Abstract

This study was designed to explore new nutraceutical and cosmetic resources possessing biological activities from the plant kingdom. To fulfill this purpose, we analyzed the anti-oxidative, anti-melanogenic, and anti-inflammatory activities of Zanthoxylum schinifolium extract (ZSE) and its solvent fractions using in vitro assays and cell culture model systems. Three kinds of ZSE treated with methanol, ethanol, and water exhibited potent anti-oxidative activities through DPPH radical scavenging capacity, and inhibited in vitro DOPA oxidation. Furthermore, Z. schinifolium methanol extract (ZSME) inhibited the ${\alpha}$-melanocyte stimulating hormone, which induces melanin contents in B16F10 cells. Its anti-melanogenic activity originates from the inhibition of tyrosinase enzyme activity and melanogenesis related protein expression. Moreover, lipopolysaccharide induced nitric oxide production in the RAW 264.7 cell line was also ameliorated by ZSME treatment in a dose dependent manner. Among the four solvent fractions of ZSME treated with dichloromethane, ethyl acetate, n-butanol, and water, three fractions, except water, showed significant anti-melanogenic and anti-inflammatory activities. Taken together, these results provide important new insights into Z. schinifolium, indicating that it possesses numerous biological activities such as anti-oxidative, anti-melanogenic, and anti-inflammatory activities. Therefore, it may well serve as a promising material in the field of nutraceuticals and cosmetics.

본 연구에서는 한약재로 사용되고 있는 산초 과피 추출물의 기능성 소재로서의 활용 가능성을 알아보기 위해 산초 추출물 및 분획물이 보유한 항산화, 미백 및 항염증 활성을 in vitro assay system 및 cell culture model system을 이용하여 분석하였다. 그 결과 산초 MeOH, EtOH, 열수 추출물 모두 강한 DPPH radical 소거 활성 및 tyrosinase 효소 활성 저해를 통한 DOPA 산화 억제능을 보였다. B16F10 mouse melanoma cell을 이용하여 ${\alpha}$-MSH에 의해 유도된 세포 내 melanin 생성에 미치는 산초 추출물의 영향을 알아본 결과 농도의존적인 melanin 생성 억제능을 보였고 세포의 tyrosinase 활성 저해능 또한 이와 일치하는 결과를 보여 산초 추출물에 의한 melanin 생성 억제능이 tyrosinase 효소 활성 억제 및 melanogenesis 관련 단백질 발현 저해에서 기인한 것으로 판단된다. 또한 RAW 264.7 murine macrophage cell을 이용하여 산초 추출물의 항염증 활성을 분석한 결과 농도의존적인 NO 생성 저해능을 보였으며 이는 NO 생성 단백질인 iNOS의 발현 저해에서 기인함을 단백질 발현 분석을 통해 확인하였다. 산초 추출물에 존재하는 활성물질을 규명하기 위해 용매 분획을 실시한 후 각 분획물의 미백 및 항염증 활성을 비교 분석한 결과 물 층을 제외한 모든 용매 분획이 활성을 보유함을 확인하였다. 이러한 결과를 통해 산초 추출물이 높은 항산화능과 미백활성, 그리고 항염증 활성을 보유함을 확인할 수 있었으며, 이러한 결과는 미백활성을 비롯한 생리활성 보유 천연물 소재 탐구의 기초자료로 유용하게 쓰일 것으로 사료된다.

Keywords

• Zanthoxylum shinifolium;
• anti-oxidative activity;
• anti-melanogenic activity;
• anti-inflammatory activity