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문제 정의
- 이에 본 연구에서는 빈랑자 물 추출물에 대하여 일반 독성 시험 중 의약품 등의 독성시험기준14)에 명시되어 있는 마우스 경구 단회투여독성 시험을 실시하여 향후 장기투여 독성 시험과 생식․발생독성 시험을 위시한 특수 독성시험에 대한 기초자료를 제공하고자 하였다.
제안 방법
- 순화과정 및 실험 전 기간 동안 온도 (20-25℃)와 습도 (30-35%)가 조절된 사육실에서 마우스용 polycarbonate 사육상자에 5마리씩 수용하여 사육하였고명암 주기 (light : dark cycle)는 12시간 주기로 조절하였으며 사료 (Samyang, Korea)와 음수는 자유롭게 공급하였다. 모든 실험 동물은 투여일 및 최종 부검일 18시간 전 절식을 실시하였으며 (이 기간에도 음수는 자유롭게 공급하였다), picric acid로 개체를 식별하였다. 모든 실험동물은 대구한의대학교 동물윤리위원회의 동물윤리 기준을 준수하여 취급하였다.
- 모든 실험동물의 임상증상은 functional observational battery test15,16)를 기초로 하여 각각 투여 전후에 행동, 자극에 대한 반응성, 각성도 및 경계성, 자세 및 보행 이상 등에 관한 일반 증상을 관찰, 기록하였다. 투여일 이후에도 하루에 최소 2번씩 모든 실험동물의 임상증상을 관찰, 기록하였다.
- 의약품 등의 독성시험기준14)에 의거하여 설치류 최고 한계투여용량인 2,000 mg/kg을 최고 용량으로 설정하고 공비 2로 1,000 및 500 mg/kg을 중간 및 저용량 투여군으로 설정하였으며, 암수 각각에 대한 용매 대조군을 추가하였다. 모든 투여군에서는 빈랑자 추출물을 멸균 증류수에 용해시켜 20 ml/kg의 용량으로 존데 (zonde)가 부착된 1 ml 주사기를 이용하여, 강제 경구투여하였다. 식이와 음수에 따른 약물의 흡수 변화를 최소화하기 위해 투여 후 대략 3시간 동안 사료와 음수 공급을 제한하였다.
- 비등분산일 경우에는 비모수 검증인 Kruskal-Wallis H test를 실시하여 유의성이 인정된 경우에 Mann-Whitney U (MW) test를 실시하여 군 간의 유의성을 검증 하였다. 반수치사량 및 95% 신뢰한계 (confidence limits)를 Probit 방법으로 측정하였고 임상 증상, 육안부검 및 조직병리학적 소견은 각각 그 정도에 따라 0 (정상), 1+ (경미), 2+ (중등도) 및 3+ (중증)로 구분하였다.
- 에서는 설치류에서의 투여한계 농도를 2,000 mg/kg 또는 최대 용해농도로 규정하고 있고 투여 용량은 용액의 경우 20 ml/kg, 현탁액인 경우 10 ml/kg을 넘지 못하게 규정하고 있다. 본 실험에서 사용한 빈 랑자 추출물은 멸균 증류수에 100 mg/ml까지 비교적 잘 용해되었으므로 멸균 증류수에 100 mg/ml의 농도로 용해시켜 20 ml/kg의 용량, 즉 2,000 mg/kg을 최고 농도로 투여하였다. 육안 부검 시 인정된 폐 충출혈, 가슴샘 위축, 비장 위축 또는 종대, 자궁부종, 악하임파절 종대 소견과 조직병리학적 검사에서 관찰된 폐 충출혈, 가슴샘 피질 임파구 감소, 비장 임파구 적색 수질 임파구 감소 및 간의 국소 염증세포 침윤 소견들은 암수 용매 대조군을 포함한 모든 군에 걸쳐 산발적으로 관찰되었고 용량 의존성이 인정되지 않아 빈랑자 추출물 투여와 관련 없는 우발적 병소로 판단되었다.
- 상기의 조직을 10% 중성포르말린에 18시간 이상 고정시킨다음, 탈수를 거쳐 파라핀 포매 후 4 μm의 절편을 제작하였다.
- 암수 각 20마리의 6주령 ICR 마우스 (SLC, Japan)를 11일간의 순화과정을 거쳐 실험에 사용하였다. 순화과정 및 실험 전 기간 동안 온도 (20-25℃)와 습도 (30-35%)가 조절된 사육실에서 마우스용 polycarbonate 사육상자에 5마리씩 수용하여 사육하였고명암 주기 (light : dark cycle)는 12시간 주기로 조절하였으며 사료 (Samyang, Korea)와 음수는 자유롭게 공급하였다. 모든 실험 동물은 투여일 및 최종 부검일 18시간 전 절식을 실시하였으며 (이 기간에도 음수는 자유롭게 공급하였다), picric acid로 개체를 식별하였다.
- 아래의 장기에 대한 절대 중량을 각각 측정하였고 체중의 변화에 수반된 이차적 변화를 최소화하기 위해 체중에 대한 각각의 장기 절대중량의 비율인 상대 중량을 산출하였다. ․ 측정 장기 : 폐, 심장, 좌측 신장, 비장, 좌측 고환, 간, 췌장 비장엽, 좌측 부고환, 좌측 악하임파절, 좌측 난소, 뇌 및 자궁
- 실험동물은 군당 5마리씩 8군으로 구분하였다(Table 1). 의약품 등의 독성시험기준14)에 의거하여 설치류 최고 한계투여용량인 2,000 mg/kg을 최고 용량으로 설정하고 공비 2로 1,000 및 500 mg/kg을 중간 및 저용량 투여군으로 설정하였으며, 암수 각각에 대한 용매 대조군을 추가하였다. 모든 투여군에서는 빈랑자 추출물을 멸균 증류수에 용해시켜 20 ml/kg의 용량으로 존데 (zonde)가 부착된 1 ml 주사기를 이용하여, 강제 경구투여하였다.
- 이후 Hematoxylin & eosin (H&E) 염색을 실시하고 광학현미경 하에서 이상 유무를 관찰, 기록하였다.
- 투여일 이후에도 하루에 최소 2번씩 모든 실험동물의 임상증상을 관찰, 기록하였다. 체중은 각각 투여 전 1일, 투여직전, 투여 후 1, 2, 7, 13 및 14일(최종 희생일)에 측정하였고 실험 시작시 개체 차이에 따른 체중의 변화를 최소화하기 위하여 투여일~투여 후 7일(0~7), 투여 후 7일~13일 (7~13) 및 투여일~투여 후 14일(0~14)간의 체중 증가량인 증체량을 각각의 체중을 이용하여 산출하였다.
- 투여 후 14일에 이산화탄소 마취하에 부검을 실시하고 주요 장기를 위주로 하여 이상 육안소견을 각각 관찰, 기록하였다.
- 투여와 관련 있는 사망례는 실험 전 기간 동안 관찰되지 않았고 모든 실험동물 (5/5; 100%)에 대하여 최종부검을 실시하였다(Table 2).
- 를 기초로 하여 각각 투여 전후에 행동, 자극에 대한 반응성, 각성도 및 경계성, 자세 및 보행 이상 등에 관한 일반 증상을 관찰, 기록하였다. 투여일 이후에도 하루에 최소 2번씩 모든 실험동물의 임상증상을 관찰, 기록하였다. 체중은 각각 투여 전 1일, 투여직전, 투여 후 1, 2, 7, 13 및 14일(최종 희생일)에 측정하였고 실험 시작시 개체 차이에 따른 체중의 변화를 최소화하기 위하여 투여일~투여 후 7일(0~7), 투여 후 7일~13일 (7~13) 및 투여일~투여 후 14일(0~14)간의 체중 증가량인 증체량을 각각의 체중을 이용하여 산출하였다.
대상 데이터
- 본 실험에 사용된 빈랑자는 대만산으로 지역 약업사 (Omni Herb, 영천, Korea)에서 매입한 것을 현미경하에서 관능검사를 통하여 선정하여 사용하였다. 빈랑자 100 g 점 분량 (총량 98 g) 을 취하여 정제수 1,000 ml로 가열 추출한 후 (60℃, 3시간, 3번) 흡인 여과한 여과액을 rotary vacuum evaporator (Rotavapor R144; Büchi Labortechnik AG, Switzerland)로 감압·농축하여 점 조성의 추출물을 얻은 다음 programmable freeze dryer (Freezone 1; Labconco Corp.
- 빈랑자 100 g 점 분량 (총량 98 g) 을 취하여 정제수 1,000 ml로 가열 추출한 후 (60℃, 3시간, 3번) 흡인 여과한 여과액을 rotary vacuum evaporator (Rotavapor R144; Büchi Labortechnik AG, Switzerland)로 감압·농축하여 점 조성의 추출물을 얻은 다음 programmable freeze dryer (Freezone 1; Labconco Corp., MO, USA)를 사용하여 동결 건조시켜 총 13.15 g (수율 13.15%)의 적갈색의 물 추출물을 얻어 실험에 사용하였다.
- 실험동물은 군당 5마리씩 8군으로 구분하였다(Table 1). 의약품 등의 독성시험기준14)에 의거하여 설치류 최고 한계투여용량인 2,000 mg/kg을 최고 용량으로 설정하고 공비 2로 1,000 및 500 mg/kg을 중간 및 저용량 투여군으로 설정하였으며, 암수 각각에 대한 용매 대조군을 추가하였다.
- 암수 각 20마리의 6주령 ICR 마우스 (SLC, Japan)를 11일간의 순화과정을 거쳐 실험에 사용하였다. 순화과정 및 실험 전 기간 동안 온도 (20-25℃)와 습도 (30-35%)가 조절된 사육실에서 마우스용 polycarbonate 사육상자에 5마리씩 수용하여 사육하였고명암 주기 (light : dark cycle)는 12시간 주기로 조절하였으며 사료 (Samyang, Korea)와 음수는 자유롭게 공급하였다.
데이터처리
- 모든 수치는 평균±표준편차로 표시하였고 다중비교검증을 이용하여 통계처리를 실시하였으며 분산동질성은 Levene test를 실시하여 검증하였다. 등분산일 경우 one way ANOVA test를 실시한 다음 Scheffe test로 사후 검증을 실시하여 군 간의 유의 성을 평가하였다. 비등분산일 경우에는 비모수 검증인 Kruskal-Wallis H test를 실시하여 유의성이 인정된 경우에 Mann-Whitney U (MW) test를 실시하여 군 간의 유의성을 검증 하였다.
- 모든 수치는 평균±표준편차로 표시하였고 다중비교검증을 이용하여 통계처리를 실시하였으며 분산동질성은 Levene test를 실시하여 검증하였다.
- 등분산일 경우 one way ANOVA test를 실시한 다음 Scheffe test로 사후 검증을 실시하여 군 간의 유의 성을 평가하였다. 비등분산일 경우에는 비모수 검증인 Kruskal-Wallis H test를 실시하여 유의성이 인정된 경우에 Mann-Whitney U (MW) test를 실시하여 군 간의 유의성을 검증 하였다. 반수치사량 및 95% 신뢰한계 (confidence limits)를 Probit 방법으로 측정하였고 임상 증상, 육안부검 및 조직병리학적 소견은 각각 그 정도에 따라 0 (정상), 1+ (경미), 2+ (중등도) 및 3+ (중증)로 구분하였다.
- 통계처리 및 Probit 방법은 SPSS for Windows (Release 14.0K, SPSS Inc., USA)를 이용하여 평가하였으며, p-value가 0.05 이하인 경우 통계적 유의성을 인정하였다.
성능/효과
- 다양한 정도(1~3+)의 폐 충출혈, 가슴샘 위축 (atrophy), 비장 위축 또는 종대 (hypertrophy), 자궁부종, 악하임파절 종대 소견 등이 암수 용매 대조군을 포함한 모든 실험군에 걸쳐 산발적 으로 관찰된 이외에 의미 있는 육안 부검소견은 인정되지 않았다(Table 6)
- . 따라서 500 mg/kg 이상의 빈랑자 추출물을 임상적으로 사용시 소화기 장애 등을 심각히 고려해야 할 것으로 판단된다. 설사가 나타난 모든 실험동물은 투여 48 시간 이내에 정상으로 회복되었다.
- 10024)에 따르면 일반적으로 반수 치사량이 5,000~15,000 mg/kg인 물질은 무독성 물질로, 500~5,000 mg/kg을 비교적 저독성 (Class III) 물질로 규정하고 있으나 한국식품의약품안전청 고시 제 2009-116호14),에서는 설치류에서 투여한계 농도를 2,000 mg/kg 으로 제한하고 있다. 따라서 본 마우스 단회 경구투여 독성실험에서 빈랑자 추출물의 반수치사량 및 개략적 치사량은 각각 2,000 mg/kg 이상으로 관찰되었다.
- 빈랑자 물 추출물의 마우스 경구 단회투여독성 시험을 실시한 결과 설치류 최대 한계투여 용량인 2,000 mg/kg까지 빈랑자 추출물 투여와 관련된 사망례, 체중변화, 장기중량, 육안 및 조직 병리학적 변화는 인정되지 않았으나 세 용량 (2,000, 1,000 및 500 mg/kg)에서 모든 수컷 투여군 및 암컷 2,000 mg/kg 투여군에서 경미하거나 중등도의 설사 소견이 인정되었다. 따라서 빈랑자 추출물의 마우스에 있어서 반수치사량 및 개략적 치사량은 각각 2,000 mg/kg 이상으로 관찰되었으나, 500 mg/kg 이상의 빈랑자 추출물을 임상적으로 사용시에는 소화기 장애 등을 심각히 고려해야 할 것으로 판단된다.
- 빈랑자 물 추출물의 마우스 경구 단회투여독성 시험을 실시한 결과 설치류 최대 한계투여 용량인 2,000 mg/kg까지 빈랑자 추출물 투여와 관련된 사망례, 체중변화, 장기중량, 육안 및 조직 병리학적 변화는 인정되지 않았으나 세 용량 (2,000, 1,000 및 500 mg/kg)에서 모든 수컷 투여군 및 암컷 2,000 mg/kg 투여군에서 경미하거나 중등도의 설사 소견이 인정되었다. 따라서 빈랑자 추출물의 마우스에 있어서 반수치사량 및 개략적 치사량은 각각 2,000 mg/kg 이상으로 관찰되었으나, 500 mg/kg 이상의 빈랑자 추출물을 임상적으로 사용시에는 소화기 장애 등을 심각히 고려해야 할 것으로 판단된다.
- 15%)의 적갈색의 물 추출물을 얻어 실험에 사용하였다. 빈랑자 추출물은 -20℃로 냉동 보관 후 실험에 사용하였고 본 실험 용매인 증류수에 100 mg/ml의 농도까지 비교적 잘 용해되었다.
- 따라서 500 mg/kg 이상의 빈랑자 추출물을 임상적으로 사용시 소화기 장애 등을 심각히 고려해야 할 것으로 판단된다. 설사가 나타난 모든 실험동물은 투여 48 시간 이내에 정상으로 회복되었다. 수컷 1,000 및 500 mg/kg 투여군에 국한되어 관찰된 췌장 상대 중량의 증가는 투여 용량 의존성이 인정되지 않아 빈랑자 추출물 투여와 관련된 변화로 간주하기 어려우며, 췌장 중량을 포함한 모든 장기 중량 역시 동일한 주령의 마우스들의 정상 범주17,18)에 포함되어 관찰되었다.
- 본 실험에서 사용한 빈 랑자 추출물은 멸균 증류수에 100 mg/ml까지 비교적 잘 용해되었으므로 멸균 증류수에 100 mg/ml의 농도로 용해시켜 20 ml/kg의 용량, 즉 2,000 mg/kg을 최고 농도로 투여하였다. 육안 부검 시 인정된 폐 충출혈, 가슴샘 위축, 비장 위축 또는 종대, 자궁부종, 악하임파절 종대 소견과 조직병리학적 검사에서 관찰된 폐 충출혈, 가슴샘 피질 임파구 감소, 비장 임파구 적색 수질 임파구 감소 및 간의 국소 염증세포 침윤 소견들은 암수 용매 대조군을 포함한 모든 군에 걸쳐 산발적으로 관찰되었고 용량 의존성이 인정되지 않아 빈랑자 추출물 투여와 관련 없는 우발적 병소로 판단되었다. 이들 소견들은 정상 마우스에서 드물게 인정되는 일반적인 육안 및 조직병리학적 소견으로 알려져 있고19-21), 자궁의 경우 estrus cycle에 따라 쉽게 변화할 수 있어22,23), 자궁 부종 및 자궁점막 탈락 소견은 estrus cycle에 따른 이차적 변화로 판단된다.
- 한국식품의약품안전청 고시14)에 따라 빈랑자 추출물 2,000, 1,000 및 500 mg/kg을 단회 경구 투여한 다음 14일간 체중 및 임상증상을 관찰하고, 14일 후 최종 부검을 통하여 12개의 주요 장기에 대한 장기 중량, 육안 부검 및 조직병리학적 관찰을 실시한 결과, 단회투여 독성 시험에서 설치류 최대 한계투여 용량인 2,000 mg/kg까지 빈랑자 추출물 투여와 관련된 사망례가 인정 되지 않았고 빈랑자 추출물 투여와 관련된 장기중량 및 육안 부검소견 역시 인정되지 않았으나, 세 용량의 모든 수컷 투여군 및 암컷 2,000 mg/kg 투여군에서 투여 시작일에서 투여 1일 후에 걸쳐 경미하거나 중등도의 설사가 빈랑자 추출물 투여와 관련된임상증상으로 관찰되었다.
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