함박꽃나무의 항염증 효능 및 이를 활용한 치주염 치료에 적용
Anti-inflammatory effects of the Magnolia sieboldii and its potential therapeutic application in periodontal disease
- 주제(키워드) 도움말 MSB , inflammation , periodontitis
- 발행기관 강릉원주대학교 일반대학원
- 지도교수 도움말 이 희 수
- 발행년도 2024
- 학위수여년월 2025. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 도움말 일반대학원 KIST강릉분원학.연협동과정
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/kangnung/000000011973
- UCI I804:42001-000000011973
- 본문언어 영어
초록/요약 도움말
최근 연구에서 염증이 다양한 유형의 자극에 대한 보호적인 생리적 반응이라는 사실이 알려져 있다. 그러나 염증을 효율적으로 제어되지 못하면 염증성 물질의 과도한 생성에 의해 관절염, 당뇨병, 패혈증, 알레르기, 다발성 경화증, 암 및 다양한 신경 퇴행성 질환과 같은 병리학적 변화가 발생한다. 약용식물에는 염증성 질환을 치료하는데 유익한 성분들이 풍부하다고 알려져 있다. Magnolia sieboldii K. Koch는 낙엽성 중국 나무 종으로, 폐렴과 부종을 포함한 다양한 질병을 치료하고 완화하는 데 사용되는 Magnoliaceae과에 속한다. Magnolia sieboldii의 잎과 꽃에서 발견되는 에센셜 오일 및 나무껍질 추출물은 우수한 항산화 및 항염 특성을 가지고 있는 것으로 보고 되어있다. 본 연구에서 우리나라에서 자생하는 480종의 천연물 추출물에 대해 항염 효능 스크리닝을 수행하였으며 Magnolia sieboldii 가지(MSB)의 에탄올 추출물이 LPS로 자극된 RAW 264.7 세포에서 강력한 항염증 효능을 보였다. MSB를 활용한 심화연구에서 MSB는COX-2, TNF-α, IL-6, IL-1β, 및 iNOS 발현을 억제하였다. 또한, MSB는 다양한 염증성 사이토카인과 케모카인의 발현과 방출에서 주요 역할을 하는 NF-κB 및 MAPK 신호 전달 경로의 활성화를 억제하였다. 또한 MSB는 LPS로 자극된 RAW264.7 세포에서 HO-1 발현을 증가시키고 Keap1 발현을 제거하며 Nrf2를 활성화하였다. 한편, MSB는 세포 내 ROS 생성을 억제하고 LPS로 자극했을 때 RAW264.7 세포의 대식세포 분화와 지질 방울 형성을 완화하였다. 치조골 흡수 및 기타 치아 지지 조직 손상은 치주질환의 특징이며, 이는 치아 표면에 축적된 치주병균에 의해 유발되는 치주 조직의 만성 감염성 질환이다. 따라서 우리는 MSB가 치주염 치료에 효과가 있는지 확인하기 위해 결찰 유도 치주염 마우스 모델에서 MSB를 처리했하였으며 MSB가 결찰 유도 치주염 마우스의 골 손실을 억제 할 수 있음을 확인하였다. 요약하면, MSB는 MAPK 및 NF-kB 시그널을 억제하고 염증성 사이토카인의 생성을 억제하며 설치류를 활용한 치주염 모델에서 효능을 보여주고 있어 MSB는 치주 질환 치료를 위한 약물 후보의 원료 물질로 사용될 수 있음을 확인하였다.
more초록/요약 도움말
Inflammation is a protective physiological response to various stimuli, but uncontrolled inflammation can lead to excessive inflammatory agents and various diseases. Magnolia sieboldii, a deciduous tree in the Magnoliaceae family, is used in traditional medicine for conditions like pneumonia and edema. In this study, we screened 480 natural product extracts derived from a variety of medicinal herbs and reported numerous plant extracts with anti-inflammatory properties. Here, we found out an ethanol extract of Magnolia sieboldii branches (MSB), which has the strong anti-inflammatory potential on lipopolysaccharide (LPS)-stimulated RAW 264.7 cells. First of all, we investigated the anti-inflammatory effects of the ethanol extract of MSB in RAW264.7 cells. Inflammation in RAW264.7 macrophages was induced by LPS. Our data showed that MSB significantly reduced LPS-induced inflammatory effects by suppressing the release of NO and the activation of iNOS and COX-2. Furthermore, it decreased the expression of pro-inflammatory cytokines such as TNF-α, IL-6, IL-1β and iNOS. Additionally, MSB also mitigated NF-κB and MAPK signaling pathways activation, which play major roles in the expression and release of various inflammatory cytokines and chemokines. In addition, MSB increased the expression of HO-1, decreased the expression of Keap1, and activated Nrf2 in RAW264.7 cells. Meanwhile, MSB suppressed the intracellular ROS’s production and alleviated the differentiation of RAW264.7 cell to macrophage and lipid droplet formation when stimulated with LPS. Alveolar bone resorption and other tooth-supporting tissue damage are hallmarks of periodontal disease, a chronic infectious disease of the periodontium brought on by periodontopathic bacteria that have accumulated on the tooth surface. Therefore, we treated the MSB in ligature-induced periodontitis mice model to check whether MSB has effect in periodontitis treatment. The data showed that MSB can prevent bone loss of ligature-induced periodontitis mice. Overall, MSB exhibits potent anti-inflammatory effects in LPS-induced inflammation in RAW264.7 cells by inhibiting the release of NO, iNOS, and COX-2, as well as blocking the activation of the NF-κB and MAPK pathways. MSB mitigates bone loss in a ligature-induced periodontitis mouse model. These findings suggest that MSB may serve as a potential drug candidate for treating periodontal disease.
more목차 도움말
List of Figure
List of Table
List of Abbreviations
초록 1
Abstract 3
1. Introduction 5
1. Periodontal disease 5
1.1. What is periodontitis? 5
1.2. Inflammatory changes associated with periodontitis 6
1.3. Ligature-induced periodontitis model 7
2. Inflammation 8
3. Inflammatory pathway 11
3.1. NF-κB signaling pathway in inflammation 12
3.2. Role of MAPK pathway in inflammation 14
3.3. Pro-inflammation mediators by LPS 16
3.4. Reactive oxygen species (ROS) generation 19
3.5. Lipid droplet formation 20
4. Nrf2/HO-1 signaling pathways 22
5. Magnolia sieboldii plant 23
2. Material and method 25
1. Preparation of MSB extract 25
2. Chemical and reagents 25
3. Cell culture and cell viability assay 25
4. Determination of Nitric Oxide (NO) 26
5. Western blotting analysis 26
6. Intracellular ROS detection by DCF-DA 27
7. Quantitative Real-Time Reverse Transcription Polymerase Chain Reaction (qRT-PCR) 27
8. Holotomography 29
9. A ligature‐induced periodontitis model 30
10. Statistical analysis 32
3. Results and discussion 33
1. Screening MSB – an extract can reduce the secretion of Nitric Oxide 33
2. MSB extract mitigates the pro-inflammatory cytokines in RAW26.7 LPS-stimulated cells 37
3. Effects of MSB extract on iNOS and COX-2 protein expressions 39
4. MSB extract suppresses the activation of NF-κB signaling pathway induced by LPS 41
5. MSB treatment reduces the LPS-induced MAPK signaling pathway in RAW264.7 cells 44
6. MSB inhibited ROS production in RAW264.7 LPS-induced 47
7. The reduction in lipid droplet accumulation in RAW264.7 cells after MSB treatment 50
8. Effects of MSB in RAW264.7 cell on the Keap1-Nrf2 signaling pathway 54
9. MSB rescued ligature-induced periodontitis in mice 57
10. Anti-inflammatory effect of main chemical components in MSB 59
4. Discussion 64
5. Conclusion 68
Reference 69
Acknowledgement 78
