이미경(Mi-Kyung Lee) 한국식품영양과학회 2017 한국식품영양과학회지 Vol.46 No.9

본 연구는 고지방식이(열량의 40%를 지방으로 공급)로 유도한 비만마우스에게 아피오스 분말(10%, w/w)을 12주간 급여한 후 내장지방 감소 및 지방간 개선 효과를 살펴보았다. 아피오스 분말 급여로 인한 유의적인 체중 감소는 보이지 않았으나, 부고환지방과 후복막지방 무게가 유의적으로 감소하여 총 내장지방 무게는 대조군에 비해 14.3% 감소하였다. 부고환지방조직의 지방세포 크기 역시 아피오스 분말군에서 현저히 감소되었다. 혈청의 유리지방산, 중성지질과 총 콜레스테롤 함량은 실험군 간의 유의적인 차이가 없었으나 총 콜레스테롤에 대한 HDL-콜레스테롤 비와 동맥경화 지수는 아피오스 분말군이 대조군에 비해 각각 18.9%와 47.2% 유의적으로 개선되었다. 혈청의 렙틴 함량은 아피오스 분말군이 대조군에 비해 유의적으로 낮았다. 고지방식이를 급여한 마우스에 아피오스 분말 급여는 간 조직 중의 지질축적 및 유리지방산과 중성지질 함량을 유의적으로 낮추는 것으로 나타났다. 간 조직의 지질합성 관련 유전자인 Pparg, Fasn과 Dgat2의 발현이 아피오스 분말 급여로 억제되었다. 이상의 결과에서 아피오스 분말은 고지방식이로 인한 내장지방 축적과 지방간을 개선할 수 있을 것으로 평가되었다. This study examined the effects of apios (Apios americana Medikus) supplementation on visceral obesity in high-fat diet-induced obese mice. C57BL/6N mice were fed a high-fat diet (40% calories from fat) with or without apios powder (10%, w/w) for 12 weeks. At the end of the experiment, apios supplementation reduced visceral fat mass significantly by 14.3% compared to the control group. Apios decreased significantly the atherogenic index, serum leptin level, hepatic lipid (free fatty acid and triglyceride) content, and lipid droplets, whereas it increased the serum high density lipoprotein-cholesterol/total cholesterol ratio. Hepatic lipogenic gene expression of peroxisome proliferator activated receptor gamma, fatty acid synthase, and diacylglycerol O-acyltransferase 2 was down-regulated by apios supplementation. These results suggest that apios is a healthy food for preventing high-fat diet-induced visceral obesity and fatty liver.

LPS로 자극한 RAW264.7 대식세포에서 흰점박이꽃무지 유충 유래 Protaetiamycine 9의 항염증 효과

최라영(Ra-Yeong Choi),서민철(Minchul Seo),이준하(Joon Ha Lee),김인우(In-Woo Kim),김미애(Mi-Ae Kim),황재삼(Jae-Sam Hwang) 한국생명과학회 2021 생명과학회지 Vol.31 No.11

이전 연구에서 흰점박이꽃무지 유충 유래 항균 펩타이드 Protaetiamycine 2와 6의 항염증 효과를 입증하였다. 본 연구에서는 lipopolysaccharide (LPS)로 염증을 유도한 RAW264.7 대식세포에서 흰점박이꽃무지 유충의 새로운 항균 펩타이드인 Protaetiamycine 9의 염증 조절 기전을 검토하였다. 항염증 활성을 확인하기 위하여 RAW 264.7 세포에 독성이 나타나지 않는 범위(25-100 μg/ml)로 Protaetiamycine 9를 1시간 동안 전처리한 후, 24시간 동안 LPS (100 ng/ml)로 염증을 유도하였다. Protaetiamycine 9 (25-100 μg/ml)는 LPS 자극으로 증가된 nitric oxide(NO) 분비를 농도의존적으로 감소시켰고, 염증 매개 인자의 생성에 관여하는 inducible NO synthase (iNOS)및 cyclooxygenase-2 (COX-2)의 발현을 유의적으로 억제하였다. Protaetiamycine 9는 LPS로 유도된 inhibitory kappa B alpha (IκB-α)의 분해를 저해하고, extracellular signal regulated kinase (ERK), c-Jun N-terminal kinase(JNK) 및 p38을 포함하는 mitogen-activated protein kinases (MAPKs)의 인산화를 억제함으로써 염증성 사이토카인(interleukin (IL)-6와 IL-1β)의 생성과 유전자 발현을 효과적으로 억제하였다. 따라서, Protaetiamycine 9는 염증반응의 신호전달경로인 NF-κB와 MAPKs의 활성화를 억제함으로써 항염증 효과를 나타내는 것으로 사료된다. Our previous studies have reported that antimicrobial peptides (AMPs) derived from the larvae of white-spotted flower chafer (Protaetia brevitarsis seulensis) exert anti-inflammatory and neuroprotective activities. This study explored the anti-inflammatory effects of protaetiamycine 9 (CVLKKAYFLTNLKLRGNH₂), a novel AMP, derived from P. b. seulensis against lipopolysaccharide (LPS)-mediated inflammatory response in RAW264.7 macrophage cells. Protaetiamycine 9 (25, 50, 75, and 100 μg/ml) did not cause cytotoxic effects against RAW264.7 cells. The RAW264.7 cells were pre-treated with various concentrations of protaetiamycine 9 (25-100 μg/ml) for 1 hr and then exposed to LPS (100 ng/ml) for 24 hr. Protaetiamycine 9 treatments decreased the LPS-induced secretion of inflammatory mediators, such as nitric oxide (NO), in a dose-dependent manner. Protaetiamycine 9 (25-100 μg/ml) effectively downregulated the LPS-induced increase in mRNA and the protein expression of inducible NO synthase (iNOS) and cyclooxygenase-2 (COX-2), which are involved in the production of inflammatory mediators. Protaetiamycine 9 also suppressed the production and gene expression of pro-inflammatory cytokines, including interleukin (IL)-6 and IL-1β, compared to the presence of LPS alone. Furthermore, protaetiamycine 9 inhibited the degradation of inhibitory kappa B alpha (IκB-α) and the phosphorylation of mitogen-activated protein kinases (MAPKs), such as extracellular signal-regulated kinase (ERK), c-Jun N-terminal kinase (JNK), and p38. In conclusion, these results suggest that protaetiamycine 9 exhibits LPS-mediated inflammatory responses by blocking IκB-α degradation and MAPK phosphorylation.

두릅순 열수 추출물의 지방세포 분화 및 중성지방 합성 억제 효과

최라영(Ra-Yeong Choi),이해인(Hae-In Lee),윤경원(Kyeong Won Yun),함주리(Ju Ri Ham),이미경(Mi-Kyung Lee) 한국식품영양과학회 2020 한국식품영양과학회지 Vol.49 No.6

본 연구에서는 두릅순 열수 추출물의 지방세포 분화 및 중성지방 합성 억제 효과를 확인하였다. 두릅순 열수 추출물의 총 폴리페놀 함량 및 총 플라보노이드 함량은 각각 99.68mg TAE/g과 26.66 mg RE/g으로 나타났다. 두릅순 열수추출물을 농도별(100, 200, 400 μg/mL)로 처리한 결과 adipogenesis 관련 대표 유전자인 PPARγ 발현을 낮추어 지방세포 분화를 억제하였으며, 중성지방 합성 관련 유전자인 SREBP1c, SCD1, DGAT2를 제어하여 세포 내 중성지방 함량을 유의적으로 낮추었다. 본 연구는 두릅순 열수 추출물의 지방세포 분화 억제 기전을 제시하였으며, 향후 전임상효능 평가를 확인한다면 항비만 기능성 식품 소재로서의 활용 가능성을 제시한다. Aralia elata Seem. is distributed widely in Korea, China, and Japan, and its sprouts (dureupsoon) are a popular edible vegetable in spring. This study evaluated the anti-obesity activity of the hot-water extract (ASE) of Aralia elata sprout in 3T3-L1 cells and its underlying mechanism. ASE did not affect the 3T3-L1 cell viability at 100, 200, and 400 μg/mL. The ASE treatment inhibited adipocytes differentiation significantly in a dose-dependent manner, and it dose-independently reduced the intracellular triglyceride levels. ASE down-regulated adipogenic gene (peroxisome proliferator-activated receptor γ) and lipogenic gene (sterol regulatory element-binding protein 1c, stearoyl- CoA desaturase 1, diacylglycerol O-acyltransferase 2) significantly compared to the vehicle control. These results suggest that ASE could be a promising functional material for anti-obesity.

탈지 갈색거저리 유충의 발효추출물이 사염화탄소를 투여한 마우스의 간손상에 미치는 영향

최라영(Ra-Yeong Choi),함주리(Ju Ri Ham),류효선(Hyo-Seon Ryu),박경욱(Kyung-Wuk Park),강경윤(Kyung-Yun Kang),이미경(Mi-Kyung Lee) 한국식품영양과학회 2019 한국식품영양과학회지 Vol.48 No.5

본 연구는 탈지 갈색거저리 유충의 발효추출물이 사염화탄소로 급성 간손상을 유발한 마우스의 혈액, 조직학적 변화 및 항산화 효소 활성에 미치는 영향을 살펴보았다. 발효추출물(500 ㎎/㎏/d), 비발효추출물(500 ㎎/㎏/d) 및 양성물질인 실리마린(200 ㎎/㎏/d)을 3일 동안 일정한 시간에 1회 경구 투여하고 3일째 실험물질 투여 4시간 후 사염화탄소와 올리브 오일을 1:3(v/v)으로 혼합하여 체중 kg당 2 mL씩 복강 내 1회 주사하여 급성 간손상을 유발하였으며, 정상군은 동일한 용량의 올리브오일을 복강 투여하였다. 간독성지표인 혈청 ALT 활성은 유의적이지는 않으나, 발효추출물군에서 대조군과 비발효추출물군보다 각각 27%와 25% 감소하는 경향을 보였다. 사염화탄소로 인해 혈청 TNF-α와 IL-6 함량이 정상군보다 각각 약 32.5배와 98.7배로 급격히 증가하였으나, 발효추출물군과 실리마린군은 대조군보다 IL-6 함량을 51%와 25% 유의적으로 감소하였다. 간조직의 H&E 염색 결과, 대조군은 정상군보다 중심정맥 주위에 집중된 괴사와 변성이 관찰되었으나 발효추출물, 비발효추출물, 실리마린 급여로 병변 부위가 다소 감소하였다. 혈청 중의 유리지방산은 정상군보다 대조군에서 유의적으로 2배가 증가했지만, 발효추출물군, 비발효추출물군과 실리마린군은 대조군보다 유리지방산 함량을 유의적으로 낮추었다. 중성지질 함량 역시 유의적이지는 않으나 사염화탄소로 증가하였으며, 실험물질들은 정상군과 유사한 수치를 나타내었다. 간조직의 중성지질 함량은 사염화탄소 투여로 높아졌지만 콜레스테롤 함량은 낮았으며, 발효추출물군의 간조직 중성지질 함량은 대조군보다 감소하는 경향이었다. 발효추출물, 비발효추출물 및 실리마린은 사염화탄소로 감소한 SOD활성을 정상군보다 높였으며, 발효추출물은 사염화탄소 대조군보다 GSH-Px와 GST 활성을 증가시켰다. 이처럼 탈지갈색거저리 유충의 발효추출물은 사염화탄소로 인해 낮아진 SOD, GSH-Px 및 GST 항산화 효소를 활성화하는 것으로 나타났다. 따라서 탈지 갈색거저리 유충의 발효추출물은 비발효추출물보다 사염화탄소로 인한 급성 간손상에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 나타났다. This study investigated the effects of defatted Tenebrio molitor larva ferment extract (MWF) on CCl₄-induced acute hepatotoxicity in mice. The ferment extract (500 ㎎/㎏/d), non-ferment extract (500 ㎎/㎏/d), and silymarin (positive control, 200 ㎎/㎏/d) were orally administrated to mice for 3 days; then, CCl4 (2 mL/㎏, 25% v/v in olive oil) was intraperitoneally injected on the third day. After 24 h of CCl4 injection, the mice were sacrificed to collect sera and liver tissue. CCl4 treatment caused an increase in the serum AST, ALT, IL-6, TNF-α, total bilirubin, and free fatty acid levels, and a decrease in the total cholesterol and HDL-cholesterol levels compared to the normal group. However, MWF significantly lowered the levels of serum IL-6 and free fatty acid, and tended to lower the ALT level compared to the control group. Histological analysis revealed that MWF attenuated liver injury caused by CCl₄. Hepatic SOD activity was decreased in the control group compared with the normal group; however, MWF significantly reversed. Moreover, MWF significantly elevated hepatic GSH-Px and GST activities compared to the control group. This study demonstrated that MWF has antioxidative effects against CCl₄-induced liver damage.

ARPE-19 세포에서 산화적 스트레스에 대한 갈색거저리 추출물의 항산화 효과

김봉선(Bong Sun Kim),최라영(Ra-Yeong Choi),반유진(Eu-Jin Ban),이준하(Joon Ha Lee),김인우(In-Woo Kim),서민철(Minchul Seo) 한국생명과학회 2022 생명과학회지 Vol.32 No.11

황반 변성은 현대 사회에서 발병율이 급격히 증가한 질환 중 하나이다. 황반 변성의 대표적인 원인은 노화로 인한 산화 스트레스로 널리 알려져 있고 최근 노령화로 인해 발병 연령은 40대부터 급격하게 증가하고 있다. 따라서 본 연구에서는 TMH를 이용해 산화적 스트레스에 대한 항산화 효능 및 세포 사멸 억제 연구를 통해 눈 건강 개선 소재를 개발하였다. 먼저 TMH의 인간 망막색소상피세포 사멸 억제 효능 평가를 위해 MTS assay로 세포 생존율을 측정하였다. 망막색소상피세포에서 H₂O₂에 의한 산화적 스트레스로 인해 약 60%의 세포 생존율을 확인 할 수 있었고 TMH에 의해 농도 의존적으로 세포 사멸을 억제됨을 확인할 수 있었다. 또한 LDH release assay를 통해 세포막 보호 효능을 확인 하였으며 세포 내 ROS 측정을 통해 세포 내 활성산소종 조절을 통한 항산화 효능을 확인 할 수 있었다. 마지막으로 세포 생존과 사멸에 관여하는 세포 내 신호 단백질인 MAPKs의 인산화 조절, 항산화 효소인 HO-1 발현 조절, 세포 사멸 관여 단백질인 Bax/Bcl-2의 발현 그리고 cleaved caspase-3 단백질 분석을 통해 TMH의 산화 스트레스에 대한 항산화 그리고 세포 사멸 억제 경로를 확인 하였다. 위와 같은 결과 도출을 통해 TMH의 눈 건강 기능성 소재로서의 가능성을 확인하였다. Tenebrio molitor larvae is well known as edible insect. Then, although it has been widely studied that Tenebrio molitor larvae has various bioactive functions such as antioxidant, anti-wrinkle, and anticancer. Nevertheless, antioxidant effects of Tenebrio molitor larvae water extract (TMH) has not been well described in Adult Retina Pigment Epithelial cell line (ARPE-19). In this study, we demonstrated that antioxidant effects of TMH against H₂O₂-induced oxidative stress in ARPE-19. Thus, we selected for our studies and performed a series of dose-response assay to determine the working concentration that lead to a consistent and high degree of cytotoxicity, which we defined as the level of H₂O₂ that killed 40% of the ARPE-19 cells. ARPE-19 cells were pre-treated with various concentrations of TMH (0.1 up to 2 mg/ml) before exposure to 300 μM H₂O₂. As we expected, TMH effectively prevented ARPE-19 cells from 300 μM H₂O₂-induced cell death in a dose-dependent manner. Furthermore, TMH inhibited the phosphorylation of mitogen-activated protein kinases (MAPKs) such as extracellular signal regulated kinase (ERK), c-Jun N-terminal kinase (JNK), and p38. Overall, the inhibitory effects of TMH on H₂O₂-induced apoptosis and oxidative stress were associated with the protection cleaved caspase-3, Bax, Bcl-2, and HO-1. The TMH suppressed H₂O₂-induced cell membrane leakage and oxidative stress in ARPE-19 cells. Thus, these results suggest that the TMH plays an important role in antioxidant effect in ARPE-19.