Adenosine의 cAMP 신호경로 활성화를 통한 검은콩의 항혈소판 작용

Abstract

많은 임상연구들을 통해서 콩 (Glycine max)이 심혈관계에 유익한 영향을 준다는 사실이 알려져 있다. 다양한 콩들 중에서 검은콩은 항산화, 항염증, 항암작용 등에 있어서 다른 콩들에 비해 강한 생리활성을 보인다는 보고들이 있었다. 그러나 검은콩이 심혈관계에 미치는 영향에 대한 연구는 심도 있게 이루어지지 않았다. 본 연구에서는 검은콩 추출물이 혈전질환에 있어서 주요한 역할을 하는 혈소판 활성화에 미치는 영향에 대해 연구하였다. 검은콩 추출물은 collagen에 의한 혈소판 응집에 대해 강한 억제효과를 보인 반면, 노란콩 추출물은 억제효과를 보이지 않았다. 또한 검은콩 추출물은 혈소판과 다른 혈구 세포 및 혈관조직과의 상호작용에 관여하는 serotonin 분비, P-selectin 발현, thromboxane A2 생성도 억제하였다. 이러한 in vitro 실험 결과들은 ex vivo 혈소판 응집 실험과 in vivo 혈전 생성 시험계를 통해 검증되었다. 검은콩 추출물을 경구 투여한 경우 collagen에 의한 혈소판 응집을 억제하였으며, FeCl3로 유도된 정맥 혈전 생성 또한 저해하였다. 반면, 검은콩 추출물은 항혈소판 작용의 대표적인 부작용인 혈액응고이상 및 출혈에는 영향을 주지 않았다. 이러한 결과는 심혈관계 질환의 예방 및 혈행 개선에 있어서 검은콩의 활용 가능성을 뒷받침한다. 검은콩 추출물의 항혈소판 작용에 대한 활성성분의 분리는 collagen에 의한 혈소판 응집 억제 효과를 토대로 bioassay-directed fractionation을 통해 이루어졌다. 단일 활성성분으로 분리된 분획은 NMR 분석과 ESI-MS 분석을 통해 adenosine으로 확인되었으며, HPLC-UV 분석과 혈소판 응집 억제 활성을 비교하여 검증하였다. 이를 토대로 검은콩 추출물의 항혈소판 작용에 대한 작용기전 및 adenosine의 역할에 대한 연구를 진행하였다. 검은콩 추출물은 cAMP 신호경로를 매개로 세포 내 calcium 증가, GP IIb/IIIa 발현, fibrinogen 부착을 저해하였으며, 최종적으로 혈소판의 부착 및 응집을 억제하였다. 또한 adenosine에 의해 활성화되어 cAMP를 생성하는 adenylyl cyclase에 대한 길항제들을 전처리한 결과, adenosine 및 검은콩 추출물에 의한 혈소판 활성화 억제 효과들이 저해되었다. 이러한 결과들은 검은콩 추출물에 의한 항혈소판 작용에 있어서 활성성분인 adenosine의 cAMP 신호경로 활성화가 주요한 역할을 한다는 것을 보여주었다. 본 연구를 통하여 검은콩 추출물에 의한 항혈소판 작용의 기전을 규명하였으며, 콩에서 adenosine의 생리적 활성효과에 대한 활성성분으로서의 역할을 제시하였다.

Many clinical trials have demonstrated the beneficial effects of soybean (Glycine max) on general cardiovascular health. Among a variety of soybeans, black soybean is known to display diverse biological activities superior to yellow or green soybeans such as in antioxidant, anti-inflammatory and anticancer activities. However, few studies have been directed on the effect of black soybean on cardiovascular function. In this study, we aimed to investigate the effect of black soybean extract (BB) on platelet activation, a key contributor to thrombotic diseases. In the freshly isolated human platelets, BB has shown potent inhibitory activity on collagen-induced platelet aggregation while yellow soybean extract had only marginal activity. BB also attenuated serotonin secretion and P-selectin expression, important factors for the platelet-tissue interaction along with thromboxane A2 formation. These in vitro results were further confirmed in ex vivo platelet aggregation measurement and in vivo venous thrombosis model where oral administration of BB reduced collagen-induced platelet aggregation and FeCl3-induced thrombus formation significantly. Of particular note, administration of BB didn't increase coagulation disorder and bleeding risks, a common and severe side effect of antiplatelet drugs. A potential active ingredient for anti-platelet effects of BB was isolated and identified to be adenosine through bioassay-directed fractionation and NMR and ESI-MS analysis. These results indicate that black soybean can be a novel dietary supplement for the prevention of cardiovascular risks and the improvement of blood circulation. We further elucidated the molecular mechanism of BB-mediated anti-platelet activity and demonstrated the significant role of adenosine in BB-induced health effects. Adenosine-cAMP signaling is found to be responsible for BB-mediated effects, resulting in inhibition of collagen-stimulated platelet activation such as intraplatelet calcium increase, adhesion receptor GP IIb/IIIa expression, fibrinogen binding and further platelet adhesion/aggregation. Taken together, we provide a complete understanding for molecular mechanism of BB-induced anti-platelet activity and a new insight into the role of adenosine as a bioactive compound in soybeans.