Effect of Foeniculum Vulgare extract on inflammatory response in lipopolysaccharide exposed rats

(1)

￭ 접 수 : 2013년 3월 8일, 수정 : 2013년 3월 16일, 채택 : 2013년 3월 31일

茴香 추출물이 LPS를 처리한 Rat의 염증반응에 미치는 영향

허성규⋅이 은*⋅박원형⋅차윤엽

상지대학교 한의과대학 한방재활의학교실, 상지대학교 보건과학대학 제약공학과*

Effect of Foeniculum Vulgare extract on inflammatory response in lipopolysaccharide exposed rats

Seong-Kyu Heo, O.M.D., Eun Lee*, Won-Hyung Park, O.M.D., Yoon-Yop Cha, O.M.D.

Dept. of Rehabilitation Medicine of Korean Medicine, College of Korean Medicine, Sang-Ji University Dept. of Pharmaceutical Engineering, College of Health Science, Sang-Ji University*

Objectives :

This study was performed to investigate the effects of Foeniculum Vulgare(FV) extract on the anti-inflammatory of lipopolysaccharide(LPS) exposed rats.

Methods :

We divided LPS exposed Sprague-Dawley rats into 4 groups. They were control group, feed with 100 mg/kg, 200 mg/kg, 300 mg/kg FV groups. They were administered for 6 weeks. We measured the concentration of plasma interleukin-1β(IL-1β), plasma interleukin-6(IL-6), plasma tumor necrosis factor-α (TNF-α), plasma interleukin-10(IL-10), the concentration of liver IL-1β, IL-6, TNF-α and IL-10.

Results :

1. Plasma IL-1β, plasma IL-6 and plasma TNF-α concentration increased rapidly at 2hours after LPS injection and maintained high levels at 5hours after LPS injection. The concentration of these cytokines in the FV extract groups showed lower values than control group(P<0.05).

2. The concentration of Plasma IL-10 in FV extract groups showed higher values than control group at all times(P<0.05).

3. The concentration of liver IL-1β and IL-6 in FV extract groups showed lower values than control group(P<0.05). The concentration of liver TNF-α in FV extract groups showed a tendency to decrease and that of liver IL-10 in FV extract groups showed a tendency to increase; however, these values showed no significantly different.

Conclusions :

In inflammatory response by LPS derivation, the FV gives positive effect.

Key words : Foeniculum Vulgare, Lipopolysaccharide, Inflammatory response, Cytokine

(2)

Ⅰ. 서 론

염증반응(inflammation)은 외부자극에 대한 생 체조직의 방어기작으로¹⁾, 외부로부터 들어온 자 극물질들에 의해 활성화된 면역세포와 염증매개 인자 들의 발현에서부터 시작된다. 그러나 염증 매개물질들은 염증반응과정에서 발적, 발열, 종 창, 동통 및 기능장애 등의 증상을 일으켜²⁾ 질병 의 상태를 악화시키거나 새로운 질병을 유도하기 도 한다³⁾. 따라서 염증성 질환의 치료에서 염증 반응의 제어는 대단히 중요하다⁴⁾.

최근 들어 염증반응제어를 위한 많은 연구들 이 수행되고 있으며, 특히 한약재 및 천연물을 이용한 연구결과 들에서 좋은 효과를 보여주고 있다^5-7).

한의학에서 茴香(Foeniculum Vulgare)은 미나리 과에 속하는 식물로, 多年生本草인 Foeniculum vulgare Mill.의 성숙한 과실을 건조한 것으로 性味는 辛溫無毒하고 肝, 腎, 脾, 胃經으로 歸經하 며, 溫中散寒, 理氣止通, 暖肝腎, 調中和胃 등의 효능이 있어⁸⁾, 寒症, 小腹冷痛, 胃虛腹痛, 胃痛, 嘔吐, 乾濕脚氣, 偏體諸痛, 上下內外諸痛, 月後不調, 産後血運 등에 응용되는 약재이며⁹⁾, 임상에서 는 항염증, 진통, 구충, 이뇨, 진경의 목적 등으로 사용되어 왔다¹⁰⁾.

최근 연구에서 茴香 추출물이 손상된 간세포 의 회복에 긍정적인 효과를 나타낸다¹¹⁾는 보고가 있고, lipopolysaccharide(LPS)로 자극한 대식세 포 실험에서 茴香 추출물이 염증매개물질의 생성 을 억제했으며¹²⁾, 고혈압 쥐에서 혈압강하 효과 를 나타내었다¹³⁾. 茴香의 정유성분은 항암, 항돌 연변이 및 항신경활성 효과가 있는 것으로 보고 되고 있다¹⁴⁾.

이와 같은 연구 결과들은 茴香에 내재한 기능

성 물질이 염증반응에 관여할 가능성을 보여주나 현재까지 茴香의 염증반응효과에 대한 연구는 세 포실험에 바탕을 둔 소수의 실험으로 생체에 대 한 검토는 거의 이루어 지지 않았다.

따라서 본 연구는 효과가 우수하고, 부작용이 없는 새로운 항염증물질을 개발하기 위한 기초 연구의 일환으로 茴香 추출물을 급여한 흰쥐에게 LPS에 의한 급성기 염증반응을 유발시킨 후, 혈 액 및 간장의 전염증성 cytokines들의 생산을 검 토했다.

Ⅱ. 재료 및 방법

1. 실험동물 및 실험군

평균체중이 231.73±5.12 g인 Sprague-Dawley 계 수컷 흰쥐 28마리를 1주일간 시험식이에 적응 시킨 후, 평균체중이 유사하게 대조군(생리식염수 100 mg/kg), 처리1군(茴香 추출물 100 mg/kg), 처리2군(茴香 추출물 200 mg/kg) 및 처리3군(茴香 추출물 300 mg/kg)으로 나누어, 각 처리군당 7마리 씩 임의 배치했다. 실험에 사용한 수컷 흰 쥐는 온도(22±1 ℃), 습도(50±10%)와 조명(12시간 명/암)이 유지되는 사육실에서 사육되었으며, 실 험동물의 사육과 처치는 상지대학교 동물실험윤 리위원회의 승인을 받았다.

2. 식이 및 물

식이(Table Ⅰ) 및 물은 시험기간 6주 동안 자 유 급여했다.

(3)

Ingredients Basal diet(%)

Casein 20.0

α-Corn starch 35.5

Sucrose 11.0

Lard 4.0

Corn oil 1.0

Mineral mix* 3.5

Vitamin mix^† 1.0

Cellurose powder 23.7

DL-methione 0.3

* : Mineral mix.(g/kg diet) : CaCO3, 29.29; CaHPO4․2H2O, 0.43; KH2PO4, 34.30; NaCl, 25.06; MgSO4․7H2O, 9.98; Feric citrate hexahydrate, 0.623; CuSO4․5H2O, 0.516; MnSO4․ H2O, 0.121; ZnCl2, 0.02; KI, 0.005; (NH4)6 MO7O24․4H2O, 0.0025.

† : Vitamin mix(mg/kg diet) : Thiamine-HCl, 12; Riboflavin, 40; Pyridoxin-HCl, 8; Vitamin-B12, 0.005; Ascorbic acid, 300; D-biotin, 0.2; Menadione, 52; Folic acid, 2; D-calcium pantothenate, 50; P-aminobenzoic acid, 50; Nicotinic acid, 60; Cholin choloride, 2000(IU/kg diet); Rethinyl acetae, 5000(IU/kg diet); Cholecalciferol, 250(IU/kg diet).

Table Ⅰ. Composition of Experimental Diet

3. 茴香 추출물 제조 및 급여

본 실험에 사용된 약재는 茴香으로 상지대학 교 한방재활의학 교실에서 지역 약업사(천일약업 사, Wonju, Korea)를 통해 구입했다. 세절한 茴香 500 g(건조중량)을 적당한 량으로 나누어 냉 각수 환류 하에 EtOH로 5시간씩 3회 추출하고, 여과, 감압 농축하여 EtOH 추출물 119 g을 얻었 다. 茴香 추출물 급여는 매일 오후 5시경에 경구 투여했으며, 대조군은 동일한 방법으로 생리식염 수를 급여했다.

4. LPS 처리

LPS(Escherichia coli 026: B6; Difco, Detroit, MI, U.S.A., Sigma) 처리는 6주간의 사양기간이 종료 된 후, 5 mg/kg의 수준으로 각 처리군 모두 동 일하게 복강 주사했다.

5. 혈액 및 간장 채취

혈액 채취는 시험 최종일에 LPS 처리 직전(0h), LPS 처리 후 2시간(2h) 및 5시간(5h) 째에 각 처 리군 별로 모든 개체를 eher로 마취시킨 후 심장 천자법에 의해 채혈했다. 간장 채취는 LPS 처리 후 5시간째의 혈액 채취가 끝난 후 적출했다.

6. Cytokines 정량

혈장 cytokine정량용 시료는 채혈 직후, 혈장을 분리하여 -80 ℃에 냉동 보관했다. 간장 cytokine 정량용 시료는 1 g의 간장을 채취하여 5 ml의 cold phosphate buffered saline(PBS, pH 7.4, containing a protease inhibitors cocktail)과 함께 혼합하여 얼음위에서 분쇄했다. 분쇄혼합물을 4

℃, 15,000 rpm, 15분간 원심분리한 후, 상층부를 0.45 μm 필터로 여과하고, 다시 원심분리해서 상 층부를 -80 ℃에 냉동 보관했다.

Cytokine(IL-1β, TNF-α, IL-6 및 IL-10)정량은 시판 Kit(Biosource International, USA)를 이용했 으며, ELISA reader로 450 nm에서 흡광도를 측 정했다. TNF-α의 최저 측정농도는 0.7 pg/ml이 며, 다른 cytokine들은 3~8 pg/ml이다. 간장 cytokines 정량은 5 ml의 PBS에 식염수로 세척한 간장 1 g를 혼합한 조정액으로 측정했으며, pg/mg 단위로 나타내었다.

7. 혈액 total protein 및 albumin 농도측정

혈액의 total protein 및 albumin 농도 측정은 혈액 자동 분석기(Boehringer Manheim, 독일)로 실시했다.

(4)

8. 통계처리

실험결과는 SPSS(Statistical Package for the Social Sciences) package를 이용한 one-way ANOVA (Analysis of Variance) 검정을 수행하여 mean±

S.D 로 나타내었으며, 각 처리군 간의 유의성 검 정은 Duncan's multiple range test에 의해 P<0.05 수준에서 실시했다.

Ⅲ. 결 과

1. Plasma IL-1β

Plasma IL-1β의 농도는 LPS 처리 전에는 모든 처리군 들 간에 유의한 차이를 나타내지 않았다.

LPS 처리 후 2시간째 및 5시간째에는 모든 처리군 들에서 Plasma IL-1β의 농도가 증가하는 경향을 나타내었다. 그러나 LPS 처리 후, 2시간째에서 茴香 추출물 100 mg/kg(P=0.042), 200 mg/kg (P=0.035), 300 mg/kg(P=0.027) 처리군 들과, 5시간째에서 茴香 추출물 100 mg/kg(P=0.031), 200 mg/kg (P=0.018), 300 mg/kg(P=0.022) 처리군 들은 대조 군보다 유의하게 낮은 수치를 나타냈다(Table Ⅱ).

Treatment IL-1β(pg/ml), Time(h)*

0h 2h 5h

Control

(saline, 100 mg/kg) 17.12±3.75^† 171.34±15.69^§ 281.35±19.68^||

Foeniculum Vulgare ext.

(100 mg/kg) 15.97±3.11^†135.39±19.42^‡ 221.66±21.89^§ Foeniculum Vulgare ext.

(200 mg/kg) 17.59±3.84^†121.77±17.56^‡192.75±17.44^‡§

(300 mg/kg) 16.38±3.52^†105.29±18.27^‡161.27±20.21^‡

* : 0h, 2h and 5h after LPS injection

† : Not significantly different(P>0.05)

‡,§,^||: Means in the same column with different superscripts are significantly different(P<0.05).

Table Ⅱ. Effect of Foeniculum Vulgare extract on Plasma IL-1β Concentration in LPS-exposed Rats

2. Plasma IL-6

Plasma IL-6의 농도는 LPS 처리 후 2시간째부 터 증가하여 5시간째에도 계속적으로 증가하는 경향을 보였다. LPS 처리 후 2시간째 각 처리군 별 Plasma IL-6 농도는 茴香 추출물 200 mg/kg (P=0.019) 및 300 mg/kg(P=0.025) 처리군 들이 대조군보다 유의하게 낮았으며, 5시간째에서는 茴香 추출물 100 mg/kg(P=0.033), 200 mg/kg (P=0.041), 300 mg/kg(P=0.018) 처리군 들 모두 가 대조군보다 현저하게 낮았다. LPS 처리 후 2 시간째 및 5시간째 모두에서 茴香 추출물 첨가량 이 증가함에 따라 Plasma IL-6의 농도가 감소하 는 경향을 나타냈다(Table Ⅲ).

Treatment IL-6(pg/ml), Time(h)*

0h 2h 5h

Control

(saline, 100 mg/kg) 23.59±3.76^† 172.28±16.25^|| 492.73±31.59^||

(100 mg/kg) 25.11±3.19^† 155.71±17.58^§^|| 414.75±33.41^§ Foeniculum Vulgare ext.

(200 mg/kg) 24.17±3.92^†137.59±12.33^‡§375.58±27.44^‡§

(300 mg/kg) 23.91±3.44^†117.24±11.47^‡327.64±25.11^‡

‡,§,^||: Means in the same column with different superscripts are significantly different(P<0.05).

Table Ⅲ. Effect of Foeniculum Vulgare extract on Plasma IL-6 Concentration in LPS-exposed Rats

3. Plasma TNF-α

Plasma TNF-α농도는 LPS 처리 후 2시간째에 모든 처리군 들에서 급격하게 증가하여, 5시간째 까지 높은 수치를 유지했다. 각 처리군 별 Plasma TNF-α농도는 LPS 처리 후, 2시간째에 茴香 추출 물 100 mg/kg(P=0.026), 200 mg/kg(P=0.043), 300 mg/kg(P=0.036) 처리군 들이 대조군보다 유

(5)

의하게 낮은 값을 나타내었고, 5시간째에는 茴香 추출물 200 mg/kg(P=0.013), 300 mg/kg(P=0.019) 처리군 들이 대조군보다 유의하게 낮은 값을 나 타냈다(Table Ⅳ).

Treatment TNF-α(pg/ml), Time(h)*

0h 2h 5h

Control

(saline, 100 mg/kg) 13.79±3.11^†659.29±41.37^§708.22±56.93^§ Foeniculum Vulgare ext.

(100 mg/kg) 13.24±3.53^†545.32±37.53^‡ 672.57±41.53^§ Foeniculum Vulgare ext.

(200 mg/kg) 14.11±3.97^†527.33±39.61^‡563.79±47.38^‡ Foeniculum Vulgare ext.

(300 mg/kg) 13.39±3.54^†512.54±35.88^‡551.44±43.11^‡

‡,§ : Means in the same column with different superscripts are significantly different(P<0.05).

Table Ⅳ. Effect of Foeniculum Vulgare extract on Plasma TNF-α Concentration in LPS-exposed Rats

4. Plasma IL-10

Plasma IL-10 농도는 LPS 처리 후 2시간째 및 5시간째 모두에서 증가하는 경향을 나타내었다.

LPS 처리 후, 2시간째에 茴香 추출물 200 mg/kg (P=0.022), 300 mg/kg(P=0.019) 처리군 들이 대조 군보다 유의하게 높은 값을 나타내었고, 5시간째에 는 茴香 추출물 100 mg/kg(P=0.039), 200 mg/kg

(P=0.044), 300 mg/kg(P=0.015) 처리군 들이 대 조군보다 유의하게 높은 값을 나타냈다(Table Ⅴ).

Treatment IL-10(pg/ml), Time(h)*

0h 2h 5h

Control

(saline, 100 mg/kg) 25.85±3.22^† 49.53±4.17^‡ 89.41±8.55^‡ Foeniculum Vulgare ext.

(100 mg/kg) 24.53±3.51^† 57.29±4.81^‡§ 107.24±8.23^§ Foeniculum Vulgare ext.

(200 mg/kg) 26.29±3.08^† 62.95±4.27^||^§ 137.58±9.31^||

(300 mg/kg) 25.37±3.48^† 71.66±4.58^|| 143.71±9.57^||

‡,§,^||: Means in the same column with different superscripts are significantly different(P<0.05).

Table Ⅴ. Effect of Foeniculum Vulgare extract on Plasma IL-10 Concentration in LPS-exposed Rats

5. Liver Cytokines

LPS 처리 후 5시간째에 IL-1β 농도는 茴香 추 출물 200 mg/kg(P=0.032), 300 mg/kg(P=0.039) 처리군 들에서, IL-6 농도는 茴香 추출물 100 mg/kg(P=0.022), 200 mg/kg(P=0.016), 300 mg/kg (P=0.041) 처리군 모두에서 대조군보다 유의하게 낮은 경향을 보였으나, TNF-α 및 IL-10의 농도는 전 처리군 들 간에 유의한 차이를 나타내지 않았 다(Table Ⅵ).

Treatment IL-1β(pg/mg) IL-6(pg/mg) TNF-α(pg/mg) IL-10(pg/mg)

Control(saline, 100 mg/kg) 25.21±3.79^† 13.27±2.11^† 1.91±0.81^§ 1.53±0.61^§

Foeniculum Vulgare ext.(100 mg/kg) 18.54±4.02*^† 9.04±1.97* 1.85±0.91^§ 1.76±0.71^§

Foeniculum Vulgare ext.(200 mg/kg) 15.37±3.58* 8.53±1.57* 1.77±0.84^§ 1.89±0.62^§

Foeniculum Vulgare ext.(300 mg/kg) 15.28±3.11* 7.22±1.61* 1.58±0.81^§ 1.91±0.74^§

*^,†,‡: Means in the same column with different superscripts are significantly different(P<0.05).

§ : Not significantly different(P>0.05)

Table Ⅵ. Effects of Foeniculum Vulgare extract on Liver Cytokines Concentration in LPS-exposed Rats

(6)

Ⅳ. 고 찰

한의학에서는 모든 瘡瘍은 火와 연관이 있다 고 인식하여 '諸痛瘡瘍皆屬於火'라고 했다. 이는 瘡瘍의 염증반응은 火를 동반하여 나타나는 현상 으로 이해한 것으로, 결과적으로 염증은 瘡瘍으 로 인해 발생하는 생체반응으로 火의 성질을 가 진다고 하여^15,16), 염증질환에 淸熱解毒藥, 淸熱凉血藥 등을 응용하는 淸熱法을 주로 사용해 왔으 나 최근에는 補益藥, 溫裏藥 등의 다양한 약재를 이용하여 항염증효과에 대한 연구가 진행되고 있 다^17,18).

실험에 사용한 약재인 茴香은 그 성미가 辛溫無毒하며 각종 寒症에 두루 응용되어온 溫裏藥으 로^8,9), 그동안의 茴香에 대한 연구로는 간장기능 회복에 대한 효과¹¹⁾, 혈압에 미치는 영향¹³⁾에 관 한 보고가 있었으며, 茴香의 염증에 반응에 관한 연구로는 염증성 매개물의 생성 억제에 대한 효 과¹²⁾에 관한 연구가 보고 되었으나, 茴香의 염증 반응효과에 대한 연구는 세포실험에 바탕을 둔 소수의 실험으로 생체에 대한 검토는 거의 이루 어지지 않았기에 실험을 진행했다.

염증반응은 생체방어기전으로 일어나는 과정 이다. 그러나 과도한 염증반응은 생명에 위협을 주는 심각한 질환으로 전개된다. 따라서 질병치 료에서 적절한 염증반응의 제어는 필수 요건이 다. 임상현장에서 염증반응제어의 어려움은 부작 용으로 인한 합병증이며, 부작용이 없는 새로운 염증반응의 제어방법에 대해 많은 연구자들이 관 심을 가져왔다. 이러한 관점에서 본 연구는 茴香 을 이용한 염증반응의 제어 가능성을 알아보기 위해 茴香 추출물을 투여한 흰쥐에게 LPS shock 로 급성기 염증반응을 유발시킨 후, 생체 내 전 염증성 cytokines 생산량의 변동추이를 조사했다.

LPS는 병원균의 내독소로서 그람 음성 세균의 막 구조물로 다당류, 인지질 및 소량의 단백질로 구성되어 있으며, 여러 종류의 염증세포 및 조직 구성 세포들이 생산하는 cytokine들의 생산을 촉 진한다¹⁹⁾. 또한 macrophage 또는 monocyte에서는 tumor necrosis factor-α(TNF-α), interleukin-6 (IL-6), interleukin-1β(IL-1β)와 같은 전염증성 cytokine 들을 증가시키는 것으로 알려져 있다^20,21). 따라서 LPS는 염증반응을 연구하는 실험 모델에 많이 응용된다²²⁾.

LPS처리 후 시료채취 시간 및 LPS 투여농도는 혈장 및 간장의 cytokines 농도에 크게 영향을 미친다. 본 연구에서는 여러 연구자들의 실험결 과를 참고하여 혈액 내 cytokine 측정 시간을 LPS 처리 전(0h), 처리 후 2시간(2h) 및 5시간(5h) 째로 했으며, 간장 cytokine 측정시간을 LPS 처 리 후 5시간(5h) 째로 하였다. 또한 LPS 처리농 도는 5 mg/kg으로 했다^5,23).

본 연구에서 Plasma IL-1β의 농도는 LPS 처리 전에는 모든 처리군 들 간에 유의한 차이를 나타 내지 않았다. LPS 처리 후 2시간째 및 5시간째에 는 모든 처리군 들에서 Plasma IL-1β의 농도가 증가하는 경향을 나타내었다. 그러나 LPS 처리 후, 2시간째에서 茴香 추출물 100 mg/kg(P=0.042), 200 mg/kg(P=0.035), 300 mg/kg(P=0.027) 처리군 들과, 5시간째에서 茴香 추출물 100 mg/kg(P=0.031), 200 mg/kg(P=0.018), 300 mg/kg(P=0.022) 처리 군 들은 대조군보다 유의하게 낮은 수치를 나타 냈다. 본 연구의 결과는 유사한 실험에서 LPS 처 리 후 4-6시간째에 혈장 IL-1β농도의 피크가 나 타났다는 Mathiak 등²²⁾의 결과와 일치했다.

IL-1β는 TNF-α와 함께 대표적인 염증성 cytokine 으로, 중추신경계에서는 미세교세포들을 활성화 시키고, NO를 생성하게 하는 매개물질이다^24,25). 또한 이들 두 cytokine들은 급성기 염증반응에서

(7)

급격히 증가하여, 상호 상가효과를 나타낸다²²⁾. 본 연구에서 LPS 처리 후, 2시간 및 5시간에서 茴香 추출물 처리군들이 대조군보다 유의하게 낮 은 수치를 보여 茴香 추출물 처리군들의 염증반 응이 대조군보다 완화되었음을 알 수 있다.

IL-6는 단핵구를 포함한 여러 종류의 세포에서 분비되며 다양한 기능을 갖는 cytokine이다²³⁾. 그 러나 체내에서 과잉 생산될 경우 수종의 악성 종 양이나 자가 면역질환, 그 외의 감염성 질환 등 여러 가지 질환을 유발한다^26,27). 이 실험에서 Plasma IL-6의 농도는 LPS 처리 후 2시간째 및 5 시간째 모두에서 증가하여 Mathiak 등²²⁾이 보고 한 결과와 유사했다. 또한 LPS 처리 후 2시간 및 5시간째 모두에서 茴香 추출물 첨가량이 증가함 에 따라 Plasma IL-6의 농도가 감소하는 경향을 보여 茴香 추출물의 항염증효과가 있음을 알 수 있다.

TNF-α는 Kupffer cell 및 monocytes와 macrophage 에 의해 방출되는 endotoxin의 제거효과를 가지 는 peptide mediator이며^28,29), IL-1β와 함께 감염 성 시에 작용하는 및 종양 생전염증성 Cytokines 이다. TNF-α의 과잉 생산은 T cell의 수를 감소 시켜 방어체계를 무너뜨리며³⁰⁾, pathogenic 상태를 확장시키고, 간장 내에서 간세포의 사멸을 일으킨 다³¹⁾. 또한 TNF-α는 혈액과 조직사이의 구조물인 내피세포를 자극하여 ICAM-1(intercellularadhesion molecule-1), ALCAM-1(activated leukocytecell adhesion mole -cule-1) 및 VCAM-1(vascularcell adhesion molecule-1)과 같은 부착분자(adhesion -molecule)들의 생산을 촉진하여 여러 종류의 백 혈구들을 염증부위로 유도하고^32,33), 염증부위에 축적된 백혈구는 각종 cytokine들을 지속적으로 분비하여 미생물과 종양세포에 대한 독성을 유지 하기도 하며, 한편으로는 염증반응을 유발시켜

적절한 제어는 염증질환의 치료에서 대단히 중요 하다¹⁹⁾.

본 연구에서 각 처리군 별 Plasma TNF-α농도 는 LPS 처리 후, 2시간째에 茴香 추출물 100 mg/kg(P=0.026), 200 mg/kg(P=0.043), 300 mg/kg (P=0.036) 처리군 들이 대조군보다 유의하게 낮은 값을 나타내었고, 5시간째에는 茴香 추출물 200 mg/kg(P=0.013), 300 mg/kg(P=0.019) 처리군 들 이 대조군보다 유의하게 낮은 값을 나타내어 茴香 추출물이 항염증기능에 관여함을 시사했다.

IL-10 은 전염증성 cytokines들의 분비를 조절 하여 생체면역조절에 관여하며, 전염증성 cytokine 들이 과량 분비되어 IL-10과 불균형 상태일 경우 에는 생체 내 염증반응이 질병상태로 이행될 수

있다^36,37). 따라서 IL-10의 분비량은 대단히 중요

하다. 이 실험의 결과에서 LPS 처리 후, 2시간째 에 茴香 추출물 200 mg/kg(P=0.022), 300 mg/kg (P=0.019) 처리군 들이 대조군보다 유의하게 높 은 값을 나타내었고, 5시간째에는 茴香 추출물 100 mg/kg(P=0.039), 200 mg/kg(P=0.044), 300 mg/kg(P=0.015) 처리군 들이 대조군보다 유의하 게 높은 값을 나타냈다. 이러한 결과는 IL-1β, IL-6 및 TNF-α 농도에 영향을 주었을 것으로 생 각된다.

LPS shock시에 간장의 Kupffer cell에서 방출 되는 IL-1β의 생물학적인 특성은 IL-6 와 비슷하 며, 이들 두 가지 cytokine은 서로 협조 하여 염 증 및 면역반응을 일으키는 것으로 알려져 있다

31). IL-6는 IL-1β와 TNF-α, 및 바이러스 등의 자 극으로 간장의 Kupffer cell로부터 합성된다^38,39).

TNF-α는 LPS shock에 의해 간장 Kupffer cell 로 부터 방출되는 전염증성 cytokine이다 ³¹⁾. 또 한 단핵구, Kupffer cell 및 간장세포에서의 IL-8 생산을 자극하며, 이때 분비되는 IL-8은 간장 내

(8)

예후 인자가 될 수 있다^40,41).

항염증 사이토카인인 IL-10은 간장이 주요 공급원 이며 macrophages, Kupffer cells, T와 B lymphocytes 및 hepatocytes 등에서 생성된다⁴²⁾. 점막의 T-cell 활성화와, metalloproteinase, extracellurlar matrix 의 결손을 하향 조절하여 점막 손상을 억제하고, 활성화된 대식세포나 단핵구에서의 TNF-α, IL-1β 및 IL-6, IL-8의 합성을 억제한다고 알려져 있다^39,43).

본 실험에서 간장 IL-1β 농도는 茴香 추출물 200 mg/kg(P=0.032), 300 mg/kg(P=0.039) 처리군 들에서, IL-6 농도는 茴香 추출물 100 mg/kg (P=0.022), 200 mg/kg(P=0.016), 300 mg/kg(P=0.041) 처리군 모두에서 대조군보다 유희하게 낮은 경향 을 보였다. TNF-α는 대조군과 비교하여 낮은 경 향을, IL-10의 농도는 대조군과 비교하여 높은 경 향을 나타내었으나 유의한 차이는 아니었다. 이 와 같은 결과는 간장에서 생산된 cytokines들이 혈액으로 유입되고 난 후의 휴지기 상태로, 소량 의 cytokines들만이 잔류하였기 때문인 것으로 생각되며, 혈액 내 전염증성 cytokines들의 농도 변동과 유사한 상태를 나타내었다.

이상의 결과를 정리해 보면, 溫裏藥인 茴香의 추출물이 염증반응을 제어하는데 응용 가능성이 있을 것으로 생각되며, 추후 세포조직학적 검토 와 체계적인 연구를 통해 茴香의 항염증효과에 대한 규명이 더욱 필요할 것으로 판단된다.

Ⅴ. 결 론

茴香 추출물을 급여한 흰쥐에게 LPS shock로 급성기 염증반응을 유발시킨 후, 혈액 및 간장의 전염증성 cytokines 농도를 조사하여, 茴香이 염 증반응에 미치는 영향을 검토하여 다음과 같은 결과를 얻었다.

1. IL-1β, IL-6 및 TNF-α 농도는 LPS 처리 전 처리군들 간에 유의한 차이가 없었으나, LPS 처리 후 2시간째에 모든 처리군에서 급격히 증가해, 5시간째까지 높은 수치를 유지했다. 각 처리군 별 농도는 LPS 처리 후, 2, 5시간째 모두 대조군보다 유의하게 (P<0.05) 낮았다.

2. IL-10 농도는 LPS 처리 후, 2시간째 및 5시 간째 모두에서 대조군보다 茴香 처리군 들 이 유의하게(P<0.05) 높은 값을 나타냈다.

3. LPS 처리 후 5시간째의 간장 IL-1β 및 IL-6 농도는 대조군보다 유의하게(P<0.05) 낮은 값을 나타냈다. TNF-α는 대조군에 비해 낮 은 경향을, IL-10은 높은 경향을 나타냈으 나, 유의한 차이는 아니었다.

이상으로 茴香의 염증반응제어에 응용 가능성 이 있을 것으로 판단되며, 추후 세포조직학적 검 토와 체계적인 연구를 통해 염증반응에 관계하는 물질 규명 등이 필요할 것으로 판단된다.

감사의 글

이 논문은 2012년도 상지대학교 교내연구비 지원에 의한 것입니다.

참고문헌

1. Abbas AK. Cellular and Molecular Immunology.

6th edition. Philadelphia:Saunders Elsevier.

2006:75-97.

(9)

2. 윤현정, 허숙경, 이효승, 김창현, 김병완, 박선 동. 마우스 대식세포인 RAW 264.7 세포에서 인진호탕(茵陳蒿湯)의 항염증 효과. 대한본초 학회지. 2008;23(2):169-78.

3. Rabson A, Roitt IM, Delves PJ. Really essential medical immunology. Oxford:Blackwell. 2005:

1-14.

4. Chao CY, Yeh SL, Lin MT, Chen WJ. Effects of parenteral infusion with fish-oil or safflower-oil emulsion on hepatic lipids, plasma amino acids, and inflammatory mediators in septic rats. Nutrition. 2000;16:284-8.

5. Barton CC, Barton EX, Ganey PE, Kunkel SL, Roth RA. Bacterial lipopolysaccharide enhances aflatoxin B1 hepatotoxicity in rats by a mechanism that depends on tumor necrosis factor-α. Hepatology. 2001;33:66-73.

6. 변부형. Raw 264.7 cell에서 차가 버섯 에탄올 추출물이 Cytokine 발현에 미치는 영향. 대한 본초학회지. 2005;20(2):55-60.

7. Seo WG. Inhibitory effects of methanol extract of Cyperus rotundus rhizomes on nitric oxide and superoxide productions by murine macrophage cell line, RAW 264.7 cells. Journal of Ethnopharmacology. 2001;76(1):59-64.

8. 신민교. 임상본초학. 서울:영림사. 2000:305-6.

9. 안덕균. 원색한국본초도감. 서울:교학사. 1998:446.

10. Oktay M, Gulcin I, Kufrevioglu OI. Determination of vitro anti-oxidant activity of funnel(Foeniculum vulgare)seed extracts. Food Science and Technology. 2003;36(2):263-71.

11. 이장천, 이은, 오황, 윤호석, 하태광, 홍은희, 이영철. 회향의 간장기능 회복효과. 대한본초 학회지. 2007;22(4):213-8.

식세포주에서 회향 추출물에 의한 염증성 매 개물의 생성 억제. 한국식품조리과학회지. 2004;

20(5):505-10.

13. 김종대, 황호연, 최영수, 정병희, 임병우. 회향 추출물의 급여가 자연발증 고혈압 쥐의 혈압 에 미치는 영향. 한국약용작물학회 춘계학술 발표회. 2007;161-2.

14. 이재준, 최미숙, 정정수, 최병대. 식이 제한이 흰쥐 지방조직의 Lipoprotein Lipase활성과 지방합성에 미치는 영향. 운동영양학회지. 2003;

7(2):135-41.

15. 김현제. 한의학사전. 서울:성보사. 1988:194.

16. 문류모. stress에 관한 문헌적 고찰. 동의신경 정신과학회지. 1991;2(1):38-50.

17. 최유진, 노정두. 당귀약침액이 대식세포에서 산 화질소(NO) 및 프로스타글란딘(Prostaglandin) 생성에 미치는 영향. 대한약침학회지. 2011;

14(3):81-90.

18. 김형석, 노정두. 육계약침액이 LPS로 유도된 대식세포의 염증반응에 미치는 영향. 대한침 구학회지. 2012;29(1):15-24.

19. Marriot JB, Westby M, Cookson S, Guckian M, Goodbourn S, Muller G. CC-3052: a water-soluble analog of thalidomide and potent inhibitor of activation-induced TNF-α production. Journal of Immunology. 1998;

161(8):4236-43.

20. Willeaume V, Kruys V, Mijatovic T, Huez G. Tumor necrosis factor-alpha production induced by viruses and by lipopolysaccharides in macrophages: similarities and differences.

Journal of inflammation. 1996;46(1):1-12.

21. Funk CD, Frunk LB, Kennedy ME, Pong AS. Fitzgerald GA. Human platelet/

(10)

synthase: cDNA cloning, expression, and gene chromosomal assignment. The FASEB journal. 1991;5(9):2304-12.

22. Mathiak G, Grass G, Herzmann T, Luebke T, Cu-Zetina C, Boehm SA. Capase-1-inhibitor ac-YVAD-cmk reduces LPS-lethality in rats without affecting haematology or cytokine responses. British journal of pharmacology.

2000;131(3):383-6.

23. Eduard FM, Martha SMR, Victor PA, Pablo M. Immunomodulatory effects of thalidomide analogs on LPS-induced plasma and hepatic cytokines in the rat. Biochemical pharmacology.

2004;68(7):1321-9.

24. Benvenistem EN. Cytokine actions in the central nervous system. Cytokine & Growth Factor. 1998;9(3-4):259-75.

25. Murphy S. Production of nitric oxide by glial cells: regulation and potential roles in the CNS. Glia. 2000;29(1):1-13.

26. Hibi M, Nakajima K, Hirano T. IL-6 cytokine family and signal transduction: a model of the cytokine system. Journal of molecular medicine. 1996;74(1):1-12.

27. Hirano T, Matsuda T, Nakajima K. Signal transduction through gp130 that is shared among the receptors for the interleukin 6 related cytokine subfamily. Stem Cells. 1994;

12(3):262-77.

28. Chamulitrat W, Blazka ME, Jorden SJ, Luster MI, Mason RP. Tumor necrosis factor-α and nitric oxide production in endotoxin-primed rats administered carbon tetrachloride. Life Sci. 1995;24:2273-80.

29. Harbrecht BG, DiSilvio M, Demetris AJ, Simmons

RL, Billiar TR. Tumor necrosis factor-α regulates in vivo nitric oxide synthesis and induces liver injury during endotoxemia. Hepatology.

1994;20:1055-60.

30. Abbas AK, Lichtman AH, Pillai S. Cellular and molecular immunology. 6th edition.

Philadelphia:W.B. Saunders. 2007:354.

31. Hamada E, Nishida T, Uchiyama Y, Nakamura J, Isihara K, Kazuo H. Activation of Kupffer cells and caspases-3 involved in rat hepatocyte apoptosis induced by endotoxin. Journal of hepatology. 1999;30(5):807-18.

32. Briscoe DM, Cotran RS, Pober JS. Effect of tumor necrosis factor, lipopolysaccharide, and IL-4 on the expression of vascular cell adhesion molecule-1 in vivo: correlation with CD3+T cell infiltrataion. Official journal of the American Association of Immunologists.

1992;149(9):2954-60.

33. Gamble JR, Harlan JM, Klebanoff SJ, Vadas MA. Stimulation of the adherence of neutrophils to umbilical vein endothelium by human recombinant tumor necrosis factor.

Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America.

1985;82(24):8667-71.

34. Boumpas DT, Chrousos GP, Wilder RL, Cupps TR, Balow JE. Glucocorticoid therapy of immune-mediated diseases: basic and clinical correlates. Annals of Intern Medicine. 1992;

119(12):1198-208.

35. Tracy KJ, Fong Y, Hesse DG, Manogue KR, Lee AT, Kuo GC. Anti-cachectin/TNF monoclonal antibodies prevent septic shock dmuring lethal bacteraemia. Nature. 1987;330(6149):662-4.

(11)

36. Pender SL, Breese EJ, Gϋnther U. Suppression of T-cell-mediated injury in human gut by interleukin 10: Role of matrix metalloproteinases.

Gastroenterology. 1998;115(3):573-83.

37. Schotte H, Schluter B, Willeke P, Mickholz E, Schora A, Domschke W, Gaubitz M.

Long-term treatment with etanercept significantly reduces the number of pro-inflammatory cytokine secteting peripheral blood mononuclear cells in patients with rheumatoid arthritis.

Rheumatology. 2004;43(8):112-8.

38. Busam KJ, Bauer TM, Bauer J, Gerok W, Decker K. Interleukin-6 release by rat liver macrophages. Journal of hepatology. 1990;

11(3):367-73.

39. Simpson KJ, Lukacs NW, Colletti L, Strieter RM, Kunkel SL. Cytokines and the liver.

Journal of hepatology. 1997;27(6):1120-32.

40. Hill DB, Marsano LS, McClain CJ. Increased

plasma interleukin-8 concentrations in alcoholic hepatitis. Hepatology. 1993;18(3):576-80.

41. Huang YS, Chan CY, Wu JC, Pai CH, Chao Y, Lee SD. Serum levels of interleukin-8 in alcoholic liver disease: relationship with disease stage, biochemical parameters and survival.

Journal of hepatology. 1996;24(4):377-84.

42. Louis H, LeMoine O, Peny MO, Quertinmont E, Fokan D, Goldman M. Production and role of interleukin-10 in concanavalin A- induced hepatitis in mice. Hepatology. 1997;

25(6):1382-9.

43. Thompson KC, Trowern A, Fowell A, Marathe M, Haycock C, Arthur MJP. Primary rat and mouse hepatic stellate cells express the macrophage inhibitor cytokine interleukin-10 during the course of activation in vitro.

Hepatology. 1998;28(6):1518-24.