Hepatoprotective Effects of Dieckol Isolated from Ecklonia cava against Ethanol-induced Liver Damage; In vitro and in vivo

국문 초록 (Abstract)

우리나라는 세계에서 5위 안에 속할 정도로 높은 술 소비량을 보이고 있으며, 습관성 음주자의 수는 약 100~200 만 명 정도로 추산되고 있다. 술을 과잉 섭취하여 체내에 혈중 알코올농도가 높아졌을 경우, 활성 산소 종의 유리라디칼을 생성하게 되어, 지질과산화물을 형성하고 이로 인해, 두뇌와 소화기관 및 심혈관 등의 신체에 악영향을 미친다는 많은 국내외에서 여러 연구 결과가 보고되고 있다. 특히, 간은 알코올 대사과정에서 중요한 역할을 하는 기관으로 알코올성 지방간과 알코올성 간염 및 알코올성 간질환과 간에 치명적인 영향을 받는다고 보고되어 왔다. 따라서, 많은 연구자들은 알코올성 질병의 치료를 위해 다양한 육상식물의 간 보호효과를 연구해왔고, 지금도 간 보호효과를 보이는 새로운 천연 소재를 연구하고 개발하기 위해 노력하고 있다.
해조류는 풍부한 미네랄과 비타민, 다당류 및 polyphenol이 풍부하게 함유되어 있다. 특히 해조류 중, 갈조류에 속하는 감태 (Ecklonia cava)는 다당류와 polyphenol 성분이 주로 함유되어 있고, 그 중, polyphenol 성분인 phlorotannin이 항산화, 항암, 항고혈압, 항당뇨, 항균 및 항바이러스 등과 같은 다양한 생리활성효과를 가진다고 보고되어 왔다. 그러나 해양유래의 유용성분을 이용한 간 보호효과에 대한 연구는 미비한 단계이다. 따라서, 이 연구에서는 제주도 연안에 서식하고 있는 20여종의 갈조류로부터 에탄올로 유도된 간 독성에 대해 가장 높은 Chang cell 보호효과를 보인 감태 (Ecklonia cava)를 가지는 in vitro와 in vivo상에서 간 보호효과를 밝히고 그 기전을 밝히고자 했다.
먼저, Part 1에서는 20여종의 갈조류로부터 제조된 70% 에탄올 추출물이 인간 유래 간 세포 Chang cell에 대한 에탄올 보호효과를 가지는지를 확인하였다. 그 결과, 감태의 phlorotanin 성분인 dieckol과 4% 에탄올이 처리된 Chang cell에서 Extracellular Signal Regulated kinase (ERK)의 활성화를 유도하면서, apoptosis를 조절하여 세포의 DNA 손상을 감소시켜 세포를 보호한다는 것을 확인하였다. 또한, Part 2에서는 에탄올을 투여한 마우스에서 감태 에탄올 추출물이 간 보호효과를 가지는 지를 확인하였다. 그 결과, 에탄올을 투여한 마우스의 생존율과 체중이 에탄올을 처리하지 않은 마우스에 비해 상당히 감소하였는데, 감태 에탄올 추출물을 경구 투여한 마우스는 생존율과 체중이 상당히 증가하였다. 또한 간 손상 척도로 사용되는 Glutarnic oxaloacetic transaminase (GOT)와 Glutarnic pyruvic transminase (GPT) 및 콜레스테롤 함량은 에탄올 투여 마우스에 비해, 감태 에탄올 추출물 투여 마우스군에서 감소하는 경향을 관찰할 수 있었다. 그리고, 조직학적 변화를 확인한 결과에서도 에탄올 투여 시, 지방이 증가하였으며 세포의 손상이 다소 관찰되었으나 감태 에탄올 추출물 투여군에서는 감소시켰다. 이상의 결과를 종합해 보면, 감태 에탄올 추출물에서 분리한 phlorotanin 계열의 성분인 dieckol이 Chang cell 의 보호효과를 보였으며, 또한 에탄올로 간손상을 유발한 Balb/c 마우스에서도 간 보호효과를 나타내는 것으로 볼 때, 감태 에탄올 추출물의 간보호효과를 확인할 수 있었다.

목차 (Table of Contents)

• 국문초록 ⅵ
• LIST OF FIGURES ⅷ
• LIST OF TABLES ⅹⅲ
• INTRODUCTION 1
• Part Ⅰ. Protective effects of Dieckol isolated from Ecklonia cava against ethanol-caused damages in human chang liver cells
• ABSTRACT 5
• MATERIALS AND METHODS 7
• Materials 7
• Isolation of phlorotannins from Ecklonia cava 7
• Cell culture 12
• Assessment of cell viability 12
• Nuclear staining with Hoechst 33342 13
• Cell cycle analysis 14
• LDH cytotoxicity Assay 15
• Western blot analysis 15
• Statistical analysis 16
• Results 18
• Protective effects of brown algae against ethanol-induced injury to Chang cells 18
• Protective effect of Ecklonia cava against ethanol induced injury to Chang liver cells 22
• Isolation and structure determination of phlorotannin compounds from Ecklonia cava 27
• DPPH radical scavenging activity of the phlorotannins isolated from Ecklonia cava 32
• Protective effects of phlorotannins isolated from E.cava against ethanol-induced injury to
• Chang liver cells 34
• Protective effects Dieckol of isolated from E.cava against ethanol-induced injury to Chang
• liver cells 38
• Hepatoprotective of Dieckol isolated from E.cava on phosphorylaton of MAPKs in the
• ethanol induce Chang liver cells 43
• Dieckol modulated the expression levels of apoptosis-related proteins in ethanol induced
• Chang liver cells 45
• Discussion 47
• Part Ⅱ. Hepatoprotective effects of Ethanol extract from Ecklonia cava against ethanol- caused liver damage in Bab/c mice
• ABSTRACT 52
• MATERIALS AND METHODS 54
• Materials 54
• 80% Ethanolic extracts from E. cava 54
• Determination of total dieckol content by HPLC system 55
• Animals 55
• Animal grouping 56
• Biochemical assays 58
• Hematoxylin and eosin (H&E) staining 59
• Results 60
• The HPLC chromatography of ethanolic extract of E.cava 60
• Changes of the body weight and survival rate of experiment mice 62
• Effect of the 80% ethanol extract of E.cava on serum total cholesterol, GOT and GPT levels
• in ethanol – treated mouse 66
• Liver antioxidant enzyme activities and MDA levels 69
• Hepatoprotective effect of 80% ethanol extract from E.cava on ethanol induced fatty liver
• mouse 72
• Histopathological changes of mouse livers 74
• Discussion 76
• REFERENCES 80