생강 및 참취 추출물이 마우스 면역기능에 미치는 영향 = Effects of Zngiber officinale Roscoe and Aster scaber extracts on modulation of immunocompetence in mice

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 생강과 참취로부터 면역증진능을 갖는 식품소재의 일원으로
서 생강의 면역증강효과와 면역 활성 분획을 살펴보고, 면역능에 효과가
있는 것으로 알려진 참취로부터 면역 활성 성분을 추적하고자 한다. 3단
계로 나누어 진행한 연구 결과를 요약하면 다음과 같다.
연구 1(In vitro)의 실험으로 생강 열수 추출물과 에탄올 추출물을 시
료로 사용하였고, 면역 증진능 측정의 지표로서 생강 추출물 첨가에 의
한 마우스 비장세포 증식능 및 복강 대식세포에서 분비하는 사이토카인
(IL-1, IL-6, TNF-α)의 분비량을 측정하였다. 그 결과 생강 열수 추출
물과 에탄올 추출물 투여군의 10 ㎍/㎖ 이상 1000 ㎍/㎖ 이하의 모든 농
도에서 비장세포 증식능을 촉진시키는 효과를 보였다. 복강 대식세포의
사이토카인 분비량을 측정한 결과 생강 열수 추출물 첨가의 경우 IL-1,
IL-6와 TNF-α의 100 ㎍/㎖ 농도에서 모두 대조군에 비해 유의적 높은
분비량을 보였으며, 에탄올 첨가의 경우 10 ㎍/㎖과 100 ㎍/㎖ 농도에서
대조군 보다 높은 분비량을 보였다.
연구 2(Ex vivo)에서는 연구1의 결과를 토대로 하여 생강 열수 추출물
을 2주 또는 4주간 격일로 0, 50, 500 mg/kg b.w의 농도로 6-7주령된
마우스에 경구 투여한 후 비장세포 증식능, IgM 항체 생성 세포수 및
LPS에 의해 활성화된 복강 대식세포가 분비하는 염증성 사이토카인(
IL-1, IL-6, TNF-α, IL-10, IFN-γ)의 분비량과 전구 염증성 사이토카
인인 IFN-γ와 항염증성 사이토카인인 IL-10의 비율(ratio)를 측정하였
으며, 또한 NO 생성량에 미치는 영향을 검토하였다. 그 결과 생강 열수
추출물은 50 mg/kg b.w과 500 mg/kg b.w의 농도에서 ConA나 LPS로
자극시 대조군에 비해 높은 비장 증식능을 보였다. IgM 항체 생성 세포
수 측정 결과 대조군에 비해 유의적으로 높은 PFC 증식을 보였고, 500
mg/kg b.w 농도 투여군에서 최대 수치를 나타냈다. LPS에 의해 활성화
된 복강 대식세포의 사이토카인 분비량을 측정한 결과 IL-1, IL-6,
TNF-α, IL-10, IFN-γ의 분비량은 LPS 자극한 500 mg/kg b.w의 투
여군에서 가장 높은 분비량을 나타내었다. 또한 이들 사이토카인의 비율
변화에서는 LPS 자극시 3∼5의 범위를 유지하여 전구 염증성 사이토카
인인 IFN-γ는 높게 상승하는 반면 항염증성 사이토카인인 IL-10은 상
승을 나타내 전구염증성 사이토카인이 지나치게 상승하는 것을 항염증성
사이토카인이 억제시켜 일정한 비율을 유지시키는 것으로 사료된다. NO
생성량의 경우 LPS를 처리한 500 mg/kg b.w의 투여군에서 대조군에
비해 높은 생성능을 보였다.
연구 3에서는 생강과 참취를 계통 추출하여 면역 활성이 높게 나타난
용매분획물로부터 칼럼으로 면역활성을 추적하여 활성 성분을 찾고자 하
였다. 그 결과 생강과 참취의 클로로포름 분획에서 높은 면역활성을 보
여 주었다. 특히, 참취의 클로로포름 분획물에서 높은 면역 활성을 볼 수
있었고, 이동상으로 클로로포름을 이용한 실리카 칼럼 크로마토 그래피
와 TLC를 통해 면역활성이 높은 10개의 분획물을 얻을 수 있었다. 그
결과 2번째 분획으로부터 면역활성이 높은 1개의 compound를 얻을 수
있었다. 분리한 활성 분획의 H-NMR spectrum에서 전형적인 지방산의
pattern을 나타내었다. 구성 지방산의 종류를 알아보기 위해 methylester
형태로 전환한 다음 GC-MS를 이용하여 혼합물을 분리 확인한 결과 참
취에서 면역활성을 나타내는 혼합물은 nonanedioic acid, myristic acid,
palmitic acid, margaric acid들로 이루어져 있음을 알 수 있었다. 따라서
참취의 면역 활성의 이들 지방산들의 혼합에 의한 효과인 것으로 사료된
다.
이상의 본 연구의 결과 생강과 참취 추출물이 비장증식능과 항체생성
능을 조절시킴으로서 면역능을 증진시키고, 사이토카인간 분비능의 비율
을 조절시킴으로서 면역기능을 높이는 역할을 하는 것으로 사료된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Recently many investigators have initiated searches for immunomodulating
substances from natural food sources. Ginger(Zingiber officinale Roscoe) has
been used as a raw material in many traditional preparations since the
ancient time. As a component of traditional health products, ginger is known
for appetite enhaning, anti-cold or antiinflammatory effect. This study was
performed to investigate the immunomodulative effects of Zingiber officinale
Roscoe and Aster scaber Thunb in mice, using in vitro and ex vivo
experiments. In order to elucidate the immunomodulative effects of Ginger,
water extracts of the plant were orally administrated into mice, and isolated
splenocytes and macrophages were used as experimental model.
In vitro experiment, the mice splenocytes proliferation and three kinds of
cytokine(IL-1 , IL-6 and TNF- ) prodution by peritoneal macrophages
cultured with ethanol or water extracts of Ginger were investigated. In vitro
supplementation of Zingiber officinale Roscoe extracts enhanced the
splenocytes proliferation in both fractions(water and ethanol) compared to
that of control group in all concentrations investigated(10∼1000 ㎕/㎖).
Cytokines of IL-1β, IL-6 and TNF- production was significantly increased
with the supplementation of water(10∼500 ㎕/㎖) or ethanol extracts(250∼
500 ㎕/㎖).
In order to elucidate its ex vivo effect six to seven week old balb/c mice
were fed ad libitum on a chow diet, and water extracts of Ginger were
orally administrated every other day for two or four weeks at two different
concentractions(50 and 500 mg/kg b.w.). The proliferation of mice splenocytes,
the number of plaque forming cells(PFC), the production of five cytokines
( IL-1β, IL-6, TNF- , IL-10 and IFN-γ) secreted by activated macrophage
and NO(nitro oxide) production were used as indices for immunocompetence.
Splenocytes proliferation of ginger(Zingiber officinale Roscoe) with mitogen
stimulation such as ConA and LPS was enhanced at 50 mg/kg b.w. and 500
mg/kg b.w. concentratins compared to that of control group. The effects of
the Ginger(Zingiber officinale Roscoe) water extracts on antibody production
was determined in mice challenged with sheep red blood cells(SRBC) using
hemolytic plaque forming cell assay. The number of plaque forming
cell(PFC) to SRBC of Ginger water extracts were significantly enhanced
when compared with control group. The highest number of antibody
-secreting cell was seen in the mice orally administrated with 500 mg/kg
b.w. In case of cytokine, the highest production of IL-1β, IL-6, TNF- ,
IL-10 and IFN-γwas detected at 500 mg/kg b.w. supplementation group
with LPS stimulation in all cases. Also, Ratio of TNF- , IL-10 was the
range of 3∼5 with mitogen stimulation such as Con A and LPS. NO(nitro
oxide) concentration in macrophage was assessed by measuring the stable
NO metabolite, nitrite, using Griess reaction assay, and NO production were
enhanced at 500 mg/kg b.w. supplementation group with LPS stimulation
compared to control group.
Finally to indentify the immune activating fraction of the plants, the
systematic fractionation of Zingiber officinale Roscoe and Aster scaber
Thunb with methanol, hexane, chloroform, butanol and water was performed
for their separation and refining. The results showed that the chloroform
fraction from Zingiber officinale Roscoe and Aster scaber Thunb had the
highest immune cell activating properties.
In conclusion, this study suggests that Ginger( Zingiber officinale Roscoe)
and Aster scaber Thunb extracts may enhance the immune function by
regulating the splenocyte proliferation and increasing the number of plaque
forming cell. Also they seem to augment inmune function by regulating not
only individual but also the ratio of Th1/Th2 cytokine production by
activated macrophages.