Effects of an Aqueous Extract of Asparagus cochinchinensis on the Regulation of Nerve Growth Factor in Neuronal Cells

Hyun Ah Lee(이현아),Ji Eun Kim(김지은),Sung Hwa Song(송성화),Ji Eun Sung(성지은),Min Gi Jung(정민기),Dong Seob Kim(김동섭),Hong Joo Son(손홍주),Chung Yeoul Lee(이충열),Hee Seob Lee(이희섭),Dae Youn Hwang(황대연) 한국생명과학회 2016 생명과학회지 Vol.26 No.5

천문동(Asparagus cochinchinensis)은 북아시아 지역에서 열병, 감기, 신장질환, 유방암, 염증질환, 뇌질환 등의 치료에 오랫동안 사용되어온 약용식물(medicinal plant)이다. 비록, 천문동의 항염증(ani-inflammatory) 효능에 대한 일부 연구들이 수행되었지만, 신경세포에서 항염증작용과 신경성장인자(nerve growth factor, NGF)의 연관성에 대한 연구는 수행된바 없다. 따라서, 본 연구에서는 신경세포에서 신경성장인자의 분비와 작용기전에 대한 천문동 열수추출물(aqueous extract from A. cochinchinensis, AEAC)의 영향을 연구하였다. AEAC로 처리된 B35세포의 배양액에 NGF단백질의 농도는 대조물질(vehicle) 처리군에 비하여 유의적으로 증가하였으며, 특별한 독성은 관찰되지 않았다. 또한, NGF mRNA의 발현도 단백질의 농도변화와 유사한 양상을 나타내었다. 더불어, B35세포로부터 분비된 NGF의 생리활성을 확인하기 위해, AEAC-조정배지(conditioned medium)를 미분화된 PC12세포에 처리한 후 이들 세포의 신경염성 성장(neuritic outgrowth)을 관찰하였다. PC12세포의 수상돌기 길이(dendritic length)는 vehicle처리군에 비하여 AEAC-조정배지처리군에서 유의적으로 증가하였다. 또한, High affinity NGF 수용체의 하위신호전달에 포함된 p-TrkA와 p-ERK의 발현은 AEAC-조정배지처리군에서 높았지만, low affinity NGF 수용체의 하위신호전달에서는 낮은 수준으로 관찰되었다. 이러한 결과는 AEAC가 신경세포에서 NGF발현과 분비의 조절에 기여하기 때문에 신경퇴행성질환(neurodegenerative disease) 치료제로서 우수한 후보물질임을 제시하고 있다. Asparagus cochinchinensis is a medical plant that has long been used to treat fever, cough, kidney disease, breast cancer, inflammatory disease and brain disease in northeast Asian countries. Although several studies have been conducted on the anti-neuroinflammatory effects of A. cochinchinensis, the correlation between these effects and nerve growth factor (NGF) has not yet been examined. In this study, we investigated the effects of an aqueous extract of A. cochinchinensis (AEAC) on the secretion and action mechanism of NGF in neuronal cells. The concentration of the NGF protein in the supernatant collected from cultured cells increased significantly in B35 cells treated with AEAC in comparison with the vehicle-treated group without any specific cytotoxicity. Furthermore, the mRNA expression of NGF showed a very similar pattern to its protein concentration. To examine the bioactivity of NGF secreted from B35 cells, undifferentiated PC12 cells were cultured in an AEAC-conditioned medium and neuritic outgrowth was observed. The dendrite length of PC12 cells in the AEAC-treated group was significantly higher than that in the vehicle-treated group. Moreover, the level of the downstream effectors p-TrkA and p-ERK of the high-affinity NGF receptor was significantly higher in the AEAC-treated group, while the expression of the downstream effectors of the low-affinity NGF receptor was significantly lower in the same group. These results suggest that AEAC may contribute to the regulation of NGF expression and secretion in neuronal cells; it is therefore an excellent candidate for further investigation as a therapeutic drug for neurodegenerative diseases.

고지방사료를 섭취한 C57BL/6N 마우스에서 한천식이섬유의 혈청 지질과 인슐린 농도 저해효과

박진주(Jin Ju Park),김지은(Ji Eun Kim),윤우빈(Woo Bin Yun),이미림(Mi Lim Lee),최준영(Jun Young Choi),송보람(Bo Ram Song),김동섭(Dong Seob Kim),이충열(Chung Yeoul Lee),이희섭(Hee Seob Lee),임용(Yong Lim),정민욱(Min Wook Jung),황대연(Dae 한국생명과학회 2017 생명과학회지 Vol.27 No.8

본 연구에서는 한천식이섬유(Diet fiber of agar)가 지방과 포도당대사에 미치는 효과를 연구하고자, 고지방사료(High fat diet, HFD)를 급여한 C57BL/6 마우스에 한천함유음료(beverage contained agar, BCA)를 9주 동안 투여하고 지방축적, 지질농도, 인슐린농도 등의 변화를 분석하였다. 식이섭취효율은 HFD+BCA 처리그룹에서 유의적으로 감소하였지만, 체중과 식이섭취량은 HFD+BCA 처리그룹에서 일정하게 유지되었다. 또한, 지방조직과 간조직에서 지방의 축적은 HFD+Vehicle처리그룹에 비하여 HFD+BCA 처리그룹에서 낮게 관찰되었다. 더불어, BCA처리후에 유의적인 변화는 total cholesterol (TC)과 LDL에서 관찰되었지만, HDL의 농도는 BCA처리에 의해 변화가 없었다. 인슐린의 농도는 HFD+BCAMi 처리그룹과 비교하여 HFD+BCALo과 HFD+BCAMi 처리그룹에서 유의적으로 감소하였다. 따라서 이러한 결과는 한천식이섬유의 장기간 투여는 고지방사료를 급여한 동물에서 지방축적, 혈청내 지방프로파일, 인슐린농도의 개선을 유도할 수 있음을 제시하고 있다. 또한, 이러한 결과는 한천식이섬유를 함유하는 음료는 혈청내 지질과 인슐린 작용을 유도할 수 있음을 제시하고 있다. To investigate the beneficial effects of fiber derived from agar on the lipid and glucose metabolism of obese model mice, changes in the fat accumulation, lipid content, and insulin concentration were measured in C57BL/6N mice fed a high-fat diet (HFD) and treated with a beverage containing agar (BCA) for 9 weeks. The feed efficiency ratio was significantly decreased in the HFD+BCA treatment group, although the body weight and food intake were maintained a constant level. Also, the fat accumulation in the fatty tissue and liver were lower in the HFD+BCA treatment group than in the HFD+Vehicle treatment group. Furthermore, a significant decrease was detected in the levels of total cholesterol (TC) and LDL after the BCA treatment, while a constant HDL level was maintained in the same group. Moreover, the serum insulin concentration was significantly decreased in the HFD+ BCALo (Low concentration) and HFD+BCAMi (Middle concentration) groups compared to the HFD+ Vehicle group. Therefore, the results suggest that the long-term administration of dietary fiber from agar can improve fat accumulation in the fatty tissue and liver, the serum lipid profile, and the insulin concentration in the blood. Also, the results provide evidence that the inclusion of agar fiber in beverages results in significant hypolipidemic and hypoinsulinemic effects.

UV조사에 의해 유발된 SKH-1 hairless 마우스의 피부노화에 미치는 한천마스크의 개선효과

송보람(Bo Ram Song),김지은(Ji Eun Kim),윤우빈(Woo Bin Yun),이미림(Mi Rim Lee),최준영(Jun Young Choi),박진주(Jin Ju Park),김동섭(Dong Seob Kim),이충열(Chung Yeoul Lee),이희섭(Hee Seob Lee),임용(Yong Lim),정민욱(Min Wook Jung),김배환(Bae 한국생명과학회 2017 생명과학회지 Vol.27 No.9

UV 조사에 의해 유도된 광노화(photoaging)에 대한 한천젤마스크(agar gel mask, AGM)의 효과를 평가하기 위해, SKH-1 hairless 마우스의 피부에 4주간의 UV조사와 AGM 및 에센스처리 한천젤마스크(agar gel mask dipped in essence, AGMdE)를 동시에 처리한 후 피부주름, 피부표현형, 피부조직구조, 항산화조건 및 독성 등을 분석하였다. AGM과 AGMdE의 부착은 주름형성의 억제, 홍반지수의 감소, 피부수분의 증진뿐만 아니라 경피 수분 손실(TEWL)을 방지하였다. 또한, 표피두께는 UV+Vehicle 처리군과 비교했을 때, UV+AGM 및 UV+AGMdE 처리군에서 UV를 조사하지 않은 그룹과 유사한 수준으로 회복되었다. MMP-1과 tyrosinase의 발현수준은 UV+Vehicle 처리군에서 가장 높게 증가하였으나 UV+AGM 및 UV+AGMdE 처리군에서 유의적으로 감소하였다. 더불어, SOD 활성은 UV+Vehicle 처리군에 비하여 UV+AGM 및 UV+AGMdE 처리군에서 유의적으로 감소되었지만, 대부분의 독성화합물 처리에 의해 유도되는 혈청생화학적 지표와 조직학적 특성의 변화는 UV+AGM 및 UV+AGMdE 처리군에서 관찰되지 않았다. 따라서, 이러한 결과들은 AGM이 피부형태, 조직학적 구조, 산화적 상태를 조절함으로써 피부노화를 예방하는 마스크팩으로 활용될 수 있는 가능성을 있음을 제시한다. To investigate the beneficial effects of an agar gel mask (AGM) on UV-induced photoaging, SKH-1 hairless mice were treated with a topical application of AGM and an AGM dipped in essence (AGMdE). The mice were divided into an no radiation group, UV + AGM, UV + AGMdE, and UV + vehicle (PBS) treatment groups. Alterations in skin wrinkles, skin phenotype, histological structures, oxidative status, and toxicity were then evaluated during 4 weeks of exposure. The topical application of AGM and AGMdE inhibited wrinkle formation, suppressed the erythema index, prevented transepidermal water loss, and enhanced skin hydration. In addition, epidermal thickness recovered to a similar level as that in the no irradiation group in the UV + AGM and UV + AGMdE treatment groups compared with the UV + vehicle (distilled water) group. Furthermore, the expression levels of matrix metalloproteinase-1 (MMP-1) and tyrosinase were reduced in the UV + AGM and UV + AGMdE treatment groups, although the highest level varied. Moreover, superoxide dismutase (SOD) activity was significantly lower in the UV + AGM and UV + AGMdE treatment groups as compared with the UV + vehicle group. No significant alterations induced by most toxic compounds were measured in serum biochemical markers and liver and kidney histological features of the UV + AGM and UV + AGMdE treatment groups. These results suggest that AGM may protect against skin aging by regulating skin morphology, histopathological structures, and oxidative conditions.

천문동 건근의 항산화 효과에 관한 연구

구경윤(Kyoung Yoon Koo),김원백(Won Baek Kim),박소해(So Hae Park),김민지(Minji Kim),김보람(Bo Ram Kim),황지회(Jihoe Hwang),김민정(Min Jung Kim),손홍주(Hong Joo Son),황대연(Dae Youn Hwang),김동섭(Dong Seob Kim),이충열(Chung Yeoul Lee) 한국식품영양과학회 2016 한국식품영양과학회지 Vol.45 No.4

본 연구에서는 천문동 건근의 부위에 따른 항산화 활성을 비교하여 이와 관련된 물질을 탐색하고 동정하였다. 천문동 건근에서 항산화 활성이 높은 부위는 껍질에 해당하고 DPPH radical 소거능, nitrite 소거능, hydroxy radical 소거능 및 ABTS 양이온 소거능과 같은 항산화 활성이 껍질 부위에서 상대적으로 높은 것을 확인할 수 있었으며, 이러한 결과는 껍질에 존재하는 폴리페놀 화합물에 의한 것으로 판단되었다. 껍질에 존재하는 항산화 활성 물질을 HPLC를 이용하여 분리하고 동정한 결과 리그닌의 생합성에 중요한 전구물질인 caffeic acid가 주요 항산화 활성 물질이었으며, 이러한 결과를 토대로 천문동이 지닌 효능을 최대로 사용하기 위해서는 천문동의 건조 후에 껍질을 제거하지 않고 사용하는 것이 바람직한 것으로 생각한다. This study was performed to compare the antioxidative activities of methanol extracts from Asparagus cochinchinensis with whole root (W-AC), flesh (F-AC), and root bark (B-AC). To evaluate the antioxidative properties of their methanol extracts, 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl radical, nitrite, hydroxyl radical, 2,2"-azino-bis(3-ethylbenz thiazoline-6-sulfonate) radical scavenging activities, and contents of total flavonoid and polyphenol contents were measured. B-AC extract showed the highest antioxidative activity, whereas F-AC extract showed the lowest. For B-AC extract, caffeic acid was isolated by preparative high-performance liquid chromatography and confirmed by liquid chromatography-mass spectrometry and absorption spectroscopy, which showed 1.6% of total polyphenol contents among all methanol extracts.