[논문]용담 추출물의 위장관 운동 촉진 활성

이현태

doi:10.5352/jls.2019.29.6.735

초록
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용담(Gentiana scabra)의 근경 및 뿌리를 말린 한약재는 우리나라, 중국, 일본을 포함하는 동아시아 지역에서 아주 오래 전부터 각종 염증성 피부 질환, 소화불량, 식욕부진, 위염, 당뇨병 등의 치료를 목적으로 한의학에서 널리 처방되어 왔다. 본 연구에서는 용담이 위장관 운동 기능에 미치는 영향을 검정하기 위해 용담의 열수 및 에탄올 추출물을 각각 제조하였으며, 마우스에서 in vivo 위 배출 속도 및 위장관 이송률을 측정하는 실험을 수행하였다. 위 배출 속도는 용담 열수 추출물 1 g/kg 투여 시 유의적으로 증가하였다. 위장관 이송률은 용담 열수 추출물 0.1 및 1 g/kg 투여 시, 그리고 용담 에탄올 추출물 1 g/kg 투여 시 유의적으로 증가하였으며, 두 추출물 모두 용량 의존적 증가 양상을 보였다. 더욱이, 용담 열수 추출물 1 g/kg 투여 시의 위장관 이송률은, 1990년대까지 임상에서 가장 강력한 위장관 운동 촉진제로 쓰였으나 2000년 이후 부작용으로 시장에서 철수된 약물인 cisapride 투여 시보다 그 수치가 높았다. 이러한 결과들은 용담 열수 추출물이 잠재적으로 cisapride를 대체할 수 있는 위장관 운동 촉진제로 개발 가능한 후보 물질임을 시사한다.

Abstract ▼ AI-Helper

The dried rhizomes and roots of Gentiana scabra (GS) have been frequently prescribed as a traditional folk medicine in East Asia (including China, Japan, and Korea) for the treatment of various pathophy-siological conditions, such as inflammatory skin diseases, anorexia, indigestion, gastric infecti...

The dried rhizomes and roots of Gentiana scabra (GS) have been frequently prescribed as a traditional folk medicine in East Asia (including China, Japan, and Korea) for the treatment of various pathophy-siological conditions, such as inflammatory skin diseases, anorexia, indigestion, gastric infections, and diabetes mellitus. In the present study, the effects of aqueous (GS-W) and ethanolic (GS-E) extracts of GS on gastrointestinal (GI) motor function were investigated by measuring the in vivo gastric emptying rate (GER) and the intestinal transit rate (ITR) in mice. The GER was significantly increased by GS-W at a dose of 1 g/kg. The ITR was significantly increased by GS-W (at doses of 0.1 and 1 g/kg) or GS-E (at a dose of 1 g/kg) in a dose-dependent manner. Furthermore, the ITR value of GS-W (at a dose of 1 g/kg) appeared to be higher than that of cisapride, which was the most prominent prokinetic agent in the 1900s but was removed from the market in 2000 due to its fatal side effects. The above results suggest that GS-W might be a potential prokinetic agent to replace cisapride.

주제어

표/그림 (5)

그림 Fig. 1. Scheme for the measurement of in vivo GER in mice.
표 Table 1. Comparison of yields of extracts from GS, ANP, and PF
그림 Fig. 2. Scheme for the measurement of in vivo ITR in mice.
그림 Fig. 3. Effects of GS extracts on GER in mice.
그림 Fig. 4. Effects of GS extracts on ITR in mice.

AI 본문요약
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문제 정의

물론, 소화 불량 및 식욕부진의 원인을 파악하기 위해서는 위장관 평활근의 운동 기능 이외에도 소화 효소의 활성 변화를 비롯하여 다양한 요인들에 대한 검토 및 고찰이 필요하지만, 기본적으로 위장관 운동 기능에 대한 검토는 필수적이다. 이에 본 연구에서는, 용담이 위(胃) 및 소장(小腸)의 운동 기능에 어떠한 영향을 미치는지 검정하고자 하였다. 이를 위해, 먼저 용담의 열수 및 에탄올 추출물을 각각 제조하였으며, 이들 추출물이 위장관 운동 기능에 미치는 영향을 검정하기 위하여, 실험 동물에서 in vivo 위 배출 속도 및 위장관 이송률을 측정하였다.

제안 방법

체중 25-30 g의 수컷 ICR 마우스를 약 20시간 절식시켰으며, 물은 자유롭게 마실 수 있도록 하였다. DW에 녹인 GS-W 또는 GS-E를 각각 0.01, 0.1, 1 g/kg씩 용량 별로 경구 투여하였으며, 대조군에는 DW를, 양성 대조군에는 DW에 녹인 metoclopramide 20 mg/kg을 각각 경구 투여하였다[11]. 시험 약물 경구 투여 후 30분 경과 시점에서 phenol red meal 1.
체중 25-30 g의 수컷 ICR 마우스를 약 20시간 절식시켰으며, 물은 자유롭게 마실 수 있도록 하였다. 실험 동물은 무작위로 대조군, cisapride 투여군, GS-W 투여군, GS-E 투여군의 4군으로 나누었다. 대조군에는 DW 경구 투여 후 25분 경과 시점에서 0.
용담 열수 추출물(GS-W) 및 에탄올 추출물(GS-E)이 위 및 소장의 운동성에 어떠한 영향을 주는지 각각 파악하기 위해, in vivo phenol red 위 배출 속도(GER) 측정 실험 및 Evans blue 위장관 이송률(ITR) 측정 실험을 수행하였다. GER 측정 실험에서, 양성 대조군인 metoclopramide 20 mg/kg 투여군의 GER (75.
이에 본 연구에서는, 용담이 위(胃) 및 소장(小腸)의 운동 기능에 어떠한 영향을 미치는지 검정하고자 하였다. 이를 위해, 먼저 용담의 열수 및 에탄올 추출물을 각각 제조하였으며, 이들 추출물이 위장관 운동 기능에 미치는 영향을 검정하기 위하여, 실험 동물에서 in vivo 위 배출 속도 및 위장관 이송률을 측정하였다.

대상 데이터

㈜샘타코(오산, 대한민국)에서 구입한 4주령 ICR 마우스를 동의대학교 자연과학관 내 실험 동물 사육실에서 2주일 이상 사육하여 새로운 환경에 충분히 적응시킨 후 실험에 사용하였다. 동물실은 온도 25±1℃, 습도 55±5%, 조명 시간 7 am-7 pm의 환경 조건을 항상 유지하였으며, 멸균 처리된 사료(동아원㈜, 서울, 대한민국) 및 DW를 실험 동물이 자유롭게 섭취할 수 있도록 하였다.
본 연구에 사용된 ascorbic acid, cisapride, Evans blue, methyl cellulose, metoclopramide, phenol red, trichloroacetic acid는 모두 Sigma-Aldrich 社(St. Louise, MO, USA)로부터 구입하였다.
본 연구에 사용된 한약재 용담(Gentiana scabra; GS), 즉 여러해살이풀 용담의 말린 근경 및 뿌리는 대한생약제품㈜(부산, 대한민국)에서 구입하였으며, 입자 크기 5 mm 미만이 되도록 용담을 분쇄한 후 열수 및 에탄올 추출물을 각각 제조하였다. 열수 추출물(GS-W)의 경우, 분쇄한 용담 100 g에 증류수(distilled water; DW) 1 l를 가한 후 100℃에서 3시간 중탕하는 방법을 3회 반복하여 추출액을 얻었다.

데이터처리

모든 군의 실험 결과 수치는 평균±표준 오차(mean±SEM)로 나타내었다. 군 간의 유의성 검정은 일원 배치 분산 분석 (one-way ANOVA) 및 Student’s t-test를 통해 이루어졌으며, p<0.05일 때 유의적인 차이가 있는 것으로 판단하였다.

이론/모형

본 연구에서는 phenol red meal (0.05%, w/w in DW with 1.5% methyl cellulose)의 위 배출 속도(gastric emptying rate; GER)를 측정하는 방법[6]을 사용하였다(Fig. 1).
본 연구에서는 용담 추출물이 위장관 이송률에 미치는 영향을 검정하기 위해 Evans blue 용액(5%, w/v in DW)의 위장관 이송률(intestinal transit rate; ITR)을 측정하는 방법[10]을 사용하였으며, 양성 대조 약물로서 cisapride 1 mg/kg을 꼬리 정맥에 정맥 내 주입하였다(Fig. 2).

성능/효과

4). GS-W 투여군의 ITR은 각각 60.02±4.27%(10 mg/kg), 68.99±3.95%(100 mg/kg), 75.09±4.30%(1 g/kg)로서 용량 의존적 증가 양상을 나타내었으며, 100 mg/kg(p<0.05) 및 1 g/kg(p<0.01) 투여 시의 ITR은 대조군에 비해 유의적으로 높았다. 특히, GS-W 1 g/kg 투여 시의 ITR은 대조군과 비교한 유의 수준이 본 연구의 실험 전체를 통틀어 유일하게 ‘p<0.
이렇게 얻은 추출액들을 여과, 감압 농축, 동결 건조하여 최종적으로 분말 상태의 추출물을 얻었다. 그 결과, 100 g의 용담으로부터 최종 건중량 43.5 g의 GS-W 및 12.0 g의 GS-E 를 각각 얻을 수 있었으며, 위장관 운동 촉진 활성을 가진 것으로 알려진 대표적 한약재인 진피(陳皮, Aurantii Nobilis Pericarpium; ANP) [5, 10] 및 지실(枳實, Poncirus Fructus; PF) [6]의 수율과 비교하였다(Table 1).
60±5.05%(진피 에탄올 추출물; ANP-E)였으며[5, 10], 본 연구를 통해 얻은 용담 열수 추출물 1 g/kg투여 시의 ITR (75.09±4.30%)보다 높은 경우는 없었다.
이상과 같이, 본 연구에서는 용담 열수 추출물(GS-W)이 실험 동물에서 위 배출 속도 및 위장관 이송률을 모두 유의적으로 증가시켰음을 최초로 보고하였다. 이는, cisapride를 대체할 수 있는 새로운 위장관 운동 촉진제로서 GS-W가 그 강력한 후보 물질이 될 수 있음을 시사하는 결과라 할 수 있다.

후속연구

흥미롭게도, (GS-W 투여군에서와 비슷한 양상으로) GS-E 10-100 mg/kg 투여 시, 유의적인 차이는 아니지만 대조군과 비교할 때 GER 값이 수치 상으로 감소하는 양상을 보였다. 이는 저용량(100 mg/kg 이하) 투여 시에는 용담 추출물이 GER을 오히려 저해하는 용량 구간이 존재할 수도 있음을 시사하는 결과이며, 향후 투여 용량을 좀 더 세분화하여 실험함으로써 그 가능성에 대해 검정할 계획이다.
이는, cisapride를 대체할 수 있는 새로운 위장관 운동 촉진제로서 GS-W가 그 강력한 후보 물질이 될 수 있음을 시사하는 결과라 할 수 있다. 향후 단회 투여 경구 독성 시험을 통한 안전성 데이터 확보, 각종 위장관 운동 기능 저해 상황에서의 효능 검정, 그리고 활성을 나타내는 유효 성분 탐색 등 심도 깊은 추가 연구들을 통해, 궁극적으로 인간의 위장관 운동 기능 저해 상황을 개선하는 신약 또는 건강 보조제로의 개발을 도모하고자 한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	용담은 무엇인가?	용담(龍膽; Gentiana scabra Bunge)은 용담과(Gentianaceae) 의 여러해살이풀로서 우리나라 전역의 산과 들에서 자라며, 세계적으로는 중국 동북부 및 대만, 일본, 러시아 동부 등지에 분포한다. 이 식물의 근경(根莖; rhizome) 및 뿌리(root)를 말린 한약재 역시 ‘용담’으로 불리며, 우리나라와 중국 및 일본등 동아시아 지역에서 아주 오래 전부터 각종 염증성 피부 질환, 소화불량, 식욕부진, 위염, 당뇨병 등의 치료를 위한 약재로 한의학에서 널리 처방되어 왔다[2, 12-14].
	용담은 어떤 질병을 치료하기 위해 처방되어 왔는가?	용담(龍膽; Gentiana scabra Bunge)은 용담과(Gentianaceae) 의 여러해살이풀로서 우리나라 전역의 산과 들에서 자라며, 세계적으로는 중국 동북부 및 대만, 일본, 러시아 동부 등지에 분포한다. 이 식물의 근경(根莖; rhizome) 및 뿌리(root)를 말린 한약재 역시 ‘용담’으로 불리며, 우리나라와 중국 및 일본등 동아시아 지역에서 아주 오래 전부터 각종 염증성 피부 질환, 소화불량, 식욕부진, 위염, 당뇨병 등의 치료를 위한 약재로 한의학에서 널리 처방되어 왔다[2, 12-14]. 한편, 용담 추출물 및 그 함유 성분들에 대한 생명과학 및 서양 의학적 연구 결과들을 살펴보면, 항염증[3, 8, 14], 간(肝) 보호[4, 9], 항당뇨 [12], 혈액 응고 방지[1], 면역 조절 활성[7] 등이 보고된 바 있다.
	새로운 위장관 운동 촉진제로서 GS-W가 그 강력한 후보 물질이 될 수 있음을 시사하는 이유는?	이상과 같이, 본 연구에서는 용담 열수 추출물(GS-W)이 실험 동물에서 위 배출 속도 및 위장관 이송률을 모두 유의적으로 증가시켰음을 최초로 보고하였다. 이는, cisapride를 대체할 수 있는 새로운 위장관 운동 촉진제로서 GS-W가 그 강력한 후보 물질이 될 수 있음을 시사하는 결과라 할 수 있다.

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