서실 및 참도박 에탄올 추출물의 아토피 억제 효과에 관한 연구

Abstract

Atopic dermatitis (AD) is a chronic inflammatory disease related to skin hypersensitivity reaction. Currently, most of the dermatitis treatments for AD are topical-based symptom relievers, and since they are unsuitable for frequent side effects and long-term or fundamental treatments, a novel atopic therapy is required. In this study, to find a natural product that is effective in improving AD by using seaweed extracts having antioxidant and anti -inflammatory effects, we investigated the chemical characteristics of Chondria crassicaulis ethanol extract (CCEE), and Grateloupia elliptica Holmes ethanol extract (GEEE), and the effect on the atopic inflammatory response in RBL-2H3 mast cell and atopic model mice. For the moisture, ash, protein, lipid, and total sugar contents of Chondria crassicaulis was 7.59±0.51, 46.16±16.09, 19.41±0.03, 0.82±0.09, 26.29±0.94 (%), and Grateloupia elliptica Holmes was 6.09±0.27, 14.55±0.11, 11.91±0.06, 0.85±0.17, 63.94±4.55 (%). The total polyphenol and total flavonoid contents involved in the antioxidants of seaweed were 1.20±0.02 mg gallic acid equivalents/ g, 0.59±0.00 mg quercetin equivalents/ g for Chondria crassicaulis, and 0.59±0.00 gallic acid equivalents/ g, 0.11±0.01 mg quercetin equivalents/ g for Grateloupia elliptica Holmes, respectively. The pH of CCEE and GEEE were 4.49±0.01 and 6.02±0.01, respectively, and the L*, a*, and b* values of CCEE were 80.01±0.01, -6.02±0.02 and 38.77±0.09, respectively, and those values of GEEE was 79.78±0.04, -7.50±0.04 and 38.82±0.03, respectively. To examine the anti-atopic effects of CCEE and GEEE, cytotoxicity of RBL-2H3 mast cells and beta-hexosaminidase secretion of immunoglobulin E (IgE)/ Dinitrophenyl-conjugated bovine serum albumin (DNP-BSA)-induced mast cells were measured. As a result, CCEE and GEEE effectively reduced the degranulation of mast cells without being toxic to the cells. In addition, in the mouse atopy model was induced with DNCB, the skin severity and serum total IgE secretion level were decreased by the application of CCEE and GEEE. Treatment of CCEE and GEEE downregulated the secretion of pro-inflammatory cytokines interleukin (IL)-4, IL-5, and IL-13 in splenocytes of the atopic-induced mouse model than the negative control group and suppressed the Th 1 cytokine interferon gamma (IFN-ɣ) secretion levels. AD is caused by Th2 cells and is a predominant inflammatory response. Since it is known that the regulation of Th 1 and Th 2 cytokines related thereto contributes to the anti-inflammatory effect. Therefore, this study suggests that CCEE and GEEE are effective in relieving atopy, and it is expected that effective for use in food and pharmaceutical industry.

본 연구에서는 현재의 아토피 피부염 치료를 위한 치료제들의 한계점을 완화하기 위해 천연 해조류인 서실과 참도박의 에탄올 추출물을 이용하여 안전성이 높은 천연 제제를 발견하고자 하였다.

1. 원료의 일반 특성 1.1. 원료의 일반성분과 총당 함량 서실의 일반성분을 분석한 결과, 수분이 7.59%, 회분이 46.16%, 조단백질이 19.41%, 조지방이 0.82%, 총당 함량이 26.29 mg equivalents/ g으로 확인되었다. 참도박의 일반성분을 분석한 결과, 수분이 6.09%, 회분이 14.55%, 조단백질이 11.91%, 조지방이 0.85%, 총당 함량이 63.94 mg equivalents/ g으로 확인되었다.

1.2. 원료의 총폴리페놀과 총플라보노이드 함량 서실의 총 폴리페놀 함량을 측정한 결과, 1.20 mg gallic acid equivalents/ g을 나타냈으며 참도박의 총 폴리페놀 함량은 0.59 mg gallic acid equivalents/ g을 나타내었다. 서실의 총 플라보노이드 함량을 측정한 결과 0.59 mg quercetin equivalents/ g을 나타내었고 참도박의 총 플라보노이드 함량을 측정한 결과 0.11 mg quercetin equivalents/ g으로 확인되었다.

2. 서실 에탄올 추출물의 pH를 측정한 결과, pH 4.49를 나타내었고 참도박 에탄올 추출물의 pH는 pH 6.02를 나타내어 두 해조류 모두 약산성으로 확인되었다. 서실 에탄올 추출물의 색도를 측정한 결과, 명도(L*)와 황색도(b*)가 비교적 높은 80.01과 38.77을 나타내었고 적색도(a*)가 -6.02로 비교적 낮은 값을 나타내었다. 참도박 에탄올 추출물의 색도를 측정한 결과, 명도(L*)와 황색도(b*)가 비교적 높은 79.78과 38.82를 나타내었고 적색도(a*)가 -7.50으로 비교적 낮은 값을 나타내었다.

3. 해조류 추출물의 항아토피 효과 3.1. RBL-2H3 비만세포에 대해 서실과 참도박 에탄올 추출물의 세포 독성을 평가한 결과 10–100 μg/mL의 농도에서 두 해조류 모두 세포 독성이 나타나지 않았다.

3.2. 서실과 참도박 에탄올 추출물이 IgE/DNP-BSA로 유도된 RBL-2H3 cell의 탈과립 정도에 미치는 영향을 β-hexosaminidase의 분비량으로 확인한 결과, 서실 에탄올 추출물은 100 μg/mL의 농도에서 최대 89.29%까지 감소시켰으며 참도박 에탄올 추출물은 100 μg/mL의 농도에서 93.21%까지 감소시킨 것으로 확인되었다.

3.3. DNCB로 아토피를 유도시킨 마우스 모델의 등 부위에 2주 동안 서실과 참도박 에탄올 추출물을 도포했을 때 두 해조류 모두 피부조직의 외형적 변화(홍반, 가려움, 건조피부, 부종, 짓무름 및 태선화)를 유의하게 완화시켰다.

3.4. DNCB로 아토피를 유도시킨 마우스 모델을 임상적 육안 평가법에 따라 매일 각 5가지 항목(홍반, 가려움과 건조피부, 부종과 혈종, 짓무름, 태선화)을 평가하여 점수의 총합을 나타내었을 때 2주에 걸쳐 서실과 참도박 에탄올 추출물을 도포한 경우 점수가 유의적으로 감소하였다.

3.5. DNCB 및 시료의 도포가 끝난 마우스 모델의 비장세포를 분리 및 배양한 배양액의 Th 2 cytokines (IL-4, IL-5)의 함량과 Th 1 cytokine (IFN-γ)의 분비량을 측정한 결과, 서실과 참도박 에탄올 추출물 모두 Th 2 cytokine의 분비를 감소시키면서 Th 1 cytokine의 분비를 증가시키는 것으로 확인되었다.

3.6. DNCB 및 시료의 도포가 끝난 마우스 모델의 혈액에서 혈청을 분리하여 혈청 내 total IgE의 함량을 측정한 결과, 서실과 참도박 에탄올 추출물은 DNCB 단일 도포군에 비교하여 유의적으로 함량을 감소시킨 것을 확인하였다. 이에 따라 서실과 참도박 에탄올 추출물은 면역 조절에 관여하는 Th 1 및 Th 2 cytokines의 분비를 조절하여 아토피 피부염의 증상을 완화하는 것으로 판단된다.