Microglia는 중추신경계의 면역세포로, 다양한 약물과 독소에 반응해 이물질을 제거하며 신경세포를 보호하고 항상성을 유지하는 핵심 역할을 한다. 병리학적 관점에서 보면, iNOS와 COX-2는 CNS의 손상 및 질환과 연관된 조직에서 과발현되는데, 이는 특히 신경교증과 파킨슨 병의 흑질 내 글리아 세포에서 동시에 증가하는 현상이다. iNOS와 COX-2를 억제하는 약물이 신경독성에 대한 보호 효과를 보였으며, 이로 인해 iNOS와 COX-2의 발현을 저지하는 것이 신경염증과 신경퇴행성 질환 치료 및 예방에 대한 일반적인 접근법으로 인식되고 있다. 이 연구에서는 파 추출물이 microglia의 과도한 활성화로 인한 신경염증을 차단하고, 따라서 항염증 및 신경 보호 효과를 지니는 가능성을 보여주었다.
<h1>고 찰</h1> <p>Microglia는 CNS에 존재하는 면역세포로서 다양한 약물이나 독소에 의해 활성화되어 이물질을 제거하고 면역기능을 나타내므로 신경세포를 보호하고 CNS의 항상성을 유지하는데 중요한 역할을 한다. 그러나 microglia가 과도하게 활성화 될 경우 진행성인 염증반응을 일으켜 \(\mathrm{NO}\), \(\mathrm{PGE}_{2}\), 전구염증 cytokine 및 ROS 등을 배출하며, 이러한 인자들은 microglia 매개 신경 독성을 유발한다고 알려져 있다. 염증성 반응과 연관된 과도한 \(\mathrm{NO}\)와 \(\mathrm{PGE}_{2}\)를 생성하는 효소로서 iNOS와 COX-2가 가장 중요한 표적 유전자인데, iNOS는 세포질 안에서 여러 단계를 거쳐 \(\mathrm{NO}\)를 생성하며, COX-2는 prostanoids인 prostaglandins, prostacyclin 및 thromboxanes 등의 합성을 촉진하여 염증반응을 유도하는 핵심 인자로서 작용한다. 병리학적 측적에서 iNOS와 COX-2는 다양한 CNS의 외상과 질병 연관 조직에서 과다하게 발현되어 있으며, 특히 신경교증(gliosis) 및 파킨슨씨 병의 흑질 내 glia 세포에서 발현이 동시에 증가되어 있음이 보고되어 있다. 또한 LPS를 처리한 마우스 뇌의 microglia에서 iNOS와 COX-2가 동시에 과발현된다는 보고 등 은 다양한 in vitro 실험에서 LPS는 microglia를 활성화시켜 염증반응 및 신경독성을 유발하는 자극원으로 사용될 수 있음을 의미한다. 몇 가지 선행 연구에서 iNOS와 COX-2의 저해제가 LPS로 유도한 신경독성에 대해 보호 효과를 보인 바, microglia에서 iNOS 및 COX-2의 발현을 효과적으로 저지하는 것이 염증성 cytokine의 생성 억제와 함께 신경염증과 신경퇴행성 질환의 치료와 예방을 위한 일반적인 접근 방법으로 인식되고 있다.</p> <p>본 연구에서는 BV2 세포에 LPS를 처리하여 인위적으로 염증반응을 유도시킨 후 4가지 종류의 파 추출물의 염증 저해활성 효과를 비교하였다. 이를 위하여 파의 전체 및 뿌리 부분을 각각 열수 및 에탄올 추출물을 사용하였으며, 먼저 각 파 추출물 및 LPS의 단독 처리 혹은 복합 처리에 의해 세포독성을 나타내지 않는 조건을 설정하였고, 동일 조건에서 파 추출물이 LPS에 의해 유도된 염증 매개 인자인 iNOS와 COX-2의 발현 증가를 억제할 수 있는지를 조사하였다. Fig. 2 및 3에 제시된 바와 같이 본 실험에 사용된 파 추출물은 추출물의 종류에 따라 다소의 차이는 있었지만, 전반적으로 LPS에 의해 유도된 iNOS 및 COX-2의 발현을 매우 억제하였음을 확인할 수 있었다. 아울러 iNOS의 발현 증가데 대한 반응 산물인 \(\mathrm{NO}\)의 생성 억제 효과를 조사한 결과에서도, 파 추출물은 전반적으로 처리 농도 의존적으로 LPS에 의한 \(\mathrm{NO}\) 의 생성을 유의적으로 차단시켰으며, 이는 전사 및 번역 수준에서 iNOS의 발현 억제 효과와 연관성이 있었음을 알 수 있었다.</p> <p>다음은 파 추출물의 염증성 cytokine의 발현 및 반응 산물의 억제 효과를 조사하기 위하여 동일 조건에서 LPS에 의해 유도된 TNF-\(\alpha\), IL-1\(\beta\) 및 IL-6의 발현에 미치는 영향을 조사하였다. Fig. 5의 결과에 제시한 바와 같이, 조사된 4종류의 파 추출물 은 LPS에 의해 유도된 3가지 종류의 cytokine의 발현을 전사 수준에서 효과적으로 억제하였음을 알 수 있었다. 이러한 전사 수준에서의 염증성 cytokine의 발현 저하가 cytokine의 생성 억제와 연관성이 있는지의 여부를 조사한 결과, TNF-\(\alpha\)의 생성 억제에 전체 열수 추출물(WERA)이 유의적인 효과를 보였지만, 나머지 파 추출물에 대한 효과는 전사 수준에서의 발현 억제 효과에 비하여 다소 미비하게 나타났다. 이러한 파 추출물의 염증성 cytokine 발현의 전사 수준 억제 효과와 cytokine의 생성 억제 효과가 다소 다르게 나타난 가능성으로 해당 cytokine 유전자들의 전사 후 번역 과정에서의 조절 및 다른 신호 전달계들과의 상호 작용 여부 등을 생각할 수 있겠지만, 파 추출물이 iNOS와 염증성 cytokine의 증가를 억제하는 경향성은 분명하였으며, 4가지의 파 추출물 중에서는 파 전체 에탄올 추출물(EEWA)이 가장 탁월한 항염증 효과를 보였다.</p> <p>본 연구에서 사용된 파 추출물의 염증 억제 작용에 관한 추가적인 연구의 수행과 활성형 분획의 선별과 후보물질의 동정 등에 관한 연구가 추가로 이루어져야겠지만, 본 연구의 결과는 파 추출물이 CNS의 면역세포인 microglia의 과도한 활성화로 인한 신경염증 작용을 차단함으로써 항염증 효과 및 신경 보호 효과를 지닐 수 있음을 보여 주는 것이다.</p>