초미세먼지 유도성 염증반응에 대한 김(Porphyra tenera) 추출물의 개선 효과

박선경; 강진용; 김종민; 한혜주; 신은진; 허호진

doi:10.3746/jkfn.2020.49.3.295

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저자정보: 박선경 (경상대학교) 강진용 (경상대학교) 김종민 (경상대학교) 한혜주 (경상대학교) 신은진 (경상대학교) 허호진 (경상대학교)

저널정보: 한국식품영양과학회 한국식품영양과학회지 한국식품영양과학회지 제49권 제3호

발행연도: 2020.3

수록면: 295 - 303 (9page)

DOI: 10.3746/jkfn.2020.49.3.295

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김(Porphyra tenera)의 초미세먼지로 유도된 in vitro 세포보호 효과 및 동물모델에서의 염증반응에 대한 개선 효과를 검증하였다. 김 추출물에서 80% 에탄올 추출물에서는 총 페놀성 화합물 및 플라보노이드 계열의 함량이 높은 경향을 나타내었으며, 물 추출물에서는 상대적으로 높은 총 polysaccharide 함량을 나타냈다. 3가지 in vitro 세포주[비강(RPMI-2650), 폐(A549), 뇌신경(MC-IXC)세포]에서의 초미세먼지 유도성 세포독성에 대한 세포 보호 효과를 측정한 결과, 물 추출물에서 세포 내 ROS 함량 및 세포 생존율이 모두 효과적으로 세포를 보호하는 것으로 나타냈다. 이러한 결과를 바탕으로 김 물 추출물을 이용하여 초미세먼지에 노출된 동물모델의 폐 및 뇌조직에서 지질과산화 억제 효과 및 염증 관련 단백질 발현량을 측정하였다. 폐와 뇌조직에서 효과적으로 MDA 함량을 감소시켰으며, TLR-2 및 TLR-4의 발현을 억제시킴으로써 초기 염증반응의 개시를 저해하는 것으로 나타났다. 이러한 TLRs의 발현 억제는 최종적으로 pro-inflammatory cytokine의 발현을 감소시키면서 초미세먼지 유도성 염증반응을 효과적으로 억제시키는 것으로 나타났다. 따라서 본 연구의 결과는 초미세먼지로 유도될 수 있는 염증반응 및 관련 질환에서 김은 효과적인 천연 소재로 판단되며, 이와 관련된 기초연구자료의 활용 가능성이 있다고 판단된다.

Ultra-fine dust smaller than 2.5 μm in diameter (PM2.5) is the causative agent of numerous health hazards and systemic dysfunctions. Absorbed PM2.5 is not easily removed from the body and triggers immediate adverse effects such as oxidative stress and inflammatory-mediated reactions. To evaluate the improving effect of Porphyra tenera on PM2.5-induced toxicity, we investigated the cell protective effects in vitro, and anti-inflammatory effects in a mouse model. P. tenera was extracted using water and 80% ethanol. The water extract showed relatively higher total polysaccharide content than the ethanolic extract, whereas the ethanolic extract had relatively high total phenolic and flavonoid contents. Cell protective effect was evaluated by measuring the intracellular reactive oxygen species contents and cell viability in PM2.5-induced cytotoxicity in nasal epithelial (RPMI-2650), lung epithelial (A549), and brain neuroblastoma (MC-IXC) cells. The results indicate that water extract exerts more effective cell protection. The anti-inflammatory effect of the water extract was subsequently evaluated by measuring malondialdehyde (MDA) contents and inflammation-mediated protein expression levels in lung and brain tissue of the PM2.5-exposed mouse model. Significant inhibition of MDA production was observed as an oxidative stress marker. The water extract also effectively regulated inflammation-mediated protein expressions in the lung tissue, including toll-like receptor (TLR)-2, TLR-4, phospho-JNK (p-JNK), and pro-inflammatory cytokines (interleukin (IL)-1β, tumor necrosis factor-α and IL-6). Furthermore, exposure to the water extract also regulated the expressions of TLR-2, TLR-4, and IL-1β in the brain tissue. Taken together, these results indicate the potential of P. tenera extracts as immunomodulators of PM2.5-mediated inflammation.

#anti-inflammation #cell protection #PM2.5 #Porphyra tenera #ultra-fine dust

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