[논문]알로에 다당체 Acemannan의 면역증강 효능

임선아; 박찬수; 이종길

알로에 다당체 Acemannan의 면역증강 효능
Immunoaugmenting Activity of Acemannan, the Polysaccharides Isolated from Aloe vera Gel 원문보기

생약학회지, v.47 no.2, 2016년, pp.103 - 109

임선아 (충북대학교 약학대학) , 박찬수 (충북대학교 약학대학) , 이종길 (충북대학교 약학대학)

Abstract ▼ AI-Helper

Aloe vera L.(Aloe barbadensis Miller) has been used for many centuries for various medical, cosmetic and neutraceutical purposes. The gel of A. vera was reported to exert numerous biological activities including wound healing, immunomodulatory, anti-cancer, anti-inflammatory, anti-bacterial, anti-viral, anti-diabetic, and anti-psoriasis activities. Acemannan, found predominantly in the inner leaf gel of A. vera, has been identified as the main active ingredient exerting diverse biological activities. In this review, we summarized the recent findings on the immunomodulatory activities of acemannan. Studies that used purified acemannan demonstrate that acemannan exerts immune-stimulating, anti-cancer, anti-viral, and hematopoiesis-increasing activities. In addition, it is being clear that most of these activities of acemannan are mediated primarily by activating professional antigen presenting cells such as macrophages and dendritic cells.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

^12,13) Acemannan은 acetyl 화 되었거나 되지 않은 mannose와 소량의 glucose 및 galactose로 구성되어 있음이 밝혀졌고, 면역조절, 항암 및 상처치유 같은 다양한 생리활성을 나타내는 것으로 알려지고 있다. 본 종설에서는 acemannan의 구조적 특징 및 면역증강 활성을 종합하고자 하였으며, 알로에 젤을 이용하여 면역증강 활성을 연구한 논문은 꼭 필요한 경우가 아니면 포함시키지 않았다.

성능/효과

자발적으로 fibrosarcoma가 생긴 고양이와 개 43마리를 대상으로 acemannan을 복강 및 암 부위 직접 주사를 실시한 결과, 26마리에서 암세포의 괴사 또는 면역세포의 침윤(infiltration) 같은 면역반응이 암괴 근처에서 일어남이 확인되었고, 12마리에서는 암 크기의 축소, 암의 괴사, 생명 연장과 같은 분명한 증상 개선 효능이 입증되었다.²³⁾ Fibrosarcoma가 생긴 13마리의 개와 고양이를 대상으로 암 수술 또는 방사선 치료와 병용하여 acemannan을 투여한 실험에서도 acemannan의 항암 효능이 입증되었다.²⁴⁾ Acemannan을 분자량 크기별로 분리한 다음, sarcoma 180 암세포를 이식한 생쥐에 투여하여 항암 면역증강활성을 조사한 연구에서는 5~400 KDa 크기의 다당체가 가장 우수한 항암 효능을 갖고 있고, 이 보다 분자량이 더 적거나 더 큰 다당체는 항암 면역증강 활성이 오히려 적은 것으로 나타났다.
²³⁾ Fibrosarcoma가 생긴 13마리의 개와 고양이를 대상으로 암 수술 또는 방사선 치료와 병용하여 acemannan을 투여한 실험에서도 acemannan의 항암 효능이 입증되었다.²⁴⁾ Acemannan을 분자량 크기별로 분리한 다음, sarcoma 180 암세포를 이식한 생쥐에 투여하여 항암 면역증강활성을 조사한 연구에서는 5~400 KDa 크기의 다당체가 가장 우수한 항암 효능을 갖고 있고, 이 보다 분자량이 더 적거나 더 큰 다당체는 항암 면역증강 활성이 오히려 적은 것으로 나타났다.²⁵⁾
4) 생초로부터 분리한 투명한 육질은 약 99%가 수분이고, 나머지 1%는 다당체가 주요 구성성분이고, 극히 소량의 단백질, 지방, 아미노산, 비타민, 미네랄, 효소, 페놀성 물질 및 저분자 유기물 등으로 구성되어 있다.^1,4,5) 알로에 젤로부터 다양한 종류의 다당체가 분리되었는데, 대표적인 것이 acetylated glucomannan이다.
45) 이들 생쥐의 소장에 붙어있는 Peyer’s patch에서 세포들을 분리하여 concanavalin A로 자극한 결과, acemannan을 투여하지 않은 생쥐로부터 분리한 Peyer’s patch 세포 보다 acemannan을 투여한 생쥐로부터 분리한 Peyer’s patch 세포에서 G-CSF, M-CSF 및 GM-CSF가 더 많이 생성됨이 확인되었다.
46) Acemannan은 polyomavirus를 중화할 수 있는 항체의 생산을 유의성 있게 증가시켰고, mineral oil을 백신보조제로 사용했을 때 나타나는 농양(abscess)와 같은 부작용은 없는 것으로 나타났다. Acemannan을 feline leukemia virus를 감염시킨 고양이에 복강투여한 실험에서도 생존을 증가시키는 유효성이 입증되었다.
Human immunodeficiency virus (HIV-1)를 감염시킨 사람 백혈구 배양액에 acemannan을 첨가한 결과, 세포의 생존율이 증가하였고, 세포내 바이러스의 양이 줄어들었다.⁴⁸⁾ Acemannan이 시험관 내 실험에서 나타낸 항바이러스 효능은 acemannan이 바이러스 glycoprotein의 glycosylation을 억제하기 때문으로 추측되었다.⁴⁸⁾ 물론, 바이러스를 감염키고 acemannan을 생체 투여한 실험에서 관찰된 acemannan의 항바이러스 효능의 대부분은 acemannan에 의한 바이러스 항원 특이 면역반응 증강효능에 기인했을 가능성이 높다.
¹⁸⁾ 바이러스 감염 모델에서 acemannan의 투여가 유효하다는 연구는 New castle disease virus를 감염시킨 모델,¹⁷⁾ reovirus를 감염시킨 모델,⁴⁷⁾ feline immunideficiency virus를 감염시킨 모델¹⁹⁾ 등에서 관찰되었다. Human immunodeficiency virus (HIV-1)를 감염시킨 사람 백혈구 배양액에 acemannan을 첨가한 결과, 세포의 생존율이 증가하였고, 세포내 바이러스의 양이 줄어들었다.⁴⁸⁾ Acemannan이 시험관 내 실험에서 나타낸 항바이러스 효능은 acemannan이 바이러스 glycoprotein의 glycosylation을 억제하기 때문으로 추측되었다.
방사선을 조사하여 백혈구 감소증을 유발한 생쥐에 acemannan을 14일간 피하 주사한 실험에서도 총 백혈구 수가 유의적으로 증가함이 관찰되었고, 간 및 폐 조직을 1 mm 정도로 얇게 자른 다음, acemannan을 넣고 배양해본 결과 G-CSF에 대한 mRNA의 발현이 증가됨이 관찰되었다.¹⁴⁾ 흥미로운 것은 acemannan은 G-CSF 뿐만이 아니라, 골수 근간세포(stem cell)의 증식을 촉진하는 stem cell factor(SCF)의 발현 및 TNF-α의 발현도 증가시켰다는 사실이다.
Acemannan은 백혈구 생산을 촉진하는 효능도 갖고 있음이 입증되었다. 백혈구 감소증을 동반한 무기력증에 걸린 말에게 투여한 결과, 혈중 백혈구 수가 증가함이 관찰되었고,³⁷⁾ 생쥐 골수세포를 분리하여 과립구(granulocyte)의 콜로니 형성 수를 측정하는 배양 시스템에 acemannan을 첨가한 결과 콜로니를 형성하는 수가 증가하였고, 면역을 억제 시킨 생쥐에 acemannan을 1 mg/ml로 투여한 실험에서는 최적 용량의 G-CSF를 투여한 것과 유사한 정도로 과립구 생성이 증가함이 관찰되었다.^38,39)
알로에 다당체의 항암 효능은 sarcoma 180 암세포를 이식한 생쥐 및 fibrosarcoma의 발생을 유도한 생쥐 등에서 확인되었다.^35,36) 정제된 다당체인 acemannan은 미국 FDA로부터 고양이 및 개에서 생기는 fibrosarcoma의 항암 치료제로 허가를 받았을 정도로 항암 효능을 인정받은 물질이다.
알로에 베라 젤에서 분리된 acetylated mannan인 acemannan에 함유되어 있는 구성 당을 분석한 결과, mannose : glucose : galactose의 비율은 93.4% : 3% : 3.1%인 것으로 나타났고, mannose의 2, 3 또는 6번에 있는 hydroxy 기에 acetylation이 일어나며, mannose 당 acetyl 기의 비율은 1:1이고, β-(1→4) mannose가 일직선 상으로 연결된 backbone의 중간에 β-(1→4) glucose가 들어가 있고, α-(1→6) galactose가 backbone으로부터 가치쳐 나온 형태로 연결되어 있음이 확인되었다.
^23,24) Fibrosarcoma는 근육 및 연골 등의 connective tissue에 생기는 악성 종양이다. 자발적으로 fibrosarcoma가 생긴 고양이와 개 43마리를 대상으로 acemannan을 복강 및 암 부위 직접 주사를 실시한 결과, 26마리에서 암세포의 괴사 또는 면역세포의 침윤(infiltration) 같은 면역반응이 암괴 근처에서 일어남이 확인되었고, 12마리에서는 암 크기의 축소, 암의 괴사, 생명 연장과 같은 분명한 증상 개선 효능이 입증되었다.²³⁾ Fibrosarcoma가 생긴 13마리의 개와 고양이를 대상으로 암 수술 또는 방사선 치료와 병용하여 acemannan을 투여한 실험에서도 acemannan의 항암 효능이 입증되었다.
종합적으로 acemannan은 전문 항원제시세포에 대하여 MHC class II 분자의 발현증가, 공동 자극분자의 발현증가 및 T 세포에 대한 항원제시력 증가와 같은 전문 항원제시 기능을 활성화시키고, CSF, SCF, IL-1, IL-6, IL-12 및 TNF-α와 같은 싸이토카인을 생산을 촉진한다.

후속연구

Accemannan은 다당체임으로 Toll-like receptor(TLR)에 결합할 가능성도 있으나, 어떤 TLR에 결합하여 어떤 신호 전달계를 활성화시키는지 등에 대해서는 분명하게 규명되지 못하고 있다. Acemnanan을 면역증강제로 개발하기 위해서는 작용 분자 타겟에 대한 연구가 더 필요할 것으로 보인다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	알로에 다당체를 포함하는 투명한 육질의 특징은 무엇인가?	1,2) 알로에 다당체는 보통 알로에 잎의 녹색 외피(outer green rind)를 제거한 다음, 내부의 투명한 육질(clear pulp)로부터 분리된다. 투명한 육질은 parenchyma cell 또는 mesophyll cell이라고 불리는 투명한 세포로 구성되어 있는데, 그 크기는 아주 커서 큰 것은 1000 μm 정도가 되는 것으로 알려져 있다.3) 이들 세포는 세포벽(cell wall), 퇴화된 세포 내 소기관(degenerated cellular organelles) 및 점성이 있는 세포 내용물로 구성되어 있으며, 육질에서 각 부분이 차지하는 비율은 건조 중량을 기준으로 세포벽이 16.2%, 퇴화된 세포내 기관이 0.7%, 점성의 세포 내용물이 83.1% 정도 되는 것으로 보고되어 있다.3)
	Acetylated glucomannan는 무엇인가?	1,4,5) 알로에 젤로부터 다양한 종류의 다당체가 분리되었 는데, 대표적인 것이 acetylated glucomannan이다. Acetylated glucomannan은 일종의 저장 다당체(storage polysaccharide) 로서 parenchyma cell의 세포질 안에 들어 있다. 세포벽에도 mannose를 함유한 다당체, cellulose 및 pectic polysaccharide 등이 존재한다.
	알로에 베라에서 추출한 다당체의 생리활성에는 어떤 것들이 있는가?	알로에 베라에서 추출된 다당체는 면역증강, 항염증, 상처치유, 항미생물, 항당뇨, 항암, 항산화 및 조혈촉진 효능등 다양한 생리활성을 나타내는 것으로 보고되어 있다.1,2) 알로에 다당체는 보통 알로에 잎의 녹색 외피(outer green rind)를 제거한 다음, 내부의 투명한 육질(clear pulp)로부터 분리된다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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