Comparative phytochemical profiling and bioactivities of wild Thymus species from Mount Ida (Kazdağı)

기술 요약: 카즈다으(Mount Ida) 지역 야생 Thymus 종의 비교 식물화학적 프로파일링 및 생물 활성

문제 제기
터키 카즈다으라르(Kazdağları) 지역에서 자생하는 야생 Thymus 종들은 풍부한 식물화학적 프로파일과 생물학적 효과를 보유하고 있으나, 아직 충분히 규명되지 않았다. Thymus vulgaris와 Thymus serpyllum은 잘 알려져 있는 반면, 이 생물 다양성 핫스팟의 고유종인 네 가지 특정 야생 종, 즉 Thymus bornmuelleri(퍼플 타임), Thymus citriodorus(레몬 타임), Thymus longicaulis(마운틴 타임), Thymus sibthorpii(볼 타임)에 관한 통합된 데이터는 부족한 실정이다. 본 연구는 이러한 특정 지역 품종들의 구체적인 식물화학적 조성과 그에 따른 항산리, 항균 및 항암 잠재력에 대한 이해의 공백을 메우고자 한다.

연구 방법
본 연구는 2024년 8월 발리케시르 에드레미트의 상업 시장에서 수집된 네 가지 Thymus 종의 건조된 지상부를 사용하여 다각적인 분석 접근 방식을 채택하였다. 시료가 가공된 상태임을 고려하여, 의학 서비스 강사에 의해 식물학적 동정이 검증되었다.

• 추출: 샘플은 80% 희석 메탄올을 사용하여 2시간 동안 흔들어 추출하였다.
• 식물화학적 분석:
  • 총 페놀 함량(TPC) 및 라디칼 소거 활성(RSA): 각각 폴린-치오칼토(Folin-Ciocalteu)법(Gallica Acid Equivalents로 표현)과 DPPH 분석(Trolox Equivalents로 표현)을 사용하여 분광 광도법으로 결정하였다.
  • 페놀 화합물: 로즈마린산, 카테킨 및 다양한 페놀산을 중심으로 C18 컬럼을 이용한 고성능 액체 크로마토그래피(HPLC)를 통해 정량하였다.
  • 휘발성 성분: 헤드스페이스 고체상 미세 추출(HS-SPME)과 결합된 가스 크로마토그래피-질량 분석법(GC-MS)을 사용하여 식별 및 정량하였다. 총 143개의 휘발성 화합물이 분석되었다.
• 생물 활성 분석:
  • 항균 활성: 디스크 확산법을 사용하여 Staphylococcus aureus(그람 양성), Pseudomonas aeruginosa(그람 음성) 및 Candida albicans(효모)를 대상으로 10~100 µg/mL 농도 범위에서 평가하였다.
  • 세포 독성: WST-1 분석법을 사용하여 72시간 동안 31.25~2000 µg/mL의 농도 구배에 걸쳐 HT29 인간 결장 선암 세포주를 대상으로 평가하였다.
• 통계 분석: 데이터는 변동성과 식물화학적 프로파일 및 생물 활성 간의 상관관계를 결정하기 위해 One-way ANOVA, Tukey 사후 검정 및 주성분 분석(PCA)을 사용하여 분석되었다.

주요 결과

• 식물화학적 조성:

  • 페놀류: Thymus citriodorus(TC)는 가장 높은 총 페놀 함량(94.08 mg GAE/g DW)과 라디칼 소거 활성(440.05 mg TE/g DW)을 나타냈다. 로즈마린산은 모든 샘플에서 5.89~9.23 mg/g 범위로 나타난 지배적인 페놀산이었으며, TC에서 가장 높은 농도(9.229 mg/g)가 발견되었다.
  • 휘발성 성분: 총 143개의 휘발성 화합물이 식별되었다. 티몰(Thymol)이 주요 휘발성 성분이었으며, Thymus sibthorpii(TSB)에서 31.12 mg/kg로 가장 높았고, Thymus bornmuelleri(TBV)가 26.43 mg/kg로 그 뒤를 이었다. PCA 결과, 알파-피넨, o-사이멘, 티몰을 포함한 11개의 화합물이 샘플 변동성의 50% 이상을 설명하였다.

• 항균 활성:

  • 모든 추출물은 농도 의존적인 항균 활성을 보였다.
  • S. aureus에 대하여: TBV와 TSB는 80 µg/mL에서 가장 큰 저해 구역(각각 10.2 mm 및 10.0 mm)을 보였다.
  • P. aeruginosa에 대하여: TLC가 가장 강력한 활성(10.2 mm)을 보였으나, 그람 양성균에 비해 전반적인 저해 효과는 낮았으며, 이는 내재적 저항 메커니즘과 일치한다.
  • C. albicans에 대하여: TSB가 가장 높은 저해(8.9 mm)를 보였으나, 항진균 활성은 전반적으로 모든 종에서 중간 수준이었다.
  • 본 연구는 높은 티몰 함량과 강한 항박테리아 활성 사이의 상관관계를 주목하였다.

• 세포 독성 (HT29 세포):

  • 네 가지 추출물 모두 농도 의존적으로 HT29 세포 생존율을 감소시켰다.
  • TBV와 TC는 가장 높은 농도(2000 µg/mL)에서 세포 생존율을 각각 약 11.37%와 10.15%로 감소시켜 가장 강력한 세포 독성을 나타냈다. 이 두 종의 유의미한 세포 독성은 62.5 µg/mL(TBV) 및 250 µg/mL(TC)만큼 낮은 농도에서도 관찰되었다.
  • TSB는 중간 정도의 활성을 보였으며, TLC는 농도가 500 µg/mL에 도달할 때까지 생존율을 90% 이상으로 유지하며 가장 낮은 세포 독성을 보였다.
  • TBV와 TC의 우수한 세포 독성은 티몰, 로즈마린산, 카르보타논(carvotanacetone), 베타-카리오필렌(β-caryophyllene)을 포함한 특정 식물화학적 프로파일의 시너지 효과에 기인한다.

의의 및 주장
저자들은 본 연구가 카즈다으라 지역의 이 네 가지 특정 야생 Thymus 종에 대한 최초의 통합적 식물화학적 특성 규명 및 다중 생물 활성 평가라고 주장한다.

• 독창성: 본 논문은 T. bornmuelleri, T. citriodorus 또는 T. sibthorpii에 대한 메탄올 추출물의 항균 활성을 보고한 이전 연구가 없음을 강조한다.
• 자원 가치: 본 연구 결과는 이 분류군들이 제약, 식품 보존 및 건강기능식품 분야에서 응용될 수 있는 가치 있는 식물화학적 자원임을 입증한다.
• 구체적 기여:
  • T. citriodorus를 우수한 항산화제 및 로즈마린산 공급원으로 확인하였다.
  • 높은 티몰 함량에 의해 구동되는 것으로 보이는 T. bornmuelleri와 T. sibthorpii를 강력한 항박테리아제로 확증하였다.
  • 특히 T. bornmuelleri와 T. citriodorus에 대한 유의미한 세포 독성 잠재력을 입증함으로써, 향후 항암 연구에서 이 종들의 역할을 시사하였다.

본 연구는 네 종 모두 유익한 생물학적 효과를 가지고 있지만, 각 종의 특정 식물화학적 우위는 서로 다르므로, 의도된 용도(예: 항산화 vs 항균 vs 항암)에 따라 우선순위를 다르게 설정해야 한다고 결론지었다.