천연물로부터 알코올 대사 관련 효소 활성 조절 물질의 탐색

Abstract

간은 생체의 생합성과 생분해에 관련된 각종 화학반응의 장소로 많은 효소 반응이 일어나는 인체의 주된 장기이다. 체내·외로부터 유래한 화합물이 효소에 의한 분해와 합성되는 과정에서 생성된 다양한 물질에 의하여 간세포는 손상을 받을 수 있다. 그래서 간 보호 작용이 있는 것으로 알려져 있는 한방제제와 간 손상 회복 기능이 보고된 생약과 기타 국내 자생하는 약용식물들로부터 알코올에 의한 간 손상과 관련하여 알코올 탈수소효소 (alcohol dehyogenase: ADH), 알데하이드 탈수소효소(aldehyde dehyogenase: ALDH), microsomal cytochrome P450 2E1(CYP2E1)을 지표 효소로 하여 이들 효소의 활성을 저해 혹은 활성화시키는 물질을 탐색하며, 유효성분을 순수 분리하고 그 유효성을 실험하여 의약품으로의 개발 가능성에 대하여 연구하고자 생약 메탄을 추출물을 제조하고 순수 분리된 말 간 알코올 탈수소효소와 쥐 간을 분획화하여 제조한 미토콘드리아 분획, 세포질 분획, 마이크로좀 분획을 효소원으로 이용하여 각 효소에 대한 생약 추출물의 영향을 조사하였다. 순수 분리된 말 간 알코올 탈수소효소의 활성에 대한 영향을 실험한 결과 가자, 갈근, 감초, 계지, 계피, 관동화, 괴각, 금전초, 내복자, 대황, 복분자, 부평초, 상지, 선학초, 야국화, 오가피, 정공등, 차전초, 황련 등에서 현저한 저해 활성을 확인하였다. 쥐 간 세포질 분획을 효소원으로 사용하여 활성에 대한 영향을 실험한 결과 가자, 갈근, 감초, 건강, 결명자, 계지, 계피, 과자금, 관동화, 괴각, 구맥, 구인, 구절초, 귀판, 금은화, 금전초, 내복자, 대황, 밀몽화, 상백피, 야국화, 오가피, 오리나무 열매, 오리나무 잎, 원지, 인진호, 정공등, 청피, 현호색, 황금, 황련, 황백 등의 생약에서 90%이상의 강한 저해 활성을 나타내었다. 쥐 간 미토콘드리아 분획의 활성에 대한 영향을 실험한 결과 갈근, 감초, 결명자, 대황, 산치자, 상백피, 야국화, 오가피, 오리나무 잎, 인진호, 정공등, 차전초, 청피, 포공영, 하고초, 황금, 황련, 황백 등에서 강한 저해활성을 볼 수 있었다. 한편 백출, 오미자, 인삼에서는 10-20%의 활성화 효과를 보였다. 그리고 백출, 오미자, 인삼 등은 알코올 탈수소효소에 대하여 저해 활성을 나타냄과 동시에 알데하이드 탈수소효소에 대해서 활성화 활성을 나타내었다. 이 결과로 알코올 탈수소효소를 강하게 저해하는 대부분의 생약들이 알데하이드 탈수소효소를 저해하지만 그 반응의 선택성에 있어서 알코올 탈수소효소의 저해 활성이 더 크게 작용할 것이라 생각된다. 그러나 백출, 오미자, 인삼과 같이 알코올 탈수소효소에 저해활성을 보이고 알데하이드 탈수소효소에 활성화 활성을 나타내는 생약의 발견이 더 유용할 것이라 생각된다. 쥐 간 마이크로좀 분획에 대한 영향을 조사한 결과 대부분의 생약들이 10% 이내의 약한 활성화 또는 저해 활성을 나타내었는데 그 중 감초, 빈랑자, 산치자 등의 생약에서 20% 이상의 활성화 활성을, 그리고 매괴근, 용뇌에서 각각 30%, 50% 이상의 활성화 활성을 나타내었다. 반면에 결명자, 곡정초, 녹두, 밀몽화, 박하, 연근, 흑축 등의 생약에서 10% 이상, 오리나무 열매와 부자에서 각각 20%, 60% 이상의 강한 저해 활성을 보였다. 이러한 물질의 선별 시험의 결과로 갈근, 상백피, 대황의 유효성분인 puerarin(C(21)H(20)O(9)), mulberroside A(C(26)O(14)H(32)), desoxyrhaponticin(C(23)H(32)O(8)), rhaponticin(C(23)H(32)O(9))을 순수 분리할 수 있었고, 그 성분에 대하여 순수 분리된 말 간 알코올 탈수소효소와 쥐 간 세포질 분획을 효소원으로 하여 저해형태와 저해상수를 측정한 결과 조효소 NAD^(+), 기질 에탄올에 대하여 비경쟁적 저해형태(noncompetitive inhibition pattern)를 나타냄을 확인하였다. 이것은 유효성분들이 효소 반응에 있어 효소 또는 효소:조효소 이중복합체에 기질의 부착을 저해함으로써 효소 활성을 저해하는 것으로 이해된다. 따라서 위의 결과를 바탕으로 쥐 등을 이용한 vivo 동물실험을 통한 연구가 계속 진행되면 천연물을 이용한 특정 활성을 가지는 간 질환 예방 약물의 개발이 가능할 것으로 생각된다.;Liver is the major organ responsible for alcohol oxidation. Excessive or long term ingestion of alcohol may cause hepatitis, cirrhosis, hepatic tumor and so on. Aldehyde and active form of free oxygen that are metabolites of alcohol in liver are the cause of liver cell damage. The main system of alcohol metabolism is composed of alcohol dehydrogenase (ADH), aldehyde dehydrogenase (ALDH) and cytochrome P450 2E1 (CYP2E1). Among them, cytochrome P450 2E1 is the principal component of the microsomal alcohol oxidizing system in long term exposure. In conjunction with in uiuo alcohol metabolism, more than two hundred natural products were evaluated for inhibition or activation of alcohol dehydrogenase, aldehyde dehydrogenase and cytochrome P450 2EL As a results, significant inhibitions of ADH by methanolic extracts of Puerariae Radix, Rhei Rhizoma and Mori Cortex Radicis were observed. In connection with Puerariae Radix effects, Mori Cortex Radicis effects and Rhei Rhizoma effects, an activity-guided purification of active substances on alcohol dehydrogenase(ADH) was carried-out. The most active compound was isolated as puerarin (C(21)H(20)O(9)), mulberroside A (C(26)O(14)H(32)), desoxyrhaponticin (C(23)H(32)O(8)) and rhaponticin (C(23)H(32)O(9)). These compounds inhibited ADH noncompetitively against ethanol or NAD^(+).