산두근의 항천식 활성과 화학성분

Abstract

산두근 (Sophora tonkinensis Gagnepain roots and rhizomes)은 중국 남부 및 베트남에 걸쳐 분포하는 콩과 (Leguminosae)의 관목으로 높이는 1 ~ 2 m이다. 뿌리는 보통 2 ~ 5개이고 원기둥 모양이며 황갈색이다. 줄기는 원기둥 모양이고 표면에 홈이 있으며 짧고 부드러운 털이 조밀하게 덮여 있고 줄기 윗부분은 보통 "지(之)"자형으로 구부러져 있다. 약재로 쓰이는 말린 뿌리는 긴 원기둥 모양으로 약간 구부러져 있다. 표면은 갈색내지 흑갈색이고 세로주름이 있으며 가로로 길고 약간 돌기된 껍질눈이 있다. 한방에서는 예로부터 종양, 부종, 동통, 황달, 설사, 치질 등을 치료하는 목적으로 사용되어 왔다. 최근의 연구에 따르면 산두근 추출물 및 구성 성분이 anti-HBV 활성, 항염 작용, 해열, anti-tumor 활성, 항궤양 활성이 있다고 보고되고 있으나 산두근의 항천식 활성에 대한 쳬계적인 연구는 미흡한 실정이다. 본 연구에서 천연물로부터 천식치료제 개발을 위해 다양한 문헌 및 database 검색을 통해 30여종 후보생약을 선정하였다. 이후 1, 2차 스크리닝을 통해 선정된 산두근의 최종 활성분획인 n-BuOH 층에서 활성 물질을 찾고 해당 활성분획을 대상으로 다양한 항천식 효과를 검증하고자 하였다. 이를 위해 n-BuOH 층을 가지고 다양한 silica gel column chromatography, RP-MPLC, RP-HPLC등을 통해 7종의 isoprenylated flavanone, 9종의 pterocarpan, 2종의 isoflavone, 1종의 flavones, 2종의 2-aryl benzofuran, 2종의 chalcone계 화합물을 분리하였다. 분리한 화합물의 이화학적 특성 및 분광학적 분석과 참고문헌과의 비교를 바탕으로 화합물 1-23을 2'-hydroxyglabrol (2,3-dihydro-7-hydroxy-2-[2,4-dihydroxy-3-(3-methyl-2-buten-1-yl)phenyl]-8-(3-methyl-2-buten-1-yl)-4H-1-benzopyran-4-one) (1), 3-methylmaackiapterocarpan B (3-methoxy-8,9-methylenedioxy-2,2-dimethyl-pyrano[5',6':1,2]-[6aR,11aR] pterocarpan) (2), 2-hydroxy-1-prenyl-pterocarpin (3-methoxy-8,9-methylenedioxy-1-(3-methylbut-2-en-1-yl)-[6aR,12aR]pterocarpan-2-ol) (3), sophoranone (4), glabrol (5), 2-(2',4'-dihydroxy-phenyl)-8,8-dimethyl-10-(3-methyl-2-butenyl)-8H-pyrano[2,3-d]chroman-4-one (6), 6,8-diprenyl-7,2',4'-trihydroxyflavanone (7), tonkinochromane A (8), maackiain (9), medicarpin (10), maackiain-3-O-glucoside 6''-acetate (11), medicarpin 3-O-glucoside 6''-acetate (12), pterocarpin (13), trifolirhizin (14), sophoranochromene (15), isoliquiritigenin (16), maackiapterocarpan B (17), formononetin (18), genistein (19), 7,4'-dihydroxyflavone (20), bolusanthin IV (21), 2-(2',4'-dihydroxyphenyl)-5,6-methylenedioxybenxofuran (22)과 sophoradin (23)으로 결정하였다. 이중 화합물 1, 2, 및 3은 천연에서 처음 분리, 보고되는 물질이다. 분리한 23종의 화합물에 대해 최근 천식관련 cytokine으로 주목받고 있는 IL-6의 생성과 관련된 억제활성을 측정하였다. 화합물 1, 5, 9 및 21이 IL-6 생성을 각각 IC50 1.62, 0.73, 3.01과 4.02 μM 수준에서 억제함을 확인할 수 있었고 이 중 활성 분획물의 대표 지표성분인 화합물 9 (maackiain)의 경우는 in vivo murine asthma 모델에서도 기관지내 백혈구 및 호산구 증가에 대해 유의적인 억제 효과를 보여 활성 분획의 quality control을 위한 active marker로서 선정이 가능함을 확인하였다. 하지만 분리된 활성성분들의 경우 활성분획 대비 수율이 낮고 여러 가지 위험인자의 복합적인 인과관계에 의하여 발생되는 다인성 질환인 천식에 대한 multifunction 효과를 충분히 얻기는 어렵다고 판단하였다. 이에 상업적으로 생산이 가능하고 multifunction 효과를 기대할 수 있는 산두근 n-BuOH 분획을 가지고 천식치료제를 개발하는 것이 타당하다고 판단하였다. 이에 산두근 n-BuOH 분획을 SKI3301로 명명하고 다양한 in vitro, in vivo 약효연구 및 기전연구를 수행하였다. 감작된 기니픽의 적출기관지를 적출하여 organ-bath에 현수한 후 항원에 노출하여 유도되는 in vitro 기도 수축에 대한 억제 효과를 평가한 결과 용량의존적으로 현저한 수축억제 활성을 보였다. 이러한 강한 기도수축 억제 활성은 알러지성 수축 및 루코트리엔 의존성 수축의 두가지 in vivo 모델에서도 유의한 효과를 보였고 모두 대조약인 몬테루카스트 (montelukast) 대비 동등 이상의 효과를 보였다. 또한 기관지 수축 이외에 천식 질환의 또 한가지 특징인 기관지 염증에 대한 효과를 측정하기 위해 대표적인 in vivo 천식염증 측정 모델인 murine asthma 모델을 사용하여 그 효과를 측정한 결과 역시 유의한 천식염증 억제 효과를 관찰할 수 있었다. 이러한 항천식 효과는 단일 기전으로는 설명하기 어려운데 이에 대한 기전을 규명하고자 천식관련 매개체의 활성검색중 효과를 보인 5-lipooxygenase (5-LO), phosphodiesterase (PDE) 3/4, thromboxane synthase (TxS)에 대해 추가 시험을 진행하였다. 5-LO에 대해서는 1.61 µg/mL, PDE3에 대해서는 11.8 µg/mL, PDE4에 대해서는 5.56 µg/mL, TxS에 대해서는 0.634 µg/mL의 IC50를 보여 해당 활성 분획이 multifunction을 가짐을 유추할 수 있었다. 결론적으로 SKI3301 성분연구를 통하여 화합물 1, 5, 9, 21이 IL-6 생성 억제효과가, 화합물 9는 천식염증 억제에 직접적 효과가 있음을 확인하였고 이러한 물질을 포함하고 있는 SKI3301에 대한 다양한 약효모델과 기전연구 결과 우수한 천식치료 효과를 보임을 알 수 있었다. 따라서 산두근으로부터 제조된 SKI3301은 항천식 치료 효과를 갖는 의약품으로 개발하기에 충분한 가치가 있음을 확인하였다.