아출의 Cyclooxygenase-2 대한 선택적 저해 성분에 관한 연구

Abstract

Cyclooxygenase-2(COX-2)에 대한 선택적 저해제는 기존의 nonsteroidal antiinflammatory drugs(NSAID_s)에 비해 COX-1을 불필요하게 억제하여 나타나는 여러 가지 부작용들을 줄임으로써 보다 선택적이고 효과적으로 항염증 작용을 나타낸다. 이러한 약물의 개발을 위해서는 새로운 선도물질의 발견이 필수적이다. 이에, 본 연구에서는 천연물로부터 새로운 활성성분을 찾고자 대식세포에 lipopolysaccharide (LPS)를 처리하여 COX-2를 발현시키는 모델을 사용하였다. 일차적으로, 아직까지 cox에 대한 연구보고가 없는 53종 생약을 선발하여 각각의 100% 메탄올 추출물에 대해COX-2에 의한 prostaglandin 생합성 억제작용을 평가하였는데, 이는 대식세포에 LPS와 검색시료를 동시에 처리함으로써 일정시간 대식세포의COX-2 발현에 대한 저해효과를 확인하는 것이다. 대식세포주인 RAW264.7 세포를 LPS로 활성화하여 생성되는 PGE_2 양을 측정한 결과, 아출(莪朮), 청목향(靑木香), 숙지황(熟地黃), 자단향(紫丹香), 계지(桂枝)의 메탄올 추출물이 시험농도 10 μg/ml 에서 80% 이상의 저해 효과를 나타내었다. 이들 중 강력한 활성을 나타낸 아출(莪朮)에 대하여 각종 칼럼 크로마토그래피 및 활성 실험을 병행하여 순수한 활성 물질들을 분리 정제하고 구조를 확인하였다. 그 중 sesquiterpene류인 β-turmerone은 매우 강력한 저해활성을 나타내었으며 (IC_50; 1.66 μg/ml), 역시 sesquiterpene류인 ar-turmerone도 높은 활성을 나타내었다 (IC_50; 5.26 μg/ml). 한편, COX-2에 대한 작용 양상을 확인한 결과, 상기 두 물질은 COX-2 효소의 활성을 직접적으로 억제하기보다는, COX-2의 세포 내 유도만을 선택적으로 억제함을 알 수 있었다. 추가적으로, β-tunnerone 및 ar-tunnerone 은 LPS에 의한 iNOS (induciblenitric oxide synthase)의 발현 증가를 저해함으로써, 염증 반응등의 체내 유해한 작용을 하는 nitric oxide의 생성을 억제함을 확인하였다. β-tunnerone 및 ar-tunnerone은 같은 속 생약인 울금(鬱金)에서는 분리 보고 된바 있었으나 아출로부터는 본 연구에서 처음으로 분리된 것으로 천연물 화학적 측면 뿐만 아니라 새로운 선택적 COX-2 활성 저해 물질의 도출이란 측면에서 그 의의가 크다고 하겠다. 이상의 연구 결과로부터 아출에서 새롭게 분리 된 β-tunnerone 및 ar-tunnerone은 부작용이 크게 감소된 새로운 항염증제의 개발 뿐 아니라 선택적 COX-2 저해제의 또 다른 생리 활성인 암의 화학적 예방 측면에서도 좋은 선도물질로서의 역할이 기대된다. ; In order to discover new lead compound for developing selective cyclooxygenase-2 (COX-2) inhibitors, 100% methanol extracts of fifty-three natural products were primarily evaluated with the system of prostaglandin E₂production in cultured lipopolysaccharide (LPS)-stimulated RAW 264.7 cells. As a result, several extracts of natural products, such as Curcuma zedoaria, Saussurea lappa, Rehmania glutinosa, Pterocarpus santalinus and Cinnamomum cassia, showed potent inhibition (more than 80% inhibition) at the test concentration of 10 ㎍/ml. In addition, through activity-guided fractionation, two compounds were isolated as active principles from Curcuma zedoaria and characterized: β-turmerone, a sesquiterpene, showed potent inhibitory activity and ar-turmerone, a sesquiterpene, also showed moderate potential in this capacity. In terms of action mechanism, these compounds seem to suppress LPS-stimulated COX-2 induction without direct inhibition of COX-2 activity. Further, these compounds also showed potent inhibitory effect on LPS-induced nitric oxide synthase (NOS) activity in cultured RAW 264.7 cells. These results suggest that the isolates will be prioritized as active lead compounds for developing antiinflammatory and cancer chemopreventive agents.