Studies on the immunological and anti-cancer activity of gryllus bimaculatus water extract
저자
발행사항
공주 : 공주대학교 일반대학원, 2020
학위논문사항
학위논문(박사)-- 공주대학교 일반대학원 : 식품공학과 2020. 8
발행연도
2020
작성언어
영어
DDC
664 판사항(22)
발행국(도시)
충청남도
형태사항
73p ; 26cm
일반주기명
지도교수:변의홍
참고문헌 : p. 63-69
UCI식별코드
I804:44004-000000030036
소장기관
식용 곤충은 풍부한 영양을 보유하고, 좁은 사육공간으로서 다수확이 가능, 자연 친화적이고 식품 및 약용으로서 사용이 가능한 특징, 최근 식품원료로서 사용된 기록, 안전성 및 독성이 없음을 입증하는 과학적인 자료를 기반으로 활용범위를 넓혀가고 있다.
쌍별 귀뚜라미의 경우, 다양한 영양성분, 즉 단백질 및 아미노산, 지방 (불포화지방산, 올레인산 등), 무기질 등이 존재하고, 키틴 및 키토산이 존재함으로 활용 범위가 넓어지고 있다. 한편, 최근 천연물질을 활용하여 새로운 유용성을 확인하고자 하는 연구가 진행되고 있는 바, 본 연구에서는 쌍별 귀뚜라미 물추출물의 항산화활성, 면역세포에서의 면역활성 및 폐암세포에서의 항암 활성을 확인하고자 하였다.
냉동 건조한 쌍별귀뚜라미에 뮬을 넣고 100℃에서 3시간 교반 추출 후 진공감압 농축, 여과멸균, 동결 건조작업을 거친 후, 쌍별귀뚜라미 물 추출물을 제조하여 실험에 사용하였으며, DPPH, ABTS assay를 통해 쌍별귀뚜라미 물추출물이 항산화 활성이 있음을 확인하였다.
본 연구에서 선천성 면역 활성을 측정하기 위해 사용된 대식세포는 외부 병원체를 포식하여 세포 독성 물질을 함유한 Lysosome으로 파괴하는 것이 특징이고, T세포에 파괴한 항원에 대한 정보를 제시하여 면역반응을 활성화시킨다. 이러한 대식세포는 능동 및 수동 면역반응에서 매우 중요한 역할을 하며 iNOS에 의해 생성되는 NO, 동물인 인간의 염증 반응 부위에서 발현되는 COX-2, 그리고 TNF-α, IL-6, IL-1β와 같은 염증성 사이토카인 등을 포함한 다양한 염증 매개물질을 조절한다.
쌍별귀뚜라미 물 추출물을 농도별로 대식세포에 처리 후 세포 생존율을 측정한 결과, 모든 농도에서 세포 독성을 유발하지 않았다. 쌍별귀뚜라미 물추출물을 대식세포주에 농도별 (250, 500 μg/ml)로 처리하여 Western blot 기법으로 증감정도를 확인한 결과, iNOS, COX-2의 발현 정도가 증가함을 확인하였다. 대식세포에서 LPS 처리와 유사한 수준으로 Pro-inflammatory cytokine (TNF-α, IL-6, IL-1β)의 생성이 증가한 것을 ELISA 실험기법으로 확인하였다. 즉, 쌍별귀뚜라미 물추출물에 포함된 유용성분들에 의해 대식세포와 같은 선천성 면역계를 담당하는 식세포에서 유의적으로 사이토카인을 증가시켜 선천성 면역활성을 유도한다는 것을 알 수 있었다. 세포표면 활성인자 (CD)는 대식세포가 활성화된 T세포의 분열을 촉진시키는 항원제시세포로 작용시 필수적으로 요구되는 세포막 단백질로 세포의 활성화와 관련하여 중요한 지표로 이용된다. 이중 CD80, CD86, MHC I, MHC II 의 발현 증가는 대식세포와 같은 식세포의 활성화와 매우 밀접한 관련이 있는데, 쌍별귀뚜라미 물추출물의 처리가 대식세포의 세포표면 활성인자의 발현에 미치는 영향을 유세포 분석기를 이용하여 측정하였고, 모두 증가함을 확인하였다. 즉, 쌍별귀뚜라미 물추출물의 처리 농도가 증가할수록 CD80, CD86, MHC I, MHC II 의 발현량이 증가되는 것으로 나타났고, 면역세포를 활성화시켜 면역 증진 효과를 강화시킨다는 것을 알 수 있다. 또한 생쥐 비장세포에서 면역 사이토카인 (IL-2, IFN-γ)의 수준이 증가함을 보아 쌍별귀뚜라미 물추출물에 의해 선천성, 후천성 면역증진 활성이 있다는 것을 확인하였다. 즉, 면역 증진을 특징으로 하는 바, 쌍별귀뚜라미 물추출물을 이용하여 대식세포를 활성화시켜 선천성 면역을 증진시키고, 비장세포의 활성화를 통한 후천성 면역 증진함으로써, 면역 증진용 약학 조성물 또는 식품 조성물로 개발 가능성을 보여준다.
본 연구에서 사용된 폐암 세포주에 관련하여 폐암이란 폐에 생긴 악성 종양인데, 암세포의 크기와 형태, 병리조직학적 기준에 따라 소세포폐암과 비소세포폐암으로 나뉜다. 암세포의 크기가 작은 것을 소세포폐암이라 하고, 작지 않은 것을 비소세포폐암이라 하는데, 발생하는 폐암의 80~85%를 차지하는 비소세포폐암은 대표적으로 선암, 편평상피암, 대세포암이 있다. 특히 폐암세포 중에서 선암은 발생 빈도가 가장 높고, 폐 말초 부위에 잘 생기며, 여성이나 담배를 피우지 않는 사람도 걸리며, 크기가 작아도 전이가 되는 경우가 많다. 대세포폐암은 폐암의 4~10% 정도 차지하며 폐 표면 근처에서 주로 발생하고 절반 정도는 큰 기관지에서 생긴다. 암세포가 대체적으로 크며, 일부는 빠르게 증식, 전이하는 경향이 있어 다른 비소세포폐암들보다 예후가 나쁜 편이다. 본 연구의 목적은 쌍별귀뚜라미 물추출물이 폐암 중에서 비소세포성 폐암을 치료 또는 예방하기 위한 것이다.
실험결과, 대세포폐암 세포주인 H460를 배양하여 MTT assay를 통한 세포생존율을 측정한 결과, 쌍별 귀뚜라미 물추출물을 농도별 (250, 500 μg/ml)로 처리하여 24, 48시간 배양하였더니 처리 농도가 증가할수록 H460 세포주의 생존율이 저하됨을 확인하였고, 선암세포주인 A549에 대한 항암활성이 없는 것을 확인하였다. 특히, H460 세포주에서는 24시간보다 48시간 처리할수록 생존율 감소 효과가 현저히 증가하는 것을 확인하였다.
caspase는 세포가 정상적으로 생존 및 증식할 경우, 핵과 미토콘드리아의 외막에 불활성 상태인 형태로 존재하지만 다양한 세포 내외부 apoptosis 자극으로 활성화되면 apoptosis를 촉진하게 된다. PARP는 활성화된 effector caspase에 의해 분해되는 대표적 기질 단백질로 정상적인 DNA 수복이나 유전자 안정성 유지에 핵심인자로 작용하지만, 단편화가 되면 PARP의 원래 기능은 상실하게 되며 PARP 단편화는 caspase 활성 의존적 apoptosis 유발의 표식자로 사용된다. 이러한 대세포폐암 세포주에 쌍별귀뚜라미 물추출물에 의한 caspase 활성에 미치는 영향을 Western blot 실험 기법으로 확인한 결과, 쌍별귀뚜라미 물추출물의 처리 농도가 증가할수록 caspase 3, 8, 9 활성이 감소하고 cleaved caspase 3, 8, 9의 발현이 증가, 절단된 PARP 단백질 발현 증가, Bcl-2 family 단백질과 관련된 세포사멸에 의한 것임을 확인하였다. 즉, 쌍별귀뚜라미 물추출물에 의해 대세포폐암 세포주인 H460에서 apoptosis 유도와 관련된 절단된 caspase 활성이 증가되고 절단된 PARP 단백질의 발현이 증가되는 것을 확인하여 쌍별귀뚜라미 물추출물은 apoptosis 유도를 통한 대세포폐암 세포주에 대한 항암효과를 가지는 것을 확인하였다. 따라서, 쌍별귀뚜라미 물추출물이 폐암 중에서 비소세포성 폐암을 치료 또는 예방하기 위한 조성물로 사용 가능함을 시사한다.
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