NGF는 약 50년 전 처음 보고 당시 신경의 분화, 증식, 생존에 중요한 기능을 하는 단백질로 보고 되었으며, 본 연구에서는 맥문동으로 부터 14 가지 추출물을 확보하여 NGF 분비능을 측정하였고, 4 가지의 에털아세테이트와 메탄올 추출물이 NGF 분비를 촉진하면서 세포독성이 상대적으로 적은 것으로 확인되었다. 독성은 있지만 NGF 분비능이 우수하고 추출방법이 단순해서 많은양을 추출할 수 있는 LP-M이 동물실험에 선정하였다.
<h1>고 찰</h1> <p>NGF는 약 50년 전에 Rita Levi-Montalcini 둥에 의해서 신경의 분화, 증식, 생존에 중요한 기능을 하는 단백질로 처음 보고되었다. NGF는 \( \alpha,~\beta, ~\gamma\) 의 3 개 단위체가 비공유결합에 의해 결합된 구조를 갖고 있으며, 이 중에서 \( \beta \) 단위체가 성장촉진활성을 나타내기 때문에 일반적으로 \( \beta \)-NGF라 불리운다. 사람의 체내에서, 활성 NGF는 \( \beta \) dimer로서 발견된다. \( \beta \)-NGF는 signal peptide와 pro-peptide가 절단되어 형성된 120 -아미노산으로 구성된 성숙 polypeptide의 homodimer 단백질이다. NGF 유전자는 마우스에서는 chromosome 3 번에, 사람에서는 1 번에 위치하고 있으며, 6 개의 exon과 4 개의 intron으로 구성되어 있다. NGF 유전자의 발현을 조절하는 pro-moter는 2가지 형태로 존재하며, 하나는 마우스에서 2 개의 TATA box와 2개의 CAAT box를 갖고 있으나 사람에서는 TATA box가 없는 형태로 관찰되었다. 다른 하나는 사람과 마우스에서 3 번째 intron에서 발견되었으며, 3 번째 exon의 transcription과 관련이 있는 것으로 알려져 있다. 이러한 NGF의 특성으로 인해 신경퇴행성질환을 치료하기 위한 중요한 표적으로 많은 연구에서 NGF를 고려하고 있다. 본 연구에서도 맥문동의 신경퇴행성질환 치료효능을 평가하는 지표로 NGF 분비와 세포분화를 측정하였다.</p> <p>지금까지 NGF분비를 촉진하는 맥문동의 2 가지 추출물(부탄올 추출룰과 spicatoside A)에 대한 기능이 PC12 세포를 이용하여 연구되었다. 그러나 본 연구에서는 맥문동으로 부터 핵산, 에틸아세테이트, 메탄올 등을 이용하여 14 가지 추출물을 확보하여 이들의 NGF 분비능을 측정하였다. 이들 중에서 NGF 분비를 촉진하면서 세포독성이 상대적으로 적은 4 가지의 에털아세테이트와 메탄올 추출물을 확인하였다. 특히, LP2E17PJ는 NGF 분비능도 우수하면서 세포독성도 없는 가장 우수한 추출물로 확인되었다. 그러나 LP2E17PJ는 추출방법이 복잡하고 추출양도 매우 적어 제품화로 연결하기 위해서는 많은 문제를 나타내었다. 한편, LP-M은 비록 약간의 독성은 있었지만 NGF 분비능이 우수하고 추출방법이 단순하고 많은양을 추출할 수 있어 매우 바람직한 추출물로서 판단되어 동물실험에 선정하였다.</p> <p>맥문동 이외에 일부 식물추출물들도 neuritic outgrowth를 촉진한다. 특히 맥문동과 유사하게 사포닌을 많이 함유하고 있는 인삼이 NGF의 발현 증가를 유도하는 기능이 알려졌다. 다중낭성난소(polycystic ovary)를 유도한 동물에 인삼추출물 (korea white ginseng extract)을 투여하면, 교감신경계는 활성이 증가되었으며, 이러한 증가는 NGF protein과 mRNA의 발현과 밀접한 관련이 있는 것으로 알려겼다. 또한 ginseno-side Rb1의 투여는 랫드의 hippocampus에서 NGF mRNA의 발현증가와 basal forebrain에서 choline esterase와 TrkA mRNA의 발현 증가를 유도하였다. Picrohizae Rhizoma의 메탄올 추출물은 PC12 세포의 NGF에 의해 유도되는 neuritic outgrowth를 촉진하였으며, 4 종류의 에틸렌 아세테이트 추출물(2개 iridoid glycosides, picrosides I과 II) 중에서 picrosides는 neurotrophic activity는 없지만 PC12 세포의 NGF-medi-ated neurite outgrowth를 촉진하였다. 또한, shu-jing-huoxie-tang, wu-ling-san과 같은 몇 가지 중국약재는 NGF-induced neuritic outgrowth를 NGF 단독처리보다 30배 이상 증가시키는 효과를 나타내었다. 중국의 전통한약재인 Polygala caudata로부터 분리된 euxanthone은 다양한 neurite growth 자극효과를 나타내었다. 먼저, euxanthone은 neurotrophins의 추가 없이 chick embryo dorsal root ganglia</p> <p>의 neurite growth와 세포생존을 크게 자극하는 작용을 하였 으며, 랫드의 primary sensory neurons의 neurite growth도 촉진하였다. 감송향(Nardostachys chinensis)으로부터 분리된 nardosinone은 neurotrophic activity는 없었지만 NGF-mediated neuritic outgrowth를 촉진시켰다. 본 연구에서, 맥문동 추출물은 Picrohizae Rhizoma과 유사하게 메탄올과 에틸아세테이트를 이용하여 추출하였으며, PC12 세포에서 동일하게 NGF-mediated neurite outgrowth를 촉진하였다. 따라서 메탄올과 에틸아세테이트를 이용한 추출방법은 NGF분비를 촉진하는 물질을 분리하는 우수한 방법으로 고려될 수 있으리라 예측된다.</p> <p>NGF receptor signaling pathway에 영향을 미치는 일부 식물추출물에 대한 기전연구가 알려져 있다. 맥문동으로 부터 추출된 spicatoside A는 neuritic process를 시작하는 TrkA를 통하여 ERK1/2와 Pl3-kinase/Akt를 활성화되며, siRNA에 의해 TrkA가 knockdown된 PC12 세포에서는 spicatoside A의 neuritic outgrowth 효과가 사라진다. 한편, shu-jing-huox-ie-tang, wu-ling-san 둥의 중국약재는 MAPK 활성을 유도하지는 못했다. Nardosinone는 단독으로 MAP kinase의 인산화를 촉진하지 못하지만 dibutyryl cyclic AMP (dbcAMP)와 staurosporine-induced neuritic outgrowth를 촉진하였다. 이러한 결과는 nardosinone이 MAP kinase-dependent signal-ing pathway에서 MAP kinase의 downstream을 촉진시키며, dbcAMP와 staurosporine의 neurotogenic action을 촉진하는 첫 번째 물질임을 보여준다. 또한, Polygala caudata로부터 추출한 euxanthone-stimulated dorsal root ganglion의 west-ern blot 분석에서, MAP kinase의 인산화는 euxanthone 처리 후 1 시간만에 증가되며, MAP kinase의 저해제인 PD98059의 처리에 의해 억제된다. 그러나, euxanthone는 phosphatidyli-nositol-3 kinase-Akt pathway를 활성화하지는 못하였다. 본 연구에서는 맥문동 추출물인 LP-M을 마우스에 투여한 후 뇌조직의 피질과 해마에서 NGF receptor signaling pathway의 변화를 관찰하였다. 그 결과, 2 종류의 NGF receptor는 해마와 피질에서 LP-M에 의해 상반된 반응을 나타내었다. Low affinity receptor인 p75 근 피질에서만 신호전달을 억제하였으며, high affinity receptor를 통한 신호전달은 해마에서만 neuritic outgrowth 촉진 신호를 유도하는 것으로 확인하였다. 또한 본 연구에서 사용된 LP-M은 spicatoside A와 매우 유사하게 NGF receptor signaling pathway를 활성화하는 효과를 나타냄을 알 수 있다.</p> <p>이상의 결과를 종합해보면, 맥문동의 새로운 추출물 중에서 NGF의 분비를 촉진하는 새로운 13 종류의 추출물을 확인하였으며, 이중에서 LM-P는 마우스의 뇌조직 중에서 피질에서는 low affinity receptor를 통한 억제신호를 전달하지만 해마에서는 high affinity receptor를 통하여 신호를 전달하여 neu-ritic outgrowth를 촉진하였다. 따라서 맥문동의 새로운 추출물인 LM-P는 약학적인 기전연구가 추가적으로 수행된다면 새로운 신경퇴행성질환의 치료제로서 가능성이 높을 것으로 사료된다.</p>