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hERG 칼륨 채널 매개성 HEK 293 세포를 이용한 한약 처방의 심장 독성 평가 연구
Cardiac Safety Assessment of Medicinal Herbal Formulas Using hERG-HEK 293 cell 원문보기

Journal of Korean Medicine = 대한한의학회지, v.40 no.2, 2019년, pp.94 - 105  

최수산나 (한국한의학연구원 한약연구부) ,  권오빈 (대구경북첨단의료산업진흥재단 신약개발지원센터) ,  이시온 (대구경북첨단의료산업진흥재단 신약개발지원센터) ,  서창섭 (한국한의학연구원 한약연구부) ,  신현규 (한국한의학연구원 한약연구부)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Objectives: The correlation between medicinal herbal formulas and a risk of cardiotoxicity has been controversial. Thus, this study investigated cardiac safety assessment of 52 most commonly used medicinal herbal formulas. Methods: We evaluated the in vitro effects of medicinal herbal formulas on re...

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

  • 본 실험에서는 방제학적으로 기본 처방과 한방의료기관 다빈도 사용 및 다빈도 국민건강보험 급여 한약 처방을6),7), 동의보감, 방약합편 등 원전에 기록되어 있는 구성 비율에 따라 배합한 후 물 추출물을 제조하였다8). 즉, 각 한약처방을 구성하는 각각의 구성 한약에 대하여 무게 중량 대비 10배에 해당하는 물을 첨가한 후 초고속진공저온추출기 (Kyungseo Machine Co.

대상 데이터

  • Human ether-à-go-go-related gene (hERG)이 과발현되는 human embryonic kidney (HEK)-293 세포 (hERG-HEK 293 cell)를 Eurofins Pharma Discovery Services (St. Charles, MO, USA)에서 구입하여 사용하였으며, 10% FBS와 60μg/ml penicillin, 100μg/ml streptomycin이 포함된 DMEM 배지에서 37℃ 및 5% CO2 조건에서 배양하였다.
  • 270, 53mm, Chung Gye Sang Gong Sa, Seoul, Korea)를 이용하여 여과하였으며, 시료의 분말화를 위해 LP100R 동결건조기 (IlShinBioBase, Yangju, Korea)를 사용하여 동결건조하였다. 동결건조된 52종의 한약처방 추출물은 냉장보관하면서 실험에 사용하였으며, 수율 및 처방 출처는 Table 1과 같다.
  • 심실의 활동전위 재분극에 관여하는 칼륨 채널인 hERG (the human Ether-à-go-go- Related Gene)이 과발현된 HEK 293 세포 (hERG-HEK 293 cell)를 이용하여, IonWorks Barracuda Automated Patch clamping system (molecular device사)을 사용하여 측정 하였다. External buffer 용액에 미리 준비된 hERG-HEK 293 세포 (2~4 x 106 cells)를 384 wells (Corning 사, NW USA)에 분주하고, perforated patch clamp를 위하여 Amphotericin B 용액 (10mg/100ml)을 internal buffer solution과 함께 처리하여 10분간 유지하였다.

데이터처리

  • 결과 분석 전에 한약 처방 약물의 처리 전 기록된 serial resistance 의 평균값과 처리 후 기록된 serial resistance의 평균값을 비교하여 ±20%를 넘기는 세포들은 제거하였다. 또한 약물 처리 전 결과 값 중에 2회 이상으로 negative value가 나온 세포들은 제거하였고, 그 후 약물 처리 전의 값을 100%로 하고 약물 처리 후 값의 차이를 아래와 같은 계산식으로 계산하여 그래프로 나타내었고 결과적 유의성 검증은 가장 낮은 농도에서 얻은 변화값을 기준으로 하여 각 농도별 변화를Student t-test를 이용하여 검증하였다 (*, p<0.01; **, p<0.001).
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
한약의 특징은? 한약은 식물이므로, 기원 종에 따라, 부위와 생육년도, 기후와 토양에 따라 식물내 화학물질의 농도가 다르고, 이중 어떤 화학물질은 피부, 위장관계, 심맥관계, 간장, 중추 및 자율 신경계 등에 다양한 독성을 유발할 수 있다3). 한의학에서도 『소문(素問)』에 대독(大毒), 소독(小毒), 무독(無毒)에서 『신농본초경(神農本草經)』에 365종 한약을 상중하(上中下) 세 종류로 나누어 약물 작용에 대한 강약 개념으로 독성을 알고 있었다9).
hERG 이온채널이 정상적으로 기능을 하는 심장 활동이 약물 복용에 의해 심장 이상을 초래할 수 있는 근거로 사용될 수 있는 근거는 무엇인가? hERG 채널은 심장 근육의 활동 전위 유발 시 정확한 시간에 K+ 이온을 세포 밖으로 내보내 재분극 (repolarization)을 유발하여 정상 상태 (resting state)로 되돌리는 역할을 하는 중요한 이온채널로 알려져있다4). 이런 이유로 신약 개발 초기 단계에서 hERG 이온 채널의 활동성 검증은 가장 중요한 단계로 hERG 이온채널의 활동성 변화는 정상적으로 기능을 하는 심장 활동이 약물 복용에 의해 심장 이상을 초래할 수 있는 근거로 사용된다.
hERG 채널이란? hERG 채널은 심장 근육의 활동 전위 유발 시 정확한 시간에 K+ 이온을 세포 밖으로 내보내 재분극 (repolarization)을 유발하여 정상 상태 (resting state)로 되돌리는 역할을 하는 중요한 이온채널로 알려져있다4). 이런 이유로 신약 개발 초기 단계에서 hERG 이온 채널의 활동성 검증은 가장 중요한 단계로 hERG 이온채널의 활동성 변화는 정상적으로 기능을 하는 심장 활동이 약물 복용에 의해 심장 이상을 초래할 수 있는 근거로 사용된다.
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참고문헌 (18)

  1. 이기범, 박영철, 이선동. 한방의료기관이용환자의 부작용 및 독성발생의 특성 - 2011년 한방의료이용실태조사(보건복지부)를 중심으로 -. Journal of Korean Medicine = 대한한의학회지, vol.37, no.1, 135-150.

  2. Cardiac Safety Assessment of Medicinal Herbal Formulas Using hERG-HEK 293 cell Park 48 2011 

  3. Cardiac Safety Assessment of Medicinal Herbal Formulas Using hERG-HEK 293 cell Cho 349 2006 

  4. Sanguinetti, Michael C., Tristani-Firouzi, Martin. hERG potassium channels and cardiac arrhythmia. Nature, vol.440, no.7083, 463-469.

  5. Kratz, Jadel M., Grienke, Ulrike, Scheel, Olaf, Mann, Stefan A., Rollinger, Judith M.. Natural products modulating the hERG channel: heartaches and hope. Natural product reports : a journal of current developments in bio-organic chemistry, vol.34, no.8, 957-980.

  6. Cardiac Safety Assessment of Medicinal Herbal Formulas Using hERG-HEK 293 cell Lee 1 2006 

  7. 정세현, 허홍무, 김지훈, 김윤경. 한약사의 한약조제 적정조제건수 산출을 위한 탕전실의 조제시간 측정연구. 大韓韓醫學方劑學會誌 = Herbal formula science, vol.25, no.1, 89-101.

  8. Cardiac Safety Assessment of Medicinal Herbal Formulas Using hERG-HEK 293 cell Shin 7 2018 

  9. Cardiac Safety Assessment of Medicinal Herbal Formulas Using hERG-HEK 293 cell Lee 157 1999 

  10. Qiu, Lizhen, Zhou, Wei, Tan, Hongling, Tang, Xianglin, Wang, Yuguang, Ma, Zengchun, Gao, Yue. Rethinking and new perspectives on cardiotoxicity of traditional Chinese medicine. Toxicology research, vol.8, no.1, 7-14.

  11. Cardiac Safety Assessment of Medicinal Herbal Formulas Using hERG-HEK 293 cell Park 234 2013 

  12. Cardiac Safety Assessment of Medicinal Herbal Formulas Using hERG-HEK 293 cell Wang 249 2018 

  13. Cardiac Safety Assessment of Medicinal Herbal Formulas Using hERG-HEK 293 cell Chen 207 2018 

  14. Cardiac Safety Assessment of Medicinal Herbal Formulas Using hERG-HEK 293 cell Kim 165 2005 

  15. Cardiac Safety Assessment of Medicinal Herbal Formulas Using hERG-HEK 293 cell Shin 131 2002 

  16. Cardiac Safety Assessment of Medicinal Herbal Formulas Using hERG-HEK 293 cell Chen 2387 2013 

  17. Cardiac Safety Assessment of Medicinal Herbal Formulas Using hERG-HEK 293 cell Li 1602 2018 

  18. Kramer, James, Obejero-Paz, Carlos A., Myatt, Glenn, Kuryshev, Yuri A., Bruening-Wright, Andrew, Verducci, Joseph S., Brown, Arthur M.. MICE Models: Superior to the HERG Model in Predicting Torsade de Pointes. Scientific reports, vol.3, 2100-.

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