심혈관계 질환은 질환별 사망률 순위에 있어서 세계에서는 1위이며, 우리나라에서는 2위인 질병이다. 심혈관계 질환 발생의 주 위험 요인인 콜레스테롤은 HMG-CoA reductase에 의해 간에서 신생합성이 조절된다. 현재 고콜레스테롤혈증 치료에 statin이 널리 사용되고 있지만 광범위한 부작용이 보고되고 있어서 이를 대체하거나 보조할 수 있는 천연물 유래의 기능성 물질 개발이 필요한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 혈장 콜레스테롤 감소 활성을 가지는 물질을 발굴하고자 98종의 플라보노이드 및 그와 관련된 화합물들을 대상으로 $10{\mu}g/ml$ 농도에서 HMG-CoA reductase 저해 활성을 탐색하였다. 그 결과, sophoraflavanone G, morin, 및 kuraridin이 각각 54.6%, 45.04% 및 21.9%의 저해활성을 타내었으며, $IC_{50}$값을 계산한 결과, sophoraflavanone G가 $7.3{\mu}g/ml$로 가장 낮았으며 morin과 kuraridin은 각각 $13.3{\mu}g/ml$과 $87.4{\mu}g/ml$으로 확인되어, 향후 고콜레스테롤혈증 예방 및 치료제의 가능성을 제시하였다.
심혈관계 질환은 질환별 사망률 순위에 있어서 세계에서는 1위이며, 우리나라에서는 2위인 질병이다. 심혈관계 질환 발생의 주 위험 요인인 콜레스테롤은 HMG-CoA reductase에 의해 간에서 신생합성이 조절된다. 현재 고콜레스테롤혈증 치료에 statin이 널리 사용되고 있지만 광범위한 부작용이 보고되고 있어서 이를 대체하거나 보조할 수 있는 천연물 유래의 기능성 물질 개발이 필요한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 혈장 콜레스테롤 감소 활성을 가지는 물질을 발굴하고자 98종의 플라보노이드 및 그와 관련된 화합물들을 대상으로 $10{\mu}g/ml$ 농도에서 HMG-CoA reductase 저해 활성을 탐색하였다. 그 결과, sophoraflavanone G, morin, 및 kuraridin이 각각 54.6%, 45.04% 및 21.9%의 저해활성을 타내었으며, $IC_{50}$값을 계산한 결과, sophoraflavanone G가 $7.3{\mu}g/ml$로 가장 낮았으며 morin과 kuraridin은 각각 $13.3{\mu}g/ml$과 $87.4{\mu}g/ml$으로 확인되어, 향후 고콜레스테롤혈증 예방 및 치료제의 가능성을 제시하였다.
3-Hydroxy-3-methylglutaryl-coenzyme A (HMG-CoA) reductase inhibitors (statins) are widely used drugs for lowering blood lipid levels and preventing cardiovascular diseases. HMG-CoA reductase is a key enzyme to control the biosynthesis of cholesterol. We have tested HMG-CoA reductase-inhibitory activ...
3-Hydroxy-3-methylglutaryl-coenzyme A (HMG-CoA) reductase inhibitors (statins) are widely used drugs for lowering blood lipid levels and preventing cardiovascular diseases. HMG-CoA reductase is a key enzyme to control the biosynthesis of cholesterol. We have tested HMG-CoA reductase-inhibitory activity on the flavonoids of 98 species in vitro. The anti-hypercholesterolemic activities of flavonoids were studied using an HMG-CoA reductase assay equipped with a 96-well UV plate. This assay was based on the spectrophotometric measurement of the decrease in absorbance, which represents the oxidation of NADPH by the catalytic subunit of HMG-CoA reductase in the presence of the substrate HMG-CoA. Among the clinically available statins, pravastatin was used as a positive control. Among the tested compounds, kuraridin, morin and sophoraflavanone G showed strong inhibition activities. In particular, morin and sophoraflavanone G inhibited HMG-CoA reductase by 45.0% and 54.6% at a concentration of $10{\mu}g/ml$, and the $IC_{50}$ values were calculated to $13.31{\mu}g/ml$ and $7.26{\mu}g/ml$ respectively.
3-Hydroxy-3-methylglutaryl-coenzyme A (HMG-CoA) reductase inhibitors (statins) are widely used drugs for lowering blood lipid levels and preventing cardiovascular diseases. HMG-CoA reductase is a key enzyme to control the biosynthesis of cholesterol. We have tested HMG-CoA reductase-inhibitory activity on the flavonoids of 98 species in vitro. The anti-hypercholesterolemic activities of flavonoids were studied using an HMG-CoA reductase assay equipped with a 96-well UV plate. This assay was based on the spectrophotometric measurement of the decrease in absorbance, which represents the oxidation of NADPH by the catalytic subunit of HMG-CoA reductase in the presence of the substrate HMG-CoA. Among the clinically available statins, pravastatin was used as a positive control. Among the tested compounds, kuraridin, morin and sophoraflavanone G showed strong inhibition activities. In particular, morin and sophoraflavanone G inhibited HMG-CoA reductase by 45.0% and 54.6% at a concentration of $10{\mu}g/ml$, and the $IC_{50}$ values were calculated to $13.31{\mu}g/ml$ and $7.26{\mu}g/ml$ respectively.
전보에서 저자 등은 천연물로부터 HMG-CoA reductase 저해제를 탐색하고자 선행 연구에서 분리한 70여종의 phenol성물질에 대해서 HMG-CoA reductase 저해 활성을 측정하여 1,4-Naphthoquinone 및 plumbagin의 고콜레스테롤혈증 예방 및 치료제의 가능성을 제시한 바 있다[106]. 따라서 본 연구에서는 전보에 이은 후속 연구로서 다양한 약용 및 자생식물로부터 혈장 콜레스테롤 감소 활성을 가지는 물질을 발굴하고자 식물체로부터 분리한 flavonoid compound 및 관련 화합물 98종에 대해 HMG-CoA reductase 저해 활성을 in vitro에서 탐색하였으며, 그 결과를 보고하는 바이다.
제안 방법
Louis, MO, USA)를 사용하여 in vitro에서 측정하였다. 간략하면, HMG-CoA reductase에 의해 HMG-CoA가 mevalonate로 환원될 때 NADPH가 NADP+ 로 산화되는 정도를 340 nm에서 15분간 흡광도의 변화로 측정하였다(Molecular Devices Co., Sunnyvale, CA, USA). Pravastatin을 positive control로 사용하여 시료의 저해 활성과 비교하였다.
대상 데이터
본 실험에서 사용한 98종의 플라보노이드 화합물은 Table 1에 나타내었다. 97종의 화합물은 이전의 선행연구에서 참고문헌에 제시된 방법으로 천연물로부터 분리 및 구조 동정하였고, flavonol (3-hydroxyflavone)은 Simga사(St. Louis, MO, USA)에서 구입하여 사용하였다. 시료는 Dimethyl sulfoxide (DMSO)로 1 mg/ml 농도로 희석하여 최종 농도 10 μg/ml에서 활성을 측정하였다.
성능/효과
4 μg/ml으로 나타났다. Positive control로 사용한 pravastatin의 저해율은 0.1 μg/ml에서 92.9%였다.
이상의 시료들 가운데 10 μg/ml에서 저해 활성이 높게 나타난 3종의 플라보노이드 화합물을 대상으로 IC50값을 계산하였다(Table 2). 그 결과, sophoraflavanone G의 IC50는 7.3 μg/ml, morin과 kuraridin은 각각 13.3 μg/ml과 87.4 μg/ml으로 나타났다. Positive control로 사용한 pravastatin의 저해율은 0.
본 연구에서 플라보노이드 및 관련 화합물 98종의 HMGCoA reductase 저해 활성을 측정한 결과(Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3 및 Fig. 4), 시료 농도 10 μg/ml에서 저해율이 가장 높은 화합물은 sophoraflavanone G 로 54.6%의 저해를 보였고, 다음으로 morin 45.0%, kuraridin 21.9%의 순으로 나타났다. 한편 시료 농도 50 μg/ml에서 20% 이상의 저해 활성을 나타낸 시료로는, kenusanone A (37.
후속연구
상기와 같이, 98종의 플라보노이드 화합물을 대상으로 HMGCoA reductase 저해 활성을 탐색한 결과, sophoraflavanone G 와 morin의 저해 활성이 가장 강력한 것으로 확인되었으며, 이들을 이용한 고콜레스테롤혈증 개선 효과를 가지는 건강기능성 식품 또는 약품의 개발을 위한 추후 연구가 필요한 것으로 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
Statin의 혈중 콜레스테롤 농도 저하 기작은?
현재 임상적으로 고콜레스테롤혈증 치료에 가장 널리 처방되고 있는 statin [3, 27]은 콜레스테롤 생합성 과정의 율속효소인 3-hydroxy-3-methylglutaryl coenzyme A (HMG-CoA) reductase의 경쟁적 저해제이다[21]. Statin에 의해 콜레스테롤 생합성이 저해되면 세포 내 콜레스테롤 농도가 감소하고, 이에 대해 세포는 sterol regulating binding protein-2 (SREBP-2)의 활성화와 LDL-receptor 수의 증가를 통해 혈액 콜레스테롤의 세포 내 유입을 증가시키게 되고 이로 인해 혈중 콜레스테롤 농도는 낮아지게 된다[109]. 현재 사용되고 있는 statin으로는atorvastatin, fluvastatin, lovastatin, pitavastatin, pravastatin, simvastatin 등이 있다.
식이 플라보노이드의 효과에 관해 어떤 연구가 있었는가?
식이 플라보노이드는 phenylchoromane 또는 flavone ring을 가지고 있는 식물성 색소 그룹이다[86]. 고콜레스테롤혈증과 심혈관계 질환에 대한 플라보노이드의 효과가 많은 연구에서 입증되었다. 일본 여성을 대상으로 한 횡단적 연구에서 플라보노이드 섭취의 증가가 혈장 총 콜레스테롤과 LDL 농도를 감소시킨 것으로 나타났다[4]. 그리고 isoflavone 섭취가 혈장 LDL 콜레스테롤 및 중성 지방 농도와 역상관 관계를 나타낸다는 메타 분석 결과도 있다[1, 32, 116].
statin은 무엇의 경쟁적 저해제 인가?
체내에서 사용되는 콜레스테롤의 70% 이상은 체내 콜레스테롤 신생합성 과정에서 만들어지므로, 콜레스테롤 합성을 저해하는 것이 혈장 콜레스테롤을 감소시키는 효과적인 방법이다. 현재 임상적으로 고콜레스테롤혈증 치료에 가장 널리 처방되고 있는 statin [3, 27]은 콜레스테롤 생합성 과정의 율속효소인 3-hydroxy-3-methylglutaryl coenzyme A (HMG-CoA) reductase의 경쟁적 저해제이다[21]. Statin에 의해 콜레스테롤 생합성이 저해되면 세포 내 콜레스테롤 농도가 감소하고, 이에 대해 세포는 sterol regulating binding protein-2 (SREBP-2)의 활성화와 LDL-receptor 수의 증가를 통해 혈액 콜레스테롤의 세포 내 유입을 증가시키게 되고 이로 인해 혈중 콜레스테롤 농도는 낮아지게 된다[109].
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