[논문]홍화가 인체 위암세포에 미치는 효과

김정아; 한송이; 송호준; 채한; 권영규; 김병주

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The purpose of this study was to investigate the anti-cancer effects of Carthami Flos in some kinds of human gastric cancer cells. We used two kinds of human gastric cancer cell lines, such as AGS cells and MKN45 cells. We examined cell death by MTT assay and observed the morphological changes with ...

The purpose of this study was to investigate the anti-cancer effects of Carthami Flos in some kinds of human gastric cancer cells. We used two kinds of human gastric cancer cell lines, such as AGS cells and MKN45 cells. We examined cell death by MTT assay and observed the morphological changes with Carthami Flos. Also, we showed that the combination of sub-optimal doses of Carthami Flos and cisplatin noticeably suppresses in AGS cells and doxorubicin in MKN45 cells. Furthermore, we studied the caspase 3 activity to identify the apoptosis. Therefore, our findings provide insight into unraveling the effects of Carthami Flos in human gastric cancer cells and developing therapeutic agents against gastric cancer.

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문제 정의

하지만 항암제로써의 홍화의 효과와 항암제의 효과를 증가시키는 보조제로서의 역할에 관한 체계적인 연구는 이루어지지 않았다. 이에 본 연구에서는 홍화에 의한 항암효과와 기존에 알려진 여러 개의 항암제에 대한 병용투여로 항암의 효과를 증진시키는 유의한 효과를 얻었기에 이를 보고 하는 바이다.

가설 설정

a) AGS cells. b) Experimental group treated by Carthami Flos 500 ㎍/ml for 72 hours. B.

제안 방법

암세포주의 배지에 홍화추출물 500 μg/ml을 투여하고 72시간 경과 후, inverted microscope (CK2, Olympus optical Co. LTD., Japan)하에서 형태학적 변화를 관찰하였다.
세포 생존율 측정은 세포 배양판 (24-well)에 암세포를 1 ml 씩 분주하여 24시간 이상 배양 후 홍화추출물을 다양한 농도로 처리한 다음, 37℃, 5% CO₂ 하에서 72시간 배양한 후, MTT용액 (5 mg/ml)을 배양액 최종 부피의 1/10이 되게 첨가 하였다. 3시간 후 배양액을 제거하고 형성된 formazan 침전물을 dimethyl sulfoxide (DMSO) 1 ml로 녹여서 540 nm에서 흡광도를 측정하였다.
홍화가 인체의 위암세포주에 미치는 영향을 알아보기 위해 홍화 투여 후 72시간 후 inverted microscope 하에서 관찰하였다. 그 결과, Fig.
위암세포주에 미치는 홍화와 항암제의 병용처치 효과를 알아보기 위해 홍화와 항암제를 함께 투여 하였다. 홍화는 세포의 살상효과가 적은 농도로 AGS에서는 200 ㎍/ml, MKN45에서는 300 ㎍/ml을 투여하였고, 항암제로는 cisplastin, ectoposide, doxorubicin, 5-fluorouracil, docetaxel, paclitaxel을 투여하였다.
위암세포주에 미치는 홍화와 항암제의 병용처치 효과를 알아보기 위해 홍화와 항암제를 함께 투여 하였다. 홍화는 세포의 살상효과가 적은 농도로 AGS에서는 200 ㎍/ml, MKN45에서는 300 ㎍/ml을 투여하였고, 항암제로는 cisplastin, ectoposide, doxorubicin, 5-fluorouracil, docetaxel, paclitaxel을 투여하였다. 먼저 각 세포에서 항암제 단독의 효과를 관찰한 후 홍화와 병용투여후 효과를 MTT assay로 관찰하였다.
홍화는 세포의 살상효과가 적은 농도로 AGS에서는 200 ㎍/ml, MKN45에서는 300 ㎍/ml을 투여하였고, 항암제로는 cisplastin, ectoposide, doxorubicin, 5-fluorouracil, docetaxel, paclitaxel을 투여하였다. 먼저 각 세포에서 항암제 단독의 효과를 관찰한 후 홍화와 병용투여후 효과를 MTT assay로 관찰하였다. AGS(Fig.
홍화와 항암제의 병용투여에 의한 세포사가 apoptosis에 의한 것인지 확인하기 위하여 농도별로 세포사멸의 진행 정도를 알아보았다. Caspase는 cystinyl aspartate-specific protease로 세포질에서 pro-form으로 존재하고 특정 위치의 proteolytic 과정에 의해 활성화된다.

대상 데이터

실험에 사용한 홍화는 한국생명공학연구원 한국식물추출물 은행(Plant Extract Bank)에서 구입한 후 사용하였다.
이 실험에 사용한 인체 암세포는 서울대학교 암세포주은행에서 구입한 위암 세포주 AGS와 MKN45이며, adenocarcinoma의 Histopathology 특징을 나타내고 있다.
이 실험에서 사용한 항암제는 cisplastin, ectoposide, doxorubicin, 5-fluorouracil, docetaxel, paclitaxel이다. 이 약들은 DNA나 RNA가 손상되어 세포 분열을 제대로 하지 못하는 암세포에 작용하여 apoptosis를 유도한다.
Caspase 3 assay kits를 BioMol (Plymouth, PA, USA)에서 구입하여 측정하였다. 405 nm의 흡광도에서 여러 번 측정하였다.

데이터처리

대조군과 실험군 사이의 통계학적 유의성 검정은 SPSS 16.0(SPSS Inc, Chicago)의 Independent t-test를 사용하였으며 유의수준 p<0.05를 사용하였다.

성능/효과

암세포 살상 효과를 측정하기 위하여 100, 200, 300, 400, 500 ㎍/ml의 농도로 각각 4회씩 시험한 결과 홍화에 의한 AGS(A)에서 300 ㎍/ml 이상에서 암세포 살상 효과를 볼 수 있었다. MKN45(B)에서는 400 ㎍/ml 이상에서 뚜렷한 암세포 살상 효과를 볼 수 있었다(Fig.
3의 결과를 보였다. 이러한 결과는 A, B 모두 통계적으로 유의하게 암세포 살상 효과가 있다는 것을 확인한 결과로 300 ㎍/ml이상 농도에서 항암작용이 있음을 의미한다. 이러한 결과로 이후의 항암제와의 병용투여 실험은 AGS세포(A)인 경우는 200 ㎍/ml으로, MKN45세포(B)인 경우는 300 ㎍/ml으로 진행되었다.
먼저 각 세포에서 항암제 단독의 효과를 관찰한 후 홍화와 병용투여후 효과를 MTT assay로 관찰하였다. AGS(Fig. 3)와 MKN45(Fig. 4) 모두에서 홍화와 병용투여시 항암작용의 효과가 증가하고 있음을 알 수 있고, 특히 AGS에서는 cisplastin, MKN45에서는 Doxorubicin에서 특히 항암작용이 크게 증가함을 알 수 있다.
이로 인해 세포의 DNA복제 및 유전자 발현과 관련된 단백질 및 핵의 구조 유지, 세포의 항상성 유지 등과 관련된 단백질들을 파괴시키거나 관련된 단백질을 활성화시켜 apoptosis를 유도하게 된다. Caspase 3 activity를 측정한 결과 홍화와 항암제의 단독 투여보다도 병용투여시 caspase 3 activity가 증가함을 알 수 있고, 따라서 병용투여시 항암의 효과가 크게 상승함을 알 수 있다(Fig. 5, 6).
1, 1, 10 ㎍/㎖를 사용하여 A431, HeLa, MOLT-4, K562, Balb/C 3T3, mouse thymocytes, splenocytes, human lymphocytes의 세포에서 효과를 관찰한 결과 세포독성이 없다고 하였는데, 본 연구에서는 홍화의 농도를 높여서 관찰한 결과 300 ㎍/㎖이상에서 인체의 위암세포주인 AGS와 MKN45에 항암효과가 있음을 확인할 수 있었다. 또한 홍화와 항암제를 병용투여 시 항암작용의 효과가 증가함을 알 수 있었는데 특히 cisplastin은 AGS, Doxorubicin은 MKN45에서 항암작용이 크게 증가함을 알 수 있다. 따라서 앞으로 위암 치료시 항암제를 선택할 때 cisplastin이나 Doxorubicin을 선택해서 치료하면 좋은 결과를 기대할 수 있으리라 생각된다.

후속연구

또한 홍화와 항암제를 병용투여 시 항암작용의 효과가 증가함을 알 수 있었는데 특히 cisplastin은 AGS, Doxorubicin은 MKN45에서 항암작용이 크게 증가함을 알 수 있다. 따라서 앞으로 위암 치료시 항암제를 선택할 때 cisplastin이나 Doxorubicin을 선택해서 치료하면 좋은 결과를 기대할 수 있으리라 생각된다. 하지만 본 연구는 높은 홍화 농도에서 실험되었기 때문에 같은 농도에서 정상세포에 대한 홍화의 세포독성에 대한 연구도 필요하리라 생각된다.
따라서 앞으로 위암 치료시 항암제를 선택할 때 cisplastin이나 Doxorubicin을 선택해서 치료하면 좋은 결과를 기대할 수 있으리라 생각된다. 하지만 본 연구는 높은 홍화 농도에서 실험되었기 때문에 같은 농도에서 정상세포에 대한 홍화의 세포독성에 대한 연구도 필요하리라 생각된다.
다양한 항암제와의 병용투여에 관한 체계적인 연구는 이루어지지 않았다. 이번 연구로 항암제와의 병용투여시 홍화에 의한 항암작용 상승효과가 있음을 알 수 있었고 위암으로 고생하는 많은 환자들에게 도움이 되고 또한 홍화에 의한 새로운 건강보조식품이 개발되어 삶의 질 향상에 도움이 되길 바란다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	홍화 꽃의 필수 지방산 linoleic acid은 어떤 효과를 가지는가?	또한 꽃잎에서 추출한 색소는 식품 및 화장품의 착색료로 사용되고 있으며 종실에는 지방이 다량(15-37%) 함유되어 있다. 특히 필수지방산인linoleic acid는 혈중 cholesterol수치를 저하시켜 동맥경화증의 예방과 치료에 효과가 있으며, 고혈압, 협심증, 고지혈증10-12)에도 효과가 있는 것으로 보고되고 있다13).
	홍화 꽃의 약용성분인 carthamin은 한방에서 어떻게 사용되는가?	홍화는 한국, 일본, 중국 등지에서 약용목적으로 주로 재배되고 있으며, 근래에 와서는 미국, 인도 등지에서 식용유 생산용으로 재배되고 있다. 홍화 꽃의 약용성분인 carthamin은 약성이 따뜻하고 피를 다스린다하여 어혈, 통경약으로 한방에 널리 사용되어 왔다7-9). 또한 꽃잎에서 추출한 색소는 식품 및 화장품의 착색료로 사용되고 있으며 종실에는 지방이 다량(15-37%) 함유되어 있다.
	홍화 꽃의 특징은 무엇인가?	홍화(紅花, safflower, Carthamus tinctorius L.)는 높이가 1 m 내외이며, 잎은 어긋나고 넓은 바소꼴이며, 톱니 끝이 가시처럼 생기고, 꽃은 7-8월에 피고 엉겅퀴같이 생겼으나 붉은빛이 도는 노란색이고 가지 끝에 1개씩 달린다. 이른 아침 이슬에 젖었을 때 꽃을 따서 말린 것을 홍화(Carthami Flos)라 하여 한방에서 꽃은 혈소판 응고를 억제하고 출혈시간을 지연시키는 작용이 있을 뿐 아니라, 혈장 콜레스테롤과 중성지방 저하기능도 있어 여성들의 통경약이나 어혈을 푸는 약재로 한방에서 널리 사용되어 왔다.

참고문헌 (16)

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한종현, 유광석, 강성용. 홍화가 인체의 암세포주에 미치는 영향. 대한한의학회지 17(2):303-310, 1996.

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김준한, 김종국, 강우원, 하영선, 최상원, 문광덕. 홍화의 부위별 화학성분과 DPPH Radical 소거 활성. 한국식품영양과학회지 32(5):733-738, 2003.

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Kawashima, S., Hayashi, M., Takii, T., Kimura, H., Zhang, H.L., Nagatsu, A., Sakakibara, J., Murata, K., Oomoto, Y., Onozaki, K. Serotonin derivative, N-(p-coumaroyl) serotonin, inhibits the production of TNF-alpha, IL-1alpha, IL-1beta, and IL-6 by endotoxin-stimulated human blood monocytes. J Interferon Cytokine Res. 18(6):423-428, 1998.

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