항산화 시스템과 관련 있는 HO는 세포의 가장 중요한 요소이며, 그 유도체 중 하나인 HO-1은 항염증 및 항산화 작용을 한다. 다양한 10가지의 발효 한약 추출물들의 발효 전후 HO-1 발현 변화를 확인한 결과, 발효한 붉나무 ethyl acetate 추출물이 HO-1 단백질 발현을 현저히 증가시켜 뇌세포 보호 효과와 미생물에 의한 손상 치료에 효과가 있을 것으로 생각된다.
<h1>고 찰</h1><p>최근 발효한약을 이용하는 방법이 다양하게 연구 되고 있다. 발효한약은 전통발효공법을 통해 한약재를 미생물이 잘 이용할 수 있게 찌거나 삶은 다음 공기 중의 미생물 또는 유산균과 같은 순수분리미생물을 이용하여 발효한 것으로, 이는 한약성분의 체내흡수율과 생체 이용률을 극대화시킨 일종의 가공방법으로 약리적 기능성뿐만 아니라 한약의 제형을 개선시킬 수 있다고 잘 알려져 있다. 생활수준이 향상되고 개선 됨에 따라 평균수명이 높아져 고령화 인구가 증가하고, 노화와 관계된 질환이 많이 증가하고 있다. 그 중에서도 뇌와 관련된 질환의 유병률이 높아지고 있다. 이러한 뇌질환을 일으키는 다양한 메커니즘 중 활성산소종에 의한 산화적 스트레스가 중요한 요인의 하나이다. Glutamate는 중추신경계의 대표적인 흥분성 신경전달 물질로 신경전달, 행동이나 기억력 등에 중요한 역할을 한다. 하지만 과다하게 분비된 glutamate는 수용체들을 과도하게 자극하여 산화적 스트레스를 유발한다. 그리고 호기성 호흡을 하는 생물체 특히 포유류는 산소 분자\( \left(\mathrm{O}_{2}\right) \)를 이용하여 산화환원 효소계나 환원에 대한 면역세포의 반응, 외부의 방사선이나 화합물 등에 의해 활성산소종(ROS)을 생성한다. 체내 ROS가 많이 생성되면 산화계와 항산화계의 불균형으로 인해 산화적 스트레스가 일어나게 된다. 이러한 산화적 스트레스는 신경세포를 손상시키거나 죽게 만들고, 중추신경계의 퇴행성 뇌질환을 유발시키는 주된 원인중의 하나로 알려져 있다. 항산화시스템과 관련된 Heme oxygenase(HO)는 세포의 중요한 구성 요소이며 HO 유도체 중 하나인 HO-1은 세포내에서 Heme을 분해하여 철, bili-verdin, 일산화탄소를 만들며 그 부산물들과 함께 세포손상 및 세포사멸 억제, 항염증 및 항산화 작용을 갖는 것으로 알려지고 있다. HO-1 발현이 세포 보호와 항산화 작용을 통하여 산화적 스트레스로부터 뇌세포 손상을 억제한다는 연구가 보고 되어 있다.</p><p>따라서 본 연구에서는 선행연구에서 항균력이 우수한 10가지 한약재들을 사용하여 이들 한약재를 Lactobacillus spp. 균주로 발효하였다. 발효액 중에서 뇌세포 보호, 활성산소종 소거와 HO-1의 발현을 유도하는 기능을 검색하고, 또한 이들 한약재가 발효를 통하여 항산화 효과가 증가하거나 Pseudamonas aeruginosa이외 다른 세균이나 식물병원균에 대해 항균활성을 보이는지 확인하고자 하였다. 한약재를 \( 100 \% \) 메탄올로 추출하여 농축하고 Lactobacillus spp. 균주로 발효한 후 ethyl ace-tate로 추출하여 추출물을 제조하여 사용하였다. 10종의 한약재 가운데 붉나무의 ethyl acetate 추출물에서 뇌세포 보호활성이 관찰되었다. 붉나무를 발효 후 ethyl acetate 추출물을 대상으로 HT22 세포의 생존율을 측정한 결과 Lactobacillus brevis KCTC 3498로 발효한 ethyl acetate 추출물에서 붉나무의 methanol 추출물 보다 높은 뇌세포 보호활성이 있는 것으로 나타났다. 활성산소종 소거능 측정에서도 Lactobacillus brevis KCTC 3498로 발효한 ethyl acetate 추출물의 소거능이 붉나무의 methanol 추출물 보다 높게 측정이 되었다. HO-1 단백질 발현에 관여하는 메커니즘 가운데 Nrf2의 핵 내로의 전사를 확인한 결과 시간이 지남에 따라 세포질의 Nrf2는 감소하는 반면, 핵 내부의 Nrf2는 증가하는 양상을 보였다. 이는 Nrf2의 핵 내로의 전사가 이루어졌음을 확인할 수 있었다. 또한 붉나무 메탄올 추출물과 발효한 붉나무 ethyl acetate 추출물의 차이를 알아보기 위하여 폴리페놀 함량, ABTS 자유라디칼 소거능, DPPH 자유라디칼 소거능 측정을 통해 항산화활성을 확인한 결과 발효하기 전보다 항산화활성이 증가 하지는 않았지만 비슷한 수준까지 항산화활성이 측정되었다. 항균활성을 살펴본 결과에서는 붉나무 메탄올 추출물에서는 나타나지 않았지만 Bacillus subtilis PCI 219, Escherichia coli KCTC 1682, Shigella flexneri KCTC 2517, Vibrio parahaemolyticus KCTC 7471, Pseudomonas aeruginosa KCTC 2004로 발효한 붉나무 ethyl acetate 추출물에서는 항균활성을 나타내었다. 이와 같은 결과로 발효한 붉나무의 ethyl acetate 추출물은 발효하기 전보다 항균활성이 좋아지는 것을 확인할 수 있었으며, 식물에 시드름병을 유발시키는 Fusarium oxysporum f. sp. Lycopersici (Saccardo) Snyder & Hansen KACC 40037에 항균활성을 보이는 추출물도 관찰할 수 있었다.</p><p>본 연구는 발효 한약의 다양한 발효 전후 변화를 알아보고자 10가지 한약을 선정하여 발효 하고, 스크리닝을 통해 효과가 있었던 붉나무의 메탄올 추출물과 발효한 붉나무 ethylacetate 추출물의 생리 활성 변화 비교를 하였다. 그 결과 발효한 붉나무 ethyl acetate 추출물은 Nrf2 기전을 통한 HO-1 단백질 발현을 현저히 증가 시켰고 뇌세포 보호효과가 우수하게 나타났으며, 항균활성이 뚜렷하게 증가함을 확인할 수 있었다. 따라서, 발효한 붉나무 추출물은 뇌 세포보호 및 미생물에 의한 손상 치료에 효과가 있을 것으로 사료된다. 추후 연구를 통해 발효 전과 후의 붉나무 추출물 구성성분의 변화 및 활성 변화에 따른 기전 연구가 추가적으로 필요할 것으로 판단된다.</p>