Objectives: To investigate the anti-inflammatory, analgesic, anti-pyretic and anti-histamine activities of 20 herbal medicines to test their efficacy in common cold treatment. Methods: For all experiments, the herbal medicines were extracted with 80% ethanol and freeze-dried. To determine the anti-o...
Objectives: To investigate the anti-inflammatory, analgesic, anti-pyretic and anti-histamine activities of 20 herbal medicines to test their efficacy in common cold treatment. Methods: For all experiments, the herbal medicines were extracted with 80% ethanol and freeze-dried. To determine the anti-oxidative properties, we tested DPPH-free radical-scavenging activity and xanthine oxidase inhibitory activity. To determine anti-inflammatory and analgesic potential, we investigated acetic acid-induced vascular permeability and writhing test in ICR mice. For anti-pyretic activities, an LPS-induced pyrexia study was conducted in rabbits. To evaluate the anti-histamine activity, we examined compound 48/80-induced systemic anaphylaxis in ICR mice and the release of β-hexosaminidase on rat basophilic leukemia (RBL-2H3) cells. Results: Ephedrae herba, Forsythiae fructus, Cinnamomi ramulus, and Cimicifugae rhizome showed potent free-radical scavenging activities. Gentianae macrophyllae radix inhibited acetic acid-induced vascular permeability. Schizonepetae spica and Cimicifugae rhizome inhibited acetic acid. Cinnamomi ramulus and Angelicae decursivae radix inhibited LPS-induced pyrexia. Angeliace dahuricae radix and Asari radix inhibited compound 48/80. Scutellariae radix, Cinnamomi ramulus, Ephedrae herba, and Zingiberis rhizoma crudus potently inhibited the release of β-hexosaminidase. Conclusions: We examined the anti-inflammatory, analgesic, anti-pyretic and anti-histamine activities of 20 herbal medicines;We examined the anti-inflammatory, analgesic, anti-pyretic and anti-histamine activities of 20 herbal medicines Codonopsis pilosulae radix, Zingiberis rhizoma crudus, and Cinnamomi ramulus showed novel efficacy. These results suggest that some of herbal medicines may be very effective in treating common cold.
Objectives: To investigate the anti-inflammatory, analgesic, anti-pyretic and anti-histamine activities of 20 herbal medicines to test their efficacy in common cold treatment. Methods: For all experiments, the herbal medicines were extracted with 80% ethanol and freeze-dried. To determine the anti-oxidative properties, we tested DPPH-free radical-scavenging activity and xanthine oxidase inhibitory activity. To determine anti-inflammatory and analgesic potential, we investigated acetic acid-induced vascular permeability and writhing test in ICR mice. For anti-pyretic activities, an LPS-induced pyrexia study was conducted in rabbits. To evaluate the anti-histamine activity, we examined compound 48/80-induced systemic anaphylaxis in ICR mice and the release of β-hexosaminidase on rat basophilic leukemia (RBL-2H3) cells. Results: Ephedrae herba, Forsythiae fructus, Cinnamomi ramulus, and Cimicifugae rhizome showed potent free-radical scavenging activities. Gentianae macrophyllae radix inhibited acetic acid-induced vascular permeability. Schizonepetae spica and Cimicifugae rhizome inhibited acetic acid. Cinnamomi ramulus and Angelicae decursivae radix inhibited LPS-induced pyrexia. Angeliace dahuricae radix and Asari radix inhibited compound 48/80. Scutellariae radix, Cinnamomi ramulus, Ephedrae herba, and Zingiberis rhizoma crudus potently inhibited the release of β-hexosaminidase. Conclusions: We examined the anti-inflammatory, analgesic, anti-pyretic and anti-histamine activities of 20 herbal medicines;We examined the anti-inflammatory, analgesic, anti-pyretic and anti-histamine activities of 20 herbal medicines Codonopsis pilosulae radix, Zingiberis rhizoma crudus, and Cinnamomi ramulus showed novel efficacy. These results suggest that some of herbal medicines may be very effective in treating common cold.
감기에 많이 나타나는 발열, 콧물, 재채기, 통증, 인후염 등에 대하여 처방이 아닌 각각의 약물에 대한 효능을 실험을 통하여 검증 한다면 한의학의 변증치료에 보다 객관적인 자료로 활용되어 치료에 더욱 도움이 될 것으로 생각되었을 뿐만 아니라 이러한 결과를 중심으로 보다 효과적이고 간편한 새로운 처방을 만드는데 기본 자료로 사용될 것으로 생각 되었다. 이에 임상에서 감기에 사용되는 빈용 처방인 敗毒散류, 蔘蘇飮, 九味羌活湯, 葛根湯, 桂枝湯, 小靑龍湯 등을 중심으로 처방구성 중요 약재 및 감기치료에 사용되는 빈용 되는 개별약재 葛根, 忍冬, 生地黃, 連翹, 黃芩, 桔梗, 蔓參, 麻黃, 細辛, 桂枝, 荊芥, 秦艽, 前胡, 川芎, 生薑, 升麻, 防風, 白芷, 杏仁 半夏 총 20가지를 이용하여 항산화효능, 소염효능, 진통효능, 해열효능, 항히스타민효능 중심으로 실험을 통해 유의한 결과를 얻어 이에 보고하는 바이다.
가설 설정
이에 감기 증상을 일으키는 염증반응과 히스타민반응을 억제하면 감기의 증상이 완화되고 소염, 진통, 해열 작용은 감기의 대표적인 증상인 발열, 인후통, 사지산통을 완화할 것이라 가정하고 본 약재의 유효성을 검증하였다.
제안 방법
감기 치료에 빈용되는 처방들을 구성하는 개별약재 중 葛根, 忍冬, 生地黃, 連翹, 黃芩, 桔梗, 蔓參, 麻黃, 細辛, 桂枝, 荊芥, 秦艽, 前胡, 川芎, 生薑, 升麻, 防風, 白芷, 杏仁 半夏의 감기 치료 효과를 알아보기 위해 항산화효능, 소염효능, 진통효능, 해열효능, 항히스타민효능에 대해 실험하여 다음과 같은 결과를 얻었다.
병원균의 대표적인 내독소인 LPS를 주입하여 다양한 염증성 사이토카인을 분비시켜 발열을 유도하는 LPS 유도 발열실험을 통하여 실험 sample들의 효능을 검증하였다. 그 결과 桂枝, 前胡, 蔓參(1 g/kg)이 LPS로 유도된 발열에 대해 49.
알레르기 반응을 일으키는 비만세포는 즉시형 과민성 반응을 유발하는 히스타민 분비에 중요한 역할을 하고54, 활성화 되면 탈과립 후 IL-6, TNF-a와 같은 cytokines을 분비한다55. 비만 세포의 탈과립 반응은 칼슘, compound 48/80과 같은 약리학적 복합물에 의한 자극 등으로 유도할 수 있는데56, 이번 실험에서는 후보 물질의 항히스타민 효과를 알아보기 위해서 compound 48/80을 이용한 anaphylaxis 실험을 진행하였고, 탈과립시 히스타민과 함께 유리되는 hexosaminidase의 분비 정도를 측정하는 실험을 in vitro 상에서 진행하였다. 이에 anaphylactic shock 실험에서 白芷, 細辛(1 g/kg)이 compound 48/80 의한 치사율에 대해 37.
3) Acetic acid로 유도한 진통 실험
실험동물을 대조군, 실험군, 양성대조군으로 구분하여 각 군마다 생쥐 5마리를 1군으로 하였고, 대조군에는 생리식염수(10 ml/kg), 실험군에는 검액(1 g/kg), 양성대조군에는 indomethacin(10 mg/kg)을 경구투여하였다. 20분 후, 0.
염증발생시 생성되는 cytotoxin과 cytokine은 혈관으로 투과되어 면역반응을 일으키므로 개별약재 항염증의 효능을 확인하기 위하여 정맥투여한 Evans blue가 염증반응에 의해 복강내로 투과되는 정도를 알아보는 혈관 투과성 실험을 하였다. 그 결과 秦艽(1 g/kg)가 acetic acid로 인한 혈관투과성의 증가에 대해 33.
이를 바탕으로 감기에 빈용 되고 있는 蔘蘇飮, 九味羌活湯, 敗毒散, 小靑龍湯, 桂枝湯 처방에서 공통적으로 다용된 개별 약재가 감기증상 완화에 유효한지 실험해 보았다.
진통의 효능을 확인하기 위하여 acetic acid를 복강에 투여하여 통증을 유발하는 writhing 실험을 진행하였다. 그 결과 荊芥, 升麻(1 g/kg)가 acetic acid로 인한 통증을 각각 30.
더불어 감기와 같이 바이러스성 질환은 대증치료를 시행하며 면역력 강화는 치료법이자 예방 방법이 된다. 항산화는 염증을 억제할 뿐 아니라 면역력 강화로 이어지므로 본 연구에서는 항산화 효과에 대하여 실험을 진행하게 되었다. 여러 가지 질병과 노화를 일으키는 원인이 되는50 자유라디칼을 소거하는 항산화능을 알아보는 실험에는 DPPH 라디칼 소거능 실험과 XOD 억제능 실험이 높은 빈도로 사용된다.
대상 데이터
Rat basophilic leukemia 세포주인 RBL-2H3세포는 한국세포주 은행(Seoul, Korea)에서 분양받아 사용하였다. RBL-2H3 세포는 10% fetal bovine serum(FBS) and 1% penicillin-streptomycin이 첨가된 Dulbecco's modified Eagle's medium(DMEM)에서 37 ℃로 유지되는 5% CO2 조건하에 배양하였다.
본 실험에 사용된 anti-dinitrophenyl(DNP)-IgE, DNP-human serum albumin(HSA), 4-nitrophyenyl-N-acetyl-β-D-glusosaminide, penicillin-streptomycin, Evans blue, phenylbutazone, Indomethacin, lipopolysacharide (LPS) from Escherichia coli, diclofenac, compound 48/80, 그리고 ketotifen은 Sigma-Aldrich(MO, U.S.A.)에서 구입하여 사용하였다. Dulbecco's modified Eagle's medium(DMEM)과 fetal bovine serum(FBS)은 Gibco (MD, U.
본 실험에서 사용된 한약재인 葛根, 忍冬, 生地黃, 連翹, 黃芩, 桔梗, 蔓參, 麻黃, 細辛, 桂枝, 荊芥, 秦艽, 前胡, 川芎, 生薑, 升麻, 防風, 白芷, 杏仁 半夏는 경희한약(Wonju, Korea)에서 구입하였고, 각 200 g 씩 무게를 측정하여 80% ethanol 2 L를 사용하여 2시간 동안 환류 추출하였으며, 추출 후 evaporator를 사용하여 농축하고, Deep freezer(IlShin BioBase, Korea)로 동결건조하여 실험용 샘플로 사용하였다(Table 1).
본 실험에서는 체중 25-28 g의 수컷 ICR계 생쥐와 체중 1.8-2.0 kg의 수컷 토끼를 샘타코 바이오코리아(Osan, Korea)로부터 구매하여 사용하였다. 실험동물은 경희의료원 실험동물실에서 일주일간 적응시켰으며 적응 기간 동안 동물실의 온도는 21±1℃ 내외, 명암주기 12시간 주기로 일정하게 유지하였다.
데이터처리
8) 통계방법
통계처리는 Excel 2010으로 하였으며 Students t-test 방법을 이용하여 통계처리 하였다.
이론/모형
Xanthine oxidase에 의해 생성된 superoxide radicals 소거 활성은 NBT(nitro-blue tetrazolium) 환원법20을 사용하여 측정하였다. 즉, 0.
β-Hexosaminidase 분비량 측정은 Huang 등24의 방법에 준하여 측정하였다. 24 well plates에 RBL-2H3 세포를 2.
대표적인 항산화능의 지표로 이용되는 DPPH 라디칼 소거능은 Brand-Williams19 등의 방법을 사용하여 측정하였다. 간략하게 기술하면, 각각의 약재를 메탄올에 녹여 검액으로 준비한 후 1 ml씩 취하고 DPPH 용액을 0.
실험동물은 적응 기간 동안 사료와 물을 제한 없이 공급 받았다. 실험동물에 대한 모든 약물 투여 및 실험 절차는 경희의료원 실험동물윤리위원회에서 지정한 Animal Care and Use Guideline에 따라 실시하였다.
성능/효과
Acetic acid로 유도한 통증에 대한 억제 효능을 확인한 결과로 荊芥와 升麻(1 g/kg)가 writhing 횟수를 대조군에 비하여 각각 30.3%, 30.0%로 강하게 억제하였으며, 그 외 麻黃, 秦艽, 連翹, 蔓參, 防風, 生薑, 白芷, 杏仁 순으로 20% 이상 억제하는 효능을 보였다. 또한 진통소염제인 indomethacin(10 mg/kg)은 대조군에 비하여 writhing 횟수를 35.
Acetic acid로 유도한 혈관투과성의 증가에 대한 억제 효능의 결과로 秦艽(1 g/kg)가 혈관투과성의 증가로 삼출된 복강 내 Evans blue의 농도를 대조군에 비하여 33.7%의 억제하는 효능을 보였으며, 그 외 升麻, 杏仁, 川芎, 細辛, 蔓參, 半夏, 忍冬 순으로 20% 이상 억제하는 효능을 보였다. 강력한 혈관투과성 억제제인 phenylbutazone(100 mg/kg)은 대조군에 비하여 45.
LPS로 유도한 발열에 대한 억제 효능을 확인한 결과 桂枝, 前胡(1 g/kg)가 LPS로 유도된 발열에 대해 40.2%의 억제 효능을 보였으며, 그 외, 蔓參, 生薑, 防風, 葛根, 升麻, 杏仁 순으로 좋은 효과를 보였다. 양성대조군으로 사용한 diclofenac(15 mg/kg)은 대조군에 비하여 발열을 82% 억제하였다(Table 5).
桂枝, 前胡(1 g/kg)가 LPS로 유도된 발열에 대해 각각 49.8%, 42.5%의 강한 억제 효능을 보였으며, 蔓參, 生薑, 防風, 葛根, 升麻, 杏仁 순으로 좋은 효과를 보였다.
白芷, 細辛(1 g/kg)이 compound 48/80 의한 치사율에 대해 30.0%의 강한 억제 효능을 보였으며, 秦艽, 生薑, 葛根, 蔓參이 10%의 억제 효능을 보였다.
秦艽(1 g/kg)가 혈관투과성의 증가로 삼출된 복강 내 Evans blue의 농도를 대조군에 비하여 33.7% 억제하는 효능을 보였으며, 升麻, 杏仁, 川芎, 細辛, 蔓參, 半夏, 忍冬 순으로 20% 이상 억제하는 효능을 보였다.
荊芥, 升麻(1 g/kg)가 writhing 횟수를 대조군에 비하여 각각 30.3%, 30.0%로 강하게 억제하였으며, 麻黃, 秦艽, 連翹, 蔓參, 防風, 生薑, 白芷, 杏仁 순으로 20% 이상 억제하는 효능을 보였다.
證을 寒과 熱로 나누어 風寒型은 주로 콧물, 기침이 주 증상이므로 항히스타민, 항산화, 소염작용이 뛰어난 약재인 麻黃, 桂枝, 忍冬, 生薑 등의 약재위주로 구성된 처방이 유효한 효과를 낼 수 있을 것으로 사료된다. 風熱型은 고열, 인후통, 사지통증이 주 증상이므로 해열, 진통, 소염작용이 뛰어난 약재인 蔓參, 秦艽, 升麻, 杏仁, 防風 등의 약재 위주로 구성된 처방이 유효한 효과를 낼 수 있을 것으로 사료된다. 또한 향후 이를 바탕으로 증에 맞는 감기의 새로운 처방을 구성해 볼 수 있을 것으로 기대된다.
麻黃, 連翹, 黃芩, 桂枝, 升麻, 忍冬, 荊芥, 生薑, 葛根의 IC50이 0.05 mg/ml 이하로 강한 DPPH 라디칼 소거능을 보였으며, XOD 억제능 실험에서 麻黃, 連翹, 桂枝, 升麻의 IC50 0.05 mg/ml이하로 강한 XOD 억제능을 보였다.
黃芩, 桂枝, 麻黃, 生薑이 IC50 0.2 mg/ml이하로 β-hexosaminidase 분비에 대한 강한 억제 효과가 있었으며, 荊芥, 蔓參이 IC50 0.5 mg/ml이하로 억제효과를 보였다.
병원균의 대표적인 내독소인 LPS를 주입하여 다양한 염증성 사이토카인을 분비시켜 발열을 유도하는 LPS 유도 발열실험을 통하여 실험 sample들의 효능을 검증하였다. 그 결과 桂枝, 前胡, 蔓參(1 g/kg)이 LPS로 유도된 발열에 대해 49.8, 42.5, 40.0%의 강한 억제 효능을 보였으며, 그 외, 防風, 生薑, 葛根 순으로 30% 이상 억제하는 효능을 보였다.
염증발생시 생성되는 cytotoxin과 cytokine은 혈관으로 투과되어 면역반응을 일으키므로 개별약재 항염증의 효능을 확인하기 위하여 정맥투여한 Evans blue가 염증반응에 의해 복강내로 투과되는 정도를 알아보는 혈관 투과성 실험을 하였다. 그 결과 秦艽(1 g/kg)가 acetic acid로 인한 혈관투과성의 증가에 대해 33.7%의 강한 억제 효능을 보였으며, 그 외 升麻, 杏仁, 川芎, 細辛, 蔓參, 半夏, 忍冬 순으로 20% 이상 억제하는 효능을 보였다.
진통의 효능을 확인하기 위하여 acetic acid를 복강에 투여하여 통증을 유발하는 writhing 실험을 진행하였다. 그 결과 荊芥, 升麻(1 g/kg)가 acetic acid로 인한 통증을 각각 30.3%, 30.0%로 강하게 억제하였으며, 그 외 麻黃, 秦艽, 連翹, 蔓參, 防風, 生薑, 白芷, 杏仁 순으로 20% 이상 억제하는 효능을 보였다.
이 실험들을 통해 약재들의 항산화능을 평가하여, 감기로 인한 세포의 손상과 염증반응의 억제 정도와 치료 및 예방 효과를 예측할 수 있다51. 그 결과 麻黃, 連翹, 黃芩, 桂枝, 升麻, 忍冬, 荊芥, 生薑, 葛根의 IC50이 0.05 mg/ml 이하로 강한 DPPH 라디칼 소거능을 보였으며, 마찬가지로 麻黃, 連翹, 桂枝, 升麻, 荊芥, 黃芩, 忍冬의 IC50 1 mg/ml이하로 강한 XOD 억제능을 보였다.
升麻는 性味가 無毒, 微寒, 辛微甘하고 大腸, 脾, 胃, 肺로 들어가 發表透疹, 升擧陽氣, 引藥上行, 淸熱解毒하는 효능이 있어 口瘡, 咽喉腫痛, 陽毒發斑, 齒痛, 麻疹不透, 風熱頭痛, 子宮脫垂, 脫肛을 치료한다30. 이들 약재의 실험적 연구를 보면 葛根추출액이 알레르기 염증반응에 미치는 영향46, 升麻 추출물의 항알레르기 효과47, 升麻추출물이 RBL-2H3 Cell과 Mouse에 미치는 항알레르기 효과48에서 모두 유효한 결과를 얻었다.
비만 세포의 탈과립 반응은 칼슘, compound 48/80과 같은 약리학적 복합물에 의한 자극 등으로 유도할 수 있는데56, 이번 실험에서는 후보 물질의 항히스타민 효과를 알아보기 위해서 compound 48/80을 이용한 anaphylaxis 실험을 진행하였고, 탈과립시 히스타민과 함께 유리되는 hexosaminidase의 분비 정도를 측정하는 실험을 in vitro 상에서 진행하였다. 이에 anaphylactic shock 실험에서 白芷, 細辛(1 g/kg)이 compound 48/80 의한 치사율에 대해 37.5, 30.0%의 강한 억제 효능을 보였으며, 그 외 秦艽, 生薑, 葛根, 蔓參 순으로 10% 이상의 억제 효능을 보였다. anti DNP-IgE로 감작된 RBL cell의 DNP-HSA로 유도한 β-hexosaminidase 억제능 실험에서는 麻黃, 桂枝, 生薑(0.
항히스타민 실험 결과, 生薑과 蔓參이 in vivo와 in vitro 실험 모두에서 좋은 효과를 보였다. 종합적인 동물 실험 결과, 蔓參이 소염, 진통, 해열 실험 모두에서 좋은 효과를 보였으며, 秦艽, 升麻, 杏仁은 소염, 진통 실험에서, 生薑, 防風은 진통, 해열 실험에서 좋은 효과를 보였다.
항히스타민 실험 결과, 生薑과 蔓參이 in vivo와 in vitro 실험 모두에서 좋은 효과를 보였다.
항히스타민 실험 결과, 生薑과 蔓參이 in vivo와 in vitro 실험 모두에서 좋은 효과를 보였다.
후속연구
감기의 치료원칙은 疏風散表하여 宣肺를 기본으로 하고 있으며 風寒型에는 辛溫之劑를 중심으로, 風熱型에는 辛凉之劑를 중심으로 治方이 구성되어 있다18. 감기에 많이 나타나는 발열, 콧물, 재채기, 통증, 인후염 등에 대하여 처방이 아닌 각각의 약물에 대한 효능을 실험을 통하여 검증 한다면 한의학의 변증치료에 보다 객관적인 자료로 활용되어 치료에 더욱 도움이 될 것으로 생각되었을 뿐만 아니라 이러한 결과를 중심으로 보다 효과적이고 간편한 새로운 처방을 만드는데 기본 자료로 사용될 것으로 생각 되었다. 이에 임상에서 감기에 사용되는 빈용 처방인 敗毒散류, 蔘蘇飮, 九味羌活湯, 葛根湯, 桂枝湯, 小靑龍湯 등을 중심으로 처방구성 중요 약재 및 감기치료에 사용되는 빈용 되는 개별약재 葛根, 忍冬, 生地黃, 連翹, 黃芩, 桔梗, 蔓參, 麻黃, 細辛, 桂枝, 荊芥, 秦艽, 前胡, 川芎, 生薑, 升麻, 防風, 白芷, 杏仁 半夏 총 20가지를 이용하여 항산화효능, 소염효능, 진통효능, 해열효능, 항히스타민효능 중심으로 실험을 통해 유의한 결과를 얻어 이에 보고하는 바이다.
風熱型은 고열, 인후통, 사지통증이 주 증상이므로 해열, 진통, 소염작용이 뛰어난 약재인 蔓參, 秦艽, 升麻, 杏仁, 防風 등의 약재 위주로 구성된 처방이 유효한 효과를 낼 수 있을 것으로 사료된다. 또한 향후 이를 바탕으로 증에 맞는 감기의 새로운 처방을 구성해 볼 수 있을 것으로 기대된다.
향후 항산화능에 대한 평가로 CE-OOH 분석이나 Superoxide dismutase(SOD) 유사활성 측정과 같은 방법을 추가하고, 염증 관련 사이토카인이나 호중구·림프구·대식세포 등의 변화를 관찰한다면 상기 약재의 항산화능에 대한 타당성과 감기 치료 효과에 대한 타당성이 높아질 것으로 사료된다.
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