Erratum to “A Study of the Anti-inflammatory Effect of Protein Derived from Tenebrio molitor Larvae”

Minchul Seo(서민철),Hwa Jeong Lee(이화정),Joon Ha Lee(이준하),Minhee Baek(백민희),In-Woo Kim(김인우),Sun Young Kim(김선영),Jae-Sam Hwang(황재삼),Mi-Ae Kim(김미애) 한국생명과학회 2019 생명과학회지 Vol.29 No.10

BV-2 미세아교세포에서 왕귀뚜라미 유래 Teleogryllusine의 신경염증 억제 효과

서민철(Minchul Seo),신용표(Yong Pyo Shin),이화정(Hwa Jeong Lee),백민희(Minhee Baek),이준하(Joon Ha Lee),김인우(In-Woo Kim),황재삼(Jae-Sam Hwang),김미애(Mi-Ae Kim) 한국생명과학회 2020 생명과학회지 Vol.30 No.11

최근 중추신경계에서 면역기능을 담당하는 미세아교세포(microglia)의 염증반응을 효율적으로 조절하는 것은 알츠하이머 병, 파킨슨 병 및 헌팅턴 병과 같은 퇴행성 뇌질환의 치료를 위한 중요한 타겟으로 인식되고 있다. 왕귀뚜라미(Teleogryllus emma)는 다양한 치료효능으로 인해 세계적으로 널리 이용되고 있으며, 본 연구팀에서는 최근 왕귀뚜라미의 전사체 분석을 통하여 항균활성을 가지는 다양한 종류의 새로운 항균 펩타이드(antimicrobial peptide; AMP) 후보들을 선별한 바 있다. 항균 펩타이드는 미생물에서부터 포유류까지 매우 다양한 종으로부터 발견되었으며, 현재는 항균활성뿐만 아니라 염증반응과 같은 다양한 질병의 치료제 개발을 위한 후보 물질로 관심을 받고 있다. 본 연구에서는 선행연구를 통하여 선별된 왕귀뚜라미 유래 항균 펩타이드들 중에서 Teleogryllusine (VKWKR-LNNNKVLQKIYFVKI-NH₂)으로 명명된 항균 펩타이드의 신경염증 억제 효능을 관찰하였다. Teleogryllusine의 신경염증 억제 효능을 관찰 하기 위하여 immortalized mouse microglia 세포주인 BV-2 세포에 Teleogryllusine을 1시간 전처리 한 후 LPS를 이용하여 BV-2 세포의 염증 반응을 유도하였다. 그 결과 Teleogryllusin은 최대 처리 농도인 80 μg/ml까지 세포독성 없이 nitric oxide (NO) 생성을 현저히 감소시킴을 확인할 수 있었다. 또한 염증반응 매개인자인 iNOS와 COX-2 및 cytokine (Il-6, TNF-α)의 발현을 유전자 수준과 단백질 수준에서 확인한 결과 Teleogryllusine 처리농도에 의존적으로 감소됨을 확인할 수 있었다. 또한 Teleogryllusine의 신경염증 억제작용 기작을 확인한 결과 mitogen activated protein kinases (MAPKs)와 IκB의 인산화 및 proteosome에 의한 IκB의 분해를 억제함으로서 BV-2 세포의 신경염증반응이 조절됨을 확인할 수 있었다. 이러한 결과로 보아 왕귀뚜라미 유래 Teleogryllusine 펩타이드는 신경염증반응에 의해 유도되는 퇴행성 뇌질환 치료 및 예방을 위한 의료용 소재로 사용될 수 있을 것으로 기대된다. The suppression of neuroinflammatory responses in microglial cells, well known as the main immune cells in the central nervous system (CNS), are considered a key target for improving the progression of neurodegenerative diseases such as Alzheimer’s disease, Parkinson’s disease, and Huntington’s disease. Teleogryllus emma is widely consumed around the world for its broad-spectrum therapeutic effect. In a previous work, we performed transcriptome analysis on T. emma in order to obtain the diversity and activity of its antimicrobial peptides (AMPs). AMPs are found in a variety of species, from microorganisms to mammals. They have received much attention as candidates oftherapeutic drugs for the treatment of inflammation-associated diseases. In this study, we investigated the anti- neuroinflammatory effect of Teleogryllusine (VKWKRLNNNKVLQKIYFVKI-NH₂) derived from T. emma on lipopolysaccharide (LPS) induced BV-2 microglia cells. Teleogryllusine significantly inhibited nitric oxide (NO) production without cytotoxicity, and reducing pro-inflammatory enzymes expression such as inducible nitric oxide synthase (iNOS) and cyclooxygenase-2 (COX-2). In addition, Telegryllusine also inhibited the expression of pro-inflammatory cytokines such as interleukin-6 (IL-6) and tumor necrosis factor alpha (TNF-α) through down-regulation of the mitogen-activated protein kinases (MAPKs) and nuclear factor kappa B (NF-κB) signaling pathway. These results suggest that T. emma- derived Teleogryllusine could be a good source of functional substances that prevent neuroinflammation and neurodegenerative diseases.

알칼리 법으로 추출한 갈색거저리 유충 단백질의 항염증 효능

서민철(Minchul Seo),이화정(Hwa Jeong Lee),이준하(Joon Ha Lee),백민희(Minhee Baek),김인우(In-Woo Kim),김선영(Sun Young Kim),황재삼(Jae-Sam Hwang),김미애(Mi-Ae Kim) 한국생명과학회 2019 생명과학회지 Vol.29 No.8

본 연구에서는 탈지된 갈색거저리 유충으로부터 효율적인 단백질 추출법 확립을 위한 최적 pH 조건을 조사하였다. 단백질 추출 pH 조건은 7부터 12까지 사용하였으며, 단백질 침전 pH는 2, 4, 그리고 6을 사용하였다. 이러한 조건에서 추출한 단백질의 함량, 갈변도 및 회수량을 분석한 결과 갈색거저리 유충 단백질의 최적 추출 조건은 단백질의 갈변도를 최소화 할 수 있으며 32.4%의 회수율을 나타내는 용출 pH 9.0와 침전 pH 4.0로 결정하였다. 다음으로 알칼리 추출법으로 추출한 갈색거저리 유충 단백질의 항염증 효능을 검토하였다. 갈색거저리 유충 단백질이 LPS에 의해 활성화 되는 대식세포의 염증반응 개선효과를 확인하기 위하여 염증매개 인자인 nitric oxide (NO)의 생성 및 iNOS와 COX-2 단백질의 발현량을 측정하였다. 그 결과 갈색거저리 유충 단백질은 세포독성 없이 NO의 생성을 억제 하였으며, MAPK 와 NF-κB 신호전달 억제를 통하여 iNOS와 COX-2 단백질의 발현량을 감소시켰다. 이러한 연구결과는 갈색거저리 유충 단백질이 항염증 치료제 및 단백질 보충제 개발을 위한 잠재적 가능성을 가지고 있는 것으로 사료된다. This study investigated the optimum pH conditions for efficient extraction of protein from defatted Tenebrio molitor (TM) larvae. We examined the anti-inflammatory effect of protein derived from defatted TM larvae obtained by an alkaline extraction method. Six extraction pH values (7, 8, 9, 10, 11, and 12) and three precipitation pH values (2, 4, and 6) were used. The protein content, browning degree, and recovery yield of the protein obtained under each pH condition were determined. For efficient extraction of protein from defatted TM larvae, a combination of an extraction pH of 9 and precipitation pH of 4 resulted in a 32.4% recovery yield based on the extraction value and degree of browning. To determine whether the protein ameliorated inflammation by inhibition of macrophage activation by lipopolysaccharides (LPS), we measured nitric oxide (NO), cyclooxygenase-2 (COX-2), and inducible nitric oxide synthase (iNOS) expression in LPS-stimulated raw 264.7 macrophage cells. The protein markedly inhibited the production of NO without cytotoxicity and reduced the expression level of COX-2 and iNOS protein through the regulation of mitogen-activated protein kinases (MAPKs) and nuclear factor kappa B (NF-κB) signaling. These results suggested that protein derived from TM larvae could have potential applications in anti-inflammatory therapeutic agents and protein supplements.

갈색거저리 유충 에탄올 추출물이 RANKL에 의해 유도되는 파골세포 분화에 미치는 영향

서민철(Minchul Seo),백민희(Minhee Baek),이화정(Hwa Jeong Lee),신용표(Yong Pyo Shin),이준하(Joon Ha Lee),김인우(In-Woo Kim),김미애(Mi-Ae Kim),황재삼(Jae-Sam Hwang) 한국생명과학회 2020 생명과학회지 Vol.30 No.11

파골세포에 의한 뼈의 재흡수와 조골세포에 의한 뼈 형성의 균형은 뼈 건강에 매우 중요한 요소이다. 따라서 이들의 불균형은 골다공증, 골연화증 및 골석화증과 같은 다양한 골 질환을 유발할 수 있다. 특히 파골세포의 기능이 비정상적으로 항진된 경우 골 파괴가 증가되어 골다공증이 야기되며 이런 현상은 류마티스 관절염 같은 염증성 질환의 골 소실과 밀접한 연관이 있다. 그러나 현재 사용중인 골 흡수 억제제는 장기간 사용시 부작용이 보고되고 있어 천연물 소재를 기반으로한 새로운 골 흡수 억제제 개발이 요구되고 있다. 따라서 본 연구에서는 갈색거저리 유충 에탄올 추출물이 RANKL에 의해 유도되는 파골세포 분화에 미치는 영향을 확인하고 그 작용기작을 구명하고자 하였다. 갈색거저리 유충 에탄올 추출물이 파골세포 분화에 미치는 영향을 조사하기 위하여 RAW264.7 세포에 RANKL을 단독 처리 및 추출물과 함께 5일간 처리한 후 TRAP 활성을 비교하였다. 그 결과 RANKL에 의해 증가한 파골세포 분화는 갈색거저리 유충 추출물 2 mg/ml 농도까지 세포독성 없이 농도 의존적으로 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 또한 갈색거저리 추출물이 TRAP, NFATc1 및 CtsK와 같은 파골세포 분화마커 유전자 및 단백질 발현량에 미치는 변화를 확인한 결과, RANKL 처리에 의해 현저히 증가한 이들 유전자가 갈색거저리 추출물에 의해 현저하게 감소하는 것을 확인하였다. 또한 갈색거저리 추출물의 파골세포 분화 억제작용기작을 확인한 결과 mitogen activated protein kinases (MAPKs)중 p38의 신호 전달 억제 기작을 통하여 파골세포 분화가 억제됨을 확인 할 수 있었다. 이러한 결과로 보아 갈색거저리 유충 에탄올 추출물 및 그 생리활성 물질들은 골다공증과 같은 골 질환 치료 및 예방을 위한 잠재적 기능성 소재로 사용될 수 있음을 확인하였다. The balance between bone-resorbing osteoclasts and bone-forming osteoblasts is key to bone health. An imbalance between osteoclasts and osteoblasts leads to various bone-related disorders, such as osteoporosis, osteomalacia, and osteopetrosis. However, the bone-resorption inhibitor drugs that are currently used may cause side effects. Natural substances have recently received much attention as therapeutic drugs for the treatment of bone health. This study was designed to determine the effect of Tenebrio molitor larvae ethanol extract (TME) on receptor activator of nuclear factor-κB ligand (RANKL)-induced osteoclast differentiation. To measure the effect of TME on osteoclast differentiation, RAW264.7 cells were treated with RANKL with or without TME for 5 days. The tartrate-resistant acid phosphatase (TRAP) activity was significantly inhibited by treatment of TME without cytotoxicity up to 2 mg/ml. In addition, TME effectively suppressed expression of osteoclast differentiation-related marker genes and proteins such as TRAP, NFATc1, and c-Src. TME also significantly inhibited the p38 mitogen-activated protein kinase (MAPK) signaling pathway without affecting ERK and JNK signaling in RANKL-induced RAW264.7 cells. Consequently, we conclude that TME suppresses osteoclast differentiation by inhibiting RANKL-induced osteoclastogenic genes expression through the p38 MAPK signaling pathways. These results suggest that TME and its bioactive components are potential therapeutics for bone-related diseases such as osteoporosis.

갈색거저리 유충 오일이 MG-63 조골세포 분화에 미치는 영향

서민철(Minchul Seo),백민희(Minhee Baek),이준하(Joon Ha Lee),이화정(Hwa Jeong Lee),김인우(In-Woo Kim),김선영(Sun Young Kim),황재삼(Jae-Sam Hwang),김미애(Mi-Ae Kim) 한국생명과학회 2019 생명과학회지 Vol.29 No.9

현재 우리나라는 고령화 사회에 접어들었으며, 이와 함께 골 대사 질환이 큰 문제로 대두되고 있다. 그 중 가장 흔하게 발생하는 골다공증은 여러 요인에 의해 발생하고 있으며 이의 예방 및 치료를 위한 소재 개발 연구가 활발하게 진행되고 있다. 그러나 곤충을 소재로 한 골다공증 예방 및 치료 연구는 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 골 형성 촉진 효능을 가진 새로운 소재 개발을 위해 갈색거저리 유충 오일의 MG-63 조골세포의 분화 촉진효과를 연구하였다. 조골세포에서 갈색거저리 유충 오일의 독성 및 증식 효과를 평가하기 위하여 MTS assay를 진행한 결과 80 μg/ml 농도까지 세포 독성이 나타나지 않았으며, 48시간 배양했을 때 40-80 μg/ml 농도에서 120% 정도의 세포 증식 효능을 확인 하였다. 갈색거저리 유충 오일이 조골세포 분화에 미치는 영향을 확인하기 위하여 5일간 갈색거저리 유충 오일을 MG-63 조골세포에 처리한 후 ALP 활성을 측정하였다. 그 결과 80 μg/ml 농도에서 무처리 군에 비해 약 180%의 조골세포 분화 촉진 효능을 관찰 하였다. 이 결과는 ALP staining에서도 유사하게 나타났다. mRNA 발현량의 변화를 측정한 결과, Alpl과 Runx2 유전자 발현량이 증가하였고, 단백질 발현량을 측정했을 때에도 유사한 결과를 확인하였다. 이를 통해 ALP와 Runx2 유전자 및 단백질 발현에 의해서 ALP 활성이 증가하고 조골세포 분화가 촉진되었을 것으로 판단되며, 갈색거저리 유충 오일을 이용한 골 형성촉진에 따른 골다공증 예방 및 치료 기능성 소재 개발에 대한 가능성을 확인하였다. Recently, Korea has seen a rapid increase in the elderly population. As a result, osteoporosis, a geriatric disease, has become a social problem. To investigate the novel and natural materials for promoting osteoblastogenesis, we investigated the osteoblastogenic activity of Tenebrio molitor larvae oil (TMO) on the MG-63 preosteoblast cells. The cytotoxicity and proliferation effects of TMO on MG-63 cells were measured by MTS assay. There was no cytotoxicity up to 80 μg/ml. At 40 and 80 μg/ml of TMO (treated for 48 hr), cell proliferation was elevated about 120% compared to the control. The osteoblastogenic activity of TMO was measured with alkaline phosphatase (ALP) activity at 5 days. Doses of 5 to 80 μg/ml of TMO increased ALP activities significantly compared with the control. In addition, expression of ALP and Runx2 (osteoblastogenic markers) were markedly increased after treatment of TMO for 5 days. These results provide evidence that TMO promotes osteoblastogenesis by increasing the gene and protein expression of ALP and Runx2, and they suggest that TMO may be a potential agent for bone formation and preventing osteoporosis.

장수풍뎅이 유충 열수 추출물에 의한 항알레르기와 항염증 효과

이화정(Hwa Jeong Lee),서민철(Minchul Seo),김인우(In-Woo Kim),이준하(Joon Ha Lee),황재삼(Jae-Sam Hwang),김미애(Mi-Ae Kim) 한국생명과학회 2017 생명과학회지 Vol.27 No.10

본 연구에서는 장수풍뎅이 유충 추출물을 이용하여 알레르기 및 염증 반응에 미치는 효과를 확인하였다. 장수풍뎅이 유충 추출물의 항알레르기와 항염증 효능은 Compound 48/80에 의해 활성화된 비만세포(RBL-2H3)와 lipopolysaccharide (LPS)로 활성화된 대식세포(Raw 264.7)로부터 분비 또는 발현되는 β-hexosaminidase, TNF-α, IL-4, IL-6, COX-2, nitric oxide, 및 iNOS를 측정하여 관찰하였다. 비만세포에 장수풍뎅이 유충 추출물과 Compound 48/80을 함께 처리한 경우 비만세포의 탈과립에 의해서 분비되는 β-hexosaminidase의 양이 현저히 감소하였으며 TNF-α, IL-4, COX-2의 발현 또한 효과적으로 감소시킴을 확인할 수 있었다. 또한 LPS에 의해 활성화된 대식세포(Raw 264.7)는 장수풍뎅이 유충 추출물 처리에 의해 염증반응인자인 IL-6와 nitric oxide의 분비량이 현저히 감소함을 확인할 수 있었다. 이상의 결과는 장수풍뎅이 유충 추출물이 알레르기와 염증반응의 원인 물질인 β-hexosaminidase 억제 효과뿐만 아니라, 염증 cytokine의 발현을 저해하는 것으로 보아 알레르기와 염증 질환의 예방과 치료에 효과적으로 이용될 수 있음을 확인할 수 있었다. Traditionally, the larvae of Allomyrina dichotoma (AD), a species of the rhinoceros beetle, have been widely used for their antidiabetic, antihepatofibrotic, antineoplastic, and antiobesity effects. The United Nations’ Food and Agriculture Organization has reported on the possibility of using edible insects in human dietary supplements in the future. However, despite the growing interest in insect-based bioactive products, the biological activities of these products have rarely been studied. Previously, we reported that AD larvae inhibit the in vitro differentiation of adipocytes via transcription factor downregulation. In this study, our objective was to evaluate the effects of a hot-water extract of AD larvae on allergy and inflammation. To investigate the inhibitory effect of the extract on allergic reactions, we measured the levels of β-hexosaminidase, tumor necrosis factor-α (TNF-α), interleukin-4 (IL-4), and cyclooxygenase-2 (COX-2) after activation of RBL-2H3 cells using Compound 48/80. In addition, the inhibitory effect of the extract on inflammation was determined using Raw 264.7 cells after lipopolysaccharide (LPS) stimulation. The extract significantly inhibited the β-hexosaminidase, TNF-α, IL-4, and COX-2 levels in RBL-2H3 cells. Furthermore, it effectively inhibited the inflammatory cytokine IL-6, nitric oxide, and inducible nitric oxide synthase expression in LPS-stimulated Raw 264.7 cells. These results suggest that AD larval extract can be potentially developed as an antiallergic and anti-inflammatory therapeutic agent.

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.

풀무치 에탄올 추출물이 MG-63 조골세포 분화에 미치는 영향

백민희(Minhee Baek),서민철(Minchul Seo),이준하(Joon Ha Lee),김인우(In-Woo Kim),김미애(Mi-Ae Kim),황재삼(Jae-Sam Hwang) 한국생명과학회 2018 생명과학회지 Vol.28 No.12

최근 들어 곤충을 식품 및 바이오 소재로 이용한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러나 곤충을 이용한 조골세포활성 및 분화에 따른 골 형성 촉진 효과에 대한 연구는 아직 미흡한 실정이다. 뿐만 아니라 풀무치를 이용한 기능성 연구는 거의 이루어지지 않고 있다. 따라서 본 연구에서는 골 형성 촉진 효능을 가진 새로운 천연물 소재 개발을 위해 풀무치 추출물의 MG-63 조골세포의 분화 촉진 효과를 연구하였다. 조골세포에서 풀무치 추출물의 독성 및 증식 효과를 평가하기 위하여 MTS assay를 진행한 결과, 1,000 μg/ml 농도까지 세포 독성이 나타나지 않았으며, 48시간 배양했을 때 500-1,000 μg/ml 농도에서 105%와 116%의 세포 증식 효능을 확인 하였다. 풀무치 추출물이 조골세포 분화에 미치는 영향을 확인하기 위하여 3일 및 5일간 풀무치 추출물을 MG-63 조골세포에 처리한 후 ALP 활성을 측정하였다. 그 결과 100 μg/ml 농도에서 positive control로 사용한 조골세포 분화배지(DM)군과 유사한 정도로 분화가 증가하였으며 500 및 1,000 μg/ml 농도에서는 2-3배까지 조골세포 분화가 촉진되었다. 이 결과는 ALP staining에서도 유사하게 나타났다. mRNA 발현량의 변화를 측정한 결과, Alpl과 Runx2 유전자 발현량이 증가하였고, 단백질 발현량을 측정했을 때에도 유사한 결과를 확인하였다. 이를 통해 ALP와 Runx2 유전자 및 단백질 발현에 의해서 ALP 활성이 증가하고 조골세포 분화가 촉진되었을 것으로 판단되며, 풀무치 추출물을 이용한 골 형성 촉진에 따른 골다공증 예방 및 치료 기능성 소재 개발에 대한 가능성을 확인하였다. Insects have been investigated as a novel source of food and biomaterial in several recent studies. However, their osteoblastogenic cell activity has not been sufficiently researched and so, to investigate the potential of this natural material for promoting osteoblastogenesis, we studied the activity of Locusta migratoria ethanol extract (LME) on MG-63 pre-osteoblast cells. The cytotoxicity and proliferation effects of LME on MG-63 cells were measured by MTS assay, and there was no cytotoxicity up to 1,000 μg/ml. With LME treatment of 500 and 1,000 μg/ml for 48 hr, cell proliferation increased to 105% and 116% versus control, respectively. The osteoblastogenic activity of the LME was measured through alkaline phosphatase (ALP) staining at three and five days. As a result, both 500 and 1,000 μg/ml LME concentrations were seen to increase ALP activity by more than three times compared with control at three and five days. In addition, the expression level of the osteogenic markers ALP and RUNX2 was markedly increased after LME treatment. These results demonstrate that Locusta migratoria ethanol extract promotes osteoblastogenesis as evidenced by the increased osteogenic markers and suggest that LME may be a potential agent for bone formation and osteoporosis prevention.

LPS에 의해 활성화된 미세아교세포에서 흰점박이꽃무지 에탄올 추출물의 신경염증 억제 효과

이화정(Hwa Jeong Lee),서민철(Minchul Seo),이준하(Joon Ha Lee),김인우(In-Woo Kim),김선영(Sun Young Kim),황재삼(Jae-Sam Hwang),김미애(Mi-Ae Kim) 한국생명과학회 2019 생명과학회지 Vol.29 No.10

신경염증은 알츠하이머병 및 파킨슨병 과 같은 신경퇴행성 장애의 발병원인에 관련이 있는 미세아교세포의 활성에 의해 매개되므로 신경염증억제는 다양한 뇌질환을 치료할 수 있는 효과적인 해결책이 될 수 있다. 흰점박이꽃무지는 딱정벌레목 풍뎅이과에 속하는 곤충으로 한국, 중국, 일본 및 시베리아에 서식한다. 현재 국내에서는 흰점박이꽃무지가 식용곤충 자원으로서 단백질 공급원일 뿐만 아니라 간보호 효과와 혈행개선 등에 유용한 생리활성 물질을 다량 함유하고 있는 것으로 보고되고 있다. 미세아교세포는 중추신경계에서 염증성 cytokine 및 산화질소의 중요공급원이며 신경면역 및 염증기능 및 기타 다양한 신경생물학적 효과를 발휘한다. 본 연구에서는 LPS(100 ng/ml)를 처리하여 과하게 활성화된 미세아교세포에서 흰점박이꽃무지 에탄올 추출물의 신경염증 억제 효과를 조사하였다. 그 결과, 흰점박이꽃무지 에탄올 추출물은 세포독성 없이 NO 생성을 현저히 억제하였고, iNOS와 COX-2 발현량을 감소시켰으며 LPS에 의해 분비되는 염증성 cytokine의 생성량도 흰점박이꽃무지 추출물에 의해 감소되었다. 이러한 결과는 흰점박이꽃무지 에탄올 추출물이 신경염증 및 퇴행성 신경질환을 예방하기 위한 기능성 물질의 좋은 공급원이 될 수 있음을 시사한다. Neuroinflammation is mediated by the activation of microglia and has been implicated in the pathogenesis of neurodegenerative disorders, such as Alzheimer’s disease and Parkinson’s disease. Therefore, the inhibition of neuroinflammation may be an effective solution to treat these brain disorders. Protaetia brevitarsis seulensis is an insect belonging to the order Coleoptera and inhabits Korea, China, Japan and Siberia. P. brevitarsis seulensis is an edible insect that can be consumed as a protein source for humans. It has been reported that P. brevitarsis seulensis contains useful bioactive substances for hepatoprotection and improving blood circulation, such as indole alkaloids. Microglia cells are the main source of proinflammatory cytokines and nitric oxide (NO) in the central nervous system, which Perform neuroimmune, inflammatory, and other neurobilogical functions. In this study, we investigated the anti-neuroinflammatory effects of P. brevitarsis seulensis ethanol extract (PBE) in activated microglia cells treated with lipopolysaccgarude (LPS, 100 ng/ml). As a result, PBE significantly inhibited NO production without cytotoxicity and decreased the expression levels of inducible NO synthase and cyclooxygenase-2. In addition, the production of inflammatory cytokine secreted by LPS was also reduced by PBE. These results suggest that PBE could be a good source of functional substances to prevent neuroinflammation and neurodegenerative diseases.

RANKL 유도된 파골세포 분화에 대한 풀무치 에탄올 추출물의 분화 억제 효과

백민희(Minhee Baek),서민철(Minchul Seo),이준하(Joon Ha Lee),이화정(Hwa Jeong Lee),김인우(In-Woo Kim),김선영(Sun Young Kim),김미애(Mi-Ae Kim),Sunghyun Kim,황재삼(Jae-Sam Hwang) 한국생명과학회 2019 생명과학회지 Vol.29 No.10

최근 노령인구의 증가로 고령화 사회로 접어들면서 골다공증과 같은 골 대사 질환이 사회적 문제로 대두되고 있다. 파골세포는 골 흡수 역할을 하는 세포이며 골 흡수가 강하게 일어나는 경우 골다공증이 유발된다. 그러나 현재 사용 중인 골 흡수 억제제는 장기간 사용 시 부작용이 발생할 수 있어, 파골세포 분화 억제에 효과가 있는 새로운 소재 개발이 필요한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 풀무치 에탄올 추출물을 대상으로 RANKL에 의해 유도된 파골세포 분화에 대한 억제 효능 확인 및 그 기작을 구명하고자 하였다. RAW264.7 파골세포에서 풀무치 추출물의 독성 및 증식 효과를 확인하기 위하여 MTS assay를 진행하였고 2,000 μg/ml 농도까지 세포 독성은 확인되지 않았다. 풀무치 추출물이 파골세포의 분화에 미치는 영향을 확인하기 위해 3일 동안 RAW264.7 세포에 파골세포 분화 촉진제인 RANKL을 단독 처리 및 풀무치 추출물과 함께 처리한 후 TRAP 활성을 비교하였다. 그 결과 RANKL에 의해 증가한 파골세포 분화가 풀무치 추출물 처리에 의해 농도 의존적으로 감소하는 것을 확인하였다. 파골세포 분화와 관련된 유전자(TRAP, RANK, NFATc1 및 CK)의 발현량 변화를 확인한 결과, RANKL 처리 시에 증가한 유전자 발현량이 풀무치 추출물 처리에 의해 현저하게 감소하는 것을 확인하였고, NFATc1, c-Src와 같은 분화 관련 단백질 발현량 또한 풀무치 추출물 처리에 의해 감소하였다. 풀무치 에탄올 추출물은 NF-κB, ERK 및 JNK 신호전달에 영향을 미쳐 그 결과로 파골세포 분화 억제 효과가 나타나는 것으로 판단된다. 이러한 결과로 보아 풀무치 에탄올 추출물은 골 흡수를 억제하는 역할을 함으로써 골다공증 예방 및 치료를 위한 새로운 기능성 소재로 사용 가능성이 있음을 확인하였다. Recently, there has been an increase in the elderly population of the world. Consequently, bone metabolic diseases such as osteoporosis are emerging as a social problem. Osteoclasts play a role in bone resorption, and osteoporosis is induced when bone resorption occurs excessively. Because currently used bone resorption inhibitors may cause side effects when used for a long period of time, it is necessary to develop a new material that effectively inhibits osteoclast differentiation. This study aimed to confirm the inhibitory effect of ethanol extract of Locusta migratoria on RANKL-induced osteoclast differentiation and its mechanism. The toxicity and proliferation effects of LME on RAW264.7 osteoclasts were measured by an MTS assay. There was no cytotoxicity or proliferation when the osteoclasts were treated with up to 2,000 μg/ml of LME. In order to confirm the effect of LME on the differentiation of osteoclasts, osteoclasts were treated with RANKL alone or with LME for 3 days. As a result of a TRAP (tartrate-resistant acid phosphatase) assay, the increasing osteoclast differentiation by RANKL decreased in a concentration-dependent manner with the treatment of LME. In addition, LME suppressed the expression of differentiation-related marker genes (TRAP, RANK, NFATc1, and CK) and proteins (NFATc1 and c-Src) that had been increased by RANKL. Also, LME influenced the NF-κB, ERK and JNK signaling pathways, resulting in the inhibition of osteoclast differentiation. These results suggest that LME may be used as a novel functional material for the prevention and treatment of osteoporosis by playing a role in inhibiting bone absorption.