식용피 밀양3호[Echinochloa esculenta (A. Braun)] 에탄올 추출물의 당뇨모델 마우스에 대한 항당뇨 활성

권기현(Gi Hyun Kwon),전도연(Do Youn Jun),이지영(Ji Young Lee),박주은(Jueun Park),우미희(Mi Hee Woo),윤영호(Young Ho Yoon),고지연(Jee Youn Ko),오인석(In-Seok Oh),김영호(Young Ho Kim) 한국생명과학회 2015 생명과학회지 Vol.25 No.11

잡곡의 하나인 식용피는 폴리페놀과 수용성 식이섬유성분이 풍부하고 전분함량이 타 곡류보다 낮으면서 단백질 함양이 높아 영양학적 건강지표가 높은 잡곡이다. 본 연구에서는 항염증 활성이 강하게 확인된 밀양3호를 선발하여 이의 항당뇨 활성에 관해 조사하였다. 식용피 밀양3호의 80% 에탄올(EtOH) 추출물을 당뇨모델인 C57BL/KsJ-db/db mice에 600 mg/kg로 8주간 투여하여 혈당과 혈중 지질에 대한 영향을 조사한 결과, 공복혈당이 당뇨 대조군에 비해 유의적으로 감소하여 개선 되었으며, 경구 내당성도 1주 투여 시부터 개선되는 효과를 보이다가 8주간의 투여 시는 양성대조군인(메트포민 100 mg/kg) 수준으로 경구 내당성이 개선됨을 확인하였다. 이때 체중증가는 메트포민 투여군(10.36±3.15)에는 못 미치나 8.54±2.24로 당뇨 대조군 체중 증가(8.71±1.64)의 수준이었으며, food efficiency rates를 고려하면 식용피가 식이 섭취에는 큰 영향을 주지 않는 것으로 사료되었다. 총 콜레스테롤 농도는 당뇨 대조군의 총콜레스테롤(229.3±47.8)에 비해 식용피 EtOH 추출물 투여군(160.7±7.6)과 메트포민 투여군(176.0±25.6)에서 유의적으로 감소하였다. LDL-콜레스테롤 농도는 식용피 투여군에서 메트포민 투여군 수준으로 당뇨 대조군에 비해 약 41%정도 감소한 것에 반해, 중성지방은 식용피 추출물의 영향을 받지 않았다. 간독성은 식용피 추출물군의 GOT 값이 메트포민 투여군 보다 더 낮았으며, GPT 활성도는 모든 실험군들 간에 유의한 차이가 없었다. 이상의 연구 결과는 식용피 밀양3호가 항 당뇨 관련 우수한 소재 함유 곡류로 관련 질환 예방과 치료에 활용할 수 있음을 시사한다. Barnyard millet Miryang 3 [Echinochloa esculenta (A. Braun)] grains have recently been acknowledged for beneficial health properties due to phenolic ingredients and dietary fiber. This study has been conducted on the anti-diabetic activity of barnyard millet Miryang 3 which shows the strongest anti-inflammatory activity among barnyard millet inhabiting in South Korea. When 80% ethanol (EtOH) extract of barnyard millet Miryang 3 grains were orally administered into db/db diabetic mice for 8 weeks (600 mg/kg/day), the glucose level in blood following fasting appeared to be improved compared to the control group. The results of glucose tolerance test and blood lipid profile assay were similar to those of the metformin-administered positive control group. In addition, the level of body weight increase (8.54±2.24) was lower than the level of metformin-administered group (10.36±3.15); however, there was no subtle difference with negative and positive control groups in terms of food efficiency rates. In addition, total cholesterol levels of the 80% EtOH extract-administered group (160.7±7.6) were significantly reduced compared to the diabetic control group (229.3±47.8) and metformin-administered group (176.0±25.6). Consequently, these results show that barnyard millet grains alleviates many of the diabetic symptoms in vivo non-insulin-dependent diabetes mellitus, and suggest that barnyard millet grains can be applicable in developing new functional food materials.

Anti-inflammatory Effect of Flavonoids Kaempferol and Biochanin A-enriched Extract of Barnyard Millet (Echinochloa crus-galli var. frumentacea) Grains in LPS-stimulated RAW264.7 Cells

Ji Young Lee(이지영),Do Youn Jun(전도연),Young Ho Yoon(윤영호),Jee Youn Ko(고지연),Koan Sik Woo(우관식),Mi Hee Woo(우미희),Young Ho Kim(김영호) 한국생명과학회 2014 생명과학회지 Vol.24 No.11

잡곡은 대사성 질환의 예방과 치료에 우수한 기능성 식품소재로 인식되고 있다. 국내산 잡곡들(기장, 황금찰수수, 노랑차조, 율무 및 식용피)을 대상으로 항염증 활성을 비교조사하고자, 이들 잡곡의 80% 에탄올 추출물을 이용하여 마우스 대식세포주 RAW264.7을 지질다당류(LPS)로 자극할 때 생성되는 염증 매개인자인 산화질소(NO)의 생성에 미치는 저해능을 조사하였다. 그 결과, 식용피(Echinochloa crus-galli var. frumentacea) 유래의 에탄올 추출물이 LPS에 의해 유도되는 NO의 생성을 저해하는 항염증 활성에 있어서 가장 우수함을 확인하였다. 식용피의 에탄올 추출물로부터 항염증 관련 성분을 규명하기 위해, 80%에탄올 추출물을 물에 녹인 후 n-hexane, methylene chloride (MC), ethyl acetate (EtOAc), n-butanol (BuOH)과 물 분획들로 단계별 분획하고, 각 분획의 항염증 활성을 조사하였다. RAW264.7 세포에 MC 분획(100 μg/ml)을 전처리하였을 때, LPS처리에 의해 유도되는 iNOS, COX-2, 그리고 친염증성 사이토카인들(IL-1β, IL-6, 및 TNF-α)의 발현이 현저하게 저해되는 것으로 나타났다. 또한, LPS처리에 의해 유도되는 p38MAPK, JNK 및 ERK의 활성화의 경우도 MC 분획에 의해 농도-의존적으로 저해되는 것으로 나타났다. HPLC분석을 통해, 식용피 유래 MC 분획의 항염증 활성은 식용피의 MC 분획 속의 주요 성분인 kaempferol과 biochanin A에 기인함을 확인하였다. 이상의 연구 결과는 식용피 및 식용피의 MC 분획이 염증성 질환과 이와 관련된 대사성 질환의 예방과 예후개선에 유리한 기능성 식품소재 개발에 활용될 수 있음을 시사한다. In order to compare the anti-inflammatory effects of five selected cereal grains-proso millet, hwanggeumchal sorghum, foxtail millet, barnyard millet, and adlay-the inhibitory activities of 80% ethanol (EtOH) extracts obtained from the individual grains on lipopolysaccharide (LPS)-induced nitric oxide (NO) generation were investigated in RAW264.7 cells. The EtOH extract of barnyard millet (Echinochloa crus-galli var. frumentacea) grains exhibited more potent anti-inflammatory activity than that of the other grains. When the EtOH extract of barnyard millet grains was sequentially fractionated with n-hexane, methylene chloride (MC), ethyl acetate (EtOAc), and n-butanol, the majority of the anti-inflammatory activity was detected in the MC fraction, followed by the EtOAc fraction. Pretreatment with the MC fraction caused downregulation of the expression levels of iNOS- and COX-2-specific transcripts and proteins, as well as proinflammatory cytokine gene transcripts (IL-1β, IL-6, and TNF-α) in LPS-stimulated RAW264.7 cells. Additionally, the MC fraction could suppress not only the LPS-induced nuclear translocation of cytosolic NF-kB, but also the LPS-induced activation of MAPKs, such as ERK, JNK, and p38MAPK. Further analysis of the MC fraction by HPLC identified kaempferol, biochanin A, and formononetin as the major phenolic components. Both kaempferol and biochanin A, but not formononetin, could exert anti-inflammatory effect at the same concentrations as those of the MC fraction. Consequently, these results indicate that kaempferol and biochanin A are among the most effective anti-inflammatory phenolic components in barnyard millet grains. This finding suggests that barnyard millet grains and the MC extract enriched in kaempferol and biochanin A could be beneficial functional food sources that have an anti-inflammatory effect.

Comparative Evaluation of Antioxidant Activities of Ethanol Extracts and Their Solvent Fractions Obtained from Selected Miscellaneous Cereal Grains

Dong Hwa Park(박동화),Seung Tae Lee(이승태),Do Youn Jun(전도연),Ji Young Lee(이지영),Mi Hee Woo(우미희),Ki Young Kim(김기영),Myung Chul Seo(서명철),Jee Yeon Ko(고지연),Koan Sik Woo(우관식),Tae Wook Jung(정태욱),Do Yeon Kwak(곽도연),M 한국생명과학회 2014 생명과학회지 Vol.24 No.1

잡곡류의 항산화활성을 조사하기 위해 국내산 11종의 잡곡으로부터 80% 에탄올 추출물을 얻어 DPPH- 및 ABTS-라디칼 소거활성을 측정한 결과, 황금찰수수(Sorghum bicolor L. Moench cv. Hwanggeumchalsusu), 찰수수(Sorghum bicolor L. Moench cv. Chalsusu) 및 식용피(Echinochloa esculenta)의 에탄올 추출물이 다른 잡곡류의 에탄올 추출물에 비해 높은 라디칼 소거활성을 나타내었다. 이들 황금찰수수, 찰수수 및 식용피의 에탄올 추출물을 n-hexane, methylene chloride, ethyl acetate 및 n-butanol로 분획하였을 때, 대부분의 라디칼 소거활성은 페놀성 화합물이 주로 함유되어 있는 것으로 나타난 ethyl acetate 분획과 butanol 분획에서 집중적으로 확인되었다. 특히, 황금찰수수의 ethyl acetate 분획과 butanol 분획의 라디칼 소거활성은 천연 항산화제인 α-tocopherol에 비해 더 높게 나타났다. 황금찰수수, 찰수수 및 식용피 유래의 ethyl acetate 분획과 butanol 분획은 지질 과산화를 저해하는 것으로 ferric thiocyanate (FTC)와 thiobarbituric acid (TBA) 방법에 의해 확인되었다. 황금찰수수, 찰수수 및 식용피 유래의 ethyl acetate 분획의 경우, tertiary-butyl hydroperoxide (TBHP) 처리에 의해 HL-60 세포에서 유도되는 에폽토시스 현상들 즉, sub-G1 세포 등장, Δψm 소실, caspase-9과 caspase-3의 활성화, 그리고 PARP와 lamin B의 분해 등을 저해하는 것으로 나타났다. 이러한 결과들은 황금찰수수, 찰수수 및 식용피가 효율적인 항산화 활성을 지니고 있으며 산화적 손상에 의해 매개되는 에폽토시스를 억제할 수 있음을 보여준다. 아울러 이러한 연구결과들은, 황금찰수수, 찰수수 및 식용피가 산화적 스트레스로부터 세포를 보호하는 항산화 식이소재가 될 수 있음을 시사한다. To examine the antioxidant activities of 11n selected miscellaneous cereal grains (proso millet, yellow glutinous proso millet, hwanggeumchal sorghum, glutinous sorghum, white glutinous sorghum, yellow glutinous foxtail millet, nonglutinous foxtail millet, green glutinous foxtail millet, golden foxtail millet, barnyard millet, and adlay), the free radical-scavenging activities of 80% ethanol extracts of the individual grains were investigated using 1,1-diphenyl-2-picryl-hydrazl (DPPH) and 2,2’-azino-bis (3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) (ABTS) methods. The ethanol extracts of hwanggeumchal sorghum, glutinous sorghum, and barnyard millet grains exhibited more potent free radical-scavenging activities as compared to the other grains. When these three ethanol extracts were sequentially fractionated with n-hexane, methylene chloride, ethyl acetate, and n-butanol, the majority of the antioxidant activities were detected in the ethyl acetate and butanol fractions in which phenolic ingredients were abundant. The ethyl acetate and butanol fractions of hwanggeumchal sorghum and the ethyl acetate fraction of glutinous sorghum showed higher antioxidant activity than that of α-tocopherol. Both ferric thiocyanate (FTC) and thiobarbituric acid (TBA) methods demonstrated that these organic solvent fractions could inhibit lipid peroxidation. The ethyl acetate fractions from hwanggeumchal sorghum, glutinous sorghum, and barnyard millet grains could suppress tertiary-butyl hydroperoxide (TBHP)-induced apoptotic events, including sub-G1 peaks, Δψm loss, activation of caspase-9 and caspase-3, and cleavage of PARP and lamin B, in human HL-60 cells. These results show that the grains of hwanggeumchal sorghum (Sorghum bicolor L. Moench cv. Hwanggeumchalsusu), glutinous sorghum (Sorghum bicolor L. Moench cv. Chalsusu), and barnyard millet (Echinochloa esculenta) possess efficient antioxidant activity, which could protect cells from oxidative stress-mediated cytotoxicity.

Anticoagulant and Fibrinolytic Activities of Hwanggeumchal Sorghum In Vitro

Min Soo Kim(김민수),In Taek Oh(오인택),Do Youn Jun(전도연),Ji Young Lee(이지영),Ho-Yong Sohn(손호용),Do Yeon Kwak(곽도연),Myung Chul Seo(서명철),Koan Sik Woo(우관식),Jee Yeon Ko(고지연),Tae Wook Jung(정태욱),Min Hee Nam(남민희),Mi He 한국생명과학회 2013 생명과학회지 Vol.23 No.12

잡곡류의 항혈전작용을 조사하기 위해 국내산 11종의 잡곡으로부터 80% 에탄올 추출물을 얻어 혈액응고저해활성을 thrombin time (TT)법으로 측정한 결과, 황금찰수수의 에탄올 추출물이 가장 높은 혈액응고저해활성을 보였으며, 뒤이어 청차조 유래의 에탄올 추출물도 혈액응고저해활성을 보였다. 황금찰수수의 에탄올 추출물을 n-hexane, methylene chloride, ethyl acetate 및 n-butanol로 분획하였을 때, 대부분의 TT-저해활성은 hexane과 methylene chloride 분획에 분포하였으며, 이들 분획의 활성은 동일 농도의 aspirin (최종 농도 480 μg/ml)보다 더 높은 것으로 나타났다. 또한 황금찰수수의 에탄올 추출물의 혈액응고저해활성은 activated partial thromboplastin time (APTT)법 및 prothrombin time (PT)법으로도 확인되었다. 이때 APTT-저해활성은 hexane 및 methylene chloride분획에 주로 분포하였으나 PT-저해활성은 hexane 분획에 주로 분포하였다. 이들 분획들의 APTT-저해활성 및 PT-저해활성은 warfarin (최종농도 3.13 mg/ml) 보다 더 높은 것으로 확인되었다. 황금찰수수 유래 에탄올 추출물의 TT-저해활성은 열 안정성 및 pH 안정성이 매우 우수하였다. 한편, 이와 같은 황금찰수수 유래 에탄올추출물, hexane 분획 및 methylene chloride 분획의 경우는 피브린 응괴를 가용화할 수 있는 피브린용해활성을 지닌 것으로 나타났다. 이러한 결과들은 황금찰수수가 혈액응고저해활성과 혈전용해활성을 지니고 있음을 보여주며, 아울러 항혈전 식이요법의 소재가 될 수 있음을 시사한다. To examine whether miscellaneous cereal grains have an antithrombotic effect, we investigated the anticoagulant activity of 80% ethanol extracts from eleven selected miscellaneous cereal grains. The 80% ethanol extract of hwanggeumchal sorghum (Sorghum bicolor) showed the highest anticoagulant activity, followed by that of green foxtail millet grains, in terms of thrombin time (TT). When the ethanol extract of hwanggeumchal sorghum was sequentially fractionated with n-hexane, methylene chloride, ethyl acetate, and n-butanol, the majority of the TT-inhibitory activity was detected in the hexane and methylene chloride fractions. Whereas aspirin (final conc. 480 μg/ml) prolonged TT by 2-fold, the ethanol extract, hexane fraction, and methylene chloride fraction in the same dose prolonged TT by 2.2-fold, 2.9-fold, and 2.5-fold, respectively. The ethanol extract of hwanggeumchal sorghum could delay activated partial thromboplastin time (APTT) as well as prothrombin time (PT). Although the APTT-inhibitory activity of the ethanol extract was mainly partitioned into the hexane and methylene chloride fractions, the PT-inhibitory activity of the ethanol extract was solely partitioned into the hexane fraction. The APTT- and PT-inhibitory activities of these organic solvent fractions were more potent than those of the control warfarin (final conc. 3.13 mg/ml). The TT-inhibitory activity of the ethanol extract was heat-stable and acid-stable. The ethanol extract, hexane fraction, and methylene chloride fraction of hwanggeumchal sorghum appeared to possess a direct fibrinolytic activity toward fibrin clotting. These results show that hwanggeumchal sorghum can exert anticoagulant and fibrinolytic effects and, thus, have the potential to be applicable as antithrombotic dietary sources.