초록 ▼

본 연구과제진은 천연에서 세포손상 방어활성 및 염증성 질환을 치료하는 천연의 phenylpropanoid를 도출하고자 천연 phenylpropanoid의 간세포 보호활성, 항염증 효과 및 항천식 효과를 검색하였으며, 천연물의 생리활성을 검색하여 천연 phenylprepanoid 계열의 물질인 arctigenin이 강력한 간세포 보호활성과 항 염증효과를 갖는다는 것을 확인하였다.
천연물의 생리활성을 검색하고 그 작용기전을 연구하는데 가장 큰 문제가 되는 접은 생리활성을 나타내는 2차 대사산물의 함량이 지극히 낮아 그 생리활성 검

본 연구과제진은 천연에서 세포손상 방어활성 및 염증성 질환을 치료하는 천연의 phenylpropanoid를 도출하고자 천연 phenylpropanoid의 간세포 보호활성, 항염증 효과 및 항천식 효과를 검색하였으며, 천연물의 생리활성을 검색하여 천연 phenylprepanoid 계열의 물질인 arctigenin이 강력한 간세포 보호활성과 항 염증효과를 갖는다는 것을 확인하였다.
천연물의 생리활성을 검색하고 그 작용기전을 연구하는데 가장 큰 문제가 되는 접은 생리활성을 나타내는 2차 대사산물의 함량이 지극히 낮아 그 생리활성 검색이나, 활성을 나타내는 작용 기전을 연구하는데 제한을 준다는 것이다. 본 연구는 이러한 한계를 극복하고자 생리활성을 나타낸 phenylpropanoid계열의 lignan화합물인 arctigenin을 대량 정제하였으며, 대량 정제된 화합물을 사용하여 arctigenin의 간세포 보호활성과 항염증 활성에 대하여 연구하였다 Arctigenin을 대량 정재하기 위하여, arctigenin을 함유하고 있다고 보고된 우방자, 연교, 개나리 잎과 줄기의 arctigenin 함량을 비교 검토하였으며, 개나리 줄기에서 arctigenin을 분리ㆍ정제하는 것이 가장 효과적임을 착안하였고, 초임계 이산화탄소 추출법을 통하여 그 추출 수율을 증가시킬 수 있었다. HPLC-ESI/MS를 통하여 개나리에 함유되어 있는 화합물인 arctigenin, arctiin, mataireslnel, matairesinol glucoslde를 효과적으로 검출 할 수 있었다. 또한 HP-20 수지를 사용하여 대량의 arctigenin을 정제하는 방법과 silica gel과 ODS-18을 이용하여 대량의 arctigenin을 순수하게 분리ㆍ정제할 수 있었다. 분리ㆍ정제된 arctigenin을 이용하여 다음과 잘은 각각의 생리 활성을 검색하였으며, 16 여종의 arctigenin 유도체를 합성하여 생리활성의 극대화를 모색하였다. 사염화탄소 독성에 대한 간세포 보호 활성을 검색하였을 때, arctigenin이 가장 뛰어난 간세포 보호 활성을 보였으며, 그 작용기전은 항산화효소인 glutathione peroridase의 활성을 회복시켜 사염화탄소에 의해 생성된 peroxy radical을 제거하고 GSH redox system을 유지시키는 것으로 판단되었다. 또한 arctigenin 및 demethyltraxillagenin이 LPS에 의하여 유도된 iNOS 유전자발현을 억제하는 효능을 규명 하였는데, LPS로 유도한 NO의 생성을 억제하였으며, 또한 LPS에 의하여 유도된 ERK1/2의 인산화를 억제하고, LPS에 의한 AP-1 활성화의 억제는 이 같은 kinase 활성변화와 밀접한 관련이 있을 발견하였고, arctigenin은 in vitro메서 MKK1 활성을 현저히 억제하였다. (대소물질: ERK억제재 PD98059, 50 $\mu$M) 또한 arctigenin (1 $\mu$M 이하)은 COX Ⅱ 발현을 농도 의존적으로 억제하였으며, LPS에 의한 TNF-$\alpha$유리를 저해하였다. 이상의 결과를 바탕으로 하면 arctigenin은 MKK1 활성억네에 따라 전사인자인 AP-1, NF-$\kappa$B의 활성을 억제하는데 이들 전사인자의 억제는 염증매개 유전자인 iNDS 및 COXⅡ의 발현억제에 기여한다는 것을 알 수 있다.
각종 phenylprepanoid와 분리 정제된 arctigenin의 급만성 염증, 천식 및 과민반응의 억제 작용을 조사한 결과 각 phenylpropanoid는 12.5∼25㎎/㎏ 투여군에서 급만성 염증, 천식 및 과민반응을 유의성있게 억제하였으며, 또한 ferulic acid와 sinapinic acid 25㎎/㎏ 투여는 초기 및 후기 천식의 억제작용이 있어 이들이 각각 비만세포 및 호산구 매개 과민반응물 억제하므로 천식뿐만 아니라 아토피성피부염, 알레르기성 비염 같은 알레르기성 질환의 치료제의 선도물질이 될 수 있을 것으로 여겨진다. arctigen은 30㎎/㎏ 투여군에서 급만성 염증, 천식 및 과민반응을 유의성 있게 억제하였다. 이러한 phenylpropanoids의 급만성 염증, 천식 및 과민반응 억제작용기전은 활성산소의 항산화작용과 염증매개물 방출 및 과민반응의 억제작용에 기인된다고 사려 된다.
이상의 결과를 바탕으로 phenylpropanoids 물질은 조기 및 후기 천식의 억제작용이 있어 이들이 각각 비만세포 및 호산구 매개 과민반응을 억제하므로 천식뿐만 아니라 아토피성피부염, 알레르기성 비염같은 알레르기성 질환의 치료제의 선도물질이 될 수 있다. 이상의 연구수행 결과를 바탕으로 arctigenin의 다양한 효능 중 특히 항염증 효과에 대한 상품화 가능성을 타진하여, arctigenin의 상업화 개발의 가능성을 밀도 높게 검토함을 핵심목적으로 하였다. 이에 따라 arctigenin 함유 추출물의 항염증 효과를 주 효능으로 제제를 연구하고자 크림제와 연고제를 시조하여 함량분석과 물리적 성질을 통해 상업화 시 연고제의 적합성을 확인하였다.
본 연구진은 천연에서 세포손상 방어활성 및 염증성 질환을 치료하는 천연의 phenylpropanoid를 검색하여 arctigenin이 간세포 보호활성과 항 염증 효과와 항 천식 효과를 착인하였으며, 각각의 생리활성 기전을 보고하였다. 이상의 결과로부터 천연에서 유용식물 자원 탐색 기술을 습득하였으며, 현재 단편적으로 진행되고 있는 국내 천연물 신의약품 개발 연구에 대해 본 연구진의 연관 학문간 체계적 헙력에 관한 모델을 제시하여 차후 이 분야의 발전을 도모할 수 있을 것이다.

Abstract ▼

We found that arctigenin, a dibenzylbutyrolactone lignan, has hepatoprotective and anti -inflanunatory activities, during search for phenylpropanoid having protective activity on injured cell and inflammation from natural products. Arctigenin, as a representative dibenzylbutyrolactone lignan occurs

We found that arctigenin, a dibenzylbutyrolactone lignan, has hepatoprotective and anti -inflanunatory activities, during search for phenylpropanoid having protective activity on injured cell and inflammation from natural products. Arctigenin, as a representative dibenzylbutyrolactone lignan occurs m a variety of plants including Bardanae fructus (Goboshi), Saussurea medusa (Compositae), Arctium lappa L. (Compositae), Torreya nucifera and tropical climbing shrub Ipomea mirica. First, we isolated arctigenin from stems of Forsythia koreana. To isolated arctigenin to gram scale, carbon dioxide SFE method was evaluated. $CO_2-SFE$ method with MeOH as cosolvent was more effective than conventional solvent extraction. In addition, online identification of arctigenin was performed by HPLC- ESI/MS with DAD equipment. On the other hand, we evaluated arctigenin for hepatoprotective and anti-inflammatory activities and the study of their action mechanism.
The hepatoprotective activities of arctigenin, was evaluated using carbon tetrachloride $(CCl_4)$-injured primary cultures of rat hepatocytes. In this in vitro screening system for hepatoprotective compounds, these lignans significantly reduced the release of glutamic pyruvic transaminase (GPT) from the $CCl_4$-injured hepatocytes into the medium. Thus, to elucidate the hepatoprotective mechanisms involved, we determined the level of glutathione (GSH) and activities of superoxide dismutase (SOD), catalase, glutathione peroxidase (Gpx), and glutathione reductase (GR) in $CCl_4$-injured hepatocytes. We also measured the effect of these lignans on the level of GSH depleted either by diethylmaleate (DEM) or buthionine sulfoximine (BSO), since the maintenance of cellular GSH levels is crucial for the endogenous cellular antioxidant defense system.
We evaluated the effect of arctigenin on the viability of macrophage cells and on the LPS-inducible expression of iNOS and Nuclear factor-$\kappa$B (NF-$\kappa$B). Because NO is the major contributing factor during the inflammatory process, we were particularly interested in studying the effects of arctigenin and demethyltraxillagenin on the $NF-{\kappa}B-mediated$ iNOS expression and NO production by LPS. The effects of these lignans on LPS-induced activation of $NF-{\kappa}B$ and degradation of $I-{\kappa}B{\alpha}$ were monitored by gel mobility shift assay and immunoblot analysis. Both immunoblot and Northern analyses were used to monitor the iNOS gene expression. Arctigenin prevented activation of $p65/NF-{\kappa}B$ by LPS in macrophage cells and effectively inhibited the nuclear translocation of p65. Inhibition of $NF-{\kappa}B$ activation by arctigenin may be related with change m the redox state In association with their antioxidant effect.
In in vivo study of phenylpropanoids and arctigenin, it showed that the inhibitory activities of acute, -delayed inflammation, asthma and hypersensitive reactions by phenylpropanoid and arctigenin. Inhibition of inflammation, asthma and hypersensitivity reactions by phenylpropanoids and arctigenin may be related with their antioxidant effect.
These results suggested that arctigenin and phenylpropanoid may be the target compounds for the anti-inflammation and related disease.

목차 Contents

• 표지 ...1
• 제출문 ...2
• 목차 ...3
• I. 연구개발결과 요약문 ...5
• 한글요약문 ...5
• 영문요약문 ...7
• II. 총괄연구개발과제 연구결과...9
• 1. 총괄연구개발과제의 최종 연구개발 목표...9
• 2. 총괄연구개발과제의 최종 연구개발 내용 및 결과...20
• 3. 총괄연구개발과제의 연구결과 고찰 및 결론...75
• 4. 총괄연구개발과제의 연구성과...81
• 5. 연구개발결과의 파급효과...97
• III. 제1세부연구개발과제 연구결과...98
• 1. 제1세부연구개발과제의 최종 연구개발 목표...99
• 2. 제1세부연구개발과제의 연구대상 및 방법...101
• 3. 제1세부연구개발과제의 최종 연구개발결과...104
• 4. 제1세부연구개발과제의 연구결과 고찰 및 결론...106
• 5. 제1세부연구개발과제의 연구성과...108
• IV. 제2세부연구개발과제 연구결과...123
• 1. 제2세부연구개발과제의 최종 연구개발 목표...124
• 2. 제2세부연구개발과제의 연구대상 및 방법...131
• 3. 제2세부연구개발과제의 최종 연구개발결과...135
• 4. 제2세부연구개발과제의 연구결과 고찰 및 결론...140
• 5. 제2세부연구개발과제의 연구성과...141
• V. 제3세부연구개발과제 연구결과...148
• 1. 제3세부연구개발과제의 최종 연구개발 목표...149
• 2. 제3세부연구개발과제의 연구대상 및 방법...151
• 3. 제3세부연구개발과제의 최종 연구개발결과...153
• 4. 제3세부연구개발과제의 연구결과 고찰 및 결론...163
• 5. 제3세부연구개발과제의 연구성과...164
• 6. 참고문헌...166
• VI. 제4세부연구개발과제 연구결과...167
• 1. 제4세부연구개발과제의 최종 연구개발 목표...168
• 2. 제4세부연구개발과제의 연구대상 및 방법...169
• 3. 제4세부연구개발과제의 최종 연구개발결과...174
• 4. 제4세부연구개발과제의 연구결과 고찰 및 결론...211
• 5. 제4세부연구개발과제의 연구성과...214
• 6. 참고문헌...221
• VII. 제6세부연구개발과제 연구결과...228
• 1. 제6세부연구개발과제의 최종 연구개발 목표...229
• 2. 제6세부연구개발과제의 연구대상 및 방법...229
• 3. 제6세부연구개발과제의 최종 연구개발결과...230
• 4. 제6세부연구개발과제의 연구결과 고찰 및 결론...233
• 5. 제6세부연구개발과제의 연구성과...233