활성산소(ROS)는 유기호흡 생물의 정상적인 대사과정과 내외부의 자극에 의하여 끊임없이 생성된다. 황련 물추출물이 저산소증을 유도한 대뇌신경세포의 세포사 억제효능을 LDH방법으로 조사한 결과 저산소증에서 신경세포 사망 억제 효능이 있음을 알 수 있었다. 주된 원인은 흥분독성에 의하여 유도된 미토콘드리아 유래의 ROS에 의한 세포손상과 MMP의 소실에 의한 세포 에너지 고갈이다. 강하게 형광을 보이는 세포 가운데는 흔히 세포질이 팽윤되어 풍선과 같은 형태로 되고, 핵은 웅크러진 모양을 한 세포사를 볼 수 있다. berberine은 알츠하이머병 치료제인 Galanthamine과 유사한 acetylcholinesterase의 저해제로서, 신경성장인자 NGF의 활성을 도와 신경세포의 분화를 촉진시키는데 berberine의 위내투여(intragastric administration)는 공간기억손상을 현저히 호전시키며 알츠하이머 치료제 및 항산화제로 개발할 수 있다.
<h1>고 찰</h1> <p>활성산소(ROS)는 유기호흡 생물의 정상적인 대사과정과 내외부의 자극에 의하여 끊임없이 생성된다. 유기호흡 생물들은 다양한 종류의 효소 및 비효소적 활성산소 제거체계 (ROS scavenging system)를 개발하여 산화손상에 대항하고 있다. 예로서 manganese superoxide dismutase (SOD2)는 미토콘드리아에 위치하고 있으면서 superoxide가 생성되면 바로 그 자리에서 \( \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}_{2} \)로 전환한다. 이어서 \( \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}_{2} \)는 perox-isome과 cytosol에서 catalase 혹은 glutathione peroxidase에 의하여 해독된다. 그러나 뇌허혈◦저산소 등과 같은 흥분독성(excitotoxicity) 상황에서는 ROS의 생성이 촉진되어 방어체계의 한계를 넘는 산화스트레스를 유발하여 신경세포사멸을 야기한다. 따라서 흥분독성 상태에서 ROS 생성을 억제하면 세포사를 억제할 수 있을 것으로 기대된다.</p> <p>황련은 미고(味苦) 무독(無毒)하여 심경(心經)으로 들어가 사심(瀉心)하고 비위(腫胃) 중의 습열(濕熱)을 빼낸다. 열독(熱毒)을 없애 명목진간(明目鎭肝)하는 효능이 있으며 장벽(腸澼)과 하리농혈(下痢膿血)을 치료하고, 소갈(消渴) 번조(煩燥) 경계(驚悸) 등을 멎게 한다. 반하사심탕(龵夏潟心湯), 삼황사심탕(三黃潟心湯), 황련해독탕(黃連解毒湯), 회춘양격산(回春凉膈散) 등의 처방이 황련의 특징을 잘 나타내준다. 본 연구에서는 황련의 물추출액이 저산소증을 유도한 대뇌신경세포의 세포사 억제효능을 LDH방법으로 조사한 결과 추출액을 첨가한 실험군은 대조군에 비하여 저산소증 유도 1, 3, 5일 후에 각각 \( 8.98 \pm 4.24\), \(22.74 \pm 4.60(\mathrm{p}<0.01)\), \(28.88 \pm 2.64 \%(\mathrm{p}<0.01) \)의 생존율 증가를 나타내었다. 이는 황련 물추출물이 저산소증에서 신경세포 사망 억제 효능이 있음을 의미한다.</p> <p>저산소증에서 세포사의 주된 원인 가운데 하나는 흥분독성에 의하여 유도된 미토콘드리아 유래의 ROS에 의한 세포손상과 MMP의 소실에 의한 세포 에너지 고갈이다. 황련이 ROS 생성에 미치는 영향을 \( \mathrm{H}_{2}\)DCF-DA를 이용하여 조사하였다. 정상산소환경에서 \( \mathrm{H}_{2}\)DCF-DA에 염색되는 세포가 전체 세포 가운데 \( 15 \% \)였다. 이는 정상산소환경에서도 ROS를 상당한 수준으로 생성하는 세포가 많이 존재함을 의미한다. 더구나 일부 세포에서는 ROS 염색이 점박이(puncta)로 나타났는데 이는 그 크기와 분포 및 빈도로 보아 아마도 미토콘드리아인 것으로 추정된다. 이 사실은 ROS의 주된 생성이 미토콘드리아임을 재확인한다. 배지에 황련 물추출물을 첨가한 경우 ROS를 생성하는 세포가 \( 7 \% \)로 줄어들었으며, 형광의 강도에 있어서도 현저한 차이가 있었는데, 이는 ROS을 생성하는 세포의 수 뿐 아니라 세포 당 생성하는 량도 대조군에서 유의하게 많음을 의미한다.</p> <p>저산소증 처리 후 1시간 후에는 실험군에서도 형광을 나타내는 세포가 증가하여\((12\%)\) 대조군\((13\%)\)과 유의한 차이가 없었다. 그러나 형광의 강도는 저산소증 유도 전에 비하여 전반적으로 강하게 나타났으며, 실험군과 비교할 때 대조군이 5.5배로 훨씬 더 강했다. 이는 저산소증 유도 후 1시간에는 많은 세포에서 ROS가 생성되며, 황련은 그 생성량을 현저히 줄임을 의미한다. 이러한 전반적인 형광의 표현양상은 저산소증 유도 후 3일에도 지속되었다. 그러나 형광을 내는 세포는 대조군\((18\%)\) 및 실험군\((17\%)\)에서 모두 증가하였으며, 형광의 강도는 3배 정도 대조군에서 더 강했다. 이는 저산소증 유도 후 3일에는 ROS 생성이 더 활발하게 일어나며 황련은 이를 유의하게 억제함을 의미한다. 그리고 강하게 형광을 보이는 세포 가운데는 흔히 세포질이 팽윤되어 풍선과 같은 형태로 되고, 핵은 웅크러진 모양을 하고 있는 세포가 흔히 발견되었다. 이런 세포들은 세포사에 이른 것으로 추정된다.</p> <p>황련의 항산화 효능은 여러 논문에서 보고되었다. 황련추출물은 \( \mathrm{ONOO}^{-} \)와 그 전구체인 산화질소( \( \left.\mathrm{NO}\right) \) 및 superoxide anion \( \left(\mathrm{O}_{2}^{-}\right) \)를 제거한다. 또한 \( \mathrm{ONOO}^{-} \)를 생성하게 하는 실험모델인 in-vivo lipopolysaccharide/허혈-재관류 실험에서 황련추출물의 투여는 \( \mathrm{ONOO}^{-} \)의 수준을 낮추었으며 항산화 효소들인 superoxide dismutase, catalase 그리고 gluta-thione peroxidase의 활성이 감소하는 것을 현저히 억제하였다. 황련의 이런 항산화 효능은 알칼로이드 특히, berberine에 기인하는 것으로 밝혀졌다. 그리고, 황련에서 분리한 알칼로이드인 magnoflorine은 high-density lipoprotein (HDL)의 \( \mathrm{Cu}^{2+} \)로 유도되는 지질과산화를 억제하는 효과가 있다. 흰쥐의 허혈-재관류 실험에서 황련추출물은 콩팥(kidney)의 손상을 줄였는데, 이 경우 glutathione/gluta-thione disulfide 비율 및 항산화 효소들인 superoxide dis-mutase와 catalase의 활성이 황련추출물을 경구 투여한 쥐에서 증가하였다. 또한 콩팥세포의 DNA 분절이 황련추출물을 경구 투여한 쥐에서 현저히 감소하였다. 이는 황련 물추출물이 산화스트레스에 의한 세포자연사로부터 콩팥세포를 보호함을 시사한다. 이와 같은 보고들은 본 연구결과와 매우 잘 일치한다.</p> <p>황련의 주요 알칼로이드인 berberine은 여러 가지 약리효능이 있다. berberine은 알츠하이머병 치료제인 Galanthamine과 유사한 acetylcholinesterase의 저해제로서, 신경성장인자 NGF의 활성을 도와 신경세포의 분화를 촉진시킨다. 그리고 흰쥐 알츠하이머병 모델에서 berberine의 위내투여(intragastric administration)는 공간기억손상을 현저히 호전시키며, human neuroglioma H4 cell에서 berberine은 \( \mathrm{A} \beta \)의 수준을 낮춘다. 본 연구를 포함한 이러한 결과들은 황련을 알츠하이머병 치료제 및 항산화제로 개발할 수 있음을 시사한다.</p>