Anti-inflammatory effect of lipophilic compounds from Laminaria japonica in the LPS-treated RAW 264.7 macrophages

Abstract

다시마 (Laminaria japonica)는 갈조류에 속하는 다시마과의 한 속으로서 한국, 일본 및 중국 등의 극동 아시아 지역에 서식하며, 독특한 맛과 향으로 기호성이 양호하다. 현재까지 알려진 다시마의 효능으로는 다당류 성분에 의한 항균 및 항고지혈증 활성, 수용성 성분에 의한 혈당저하 효과, 지용성 성분에 의한 혈압강하 효과가 있으며, 다양한 in vitro 와 in vivo 실험에서는 다시마 추출물의 항산화 활성과 chemopreventive 활성에 중점을 두고 있다. 그러나 다시마의 친유성 화합물 (Laminaria japonica lipophilic compounds, LLC)의 항염증 효과에 대해서는 아직 알려진 바가 없다. 본 연구에서는 다시마의 추출, 분리 과정 중에서 얻은 LLC의 항염증 효과를 검토하기 위해 쥐의 대식세포주인 RAW 264.7 세포에 lipopolysaccharide (LPS)를 처리하여 염증매개물질의 생성을 유도하고 이에 대한 LLC의 저해효과를 검토하였다. LPS로 유도된 RAW 264.7 세포에 LLC를 농도별 (10, 25, 50 μg/mL)로 처리하고 nitric oxide (NO)와 prostaglandin E2 (PGE2)의 생성량을 측정한 결과, NO의 생성은 농도 의존적으로 억제되는 것으로 나타났고, PGE2의 생성은 50 μg/mL의 농도에서 저해되는 것으로 확인되었다. 이들 염증매개물질을 생성하는 효소인 inducible nitric oxide synthase (iNOS)와 cyclooxygenase-2 (COX-2)의 mRNA 및 단백질 발현 역시 LLC에 의해 세포독성 없이 억제되는 것으로 관찰되었다. 또한 염증 촉진성 (pro-inflammatory) cytokine인 tumor necrosis factor-α (TNF-α), interleukin-1β (IL-1β), interleukin-6 (IL-6)의 생성은 LLC에 의해 농도 의존적으로 저해되는 것으로 나타났다. LLC의 항염증 효과에 관련된 기전을 살펴보기 위해 염증매개물질들의 유전자 발현을 조절하는데 작용하는 전사인자인 Nuclear factor-κappa B (NF-κB)와 activator protein 1 (AP-1)의 promoter 활성에 대한 LLC의 영향을 조사하였다. Luciferase assay를 통해 분석한 결과, LLC 처리에 의해 NF-κB 및 AP-1의 promoter 활성이 억제되는 것으로 나타났고, NF-κB의 경우 western blot 분석을 통해 세포질에서 핵으로의 이동이 감소되는 것을 확인하였다. 그리고 phosphoinositide 3-kinase (PI3K)의 downstream effector protein인 Akt와 mitogen-activated protein kinases (MAPKs) protein인 extracellular signal regulated kinase (ERK), c-Jun NH2-terminal kinase (JNK), p38 MAPK의 인산화가 LLC에 의해 억제되는 것을 확인하였고, 이어서 MAPKs protein의 하위인자이자 AP-1의 구성성분인 c-Fos, c-Jun, activating transcription factor 2 (ATF-2)의 활성 역시 억제되는 것으로 나타났다. 결과적으로, LLC는 LPS로 처리된 RAW 264.7 세포에서 iNOS와 COX-2의 발현 및 염증 촉진성 cytokine들의 생성을 억제하였고, 이는 Akt, ERK, JNK, p38 MAPK 경로의 활성화의 저해와 그에 따른 NF-κB와 AP-1의 억제를 통해 나타나는 것으로 확인되었다. 이상의 결과는 LLC가 패혈증, 여드름, 관절염 등과 같은 염증성 질환의 치료 및 예방을 위한 기능성 식품의 재료로 이용될 수 있을 것임을 시사한다.