상표초, 백모근, 금앵자 추출물이 2K1C 고혈압 백서의 혈압에 미치는 영향 Effects of the Water Extracts of Mantidis Ootheca, Rosa Laevigata, and Imperata Cylindrica on Blood Pressure in Renovascular Hypertension Induced by 2K1C원문보기
The aim of the present study is to investigate the hypotensive effect of Mantidis ootheca (WMO), Rosa laevigata (WIC), and Imperata cylindrica (WRL) in renovascular hypertension rats. Experimental hypertension model is 2-kidney and 1-clip (2K1C) induced rats. 2K1C rats were treated with WMO, WIC, an...
The aim of the present study is to investigate the hypotensive effect of Mantidis ootheca (WMO), Rosa laevigata (WIC), and Imperata cylindrica (WRL) in renovascular hypertension rats. Experimental hypertension model is 2-kidney and 1-clip (2K1C) induced rats. 2K1C rats were treated with WMO, WIC, and WRL at dose of 100 mg/kg/day orally for 3 weeks, respectively. Treatment groups with WMO, WIC, and WRL significantly lowered blood pressure. Interestingly, WMO, WIC, and WRL ameliorated endothelium-dependent and independent vascular relaxation in the phenylephrine-precontracted thoracic aorta in hypertension models. In addition, 2K1C-induced hypertension model increased plasma renin activity, however, WMO, WIC, and WRL attenuated those activities. These results suggest that WMO, WIC, and WRL ameliorates vascular dysfunction in 2K1C-induced hypertension models via the regulation of nitric oxide and renin-angiotensin-aldosterone system.
The aim of the present study is to investigate the hypotensive effect of Mantidis ootheca (WMO), Rosa laevigata (WIC), and Imperata cylindrica (WRL) in renovascular hypertension rats. Experimental hypertension model is 2-kidney and 1-clip (2K1C) induced rats. 2K1C rats were treated with WMO, WIC, and WRL at dose of 100 mg/kg/day orally for 3 weeks, respectively. Treatment groups with WMO, WIC, and WRL significantly lowered blood pressure. Interestingly, WMO, WIC, and WRL ameliorated endothelium-dependent and independent vascular relaxation in the phenylephrine-precontracted thoracic aorta in hypertension models. In addition, 2K1C-induced hypertension model increased plasma renin activity, however, WMO, WIC, and WRL attenuated those activities. These results suggest that WMO, WIC, and WRL ameliorates vascular dysfunction in 2K1C-induced hypertension models via the regulation of nitric oxide and renin-angiotensin-aldosterone system.
상표초, 백모근, 금앵자는 한의학에서 사용된 약물들이나 고혈압, 고지혈증, 동맥경화증 등의 혈관성 질환의 예방과 치료에 대한 연구가 아직 미미한 상태이다. 그러므로 본 연구에서는 신혈관성 고혈압 모델인 2K1C 백서에 있어 상표초, 백모근, 금앵자 추출물을 이용하여 혈압강하 및 혈관이완 개선 효능을 확인하고자 한다.
본 연구는 신혈관성 고혈압 모델 (2K1C)에서 상표초, 백모근, 금앵자 추출물의 투여로 인한 항 고혈압 효능을 알아보기 위하여 실시했다. 상표초 (桑螵蛸, mantidis ootheca)는 뽕나무에 붙은 사마귀의 알이 들어 있는 벌레집을 찐것으로 성질이 평(平)하고 맛이 짜면서 달며 독이 없다.
따라서 고혈압은 혈관 이완 및 혈압의 변화에 중요한 영향을 미친다. 본 연구에서는 신혈관성 고혈압에 있어 혈압강하와 혈관 이완 개선 효과를 알아보기 위하여 동물모델을 제작했다.
제안 방법
실험군은 1) Sham, 2) Sham + 상표초 (100 mg/kg/day), 3) sham + 백모근 (100 mg/kg/day), 4) Sham + 금앵자 (100 mg/kg/day), 5) 2K1C, 6) 2K1C + 상표초 (100 mg/kg/day), 7) 2K1C + 백모근 (100 mg/kg/day), 8) 2K1C + 금앵자 (100 mg/kg/day)로 sham 그룹은 각 그룹 당 6마리씩 진행했으며, 2K1C군의 경우 각 군당 8마리씩 진행하여 총 8개의 실험군으로 분류했다. 2K1C 그룹의 경우 고혈압 유발이 확인된 동물을 선정할 때 수축기 혈압이 160 mmHg 이상인 것으로 선별했으며 sham 군을 정상혈압 대조군으로 설정했다. 약물군은 상표초, 백모근, 금앵자를 각각 100 mg/kg/day 농도로 일정시간대에 경구용 주사기를 이용하여 3주간 투여했으며, 대조군의 경우 같은 양의 증류수를 투여했다.
이러한 신혈관성 고혈압에 있어 한약재에 의한 효능을 알아보기 위하여 신혈관성 고혈압 동물모델 (2K1C)를 제작했으며 이때, 대조군을 함께 제작하여 비교분석했다. 2K1C에서의 수술 후 4주동안 혈압상승을 확인했으며 상표초, 백모근, 금앵자를 각각 투여하여 그 변화를 매주 1회씩 수축기혈압 (systolic blood pressure, SBP)을 측정하여 살펴보았다. SBP는 심근 수축에 의해 혈액이 대동맥으로 방출되는 혈관 내 최고 압력을 나타내는 것으로써 고혈압을 측정하는데 중요한 지표가 된다.
Sham 백서과 혈압이 오른 2K1C 백서를 무작위로 선택하여 총 8그룹으로 그룹을 나누었다. 군을 나눈 이후 3주간 각각의 약물군은 상표초(100 mg/kg/day), 백모근 (100 mg/kg/day), 및 금앵자 (100 mg/kg/day)를 투여했고, 대조군은 saline을 투여했다. 이때 약물에 따른 효과를 살펴보고자 각 군은 3주간 매주 혈압을 측정했다.
그 이후 추출된 추출물을 1차적으로 무명베를 이용하여 잡질과 찌꺼기를 걸러주었고, 2차적으로 분리된 맑은 전탕액 만을 취하여 회전식 감압농축기를 사용하여 농축했다. 농축시킨 후 동결 건조하여 만들어진 조성물은 상표초 20.3 g(HBG161-01), 백모근 65.3 g(HBF171-03), 금앵자 57.9 g(HBA091-01)을 각각 수득했다.
따라서 레닌-안지오텐신 시스템의 가장 상위 단계인 혈장 레닌 효소 활성은 혈압조절과 관련된 대표적인 바이오마커로 사용된다21). 본 연구에서는 레닌의 기질인 안지오텐시노겐에 혈장을 첨가하여 형성된 안지오텐신 I을 radioimmunoassay로 검사하는 방법을 이용하여 2K1C에서 레닌의 활성을 측정했다. 2K1C군에서의 레닌 활성은 sham군에 비하여 유의성 있는 증가를 보여주었고, 3주동안 상표초, 백모근, 금앵자를 100 mg/kg/day 투여한 군에서 레닌의 활성도가 컨트롤 수준으로 개선됨을 확인 할 수 있었다.
상표초, 백모근, 금앵자 추출물 투여가 2K1C의 혈관 내피 세포 및 평활근 세포 손상을 억제하는 효과를 보이는지 측정하기 위하여 각 군의 흉부 대동맥을 적출하여 혈관 장력을 측정했다. 흉부 대동맥에서 내피 세포 의존성 혈관 이완 인자인 acetylcholine (ACh, 1 μM)을 처리 했을 때 혈관 이완 반응을 살펴본 결과, sham군은 87.
실험군은 1) Sham, 2) Sham + 상표초 (100 mg/kg/day), 3) sham + 백모근 (100 mg/kg/day), 4) Sham + 금앵자 (100 mg/kg/day), 5) 2K1C, 6) 2K1C + 상표초 (100 mg/kg/day), 7) 2K1C + 백모근 (100 mg/kg/day), 8) 2K1C + 금앵자 (100 mg/kg/day)로 sham 그룹은 각 그룹 당 6마리씩 진행했으며, 2K1C군의 경우 각 군당 8마리씩 진행하여 총 8개의 실험군으로 분류했다. 2K1C 그룹의 경우 고혈압 유발이 확인된 동물을 선정할 때 수축기 혈압이 160 mmHg 이상인 것으로 선별했으며 sham 군을 정상혈압 대조군으로 설정했다.
2K1C 그룹의 경우 고혈압 유발이 확인된 동물을 선정할 때 수축기 혈압이 160 mmHg 이상인 것으로 선별했으며 sham 군을 정상혈압 대조군으로 설정했다. 약물군은 상표초, 백모근, 금앵자를 각각 100 mg/kg/day 농도로 일정시간대에 경구용 주사기를 이용하여 3주간 투여했으며, 대조군의 경우 같은 양의 증류수를 투여했다.
이러한 신혈관성 고혈압에 있어 한약재에 의한 효능을 알아보기 위하여 신혈관성 고혈압 동물모델 (2K1C)를 제작했으며 이때, 대조군을 함께 제작하여 비교분석했다. 2K1C에서의 수술 후 4주동안 혈압상승을 확인했으며 상표초, 백모근, 금앵자를 각각 투여하여 그 변화를 매주 1회씩 수축기혈압 (systolic blood pressure, SBP)을 측정하여 살펴보았다.
따라서 동맥경화 및 고혈압에 있어서 혈관 내피의 기능 이상은 혈관의 항상성에 있어 주요 인자이며 질병의 진행과정에 있어 중요하다. 이에 따라 혈압 상승 억제 원인을 알아보기 위하여 상표초, 백모근, 금앵자 투여의 효과를 살펴보기 위하여 각 군의 흉부 대동맥을 적출하여 혈관 장력 실험을 진행했다. Organ bath에 고정된 혈관은 phenylephrine으로 수축시키고 내피 세포 의존성 혈관 이완 인자인 ACh과 NO donor인 SNP를 농도별로 투여하여 혈관의 이완효과를 비교했다.
대상 데이터
양쪽 신동맥을 협착 시키거나 혹은 한쪽 신장을 제거한 후에 나머지 신장으로 가는 신동맥을 협착시킴으로써 지속적인 고혈압을 유발시키는 방법이다. 본 실험은 연구의 제한성을 극복하고 효율성을 기하기 위해 인간의 신혈관성 고혈압 모형과 가장 유사하다고 알려진 2K1C goldblatt hypertensive rat을 실험동물모델로 선정했다.
상표초 (310 g, 중국 하북성 한단시) 백모근 (300 g, 중국, 미륭생약, 제품번호: MK 130218) 금앵자 (300 g, 중국, 미륭생약, 제품번호 : KAJ 120710)을 금오당 (전주, 전라북도)을 통하여 구입하여 각각 2250 ml의 증류수에 시료가 충분히 추출될 수 있도록 상온에서 2시간가량 담궈 뒀다가 1시간 반 동안 열탕 추출했다. 그 이후 추출된 추출물을 1차적으로 무명베를 이용하여 잡질과 찌꺼기를 걸러주었고, 2차적으로 분리된 맑은 전탕액 만을 취하여 회전식 감압농축기를 사용하여 농축했다.
실험동물로는 체중 150∼200 g의 백서 (Sprague-Dawley, ♂)를 샘타고 ((주) 샘타코바이오코리아, 오산, 한국)에서 구입하여 사용했으며, 온도 23±1, 습도 50±10%, 환기횟수 10-15 회/hr 및 조명 (06:00-18:00 light on)의 환경조건을 유지했다. 신혈관성 고혈압 병태 모델을 만들기 위해서 염산케타민 (isoflurane; 유한양행, Korea)과 럼푼 (BayerKorea, Korea) 혼합액을 복강주사하여 마취했으며, 개복한 후 좌측 신동맥에 직경 0.
데이터처리
실험 결과의 유의성은 검증은 Sigma Plot 10.0 프로그램을 이용했으며, 실험 결과는 Students t-test를 통하여 p-value가 0.05 이하인 경우 유의한 차이가 있는 것으로 판정했다.
이론/모형
혈장 renin 활성도는 Kang등17)이 발표한 radioimmunoassay (RIA) 방법에 의하여 측정했다. 상표초, 금앵자, 백모근 추출물 100 mg/ml을 3주간 투여한 후 각 군의 실험동물을 12시간 동안 절식시키고 guillotine에 의해 sacrifice한 후 혈액을 얻었다.
혈장 레닌활성도를 측정하기 위하여 수득한 혈장을 방사면역측정법(radioimmunoassay, RIA)을 이용하여 레닌의 기질인 angiotensinogen에 의하여 형성된 angiotensin I을 측정했다. 그 결과, sham군에 약물군간의 차이를 보이지 않았으나, 2K1C군간의 PRA 측정량이 현저하게 증가했다.
성능/효과
SBP는 심근 수축에 의해 혈액이 대동맥으로 방출되는 혈관 내 최고 압력을 나타내는 것으로써 고혈압을 측정하는데 중요한 지표가 된다. 2K1C군에서 SBP는 꾸준히 상승했으며, 2K1C + 약물군에서는 유의성 있는 개선효과가 보이는 것을 확인할 수 있었다. 그러나 sham군과 sham + 약물군간의 차이는 보이지 않았다.
본 연구에서는 레닌의 기질인 안지오텐시노겐에 혈장을 첨가하여 형성된 안지오텐신 I을 radioimmunoassay로 검사하는 방법을 이용하여 2K1C에서 레닌의 활성을 측정했다. 2K1C군에서의 레닌 활성은 sham군에 비하여 유의성 있는 증가를 보여주었고, 3주동안 상표초, 백모근, 금앵자를 100 mg/kg/day 투여한 군에서 레닌의 활성도가 컨트롤 수준으로 개선됨을 확인 할 수 있었다. 따라서 신혈관성 고혈압모델에서 상표초, 백모근, 금앵자는 투여는 레닌 활성의 감소를 통해 개선 효과가 있음이 사료된다.
2K1C군에서의 레닌 활성은 sham군에 비하여 유의성 있는 증가를 보여주었고, 3주동안 상표초, 백모근, 금앵자를 100 mg/kg/day 투여한 군에서 레닌의 활성도가 컨트롤 수준으로 개선됨을 확인 할 수 있었다. 따라서 신혈관성 고혈압모델에서 상표초, 백모근, 금앵자는 투여는 레닌 활성의 감소를 통해 개선 효과가 있음이 사료된다.
그러나 sham군과 sham + 약물군간의 차이는 보이지 않았다. 따라서 신혈관성 고혈압을 유발했을 경우 SBP이 꾸준히 증가하며, 이때 상표초, 백모근, 금앵자를 각각 투여함으로써 개선효과를 보이는 것으로 보아 혈압강하 효과가 있을 것으로 사료된다.
따라서 흉부대동맥에서의 ACh와 SNP에 의한 혈관 이완은 2K1C군에서 현저하게 감소함을 확인 했고 상표초, 백모근, 금앵자 추출물 100 mg/kg/day 투여함으로써 개선된 다는 것을 확인 할 수 있었다.
본 연구 결과를 요약하면, 상표초, 백모근, 금앵자는 신혈관성 고혈압 백서의 혈압을 감소시키고, 고혈압에 의한 내피세포 및 평활근의 보호 작용을 함으로써 혈관 이완 효과를 보이는 것으로 사료된다.
따라서 왼쪽 신장이 제 기능을 하지 못하여 크기가 작아지고 왼쪽 신장의 기능을 보상하기 위하여 오른쪽 신장이 비대해 지는 것이 특징이다. 본 연구를 통하여 제작된 2K1C군의 경우 sham군에 비하여 좌측 신장의 경우 현저하게 작아졌으며 우측 신장의 경우는 유의성 있는 비대효과를 보이는 것을 확인 할 수 있었다. 그러나 이 효과가 상표초, 백모근, 금앵자에 의하여 차이를 보이진 않았다.
Organ bath에 고정된 혈관은 phenylephrine으로 수축시키고 내피 세포 의존성 혈관 이완 인자인 ACh과 NO donor인 SNP를 농도별로 투여하여 혈관의 이완효과를 비교했다. 본 연구에서 상표초, 백모근, 금앵자를 투여한 군에서 내피의존성 혈관이완 반응이 개선되었고 또한 내피 비의존성 혈관이완 반응도 개선되었다. 혈류가 증가하게 되면 혈관 확장반응을 위해 내피세포에서 산화질소가 분비되는데 이를 혈류가 증가됨으로서 유발되는 내피 세포 의존성 혈관 반응이라고 하며, 위의 실험 결과가 상표초, 백모근, 금앵자 의한 내피세포의 보호가 효과가 혈관이완에 기여했음을 확인했다.
이때 약물에 따른 효과를 살펴보고자 각 군은 3주간 매주 혈압을 측정했다. 총 7주간의 실험 결과, 꾸준히 혈압이 증가하던 2K1C 그룹은 상표초(A), 백모근(B) 및 금앵자(C)를 투여함으로써 혈압강하 효과를 보이는 것을 확인했다(Fig. 1).
본 연구에서 상표초, 백모근, 금앵자를 투여한 군에서 내피의존성 혈관이완 반응이 개선되었고 또한 내피 비의존성 혈관이완 반응도 개선되었다. 혈류가 증가하게 되면 혈관 확장반응을 위해 내피세포에서 산화질소가 분비되는데 이를 혈류가 증가됨으로서 유발되는 내피 세포 의존성 혈관 반응이라고 하며, 위의 실험 결과가 상표초, 백모근, 금앵자 의한 내피세포의 보호가 효과가 혈관이완에 기여했음을 확인했다.
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