Phycocyanin의 생리학적 특성은 무엇입니까?

피코시아닌 (Phycocyanin, PC)은 광합성 색소이다빛 에너지를 효율적으로 잡을 수 있는 시아노박테리아와 홍조류의 세포에서 발견됩니다.그것은 분자의 무게를 약 40 쿠 가지고 있고, 두아 단위로 구성 되어 있는 α와 β이다.하나의 개방형 사슬 테트라피롤 고리는 펩타이드 사슬에 공유적으로 결합되어 있다.분리 및 정제된 수용성 phycocyanin은 용액 속에서 청색을 띠고 보라색 형광을 방출한다.620 nm의 파장에서 특정한 흡수 피크를 가지며, 순도는 A620/A280으로 표현될 수 있다.수용성, 무독성, 명확성 및 강한 착색력의 장점으로 인해 phycocyanin은 식품 착색제 및 화장품 첨가제로 널리 사용됩니다.Phycocyanin은 형광을 가지고 있어 형광 표지로 사용할 수 있습니다.게다가 연구에 의하면 phycocyanin은 확실한 의학적 가치가 있다고 한다.최근에는 phycocyanin이 항암, 산화 방지, 뇌허혈 손상 치료, 면역력 향상 등 다양한 생물학적 활성을 가지고 있음이 밝혀졌다.phycocyanin에 대한 연구는 천연 해양약물의 연구 열점이 되고 있으며, 이에 필자는 phycocyanin의 생물학적 활성에 대한 고찰을 수행하였다.

phycocyanin의 항암활성 연구 1

1.1 phycocyanin의 체외 항암검사

스피룰리나 단백질이 종양세포를 직접 죽이는 효과가 있다는 사실이 국내외의 문헌에 보고된 바 있다.슈워츠 (Schwartz) 등은 스피룰리나 단백질이 암세포에 억제 효과가 있다는 사실을 발견했다.왕용 등 2)은 spirulina 단백질이 체외에서 배양된 Hela 세포의 성장에 강한 억제 효과가 있으며 배양계에서 spirulina 단백질의 농도가 10 mg/L에서 80 mg/L로 증가하면 억제율이 3.5%에서 31.0%로 점차 증가한다는 것을 발견하였다.천신메이 등 3인은 적절한 용량의 피코시아닌 추출물을 사용했을 때 암세포주의 성장을 직접적으로 억제할 수 있다는 것을 발견했다.또한 다양한 암세포의 성장을 억제하기 위한 phycocyanin 추출물의 최대 유효농도가 다르다는 것을 확인하였다.간암세포인 SMMC-7721의 유효농도는 100 mg/L로 후두암세포인 HEp-2의 50 mg/L보다 훨씬 높다.후두암세포의 성장 억제는 phycocyanin 추출물의 영향에 더 민감하며, 동일 농도에서의 억제 효과 또한 세포에 따라 다르게 나타난다는 것을 나타내어 phycocyanin 추출물을 항암제로 개발할 수 있는 근거를 제공한다.

천톈펑 등 4명은 이온교환과 겔여과 크로마토그래피를 이용해 셀레늄이 풍부한 스피룰리나로부터 셀레늄 함유 피코시아닌을 정제했다.정제된 셀레늄 함유 phycocyanin과 phycocyanin은 인체 악성 흑색종 세포의 성장과 증식을 억제하는 효과가 있다 (A-375).정화의 IC50 selenium-containing phycobiliprotein 그리고 phycobiliprotein은면 65. 9 μ mol/L, 각각 A-375 세포의 상당히 확산을 억제 할 수 있다.또한, phycobiliprotein은 In vitro에서 배양된 인체 백혈병 세포주 HL-60, K-562, U-937세포에 대한 억제효과의 정도가 다르며, 고농도에서 강한 억제효과를 보이는 농심선량효과가 있다.phycocyanin의 큰 분자량 때문에 세포와 직접적으로 상호작용하기는 어렵다.장신 등 5명은 CM-Sepharose F.F. cation exchange chromatography, 투석, 그리고 renaturation을 통해 활성 C-PC subunit을 얻었다.C-PC의 효과, a와 β아 단위 SPC-A-1 폐 선암 세포의 성장을 선에 공부 했었CCK-8 키트를 사용하고 있다.그 결과 phycocyanin과아 단위이 세포의 성장을 억제 한 영향을 줄, β과 subunit, 최고의 영향을 미치고 있 음을 나타내는 그들은 특정 antitumor 잠재력을 가지고 있다.

phycocyanin의 항암활성의 생리학적 기전 연구 1.2

Li Bing 등 6~7)은 phycocyanin의 항암 효과의 기전은 phycocyanin이 미토겐으로서 종양세포 표면의 미토겐 수용체에 결합하여 수용체 교차연결과 protein kinase 활성화를 통해 세포내 CD59 유전자의 전사적 발현을 촉진하여 death domain의 활성화를 유도함으로써 종양세포의 증식을 억제하고 종양세포의 사멸을 촉진하는 것으로 보고 있다.

또한, phycocyanin이 In vitro에서 HeLa 세포의 세포사멸에 미치는 영향과 그 기저 메커니즘을 연구하기 위해 Li Bing et 8은 MTT assay를 통해 phycocyanin이 HeLa 세포의 증식을 억제할 수 있고 집광선량 효과가 있다는 것을 처음으로 발견하였다.이러한 억제 효과가 apoptosis 유도와 관련이 있는지에 대한보다 깊은 이해를 위해, 세포의 특성에 대한 추가적인 연구를 수행하였다.전자현미경 검사 결과 phycocyanin을 처리한 HeLa 세포는 뚜렷한 미세구조 변화를 보였다.agarose gel 전기영동 구조는 phycocyanin이 HeLa 세포에서 DNA 단편화를 유도하고 세포사멸의 전형적인 특징인 ladder와 같은 전기영동 밴드를 생성할 수 있음을 보여주었다.

이어서 flow cytometry를 이용하여 phycocyanin이 HeLa 세포에서 세포주기 변화와 세포사멸에 미치는 영향을 알아보고자 하였으며, 면역조직화학을 이용하여 phycocyanin이 HeLa 세포에서 세포사멸 관련 유전자들의 발현에 미치는 영향을 추가적으로 알아보고자 하였다.그 결과 phycocyanin은 pro-apoptotic 유전자인 Fas와 ICAM-1의 발현을 촉진하고 anti-apoptotic 유전자인 Bc1-2의 발현을 억제할 수 있음을 알 수 있었다.caspase 가 apoptotic 신호전달 경로에서 중요한 역할을 하기 때문에 [9], phycocyanin을 처리한 HeLa 세포에서 caspase의 활성이 추가로 발견되었다.그 결과 caspase-2,-3,-4,-6,-8,-9,-10이 모두 활성화되어 phycocyanin에 의해 유도된 HeLa 세포의 세포사멸이 caspase-dependent 함을 알 수 있었다.시토크롬 C는 미토콘드리아에서 세포질로 방출되는 중요한 호흡사슬 단백질로, [10] 세포사멸을 겪는 세포의 특징이며 세포사멸의 초기 단계를 결정하는 기준으로 사용될 수 있다.이 실험의 결과는 phycocyanin이 cytochrome C의 분비를 유도할 수 있다는 것을 보여주었으며, 또한 phycocyanin이 HeLa 세포에서 apoptosis를 유도함으로써 종양세포를 죽이는 목표를 달성한다는 것을 확인하였다.

COX-2 선택적억제제는 종양의 성장과 종양의 혈관생성을 현저히 억제하고 종양세포의 사멸을 유도하며 또한 화학치료약물의 세포독성과 종양의 방사성민감도를 높일수 있다.Reddy 등 [11]은 phycocyanin이 선택적으로 COX-2 활성을 억제하여 종양세포의 사멸을 유도할 수 있음을 발견하였다.RAW264.7 파골세포는 lipopolysaccharide (LPS)로 자극되었다.그 결과 phycocyanin이이 세포주의 증식에 용량 의존적으로 억제효과가 있음을 알 수 있었다.

2.phycocyanin의 항산화 활성에 관한 연구

국내외 문헌에 따르면 천연 피코시아닌 (phycocyanin)과 다른 피코시아닌 (phycocyanin)은 모두 히드록시기 라디칼 (hydroxyl radicals)과 과산화수소 라디칼 (hydrogen peroxide)을 제거하는 항산화 활성을 가지고 있다 [12-14].phycobiliproteins이 cytokine에 미치는 영향에 대한 연구는 phycobiliproteins이 산화 스트레스를 제거하여 TNF-a 반응을 유도할 수 있다는 것을 발견하였다 [15].

천톈펑 등 4명은 이온교환과 겔여과 크로마토그래피를 이용해 셀레늄이 풍부한 스피룰리나로부터 셀레늄 함유 식물성 단백질을 정제했다.셀레늄 함유 phycobiliproteins의 항산화 활성은 총 항산화능, DPPH 라디칼, 음이온 과산화물 및 과산화수소로 유도된 용혈에 대한 4가지 활성산소에 대한 제거능력을 비교하여 셀레늄 함유 phycobiliproteins의 항산화 활성을 평가하였다.그 결과 정제된 셀레늄 함유 phycobiliprotein이 특정 용량에서 phycocyanin보다 ABTS, DPPH, 음이온 과산화물 및 AAPH 라디칼 제거 능력 측면에서 더 나은 항산화 효과를 나타내었다.유기 셀레늄으로 농축한 후, phycobiliproteins은 항산화성을 현저히 향상시킬 수 있기 때문에 셀레늄이 농축된 phycobiliproteins의 항산화 연구는 최근 광범위한 관심을 받고 있다 [16-18].

청화등 (19)은 해양 Spirulina platensis 로부터 C-phycocyanin의 셀레늄 농축능력과 superoxide 음이온과 hydroxyl 라디칼에 대한 셀레늄 함유 C-phycocyanin의 소거 효과를 연구하였다.그 결과 낮은 농도의 셀레늄 (40 ∼ 80 mg/L)을 첨가하여 재배하였을 때 해양 Spirulina platensis C-phycocyanin의 셀레늄 농축 효과가 담수 Spirulina platensis C-phycocyanin보다 유의적으로 강하게 나타났다.셀레늄 농도 40 mg/L에서 C-phycocyanin은 셀레늄 이용률이 가장 높았고 셀레늄 농축계수 (0.9%;셀레늄 농도 60 mg/L에서 C-phycocyanin이 셀레늄 함량이 가장 높았다 (402 mg/kg).셀레늄이 함유된 C-phycocyanin은 C-phycocyanin보다 superoxide 음이온과 hydroxyl 라디칼에 대한 청소효과가 강하다.소거 효과는 C-phycocyanin의 셀레늄 함량 및 단백질 농도와 양의 상관관계가 있다.셀 레 늄의 selenium-containing C-phycocyanin 그룹이 가장 높은 콘 텐 츠 (402 mg/kg)의 청소 율은 83%와 35% 수산기 superoxide 음이온과 급진 주의자, 각각, 180 μ g/ml의 농도에 있다.과산화음이온과 수산기 라디칼의 제거율은 각각 83%와 35%에 달하였으며, 이는 동일한 조건에서 다른 담수종에서 해당 단백질의 제거효과보다 훨씬 높은 것이다.연구 결과, 해수로 재배한 스피루리나는 C-phycocyanin의 셀레늄 농축능력과 셀레늄을 함유한 C-phycocyanin의 초산화물 음이온을 제거하는데 있어 활성을 크게 향상시킬 수 있는 것으로 나타났다.

왕싱평 등 20명은 비지질계 항산화시험과 in vitro 항산화시험을 통해 Spirulina platensis 단백질의 항산화능력을 연구하였다.그 결과 Spirulina platensis 단백질은 산소 활성산소, hydroxyl 라디칼 및 H2 O2를 제거하는 것과 관련하여 정량적-질적 관계가 좋은 것으로 나타났다.In vitro 시스템에서 gexianmi phycocyanin은 MDA의 생성과 혈액 및 간의 과산화물의 수치를 현저히 감소시켜 세포막과 적혈구를 보호하였다.gexianmi phycocyanin은 생쥐의 간 미토콘드리아 손상에 대한 보호 효과가 있으며 plasma&에 유의적으로 영향을 미치는 것으로 나타났다#39;s는 반응성 산소 종을 청소하는 능력.

섬세포를 보호하는 phycocyanin 연구 3

Zhang Rui 등 [21]은 제2 형 당뇨병 쥐 모델을 확립하고 phycocyanin과 metformin을 이용하여 가배지에 의한 쥐를 치료하였다.핵 요인의 표현 κ B (NF κ B)과 NF κ B 억제 단백질 (나는 κ B)을 이용 하여 섬 세포 가 탐지 되었에서 fish. 만을그 결과 쥐에서 모델링에 성공한 후 공복시 혈당이 유의하게 증가한 것으로 나타났다.중재 및 치료 후 algin blue protein 군과 metformin 군의 쥐의 공복혈당은 모델군보다 유의하게 낮았다.췌장암에 있는 B의 표현 NF κ 당뇨 쥐 세포의 작은 상당히 증가, 반면에나는 상당히 줄어들게 κ B는의 표현이다.치료 후 phycocyanin과 메 트 포민, NF의 표현에서 B κ 췌장암 쥐 세포의 작은 당뇨 모형의 그것보다 현저하게 낮 그룹,의 표현하는 동안나는 κ B는 당뇨병 그룹의 그것보다 상당히 높다.이 phycocyanin의 활동을 억제 할 수 있 다는 것을나 타 냅 κ B/NF κ B 경로에 췌장암 유형 2 당뇨 쥐 세포의 작은 섬에 미치는 효과는 특정 한 보호 췌장 세포 섬이다.

마쉬안 등 [22]도 제2 형 당뇨병 쥐 모델을 확립했다.쥐들이 성공적으로 모델링된 후, 체중이 정상군에 비해 현저히 낮아지고 공복혈당이 현저히 높아졌으며 랑게르한스섬은 위축되고 구조가 불분명하며 세포가 흐트러지고 세포질이 부었고 진액 변성 등이 있었으며 섬세포 iNOS의 발현도 향상되었다.phycocyanin을 처치한 후 공복혈당은 모델군에 비해 유의하게 낮았으며, 그 차이도 유의하였다.phycocyanin과 metformin을 처리한 후 췌장섬세포의 iNOS의 발현이 당뇨병모델군보다 유의하게 낮았으며, 췌장섬세포의 형태학적 구조가 개선되었다.이는 phycocyanin이 당뇨쥐의 췌장 섬세포에서 iNOS의 발현을 억제하고 췌장 섬세포 보호 효과가 있음을 나타낸다.

phycocyanin의 항염증 활성 연구 4

Romay 등 23)은 phycocyanin이 12개의 염증 검사 모델에서 항염증 효과를 나타냈다고 밝혔다.Phycocyanin은 alkyl, hydroxyl 및 peroxyl 라디칼의 제거가 가능하며, ferrous ions (Fe2+) 및 ascorbic acid에 의해 유도된 미세소체의 지질과산화를 억제하고, 항산화 효과는 tumor necrosis factor (TNF)의 억제와 NO 생성과 관련이 있다.곤잘레스 et al. [24] 사용 관장를 규명 하기 위한 4% 1 ml 아세 트 산의 대장 염 모델, 150, 200, 300 μ g/킬로그램의 algin 파란색 단백질 구강 용액이 주어 졌기 30분 전에,과 MPO 활동 24 시간 후에 측정 되어 졌다.대장 조직을 이학적, 미세구조학적으로 검사하였다.그 결과 algin blue 단백질이 MPO 활성을 감소시킬 수 있음을 알 수 있었다.현미경 관찰 결과 알진 블루 단백질은 염증세포의 침입을 억제하고 대장 조직 손상을 감소시키는 것으로 나타났다.Vadiraja et al. [25]은 Phycocyanin이 생쥐에서 ccl4로 유발된 간 손상에 대한 보호 효과가 있으며, 혈청 간 효소 수치를 대조군의 수준으로 거의 회복시킬 수 있고, 간 효소에 대한 보호 효과가 있으며, 6-phosphogluconase와 microsomal cytochrome P140의 손실을 감소시킨다고 보고하였다.

phycocyanin의 간보호 활성에 대한 연구 5

Suo Yourui 등 [26]은 알코올성 간 손상의 쥐 모델을 확립하였고 phycocyanin 복합체 투여가 알코올로 인한 간세포 손상을 효과적으로 억제할 수 있음을 발견하였다.모델군에 비해 phycocyanin 복합투여군에서 쥐의 혈청 ALT 및 AST 수치가 감소하였으며, 저용량 및 고용량군에서 유의한 감소를 보였다.유의적인 용량-효과 관계가 있어 phycocyanin 복합체가 숙취해소와 간을 보호하는 좋은 효과가 있음을 알 수 있었다.쥐에게 algin protein complex를 투여하였을 때, 모든 투여군이 알코올에 의한 지질과산화반응을 유의적으로 억제하고, 혈청 및 간 MDA의 증가를 억제하고, 간세포를 보호하였으며, 투여효과 관계가 유의하였다.알진 단백질 복합체는 장기간 알코올 섭취로 인한 GSH의 고갈을 막을 수 있으며, GSH의 활성을 크게 증가시켜 간세포를 보호할 수 있다.따라서 phycocyanin complex는 알코올을 해독하고 알코올의 간세포 손상을 억제하며 간기능을 보호하는 효과가 있음을 알 수 있다.이밖에 쥐에게 알콜과 피코시아닌 복합체를 동시에 투여하면 간염과 천자괴사 등 조직의 비정상적인 변화를 효과적으로 예방, 치료할수 있다.

6 면역조절 (Immune regulation)

Tang Mei 등 27)은 실험을 통해 phycocyanin이 림프구 변환을 자극하는 phytohaemagglutinin (PHA)의 효과를 촉진시키고, cyclophosphamide에 의해 손상된 후 T 세포가 E 장미를 형성하는 능력을 회복시키며, 특히, 활성 E 장미의 형성에 좋은 회복 효과가 있음을 확인하였다;또한 hydrocortisone을 처리한 정상 생쥐와 면역 기능이 낮은 생쥐로부터 항체 형성 세포의 수와 비장 세포에서 항체를 생산하는 능력을 현저히 증가시킬 수 있다.

7 결론

요약하면, phycocyanin은 독성이 없고 매우 효과적인 자연 발생 물질입니다.약리활동이 광범하며 약리생산과 개발, 마케팅은 현지 농민들의 소득향상과 경제발전에 유리한 조건을 마련해주고있다.셀레늄의 원천을 탐색하고 셀레늄이 풍부한 농산물의 개발을 강화하며 셀레늄이 풍부한 토양을 보호하는것은 지역경제의 지속가능한 발전을 유지하는데 아주 중요한 의의를 가진다.따라서 현지 석탄 연소, 산업 배출, 관개용수 등의 셀레늄 함량 조사를 실시하여 현지 토양 셀레늄 농축 형성 메커니즘을 규명하는 것이 좋다.

참조

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