Background: Brassica oleracea var. italica (broccoli), a rich source of antioxidants, can prevent various diseases and improve human health. In this study, we investigated the antioxidative effects of broccoli sprout extract on oxidative stress induced by lipopolysaccharide and cisplatin in cell and organ tissue models. Methods: Antioxidative effect of BSE was evaluated using DPPH and ABTS in RAW 364.7 cells, and effects of BSE on testes were investigated using Cisplatin-induced testicular damage model with an in vitro organ culture system. Results: The DPPH assay showed that the antioxidant activity of the alcoholic broccoli sprout extract was higher than that of the water extract. Additionally, the expression levels of antioxidation-related genes, Nrf2 , Gsr , HO-1, and catalase , were significantly increased in broccoli sprout extract-treated RAW 264.7 cells, and the extract suppressed lipopolysaccharide-induced mitochondrial dysfunction. Based on the results in the RAW 264.7 cell culture, the antioxidative effects of the extracts were investigated in a mouse testis fragment culture. The expression of Nrf2 , HO-1 , and Ddx4 was clearly decreased in cisplatin-treated mouse testis fragments and not in both broccoli sprout extract- and cisplatin-treated mouse testis fragments. In addition, the oxidative marker O-HdG was strongly detected in cisplatin-treated mouse testis fragments, and these signals were reduced by broccoli sprout extract treatment. Conclusions: The results of this study show that broccoli sprout extracts could serve as potential nutraceutical agents as they possess antioxidant effects in the testes.

산화적 스트레스는 세포 및 조직 손상을 통해 피부의 탄력 및 보습 기능 저하, 피부 노화 촉진 을 비롯한 다양한 피부질환을 일으킨다. 본 연구의 목적은 인간 피부각질세포 (HaCaT keratinocyte)에서 산화적 스트레스에 대한 붉은 토끼풀 추출물의 효능을 검토하여, 피부에 효과적으로 사용할 수 있는 기능 성 소재로서의 활용 여부를 확인하고자 하였다. 본 연구에서는 붉은 토끼풀 추출물이 인간 피부각질세포에 서 산화적 스트레스에 따른 세포사를 억제시키는 것을 확인하여, 이를 조절하는 보호기전을 규명하였다. 이는 붉은 토끼풀 추출물이 Caspase-3 비활성, 세포사 촉진단백질 Bax 발현 억제, 세포생존 촉진단백질 Bcl-2 발현 증가 및 MAPK 신호전달계 단백질의 인산화 억제를 통해 H2O2에 의해 유도된 산화적 스트레 스를 보호할 수 있다는 것을 확인하였다. 따라서 붉은 토끼풀 추출물은 피부의 산화적 손상을 감소시키는 유용한 소재로 평가되며, 이는 피부보호 및 미용을 위한 다양한 제품 및 산업에 활용 가능성이 높은 것으로 판단된다.

In this study, the marine medaka Oryzias javanicus was exposed to two concentrations of non-toxin-producing red tide dinoflagellate C. polykrikoides (1,000 and 2,000 cells ml-1) for 96 h, and the time-course biochemical responses of antioxidant and immunity parameters were analyzed in the liver tissue. Significant ichthyotoxicity with increasing cell concentrations of C. polykrikoides and exposure period was observed for 96 h. Opercular respiratory rate was lowered in marine medaka exposed to 2,000 cells ml-1 of C. polykrikoides. Intracellular malondialdehyde (MDA) content significantly elevated in response to both cell concentrations. In the case of glutathione (GSH) content, the levels were significantly elevated by 1,000 cells ml-1 of C. polykrikoides, but the contents significantly depleted upon exposure to 2,000 cells ml-1 of C. polykrikoides. Similarly, enzymatic activities of catalase (CAT) and superoxide dismutase (SOD) were increased by 1,000 cells ml-1 of C. polykrikoides, whereas their activities were lowered by 2,000 cells ml-1 of C. polykrikoides. Analysis of the two immunity parameters, alternative complement pathway and lysozyme, showed significantly lowered activities in 2,000 cells ml-1 of C. polykrikoides-exposed liver tissue. These biochemical effects of C. polykrikoides on marine medaka would be helpful for understanding its acute effects in marine fish.

본 연구는 미역(Undaria pinnatifida) 추출물과 쇠미역(Costaria costata) 추출물의 항산화 활성 및 HepG2 세포의 알코올로 인한 산화 손상에 대한 보호 효과를 연구하였다. 미역과 쇠미역 추 출물의 총 폴리페놀과 플라보노이드 함량은 70% 에탄올 추출물에서 가장 높았다. 또한 미역과 쇠미역 70% 에탄올 추출물의 DPPH (IC50 0.33±0.21, 0.48±0.47 mg/ml), ABTS (IC50 0.34±0.30, 0.47±0.17 mg/ml) 라디칼 소거 활성이 열수 추출물 및 10% 에탄올 추출물 보다 높았다. 추출 물의 간 보호 효과를 확인하기 위하여 HepG2 세포에 알코올 산화 스트레스를 유발하여 MTT 분석을 이용하여 세포 생존력을 측정하였다. 미역 및 쇠미역 열수 추출물은 알코올 처리군 (73.95%) 대비 세포 생존율은 각각 89.91~97.63% 및 84.99~90.54%로 농도 의존적으로 증가시 켰다. 본 연구는 미역과 쇠미역 추출물이 간 보호 및 항산화 효과를 나타냄을 확인하였고 알코 올 산화 손상에 대한 간 보호 소재로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

This study was carried out to investigate the effects of supercritical carbon dioxide (SC-CO2) extracts from sweet potatoes (SP) and watermelon (WM) on the oxidative stability of perilla seed oils (POs) over the existing ones. A comparison was done between the oxidative stability of perilla oil (PO) after the addition of 0.1% of SP, and WM extracts and PO without extract. The oxidative stability was measured based on the viscosity, acid value (AV), peroxide value (POV), antioxidant (DPPH) activity, p-anisidine value (p-AV), and fatty acid composition. The viscosities ranges were: PO without extract, from 53.99±0.99 to 74.38±1.61 cps, PO with SP extract, from 53.99±0.10 to 58.73±0.8 cps, and PO with WM extract, from 53.98±0.10 to 56.00±0.70 cps. While the PO containing the SC-CO2 extracts had significantly lower AV, POV, and p-AV, their antioxidant activity was approximately 10 times higher than that of the PO without extract. There were no significant differences in fatty acid composition between SC-CO2 extracts added groups and PO without extract (p<0.05). The findings of this study confirmed that the SC-CO2 extracts from sweet potatoes and watermelon enhanced the oxidative stability of perilla seed oils, and are potential natural antioxidants for use in the food industry.

Gangliosides are glycolipids in which oligosaccharide is combined with sialic acids. Our previous studies have suggested an interplay between ganglioside GD1a/GT1b and meiotic maturation capacity in porcine oocyte maturation. Furthermore, ganglioside GD1a and GT1b are known for its antioxidant activity, but it is still unclear whether possible antioxidant role of GD1a and GT1b is involved in porcine embryos development competence during in vitro culture (IVC). Here, the effects of ganglioside GD1a and GT1b on the embryonic developmental competence during in vitro culture of porcine were investigated. The effects of ganglioside GD1a and GT1b on the expression of ST3GAL2 were confirmed during embryos development (2-cell, 4-cell, 8-cell and blastocyst) using immunofluorescent staining (IF). As a result, the fluorescent expression of ST3GAl2 was higher in embryos at 4-8 cells stage than blastocysts. Blastocyst development rate significantly increased in only 0.1 μM GD1a and GT1b treated groups compared with control group. To investigate the cellular apoptosis, we analyzed TUNEL assay. In case of only 0.1 μM GD1a and GT1b treated groups, the total number of cells in blastocyst compared with control group, but there was no significant difference in the rate of apoptotic cells. We identified the intracellular ROS levels using DCF-DA staining. According to the result, ROS production significantly decreased in blastocysts derived from the 0.1 μM GD1a and GT1b treated groups. These results suggest that ganglioside GD1a and GT1b improve the developmental competence of porcine embryos via reduction of intracellular ROS during preimplantation stage.

뽕잎 (Morus alba L.)을 노루궁뎅이 버섯균사체(Hericium erinaceum)로 발효시켜 열수 추출한 발효물(MA-HE)이 항산화 효소인 Cu,Zn-superoxide dismutase (SOD)와 ceruloplasmin (CP)의 산화적 변형에 미치는 영향을 관찰하였다. 세포질에서 중요한 항산화 활성을 나타내는 Cu,Zn-SOD와 CP는 모두 구리이온을 포함하는 단백질이다. MA-HE은 peroxyl radical에 의해 변형되는 Cu,Zn-SOD와 CP를 모두 보호하였다. MA-HE은 peroxyl radical에 의한 Cu,Zn-SOD의 단백질 fragmentation과 효소의 inactivation을 모두 효과적으로 억제하였다. 또한, MA-HE는 CP의 fragmentation과 inactivation도 효과적으로 억제하였다. MA-HE가 peroxyl radical을 소거할 수 있는 기능을 가지고 있는 지를 확인하기 위해 thiobarbituric acid를 이용한 활성 측정법으로 관찰한 결과, MA-HE는 농도가 증가함에 따라 비례적으로 peroxyl radical 소거 활성이 높아지는 것으로 관찰되었다. MA-HE는 100 μg/mL에 서 44.03% 소거활성을 나타냈다. 따라서, MA-HE는 peroxyl radical을 효과적으로 소거함으로서 세포 내의 항산화 효소를 산화적 손상으로부터 보호할 것으로 생각된다. 이와 같은 결과는 MA-HE가 세포 내에서 발생하는 활성산소종을 효과적으로 소거하여 산화적 스트레스에 의해 야기되는 세포 독성에 대한 보호 작용을 할 것으로 생각된다.

본 연구에서는 고지방 및 고콜레스테롤 식이 흰쥐에 셀레늄 강화 시금치를 공급하여 간 조직의 항산화방어계와 지질과산화에 미치는 영향을 관찰하였다. 실험동물은 체중 150±10 g 내외의 Sprague-Dawley종 수컷 흰쥐를 사용하였으며, 정상식이 대조군(N), 고지방 및 고콜레스테롤 공급군(HF), 고지방 및 고콜레스테롤 공급군에 무처리 시금치 5% 공급군(SPA) 및 10% 공급군(SPB), 고지방 및 고콜레스테롤 공급군에 셀레늄 강화 처리 시금치 5% 공급군(SSA) 및 10% 공급군(SSB)으로 총 6군으로 나누었다. 식이 및 식수는 자유섭취하게 하였으며 4주간 사육한 후 희생시켰다. 간 조직 중의 항산화 효소계인 SOD 활성은 HF군에 비해 셀레늄 시금치 공급군 SSA 및 SSB군에서 각각 31.4% 및 36.9% 증가하였으나 유의적인 차이는 아니였다. GSH-px 활성은 또한 SSA 및 SSB군에서 각각 5.8% 및 12.2% 증가하였으나 유의적인 차이를 나타내지 않았고, catalase 함량은 전체 군에서 유의적인 차이를 볼 수 없었다. 유리기를 소거하는 지표인 간 조직의 superoxide radical 함량은 microsome에서 정상군에 비해 HF군에서 86.7%의 유의적인 증가를 나타내었으나 10%의 셀레늄 강화 시금치를 공급한 SSB군에서는 HF군에 비해 54.8%로 유의적으로 감소하였다. 간 조직의 microsome에서의 산화 단백질 함량은 정상군에 비해 HF 군에서 60.5%로 유의적으로 증가 되었으나 시금치의 공급으로 유의적으로 감소하였다. Mitochondria에서는 정상군에 비해 유의적으로 증가 된 HF군의 carbonyl value 함량이 셀레늄 강화 시금치를 10% 공급한 SSB군에서 23.1%로 유의적으로 감소하였다. 과산화지질의 함량을 적혈구에서 관찰한 결과 정상군에 비해 HF 군에서 59.0%로 유의적으로 증가하였고 10% 무처리 시금치 공급군 및 10% 셀레늄 강화 공급군에서는 각각 유의적으로 감소하였다. 과산화지질의 함량을 간 조직에서 관찰한 결과, 정상군에 비해 HF군에서 42.6%로 유의적으로 증가하였고, 또한 고지방 및 고콜레스테롤 식이로 인해 증가된 과산화지질은 시금치를 공급한 모든 군에서 유의적인 감소를 나타내었다. 특히 무처리 시금치 군에 비해 셀 레늄 강화 시금치에서 유의적으로 더 높은 과산화지질이 감소하였다. 이러한 결과는 시금치에 함유된 여러 항산화 성분이 효과적으로 활성산소종의 소거에 관여함으로써 산화적 손상을 완화시킨 결과로 보이며, 특히 시금치에 셀레늄의 처리는 항산화능의 상승효과에 기여했으리라 사료된다.

육제품에 사용되는 합성 항산화제를 대체할 천연물질에 관한 관심이 높아지고 있다. 본 연구는 냉장 저장 중 아스타잔틴(AX)의 첨가가 유화형소시지의 산화 안정성 및 품질 특성에 미치는 영향을 조사하기 위해 무첨가구인 대조구, 500 mg/kg BHT (Butylated hydroxytoluene), 및 80 mg/kg AX으로 처리하였다. AX의 첨가는 유화형소시지의 pH, 유화 안정성 및 가열 수율에 유의적인 영향을 미치지 않았다(p>0.05). 그러나 육색의 경우 아스타잔틴 첨가구의 초기(day 1) 색상유지력은 합성 항산화제인 BHT와 동일하였고, 적색도는 높게 나타났다(p<0.05). 항산화 능력에서, 처리구간 단백질 산화는 유의 적인 차이가 없었다. 지질 산화의 경우 저장 종료시(day 14) BHT 처리구에서 가장 낮은 값을 나타냈으나 AX 첨가구 또한 무첨가구인 대조구보다 매우 낮게 나타났다(p<0.05). 한편, 경도는 저장 초기에 비해 저장 종료시 BHT와 AX 처리구들에서 대조구에 비해 낮게 나타났다(p<0.05). 그러므로 천연물질인 아스타잔틴은 기존에 사용되는 합성 항산화제인 BHT를 대체하여 항산화제의 역할뿐만 아니라 육제품의 색상 증진제로도 활용 가능할 것으로 판단된다.

국내에서 오래 전부터 오미자와 칠해목은 약용식물로 이용해져 왔다. 오미자의 경우 생리활성 물질인 lignan을 통하여 여러가지 효능들이 연구를 통하여 알려졌으나, 칠해목의 경우 항염증과 관련된 연구가 진행되었을 뿐, 산화 스트레스와 관련된 연구는 미비한 실정이었다. 이에 본 연구에서는 오미자․칠해목의 추출혼합물을 이용하여, 과산화수소로 산화 스트레스가 유도된 SH-SY5Y 신경세포에서의 보호 효과를 알아보고자 하였다. 과산화수소의 처리 농도의 경우, 신경세포 독성 실험을 통하여 100 μM의 농도를 본 연구에 사용하였다. 또한, 오미자와 칠해목 추출물은 SH-SY5Y 신경세포에서 세포 독성이 없음을 실험을 통해 확인하였으며, 과산화수소를 이용한 신경세포 보호효과를 확인한 결과, 30% 에탄올 추출물 50 μg/mL의 농도에서 각각의 추출물에서 가장 높은 보호 효과를 확인할 수 있었다. 이에 오미자․칠해목 추출혼합물의 최적 효능 비율을 알아보기 위해서 각각의 추출물을 다양한 수율로써 6:4, 7:3, 8:2의 비율로 신경세포 보호 활성을 확인한 결과, 오미자와 칠해목 7:3의 비율과 50 μg/mL의 농도에서 가장 높은 신경세포 보호효과가 나왔으며, 이에 본 연구에서 오미자․칠해목 추출혼합물의 최적의 비율과 처리 농도로 사용하였다. Annexin V와 PI를 이용한 SH-SY5Y 신경 세포의 세포사멸을 확인해 본 결과에서도 오지마․칠해목 추출혼합물은 SH-SY5Y 신경세포의 세포사멸를 억제시키는 것을 확인할 수 있었다. 이에 본 연구에서는 오미자․칠해목 추출혼합물이 과산화수소로 유도된 산화적 스트레스에서 SH- SY5Y 신경세포에서 보호 효과가 있다는 것을 확인할 수 있었지만, 그에 대한 메카니즘에 대한 연구는 미비한 실정이다. 이에 차후 연구에서는 오미자․칠해목 추출혼합물의 산화 스트레스에 대한 정확한 기전을 파악하기 위하여 In vitro와 In-vivo에서의 후속적 연구가 필요하다고 사료된다.

Ultraviolet B (UVB) exposure is a risk factor for skin damage resulting in oxidative stress, inflammation, and cell death. The purpose of this study was to investigate the physicochemical properties of Platycodon grandiflorum (PG) to improve its biological activities using a three-step steaming process. We investigated the protective effects of PG and steamed PG extracts on human dermal fibroblasts (HDFs) against UVB radiation-induced oxidative stress and inflammation as well as the underlying mechanisms. The antioxidant potential of the PG extracts was evaluated by measuring the 2,2-diphenyl-1- picrylhydrazyl (DPPH) and 2,2'-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulphonic acid (ABTS) scavenging activity. ABTS and DPPH were shown by the 0, 30, and 70% ethanol extracts of 2S-PG and 3S-PG (IC50, 28~45 and 27~30 μg/mL, respectively). Treatment of UVB-irradiated cells with steamed PG (25~400 μg/mL) did not affect their viability. The streamed PG extract suppressed UVB-induced generation of reactive oxygen species (ROS). In addition, streamed PG extract reduced cyclooxygenase-2 (COX-2) and inducible nitric oxide synthase (iNOS) protein expression in UVB-irradiated HDF, regulating nuclear factor (NF)-κB expression. These findings suggest that steamed PG extract may be potentially effective against inflammation associated with UVB-induced oxidation stress.

본 연구에서는 참죽나무 잎 추출물이 에탄올로 유도된 산화스트레스로부터 간세포를 보호하며, 항산화 효소 유전자 발현을 증가시킴으로써 항산화 활성을 보이는 것으로 사료된다. 또한, 참죽나무 잎에는 플라보노이드가 다량 함유되어 있으며, 특히 퀘르세틴 배당체인 qercetin 3-O-rhamnoside(quercitrin)는 건조중량 100 g당 1,456.0±12.5 mg으로 총 플라보놀 함량(1,874.5±15.5 mg)의 77.7%를 차지하여 참죽나무잎의 주요 플라보놀 성분으로 확인되었다. 결론적으로 참죽 나무 잎 추출물은 알코올에 의한 간 세포의 손상을 보호하고, 산화스트레스를 감소시켰으며, 이는 참죽나무 잎의 주요 플라보노이드인 퀘르세틴과 비교했을 때도 그 효과가 우수함을 확인하였다. 따라서 참죽나무 잎은 알코올에 의해 손상된 간을 보호하는 식품으로서 이용가치가 높을 것으로 기대된다.

본 연구에서는 고지방·고콜레스테롤 식이 흰쥐에서 곰보배추 파우더가 간조직의 항산화 효소활성 및 산화적 손상에 미치는 영향을 관찰하였다. 실험군을 4군으로 나누어 정상 식이군, 고지방·고콜레스테롤 식이군, 고지방·고콜레스테롤 식이에 곰보배추 파우더를 5% 및 10% 첨가한 군으로 각각 나누었다. 간 조직 중의 항산화 효소계인 GSH-px, catalase 및 SOD 활성은 정상군에 비해 HF군에서는 감소되는 경향을 나타내었으나 HF군에 비해 곰보배추 파우더 공급군에서 유의적으로 증가되었다. Superoxide radical 함량을 mitochondria 및 microsome에서 측정한 결과 정상군에 비해 HF군에서 유의적인 증가를 나타내었으나 곰보배추 공급으로 유의하게 감소되었다. 특히 microsome에서는 군간의 유의한 차이도 나타내었다. 간조직의 cytosol 및 mitochondria에서 H2O2의 함량에서는 곰보배추 공급군 모두에서 유의적인 감소로 정상군 수준을 나타내었다. 혈청에서 간수치 GOT 및 GPT를 측정한 결과 10%의 곰보배추의 공급으로 HF군에 비해 유의적으로 감소되었다. 간조직의 microsome 및 mitochondria에서의 산화단백질 함량 또한 곰보배추 파우더의 공급으로 유의적으로 감소하였다. 과산화지질의 함량을 간조직에서 관찰 한 결과 고지방·고콜레스테롤 식이로 인해 증가된 과산화지질이 곰보배추 파우더를 공급한 군에서 유의한 감소를 나타내었다. 곰보배추의 공급으로 고지방·고콜레스테롤 식이로 손상된 간조직의 항산화계는 곰보배추 내 함유되어진 여러 생리활성 물질들이 항산화효소의 활성을 증가시켜 체내에서 생성된 free radical에 의한 산화를 억제시켰으리라 사료되어진다. 이로 미루어 곰보배추는 체내 조직의 산화를 억제하는 항산화작용에 효과적으로 기여함을 알 수 있었다.

스피룰리나는 지구상의 가장 오래된 조류중 하나이며 피코시아닌, 토코페롤, 베타카로틴을 함유하고 있어 노화를 방지한다고 보고된 바 있다. 본 연구에서는 재배방법이 다른 스피룰리나 에탄올추출물의 UVB로 유도된 활성산소종(reactive oxygen species, ROS)의 저해와 항산화효과를 확인하였다. 실내배양 스피룰리나 에탄올추출물(ICAE)과 야외배양 스피룰리나 에탄올추출물(OCAE) 0.1, 0.5, 1 ㎎/㎖의 DPPH 라디칼 소거능과 SOD 유사 활성을 측정하여 항산화효과를 확인하였다. UVB로 유도된 ROS의 저해 효과는 제브라피쉬 배아와 HaCaT 세포를 이용하여 확인하였다. ICAE와 OCAE 0, 0.01, 0.05, 0.1, 0.5, 1 ㎎/㎖을 제브라피쉬 배아와 HaCaT 세포에 처리하고 UVB로 ROS를 유도하였고 DCFH-DA로 염색하여 세포내 ROS의 양을 검출하였다. 항산화효과를 측정한 결과 양성대조군인 ascorbic acid의 DPPH 라디칼 소거능은 73%, SOD 유사 활성은 86%로 나타났다. ICAE와 OCAE 1 ㎎/㎖의 농도에서 각각 43, 57%의 DPPH 라디칼 소거능을 나타내었고, 20, 19%의 SOD 유사 활성을 나타내어 양성대조군인 ascorbic acid보다 낮았지만 유의적인 항산화효과가 있었다. UVB로 유도된 제브라피쉬 배아와 HaCaT 세포의 ROS가 음성대조군보다 증가하였고, ICAE와 OCAE 처리된 군은 농도 의존적으로 UVB만 조사된 양성대조군 보다 ROS가 감소하였다. 본 연구의 결과는 스피룰리나 에탄올추출물이 피부보호용 화장품 소재로 사용가치가 있음을 시사한다.