염증과 관련된 질환에 사용되는 부평초의 분자생물학적 메커니즘에 대한 연구
□ 효소활성화 억제로 NO 조절, 염증 억제 □
PARTⅠ: LPS로 자극한 macrophages에서 분비된 NO와 전사조절 인자인 NF-кB의 활성도에 미치는 浮萍草의 역할
한의학에서는 인체의 음양평형이 유지되면 질병이 없는 건강한 상태가 유지된다고 한다.
그러나 만약 외부적인 자극(七情 및 飮食傷) 혹은 내부적인 자극(風寒暑濕燥火)으로 인하여 인체내의 음양평형에 불균형이 발생하면 다양한 병리적인 과정을 거쳐 질병이 발생하게 된다.
이 과정에는 熱, 火라고 하는 병리적인 원인이 절대적으로 중요하다. 熱, 火라고 하는 병리적인 원인은 인체조직에 충격을 줌으로써 염증화된 변화를 일으키게 되는 것이고, 염증은 음양의 부조화로 나타나는 병리적인 과정으로, 이러한 병리적인 과정을 해결함으로써 인체는 질병으로부터 회복되는 것이다.
부평초는 한의학에서 피부질환에서 熱, 火라고 하는 병리적인 원인으로 발생하는 피부염증질환에 자주 사용되는 한약이다.
이러한 한약이 염증과 관련하여 어떠한 효과가 있으며 어떠한 과정을 통하여 염증을 조절하는지를 살펴보았다.
염증관련 지표중 하나인 nitric oxide (NO)를 생산하는 효소는 발생 양상에 따라서 2가지가 있다. 항상 자극에 일정하게 발생하는 cNOS와 자극에 따라서 transcriptional level에서 조절되는 iNOS가 있다. iNOS는 인체의 대식세포에서 자극후 발생하고 cNOS는 endothelial cell에서 발생하는 eNOS와 neuronal cell에서 발생하는 nNOS로 구분된다.
첫째로 염증관련 지표 중 하나인 NO는 대식세포를 lipopolysaccharide로 자극함으로써 유도하였다. 부평초는 NO의 생산을 세포독성을 일으킴이 없이 용량 의존적으로 감소시켰다. 이렇게 유도가 억제된 NO가 어떠한 발생억제과정을 통하였는지를 알아보기 위하여 Western blotting을 통하여 iNOS를 살펴보았다. iNOS의 발생도 부평초의 용량증가에 따라서 억제되었다. 이는 부평초가 iNOS를 억제함으로써 NO의 생산이 억제되었음을 제시하는 것이다.
iNOS를 유도하는 전사조절인자로 알려진 NF-кB는 자극이 없는 상태일 경우는 NF-кB의 억제단백질인 I-кB와 결합되어 있다.
NF-кB의 family는 RelA(p65), RelB, NF-кB1(p50), NF-кB2(p52), c-Rel로 구성되어 있다. 그렇지만 대체적으로는 ReA/NF-кB1(p65/p50) heterodimer로 구성되어 있다. 그리고 억제단백질인 I-кB는 I-кBα, I-кBβ, I-кBγ, I-кBε, Bcl-3, p100, p105가 알려져 있다.
연구에서 부평초가 염증과 관련이 있는 NF-кB가 DNA에 결합하는 활성도를 살펴보기 위하여 gel shift assay를 이용하여 살펴본 결과 부평초의 용량 의존적으로 NF-кB의 활성화가 감소되었다. 그리고 이러한 결합 활성도의 감소에 따라서 전사 활성도에는 어떠한 변화가 있는지를 알아보기 위하여 luciferasegene이 붙어있는 플라스미드를 이용하여 살펴보았다. 결과 부평초의 용량에 증가에 따라서 NF-кB의 전사 활성도가 감소되었다.
NF-кB의 핵내로의 전위과정에는 NF-кB에 결합하고 있는 I-кB를 인산화시키는 I-кB kinase(IKK)에 의하여 I-кB가 인산화됨으로써 자유로워진 NF-кB가 핵내로 이동하여 iNOS를 발현하게 되는 것이다. 부평초가 I-кBα의 퇴화 및 인산화에 어떠한 영향을 발휘하는지를 조사했다. 부평초는 용량 의존적으로 I-кBα의 퇴화를 감소시켰고, 또한 I-кBα의 인산화에도 용량 의존적으로 감소시켰다.
이와 같은 결과는 부평초가 IKK를 조절하여 NF-кB에 결합하고 있는 I-кBα의 인산화를 억제하고 이에 자유로운 상태의 NF-кB가 핵내로 이동하여 iNOS의 활성화를 억제하므로써 iNOS의 부산물인 NO의 생산이 조절되어 외부자극으로 인한 염증반응이 억제되는 것으로 생각된다.
□ 비만세포 탈과립 억제로 알러지반응 조절 □
PART Ⅱ : Compound 48/80으로 자극한 비만세포에서 탈과립의 억제에 미치는 浮萍草의 역할
아토피 피부염은 최근에 많이 증가하는 질환중 하나이다. 아토피 피부염의 병리학적인 기전은 Th1/Th2 불균형 및 각 세포내에서 분비 하는 사이토카인인 IL-4와 IFN-γ의 불균형으로도 설명되고 있다. 특히 체내에서 아토피 피부염을 앓고 있는 환자의 혈청내에서 IgE의 고증가는 이 질환이 IgE와 밀접한 관련이 있는 IgE-mediated allergic inflammation인 제 I형 과민반응으로도 설명할 수 있다고 하겠다.
이러한 I형 과민반응에서 중요한 세포는 체내에 피부 및 점막에 다량존재하고 있는 비만세포로 비만세포에는 IgE에 고친화성인 FcεRI이 존재한다. 만약 외부에서 항원이 비만세포의 FcεRI에 고친화성으로 붙어있는 IgE에 붙으면 IgE가 교차결합하여 체내로 신호가 전달되고 이때 체내로 다량의 Ca2+가 유입되어 탈과립 현상이 발생한다. 이어 화학적 매개물질이 세포외로 쏟아진다. 세포외로 나온 화학적 매개물질이 염증 반응을 진행시켜 아토피 피부염환자에게서 가려움증을 유발하게 되는 것이다.
탈과립되는 과정에 한의학에서 피부염증질환에 사용되는 부평초가 얼마만큼 작용하는가를 compound 48/80으로 비만세포를 자극하여 탈과립을 유도하였고, 탈과립의 지표가 되는 β-hexo saminidase degranulation assay를 통하여 알아보았다.
부평초는 용량의존적으로 탈과립을 억제하였으며, 또한 탈과립과정시 나타나는 비만세포의 형태학적인 변화를 안정화시키는 효과가 있었다. 그리고 compound 48/80으로 유도된 탈과립 과정시 Ca2+의 비만세포내로의 유입을 감소시켰고 그리고 항원으로 유발된 수동피부 아낙필락시스를 억제하였다. 이러한 결과는 부평초가 즉시형 과민반응에서 Ca2+가 세포내로 유입 되는 것을 억제함으로써 탈과립을 억제하여 알러지 반응을 조절하는 것으로 생각된다.
고 우 신 (부산대학교 대학원 분자생물학과)
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