[논문]천연물 유래의 반려동물 항바이러스활성물질 연구 동향

강병구; 양서영; 김영호

천연물 유래의 반려동물 항바이러스활성물질 연구 동향
Research Trend of Antiviral Natural Products for Companion Animal 원문보기

생약학회지, v.50 no.1, 2019년, pp.1 - 10

강병구 (충남대학교 약학대학) , 양서영 (충남대학교 약학대학) , 김영호 (충남대학교 약학대학)

Abstract ▼ AI-Helper

Recently, companion animal culture has grown rapidly and mature, raising interest in preventing and treating animal diseases. In particular, viral infection was a serious threat to companion animal health because there was no proper antiviral drugs. Synthetic antiviral drugs have limitations such as low efficiency, toxicity, and occurrence of resistant viruses. Therefore, attempts to find new anti-viral drugs from natural sources have continued. This review focused on the natural products and active substances that exhibit antiviral activity against three viruses: canine distemper virus (CDV), canine parvovirus (CPV), and feline calicivirus (FCV) that cause fatal diseases in dogs and cats. Natural plant extracts, flavonoids, polysaccharides, alkaloids and saponins showed antiviral activity with various mechanisms and differences in activity depending on the structure. Especially, quercetin and epigallocatechin-3-gallate (EGCG) showed antiviral activity through a multi-mechanism that interferes with the attachment and penetration stages of the virus and inhibits the viral polymerase within the cell. Some natural plant extracts showed a virucidal activity and showed the potential effect as a preventative agent to prevent the viral infection. This review is expected to provide research trend on the development of antiviral natural products for companion animals.

주제어

표/그림 (5)

표 Table I. List of plants and compounds showing antiviral activity against canine distemper virus
그림 Fig. 1. The structure of compounds exhibiting anti-CDV activity.
표 Table II. List of plants and compounds showing antiviral activity against canine parvovirus
표 Table III. Inhibition of FCV in CRFK cells pre-treated with herbal extracts for 24h
그림 Fig 2. Structures of green tea catechin.

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

이에 본 종설에서는 반려동물 중 가장 많은 비중을 차지하고 있는 개와 고양이에게 치명적인 질병을 유발하는 바이러스 즉, canine distemper virus(CDV), canine parvovirus(CPV), feline calicivirus(FCV)에 대하여 항바이러스 활성을 갖는 천연물에 대한 연구들을 조사함으로써 반려동물을 위한 새로운 항바이러스제 개발에 기여하고자 한다.

가설 설정

p>바이러스는 인간의 건강을 위협하는 주요 병원체 중 하나이며 이는 동물 및 식물에 있어서도 예외가 아니다.¹⁾ 바이러스는 세균과는 다르게 스스로 살아갈 수 있는 독립체가 아니다. 바이러스는 세포 내 기생체(obligate intracellular parasite)로서 자신을 복제하고, 증식하기 위해 살아있는 숙주세포가 반드시 필요하다.
^12,13) 그 중 항바이러스 활성과 관련된 물질로는 flavonoids, anthocyanins, carotenoids, terpenoids, lignans, sulfides, polyphenols, coumarins, saponins, alkaloids, polyines, thiophenes, peptides 그리고 essential oils 등 다양한 phytochemicals이 알려져 있으며^14,15) 새로운 항바이러스 활성 화합물을 찾기 위한 연구는 각 지역에서 자생하는 약용식물을 중심으로 활발하게 진행 중이다.¹⁶⁾ 천연물로부터 얻을 수 있는 화합물은 합성 화합물에 비해 훨씬 복잡한 구조적 다양성과 chiral center를 가지고 있어 합성이 어려운 단점이 있다.¹⁷⁾ 하지만 이러한 구조적 특성으로 인해 다양한 작용기전을 나타낼 수 있어 바이러스의 내성 발현율이 현저히 낮아지는 장점이 있다.
^30,31) 백신 접종으로 예방이 가능하다고 알려져 있지만 상당수의 접종한 개체에서도 발병하는 경우가 있다.³²⁾ 백신의 항체 형성능 저하, 개체의 면역력 감소, 추가접종미이행 등이 원인으로 지목된다. Canine distemper virus(CDV)는 개 홍역의 원인체로 Paramyxoviridae과의 Morbillivirus속에 속하는 negativesingle stranded RNA바이러스이다.
⁴²⁾ 특히 항바이러스 활성에 있어서는 바이러스와 세포에 직접 작용하여 침투과정을 억제하고, 바이러스 복제에 필요한 효소인 reverse transcriptase, RNA polymerase, poly(ADP-ribose) glycohydrolase등을 억제하여 항바이러스 활성을 나타낸다고 알려져 있다.⁴³⁾ 쿠바의 전통적 약용식물로 알려진 R. mangle의 수용성 껍질 추출물은 다양한 polyphenol을 함유하고 있다.⁴⁴⁾ Armas등은 이 추출물이 항CDV 활성을 나타낸다고 보고하였으며, CDV의 세포 내 복제를 억제한다고 설명하고 있다.

제안 방법

mangle L.(홍수과), P. henkelii(나한송과), P. zeylanica(갯질경이과)의 추출물로부터 항CDV 활성을 확인하였다.⁴⁰⁾ 각 식물의 추출물과 CDV를 일정시간 미리 반응 시킨 후 vero cell에 감염시켜 cytopathic effect(CPE)를 억제 하는 정도를 측정함으로써 추출물이 CDV를 직접적으로 불활성화 한다는 결론을 얻을 수 있었다.
⁷⁴⁾FCV에 대한 항바이러스 활성과 관련된 연구는 주로 norovirus의 대체제로서 이루어졌다. 물이나 음식으로부터 감염되어 사람의 식중독을 유발하는 norovirus의 경우 cell culture가 불가능하기 때문에 유전학적, 생화학적, 물리화학적으로 가장 비슷한 FCV를 대체 바이러스로 이용하여 연구가 이루어졌다.^75-77)

성능/효과

숙주세포로 침투한 바이러스는 숙주세포의 대사기능을 이용하여 자신의 DNA 혹은 RNA를 복제하고 단백질을 합성하여 새로운 바이러스를 끊임없이 생산한다.²⁾ 바이러스의 이러한 특징은 숙주세포에 독성을 초래하지 않으면서 바이러스를 직접 공격하거나 증식을 억제할 수 있는 치료제의 개발을 어렵게 만드는 요인이 된다.^3,4)
zeylanica(갯질경이과)의 추출물로부터 항CDV 활성을 확인하였다.⁴⁰⁾ 각 식물의 추출물과 CDV를 일정시간 미리 반응 시킨 후 vero cell에 감염시켜 cytopathic effect(CPE)를 억제 하는 정도를 측정함으로써 추출물이 CDV를 직접적으로 불활성화 한다는 결론을 얻을 수 있었다.⁴⁰⁾ 일반적으로 50%의 효과를 나타내는 농도를 EC₅₀(50% effective concentration), 50%의 세포독성을 나타내는 농도를 CC₅₀(50% cytotoxic concentration)으로 한다.
특히 몇몇 sulfated polysaccharides는 HIV, HSV, RSV, human cytomegalovirus(HCMV), dengue virus 등의 enveloped virus에 항바이러스 활성을 갖고 있으며 바이러스와 세포의 결합을 방해하여 부착 및 침투과정을 저해한다고 보고된 바 있다.⁵⁹⁾ Fucoidan의 경우에도 같은 기전으로 항CDV 활성을 나타내었으며, 추가로 세포 간 확산을 방지하는 기전도 확인되었다. CDV 표면 단백질인 F(fuson)단백질과 H(haemagglutinin)단백질은 숙주세포와의 막 융합 및 감염된 세포의 주변 세포와 syncytia를 형성하는 데 중요한 역할을 담당한다.
71) CPV를 억제하는 기전으로는 CPV 표면의 glycoprotein 혹은 capsid에 결합하여 숙주세포와의 결합을 방해하고 바이러스에 쉽게 감염되지 않도록 세포를 유도함으로서 항CPV 활성을 나타낸다.^72,73) 뿐만 아니라 세포 내에서도 바이러스 복제를 억제하는 것으로 알려져 있다.
⁸²⁾ 이후 Lee 등은 KRG를 처리한 CRFK cell에서 antiviral cytokines 즉, interferon-α(IFN-α), interferon-β(IFN-β), interferonω(IFN-ω), interferon(IFN)으로 유도한 Mx protein 그리고 zinc finger antiviral protein(ZAP)의 shorter isoform(ZAPS) 등의 발현이 증가하고 이로 인해 항FCV 활성이 나타났다고 보고하였다.⁸³⁾ KRG의 이러한 면역조절 기능은 FCV 외에도 CDV, CPV 등 반려동물 바이러스의 저해 효과에 대한 가능성을 시사하며, 감염의 예방 목적으로 투여할 수 있는 의약품이나 반려동물용 건강보조제로서의 개발 가능성도 높아 보인다.

후속연구

63) CPV 감염 시 특별한 치료제는 없으며 재조합 고양이 인터페론-ω(rFeIFN-ω)가 임상증상을 개선시키고 사망률을 낮춘다는 보고가 있지만 높은 비용으로 인해 일반적인 치료제로 사용하기엔 한계가 있다.
^72,73) 뿐만 아니라 세포 내에서도 바이러스 복제를 억제하는 것으로 알려져 있다. CDV(RNA virus)와 CPV(DNA virus) 모두에 항바이러스 활성을 갖고 있는 quercetin은 반려동물 바이러스성 질환의 치료제로 개발할 가능성이 높다고 보이며 향후 꾸준한 연구가 필요해 보인다.
이처럼 다양한 기전으로 바이러스 감염 및 복제를 억제하는 천연물의 특성은 내성 바이러스 억제에도 기여할 것으로 보인다. 따라서 천연물 유래의 항바이러스 활성과 관련된 연구는 지속적으로 이루어져야 할 것이며, 이러한 연구들이 반려동물 항바이러스제 개발에 필요한 기초자료 및 정보를 제공할 것으로 기대한다.
이러한 복합적인 작용기전으로 fucoidan(SI>20,000)은 ribavirin(SI<9)에 비해 훨씬 강력한 항CDV 활성을 보였으며, 세포독성 또한 상대적으로 낮아 CDV 감염증 치료제 개발에 있어 매우 유망한 물질로 기대된다.
1). 이처럼 물질의 구조에 따라 항바이러스 활성의 기전과 활성도는 달라질 수 있기 때문에 천연물로부터 분리한 항CDV 물질에 대한 구조 분석과 그에 따른 활성도 차이에 대한 더 많은 연구가 필요하며 이는 효과적인 CDV 치료제 개발에 매우 중요한 역할을 할 것으로 기대된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	Feline calicivirus란?	Feline calicivirus(FCV)는 고양이 호흡기 질환을 유발하는 바이러스로서 칼리시바이러스과의 Vesivirus 속에 속하는 positive-single stranded RNA 바이러스이다. FCV에 감염 시 구강이나 상부호흡기 등에 가벼운 증상부터 전신감염으로 치명적인 상태에 이르기까지 다양한 양상을 보인다.
	Canine distemper는 어떤 특징이 있는가?	Canine distemper(CD)는 개와 기타 육식동물에게 발병할 수 있는 심각한 전신성 질환으로 전염성이 매우 높고 유병율과 치사율 또한 높은 것이 특징이다.30,31) 백신 접종으로 예방이 가능하다고 알려져 있지만 상당수의 접종한 개체에서도 발병하는 경우가 있다.
	항생제 투여 및 수액처치 등의 대증치료를 시행하며 치료받지 못하는 경우 사망률이 92% 이상에 달하는 이유는 무엇인가?	61,62) 대부분 6개월령 이하의 어린 개혹은 면역이 저하된 개에게 감염되어 출혈성 장염, 구토, 설사, 식욕저하 등을 동반한 급격한 백혈구 감소증을 나타낸다.63) CPV 감염 시 특별한 치료제는 없으며 재조합 고양이 인터페론-ω(rFeIFN-ω)가 임상증상을 개선시키고 사망률을 낮춘다는 보고가 있지만 높은 비용으로 인해 일반적인 치료제로 사용하기엔 한계가 있다.64)때문에 주로 항생제 투여 및 수액처치 등의 대증치료를 시행하며 치료받지 못하는 경우 사망률이 92% 이상에 달한다.

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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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