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허혈성뇌졸중 흰쥐모델에서 가미보양환오탕(加味補陽還五湯)와 주요 구성약재인 황기(黃芪), 단삼(丹蔘)의 뇌신경보호효과에 대한 연구
Neuroprotective effect of modified Boyanghwano-Tang and the major medicinal plants, Astragali Radix and Salviae Miltiorrhizae Radix on ischemic stroke in rats 원문보기

大韓本草學會誌 = The Korea journal of herbology, v.25 no.2, 2010년, pp.71 - 79  

손혜영 (동국대학교 한방신약개발센터) ,  박용기 (동국대학교 한방신약개발센터)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Objectives : In this study, the neuroprotective effects of modified Boyanghwano-Tang (mBHT) and the major medicinal plants, Astragali Radix(AR) and Salviae Miltiorrhizae Radix(SMR) were investigated in transient middle cerebral artery occlusion (tMCAO)-induced ischemic stroke of rats. Methods : mBHT...

주제어

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제안 방법

  • Probe는 4-0 nylon surgical thread의 한쪽 끝을 열에 의해 구형으로 만든 다음, 30mm 길이로 절단하여 사용하였다. 90분간 결찰(occlusion)한 후 probe를 제거하여 24시간 동안 재관류(reperfusion) 시켰다.
  • 9% 생리식염수로 제조한 2% 2,3,5-triphenyltetrazolium chloride (TTC) 용액으로 37℃에서 10분간 염색하였다. TTC 용액으로 붉게 염색된 뇌 절편을 4% paraformaldehyde 용액으로 고정시킨 후 각 절편의 뒤편 영상을 카메라로 촬영하여 허혈이 일어난 반구의 총 면적에서 TTC 염색이 되지 않은 경색부위를 백분율(%)로 계산하였다.
  • 가미보양환오탕(mBHT)과 주요 구성약재인 黃芪, 丹蔘 추출물의 허혈성 뇌졸중 흰쥐에서의 뇌경색 억제 및 뇌신경보호 효과를 조사하였다.
  • 가미보양환오탕은 각 약재를 일정 처방 비율대로 정량하여(50 kg) 세말한 다음, 물 1000 L를 용매로 하여 98℃에서 3시간 동안 추출하여 연조엑스를 제조 하였다. 이를 다시 700 mmHg, 55℃에서 15시간 감압건조하여 건조엑스(JP05)를 제조하였다(yield, 34.
  • 실험동물을 대조군과 실험군으로 나누고, 실험군은 다시 가미보양환오탕 투여군(mBHT; 400 mg/kg)과 그것의 배합비에 준하는 용량으로 황기 추출물(AR; 154 mg/kg) 및 단삼 추출물(SMR; 62 mg/kg) 투여군으로 나누었다. 대조군은 생리식염수를 투여하였으며, 실험군은 생리식염수 1 ml에 각 약물을 일정 농도로 완전히 녹여 폐색 즉시 복강 투여하였다.
  • 한편, 실제 한방임상에서는 보양환오탕의 기본처방에 瘀血을 순환시키는 丹蔘, 牛膝, 桂枝와 뇌신경을 보호하는 것으로 알려진 遠志, 石菖蒲를 加味하여 사용하고 있다. 따라서, 본 연구에서는 허혈성 뇌졸중 흰쥐에서 가미보양환오탕(加味補陽還五湯, mBHT)과 mBHT의 주요 구성약재인 황기, 단삼의 뇌경색 억제 및 뇌신경보호효과를 확인하였다. 먼저 허혈성 뇌졸중에서 뇌경색 발생에 대한 mBHT와 황기 및 단삼추출물의 억제효과를 TTC 염색방법으로 측정하였다.
  • 최근 補陽還五湯은 뇌혈전 생성억제, 혈중 지질 개선효과, 국소 뇌혈류량 증가에 따른 혈압강하, 학습과 기억력 증가 및 치매 억제효과, 가역성 전뇌허혈로 인한 신경세포사멸 억제효과 등 다양한 효과가 보고되고 있다16-20). 본 연구에서는 보양환오탕에 瘀血을 순환시키는 한약재인 丹參, 牛膝, 桂枝와 뇌신경을 보호하는 遠志, 石菖蒲를 추가하여 加味補陽還五湯 (modifed Boyanghwano-tang; mBHT)을 제조하고, 구성 약재 중 가장 배합비가 높은 黃芪와 加味한 구성약재 중에 가장 배합비가 높은 丹蔘의 뇌경색 억제 및 뇌신경보호효과를 비교하였다. 즉, 일시적 허혈-재관류(tMCAO)로 허혈성 뇌졸중이 유발된 흰쥐의 뇌조직에서 허혈손상에 따르는 NOS isoforms의 발현 변화와 혈관혈관신생인자들 및 세포사멸 유도인자들의 변화에 대한 조절효과를 조사하였다.
  • 실험기간 동안 일반 고형사료(삼양사료주식회사)와 물을 충분히 공급하였으며 실내온도 22±2℃, 습도는 55±5%, 명암은 12시간(Day light 06:00~18:00)을 주기로 실험종료 시까지 일정한 사육조건을 유지시켰다.
  • 실험동물을 대조군과 실험군으로 나누고, 실험군은 다시 가미보양환오탕 투여군(mBHT; 400 mg/kg)과 그것의 배합비에 준하는 용량으로 황기 추출물(AR; 154 mg/kg) 및 단삼 추출물(SMR; 62 mg/kg) 투여군으로 나누었다.
  • 중대뇌동맥 폐색 24시간 경과 후 흰쥐를 1.5% isoflurane으로 흡입마취 시킨 다음 신속하게 뇌를 적출하고 허혈이 일어난 반구조직 총 부피의 5배 용량의 M-PER protein extraction reagent (Thermo Fisher Scientific Inc., Rockford, IL, USA)로 Telfon-glass 균질화기를 이용하여 균질화 한 후 14,000 rpm, 4℃에서 20분간 원심 분리하여 나온 상층액을 단백질 분석에 사용하였다. 분리된 단백질의 농도를 protein assay 용액(Thermo Fisher Scientific Inc.
  • 중대뇌동맥 폐색 24시간 경과 후 흰쥐를 1.5% isoflurane으로 흡입마취 시킨 다음 신속하게 뇌를 적출하고, 뇌 주형틀을 이용하여 전두극(frontal pole)에서 1 mm되는 지점부터 2 mm두께로 잘라 6개의 뇌 관측 절편을 만든 다음, 0.9% 생리식염수로 제조한 2% 2,3,5-triphenyltetrazolium chloride (TTC) 용액으로 37℃에서 10분간 염색하였다. TTC 용액으로 붉게 염색된 뇌 절편을 4% paraformaldehyde 용액으로 고정시킨 후 각 절편의 뒤편 영상을 카메라로 촬영하여 허혈이 일어난 반구의 총 면적에서 TTC 염색이 되지 않은 경색부위를 백분율(%)로 계산하였다.
  • 5℃로 유지하면서 중대뇌동맥을 폐색하였다. 즉, 마취 하에서 목의 정중선을 따라 경부를 절개하고 미주신경에 손상을 주지 않도록 주의하면서 우측 총경동맥, 내경동맥, 외경동맥을 분리한 다음, 총 경동맥과 외경동맥을 결찰하고 내외경동맥의 분지점으로부터 내경동맥 내로 probe를 삽입하고 그 바로 위쪽을 결찰하였다. Probe는 4-0 nylon surgical thread의 한쪽 끝을 열에 의해 구형으로 만든 다음, 30mm 길이로 절단하여 사용하였다.
  • 본 연구에서는 보양환오탕에 瘀血을 순환시키는 한약재인 丹參, 牛膝, 桂枝와 뇌신경을 보호하는 遠志, 石菖蒲를 추가하여 加味補陽還五湯 (modifed Boyanghwano-tang; mBHT)을 제조하고, 구성 약재 중 가장 배합비가 높은 黃芪와 加味한 구성약재 중에 가장 배합비가 높은 丹蔘의 뇌경색 억제 및 뇌신경보호효과를 비교하였다. 즉, 일시적 허혈-재관류(tMCAO)로 허혈성 뇌졸중이 유발된 흰쥐의 뇌조직에서 허혈손상에 따르는 NOS isoforms의 발현 변화와 혈관혈관신생인자들 및 세포사멸 유도인자들의 변화에 대한 조절효과를 조사하였다.
  • 한편, 황기와 단삼은 각각 200 g을 세말한 다음, 물 2L를 용매로 하여 가미보양환오탕과 같은 방법으로 추출하여 황기(yield, 5.74%), 단삼(yield, 46.07%) 각각의 건조엑스를 제조하였다.
  • 허혈성 뇌손상에 대한 가미보양환오탕(mBHT)과 황기추출물(AR) 및 단삼추출물(SMR)의 뇌손상 부위에서 일어나는 뇌신경세포사멸에 대한 보호효과를 조사하기 위해서 허혈을 유발시킨 흰쥐의 뇌를 적출하여 Western blot 방법으로 세포사멸 유도인자인 caspase-3와 PARP의 발현 변화를 측정하였다(Fig. 4)
  • 허혈성 뇌손상에 대한 가미보양환오탕(mBHT)과 황기추출물(AR) 및 단삼추출물(SMR)의 혈관신생효과를 조사하기 위해서 중대뇌동맥을 90분 동안 폐쇄한 후 24시간 동안 재관류하여 허혈을 유발시킨 흰쥐의 뇌를 적출하여 Western blot 방법으로 혈관형성의 과정에서 가장 중심이 되는 인자인 VEGF와 hypoxia-inducible factor-1α(HIF-1α)의 발현 변화를 측정하였다(Fig. 3).
  • 허혈성 뇌손상에 대한 가미보양환오탕(mBHT)과 황기추출물(AR) 및 단삼추출물(SMR)의 효과를 조사하기 위해서 중대뇌동맥을 90분 동안 폐쇄한 후 24시간 동안 재관류하여 허혈을 유발시킨 흰쥐의 뇌를 적출하여 TTC 염색법으로 뇌경색의 면적을 측정하였다(Fig. 1).
  • 흰쥐를 80% 니트로스 산화물(N2O)과 20% 산소 (O2)가 혼합한 1.5-5% isoflurane으로 흡입하여 마취시킨 후 보온패드와 보온램프를 사용하여 체온을 약 37±0.5℃로 유지하면서 중대뇌동맥을 폐색하였다.

대상 데이터

  • 본 실험에 사용된 가미보양환오탕(mBHT) 처방(Table 1)의 구성약재는 (주)광명당제약(울산, 한국)으로부터 구입하여 동국대학교 한의과대학 본초학교실에서 정선한 후 사용하였다.
  • 중대뇌동맥 폐색에 의한 국소적 뇌허혈 흰쥐모델(transient middle cerebral artery occlusion, tMCAo rat model)에 사용된 동물은 7-8 주령으로 체중 260~280 g되는 수컷 Sprague-Dawley(SD)계 흰쥐를 코아텍(경기도, 한국)로부터 구입하여 사용하였다. 실험기간 동안 일반 고형사료(삼양사료주식회사)와 물을 충분히 공급하였으며 실내온도 22±2℃, 습도는 55±5%, 명암은 12시간(Day light 06:00~18:00)을 주기로 실험종료 시까지 일정한 사육조건을 유지시켰다.

데이터처리

  • 결과는 3회 반복실험에 대한 평균(mean)±표준오차 (SEM)로 나타내었으며, 통계학적 분석은 GraphPad Prism program의 one-way ANOVA test를 수행하여 p값이 0.05 이하인 경우를 유의성이 있는 것으로 판정하였다.

이론/모형

  • 따라서, 본 연구에서는 허혈성 뇌졸중 흰쥐에서 가미보양환오탕(加味補陽還五湯, mBHT)과 mBHT의 주요 구성약재인 황기, 단삼의 뇌경색 억제 및 뇌신경보호효과를 확인하였다. 먼저 허혈성 뇌졸중에서 뇌경색 발생에 대한 mBHT와 황기 및 단삼추출물의 억제효과를 TTC 염색방법으로 측정하였다. 뇌조직을 TTC 용액으로 염색하면 정상부위는 미토콘드리아의 산화효소에 의해 적색의 formazone을 형성하므 로 붉은색으로 관찰되는 반면, 허혈에 의해 손상을 받은 뇌조직은 염색되지 않으므로 뇌경색 정도를 확인할 수 있다27).
  • 실험기간 동안 일반 고형사료(삼양사료주식회사)와 물을 충분히 공급하였으며 실내온도 22±2℃, 습도는 55±5%, 명암은 12시간(Day light 06:00~18:00)을 주기로 실험종료 시까지 일정한 사육조건을 유지시켰다. 생쥐의 관리, 사용 및 취급은 미국 NIH 기준과 대한의학회 제정 동물실험지침 (2000년)에 준하여 시행하였다.
  • 허혈성 뇌손상에 대한 가미보양환오탕(mBHT)와 황기추출물(AR) 및 단삼추출물(SMR)의 신경보호효과를 조사하기 위해서 허혈을 유발시킨 흰쥐의 뇌를 적출하여 Western blot 방법으로 NOS isoforms의 발현 변화를 확인하였다(Fig. 2)
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
뇌졸중이란? 뇌졸중은 뇌에 혈액을 공급하는 혈관이 막히거나 터짐으로써 그 부분의 뇌가 손상되어 나타나는 신경학적 증상을 의미하는 뇌혈관질환으로서 사망원인 중 단일 질환으로는 1위의 질환이다1). 뇌졸중에는 뇌혈관이 좁아지거나 막혀서 산소와 영양분을 공급받을 수 없게 되어 손상을 받는 뇌허혈과 뇌혈관 파혈로 뇌조직 내부에 혈액이 고이면서 주위의 뇌조직을 압박하여 신경 손상을 일으키는 뇌출혈이 있으며, 우리나라의 경우 약 80% 가량의 뇌졸중 환자가 허혈성 뇌졸중에 속한다2).
constitutive NOS(cNOS)와 inducible NOS(iNOS)의 특징을 비교하시오. NOS는 constitutive NOS(cNOS)와 inducible NOS(iNOS)로 분류되는데 cNOS는 endothelial NOS(eNOS)와 neuronal NOS(nNOS)가 있다. cNOS는 칼슘에 의해 활성화됨으로써 소량의 NO를 일정하게 생성하는 반면, iNOS는 간세포, 혈관평활근세포, 섬유아세포, 대식세포 등에서 면역자극이나 염증자극에 의해 합성되고 다량의 NO를 생성함으로써 독성작용을 하게 된다3,7). 또한 nNOS로부터 생성되는 NO도 초기 신경손상을 유발하는데 중요한 역할을 하게 되는 반면8,9), eNOS로부터 생성되는 NO는 대뇌혈류를 유지시키고, 혈소판응집과 백혈구 유착을 막으며, 염증반응억제 및 혈관확장작용을 통하여 뇌허혈로 인한 신경손상을 완화시키는 것으로 알려져 있다10).
뇌졸중으로 인한 증상은? 뇌졸중에는 뇌혈관이 좁아지거나 막혀서 산소와 영양분을 공급받을 수 없게 되어 손상을 받는 뇌허혈과 뇌혈관 파혈로 뇌조직 내부에 혈액이 고이면서 주위의 뇌조직을 압박하여 신경 손상을 일으키는 뇌출혈이 있으며, 우리나라의 경우 약 80% 가량의 뇌졸중 환자가 허혈성 뇌졸중에 속한다2). 뇌졸중은 손상 받은 부위에 따라 다르나 반신마비, 감각장애, 언어장애, 발음장애, 의식장애, 두통, 어지럼증, 치매 등의 증상을 나타내게 되어 근본적인 병인의 이해, 예방 및 치료기술개발이 요구된다3).
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