미강발효추출물의 면역활성과 항암효능 연구

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Abstract

Immune-enhance and anti-tumor effect of exo-biopolymer extract from submerged culture of Lentinus edodes with rice bran

An Sub Yeom

Department of Medical Science, Graduate School,
Korea University, Seoul, Korea
(Directed by Professor Youn Seon Choi, M.D., Ph.D.)


Background : Rice bran is a byproduct of the milling process of rice. Rice bran contains several polysaccharides which consist of hemicellulose, beta-glucan, arabinoxylan, pectin and others. The hemicelullose indgredient of rice bran, which studies have shown is special for its high antitumor effect, has given rice bran attention as a new biological response modifier (BRM) material. While rice bran consists mainly of plant cell wall constituents, its less digestibility and absorption rate in human body consumption is a problem. Therefore, studies to enhance biological activity by improving these problems have been performed. Fermented rice bran extract, exo-biopolymer from submerged culture of Lentinus edodes with rice bran (EBLE) uses biological conversion (bioconversion) techniques to assist the degradation of rice bran fiber induced by carbohydrolase from Lentinus edodes. In previous studies, the polysaccharide components from exo-biopolymer extract promote proliferation of mouse macrophages and spleen cells, and improve immune function showing potential as a material represented as BRM, but research is still limited. Thus, the purpose of the present study is to evaluate the immune-enhancing and immune-modulation effects of exo-biopolymer submerged culture of L. edodes with rice bran in vitro and in vivo, and is to investigate the possibility as a new BRM material.

Material and method : In vitro cell cytotoxicity of EBLE was measured by MTS assay on L929 mouse fibroblast cells. The evaluation of antioxidative activity of EBLE was performed by measuring oxygen radical absorbance capacity and total antioxidant status. In vivo atopic dermatitis of NC/Nga mice were induced with DNCB as applied to shaved dorsal fur (group n=7). EBLE administered for 4 weeks at a 250 mg/kg dose by using oral zonde. Skin lesions of atopic dermatitis were evaluated using a modified SCORAD index. The mouse ascites cancer model was induced with an intraperitoneal injection of sarcoma 180 murine fibrosarcoma cell line to ICR mice at a concentration of 1×106 cells/mouse (group n=10). EBLE applied to mice by oral administration or intraperitoneal injection for 2 weeks at a 250 mg/kg dose. The survival rate and prolongation rate were evaluated at the time of 50% of the population of mice. The cancer cell growth rate was calculated by increament of body weight. Hematopoietic profiles measured from angular vein blood of mice.

Results : Cell cytotoxicity of EBLE on L929 mouse fibroblast did not appear at 500 ㎍/ml. The total oxygen radical absorbance capacity and total antioxidant status were measured 772 μmole TE/g and 0.4 mmol/100g. In DNCB induced atopic dermatitis model of NC/Nga mice, SCORAD index less scored in EBLE administered group. Atopy related peripheral and splenocytes cytokines, IgE, IL-4 and IL-10 were significantly decreased in EBLE administered group. IFN-γ and IFN-γ/IL-4 ratio was significantly increased in EBLE administered group. In sarcoma180 bearing ascites cancer mice model, the cancer cell growth rate was significantly decreased in EBLE treated group, however the survival rate and prolongation rate were significantly increased.

Conclusion : Results of the study, EBLE has a high antioxidant capacity, antiallergic activity, and anticancer activity. However more research is required about the mechanisms of immune-modulation activity and clinical studies.
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Key words : Rice bran, BRM, Biological response modifier, immune, immune stimulate, immunomodulator

국문 초록 (Abstract)

국문 요약

연구 배경 :
인체의 면역기능이 정상적으로 작동하지 않으면 감염증, 알레르기 또는 암 등의 질병이 발생할 수 있는데, 다양한 의약품의 부작용 또는 의학적인 한계로 인하여 부작용이 없으면서 면역조절 기능으로 인체를 정상화 시켜줄 수 있는 생물학적조절인자 (BRM)의 개발의 필요성이 높아지고 있다. 미강발효추출물 (EBLE)은 생물학적 전환기법을 이용하여 미강에 포함된 다양한 영양성분과 항암활성 등의 기능성을 갖는 것으로 보고되어 있는 수용성 헤미셀룰루스, 특히 아라비녹실란과 같은 기능성 다당체의 생산량을 증가시키고 분자량을 낮춤으로써 인체의 이용률과 생리활성 기능을 높여준 물질로 면역조절 기능과 항암 활성 등의 다양한 기능을 갖는 것으로 보고되었다. 본 연구에서는 미강발효추출물의 생물학적조절인자로의 개발 가치를 규명하기 위한 전임상 연구로서 세포독성, 항산화 활성, 항 알레르기 활성 및 항암 활성을 평가하였다.

연구 방법 :
In vitro 연구로 미강발효추출물의 안전성에 대하여 L929 세포주를 이용하여 세포독성을 평가하였으며, 항산화 활성을 평가하기 위하여 브로콜리의 가식부, 씨앗 및 싹 추출물과 대조하여 총 항산화능 (total ORAC value) 및 총 항산화물질량 (TAS)을 측정하였다. In vivo 연구로 미강발효추출물의 면역조절 기능을 평가하기 위하여 NC/Nga mouse를 이용한 DNCB 유도 아토피 피부염 모델에 대한 개선능력을 평가하였으며, 항암 활성을 평가하기 위하여 ICR mouse에 sarcoma180 세포를 복강 이식한 복수암 실험 모델에 대한 생존률 및 암 세포의 증식 억제를 평가하였다.

결과 :
미강발효추출물은 L929 세포에 대하여 500 μg/ml농도까지 세포독성을 나타나지 않았으며, 총 항산화능과 총 항산화물질량이 브로콜리보다 높은 것으로 평가되었다. 미강발효추출물의 섭취는 아토피 피부염을 유발한 mouse의 면역세포에서 cytokine 분비를 조절하여 증상을 개선시켜준 것으로 나타났으며, 복수암을 유발한 mouse의 암 증식률을 억제함에 따라 생존율을 증가시킨 것으로 평가되었다.

결론 :
본 연구의 결과 미강발효추출물은 높은 항산화 활성과 항알레르기 기능 및 항암작용을 갖는 것으로 나타났다. 따라서 이상과 같은 연구 결과로부터 생물학적조절인자로서 미강발효추출물의 임상적용에 대한 높은 가능성을 제시하였다.

목차 (Table of Contents)

• 논문 목차
• Abstract........................................................................................................6
• Ι. 서론…........................................................................................................9
• Ⅱ. 연구 방법................................................................................................18
• Ⅲ. 연구 결과.................................................................................................30
• Ⅳ. 고찰...........................................................................................................55
• Ⅴ. 결론...........................................................................................................64
• Ⅵ. 국문요약...................................................................................................65
• Ⅶ. 참고문헌...................................................................................................67