미세먼지 유도 기도염증에 대한 배암차즈기 추출물의 호흡기 보호 효과

서 언

미세먼지는 아주 작은 물질로 직경 10㎛ 이하의 입자상 물 질을 말한다. 자동차 매연이나 공업에 의한 화학 유독물질, 중 금속 등이 주요 원인으로 입자가 매우 작아 기도와 폐포에 도 달하여 염증을 유도한다. 기도의 염증은 흉부교획감 (chest tightness), 천명, 기침 등의 증상을 유발한다. 많은 수의 호흡 기 관련 질병이 기도의 염증과 관련이 있다 (Doeing and Solway, 2013).

일반적으로 기도의 염증이 일어나게 되면 폐포세척액의 과 립구와 림프구의 절대 총 세포 수가 증가하고 기도와 폐포로 침윤을 한다. 또한 호산구, Th2 세포, 비만세포 등 염증 세포에 서 분 비된 tumor necrosis factor-alpha (TNF-α), interleukin-4 (IL-4), IL-5, IL-6, IL-13, IL-33 등의 염증성 사이토카인은 점 액세포의 크기 비대, 점액의 양을 증가시켜 염증 반응을 유도 한다 (Ghio et al., 2012; Barnes, 1994; Nials and Uddin, 2008).

염증에 관여하는 것으로 알려진 과립구 중 호산구는 항원에 의해 기도가 반응을 하면 Th2 세포에서 T 세포의 생산을 돕 고, 비만 세포에서 분비된 Th2 사이토카인 IL-5와 eotaxin이 호산구의 생산 및 활성화를 돕는다.

Chemokine (C-C motif) receptor 3 (Ccr3) 유전자가 발현 하는 호산구는 폐에서 점증되며 기도에 도달했을 때 과립단백 질을 방출하여 면역반응을 하게 된다. 수지상세포, 호산구 및 대식세포는 chemokine (C-C motif) ligand 25 (Ccl25)와 특 이적으로 결합하는 chemokine (C-C motif) receptor 9 (Ccr9) 유전자 발현을 증가시킴으로써 기도 sensitization의 초 기 과정 및 염증세포 침윤 등의 기도 염증 반응을 유도하며, 이들 세포에서의 Ccr9의 유전자 발현은 Th2 사이토카인 IL-4 의 조절에 의해 증가하게 된다 (López-Pacheco et al., 2016).

미세먼지의 흡입은 기관지의 염증을 불러일으키며 이러한 염증이 지속되었을 때, 만성기관지염, 천식, 알러지성 폐포염 등을 초래한다 (Bohadana et al., 2000). 미세먼지로 인한 질환 중 대표적인 만성폐쇄성폐질환 (chronic obstructive pulmonary disease, COPD)은 비정상적인 염증 반응으로 인해 폐 조직의 기능 저하가 일어나고 호흡곤란을 겪게 되는 질환이다. 미세 먼지에 의한 질병은 폐질환 뿐만 아니라 뇌졸중, 치매, 동맥경 화, 고혈압, 혈액순환 장애 등 다양한 질병을 유발 혹은 악화 시킬 위험이 크다 (Fuks et al., 2011; Hoffmann et al., 2015; Korzh et al., 1993; Peters et al., 2013). 특히 미세먼 지 성분 중 디젤배기가스 (diesel exhaust particles, DEPs)가 IL-17A 분비량을 증가 시켜 기관지 천식을 악화시킨다 (Brandt et al., 2013).

최근 DEPs에 노출된 사람들에서 IgE 생산량과 Th2/Th17 사이토카인을 증가시켜 알레르기 염증을 유도하는 원일물질이 라고 발표하였다 (Yang et al., 2014). 그러나 미세먼지에 대 한 직접적인 치료 약물에 대한 연구는 아직까지 잘 이뤄지고 있지 않기 때문에 미세먼지에 의한 신체손상을 직접적으로 완 화 할 수 있는 대책이 시급하다.

꿀풀과 (Labiatae)에 속하는 일년생 또는 이년생 직립초목인 배암차즈기 (Salvia plebeia R. Br., 이하 영문약어 SP_R)는 우리나라 산간지역에서 자생하며, 아시아에서는 예로부터 간 염, 독감, 감기 등의 치료를 위한 약초로 사용을 한 기록이 있다 (Choi et al., 2016; Jin et al., 2011; Lu and Foo, 2002). 기존에 배암차즈기는 기관지 항염증 작용 (Jang et al., 2016), 항산화 작용, 간 보호 (Gu and Weng, 2001), 아토피 개선 효과 (Choi et al., 2014)가 있는 것으로 보고되었다.

배암차즈기의 주요 성분으로 폴리페놀류 화합물 중 phenolic acid인 rosmarinic acid와 flavonoid계 화합물인 luteolin, nepetin, hispidulin, 그리고 saponin, 강심배당체, 불포화 스테 롤, 정유 등이 있으며 종자의 지방유등이 보고되어 있다 (Gu and Weng, 2001; Kim et al., 2014). 이 중 rosmarinic acids는 알레르기성 질환 (Liang et al., 2016) 및 호산구성 기도염증에 개선효과 (Costa et al., 2012)가 보고되었고 luteolin은 알레르기성 천식 및 비염 억제효과 (Jang et al., 2017), 항염증 (Choi et al., 2015) 및 간보호작용 (Lee et al., 2011)이 보고되었다. Nepetin은 항균작용 (Talib et al., 2012)이 알려져 있고, 또한 hispidulin 이라는 성분은 항염작용 (Yin et al., 2008), 항혈전제 및 항진균제와 같은 효과와 AMPK (AMP-activated kinase)를 활성화시키는 연구가 보고 되었다 (Yang et al., 2010).

최근 우리의 대기환경은 황사, PM10, PM2.5 및 극미세먼 지를 포함하는 대기오염물질과 최근 그 응용범위가 급격히 확 산되고 있는 산업용 나노파티클이 인체에 노출되고 있다. 이 러한 미세먼지 및 미세먼지에 함유된 유해화학물질은 산화적 스트레스 및 염증반응 등 기관지 염증기전을 통해 인체에 유 해한 영향을 초래한다는 것이 알려져 있다 (Kyung et al., 2015). 그러나, 미세먼지에 관한 기관지염의 발생에 대한 뚜렷 한 대책이 없는 상황이기 때문에 미세먼지를 흡입했을 때 호흡 기를 보호할 수 있는 천연물질에 대해 관심이 높아지고 있다. 따라서 본 연구에서는 기관지 염증 치료효과에 관한 연구가 아직까지 보고된 바가 없는 천연물 자원인 배암차즈기 추출물 을 대상으로 호흡기 염증 개선 효과를 확인하고자 하였다. 이 를 위해 마우스 MH-S 대식세포주에 미세먼지 (APM)로 산화 적 스트레스를 유도하였고 배암차즈기 추출물에 의한 활성산 소종 (ROS) 및 염증사이토카인 발현 억제효과를 관찰하였고, 또한 미세먼지로 유도된 호흡기 손상 마우스모델을 통하여 호 흡기 염증개선효과도 검증하였다.

재료 및 방법

8. Real-time reverse transcription polymerase chain reaction (real-time RT-PCR)

각 세포와 조직들로부터 유전자의 발현을 분석하기 위해 TRIzol reagent 용액 (Thermo Fisher Scientific Inc., Waltham, MA USA)을 이용하여 RNA를 분리하였다. 추출한 RNA를 RTase, dNTP, buffer, oligo-dT를 넣은 후 42℃ water bath에서 2 시간 동안 반응시켜 cDNA를 합성하였다. 합성된 cDNA에 2 x SYBR green PCR Master Mix (Applied Biosystems, Foster, CA, USA), 200 nM primers, Rox dye를 넣은 후 각 cycle은 95℃ 15 sec, 55℃ 15 sec, 72℃ 15 sec의 조건으로 Applied Biosystems 7500 real-time PCR system (Applied Biosystems, Foster, CA, USA)를 이 용하여 PCR을 수행하였다. 각 유전자의 발현은 housekeeping 유전자 glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (GAPDH) 를 internal control로 사용하여 상대적 정량값을 비교분석하였 다 (Table 1).

Table 1

Mouse oligonucleatide primer sequence.

결 과

1. 항염증 효과를 가진 배암차즈기 추출물의 HPLC 분석

본 연구에서 이용한 배암차즈기(Salvia plebeia R. Br.) 추출 물의 지표성분 분석을 위해 표준품과 함께 배암차즈기 추출물 을 HPLC로 분석한 결과, 배암차즈기 추출물에서 rosmarinic acid (69.86㎎/g), luteolin (1.72㎎/g), nepetin (8.26㎎/g), hispidulin (7.56㎎/g)의 성분함량을 확인할 수 있었다 (Fig. 1).

Fig. 1

Chromatogram and structure of four compounds purified from S. Plebera R. Br. (SP_R).A; HPLC of four compound standard, B; active ingredients of SP_R extracts were analyzed by HPLC, C; structural formula of four indicative compounds.

2. In vitro 실험을 위한 미세먼지의 처리 농도 결정

폐의 대식세포인 MH-S 세포주을 통하여 배암차즈기 추출 물의 항염증 효능을 분석하고 in vitro 실험의 적정 투여량을 설정하기 위하여 우선 미세먼지의 처리 농도를 결정하였다. 미 세먼지 (APM)를 농도별 (25, 50, 100, 200㎍/㎖) 로 처리한 후 MTS assay를 통해 세포생존율을 관찰한 결과, 미세먼지 100, 200㎍/㎖ 처리농도에서는 세포독성에 의해 거의 모든 세 포가 death되었고 50㎍/㎖ 처리농도 이하에서 50% 이상 세 포생존율이 관찰되었다 (Fig. 2A). In vitro에서 미세먼지 (APM)에 의한 MH-S 세포주의 산화적 스트레스 (oxidative stress) 유도는 DCF-DA staining법으로 측정한 ROS의 생산량 이 극대화되는 미세먼지 농도를 관찰하였고, 그 결과 50㎍/㎖ 처리농도에서 25㎍/㎖ 이하 처리농도 보다도 2 배 이상 ROS 생산량이 증가되는 것을 관찰하였다 (Fig. 2B와 2C). 즉, 미세먼지 처리에 의한 세포생존율은 농도 의존적으로 감소하 였으며 100, 200㎍/㎖의 농도에서는 95% 이상의 감소 수준 을 보였다. 그러므로 약 50%의 세포생존율을 보이면서 ROS 생산량이 가장 높은 50㎍/㎖의 농도를 다음 실험을 위한 미 세먼지의 처리 농도 값으로 선정하였다.

Fig. 2

The determination of optimal concentration of APM in MH-S alveolar macrophage cells.The cell survival A and ROS levels B of MH-S cells stimulated with APM (ambient particulate matter) were analyzed by MTS assay and flow cytometry C and appeared graph. The 50㎍/㎖ of APM was suitable concentration for in vitro. Data are shown as means ± SEM. Significant (*p < 0.05, **p< 0.01 and ***p < 0.001). difference between value for control cells and the APMstimulated cells.

3. MH-S 세포에서 배암차즈기 추출물 처리에 따른 세포 증식능력과 미세먼지 자극 후 ROS 생성량 분석

배암차즈기 추출물의 적절한 처리 농도를 관찰하기 위하여 MTS assay를 통해 세포의 증식에 영향을 끼치는지 관찰한 결 과 배암차즈기 추출물을 25㎍/㎖, 50㎍/㎖, 100㎍/㎖, 200㎍/㎖의 농도로 처리하였을 때 MH-S 세포의 세포 증식 능력이 증가함을 확인할 수 있었고, 400㎍/㎖의 처리농도에 서는 세포독성이 관찰되었다 (Fig. 3A). 이를 토대로, 50㎍/㎖의 미세먼지를 처리한 MH-S 세포에 배암차즈기 추 출물 50㎍/㎖ 의 농도로 처리한 결과, 미세먼지에 의해 증가 된 ROS의 생성량이 감소되는 것을 관찰할 수 있었다 (Fig. 3B). 또한 염증 사이토카인으로 알려진 IL-4, IL-15, IL-17A와 함께 호중구에서 분비되는 IL-10 (Tosello et al., 2012)의 유 전자 발현 변화를 확인한 결과, 미세먼지에 의해 염증 사이토 카인들의 발현이 증가됨을 확인할 수 있었으며, 배암차즈기 추 출물의 농도별 처리에 의해 염증 사이토카인들의 발현이 유의 적으로 감소됨을 관찰 할 수 있었다 (Fig. 3C).

Fig. 3

The determination of optimal concentration of the Salvia plebeian R. Br. (SP_R) in MH-S alveolar macrophage cells.A; the cell survival of MH-S cells was measured by MTS assay after treatment of SP_R extracts indicated concentration. The 50㎍/㎖ of SP_R extracts was suitable concentration for in vitro. B; the MH-S cells were treated with SP_R extracts after stimulation of APM (ambient particulate matter), C; the reduced expression of IL-4 mRNA (a), IL-10 mRNA (b), IL-15 mRNA (c), IL-17A mRNA (d) by the SP_R extracts in MH-S cells stimulated with APM using real-time PCR analysis. The production of ROS in MH-S cells were analyzed by flow cytometry after staining with DCF-DA. Data are shown as mean ± SEM. ##p < 0.005, ###p < 0.0005 vs Nor; *p < 0.05, **p < 0.01 and ***p < 0.001. vs CTL.

4. 미세먼지에 의해 유도된 호흡기 질환 마우스 모델에서 배암차즈기 추출물의 처리에 의한 호흡기 염증 증상 개선

10 일간 미세먼지의 기관지 주입과 함께 배암차즈기 추출물 을 매일 경구 투여하여 미세먼지에 의해 유도된 호흡기 질환 마우스 모델에서 배암차즈기 추출물의 호흡기 염증 증상의 개 선 효과를 관찰하였다. H&E 염색법을 통하여 폐조직의 단면 을 검사함으로써 호흡기 염증 증상을 확인하고 M-T 염색법을 통하여 교원 섬유의 양을 측정하였다. 미세먼지에 의해 유도 된 호흡기 질환 마우스 모델의 폐 세포 조직을 관찰한 결과 폐 세포의 벽이 두꺼워지는 것을 확인하였으며, 교원 섬유가 증가함을 확인하였다. 이러한 염증 증상은 배암차즈기 추출물 을 경구 투여한 마우스 그룹에서 폐 세포의 벽 및 교원 섬유가 정상군 수준으로 회복되는 것을 관찰 할 수 있었다 (Fig. 4).

Fig. 4

Experimental schedule to make APM induced mice model and Histopathology.A; mice were treated with the SP_R extracts (400㎎/㎏, 200㎎/㎏, 100㎎/㎏) and montelukast 10㎎/㎏ daily for 10 days and intra-nasal trachea injected with 4㎎/㎏ APM (ambient particulate matter) at day 4 and day 7. At day 10, mice were sacrificed. B; the thickness of alveolar wall and detection of collagen fibers in lung tissue was measured by H&E (hematoxylin and eosin) staining and M-T (Masson’s trichrome) staining assay, respectively (WT; Balb/c Normal , APM-CTL; APM control, APM + Montel; APM induced and orally administration montelukast, APM + SP_R; APM induced and orally administration SP_R extracts. Lung tissue were observed using a visible-light microscope at a magnification of 200 x (green color bar; 100 ㎛). mpk; ㎎/㎏, WT; Wild type.

5. 미세먼지에 의해 유도된 호흡기 질환 마우스 모델의 기관 지폐포 세척액에서 ROS 생성량 분석

미세먼지에 의해 유도된 호흡기 질환 마우스 모델의 기관지 폐포세척액에서 ROS 생성량을 관찰하기 위해, DCF-DA로 염 색한 BAL fluid를 유세포 분석기를 이용하여 분석한 결과, 미 세먼지에 의해 유도된 호흡기 질환 마우스 그룹의 BAL fluid 에서 ROS의 생성량이 증가됨을 확인하였으며, 증가된 ROS의 생성량은 100, 200, 400㎎/㎏의 농도에서 배암차즈기 추출물 의 경구 투여에 의해 농도 의존적으로 감소됨을 확인하였다. 또한 양성대조군인 montelukast을 투여한 그룹의 BAL fluid에 서도 미세먼지에 의해 증가된 ROS 생성량을 감소시킴을 확 인하였다. 따라서 배암차즈기 추출물이 미세먼지에 의해 유도 된 호흡기 질환에서 미세먼지에 의해 증가된 염증 수준을 회 복시킴을 알 수 있었다 (Fig. 5).

Fig. 5

The reduced production of ROS by the Salvia plebeian R. Br. (SP_R) extracts in BAL fluid of APM-induced mice models.The ROS production of BAL fluid was analyzed by flow cytometry after staining with DCF-DA. The extracts of SP_R reduced the ROS production in BAL fluid. APM; Ambient particulate matter, WT; Wild type.

6. 미세먼지에 의해 유도된 호흡기 질환 마우스 모델에서 총 세포수와 과립구의 population 조사

마우스의 BAL 세포와 폐 세포의 총 세포 수를 관찰한 결 과 미세먼지에 의해 유도된 호흡기 질환 마우스 그룹에서 BAL 및 폐의 전체 세포 수가 증가하였으며, 증가된 BAL 및 폐의 전체 세포 수가 배암차즈기 추출물을 경구 투여한 마우 스 그룹에서 농도별로 감소됨을 확인 할 수 있었다. 또한 BAL 세포에서 호중구 수를 확인하기 위해 Diff-Quik 염색을 한 결과, 미세먼지에 의해 유도된 호흡기 질환 마우스 그룹에 서 호중구의 수가 증가하였으며, 이는 폐의 염증 수치가 증가 함을 의미한다. 미세먼지에 의해 증가된 호중구의 수가 배암 차즈기 추출물을 경구 투여한 그룹에서 감소됨을 확인 하였으 며 따라서 미세먼지에 의해 유도된 호흡기 질환에서 배암차즈 기 추출물이 주요 염증 세포인 호중구 수의 감소를 통해 폐의 염증 반응을 감소시킬 수 있음을 알 수 있었다 (Fig. 6).

Fig. 6

The inhibition of infiltrated granulocytes by the Salvia plebeian R. Br. (SP_R) extracts in airway of APM-induced mice model.The total BAL A and lung cells B were counted using flow cytometey and the granulocytes infiltrated to BAL, C photomicrograph (original magnification,×200) of BALF cytospins from a sensitized mouse exposed repeatedly to allergen (Diff-Quik stain). (a; Balb/c WT, b; APM control, c; APM-monteleukast_10㎎/㎏ d; APM-SP_R 400㎎/㎏, e; APM-SP_R 200㎎/㎏, f; APM-SP_R 100㎎/㎏), D; granulocytes total cells No. in BALF. Data are shown as mean ± SEM. ##p < 0.005, ###p < 0.0005 vs WT; *p < 0.05, **p < 0.01 and ***p < 0.001.vs CTL. APM; Ambient particulate matter, WT; Wild type.

7. 미세먼지에 의해 유도된 호흡기 질환 마우스 모델에서 chemokine (C-X-C motif) ligand (Cxcl)의 유전자 발현과 과립구 수의 상관관계

마우스의 BAL과 폐 조직에서 flow cytometry 분석을 통해 세포빈도를 CD11b⁺/Gr-1⁺ 백분율(%)로 분석한 후 총 세포수 를 적용하여 각 조직에서의 절대 총 세포 수를 산출하였다. 그 결과 미세먼지를 주입한 대조군의 BAL과 폐에서 CD11b⁺/ Gr-1⁺ 면역 세포 수가 유의성 있게 증가함을 확인하였다.

배암차즈기 투여군의 BAL과 폐에서는 배암차즈기 추출물 의 농도별 투여에 따라 CD11b⁺/Gr-1⁺ 면역 세포 수가 유의성 있는 수준으로 감소함을 확인하였다. 또한 BAL fluid에서 ELISA를 통해 염증유발인자 IL-17A, TNF-α, Mip-2, 그리고 Cxcl-1의 생산량을 측정한 결과 대조군의 BAL fluid에서 IL- 17A, TNF-α, Mip-2, 그리고 Cxcl-1의 생산량이 모두 통계학 적 유의성 있게 증가하였다. 그러나 배암차즈기 투여군에서 투 여한 배암차즈기의 농도 의존적으로 IL-17A, TNF-α, Mip-2, 그리고 Cxcl-1의 생산량이 감소함을 확인하였다.

Mip-2는 monocyte chemotactic protein-1 (Mcp-1), macrophage inflammatory protein 1-alpha (Mip-1α)와 함께 단핵세포와 면역세포의 이동 및 침윤에 관여한다 (Ajuebor et al., 1999). 염증사이토카인인 IL-17A과 TNF-α, 그리고 CXC 케모카인 ligand 계열인 Cxcl 유전자가 염증과 관련하여 염증 세포인 호중구의 염증반응에 관여한다는 연구결과들이 다수 보고됨에 따라 (Amulic et al., 2012; De Filippo et al., 2013; Kolaczkowska and Kubes, 2013; Quinton et al., 2004), 과립구의 세포 수 조절에 있어서 Cxcl-2와 함께 Cxcl-1이 관여하는 것으로 예측 된다 (Fig. 7)

Fig. 7

The reduction of CD11b+/Gr-1+cells number by the Salvia plebeian R. Br. (SP_R) extracts through inhibiting expression of IL-17A, TNF-α, Mip-2 and Cxcl-1 in airway of APM-induced mice model.The absolute number of CD11b+/GR-1+cells in airway (A - B) was evaluated by flow-cytometry. The production of IL-17A (C), TNF-α (D), Mip-2 (E), and Cxcl-1 (F) proteins in airway was measured by ELISA. Data are shown as mean ± SEM. ##p < 0.005, ###p < 0.0005 vs WT, *p < 0.05, **p < 0.01 and ***p < 0.001. vs CTL. APM; Ambient particulate matter, WT; Wild type.

8. 미세먼지에 의해 유도된 호흡기 질환 마우스 모델에서 배암차즈기 추출물의 처리에 따른 염증관련 케모카인과 사이 토카인 조사

CC 케모카인 수용체 Ccr9과 Ccr3, 케모카인 ligand인 Ccl5 는 기도의 염증에 반응하여 과립구의 염증을 증가시키고 기관 지의 면역반응을 높이는 것으로 알려져 있다. 이에 미세먼지 에 의해 유도된 호흡기 질환 마우스 모델의 폐 조직에서 염증 관련 케모카인 수용체와 케모카인 ligand의 유전자 발현을 측 정한 결과, 미세머지에 의해 이들 염증유발인자들의 발현이 증 가하였으며 배암차즈기 추출물 투여에 의해 감소하였다. 또한 염증반응에 대항하여 기관지의 면역반응을 높이는 염증성 사 이토카인 IL-15, TNF-α, IL-4의 유전자 발현이 미세먼지에 의 해 유도된 대조군에서 증가함을 확인하였으며, 증가된 사이토 카인 발현은 배암차즈기 투여군에서 농도 의존적으로 회복하 는 경향을 관찰 할 수 있었다 (Fig. 8).

Fig. 8

The restoration of airway immune response associated chemokines and inflammatory cytokines by the Salvia plebeian R. Br. (SP_R) extracts in APM-induced mice models.The gene expression of airway immune response associated chemokines (A - C) and inflammatory cytokines (D - F) in lung isolated from APM-induced mice models were analyzed by real-time PCR. Data are shown as mean ± SEM. #p < 0.05, ##p < 0.005, ###p < 0.0005 vs WT, *p < 0.05, **p < 0.01 and ***p < 0.001 vs CTL. APM; Ambient particulate matter, WT; Wild type.

고 찰

미세먼지는 국내외에서 각종 호흡기 질환을 유발하며 현재 개발된 의약품 등 해결방안이 나타나있지 않은 실정이므로, 그 에 관한 예방 및 치료법이 필요하다. 미세먼지에 의한 질환들 은 수많은 질병을 야기하기 때문에 미세먼지에 특정적으로 적 용할 수 있는 약물이나 천연물질 등이 필요하다. 미세입자의 주요부분을 점하는 디젤배기입자 (DEP)는 연료의 불완전 연 소에서 유래한 입자를 중심으로, 그 주변에 엔진 오일과 연소 되지 않은 연료 및 생체에 자극을 주는 포름알데히드 등의 산 화물이나 니트로 화합물 등의 유기성분과 황산염 및 질산염 등이 부착 한 것으로, 동물실험을 하여 DEP와 OVA에 노출 된 마우스에서 기도 염증 및 과민 반응, 혈청 OVA 특이 IgE 수준 증가, 폐 및 전신 TH2 및 TH17 사이토카인 수준의 증 가시켜 알레르기와 호흡·순환기능의 장애를 유발한다고 발표 하였다 (Manners et al., 2014). 인간기관지상피세포에서 오미 자 추출액으로 염증에 관여하는 Mmp-2, Mmp-11, Mmp-14, Mmp-15, Mmp-16, Mmp-19, Mmp-25, Mmp-27, Mmp-28등 의 유전자의 발현 감소를 보였지만 (Jung et al., 2008), 그러 나 아직까지 특정 물질의 미세먼지에 대한 특이적 효능에 대 하여 보고된 바는 없다. 이러한 가운데 본 연구는 배암차즈기 가 미세먼지에 의해 유도된 염증반응에 미치는 효능에 대하여 탐색하였다.

호흡기관의 대식세포 세포주인 MH-S 세포에서 미세먼지로 자극을 시켜 배암차즈기(Salvia plebeia R. Br.) 추출물의 효과 를 보았을 때, 염증을 일으키는 매개체 중 하나인 ROS의 생 성량을 줄였고 염증 사이토카인의 발현을 정상군의 수준으로 회복하는 것을 볼 수 있었다. 이러한 효능을 토대로 동물모델 에 대기오염물질을 INT injection을 시켜 호흡기 손상 모델을 만들고 배암차즈기 추출물을 경구투여 하여 염증 억제 효과를 살펴보았다. 실험결과 미세먼지의 유도에 의해 폐포의 벽이 두 꺼워지고 교원 섬유의 양이 증가했으며 이러한 증가된 염증 반응을 배암차즈기 추출물이 다시 정상군 수준으로 회복시키 는 것을 확인하였다. 염증세포 중 미세먼지에 의해 기관지폐 포 세척액으로 infiltration 되었던 과립구들이 배암차즈기 추출 물의 투여에 의해 억제 되는 것을 확인하였다. BALF에서 미 세먼지에 의해 증가되었던 ROS의 생성 수준이 배암차즈기 추 출물에 의해 감소되는 것을 확인하였고 또한 폐 조직에서 기 관지의 면역 반응을 높이는 케모카인과 염증 사이토카인 (IL- 17A, TNF-α, Mip-2, Cxcl-1)의 유전자 발현 수준을 보았을 때 배암차즈기 추출물의 경구 투여에 의한 회복효과가 큰 것 으로 보인다. 이러한 배암차즈기 추출물의 회복 효과는 일반 적으로 천식의 약제로 사용되는 montelukast를 양성대조군으로 투여한 그룹과 비슷한 수준으로 회복하는 것을 통해 배암차즈 기 추출물이 미세먼지에 의한 기관지염증에 효과를 보이는 것 을 알 수 있다. montelukast를 포함한 기존 허가 의약품들에 대하여 외국기술에 높은 의존도 및 그에 따른 부작용 등이 우 려되므로, 목적에 맞는 배암차즈기 추출물 같은 천연물질이 효 과를 보이는 것은 안전성 등 부작용을 크게 줄일 수 있기 때 문에 큰 기대를 얻을 수 있을 것으로 생각된다. 추가적으로 배암차즈기 추출물 내에서 지표성분 분석을 통하여 rosmarinic acid, luteolin, nepetin, hispidulin이 함유되어 있음을 확인하였 다. 배암차즈기 추출물의 구성성분으로 알려진 이들 화합물은 앞서 in vitro 연구 결과에서 염증유발인자인 nitric oxide와 prostaglandin E2 및 leukotriene의 발현 억제 활성을 통해 탁 월한 항염증 효과를 보임으로써 (Akram et al., 2015; Shin et al., 2016), 본 연구에서 항염 효과를 나타내는 배암차즈기 추출물의 표준화를 위한 지표성분 및 항염 효과를 유도하는 주요 유효성분으로 사용할 수 있을 것으로 사료된다.

종합하여 볼 때, 미세먼지에 의해 염증반응이 유도된 모델 에서 배암차즈기 추출물이 시중에 있는 약제와 비슷한 회복효 과를 보였고, 또한 염증 사이토카인과 케모카인의 회복을 관 찰 할 수 있었다. 이는 미세먼지에 의해 유도된 염증을 배암 차즈기 천연물질에 의해 회복되는 것으로 보인다. 따라서 배 암차즈기 추출물이 호흡기의 염증을 개선하고 호흡기 관련 질 병의 치료에 도움을 줄 수 있을 것으로 보인다.

감사의 글

본 연구는 농림수산식품기술기획평가원의 고부가가치식품기 술개발사업(과제번호: 115002-03)의 연구비 지원으로 이루어진 결과로 이에 감사드립니다.

References

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