Phenylpropanoid 화합물의 항산화 및 항노화 작용

Abstract

목적: 천연물에서 노화억제물질을 찾기 위한 노력의 하나로써 본 연구에서는 식물에 존재하는 phenylpropanoid 유도체들이 갖는 항산화 효과 및 항염 작용과 phenylpropanoid가 갖고 있는 구조와의 상관성을 비교분석하며, 아직 약리 작용이 밝혀지지 않은 collagen 생성과 동물모델에서 상처 치유 효과를 규명하고자 하였다. 재료 및 방법: phenylpropanoid 화합물 구조 중 hydroxyl기와 methoxyl기가 치환된 cinnamic acid, coumaric acid, caffeic acid, chlorogenic acid, sinapinic acid ferulic acid을 검색하였다. 페닐프로파노이드의 항산화 작용을 규명하기 위하여 Cell free system에서 DPPH 라디칼 소거 정량과 xanthine oxidase 활성 억제 측정 및 NBT/XO superoxide 소거 정량을 하였다. 세포내에서 페닐프로파노이드가 세포내에서 생성되는 ROS를 제거하는 지를 규명하기 위하여 RBL 2H3 비만세포에서 DHE를 이용하여 세포내 superoxide 생성을 측정하였고 DCF-DA와 DHR을 이용하여 hydrogen peroxide 생성과 hydroxy radical 생성을 측정하여 항산화 작용을 관찰하였다. 또한 페닐프로파노이드의 항염증 작용을 확인하기 위하여 RBL 2H3 비만세포에서 염증매개 물질인 히스타민과 arachidonic acid 유리 및 prostaglandin E₂ 생성을 측정하였다. 또한 상처치유 과정에서 상처부위에 축적되는 collagen 합성을 NIH 3T3 fibroblast 세포를 이용하여 측정하였으며 페닐프로파노이드의 in vitro에서의 효과가 in vivo 에서도 효과가 나타나는지를 확인하기 위하여 동물 모델을 이용하여 실험하였다. 체중이 20-25 g 정도 되는 숫컷 Balb-c 생쥐를 이용하여 피부 절개 후 상처치유에 미치는 phenylpropanoid의 효과를 관찰하기 위하여 본 실험에서는 절취한 조직을 이용하여 phospholipase A₂ 및 myeloperoxidase 활성과 조직 내 collagen 생성과 Lipid peroxidation 생성을 측정하였다. 결과: DPPH를 이용한 항산화 작용에 있어서 phenylpropanoid 계열의 화합물중 caffeic acid와 그 유도체들은 농도의존적인 항산화 작용이 나타냈으나 cinnamic acid와 coumaric acid는 항산화 작용을 나타내지 않았다. NBT/XO superoxide anion 소거 반응에서는 caffeic acid와 chlorogenic acid 만이 항산화 작용을 나타냈으나, 다른 phenylpropanoid는 항산화 작용을 나타내지 않았다. 이러한 결과로 미루어 볼 때 phenylpropanoid의 항산화 작용은 방향족 환에서 hydroxyl 기가 중요한 작용을 하는 것으로 사료된다. Silica는 RBL 2H3 세포에서 농도 의존적으로 ROS 생성을 증가시켰다. 비록 phenylpropanoid는 silica에 의한 세포내 superoxide anion 생성을 억제하지 않았지만, caffeic acid와 chlorogenic acid는 농도 의존적으로 silica에 의한 세포내 H₂O₂와 hydroxy radical 생성을 억제하였다. 한편 내인성 phospholipase A₂ 활성제인 melittin은 농도 의존적으로 histamine과 arachidonic acid 유리를 증가시켰다. Melittin에 의한 histamine 유리는 caffeic acid와 chlorogenic acid에 의해 농도 의존적으로 억제되었다. melittin에 의한 arachidonic acid 유리는 phenylpropanoid에 의해 아무런 영향을 받지 않았으나, caffeic, ferulic, sinapinic, chlorogenic acid는 melittin에 의한 prostaglandin E₂ 생성을 유의하게 억제하였다. 이러한 phenylpropanoid의 prostaglandin E₂ 생성을 억제한 결과는 phospholipase A₂ 억제보다는 cyclooxygenase 억제에 기인된 것으로 보인다. NIH 3T3 섬유모세포에서 caffeic acid는 collagen-like polymer 합성을 유의하게 증가시켰으며, 피부를 손상시킨 생쥐에서 caffeic acid는 myeloperoxidase 활성 억제, 지질과산화물 생성 억제, phospholipase A₂ 활성 억제 및 collagen-like polymer 합성 증가와 같이, 항염증 효과와 상처 치유 효과를 나타냈다. 결론: 이상의 결과들을 종합하여 볼 때 phenylpropanoid 화합물 중 caffeic acid와 chlorogenic acid가 강한 항산화 및 항염증 작용을 갖고 있음을 알 수 있다. 특히 시험관과 세포를 이용한 항산화 실험 및 동물 모델에서의 항염증 및 상처 치유효과에서 caffeic acid의 작용을 고려하여 볼 때 방향족 환에 hydroxyl기가 항산화 및 항염증 작용에 있어서 매우 중요한 작용을 담당하고 있는 것으로 사료된다.