Effects of Schizandra chinensis extract against tert-butyl hydroperoxide induced oxidative hepatic damage in rats

Abstract

This study investigated the antioxidant activities and hepatoprotective effects of Schizandra chinensis Baillon extract (SCE) in vitro and in vivo. In vitro study, screening of fourteen SCEs which were prepared under various extraction conditions was conducted based on their antioxidant capacities. Among the fourteen SCEs, the extract which was prepared with 60% ethanol for 3h at 60°C (Sample N) showed the highest antioxidant capacities. In vivo study, the hepatoprotective effects of SCE (Sample N) that was selected from in vitro study was examined with its anti-inflammatory and antioxidant activities in tert-butyl hydroperoxide (t-BHP) induced oxidative liver damage rats. The rats were pretreated SCE (300, 600 and 1200mg/kg B.W.) or saline once daily for 14 consecutive days. On day 14, t-BHP (0.8mmol/kg B.W., i.p.) was injected into each animal except normal control and after 16 hours the rats were sacrificed. Serum alanine aminotransferase (ALT) and aspartate aminotransferase (AST) activities tended to decrease in high-dose of SCE pretreated rats (SCE-H) and histopathological evaluation of the rat livers revealed that SCE significantly reduced the incidence of liver lesions. SCE pretreated groups showed dose-dependent decrease in hepatic pro-inflammatory cytokine, tumor necrosis factor alpha (TNF-α) compared to t-BHP control group (TC). Also, SCE prevented a decrease of superoxide dismutase (SOD) activity that was induced by t-BHP in low dose (SCE-L) and displayed dose-dependent induction of phase II antioxidant / detoxifying enzymes expression such as glutathione S-transferase (GST), glutamate–cysteine ligase catalytic subunit (GCLC) in mRNA, especially in high dose (SCE-H). Based on these results, we suggest that ethanolic extracts of Schizandra chinensis Baillon exhibits a protective effects against t-BHP-induced oxidative hepatic damage by its antioxidant and anti-inflammation characteristics.;본 연구에서는 오미자(Schizandra chinensis Baillon) 추출물의 항산화 및 항염증 효과를 기반으로 한 간 보호 기능성을 확인하기 위해 in vitro 스크리닝 및 in vivo 시험을 수행하였다. In vivo 시험의 시료 선정을 위해 수행된 in vitro 시험에서 추출 조건이 서로 다른 14가지의 오미자 추출물 중, 60% 에탄올을 용매로 하여 60℃ 에서 3시간 동안 추출된 시료 (Sample N)의 항산화능이 DPPH 자유 라디칼 소거능 및 철 환원능 평가 시험 모두에서 가장 우수함을 확인할 수 있었다. In vitro 시험 결과를 바탕으로 선정된 오미자 60% 에탄올 추출물 (Sample N)이 산화적 스트레스로 인해 유도된 간 손상 동물 모델에서 나타내는 항산화 및 간 보호 효과를 확인하기 위해 in vivo 시험을 수행하였다. 14일간 오미자 에탄올 추출물을 농도별 (300, 600, 1200 mg/kg B.W.)로 투여한 실험 동물에게 희생 16시간 전 산화적 스트레스를 통해 간 손상을 유발하는 것으로 알려진 tert-butyl hydroperoxide (t-BHP) 를 0.8mmol/kg B.W.의 농도로 복강 투여하였다. 간 조직의 형태학적 분석에서 t-BHP 대조군(TC)과 비교하여 오미자 추출물 투여군에서 간 조직 내 호중구의 침윤과 간세포의 종창 및 괴사가 감소한 것으로 확인되었다. 또한, 간 손상 지표인 ALT 및 AST 활성은 t-BHP 대조군(TC)에 비해 오미자 추출물 고용량군(SCE-H)에서 감소하는 경향성이 확인되었다. 항염증 효과를 확인하기 위한 시험에서는 오미자 추출물의 투여가 t-BHP 대조군(TC)에 비해 간 조직에서 염증성 사이토카인인 TNF-α의 수준을 농도 의존적으로 감소시키는 것을 확인할 수 있었다. 반면, 산화적 스트레스에 의한 손상 정도를 나타내는 혈액 내 지질과산화물 및 간 조직의 DNA 손상 지표 수준에서는 모든 군 간에 유의적인 차이가 없었다. 항산화 시스템에 관여하는 항산화 물질 및 효소의 활성을 확인해본 결과, 기타 지표에서는 모든 군간에 유의적인 차이가 나타나지 않았으나, t-BHP 투여에 의해 감소된 적혈구의 SOD 활성이 오미자 추출물 저용량군(SCE-L)에서 유의적으로 증가함을 확인할 수 있었다. 오미자 추출물이 외부 독성 및 산화 물질의 해독 및 항산화 작용에 미치는 영향을 확인해보기 위해 관련된 효소의 유전자 발현을 RT-PCR로 측정해 본 결과, 독성 물질의 배출과 GSH 합성에 관여하는 GST, GCLC 및 GCLM의 발현이 농도 의존적으로 증가함을 확인할 수 있었다. 이상의 시험 결과를 바탕으로 하여 기능성 식품 소재로서 오미자 추출물의 항산화 및 항염증 효과와 이를 바탕으로 한 간 보호 효과를 기대해 볼 수 있을 것으로 판단된다. 따라서, 이를 과학적으로 뒷받침할 수 있는 근거 자료로서 관련 기전에 대한 추가 연구가 필요할 것으로 보인다.