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국내산과 수입 호두(Juglans regia L.)의 In Vitro 뇌 신경세포 보호효과 및 생리적 대사물질 분석

Metabolic Analysis and Neuroprotective Effect of Domestic and Imported Walnuts (Juglans regia L.)

한국식품영양과학회지 2020년 49권 9호 p.907 ~ 918
문종현, 이욱, 김종민, 박선경, 강진용, 신은진, 김길한, 김현진, 김철우, 허호진,
소속 상세정보
문종현 ( Moon Jong-HYun ) - Gyeongsang National University Division of Applied Life Sciences
이욱 ( Lee Uk ) - National Institute of Forest Science Division of Special Forest Products
김종민 ( Kim Jong-Min ) - Gyeongsang National University Division of Applied Life Sciences
박선경 ( Park Seon-Kyeong ) - Gyeongsang National University Division of Applied Life Sciences
강진용 ( Kang Jin-Yong ) - Gyeongsang National University Division of Applied Life Sciences
신은진 ( Shin Eun-Jin ) - Gyeongsang National University Division of Applied Life Sciences
김길한 ( Kim Gil-Han ) - Gyeongsang National University Division of Applied Life Sciences
김현진 ( Kim Hyun-Jin ) - Gyeongsang National University Division of Applied Life Sciences
김철우 ( Kim Chul-Woo ) - National Institute of Forest Science Division of Special Forest Products
허호진 ( Heo Ho-Jin ) - Gyeongsang National University Division of Applied Life Science

Abstract

본 연구에서는 국내산 및 수입 호두(Juglans regia L.)의 in vitro 항산화 활성과 과산화수소로 유도된 산화적 스트레스로부터의 뇌 신경세포 손상에 대한 보호효과를 확인하였고 이들의 주요 생리적 대사물질을 분석하였다. in vitro 항산화 활성 분석을 통해 국내산의 금곡 품종은 수입 품종보다 상대적으로 우수한 라디칼 소거 활성과 철 환원력, 지질과산화물 억제 활성을 보여주었다. 이후 in vitro 항산화 활성 결과, 국내산 금곡 품종과 미국 품종의 에탄올 추출물을 선별하여 진행했으며 과산화수소로 인한 뇌 신경세포사멸에 대한 세포 생존율 및 산화적 스트레스 생성 억제 효과에서 금곡 품종은 다양한 뇌 신경세포에서 과산화수소로 인한 산화적 독성으로부터 우수한 세포 생존율과 활성산소종 감소 효과를 보여주었다. 품종 간의 유의적인 차이를 나타내는 화합물은 HHDP-glucose isomer 3종, silibinin, pedunculagin/ casuarina isomer(bis-HHDP-glucose) 2종, praecoxin A /platycariin(trigalloyl-HHDP-glucose) isomer 4종, tellimagrandin isomer 1종, casuarinin/casuarictin isomer 2종, ellagic acid derivative, labetalol으로 확인되었으며 우수한 항산화 활성과 뇌 신경세포 보호효과를 나타낸 금곡 품종에서는 상대적으로 HHDP-glucose isomer 1, pedunculagin/casuarina isomer(bis-HHDP-glucose) 2, praecoxin A/platycariin(trigalloyl-HHDP-glucose) 2, 엘라그산 유도물질 등의 대사산물들이 다른 품종에 비해 많이 함유되어 있었다. 국내에서 재배되고 있는 금곡 품종은 우수한 in vitro 항산화 활성과 과산화수소로 유도된 산화적 스트레스로부터의 뇌 신경세포 보호효과를 보였다. 따라서 국내산의 금곡 품종은 수입 호두와 비교 우위의 영양?생리학적 가치를 갖는 기능성식품 소재로써 활용 가능하리라 판단된다.

This study compared the in vitro antioxidant, neuroprotective effects, and metabolic analysis of domestic cultivars of walnuts (Juglans regia L.), such as Gimcheon 1ho, Geumgok, and Geumreung, and cultivars imported from China and USA. All cultivars showed considerable antioxidant activity. In particular, the Geumgok cultivar had the highest antioxidant capacity according to their 2,2′-azino-bis(3-ethyl benzothiazoline-6-sulfonic acid) and 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl radical scavenging activities. An analysis of the ferric reducing/antioxidant power revealed the Geumgok and USA cultivars to have significantly high activity. Moreover, the Geumgok cultivar had a considerable inhibitory effect on malondialdehyde production compared to the imported cultivars. Furthermore, the neuroprotective effect was analyzed based on the antioxidant activity of walnuts. Geumgok showed a protective effect against H2O2-induced oxidative stress in adrenal gland PC12, human neuro-blastoma MC-IXC, and hippocampal HT22 cells. Finally, to identify physiological compounds with antioxidant and neuroprotective activity, walnut metabolites were investigated by ultra-high performance liquid chromatography-quadrupole time of flight/mass spectrometer. Geumgok showed relatively high physiologically active compounds, such as hexahydroxydiphenic acid (HHDP)-glucose isomer 1, pedunculagin/casuarina isomer (bis-HHDP-glucose) 2, praecoxin A/platycariin (trigalloyl-HHDP-glucose) 2, and ellagic acid derivative compared to other cultivars. Based on these results, the Geumgok cultivar, which significantly has in vitro physiological activity compared to other cultivars, could be used as a valuable food for improving the brain function by ameliorating H2O2-induced neurodegenerative diseases.

키워드

Juglans regia L.; walnut; antioxidant activity; neuroprotective effect

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