뽕나무(Morus alba L.) 열매 열수 추출물 및 oddioside A의 TNF-α 유도성 인간 진피 섬유아세포 손상에 대한 보호 효과
The protective effects of hot water extract from the fruit of Morus alba L. and oddioside A on cultured human dermal fibroblast against TNF-α-induced damages
- 발행기관 강릉원주대학교 일반대학원
- 지도교수 도움말 이창호
- 발행년도 2022
- 학위수여년월 2023. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 도움말 일반대학원 생물학과
- 세부분야 해당없음
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/kangnung/000000011330
- UCI I804:42001-000000011330
- 본문언어 한국어
초록/요약 도움말
피부는 몸의 근육과 기관을 보호하는 기관이며, 내인성 및 외인성 요인들로 인하여 노화가 진행된다. 이러한 요인 중 하나인 자외선은 피부에 손상을 주는 주요 원인으로써 피부가 자외선에 장기간 노출되면 reactive oxygen species (ROS)의 생성으로 DNA 손상 및 단백질 변성이 일어나며, tumor necrosis factor-α (TNF-α) 같은 전 염증성 사이토카인이 증가한다. 자외선으로 인해 과도하게 생성된 ROS 및 TNF-α는 mitogen-activated protein kinases (MAPKs), nuclear factor kappa B (NF-κB)를 포함한 신호전달 경로를 상향 조절한다. 이는 콜라겐분해효소인 matrix metalloproteinase-1 (MMP-1)의 합성을 촉진시키고 콜라겐을 분해시켜 피부의 주름 및 탄력 저하를 유발한다. 따라서 MMP-1 억제 효과를 가지는 천연물은 주름을 포함한 피부 손상 및 노화 개선에 효과가 있을 것으로 간주된다. 본 연구에서는 오디 추출출 및 유래 화합물의 TNF-α로 유도된 인간 진피 섬유아세포 (Human dermal fibroblasts; HDFs) 손상에 대한 효과를 조사하였다. 오디 열수 추출물은 HDFs에서 TNF-α로 유도된 MMP-1 과분비를 억제하였다. 또한 오디 열수 추출물로부터 분리된 화합물 22종의 화합물이 TNF-α로 유도된 MMP-1 과분비를 유의적으로 억제하였다. 그 중, 신규 화합물 oddioside A (1) 및 약리학적 효과에 대한 연구가 미비한 2-O-β-D-glucopyranosyl-4,6-dihydroxybenzaldehyde (7)는 TNF-α로 인한 프로콜라겐(Pro-Collagen I alpha 1)합성 저하에 대한 효과를 평가한 결과, 분비를 회복시켰다. 이는 이 두 화합물이 TNF-α 자극 조건하에 콜라겐분해효소를 억제하고, 콜라겐 전구체 분비는 증가시킴으로써 자외선 및 산화 스트레스에 의한 피부의 세포 외 기질(Extracellular matrix; ECM) 붕괴를 방어하는데 효과가 있을 것으로 기대되었다. 이 결과를 바탕으로, 화합물 1 및 7의 TNF-α 유도성 HDFs 손상에 대한 억제 기전을 조사하였다. 화합물 1 및 7은 TNF-α 유도성 ROS 과생성 및 MAPKs 활성화를 억제하였고, 염증 관련 인자인 NO와 PGE2의 상위 신호전달경로인 NF-κB 인산화 및 COX-2 발현을 억제하였다. 결과를 통합하면 화합물 은 MMP-1 분비 억제 및 Pro-Collagen I alpha 1 분비 증가, COX-2의 발현 감소, MAPKs, NF-κB의 인산화 억제를 통해 TNF-α에 의한 HDFs 손상을 보호한다. 따라서 오디 열수 추출물 및 oddioside A (1), 2-O-β-D-glucopyranosyl-4,6-dihydroxybenzaldehyde (7)는 외부 자극에 의한 산화적 스트레스 및 염증과 관련된 피부 노화 및 손상에 대한 보호 효과를 가질 것으로 기대된다.
more초록/요약 도움말
The skin is an organ that protects the muscles and organs of the body and is subject to aging progress due to intrinsic and extrinsic factors. Among these factors, UV light is a major cause of skin damage. Long-term exposure to UV to the skin causes the overproduction of reactive oxygen species (ROS), induces DNA damage and protein denaturation, and increases the proinflammatory cytokines such as tumor necrosis factor-α (TNF-α). UV-induced overproduction of ROS and TNF-α upregulates various signaling pathways, including mitogen-activated protein kinases (MAPKs) and nuclear factor kappa B (NF-κB). It promotes the synthesis of the collagenase matrix metalloproteinase-1 (MMP-1), which disrupts collagen, and causes skin wrinkling and loss of elasticity. Therefore, natural products inhibiting MMP-1 production are considered to have a protective effect on skin damage and improving effects on skin aging. This study investigated the effects of mulberry extracts and isolated compounds on TNF-α-induced damage on human dermal fibroblasts (HDFs). The hot water extract of M. alba fruits inhibited TNF-α-induced hypersecretion of MMP-1 in HDFs. In addition, 22 compounds in the mulberry extracts showed significant inhibitory effects on TNF-α-induced MMP-1 hypersecretion. Among them, the new compound oddioside A (1) and 2-O-β-D-glucopyranosyl-4,6-dihydroxybenzaldehyde (7), whose pharmacological effects have not been well studied. had recovering effect from TNF-α-induced decrease of Pro-Collagen I alpha 1 secretion in Human dermal fibroblast (HDF) culture. This suggests that compounds 1 and 7 may protect skin extracellular matrix (ECM) degradation by UV and oxidative stress. Based on this result, the inhibitory mechanisms of compounds 1 and 7 on TNF-α-induced HDF damage were investigated. Compounds 1 and 7 inhibited TNF-α-induced ROS hyperproduction and MAPKs activation. It also inhibited NF-κB phosphorylation and COX-2 expression, which are the pro-inflammatory signals resulting in the production of NO and PGE2. Consequently, compounds 1 and 7 protect TNF-α-induced HDF damage by inhibiting the MMP-1 secretion and increasing the Pro-Collagen I alpha 1 secretion and suppressing the COX-2, MAPKs, NF-κB signaling. Therefore, the hot water extract from Mulberry, the fruits of M. alba, and its components, oddioside A (1) and 2-O-β-D-glucopyranosyl-4,6-dihydroxybenzaldehyde (7) are expected to have a protective effect against skin aging and damages related to oxidative stress and inflammation caused by external stimuli.
more목차 도움말
1. 서론 1
2. 재료 및 방법 4
2.1 Extract and Compounds 4
2.2 Sample Preparations 7
2.3 Cell Culture 7
2.4 Cell Viability 8
2.5 Enzyme-Linked Immunosorbent Assay (ELISA) 8
2.6 Reactive Oxygen Species (ROS) Assay 9
2.7 Nitric Oxide (NO) Assay 9
2.8 Western Blotting 10
2.9 Statistical Analyses 12
3. 결과 13
3.1 Effects of the Water Extract from M. alba on MMP-1 Secretion of HDFs in TNF-α-induced HDFs 13
3.2 Effects of Compounds Isolated from the Fruits of M. alba on MMP-1 Secretion in TNF-α-induced HDFs 15
3.3 Effects of Compounds Isolated from the Fruits of M. alba on MMP-1 Secretion in TNF-α-induced HDFs 18
3.4 Effects of Compounds 1 on ROS Production and COLIA1 Protein Expression in TNF-α-induced HDFs 22
3.5 Effects of Compound 1 on Phosphorylation of MAPKs in TNF-α-induced HDFs 24
3.6 Effects of Compound 1 on NF-κB and COX-2 in TNF-α-induced HDFs 26
3.7 Effect of Compound 7 on COLIA1 Protein Expression and ROS Production in TNF-α-induced HDFs 28
3.8 Effect of Compound 7 on NO, and PGE2 in TNF-α-induced HDFs 30
3.9 Effect of Compound 7 on Phosphorylation of MAPKs in TNF-α-induced HDFs 32
3.10 Effect of Compound 7 on Phosphorylation of c-Jun, NF-κB, and COX-2 in TNF-α-induced HDFs 34
4. 고찰 36
5. 결론 42
6. 참고문헌 43
7. 국문요약 59
8. 부록 61
