저산소환경에 의해 유발된 고농도의 활성산소종은 배아줄기세포의 생사에 영향을 끼칠 것이라는 예상을 가지고, MTT 분석과 \([ \left.{ }^{3} \mathrm{H}\right]\)방법을 이용해 우르솔산의 유용한 효과를 조사하였다. 우르솔산은 강력한 항산화력을 바탕으로 저산소에 의해 일어날 수 있는 배아줄기세포의 내재적/외재적 세포자살 기작을 낮추고, 궁극적으로 배아줄기세포를 자가 복제 능력 및 전분화능을 갖춘 세포로서 온전하게 보호할 수 있는 능력을 가지고 있는 기능성 물질임을 암시한다. 노화란 시간에 따른 생체 기능의 손실을 의미하는데, 생명의 지속과 나란히 겪게 되는 피할 수 없는 현상이다. 특히 활성 산소종은 노화의 기본적인 원인 물질로서, 그 반감기는 짧지만 반응성이 매우 강하여 세포의 구성물질인 고분자 물질 즉 단백질, 지질, DNA를 공격하여 부서뜨리거나 변형시킨다. 지금까지의 연구를 종합해 볼때, 저산소 환경은 배아줄기세포의 미분화상태 및 전능성을 유지에 있어서 영향을 미치지 않았지만, 세포내 활성산소종의 지속적인 생산으로 인해 산화적 스트레스를 유도하였다. 이로 인해 세포의 생존과 증식을 감소시켰을 뿐만 아니라, 세포의 자살 및 노화를 유도하였다. 그러나 우르솔산의 강력한 활성산소 소거능력은 저산소상태에서 배아줄기세포로부터 나타나는 유해 행동기작을 제어함으로서, 배아줄기세포의 전능성을 유지시킬 수 있는 탁월한 약리학적 가능성을 가지고 있었다.
<h2>저 산소가 세포 생존 및 DNA 합성에 미치는 영향 및 우르솔산 효과</h2> <p>저산소환경에 의해 유발된 고농도의 활성산소종은 배아줄기세포의 생사에 영향을 끼칠 것이라는 예상을 가지고, MTT 분석과 \([ \left.{ }^{3} \mathrm{H}\right] \)-thymidine 방법을 이용해 우르솔산의 유용한 효과를 조사하였다. 배아줄기세포를 저산소 환경에 48시간 동안 노출시켰을때, 세포의 생존율과 세포의 증식은 대족군에 비해 \( 40 \% \) 그리고 \( 80 \% \) 이상 각각 감소한 반면, \( 30 \mu \mathrm{M} \)의 우르솔산의 처리는 대조군과 비슷한 수준으로 저산소에 의한 세포 생존율및 증식율을 유지시키는 효과를 보여주었다. MTT는 세포 내에서 미토콘드리아에 존재하는 효소에 의해 환원되어 불용성의 자색을 나타내는 formazen을 형성하게 되는 것을 이용하여 세포의 생존을 측정하는 반면, \([ \left.{ }^{3} \mathrm{H}\right] \)-thymidine은 세포유사분열 동안, 새롭게 합성되는 chro-mosomal DNA에 삽입되는것을 이용하여 세포의 증식 유무를 판단할 수 있다. 따라서 이와 같은 결과는 탁월한 항산화능력을 가진 우르솔산은 세포 미토콘드리아와 관련된 생리학적 ATP 생성과정이나 핵 내의 DNA합성과정을 조절하므로서 배아줄기세포의 전능력 유지에 중요한 역할을 할 수 있는 가능성을 암시한다.</p> <p>한편 우르솔산은 저산소 환경에 의해 유도된 배아줄기세포의 자살을 억제하는 효과를 보여 주었다. 세포자살은 생리적으로 발생하는 예정된 세포의 죽음으로 다른 세포에 손상을 주지 않고 원치 않는 세포가 제거되는 자연 과정을 말한다. 특히 caspase는 세포자살 과정에서 실행경로의 활성화 과정에 관여하는 중요한 단백질 분해효소이므로 이 효소의 활성도를 측정하여 세포의 자살 유무를 판단 할 수 있다. 배아줄기세포를 저산소 환경에 48시간 동안 노출시켰을 때, pro-caspase활성 증가로 인해 cleaved caspase-3의 발현이 증가한 반면, \( 30 \mu \mathrm{M} \)의 우르솔산의 처리는 대조군과 비슷한 수준으로 cleaved caspase-3의 발현을 낮추는 효과를 보여주었다. 한편 저산소 환경은 caspase 효소에 결합하여 그 활성을 억제하는 cIAP (cellular inhibition of apoptosis protein)-2의 발현을 억제했을 뿐만 아니라, 미토콘드리아에 의한 intrinsic apoptosis pathway에 작용하는 anti-apoptosis와 관련있는 단백질인 Bcl-2의 발현을 억제시켰다. 그러나 우르솔산의 처리는 저산소에 유도된 이러한 세포자살 억제단백질들 (cIAP 및 Bcl-2)의 발현을 유의적으로 증가시킴으로서 배아줄 기세포의 자살을 억제하는 효과를 보여주었다. 이와 같은 결과는, 우르솔산은 강력한 항산화력을 바탕으로 저산소에 의해 일어날 수 있는 배아줄기세포의 내재적/외재적 세포자살 기작을 낮추고, 궁극적으로 배아줄기세포를 자가 복제 능력 및 전분화능을 갖춘 세포로서 온전하게 보호할 수 있는 능력을 가지고 있는 기능성 물질임을 암시한다.</p> <h2>저 산소가 세포 노화에 미치는 영향 및 우르솔산 효과</h2> <p>노화란 시간에 따른 생체 기능의 손실을 의미하는데, 생명의 지속과 나란히 겪게 되는 피할 수 없는 현상이다. 특히 활성 산소종은 노화의 기본적인 원인 물질로서, 그 반감기는 짧지만 반응성이 매우 강하여 세포의 구성물질인 고분자 물질 즉 단백질, 지질, DNA를 공격하여 부서뜨리거나 변형시킨다. 특히 배아 줄기 세포의 경우, 단백질 및 지질은 대사과정에서 계속 만들어지기 때문에 어느정도 재생이 가능하지만, 핵이나 미토콘드리아에 있는 유전정보 보관물질인 DNA는 복구가 불가능하며, 배아의 발달에 치명적인 영향을 줄 수 있다. 따라서 배아줄기세포는 노화에 아주 민감한 세포라고 알려져 있으며, 그 특징을 살펴보자면, 모두 일정한 회수의 분열을 한 뒤에 멈춰서 더 이상 분열하지 않고 세포의 모양이 넓게 퍼지고, 그 크기가 커지면서, SenA-beta-gal (senescence associated beta-galactosidase)에 의해 핵 주위가 파랗게 염색되는 세포로 바뀌는 복제적 노화(replicative senescence) 현상을 보여준다. Fig. 4에서 보는 바와 같이, beta-galactosidase 활성을 나타내는 푸른색의 콜로니가 저산소 환경 48시간 후에 유의적으로 증가됨이 관찰되었지만, 우르솔산의 처리는 저산소에 유도된 배아줄기세포의 노화를 유의적으로 억제하는 효과를 보여주었다. 이것은 우르솔산의 탁월한 약리학적 효과가 저산소 상태로부터 지속적으로 발생되는 활성산소종 및 노화 신호를 억제하고, 이를 통해 배아줄기세포의 분열능력 및 자가증식 능력을 유지하는데 도움을 줄 것으로 생각할 수 있다.</p> <p>지금까지의 연구를 종합해 볼때, 저산소 환경은 배아줄기세포의 미분화상태 및 전능성을 유지에 있어서 영향을 미치지 않았지만, 세포내 활성산소종의 지속적인 생산으로 인해 산화적 스트레스를 유도하였다. 이로 인해 세포의 생존과 증식을 감소시켰을 뿐만 아니라, 세포의 자살 및 노화를 유도하였다. 그러나 우르솔산의 강력한 활성산소 소거능력은 저산소상태에서 배아줄기세포로부터 나타나는 유해 행동기작을 제어함으로서, 배아줄기세포의 전능성을 유지시킬 수 있는 탁월한 약리학적 가능성을 가지고 있었다. 향후 우르솔산의 배아줄기 세포 행동 조절기전에 대한 분자생물학적인 연구로서 hypoxia inducible factor의 조절기작에 대한 실험이 더 필요하며, 산화적 스트레스에 의한 배아줄기세포 유해 메커니즘을 더욱 이해하는 연구가 수행되어야 할 것이다.</p>