A Phellinus baumii-based supplement containing Salvia miltiorrhiza Bunge rescues the risks of atherothrombosis

Abstract

The prevalence of atherothrombotic disease continues to rise, it present increasing challenges for modern society and the increasing attention to functional foods. Physiological challenges such as hyperlipidemia, obesity, cigarette smoking, and insulin resistance are associated with vascular changes underlying platelet aggregation and inflammatory process. Phellinus baumii (PB) and Salvia miltiorrhiza Bunge (SM) have been traditionally botanical agents which are widely used for the prevention and treatment of vascular disease, however the underlying mechanism of combination supplement (PS) containing PB and SM has not yet been investigated. In this study hypothesized that PS may have effect of the atherothrombotic profile, leading to improvements in endothelial and vascular health. Platelet activation model in animals, high-fat challenge model in humans, and smoking model in humans were used to test this hypothesis. In animal study, the PS (Experiment I-1) and PB/SM (Experiment I-2) were administered for 7 days, followed by injection of a collagen-epinephrine mixture (CE) at the last day. PS showed an additive and positive effect on nitric oxide (NO) availability, adhesion molecule/pro-inflammatory cytokine release, and thrombosis compared to the CE control. This effect was attributed more to PB than to SM for cyclooxygenase (COX)-1 and to SM for COX-2. In vitro data revealed that tanshinone IIA derived from SM remarkably suppressed COX-2 and protocatechuic acid derived from PB caused a small increase in NO production. The first human study (Experiment II) was aimed to examine the effect of a combination supplement of PS on platelet activation in healthy subjects during the postprandial period. Fifty-six subjects were randomized to a specific administration sequence encompassing four dose levels of PS (0, 300, 600, and 900 mg/day) with a single challenge of a high-fat and high-carbohydrate formula. Ex vivo platelet aggregation was significantly reduced at a high dose, when treated with collagen plus epinephrine (P = 0.0404). COX-1 and soluble vascular adhesion molecule mRNA expression were also significantly suppressed at a high dose (P = 0.0018 and P = 0.0480, respectively). This result suggests that PS exert positive effect on postprandial platelet activation by reducing platelet aggregation and adhesion molecule release. In the second human study (Experiment III), I aimed to assess the effects of PS on vascular function in high risk group. Seventy-two healthy smokers were randomized to either three dose levels of PS (0, 600, and 900 mg/day) for 4 weeks. Compared to the placebo group, 900 mg of PS consumption decreased systolic and diastolic blood pressure (P = 0.0008 and P = 0.0402, respectively) and two dose of PS supplement decreased pulse wave velocity (P = 0.0497). Intracellular adhesion molecule-1 and MCP-1 are also tended to suppressed in the PS group (P = 0.0006 and P = 0.0303, respectively). Our results suggest that daily consumption of PS improve vascular function in smokers via endothelial function and vascular elastic properties of the arterial. These results suggested that the consumption of PS exert positive effect on these platelet activation models in animals and in humans and improve the endothelial and vascular health via ameliorate platelet aggregation, NO availability, inflammation, and adhesion molecules production induced by platelet activation.;현대 사회에서 생활 수준의 증가 및 선진화가 진전될수록 죽상동 맥혈전증과 같은 질환의 유병률은 계속 증가하며 이를 개선하기 위 한 기능성 식품 개발에 대한 관심이 증가하고 있다. 죽상동맥혈전 증을 일으키는 위험 인자로 고지혈증, 비만, 흡연, 인슐린 저항성이 있으며 이는 혈소판 응집 및 염증 과정을 유도하여 혈관에 영향을 미치게 된다. 상황버섯과 단삼은 한국, 중국 등에서 자생하는 전통 식물로서 각 식물은 심혈관 질환의 예방 및 치료에 사용되어 왔다. 그러나 상황버섯과 단삼 복합물로서 이러한 효능과 관련된 기전 연 구는 이루어지지 않았다. 본 연구에서는 상황버섯/단삼 복합물의 내 피 세포와 혈관 건강을 개선시키며 죽상동맥혈전증을 보호하는 효 과에 대해 동물, 세포, 인체적용시험 전반에 걸쳐 연구하였다. 149 상황버섯/단삼 복합물 또는 상황버섯, 단삼 각각의 물질을 7일간 경구투여하였으며, 동물실험 마지막 날에 콜라겐/에피네프린 혼합물 을 꼬리에 주입 하여 혈전증을 유도하였다. 상황버섯/단삼 복합물군 은 혈전증을 유도한 대조군에 비해 nitric oxide (NO) 생성이 증가하 였으며, adhesion molecule, pro-inflammatory cytokine을 유의적으로 감 소시키며 혈액응고를 억제시키는 것으로 나타났다. 이 효과는 상황 버섯의 cyclooxygenase (COX)-1에 대한 효과, 단삼의 COX-2에 대한 효과로 인해 나타남을 확인할 수 있었다. 세포실험을 통해 확인한 결과, 단삼의 지표성분인 tanshinone IIA가 COX-2를 현저하게 억제 하고 상황버섯의 지표성분인 protocatechuic acid가 NO 생성을 증가 시키는 것으로 나타났다. 건강한 성인 남녀에게서 상황버섯/단삼 복합물의 고지방 식사로 인한 혈소판 응집반응에 미치는 효과를 확인하기 위하여 이중맹검, 교차설계, 무작위배정, 대조식품 비교시험 인체적용시험을 진행하였 다. 만 30세 이상 65세 미만의 건강한 성인 남녀 56명으로 진행하 였다. 시험당일 혈소판 활성화를 유도하기 위하여 고지방, 고탄수화 물 음료을 섭취하게 한 후 상황버섯/단삼 복합물 캡슐 (300 mg, 600 mg, 900 mg) 또는 대조식품을 섭취하게 하였다. 시험식품 섭취 후 6 시간 동안 연구를 진행하였고, 섭취전, 섭취 후 1시간, 3시간, 6시간 때에 정맥혈을 채취하였다. 전혈을 콜라겐/ADP 또는 콜라겐/에피네 프린에 의해 혈소판 응집을 유도하여 혈소판 응집반응을 측정하였 다. 상황버섯/단삼 900 mg 군에서 콜라겐/에피네프린에 의해 유도 된 혈소판 응집을 유의적으로 억제시키고 adhesion molecule 유전자 발현을 억제시키는 것을 확인하였다. 이러한 결과는 상황버섯/단삼 150 복합물이 혈소판 응집 및 adhesion molecule을 억제시킴으로써 고지 방 식사로 인한 혈소판 활성화를 감소시키는 효과를 가짐을 확인할 수 있었다. 건강한 성인에게서 고지방 식사로 유도된 혈소판 응집에 대한 상 황버섯/단삼 복합물의 단회 섭취를 통한 효과를 확인하였으며, 흡연 자를 대상으로 고위험군에서 상황버섯/단삼 복합물의 4주간의 섭취 에 따른 효과를 확인하기 위하여, 이중맹검, 평행설계, 무작위배정, 대조식품 비교시험 인체적용시험을 진행하였다. 만 20세 이상 70세 미만의 건강한 성인 남녀 흡연자 72명으로 진행하였다. 대상자는 상황버섯/단삼 복합물 (600 mg, 900 mg) 또는 대조군에 무작위 배정 되어 4주간 섭취하였다. 대조군과 비교하여 상황버섯/단삼 복합물 900 mg군에서 수축기 혈압, 이완기 혈압 및 맥파 속도가 유의적으 로 감소함을 확인하였으며, 600 mg군에서는 이완기 혈압과 맥파 속 도가 유의적으로 감소하였다. 또한, 대조군에 비해 상황버섯/단삼 복합물 섭취군에서 adhesion molecule 및 MCP-1과 같은 proinflammatory cytokine의 수준이 감소함을 확인하였다. 이상의 실험 결과에서, 혈소판 활성화를 유도하는 모델에 따라 상황버섯/단삼 복합물이 나타내는 효과의 차이는 다르지만 3가지 연구를 종합해 보면 상황버섯/단삼 복합물은 혈소판 활성화를 억제 시킴으로써 죽상동맥혈전증을 개선시킬 가능성이 있는 것으로 나타 난다. 이는 eNOS의 활성화 증가로 인한 NO생성 증가, 혈소판 응집 반응 억제, adhesion molecule/pro-inflammatory cytokine 억제를 통한 내피 세포와 혈관기능 개선에 의한 것으로 사료된다.