Aqueous extract of Acanthopanax divaricatus vat. Albeofructus protects oxidative stress and inflammation in hepatic ischemia-reperfusion injured rats

Abstract

본 연구에서는 흰털오가피 열수추출물 (Acanthopanax divaricatus vat. Albeofructus aqueous extract, AE)과 활성 물질인 acanthoide-D (AD)의 항산화/항염증 효과를 국소 간 허혈 재관류 (hepatic ischemia-reperfusion, I/R) 수술 모델을 통해 규명하였다. 수컷 Sprague-Dawley계 흰쥐 (200 - 220 g)를 무작위로 정상군 (CON), 가짜수술군 (SHAM), 수술군 (I/R), 저용량군 (I/R + AE 150 mg/kg B.W., AE 150), 중용량군 (I/R + AE 300 mg/kg B.W., AE 300), 고용량군 (I/R + AE 600 mg/kg B.W., AE 600), acanthoside-D군 (I/R + AD 600 µg/kg B.W., AD) 총 7 군이 되도록 나누었다. I/R 수술 전 14일 동안 매일 AE, AD 또는 증류수를 경구투여를 통하여 공급하였고, 수술 후 같은 방법으로 7일 더 공급하였다. 수술로 인한 간 손상 및 기능 회복 정도를 알아보기 위하여 AST, ALT, T-BIL, ALP, LDH를 측정하였다. AST, T-BIL, ALP는 모든 투여군에서 I/R에 비해 유의적으로 감소하였고, LDH는 AE 600을 제외한 모든 투여군에서 유의적으로 감소하였다. ALT는 I/R에 비해 AE 300에서만 유의적으로 감소하였고, 이러한 감소는 AE와 AD에 의한 간 보호 효과로 나타났다. 하지만 신장 손상 지표인 creatinine은 군별 차이가 없었고, BUN은 모든 투여군에서 I/R에 비해 유의적으로 감소하였다. 항산화 지표인 TAS 수준은 AE 150과 AE 300에서 I/R에 비해 유의적으로 증가하였고, SOD 활성은 AE 150과 AE 300에서, CAT 활성은 AE 300과 AE 600에서, GSH-Px 활성은 AE 150, AE 300, AE 600에서 I/R에 비해 증가하였다. 하지만 AD에서 항산화 지표의 유의적인 증가는 없었다. 항염증 지표인 NO 생성은 AE 150, AE 300, AD에서, TNF-α 및 IL-6의 농도는 모든 투여군에서 I/R에 비해 유의적으로 감소하였고, IL-10의 농도는 모든 투여군에서 I/R에 비해 유의적으로 증가하였다. MAPK의 일종인 p38 MAPK나 JNK는 AE 및 AD의 항산화/항염증 관련 기전 연구를 위하여 분석하였다. 인산화된 p38의 비율은 AE 150, AE 300, AD에서 I/R에 비해 증가하였고, 인산화된 JNK의 비율은 AE 300에서 I/R에 비해 감소하였다. 결과적으로, 본 실험에서 AE와 AD에 의한 산화적 스트레스의 감소와 염증성 싸이토카인 조절을 통한 간 보호 효과를 확인하였다.;The aim of this study was to clarify the antioxidant and anti-inflammatory effects of an aqueous extract of Acanthopanax divaricatus vat. Albeofructus (AE) and acanthoside-D (AD) as active ingredient of AE. Male Sprague Dawley rats (200 - 220 g) were randomized into 7 groups; normal control group (CON), sham operation group (SHAM), ischemia-reperfusion (I/R) injury group (I/R), treatment of AE with multiple dose plus operation group (AE 150; 150 mg/kg B.W., AE 300; 300 mg/kg B.W., AE 600; 600 mg/kg B.W.), treatment of AD equivalent to high dose of AE plus operation group (AD; 600 µg/kg B.W.). Before partial hepatic I/R injury, rats received oral administration of AE, AD, or distilled aqueous (vehicle), respectively, once daily for 2 weeks. After I/R injury, rats were fed in the same way for 1 week. AEs and AD attenuated I/R-induced hepatotoxicity through the significant decreases of AST (aspartate aminotransferase), T-BIL (total bilirubin), and ALP (alkaline phosphatase). LDH (lactate dehydrogenase) also significantly decreased in all treated groups except AE 600. ALT (alanine aminotransferase) significantly decreased only in AE 300. AE inhibited I/R induced oxidative stress as evidenced by significant increases in activities of SOD (superoxide dismutase) in AE 150 and AE 300, CAT (catalase) in AE 300 and AE 600, and GSH-Px (glutathione peroxidase) in AE 150, AE 300 and AE 600. Production of NO (nitric oxide) was significantly decreased in AE 150, AE 300, and AD compared to the I/R control. TAS (total antioxidant status) levels of AE 150 and AE 300 were significantly increased. AE and AD significantly reduced I/R induced inflammatory cytokine levels such as TNF-α (tumor necrosis factor-alpha), IL-6 (interleukin-6), and significantly increased IL-10 (interleukin-10) in AE 150, AE 300, AE 600 and AD. P-p38 MAPK (mitogen-activated protein kinase) was significantly increased in AE 150, AE 300, and AD and p-JNK (c-jun NH2-terminal kinase) in AE 300 was significantly decreased compared to the I/R control. Histological evaluation revealed the injury grade to be relatively lower among AE and AD groups compared to the I/R group. In conclusion, AE reduced I/R-induced hepatic injury through reducing antioxidant stress and inflammatory cytokine release.