Anti-oxidative and Neuroprotective Activities of Pig Skin Gelatin Hydrolysates

돈피젤라틴 효소분해물의 항산화 활성 및 신경세포보호효과

This study was conducted to determine the antioxidative and neuroprotective effect of pig skin extracts (PS) and pig skin gelatin hydrolysates (LPS) using a human neuroblastoma cell line (SH-SY5Y). The extraction yield of PS was 3 fold higher than that of LPS. The protein content of PS was about 10 fold higher than that of LPS (p<0.05). Also LPS increased antioxidative activity dose dependently, and the activity was significantly higher than PS at all concentration (p<0.05). DPPH radical scavenging activity of LPS at 50 mg/mL was 92.97%, which was similar to $1{\mu}M$ vitamin C as a positive control. ABTS radical scavenging activity of LPS (20 mg/mL) was 89.83% and oxygen radical absorbance capacity of LPS at 1 mg/mL was $141.39{\mu}M$ Trolox Equvalent/g. No significant change of human neuroblastoma cells was determined by MTT test. Cell death by oxidative stress induced by $H_2O_2$ and amyloid beta 1-42 ($A{\beta}_{1-42}$) was protected by LPS rather than PS. Acetylcholine esterase was significantly inhibited, by up to 33.62% by LPS at 10 mg/mL. Therefore, these results suggest that pig skin gelatin hydrolysates below 3 kDa have potential to be used as anti-oxidative and neuroprotective functional additives in the food industry, while further animal test should be determined in the future.

각 돈피추출물의 수율과 단백질함량은 고분자 PS 처리구에서 높은 함량을 나타내었으며, 특히 단백질 함량은 저분자 LPS 처리구에 비해 유의적으로 높았고, 약 10배 정도의 높은 단백질 함량을 나타내었다(p<0.05). 항산화활성 측정결과 처리 농도가 증가할수록 높은 항산화 활성을 나타내었으며(p<0.05), 특히 고분자 PS 처리구에 비해 저분자 LPS 처리구에서 유의적으로 높은 효과를 나타내었다. ORAC 활성은 LPS 농도 1 mg/mL일 때, $141.39{\mu}M$ TE/g의 높은 활성을 나타내었다. 각 돈피추출물을 신경모세포종 SH-SY5Y 세포에 고농도로 처리한 결과 세포에 독성을 나타내지 않았다. 신경세포에 과산화수소를 처리하여 유발시킨 산화적 스트레스에 대한 PS와 LPS의 신경세포 보호효과를 확인한 결과, 모든 처리구에서 농도 의존적으로 세포 보호효과를 나타내었다. 특히 저분자인 LPS 처리구 농도 $100{\mu}g/mL$일 때, 86.45%의 세포생존율을 보였으며 $H_2O_2$ 대비 29.98%의 신경세포보호효과를 나타내었다. 독성 단백질인 $A{\beta}_{1-42}$를 처리하여 신경세포 보호효과를 확인한 결과, 고분자 PS 처리구보다는 저분자인 LPS 처리구 농도 $100{\mu}g/mL$일 때, 82.01%의 생존율을 보였으며 $A{\beta}_{1-42}$ 대비 14.38%의 신경세포보호효과를 나타내었다(p<0.05). AChE 저해효과를 확인해 본 결과, 고분자 PS 처리구에서는 거의 효과가 나타나지 않았으나, 저분자인 LPS 처리구에서는 농도 의존적으로 증가하는 경향을 나타내었으며, 농도 100 mg/mL일 때 33.62%의 높은 저해 효과를 나타내었다. 따라서 본 연구결과 돈피에서 분리한 3 kDa 이하의 저분자 효소분해물인 LPS는 높은 항산화 활성을 나타내었고, $H_2O_2$와 $A{\beta}_{1-42}$로 유발시킨 산화스트레스에 대한 신경세포 보호효과 및 AChE 저해 효과를 나타내어 향후 항산화 활성 및 신경세포보호를 위한 축산식품 소재로 이용 가능성이 있을 것으로 판단된다.