Korean Journal of Pharmacognosy (생약학회지)

The Korean Society of Pharmacognosy (한국생약학회)
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Gastroprotective Effect of Artemisia frigida Willd in HCl/Ethanol-induced Acute Gastritis

HCl/에탄올로 유발된 급성 위염에서 Artemisia frigida Willd의 위장 보호 효과

  • Oh, Min Hyuck (Department of Herbology, College of Korean Medicine, Daegu Haany University) ;
  • Lee, Se Hui (Department of Herbology, College of Korean Medicine, Daegu Haany University) ;
  • Park, Hae-jin (DHU Bio Convergence Testing Center) ;
  • Shin, Mi-rae (Department of Herbology, College of Korean Medicine, Daegu Haany University) ;
  • Sharav, Bold (Traditional Medical Research Institute) ;
  • Roh, Seong-soo (Department of Herbology, College of Korean Medicine, Daegu Haany University)
  • 오민혁 (대구한의대학교 한의과대학 본초약리학교실) ;
  • 이세희 (대구한의대학교 한의과대학 본초약리학교실) ;
  • 박해진 (DHU 바이오융복합시험센터) ;
  • 신미래 (대구한의대학교 한의과대학 본초약리학교실) ;
  • ;
  • 노성수 (대구한의대학교 한의과대학 본초약리학교실)
  • Received : 2021.12.08
  • Accepted : 2021.12.22
  • Published : 2021.12.31
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Abstract

Artemisia frigida Willd (AW, Fringed sagewort), which is widespread in Mongolia, is a well-known medicinal plant as a member of the Compositae family. This study aims to explore the gastroprotective effect of water extract of AW on 150 mM HCl/60% ethanol-induced acute gastritis in 5 week old male ICR mice. Total polyphenols, total flavonoid contents, and anti-oxidant activity in vitro in AW were evaluated. First, the gross area of gastric mucosal damage was measured. Then western blot analysis was conducted to determine the possible mechanisms of action underlying the effects of AW. AW administration decreased gastric mucosal damage. Moreover, the group with AW treatment effectively inhibited nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (NADPH) oxidase expression associated with oxidative stress. AW treatment enhanced an anti-oxidant effect through the increase of anti-oxidant proteins. Besides, the increased expressions of inflammatory cytokines induced by nuclear factor-kappa B (NF-κB) activation are alleviated through AW treatment. Taken together, AW exerted a gastroprotective effect against gastric mucosal damage. These results indicate that AW could have the potential used as a natural therapeutic drug for the treatment of acute gastritis.

Keywords

소화기 질환 중 하나인 위장 질환은 전 세계 인구 중 4~5% 경험하는 질환이며, 1) 종류로는 위궤양, 위염 및 위산과다증 등이 있다. 이 중 위염은 조직학적으로 볼 경우 위 점막에 염증 세포의 침윤이 있는 상태를 말하며, 2) 급성위염과 만성위염으로 분류가 된다. 급성 위염은 장기간 동안 비스테로이드성 제제를 사용, 위산이 과다 분비되는 경우 및 과하게 알코올을 섭취하는 경우에 일어난다고 알려져 있으며, 만성위염은 과도한 스트레스, Helicobacter pylori 감염과 관련이 있다.3, 4) 위염의 원인으로는 위 점막에 대한 공격인자와 방어인자 간의 균형의 불균형으로 인해 나타난다는‘balance theory’가 설득력 있는 이론으로 받아들여지고 있으며, 5) 대표적인 위 점막 보호제로는 sllen, scralfate, teprenone이 있지만, 두통, 식욕부진 등과 같은 부작용과 복용량이 많다는 단점이 있다.6) 현재 시판되고 있는 위염치료제인 proton pump inhibitor (PPI)류와 H2-receptorantagonist는 우수한 효능을 입증하였으나, 부작용인 소화기 질환, 두드러기 등의 이유와 비용부담에 대한 문제점이 대두되어 천연물을 사용한 위장건강소재에 대한 연구가 진행되고 있다.7, 8)

Artemisia frigida Willd.(A. frigida)는 몽골어로‘Agi’로 명명된 중요한 몽골 전통 약용 식물로 알려져 있다.9) 치료적 특성 때문에 유목민이 가장 많이 사용하는 식물 종 중 하나이며, 국화과(Compositae)에 속해 시베리아와 몽골의 대초원 지역과 북미의 대초원에 널리 분포되어 있다.10) 최근 연구에서는 관절염과 류마티스 등의 다양한 약리 작용을 가지는 것으로 보고되어 있다.11)

본 연구에서는 A. frigida를 사용해 염산-에탄올로 유발 된 급성 위염 동물모델을 사용하여 A. frigida의 위 점막 보호 효능을 평가하였으며, 유의성 있는 결과를 얻었기에 보고하는 바이다.

재료 및 방법

실험동물–ICR 마우스 6주령 수컷 40마리를 DBL (Eumseong, Korea)에서 구입 후, 1주일 동안 실험실 환경에 적응시킨 다음 본 실험에 사용하였다. 본 실험에서 동물실험의 윤리적, 효율적인 관리 및 과학적 타당성 검토를 하기 위해서 대구한의대학교 동물실험윤리 위원회(Institutional Animal Care and Use Committee : IACUC)의 승인(승인번호: DHU2021-105)을 받아 실험을 진행하였다. 동물실은 conventional system으로 명암 주기는 12시간 기준으로 조절하였으며, 온도 22±2oC와 습도 50±5%으로 설정하였다.

시료–본 실험에 사용된 몽골 쑥(A. frigida)은 traditional medical research institute(TMRI, Bangkok, Thailand) 에서건조된 파우더 형태로 공급받았다(AW). 시료는 200 g의 몽골 쑥을 10배수의 증류수를 가하여 2시간 추출 후 농축과 건조가 진행되었으며, -80oC에서 냉동 보관하였다가 실험 직전 증류수에 녹여 사용하였다.

시약–본 실험에 사용된 gallic acid, 2-Diphenyl-1- picrylhydrazyl(DPPH), sodium hydroxide, sodium carbonate, 7 mM 2, 2'-azino-bis(3-ethylbenzthiazoline-6-sulfonic acid) (ABTS), quercetin, potassium persulfate, Folin-Ciocalteu’s phenol reagent, potassium phosphate monobasic 및 potassium phosphate dibasic은 Sigma-Aldrich Co.(St. Louis, MO, USA) 에서 구입하여 사용하였으며, L-ascorbic acid, aluminium chloride 및 diethylene glycol는 Thermo Fisher Scientific (Waltham, MA, USA)에서 구입하여 사용하였다. NADPH oxidase 2(NOX2), p22phox, phosphorylated inhibitor of κBα (p-IκBα), inhibitor of κBα(IκBα), nuclear factor-kappa B p65(NF-κBp65), cyclooxygenase 1(COX-1), cyclooxygenase 2(COX-2), inducible nitric oxide synthase(iNOS), tumor necrosis factor alpha(TNF-α), interleukin-6(IL-6), interleukin- 1β(IL-1β), nuclear factor-erythroid 2-related factor 2(Nrf2), Kelch-like ECH-associated protein 1 Keap1), heme oxygenase- 1(HO-1), superoxide dismutase(SOD-1), β-actin 및 histone은 Santa Cruz Biotechnology(Dallas, TX, USA)에서 구입하여사용하였으며, 2차 항체는 Gene Tex, Inc.(Irvine, CA, USA) 에서 구입하여 사용하였다. Wako Pure Chemical Industries, Ltd.(Osaka. Japan)에서 Ethylene-diamine-tetraacetic acid(EDTA) 와 protease inhibitor mixture를 구입 후, 사용하였다. GE Healthcare(Chicago, IL, USA)에서 nitrocellulose membranes와 ECL western blotting detection reagents를 구입하여 사용하였다. Thermo Scientific (Waltham, MA, USA)에서 BCA protein assay kit를 구입하였다.

급성 위염 유발–실험동물은 군당 8마리씩 5그룹으로 구분하여 실험을 실시하였다. 실험 전날까지 일반사료(Zeigler Bros, Inc., PA, USA)와 물을 충분히 공급하였으며 24시간 전부터 절식을 하였다. 실험 전, 정상군은 아무런 처치를 하지 않았으며, 급성 위염 대조군은 증류수를 경구투여 하였고, SC(sucralfate 10mg/kg) 투여군 및 AWL(100 mg/kg of AW water extracts), AWH(200 mg/kg of AW water extracts)을각 농도에 맞게 경구 투여한 후, 1시간 30분 방치 하였다. 그 다음 급성 위염을 유발하기 위하여 150 mM HCl/60% ethanol을 각 0.5ml씩 경구 투여 후, 1시간 30분 뒤 개복하여 위 조직을 적출하였다.12)

DPPH 및 ABTS radical 측정–추출물의 DPPH free radical 소거능 측정은 Blosis법을 참고하여 측정하였다.13) 60 µM DPPH용액 100μl에 추출물을 농도별로 희석한 용액 100μl를 혼합하여 30분간 암소상태로 방치 후, 흡광도 540nm에서 측정하였다. L-ascorbic acid을 양성대조군으로 사용하였고 추출물의 radical 소거 활성의 50% 저해 농도값을 IC50 표시하였으며, 흡광도는 아래의 식을 사용해 산출하였다.

추출물의 ABTS radical 소거능은 Re 등의 방법을 참고하여 측정하였다.14) 7 mM ABTS용액과 2.4 mM의 potassium persulfate를 혼합하여, 실온의 암소 상태에서 약 16시간 이상 방치해 ABTS+을 형성시킨 후, 30oC, 415nm에서 흡광도 값이 0.70 ± 0.02이 되게 ethanol로 희석하였다. 희석된 용액 95μl에 추출물 5μl를 가하여 15분 동안 방치한 후, 30oC, 415nm에서 흡광도를 측정하였으며, 양성대조군으로 L-ascorbic acid를 사용하였다. 추출물의 radical 소거 활성의 50% 저해 농도 값을 IC50 표시하였으며, 흡광도는 아래의 식을 사용해 산출하였다.

Radical scavenging activity(%)

={(ODcontrol=-ODsample)/ODcontrol=}×100

ODcontrol : 시료가 들어가지 않은 경우(대조군) 흡광도

ODsample : 시료가 들어간 경우 흡광도

총 폴리페놀 및 플라보노이드 함량 측정–Folin-Ciocalteu의방법을 참고하여 total polyphenol 함량(mg gallic acid equivalents(GAE)/g)을 측정하였다.15) 추출물 100μl에 7.5% sodium carbonate 400μl와 10% Folin-Ciocalteu’s phenol reagent 500μl를 첨가한 다음, 차광상태로 30분간 반응시켰다. UV 분광광도계(Infinite M200, Tecan Group Ltd., ZH, Switzerland)를 사용하여 765nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준물질로는 gallic acid를 사용하여 표준검량선 구한 다음, 추출물의 total polyphenol 함량을 산출하였다.

Total flavonoid 함량(mg quercetin equivalents(QE)/g)은 aluminium chloride를 사용한 비색법을 참고하여 측정하였다.16) 1M potassium acetate solution 20μl, 시료 100μl, 10% aluminium choride solution 20μl, methanol 300μl 및 증류수 560μl를 혼합하여 차광 후, 30분동안 반응시킨 다음, 415 nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준물질로는 quercetin을 사용하였으며, 표준검량선을 구하여 추출물의 total flavonoid 함량을 산출하였다.

육안 및 현미경적 관찰–적출한 위 조직을 고정 후, 광학 디지털 카메라(Sony, Tokyo, Japan)를 사용하여 촬영을 실시하였다. 손상된 위 점막 측정은 I-Solution lite(Innerview Co., 한국) 프로그램을 사용하여 실제 위 손상 부위의 면적을 측정 한 다음, 위 전체 면적과 비교를 한 후 아래 비율 식으로 표시하였다.

Ulcer index(%)=위 손상 면적/위 전체면적×100

위 조직 western blotting–위 조직에 100 mM Tris- HCl(pH 7.4), 5 mM Tris-HCl(pH 7.5), 2 mM MgCl2, 15 mM CaCl2, 1.5 M sucrose, 0.1 M DTT, protease inhibitor cocktail을 첨가한 buffer A를 넣고 조직 분쇄기(tissue grinder)(Biospec Product, Bartlesville, OK, USA)로 분쇄 후, 10% NP-40 용액을 첨가하였다. 아이스 위에서 30분간 정치시킨 후, 4oC 에서 12, 000 rpm으로 2분간 원심분리한 다음, 세포질을 함유한 상층액을 분리하였다. 그 후, 10% NP-40을 buffer A에 첨가하여 두 번 헹구고 100 μL의 buffer C(50 mM HEPES, 50 mM KCl, 0.3 mM NaCl, 0.1 mM EDTA, 1 mM DTT, 0.1 mM PMSF, 10% glycerol)를 첨가해 재부유시켜 10분 간격으로 vortex를 3번 하였다. 4oC에서 12, 000 rpm으로 10분간 원심 분리 후, 핵을 포함하고 있는 상층액을 얻어 -80oC에서 각각 냉동 보관하였다. 위 조직 세포질에서의 NOX2, p22phox, p-IκBα, IκBα, COX-1, COX-2, iNOS, TNF-α, IL-6, IL-1β, Keap1, HO-1, β-actin 및 SOD-1와 핵에서의 NF- κBp65, Nrf2 및 histone 단백질 발현을 측정하기 위해 10- 12 μg의 단백질을 10-12% SDS polyacrylamide gel에 전기연동 후, acrylamide gel을 nitrocellulose membrane으로 이동시켰다. 준비된 membrane에 각각의 1차 antibody를 처리하여 4oC에서 overnight 시킨 다음 PBS-T로 6분마다 5회 세척하고, 각각 처리된 1차 항체에 사용되는 2차 항체(PBS- T 1:3000로 희석)를 사용하여 상온에서 1시간 반응시킨 후, PBS-T로 6분마다 5회 세척하였다. Membrane을 enhanced chemiluminescence(ECL) 용액에 노출시킨 후, Sensi-Q2000 Chemidoc(Lugen Sci Co., Ltd., Seoul, Korea)에 감광 시켜 단백질 발현을 확인한 후, 해당 band를 ATTO Densitograph Software(ATTO Corporation, Tokyo, Japan) 프로그램을 사용하여 정량하였다(represented as 1).

통계분석–In vitro의 수치는 mean±SEM으로, in vivo의수치는 mean±SD로 표시하였으며, SPSS(Version 26.0, IBM, Armonk, NY, USA)를 사용해 one-way analysis of variance (ANOVA) test를 실시하였다. Least-significant differences (LSD) test로 사후검증하였고 정상군과 대조군, 대조군과 약물 투여군 사이에 유의성은 *p<0.05, **p<0.01, ***p<0.001 로 검증하였다.

결과

DPPH 및 ABTS radical 소거 활성 효과–추출물의 DPPH와 ABTS radical 소거능을 측정하였으며, 실험의 정확성을 확인하기 위해 표준물질로는 L-ascorbic acid을 사용하였다. 추출물의 DPPH free radical 소거 활성을 측정한 결과, IC50=12.42±0.15μg/mL로 나타났으며, ABTS radical 소거 활성은 IC50=34.44±0.63μg/mL로 뛰어난 항산화 활성을 나타냈다(Fig. 1).

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Fig. 1. Scavenging activity of AW on DPPH and ABTS radical scavenging assays. (A): DPPH free radical scavenging acitivity of L-ascorbic acid and AW; (B) ABTS free radical scavenging acitivity of L-ascorbic acid and AW.

Total polyphenol 및 Total flavonoid 함량 측정–추출물의 total polyphenol 및 total flavonoid 함량 측정결과, total polyphenol은 128.72±0.74 mg GAE/g이며, total flavonoid 는 26.48±0.14 mg QE/g으로 나타났다(Table I).

Table I. Total polyphenol and Total flavonoid Contents of A. frigida

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All values are expressed mean ± SEM of three replications.

위 점막 손상도 변화–위점막 손상 검사 결과, Normal군에서는 점막의 손상이 발견되지 않았으나 150 mM HCl/ 60% ethanol로 위염을 유발한 control군에서는 선명한 점막의 손상과 출혈이 나타났으며, control군 대비 SC군에서는 56%(p<0.001), AWL군은 43%(p<0.001), AWH군에서도 66%(p<0.001) 유의하게 감소하였다(Fig. 2).

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Fig. 2. Effects of AW on the histopathological change stomach tissues of gastric lesion mice. The opened gross gastric lesion; (A), The ratio of damaged area per total gastric area; (B). Normal mice; Normal, HCl/Ethanol-induced acute gastritis mice; Control, HCl/Ethanol-induced and sucralfate 10 mg/kg treated mice; SC, HCl/Ethanol-induced and A. frigida 100 mg/kg treated mice; AWL, HCl/Ethanol-induced and A. frigida 200 mg/kg treated mice; AWH. All data are expressed mean±SD (n=8). Significance: ###p<0.001 vs. Normal group, ***p<0.001 vs. Control group.

위 조직 내 산화적 스트레스 관련 NOX2와 p22phox 발현량 분석–위 조직에서 NOX2와 p22phox의 발현량 분석 결과, NOX2의 발현은 normal군 대비 control군에서 92% (p<0.001) 유의하게 증가하였으며, control군 대비 AWH군은 32%(p<0.01) 유의하게 감소하였다. 또한, p22phox의 발현은 normal군 대비 control군에서 2.5배(p<0.001) 유의하게 증가하였고, control군 대비 AWH군은 23%(p<0.01)유의하게 감소하였다(Fig. 3).

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Fig. 3. Expressions of NADPH oxidase proteins in stomach. Normal, HCl/Ethanol-induced acute gastritis mice; Control, HCl/Eth- anol-induced and sucralfate 10 mg/kg treated mice; SC, HCl/Ethanol-induced and A. frigida 100 mg/kg treated mice; AWL, HCl/ Ethanol-induced and A. frigida 200 mg/kg treated mice; AWH. All data are expressed mean±SD (n=8). Significance: ###p<0.001 vs. Normal group, *p<0.05, **p<0.01, ***p<0.001 vs. Control group.

위 조직 내 항산화 관련 단백질 발현량 분석–위 조직에서 항산화 관련 발현량 분석결과, Nrf2의 발현은 normal 군 대비 control군은 14%(p<0.05) 감소하였으며, control군 대비 AWH군은 20%(p<0.01) 유의하게 증가하였다. Keap1 의 발현은 normal군 대비 control군에서 87%(p<0.001) 유의하게 증가하였고, control군 대비 AWH군 23%(p<0.05) 유의하게 증가하였다. HO-1과 SOD 발현 분석결과, normal군 대비 control군은 각각 27%, 28%(p<0.01) 유의하게 감소하였으며, control군 대비 AWH군 26%, 54%(p<0.05, p<0.01) 로 유의하게 증가하였다(Fig. 4).

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Fig. 4. Expressions of anti-oxidant proteins in stomach. Normal mice; Normal, HCl/Ethanol-induced acute gastritis mice; Control, HCl/Ethanol-induced and sucralfate 10 mg/kg treated mice; SC, HCl/Ethanol-induced and A. frigida 100 mg/kg treated mice; AWL, HCl/Ethanol-induced and A. frigida 200 mg/kg treated mice; AWH. All data are expressed mean±SD (n=8). Significance: #p<0.05, ##p<0.01, ###p<0.001 vs. Normal group, *p<0.05, **p<0.01, ***p<0.001 vs. Control group.

위 조직 내 염증 전사인자 발현량 분석–위 조직에서 p- IκgBα와 NF-κBp65의 발현량 분석결과, p-IκBα의 발현은 normal군 대비 control군에서 2.3배(p<0.001) 유의하게 증가하였으며, control군 대비 AWL군과 AWH군은 24%, 25% (p<0.01) 유의하게 감소하였다. NF-κBp65의 발현은 normal 군 대비 control군에서 54%(p<0.001) 유의하게 증가하였으며, control군 대비 AWL군 24%, AWH 23%(p<0.01) 유의하게 감소하였다(Fig. 5).

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Fig. 5. Expressions of inflammatory transcription factor in stomach. Normal mice; Normal, HCl/Ethanol-induced acute gastritis mice; Control, HCl/Ethanol-induced and sucralfate 10 mg/kg treated mice; SC, HCl/Ethanol-induced and A. frigida 100 mg/kg treated mice; AWL, HCl/Ethanol-induced and A. frigida 200 mg/kg treated mice; AWH. All data are expressed mean±SD (n=8). Significance: ###p<0.001 vs. Normal group, *p<0.05, **p<0.01 vs. Control group.

위 조직 내 arachidonic acid 관련 효소 발현량 분석– 위 조직에서 COX-1과 COX-2의 발현량 분석결과, COX-1 의 발현은 normal군 대비 control군에서 18%(p<0.01) 유의하게 감소하였으며, control군 대비 AWL군 26%(p<0.01), AWH군 40%(p<0.001) 유의하게 증가하였다. 또한, COX-2 의 발현은 normal군 대비 control군에서 61%(p<0.001) 유의하게 증가하였으며, control군 대비 AWH 25%(p<0.01) 유의하게 감소하였다(Fig. 6).

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Fig. 6. Expressions of arachidonic acid proteins in stomach. Normal mice; Normal, HCl/Ethanol-induced acute gastritis mice; Con- trol, HCl/Ethanol-induced and sucralfate 10 mg/kg treated mice; SC, HCl/Ethanol-induced and A. frigida 100 mg/kg treated mice; AWL, HCl/Ethanol-induced and A. frigida 200 mg/kg treated mice; AWH. All data are expressed mean±SD (n=8). Significance: ##p<0.01, ###p<0.001 vs. Normal group, *p<0.05, **p<0.01, ***p<0.001 vs. Control group.

위 조직 내 염증 관련 단백질 발현량 분석–위 조직에서 염증성 매개인자인 iNOS와 염증성 사이토카인인 TNF-α, IL-6 및 IL-1β의 발현량 분석결과, iNOS의 발현은 normal 군 대비 control군에서 89%(p<0.001) 유의하게 증가하였으며, control군 대비 AWH군 30%(p<0.01) 유의하게 감소하였다. TNF-ɑ의 발현은 normal군 대비 control군에서 85%(p<0.001) 유의하게 증가하였으며, control군 대비 AWH군에서는 18%(p<0.05) 유의하게 감소하였다. IL-6와 IL-1 β의 발현 결과, normal군 대비 control군에서 각각 1.9배, 2.7배 (p<0.001) 유의하게 증가하였으며, control군 대비 AWH군에서 18%, 37%(p<0.01) 유의하게 감소하였다(Fig. 7).

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Fig. 7. Expressions of inflammation-related proteins in stomach. Normal mice; Normal, HCl/Ethanol-induced acute gastritis mice; Control, HCl/Ethanol-induced and sucralfate 10 mg/kg treated mice; SC, HCl/Ethanol-induced and A. frigida 100 mg/kg treated mice; AWL, HCl/Ethanol-induced and A. frigida 200 mg/kg treated mice; AWH. All data are expressed mean±SD (n=8). Signif- icance: ###p<0.001 vs. Normal group, *p<0.05, **p<0.01 vs. Control group.

고찰

위염이란 위 내부 상피 내막에 발생하는 염증반응을 의미하며, 외부적 요인이 위에 직접적으로 작용하는 경우와 다른 인접 장기의 질병에 의해 발병되는 경우가 존재하고 복부 통증, 메스꺼움, 트림 및 복부팽만이 나타난다.2) 위산 분비 억제 효능을 가진 위염 치료제인 proton pump inhibitor(PPI) 류와 H2-receptorantagonist는 치료 효과를 입증하였지만, 위장 장애, 발진 및 두드러기 등의 부작용뿐만 아니라 위궤양과 만성 난치성 위염에 대해서는 치료의 한계점이 나타난다.17, 18)

본 실험은 몽골 약재인 A. frigida의 추출물(AW)을 급성위염에서 어떠한 효과를 나타나는지 확인하였다. 급성 위염을 유발하기 위해 추출물을 투여한 다음, 1시간 30분 뒤에 150 mM HCl/60% ethanol을 각 0.5ml씩 경구 투여 후, 1 시간 30분 뒤 개복하여 위 조직을 적출하여 위 조직의 손상 정도를 육안으로 관찰하였다. 정상군에 비하여 대조군의 위 조직에서는 위 점막의 손상과 출혈이 관찰되었으며, AW 투여군에서는 감소된 것을 확인하였다.

염증의 다양한 원인 중에 한 가지는 산화적 스트레스 (oxidative stress)로 알려져 있으며, 다양한 질환을 유발하는 기본적인 기전으로 알려져 있다.19) 또한, 산화적 스트레스는 활성산소종(reactive oxygen species; ROS)에 의해 발생하며, 체내의 단백질 손상과 DNA 손상을 유도한다.20) NADPH oxidase는 여러 자극들로 인해 ROS를 생산시키는 효소이며, 체내 염증 및 비만 등 여러 질환의 원인으로 알려져 있다.21) 본 실험에서 AW군은 위 염증으로 인해 증가한 NOX2와 p22phox의 발현을 유의하게 감소시켰다(Fig. 2).

세포는 과도한 ROS로 인한 세포 내 스트레스와 독성을 완화하는 조절 시스템을 가지고 있으며, 대표적으로 알려진 것은 Nrf2/Keap1 신호전달 체계이다. 또한, Nrf2는 산화적스트레스로부터 세포를 보호하는 역할을 하는 전사 인자로 정상적인 상태에서는 세포질에서 Keap1과 복합체를 형성해있다가 ROS나 친전자체들의 자극에 의해 Keap1이 분해되며, 이로 인해 Nrf2가 복합체로부터 분리돼 핵 안으로 들어가 ROS 조절과 세포독성을 보호할 수 있는 유전자들의 발현을 촉진하는 것으로 알려져 있다.22) 또한, Nrf2는 항산화와 세포 보호 기능을 갖는 HO-1, SOD 및 Catalase 등의 단백질 발현을 조절하는 전사인자이다.23) HO-1은 heme oxygenase 유도체중 하나로 세포 내의 heme을 분해해 부산물인 일산화탄소, 철 등을 만들며, 그 부산물과 함께 세포사멸 억제, 항염증 및 항산화 작용을 갖는 것으로 알려져 있다.24) 항산화 효소는 세포막의 지질 과산화손상, sulfhydryl- 함유 효소의 불활성화 및 구성 단백질의 교차결합 등을 일으키는 ROS를 불활성화 시키거나 제거하여 항산화 작용을 일으킨다.25) 본 실험에서는 AWH군에서 Nrf2/Keap1 신호전달 체계를 유의하게 증가하였으며, HO-1과 SOD에서는 AW 군 모두 유의하게 증가하였다.

염증 반응에 주요한 역할을 담당하는 대식세포는 산화적스트레스에 의해 활성화되어 염증을 유발하고, 이는 주요 전사조절인자인 NF-κB에 의해 조절된다.26)

NF-κB는 일반적인 상태에서는 inhibitory kappa B(IκB)와결합된 상태로 세포질 내에서 불활성 상태로 존재하나, 외부 자극을 통해 인산화가 된 IκBα가 분해되면, NF-κB는 세포핵 내로 이동하여 염증성 매개 인자와 염증성 사이토카인을 생성하는 등 전사인자로서의 역할을 수행하게 된다.27, 28)

염증성 매개인자인 COX는 arachidonic acid를 prostaglandin 로 전환시키며 COX-1와 COX-2 두 가지 동종 효소가 존재하는 것으로 알려져 있다.29) COX-1은 대부분의 조직에 존재하며, 위 세포 보호, 혈소판 응집 및 혈관 항상성과 신장 혈류량 조절 등의 많은 생리적 기능을 수행하고 COX-2는 정상조직에서는 존재하지 않다가 여러 종류의 자극에 의해 나타나는 유도 효소로서 염증과 통증에 중요한 역할을 하는 prostaglandin의 생성을 조절하며, 말초조직의 자극에 의해 중추 신경계에서도 증가하여 통증의 중추 전달에도 중요한 역할을 한다고 알려져 있다.30) 본 실험에서는 AW군이 급성 위염에서 p-IκBα를 억제하여 NF-κB 경로를 유의하게 감소시켰으며, COX-1와 COX-2를 유의하게 감소시켰다. 또한, AWH군은 염증성 매개인자인 iNOS와 염증성 사이토카인인 TNF-α, IL-6 및 IL-1β를 유의하게 감소시켰다.

결론

본 실험은 몽골 약용 식물인 AW가 급성 위염에서 미치는 위 점막 보호 효과에 대해 평가하였다. 몽골 약용 식물인 AW은 급성 위염에서 위 점막 손상을 완화하여 산화적 스트레스를 감소시키면서 Nrf2/Keap1 경로의 증가를 통해 항산화 효능이 발현되었다. 또한, NF-κB 경로 억제를 통해 COX-2, iNOS 및 염증성 사이토카인의 발현을 감소시켜 염증이 완화된 것을 알 수 있었다. 결론적으로 급성 위염에 보호 효과가 있다고 사료된다.

사사

본 논문은 농촌진흥청 연구사업(과제번호: PJ015272012021) 의 지원을 받아 수행되었습니다.

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