Bioavailability of Korean Mint (Agastache rugosa) Polyphenols in Healthy Subjects and Caco-2 Systems

Abstract

본 연구는 배초향주정추출물에 함유되어 있는 주된 폴리페놀 성분들이 체내에 얼마나 흡수되는지 확인하기 위해 세포시험뿐만 아니라 인체적용시험도 함께 시행되었다. 본 연구의 세포시험은 대장암 세포인 Caco-2 cell을 이용했다. MTT assay를 통해 세포 독성이 없는 최대 농도 (1000μg/mL)를 구한 다음, transwell에 세포의 monolayer 배양 후 tight junction이 잘 형성되었는지 TEER assay를 통해 확인하였다. 이후 Caco-2 cell permeability assay를 통해 배초향주정추출물의 주된 폴리페놀 성분이 장관의 표피세포를 모방한 monolayer를 투과하는 정도를 apical side와 basolateral side에서의 시간 (0, 0.5, 1, 2, 4, 8 시간) 별 농도에 따라, 그리고 apparent permeability coefficient (Papp)를 궁극적으로 구해 탐구하였다. 본 연구의 인체적용시험은 교차 설계, 단일 섭취, 이중 맹검, 무작위배정, 대조식품 비교 시험으로 진행되었으며 20세 이상 30세 이하 건강한 여성 10명은 온라인 홍보, 포스터 게시를 통해 모집되었다. 연구 참여 기준에 적합하다고 판정된 피험자는 2주 이상 건강기능식품에 대한 고갈 식이 기간을 두었다. 이후 총 10명의 대상자들을 5명씩 시험군과 대조군으로 무작위 배정하고, 배초향주정추출물 정제 또는 대조식품 정제를 투여하였다. 섭취 후 6시간 동안 연구가 진행되었으며 섭취 전 공복상태와 섭취 후 15, 30, 60, 120, 180, 360분 후에 정맥혈을 채취하여 UPLC-MS/MS 분석을 통해 배초향주정추출물의 주 구성성분인 rosmarinic acid, acacetin, 그리고 acacetin glucoside 네 가지의 혈장 속 농도를 측정하였다. 세포시험에서 acacetin은 좋은 흡수율을 보이지만, rosmarinic acid와 다른 glucoside들은 일반적으로 흡수력이 떨어지는 것을 알 수 있었다. 인체적용시험에서는 대조식품군과 배초향주정추출물군이 유의하게 차이가 나는 것을 알 수 있었으며 rosmarinic acid, acacetin, tilianin의 농도가 대부분 시간의 흐름에 따라 증가했다. 이를 통해 (1) glucoside 형태의 성분은 장 점막을 거의 투과하지 못하며, (2) 가수분해를 통한 소화작용에 의해 위장관에서 glucoside 화합물의 흡수가 발생할 수 있으며, (3) 지용성 폴리페놀은 장세포에서 추가로 대사될 수 있다고 사료된다.;Korean mint (Agastache rugosa; KM) is a medicinal plant of the Labiatae mint family that exerts a wide range of health benefits with the presence of polyphenols. Due to the importance of polyphenols in human health, a better understanding is needed on the associations between chemical structures and bioavailability/metabolism in humans. To this end, we performed in vitro Caco-2 cell experiments and a crossover, single-dose, randomized, double-blind, placebo-controlled clinical trial of healthy subjects. This study was conducted to test the following hypothesis profiling by targeted metabolomics: KM major polyphenol components which have small molecular weights and low hydrophilicity are metabolized by hydrolysis-induced digestion. The ultra-performance liquid chromatography/quadrupole time-of-flight mass spectrometry (UPLC-QTOF-MS) analysis showed the main components in KM: rosmarinic acid (RA), acacetin (AC), and four acacetin glucosides. After the treatment of KM, cell and plasma samples were collected and analyzed by ultra-performance liquid chromatography–tandem mass spectrometry (UPLC-MS/MS). In vitro study, AC had a good absorption rate, but RA and other glucosides were generally mal-absorbed. In the clinical study, the concentration of RA, AC, and tilianin (ACG-08) were increased with the significance between placebo and treatment. Taken together, the results of this study support the hypothesis and suggest that single intake of Agastache rugosa tablets may be have a good bioavailability to healthy young women.