서 론
재료 및 방법
시험 물질
실험 동물
질병활성지수(Disease activity index, DAI) 측정
조직병리학적 분석
사이토카인(IL-6, IL-22) 분비량 측정
통계 처리
결과 및 고찰
DSS 유도 마우스에서 ARE처리에 의한 질병활성지수(DAI) 개선효과
ARE처리에 의한 대장길이, 대장 무게 및 비장 무게 변화
DSS 유도 대장염 마우스에서 ARE의 대장 조직 보호 효과
ARE 처리에 의한 혈액 내 사이토카인(IL-6, IL-22) 생성변화
요약 및 결론
서 론
염증성장질환(Inflammatory bowel disease, IBD)은 대장에 발생하는 만성적인 난치성 염증질환을 말하며, 특발성 염증성장질환인 궤양성 대장염(Ulcerative colitis, UC)과 크론병(Crohn’s disease, CD)등이 있다(Kaplan, 2015). 특히, 궤양성 대장염은 대장 점막 또는 점막하층에 국한된 염증이 특징인 호전과 악화가 반복되는 원인 불명의 염증성 장질환으로, 혈변(Hematochezia), 설사(Diarrhea), 대변 절박증(Urgency), 뒤무직(Tenesmus), 경련성 복통(Abdominal colicky pain), 체중감소(weight loss) 등이 증상으로 나타난다(Conrad et al., 2014). IBD 발병원인은 서구화된 식사습관, 불규칙한 식사, 스트레스 증가 등의 환경적 요인과 유전적 요인, 그리고 장 내에 존재하는 세균에 대한 과도한 면역반응 등이 주요 요인으로 여겨지고 있으며, 전세계적으로 매년 발병률이 꾸준히 증가하고 있다(Ananthakrishnan et al., 2018; Roncoroni et al., 2022; Zuo et al., 2019). 더욱이 많은 연구를 통해 IBD의 진단과 치료에 대한 과학적인 근거가 제시되어지고 있으나, IBD의 임상 양상은 비특이적이며, 환자에 따라 내시경 및 조직병리 소견이 다양하고 상이하여 IBD 진단은 포괄적인 신체 검진과 병력 청취, 혈액검사, 대변검사, 내시경 소견, 조직검사 소견, 영상 소견을 통해 진단되어지고 있지만 전문의에 주관적인 판단과 경험에 의존하는 경향으로 환자의 정확한 진단과 적절한 치료방법 선정에 대한 중요성이 강조되고 있다(Choi and Kim, 2009; Jeen and Kim, 2009).
가장 널리 사용되는 궤양성 대장염 실험모델은 가변적인 분자량의 황산기를 포함하는 수용성 다당류인 Dextran sodium sulfate(DSS)을 장세포에 처리하거나 동물에 음용 시켜 대장염을 유도한 후 연구에 활용된다. DSS로 유도한 궤양성 대장염 동물모델에서 나타나는 대표적 증상으로는 체중감소, 설사, 혈변, 대장길이의 축소, 대장 무게 및 비장 무게 증가, 대장 점막의 궤양, 면역세포 침윤이 관찰되며, 인간의 궤양성 대장염 환자 증상과 매우 유사하다. 또한 DSS로 유도한 궤양성 대장염 모델은 연구의 신속성, 단순성, 재현성, DSS 투여농도 및 빈도에 따른 질환유도 제어가 용이하여 대장염 연구에 많이 활용되고 있다(Chassaing et al., 2014; Okayasu et al., 1990).
본 연구에서 사용되는 돌단풍(Aceriphyllum rossii 혹은 Mukdenia rossii (Oliv.) Koidz.)은 범의귀과(Saxifragaceae) 돌단풍속(Mukdenia)으로 분류되는 관속식물로, 연한 잎은 나물로 식용하고 작은 꽃이 무리 지어 피기에 관상용으로 가꾸거나 재배하며 민간요법으로서 돌단풍 건초는 심장 기능을 강화하는 강심작용과 이뇨 등에 약으로 사용하였다. 더욱이 돌단풍의 성분분석 연구를 통해 여러 flavonoids, triterpenes, triterpenoids 계열의 화합물을 분리 동정하여 보고되었으며, 분리 동정한 화합물의 항산화, 항염, 항균, 항암, 항보체 효능이 밝혀졌다(Han et al., 2004; Kim et al., 2014; Min et al., 2008; Zheng et al., 2010). 또한, 돌단풍에서 분리 동정한 3-oxolean-12-en-27-oic acid이 염증성 인자인 산화질소의 생성을 억제하고, 유발 유도성 산화질소(inducible nitiric oxide, iNOS), cyclooxygenase-2 (COX-2), interleukin-6(IL-6)의 활성을 억제를 확인하였고(Trang et al., 2014), 돌단풍 에탄올 추출물을 활용한 항산화 및 주름개선과 미백효과에 대한 효능이 보고되었다(Ha et al., 2015). 그러나, 현재 돌단풍에 관한 생리학적인 연구가 미비한 상태이며, 궤양성 대장염과 관련한 돌단풍의 효능에 대해서는 전혀 알려진 바 없다. 이에 본 연구에서는 돌단풍 추출물을 활용하여 DSS 유도 궤양성 대장염 모델에서의 장 건강 개선 효능을 검증하고자 한다.
재료 및 방법
시험 물질
돌단풍의 장 건강(DSS 유도 궤양성 대장염모델 활용)개선 효능을 평가하기 위하여 충청북도에서 수확한 돌단풍 지상부(47.9 g)를 세절한 후, 10배의 100% absolute ethyl alcohol(EtOH)을 용매로 하여 초음파추출기(JAC-4020, KODE, Korea)에서 1.5시간 3회 추출하고, 추출한 용액은 여과 및 동결 견조(TFD8503, Ilshinbiobase, Korea)하여 돌단풍 추출물(3.46 g)을 획득하였다(수율: 7.2%). 획득한 돌단풍 추출물을 마우스모델에 투여하기 위하여 추출물을 칭량하여 Phosphate-buffered saline(PBS)로 투여 농도(저농도: 10 mg/kg/day, 고농도: 100 mg/kg/day)에 맞게 희석한 후 연구에 사용하였다.
실험 동물
6주령의 C57BL/6 수컷 마우스를 대한바이오링크에서 구입하여 12시간 자동 명암조절 되는 동물사육실(온도 23 ± 1°C, 습도 55 ± 5%)에서 1주간 적응시킨 후, 마우스의 체중을 측정하여 무작위 법으로 그룹당 5－7마리씩 4그룹으로 나누었다. 실험군은 (1) 정상군(Normal control, NC), (2) DSS 처리군(2% DSS, DSS), (3) 저농도 돌단풍 추출물 투여군(DSS + 10 mg/kg ARE, ARE10) (4) 고농도 돌단풍 추출물 투여군(DSS + 100 mg/kg ARE, ARE100)으로 나누었다. ARE의 궤양성 대장염 개선효과를 관찰하기 위하여 돌단풍 추출물은 200 µL 용량으로 매일 경구투여하였고, 정상군과 DSS 처리군은 동량의 PBS를 경구투여하였다. 급성 궤양성 대장염 유도는 멸균 수돗물에 녹인 2% DSS(M.W. 36,000－50,000 Da, MP biomedicals, USA)를 5일간 음용수로 공급하였고, 이후 정제수로 교체하여 공급하였다. 본 연구의 동물실험은 (재)홍천메디칼허브연구소 실험동물운영위원회 승인을 받아 규정을 준수하여 수행하였다(승인번호: HIMH A23-02).
질병활성지수(Disease activity index, DAI) 측정
질병활성지수(DAI)는 2% DSS를 5일간 공급하고, 실험 기간(14일) 동안 매일 같은 시간에 체중을 측정하고 설사와 혈변지수 측정은 ColoScreen III(Helena Laboratories)을 이용하여 측정하였다. DAI는 Table 1에서 제시한 기준으로 체중 변화, 설사지수, 혈변지수를 각 항목당 최대 4점으로 평가하였다(Berberat et al., 2005).
Table 1.
Evaluation of disease activity index (DAI)
| Score | Weight Loss (%) | Bloody Stool | Stool Consistency |
| 0 | None | None | Normal |
| 1 | 0－10% | - | Soft but still formed |
| 2 | 10－15% | Hemoccult (+) | Loose stools |
| 3 | 15－20% | - | - |
| 4 | > 20% | Gross bleeding | Diarrhea |
조직병리학적 분석
10% 중성완충포르말린(Neutral Buffered Formalin, NBF) 용액에 두루마리 형태로 고정한 대장조직은 파라핀 포매(embedding) 후, 5 µm 두께로 박절(cutting)하여 H&E염색을 시행하였다. 조직병리학적분석은 염증세포의 침윤(inflammatory cell infiltration)정도와 대장점막조직의 손상(epithelial change & ulceration)정도를 Table 2의 기준으로 분석하였다(Erben et al., 2014). 장점막의 손상에 대한 정량적 분석은 점막층의 장샘의 소실이 전체 점막층의 2/3 이상인 부위의 실재 길이를 측정하며, 전체 길이에 대한 비율을 계산하여 비교하였다.
Table 2.
Histopathological colitis score
사이토카인(IL-6, IL-22) 분비량 측정
실험 종료 후, 마우스를 심마취 하고 안와에서 채취한 혈액을 2,500 rpm에서 10분간 원심 분리하여 혈장을 분리하고 혈중 IL-6 및 IL-22의 생성량은 ELISA Kit(R&D systems, USA)를 이용하여 제조회사가 제시한 실험방법에 따라 측정하였다(Lee et al., 2021).
통계 처리
모든 분석 수치는 mean ± SD으로 나타내었고, GraphPad Prism 7.0(GraphPad software) 프로그램을 이용하여 통계 분석을 수행 및 그래프를 생성하였다. 조직길이 및 무게, 조직병리학적분석, 사이토카인 분비량 변화는 one-way analysis of variance(ANOVA) 및 Tukey’s post-hoc test를 이용하였고, 일자 별 질병활성지수(체중변화, 설사지수, 혈변지수)는 Two-way ANOVA 및 Dunnett’s post-hoc test로 사후 검증하여 p < 0.05 이상일 때만 통계적으로 유의성 있는 것으로 판단하였다.
결과 및 고찰
DSS 유도 마우스에서 ARE처리에 의한 질병활성지수(DAI) 개선효과
DSS로 궤양성 대장염을 유발하는 메커니즘은 불분명하지만 DSS가 직접적으로 대장내벽의 상피단층 및 점막조직의 손상(goblet cell 및 crypt 구조손상)을 유도하여 점막궤양, 점막고유층에 면역세포 침윤이 증가하면서 염증성 장내용물이 기저조직으로 살포되어 대장염을 유발한다는 가능성이 보고되었으며, DSS에 의해 활성산소를 포함하는 염증성 사이토카인의 분비가 증가되고 염증반응이 가속화되는 것이 궤양성 대장염의 발병원인으로 보고되었다(Chassaing et al., 2014; Oh et al., 2013). 이에, 본 연구에서는 DSS로 유도한 궤양성 대장염 마우스를 활용하여 돌단풍 추출물의 농도 별 처리에 의한 대장염 개선효과를 확인하기 위해 14일의 실험기간(2% DSS 5일간 공급) 동안 나타나는 궤양성 대장염의 증상인 체중감소, 설사정도, 혈변지수를 Table 1에서 제시한 기준으로 합산하여 DAI를 측정하였다. 결과 확인 시, DSS 처리군은 7일부터 9일까지 정상군 대비 체중이 급격히 감소하였으나(7일차: 88.19 ± 5.15%, p < 0.0001; 8일차: 85.05 ± 3.06%, p < 0.0001; 9일차: 84.16 ± 3.22%, p < 0.0001) 돌단풍 저농도 처리군(2% DSS + 10 mg/kg ARE, ARE10) 은 7일차: 94.40 ± 5.62%, p < 0.05; 8일차: 90.08 ± 6.82%; 9일차: 89.68 ± 7.84% 이며, 돌단풍 고농도 처리군(2% DSS + 100 mg/kg ARE, ARE100)은 7일차: 91.78±3.94%; 8일차: 90.26 ± 6.42%; 9일차: 92.12 ± 9.29%, p < 0.01으로 DSS 처리군에 비해 체중감소가 완화되었다(Fig. 1A). 설사지수 비교 시, DSS 처리군은 6일부터 9일까지 증가가 크게 관찰되지만(6일차: 2.29 ± 0.76, p < 0.0001; 7일차: 1.86 ± 0.38, p < 0.0001; 8일차: 3.14 ± 1.07, p < 0.0001; 9일차: 1.71 ± 0.49, p < 0.0001), ARE10은 6일차: 1.40 ± 0.55, p < 0.01; 7일차: 1.20 ± 0.45; 8일차: 1.00 ± 0, p < 0.0001; 9일차: 1.00 ± 0, p < 0.05)이며, ARE100은 6일차: 1.00 ± 0.71, p < 0.0001; 7일차: 1.60 ± 0.55; 8일차: 1.00 ± 0, p < 0.0001; 9일차: 1.40 ± 0.89로 DSS 처리군에 비해 설사지수의 완화를 확인하였다(Fig. 1B). 혈변지수의 경우, DSS 처리군은 3일부터 6일까지 증가가 크게 관찰되지만(3일차: 2.29 ± 1.38, p < 0.0001; 4일차: 2.57 ± 0.98, p < 0.0001; 5일차: 3.43 ± 0.98, p < 0.0001; 6일차: 2.57 ± 0.98, p < 0.0001), ARE10은 3일차: 2.00 ± 0, 4일차: 2.00 ± 0; 5일차: 2.00 ± 0, p < 0.01; 6일차: 2.00 ± 0)이며, ARE100은 3일차: 1.60 ± 0.89; 4일차: 2.00 ± 0; 5일차: 2.00 ± 0, p < 0.01; 6일차: 2.00 ± 0)으로 DSS 처리로 증가한 혈변지수에 돌단풍 추출물의 개선효과가 있음을 확인하였다(Fig. 1C). 최종적으로 체중변화, 설사, 혈변지수를 합산하여 평가한 DAI에서도 DSS처리군에 비해 돌단풍 추출물 처리군(ARE10, ARE100) 모두에서 DAI의 감소를 관찰하였으며, 특히 DAI가 가장 높은 8일차 비교 시, DSS 처리군: 7.71 ± 1.26, p < 0.0001; ARE10: 4.80 ± 1.10, p < 0.0001; ARE100: 4.60 ± 0.89, p < 0.0001로 확인하였다(Fig. 1D). 또한, 이전 보고된 결과에서 궤양성 대장염 효능검증의 양성대조약물로 사용되는 5-aminosalicylate(5-ASA)와 돌단풍 추출물의 간접적인 효능 비교 시, 5일간 2% DSS 공급으로 증가하는 DAI에서 5-ASA 처리군(DSS + 200 mg/kg 5-ASA)에서는 DSS 처리군과 유의적인 변화(체중, 설사, 혈변)를 나타나지 않았지만(Li et al., 2015), 돌단풍 추출물(ARE10: 36%, ARE100: 40%)은 유의적인 개선효과를 확인하였다. 추가적으로, DSS로 유도한 궤양성 대장염 마우스 모델(5일간 2% DSS 공급)에서 DSS의 공급이 종료된 이후(8일차)까지 체중변화, 설사지수, 혈변지수를 합산한 DAI는 급격하게 증가하고, 9일차 이후부터 DSS에 의해 증가한 DAI가 완만하게 감소하였다. 이는 DSS 공급으로 증가한 DAI가 DSS 투여 종료 이후(9일차 이후) 체중, 설사, 혈변 증상이 회복된 것이라 생각되며(López-Estévez et al., 2021), DSS의 공급이 종료된 이후 DSS 처리군과 돌단풍 추출물 처리군과 비교 시, 돌단풍 추출물 처리군(ARE100)에서 궤양성 대장염 증상의 완화가 관찰되었다.
Fig. 1.
Effects of ARE extract on DAI score, body weight loss, bloody stool, and stool constancy. C57BL/6N mice (male, 6 weeks of age) were administered 2.0% DSS in drinking water (ad libitum) and treated with or without ARE (10 or 100 mg/kg/day; p.o). (A) Body weight, (B) stool consistency score, (C) bloody stool score, and (D) DAI were measured once daily during the experimental period (14 d). Each data represents the percentage or mean ± SD. Statistical differences were determined by two-way ANOVA with Dunnett’s post hoc test (n = 5－7 per group; #p < 0.05, ##p < 0.01, ###p < 0.001, ####p < 0.0001 compared to NC; and *p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001, ****p < 0.0001 compared to 2% DSS).
ARE처리에 의한 대장길이, 대장 무게 및 비장 무게 변화
DSS 처리로 유도되는 궤양성 대장염 마우스 모델에서 과도한 염증반응으로 인해 대장의 길이가 짧아지고 대장 길이 대비 대장 무게가 증가하는 특징이 잘 알려져 있다(Chen et al., 2017). 이에 돌단풍 추출물 처리에 의한 궤양성 대장염 마우스 모델에서 대장 길이 단축 및 대장 무게(무게/길이) 증가의 완화 효과를 확인하였다. 결과 확인 시, 정상군의 대장의 길이는 평균적으로 8.06 ± 0.28 cm이며 DSS 처리군은 6.97 ± 0.21 cm(p < 0.0001)로 DSS에 의해 대장의 길이가 유의적으로 감소하였고, ARE10은 7.83 ± 0.29 cm(p < 0.01), ARE100은 7.70 ± 0.53 cm(p < 0.5)으로 DSS에 의한 대장길이 감소를 유의적으로 개선하였다(Fig. 2A and 2B). 또한, 대장 무게(무게/길이) 측정 시, 정상군은 24.84 ± 2.49 mg/cm이며 DSS 처리군은 46.26 ± 7.25 mg/cm으로 유의적으로 증가하였고(p < 0.0001), ARE10은 35.6 ± 7.04 mg/cm, ARE100은 37.63 ± 6.37 mg/cm으로 DSS에 의해 증가한 대장 무게를 감소시켰다(Fig. 2C). 더욱이, 화학적으로 유발된 대장염의 중증도를 측정하기 위하여 면역세포 침윤과 같은 원인으로 증가된 염증반응에 의한 비장 무게변화(Chassaing et al., 2014; Cochran et al., 2020)도 앞선 대장 무게 변화와 유사하게 정상군은 59.74 ± 5.79 mg인 반면에 DSS 처리군은 113.60 ± 15.31 mg으로 유의적으로 증가하였고(p < 0.0001), ARE10은 92.33 ± 19.39 mg (p < 0.5), ARE100은 76.45 ± 22.37 mg(p < 0.01)으로 DSS에 의해 증가한 비장 무게를 돌단풍 추출물이 유의적으로 감소시켰다(Fig. 3A and 3B). 위 결과를 통해 돌단풍 추출물이 DSS로 증가한 대장 내 염증반응을 감소시켜 궤양성 대장염의 증상인 대장길이 단축, 대장 및 비장 무게 증가에 대한 완화 효능이 있음을 제시하였다.
Fig. 2.
Effects of ARE extract on colon shortening and weight in DSS-induced colitis. (A) Representative photographs of colon tissues in each group. (B) Colon length and (C) colon weight were measured after the mice were euthanized. The data represent the percentage or mean ± SD. Statistical differences were determined by one-way ANOVA with Tukey’s post hoc test (n = 5－7 per group; ####p < 0.0001 compared to NC; and *p < 0.05, **p < 0.01 compared to 2% DSS).
Fig. 3.
Effects of ARE extract on spleen weight in DSS-induced colitis. (A) Representative photographs of spleen tissues in each group. (B) Colon weight was measured after the mice were euthanized. The data represent the percentage or mean ± SD. Statistical differences were determined by one-way ANOVA with Tukey’s post hoc test (n = 5－7 per group; ####p < 0.0001 compared to NC; and *p < 0.05, **p < 0.01 compared to 2% DSS).
DSS 유도 대장염 마우스에서 ARE의 대장 조직 보호 효과
궤양성 대장염은 대장 점막의 충혈 및 출혈이 일어나며 대장점막의 다발적 궤양이 발생한다. 이에, 돌단풍 추출물의 대장 조직 보호효과 확인하기 위해 DSS 처리로 유도된 궤양성 대장염 마우스의 대장조직을 이용하여 조직병리학적 변화를 확인하였다. 결과 확인 시, DSS 처리군의 경우 Table 2에서 제시한 조직병리점수가 6.00 ± 0.00(p < 0.0001)으로 검사한 개체 모두에서 염증 세포의 침윤과 점막 손상 정도가 최고를 나타내었다. 하지만, ARE10에서는 염증세포 침윤 및 대장조직 손상지수는 3.75 ± 2.06(62.5% of DDS 처리군)을 나타내어, DSS 처리군에 비하여 상대적으로 완화된 것으로 판단되었다. 또한, ARE100의 경우, 염증세포 침윤 및 대장조직 손상지수는 3.67 ± 1.53(61.2% of DDS 처리군)으로 관찰되어 돌단풍 추출물 처리가 궤양성 대장염에서 나타나는 대장조직의 염증세포 침윤과 점막 손상에 완화효과가 있음을 제시하였다(Fig. 4A－4D). 더욱이, 심한 염증 및 장점막 손상 부위의 길이 분석을 위하여 장 전체의 길이와 심한 손상을 보이는 부위의 실재 길이를 이미지 분석장치로 측정하여 전체 장 길이에서 심한 손상 부위의 비율을 확인 시, 심한 손상을 나타내는 장의 길이는 DSS 처리군에서 평균 8.71 mm(전체 길이의 약 16.2%, p < 0.001)로 가장 길었으며, ARE10은 평균 4.61 mm(전체 길이의 7.89%)로 짧았다. ARE100은 심한 손상부위의 길이가 DSS 처리군에 비하여 크게 짧아졌으며, 평균 길이는 3.16 mm(전체 길이의 5.61%, p < 0.05)를 나타났다(Fig. 4E and 4F). 위 결과를 통해 ARE100에서 DSS에 의해 유발된 염증세포 침윤 및 대장 조직손상을 가장 많이 완화효과가 있음을 확인하였다.
Fig. 4.
Effects of ARE extract on the histological score in DSS-induced colitis. (A) Representative portion of colon tissues was stained with H&E (Scale bar: 100 μm; m, mucosa; sm, submucosa; mm, muscular layer). (B) Histological score, (C) inflammatory cell infiltrate, (D) intestinal architecture, (E) percent of intestine length with severe injury, and (F) length of intestine with severe injured mucosa were estimated in mice with DSS-induced colitis. Values are the mean ± SD. Statistical differences were determined by one-way ANOVA with Tukey’s post hoc test (n = 3－5 per group; ###p < 0.001, ####p < 0.0001 compared to NC; and *p < 0.05, ***p < 0.001 compared to 2% DSS).
ARE 처리에 의한 혈액 내 사이토카인(IL-6, IL-22) 생성변화
IL-6는 체 내 면역 및 염증 반응을 조절하는 사이토카인으로, 염증성 대장염 환자 및 실험 모델에서 IL-6 생성이 증가하고 면역세포의 침윤과 조직 붕괴에 관여함이 잘 알려져 있으며(Atreya and Neurath, 2005; Mudter and Neurath, 2007), IL-10 계열 사이토카인에 속하는 IL-22는 미생물 감염에 대한 숙주방어에 중요한 역할을 하며 면역질환인 건선, 크론병, 간염 및 류마티스 관절염을 비롯한 다양한 면역질환과 밀접하게 연관되어 있음이 보고되었다(Zhao et al., 2023). 이에, 돌단풍 추출물에 의한 궤양성 대장염 마우스 모델의 혈액 내 IL-6과 IL-22의 생성량 변화를 확인하였다. 결과 확인 시, DSS 처리로 IL-6 생성량이 평균적으로 22.77배(정상군: 4.39 ± 0.84%; DSS 처리군: 100 ± 15.63%, p < 0.0001) 유의적으로 증가하였고, 돌단풍 추출물을 함께 처리 시, DSS에 의해 증가한 IL-6 생성량이 유의적으로 감소하였다(ARE10: 20.16 ± 25.28%, p < 0.0001; ARE100: 29.28 ± 30.36%, p < 0.001)(Fig. 5A). IL-22 생성의 경우, DSS 처리로 IL-22 분비가 평균적으로 4.55배(정상군: 22.00 ± 11.67%; DSS 처리군: 100 ± 28.54%, p < 0.0001) 유의적으로 증가하였고, DSS와 돌단풍 추출물을 함께 처리 시, DSS에 의해 증가한 IL-22 생성량이 유의적으로 감소하였다(ARE10: 37.86 ± 6.84%, p < 0.0001; ARE100: 38.47 ± 9.35%, p < 0.001)(Fig. 5B).
Fig. 5.
Effect of ARE on pro-inflammatory cytokines expression in DSS-induced colitis mice plasma. (A) ELISA analysis of IL-6 and IL-22 production with ARE10 or ARE100 in plasma of mice with DSS-induced colitis. Statistical differences were determined by one-way ANOVA with Tukey’s post hoc test (n = 4－6 per group; ####p < 0.0001 compared to NC; and ***p < 0.001, ****p < 0.0001 compared to 2% DSS).
위 결과들을 종합해 볼 때, 본 연구는 DSS로 유도한 궤양성 대장염 모델에서 증가된 DAI를 돌단풍 추출물이 농도의존적으로 개선시키고, 대장조직 손상 억제 및 염증반응 완화 가능성에 대하여 처음으로 제시하였다. 더욱이 이전 보고된 연구결과에서 돌단풍 추출물 내 활성물질인 flavonoid 계열의 quercetin과 kaempferol을 분리 동정하였으며(Kim et al., 2014), quercetin 및 kaempferol이 궤양성 대장염의 예방 및 개선효과(DAI, 대장길이 단축억제, 대장조직 보호, 혈액 내 염증성 사이토카인 생성량 감소)가 있음이 보고되었기에(Kottakis et al., 2022; Qu et al., 2021) 돌단풍 추출물에 의한 궤양성 대장염 개선효과는 추출물 내 활성물질이 갖는 항염증 활성에 기인할 수 있다고 생각된다. 그러나, 아직까지 돌단풍 추출물의 궤양성 대장염 개선효과에 대한 장 내 면역체계 조절인자 관련성 및 질환 특이적 신호기전에 대해서는 명확하게 규명하지 못하였기에 추가 연구를 통해 확인할 예정이다. 마지막으로 5-aminosalicylate(5-ASA), glucocorticosteroids, azathioprine 및 cyclosporine은 궤양성 대장염 치료에 일반적으로 사용되는 약물이지만 장기간 사용하면 심각한 독성을 유발하는 부작용을 지니고 있어(Baumgart and Sandborn, 2007; Zhang et al., 2016) 궤양성 대장염 치료를 위한 부작용이 없는 천연소재 및 기능성 식품에서 추출한 대체 후보 소재 탐색연구의 중요성이 주목받고 있다. 이에 천연소재인 돌단풍 추출물을 활용한 본 연구는 궤양성 대장염 치료제 및 건강기능식품 개발에 대한 중요한 기초자료로 활용될 것이라 기대한다.
요약 및 결론
본 연구는 DSS 유도 궤양성 대장염 마우스 모델을 활용하여 충청북도에서 수확한 돌단풍(지상부)를 에탄올을 용매로 하여 획득한 돌단풍 추출물의 궤양성 대장염에 대한 개선효과를 분석하였다. 먼저, 돌단풍 추출물이 2% DSS 처리에 의한 궤양성 대장염의 개선효과를 확인하기 위하여 돌단풍 추출물을 매일 같은 시간에 저농도(10 mg/kg ARE, ARE10), 고농도(100mg/kg ARE, ARE100)로 DSS 유도 궤양성 대장염 마우스 모델에 경구투여 하였을 때, 질병활성지수(체중감소, 설사지수, 혈변지수)가 DSS 처리군에 비해 완화된 효과를 확인하였고, 궤양성 대장염 모델에서 나타나는 대표적 증상인 대장길이 단축, 대장길이 대비 무게 및 비장 무게의 증가도 돌단풍 추출물 처리에 의해 개선됨이 관찰되었다. 더욱이, 조직병리학적 분석결과에서도 DSS에 의한 대장조직 붕괴, 면역세포 침윤, 심한 염증을 보이는 대장조직 길이의 증가가 돌단풍 추출물 처리에 의해 유의적으로 개선되었다. 마지막으로 염증반응 지표로 활용되는 IL-6 및 IL-22 생성량 변화 확인 시, 돌단풍 추출물 처리군에서 DSS에 의해 증가한 IL-6과 IL-22 생성량이 유의적으로 감소하는 경향이 관찰되었다. 위 결과들을 종합해 볼 때, 돌단풍 추출물은 궤양성 대장염에서 나타나는 대장조직 붕괴 및 염증반응 증가에 대한 완화 가능성을 제시할 수 있으며, 장 건강 개선효과를 통한 난치성인 염증성 대장염의 치료제 및 건강기능식품 개발에 대한 기초자료로서 활용될 수 있을 것이라 기대된다.
