To identify potential gastrointestinal prokinetic agents, water and 70% ethanol extracts and isolated compounds from 41 different traditional medicinal herbs were evaluated for the stimulation of gastrointestinal (GI) motility in vivo. Of the 41 water and 70% ethanol extracts, 12 extracts were found...
To identify potential gastrointestinal prokinetic agents, water and 70% ethanol extracts and isolated compounds from 41 different traditional medicinal herbs were evaluated for the stimulation of gastrointestinal (GI) motility in vivo. Of the 41 water and 70% ethanol extracts, 12 extracts were found to enhance GI motility activity in mice by more than 10%. The 12 extracts are as follows: Atractylodes japonica (root), Crataegus pinnatifida (flower), Aucklandia lappa (root), Inula helenium (root), Cynanchum wilfordii (root), Chinese Liriope platyphylla (root), Codonopsis pilosula (root), Glehnia littoralis (root), Pinellia ternate (tuber), Agastache rugosa (aerial part), Angelica decursiva (whole plant), and Peucedanum praeruptorum (whole plant). In particular, the extracts from Atractylodes japonica (root), Cynanchum wilfordii (root) and Angelica decursiva (whole plant) have demonstrated the highest GI motility activity. In addition, 26 isolated compounds from the medicinal herbs were tested, and 8 isolated compounds were found to be active. They are ${\alpha}$-ionone, ${\beta}$-ionone, trans-caryophyllene, cedrol, methyl-3,5-di-O-E-caffeoyl-quinate, lobetyolin, oleoyllinoleoylolein and cis-jasmone. ${\beta}$-ionone from Aucklandia lappa (root) showed the most potent GI motility activity. The active traditional medicinal herbs and isolated compounds might be therapeutically advantageous in the treatment of GI motility disorders.
To identify potential gastrointestinal prokinetic agents, water and 70% ethanol extracts and isolated compounds from 41 different traditional medicinal herbs were evaluated for the stimulation of gastrointestinal (GI) motility in vivo. Of the 41 water and 70% ethanol extracts, 12 extracts were found to enhance GI motility activity in mice by more than 10%. The 12 extracts are as follows: Atractylodes japonica (root), Crataegus pinnatifida (flower), Aucklandia lappa (root), Inula helenium (root), Cynanchum wilfordii (root), Chinese Liriope platyphylla (root), Codonopsis pilosula (root), Glehnia littoralis (root), Pinellia ternate (tuber), Agastache rugosa (aerial part), Angelica decursiva (whole plant), and Peucedanum praeruptorum (whole plant). In particular, the extracts from Atractylodes japonica (root), Cynanchum wilfordii (root) and Angelica decursiva (whole plant) have demonstrated the highest GI motility activity. In addition, 26 isolated compounds from the medicinal herbs were tested, and 8 isolated compounds were found to be active. They are ${\alpha}$-ionone, ${\beta}$-ionone, trans-caryophyllene, cedrol, methyl-3,5-di-O-E-caffeoyl-quinate, lobetyolin, oleoyllinoleoylolein and cis-jasmone. ${\beta}$-ionone from Aucklandia lappa (root) showed the most potent GI motility activity. The active traditional medicinal herbs and isolated compounds might be therapeutically advantageous in the treatment of GI motility disorders.
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문제 정의
19) 그러나 지금까지 화학적 성분에 대한 몇 가지 보고는 있지만 생리활성에 대해서는 거의 보고된 바가 없다. 본 연구에서는 lobetyolin의 위장관 운동 촉진 활성을 처음 보고하는 바이며 특히 이 물질은 당삼에서 분리된 다른 화합물에 비하여 가장 높은 위장관 운동 촉진 효능을 나타냈다. Lobetyolin은 한약재 품질 표준화 연구 사업단 보고서에 따르면 메탄올 추출물부터 분리가 되었으며19) 에탄올 추출물이 물 추출물에 비하여 더 높은 위장관 운동 촉진(Table I) 효능을 나타낸 것으로 보아 당삼의 위장관 운동 촉진 효능이 상당부분 지표물질인 lobetyolin의 활성에 의한 것으로 추정된다.
현재 많은 위장 질환 개선제들이 효과적인 측면에서의 약리작용은 우수하지만 여러 가지 부작용이 발생하는 단점이 있어 생체 적합성이 뛰어나며 부작용이 낮은 천연물 유래 위장 질환 개선제의 개발이 더욱 필요한 실정이다. 이에 본 연구에서는 다양한 한약재의 물 및 에탄올 추출물과 그 유래 화합물들의 위장관 운동 촉진 효능을 charcoal meal 투여 흰쥐 장운동 실험 모델에서 확인함으로써 위장관 운동 촉진제 개발에 있어 유효한 천연물 유래 후보 물질을 도출하고 임상 시험을 위한 기초적 자료를 제시하고자 한다.
한약재 유래 단일 화합물의 위장관 운동 촉진 평가 − 위장관 운동 촉진 효과가 나타난 한약재 추출물 중 특정 구성 성분이 위장관 운동 촉진에 관여하는지 규명하고자 26종의 분리 화합물에 대한 위장관 운동 촉진 효능을 확인하였다.
제안 방법
등의 방법을 변형하여 실험동물을 24시간 절식 후 군당 6마리씩 추출물은 100, 300 mg/kg, 화합물은 10, 30 mg/kg의 양으로 경구투여 하였다. 30분 후 0.5% CMC-Na 용액에 녹인 0.2 ml의 3% charcoal meal을 경구투여 하였다. 30분 후 치사 시키고 위장관을 적출하여 유문부부터 맹장 입구까지의 charcoal meal의 이동률을 측정하였다.
2 ml의 3% charcoal meal을 경구투여 하였다. 30분 후 치사 시키고 위장관을 적출하여 유문부부터 맹장 입구까지의 charcoal meal의 이동률을 측정하였다. 양성대조물질로 500 nmol/kg의 motilin과 음성대조물질로 5 mg/kg의 atropine을 사용하였으며 각각 정맥주사를 통해 투여하였다.
한약재 추출물의 위장관 운동 촉진 평가 − 41종의 한약재 및 비교한약재에 대하여 위장관 운동 동물 모델을 이용하여 위장관 운동 촉진 효능을 살펴보았다. 본 연구에서는 추출방법에 따라 물 추출물(aqueous extract)과 70% 에탄올 추출물(alcohol extract)에 대한 위장관 운동의 변화를 관찰하였다. 위장관 운동 촉진 효능 평가 결과 Table I에 나타난 바와 같이 시료를 처리하지 않은 대조군을 기준으로 300 mg/kg의 농도에서 10% 이상 charcoal meal의 장관 내 이동률이 증가한 시료는 백출(Atractylodes japonica, root), 산사(Crataegus pinnatifida, flower), 목향(Aucklandia lappa, root), 토목향(Inula helenium, root), 백수오(Cynanchum wilfordii, root), 중국 맥문동(Chinese Liriope platyphylla, root), 당삼(Codonopsis pilosula, root), 북사삼(Glehnia littoralis, root), 반하(Pinellia ternate, tuber), 곽향(Agastache rugosa, Aerial part), 자화전호(Angelica decursiva, whole plant), 백화전호(Peucedanum praeruptorum, whole plant)를 포함한 12종이며 모두 유의적인 위장관 운동 촉진 활성을 나타냈다.
장운동 효능 평가 − Takemori9) 등의 방법을 변형하여 실험동물을 24시간 절식 후 군당 6마리씩 추출물은 100, 300 mg/kg, 화합물은 10, 30 mg/kg의 양으로 경구투여 하였다.
한약재 추출물의 위장관 운동 촉진 평가 − 41종의 한약재 및 비교한약재에 대하여 위장관 운동 동물 모델을 이용하여 위장관 운동 촉진 효능을 살펴보았다.
대상 데이터
실험동물의 사육 − 실험동물은 6주령의 ICR 수컷 흰쥐를 ㈜중앙실험동물(Seoul, Korea)로 부터 구입하였으며 구입 후 22±2℃에서 3일간 사육하여 실험환경에 적응시킨 후 실험에 사용하였다.
실험재료 및 시약 − 본 실험의 한약재 추출물 및 화합물들은 식품의약품안전처 한약재품질표준화연구사업단으로부터 제공받았으며 0.5% sodium carboxymethyl cellulose (CMC)에 녹인 후 실험에 사용하였다.
5% sodium carboxymethyl cellulose (CMC)에 녹인 후 실험에 사용하였다. 양성대조군인 motilin, 음성대조군인 atropine, sodium carboxymethyl cellulose는 모두 Sigma-Aldich사 (St. Louis, MO, USA)로부터 구입하였다.
30분 후 치사 시키고 위장관을 적출하여 유문부부터 맹장 입구까지의 charcoal meal의 이동률을 측정하였다. 양성대조물질로 500 nmol/kg의 motilin과 음성대조물질로 5 mg/kg의 atropine을 사용하였으며 각각 정맥주사를 통해 투여하였다. 위장관 운동의 이동률은 다음과 같은 공식으로 산출하였다.
데이터처리
통계분석 − 본 실험에서 얻은 결과에 대해서는 ANOVA Multi t-test(JAVA, Bonferooni Ver II)로 분석하여 p값을 구하였으며 각 실험군을 비교하여 p<0.05일 때 유의성이 있다고 판정하였다.
성능/효과
10) 현재까지 알려진 약리작용으로는 항암, 항염증 등의 활성과 흰쥐의 위장관에서의 진경 및 항 위궤양 효능이 보고되어 있다.11) 본 연구결과 목향의 물과 에탄올 추출물 (300 mg/kg)에서 각각 120.5%와 123.4%의 이동률 값이 나타나 상당히 뛰어난 위장관 운동 촉진 효능이 확인되었으며 특히 에탄올 추출물에서 더욱 높은 효능이 나타났다(Table I). 비교한약재인 토목향의 물 추출물 및 에탄올 추출물(300 mg/kg) 역시 115.
15) 또한 cholinergic M과 N 수용체를 부분적으로 경유하여 위 근육조직의 수축을 농도의존적으로 강화시킨다고 보고되었다.16) 본 연구결과, 당삼의 물과 에탄올 추출물(300 mg/kg)은 각각 112.0%와 121.7%의 이동률 값을 나타냈다. 이외에 비교한약재인 북사삼의 물과 에탄올 추출물(300 mg/kg)도 각각 112.
19) 본 연구결과 자화전호의 물과 에탄올 추출물(300 mg/kg)을 투여시 각각 131.2%와 110.2%의 이동률 값을 나타내어 비교한약재인 백화전호보다 위장관 운동 촉진 효능이 뚜렷이 높게 나타났으며 특히 물 추출물의 활성이 상당히 높은 것으로 나타났다(Table I). 따라서 자화전호와 백화전호의 위장관 운동 촉진에 관여하는 활성 성분이 다르게 존재할 것으로 여겨지며 특히 자화전호의 물 추출물에 함유된 효능 화합물에 대한 연구가 향후 필요할 것으로 사료된다.
위장관 운동 촉진제는 식후 조기팽만감, 복부 팽만감, 상복부 통증, 변비, 속쓰림, 오심, 구토 등의 위장관 질환에 사용되며 과민성 장 증후군, 위염, 위식도 역류, 위마비, 기능성 소화불량 등의 다양한 질환에서도 사용되고 있다.2) 현재 대표적인 위장 운동 촉진제로서 domperidone, metoclopramide, levosulpiride, tegaserod, mosapride citrate, itopride hydrochloride, pruclopride, erythromycin 등이 있으며 위마비와 위장운동질환에 널리 사용되고 있다.3)
41종의 한약재 물 추출물 및 70% 에탄올 추출물의 위장관 운동 촉진에 대한 영향을 평가한 결과 목향, 백수오 및 자화전호의 효능이 가장 높게 나타났으며 목향 유래 화합물들의 효능 역시 높은 것으로 나타났다. 이러한 관점에서 목향, 백수오, 자화전호는 천연물 유래 위장관 운동 촉진제 개발에 효과적으로 사용될 수 있는 유효한 천연 자원으로 제시된다.
곽향으로부터 분리된 cis-jasmone은 30 mg/kg의 농도로 투여 시 113.4%의 이동률 값으로 유의적인 위장관 운동 촉진 효능을 나타내었다(Table II). 곽향은 항진균, 항바이러스, 죽종 형성 억제 등의 약리작용과 함께 위장점막으로부터 위즙 분비를 촉진하고 소화를 돕는다고 보고되었다.
그리고 αionone, β-ionone, lobetyolin은 10 mg/kg의 낮은 농도에서도 10% 이상의 이동률 증가를 나타내어 유의적인 활성이 확인되었다.
당삼에서 분리된 lobetyolin은 10 mg/kg과 30 mg/kg의 농도로 투여 시 각각 110.3%와 119.2%의 이동률 값을 나타내었다(Table II). Lobetyolin은 한약재 품질 표준화 연구 사업단 보고서에 따르면 당삼의 지표성분이라 보고되어 있으며 0.
이들 중 물 추출물과 에탄올 추출물에서 둘 다 활성이 나타난 한약재는 목향, 토목향, 백수오, 당삼, 북사삼, 자화전호를 포함한 6종이다. 대조군을 기준으로 300 mg/kg의 농도에서 20% 이상 이동률이 증가한 시료는 목향 물 추출물 및 에탄올 추출물, 토목향 에탄올 추출물, 백수오 에탄올 추출물, 당삼 에탄올 추출물, 반하 물 추출물, 자화전호 물 추출물을 포함한 7종이다. 특히 자화전호 물 추출물은 131.
목향에서 분리된 α-ionone, β-ionone, trans-caryophyllene, cedrol를 포함하는 4종의 화합물은 30 mg/kg의 농도로 투여 시 각각 124.9%, 130.9%, 117.4%, 120.4%의 이동률을 나타내며 모두 농도 의존적으로 높은 위장관 운동 촉진 효능을 나타냈다(Table II).
2%의 이동률 값으로 30% 이상의 뚜렷한 활성을 나타냈다. 반하와 곽향은 물 추출물의 활성이 높게 나타난 반면 에탄올 추출물은 위장관 운동을 감소시키는 것으로 나타났다. 이와 같이 활성이 서로 반대로 나타난 것은 극성이 다른 각 추출물에 각각 활성이 다른 계열의 화합물이 존재하기 때문으로 여겨진다.
4%의 이동률 값이 나타나 상당히 뛰어난 위장관 운동 촉진 효능이 확인되었으며 특히 에탄올 추출물에서 더욱 높은 효능이 나타났다(Table I). 비교한약재인 토목향의 물 추출물 및 에탄올 추출물(300 mg/kg) 역시 115.1%와 127.0%의 이동률 값으로 높은 활성이 나타났으며 에탄올 추출물의 활성이 특히 높은 것으로 확인되었다. 이처럼 목향과 토목향에서의 활성이 둘 다 높게 나타난 것은 위장관 운동 촉진에 관여하는 활성 성분이 두 한약재에 고루 존재 하기 때문일 것으로 추측되며 향후 토목향에 존재하는 화합물에 대한 활성의 비교 평가가 이루어져야 할 것으로 여겨진다.
실험 결과 Table II에 나타난 바와 같이 목향에서 분리된 αionone, β-ionone, trans-caryophyllene, cedrol, 감국에서 분리된 methyl-3,5-di-O-E-caffeoyl-quinate, 당삼에서 분리된 lobetyolin, 반하에서 분리된 oleoyllinoleoylolein, 곽향에서 분리된 cis-jasmone 화합물을 포함한 8종의 화합물을 30 mg/ kg으로 처리시 10% 이상 이동률이 증가하였다(Fig. 1).
본 연구에서는 추출방법에 따라 물 추출물(aqueous extract)과 70% 에탄올 추출물(alcohol extract)에 대한 위장관 운동의 변화를 관찰하였다. 위장관 운동 촉진 효능 평가 결과 Table I에 나타난 바와 같이 시료를 처리하지 않은 대조군을 기준으로 300 mg/kg의 농도에서 10% 이상 charcoal meal의 장관 내 이동률이 증가한 시료는 백출(Atractylodes japonica, root), 산사(Crataegus pinnatifida, flower), 목향(Aucklandia lappa, root), 토목향(Inula helenium, root), 백수오(Cynanchum wilfordii, root), 중국 맥문동(Chinese Liriope platyphylla, root), 당삼(Codonopsis pilosula, root), 북사삼(Glehnia littoralis, root), 반하(Pinellia ternate, tuber), 곽향(Agastache rugosa, Aerial part), 자화전호(Angelica decursiva, whole plant), 백화전호(Peucedanum praeruptorum, whole plant)를 포함한 12종이며 모두 유의적인 위장관 운동 촉진 활성을 나타냈다. 이들 중 물 추출물과 에탄올 추출물에서 둘 다 활성이 나타난 한약재는 목향, 토목향, 백수오, 당삼, 북사삼, 자화전호를 포함한 6종이다.
7%의 이동률 값을 나타냈다. 이외에 비교한약재인 북사삼의 물과 에탄올 추출물(300 mg/kg)도 각각 112.0%와 121.7%의 이동률 값을 나타내어 위장관 운동 촉진 효능이 나타났다(Table I). 이러한 연구결과는 기존의 건위작용을 포함하는 당삼의 위장관 관련 연구결과와 일치한다고 여겨진다.
이중 α-ionone, β-ionone, cedrol, oleoyllinoleoylolein을 포함하는 4종의 화합물을 30 mg/kg로 처리시 20% 이상 이동률이 증가하였으며 β-ionone은 30% 이상 이동률이 증가하여 가장 높은 위장관 운동 촉진 효능을 나타내었다.
대조군을 기준으로 300 mg/kg의 농도에서 20% 이상 이동률이 증가한 시료는 목향 물 추출물 및 에탄올 추출물, 토목향 에탄올 추출물, 백수오 에탄올 추출물, 당삼 에탄올 추출물, 반하 물 추출물, 자화전호 물 추출물을 포함한 7종이다. 특히 자화전호 물 추출물은 131.2%의 이동률 값으로 30% 이상의 뚜렷한 활성을 나타냈다. 반하와 곽향은 물 추출물의 활성이 높게 나타난 반면 에탄올 추출물은 위장관 운동을 감소시키는 것으로 나타났다.
후속연구
12) 한방에서는 자양, 강장, 보혈의 효능이 있는 약재로 알려져 있으며, 기존 연구에 따르면 백수오 추출물이 장기적인 알코올 투여로 유발된 흰쥐의 고지혈증과 간손상의 예방에 효능이 있다고 보고되었으나 아직까지 위장관 운동 촉진과 관련된 연구는 이루어져있지 않다.13) 본 연구결과 백수오의 물과 에탄올 추출물(300 mg/kg)은 108.4%와 129.0%의 이동률 값으로 높은 위장관 운동 촉진 효능을 나타냈으며(Table I) 특히 에탄올 추출물에서의 효능이 뛰어난 것으로 나타나 앞으로 에탄올 추출물에 함유되어 있는 활성 성분에 대한 연구가 이루어져야 할 것으로 여겨진다.
21-24) 그러나 아직 위장관 운동 촉진 활성에 대한 보고는 없으며 본 결과로 미루어 볼 때 β-ionone은 잠재적으로 위장관 운동 질환의 치료 약제로 개발될 가능성을 가지고 있으며 앞으로 위장 운동 촉진과 관련된 구체적인 작용기전 연구가 필요할 것으로 여겨진다.
26) 또한 이정수 등의 연구에 따르면 loperamide와 scopolamine으로 유발된 장운동 억제상태에 대해서 곽향 추출물이 부분적으로 장운동에 영향을 미친다고 보고되었다.7) 현재까지 cis-jasmone은 정유성분으로 항암 효능에 대한 보고는 있었지만27,28) 위장관 운동 촉진능 및 소화기계 관련한 활성에 대한 연구는 아직 이루어진 바 없어 앞으로 추가적인 연구가 필요할 것으로 여겨진다.
2%의 이동률 값을 나타내어 비교한약재인 백화전호보다 위장관 운동 촉진 효능이 뚜렷이 높게 나타났으며 특히 물 추출물의 활성이 상당히 높은 것으로 나타났다(Table I). 따라서 자화전호와 백화전호의 위장관 운동 촉진에 관여하는 활성 성분이 다르게 존재할 것으로 여겨지며 특히 자화전호의 물 추출물에 함유된 효능 화합물에 대한 연구가 향후 필요할 것으로 사료된다.
0%의 이동률 값으로 높은 활성이 나타났으며 에탄올 추출물의 활성이 특히 높은 것으로 확인되었다. 이처럼 목향과 토목향에서의 활성이 둘 다 높게 나타난 것은 위장관 운동 촉진에 관여하는 활성 성분이 두 한약재에 고루 존재 하기 때문일 것으로 추측되며 향후 토목향에 존재하는 화합물에 대한 활성의 비교 평가가 이루어져야 할 것으로 여겨진다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
위장관 운동 촉진제는 어떠한 역할을 하는가?
현대인의 식생활 및 생활습관의 변화 등 여러 요인에 의하여 위장관 운동장애질환은 지속적으로 증가하는 질병 중 하나이며 선진국은 물론 우리나라에서도 상당히 유병률이 높은 질환이다.1) 위장 질환 관련 연구 중 위장관 운동 촉진은 위장운동 장애 치료의 핵심이 되고 있으며 위장관 운동 촉진제(prokinetic agents)는 위장의 운동 능력을 촉진시켜 음식물의 이동 및 배출을 원활히 함으로서 위장의 운동성을 증가시키는 역할을 한다. 위장관 운동 촉진제는 식후 조기팽만감, 복부 팽만감, 상복부 통증, 변비, 속쓰림, 오심, 구토 등의 위장관 질환에 사용되며 과민성 장 증후군, 위염, 위식도 역류, 위마비, 기능성 소화불량 등의 다양한 질환에서도 사용되고 있다.
위장관 운동 촉진제는 어떤 질환에 사용되는가?
1) 위장 질환 관련 연구 중 위장관 운동 촉진은 위장운동 장애 치료의 핵심이 되고 있으며 위장관 운동 촉진제(prokinetic agents)는 위장의 운동 능력을 촉진시켜 음식물의 이동 및 배출을 원활히 함으로서 위장의 운동성을 증가시키는 역할을 한다. 위장관 운동 촉진제는 식후 조기팽만감, 복부 팽만감, 상복부 통증, 변비, 속쓰림, 오심, 구토 등의 위장관 질환에 사용되며 과민성 장 증후군, 위염, 위식도 역류, 위마비, 기능성 소화불량 등의 다양한 질환에서도 사용되고 있다.2) 현재 대표적인 위장 운동 촉진제로서 domperidone, metoclopramide, levosulpiride, tegaserod, mosapride citrate, itopride hydrochloride, pruclopride, erythromycin 등이 있으며 위마비와 위장운동질환에 널리 사용되고 있다.
현재까지 알려진 목향의 약리작용은 무엇인가?
10) 예로부터 목향은 한방에서 기혈순환제로 많이 사용되었으며 위장을 튼튼하게 하는 약재로서 구토, 설사, 복통, 소화불량에 사용되어왔다.10) 현재까지 알려진 약리작용으로는 항암, 항염증 등의 활성과 흰쥐의 위장관에서의 진경 및 항 위궤양 효능이 보고되어 있다.11) 본 연구결과 목향의 물과 에탄올 추출물 (300 mg/kg)에서 각각 120.
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