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가시오갈피 생리활성 기능 탐색
1. 오갈피류의 전례 및 이용 사례
오갈피속은 인삼과 같이 두릅나무과(Araliaceae)속하는 약용식물로
예로부터 중국과 우리나라에서 식물종간의 구별이 없이 오갈피나무로 통칭하여 사용되어 왔는데, 神農本草經(吳, 1974)과 本草綱目(李, 1974)
등에는 강장,강정,신경통, 중풍,당뇨 등에 이용된다 하였으며 동의보감(허, 1959)에는 오갈피가 성분이 따스하고 독이 없으며 五勞와 七傷을
보해주며 堅筋骨하며 强志意한다고 기록되어 있다.
오갈피류는 근육강화, 지구력향상, 피로회복등의 탁월한 효과가
인정되어 건강음료 및 약제로 개발되고 있어 그 수요가 증가 추세에 있다.
그러나 오갈피속 식물중 효능이 가장 우수하다고 알려진
가시오갈피는 원료의 대부분을 수입에 의존하고 있으나, 그 기원이나 성분 및 약효가 불분명하며(Hahn, 1986), 국내에 분포되어 있는
오갈피속 식물만도 약 14종으로(육등, 1976) 외부형태적 특징이 유사한 오갈피속 식물들과 혼동되는 사례도 적지 않다. 한편 오갈피나무속
식물은 백두산을 중심으로 한 한국, 만주, 연해주가 원산지이며(Li, 1944), 특히 Eleutheroside의 성분함량은 중국이나 러시아에서
생산된 것보다 한국산이 월등히 높다고 발표된 바 있다(Wagner, 1982).
오갈피류는 국내외적으로 한방의 치료 및
예방약으로 빈도 높게 이용되고 있고, 연구가 이루어지고 있으나(Lee등, 1966) 이들 각각이 가지고 있는 유용 생리활성들에 대한 전반적인
정량적 비교 분석이 이루어져 있지 않으며, 특히 국내산과 중국산의 생리활성에 대한 비교분석도 전혀 이루어져 있지 않다.
또한 이 같은 생리활성 효과가 보고되어 있는 오갈피류에 대한 보다 명확한 작용 기작을 알기 위해 이들 추출물들의 면역세포 생육촉진 효과를
비교했다. 면역반응 조절에 대해서는 감염에 대한 보호작용, 자기면역 질환, 그리고 암등 여러 가지 질환에 있어서 면역 반응을 조절하려는 시도로
많은 면역 조절제 또는 생물학적 반응 조절제가 연구되고 있다. 생물학적 반응 조절제로서 천연물질은 생체에 투여시 부작용이 거의없고 세포의 기능을
변화시키거나 조절하는데 큰 효과를 나타내는 새로운 물질원이 된다는 점에서 높이 평가되고 있다.(Kupin, 1992) 항산화 작용은 암,
면역기능 저하, 혈관계 질환, 노화의 발생이나 진행의 주요촉진 인자로 생체내에 존재하는 free radical의 관련과 이에 중재되어지는 작용
기작이 오래전부터 알려져 왔으며(Frei, 1994), 항산화제는 체내의 free radical을 소거함으로써 이와 관련된 질병 예방에 이용될
수 있는 것으로 사료되고 있다.
따라서 본 연구는 가시오갈피, 지리오갈피, 오갈피, 중국산 가시오갈피내에서
유효성분함량이 가장 높은 것으로 보고되고(金 등,1980; 金 등, 1996) 있는 근피를 이용하여 추출 용매에 따른 각 추출물들의 생리활성을
체계적으로 탐색하고 각각의 생리활성 효과가 우수한 종류를 선발함과 동시에 신소득 작목으로 개발 가능성이 높은 가시오갈피의 기능성 식품가치를
홍보함으로서 가시오갈피 재배농가의 소득 향상과 국민 건강증진에 기여함을 목적으로 수행하였다.
2. 오갈피류에 관한 연구
오갈피속 식물의 생리활성에 관한 연구는 Zverova등(1966)이
E. sessiliflorum에서 분리된 acanthopanax A,B,C,D의 다원적 추구를 시작으로, 각종 면역 및 항암효과에 대한 연구가
시작되었다. Brekhman등(1969)은 가시오갈피에서 분리한 eleutheroside류의 항피로작용과 항스트레스작용에 대해서 보고 하였는데,
이러한 광범위한 효능이 있는 것은 오갈피 성분이 비특이적, 비국소적으로 생체에 대한 생리적, 화학적 또는 생물학적으로 스트레스에 하여 생체의
면역력을 증대 시켜주는 adaptogenic activity를 갖기 때문이라고 하였고, 특히 acanthoside D(=eleutheroside
E)가 오갈피류에서 분리된 lignan화합물중 가장 높은 생물학적 효과를 나타낸다고 하였다. Takasugi등(1985)은 가시오갈피에서 분리한
syringin(=eleutheroside B)에 기인한 항스트레스 작용과 체온저하에 따른 회복촉진을 보고한 바 있다.
한편
한국산 오갈피류의 효능에 대한 연구로는 간 해독작용, 동물의 생명연장, 대사촉진(韓등,1977), 단백질 합성촉진(盧등,1977)등이
보고되었다. 김(1980)은 Acanthopanax chiisanensis Nakai.의 잎으로부터 분리한 새로운
secotriterpenoid계 glycoside인 chiisanoside의 생물학적 효능 검색결과 항 histamine 작용, 항당뇨작용,
해독작용, 항지방간변성작용등의 생리활성을 보고하였으며, 한등(1989)은 Acanthopanax koreanum Nakai.의 근피 및 수피로
부터 분리한 diterpenoid계 성분들의 소염, 진통작용 검색결과 국소 염증부위에의 백혈구 유주에 대해 매우 강력한 억제작용이 있음을
보고하였다.
또한 오갈피 열수추출액을 흰쥐에 경구 투여하여 지방축적에 미치는 영향을 조사하였는데 오갈피 투여시 지방합성을
억제하여 고지방식이에 의한 비만 유발성 개선효과도 보고된 바 있다.
오갈피속 추출용매별 추출율을 관찰해 본 결과로는
acetonitrile, acetone, chloroform, ethyl acetate로 추출한 용액에서는 검출이 되지 않았고 에탄올, 메탄올,
물 단독용매보다는 혼합용매 사용시 추출율이 높았다고 보고되었다(원등, 1994).
3. 생리활성 탐색 결과
본 실험에서 사용된 각 시료 추출물의 농도는 0.2, 0.4, 0.6,
0.8, 1.0g/ℓ로 조절하여 사용하였다.
가. 암세포에 대한 오갈피류의 반응
각 암 세포에 대한 실험결과 간암세포(Hep3B)의 경우 국내산
가시오갈피 근피를 증류수(1)+에탄올(1)로 혼합한 추출용매를 1.0g/ℓ투여시 94%의 가장 높은 생육억제 활성을 나타냈으며, 또한
공시한 오갈피속를 추출용매 증류수(1)+에탄올(1) 추출하여 관련 균주에 1.0g/ℓ 투여시 80%이상의 생육억제 활성을
나타내었다.(표1)
표1. 간암세포주 (Hep3B)에 대한 오갈피속 추출물의 세포
생육억제 효과
(단위 : %)
폐암세포에 대한 생육억제 활성을 검색한 결과는 국내산 가시오갈피를 순수 ethanol에서 추출하여,
폐암세포(A549)에 추출물을 1.0g/ℓ투여시 92%의 최고 수치를 나타냈으며, 추출용매 모두 농도가 높을수록 생육억제율이 증가되였으며,
오갈피 종류간에는 국내산가시오갈피>지리오갈피>중국산가시오갈피>오갈피순으로 생육억제 활성을 나타내었다(표2).
표2. 폐암세포주 (A549)에 대한 오갈피속 추출물의 세포 생육억제 효과
(단위 : %)
유방암세포(MCF7)에 대한 생육억제 활성을 검토 결과 표3에서와 같이 국내산 가시오갈피를 증류수(1)+에탄올(1)에서
추출하여 유방암 세포주(MCF7)에 1.0g/ℓ 투여한 결과 89%의 생육억제 활성을 보였고, 증류수(1)+에탄올(1)에서 추출한 다른
오갈피류도 추출물농도 1.0g/ℓ에서 70%내외의 생육억제 활성을 나타내었다. 전체적으로 검색된 모든 암세포에서 국내산 가시오갈피 근피 추출물이
다른 오갈피 근피보다 우세한 암세포 생육억제활성을 나타내었으며 용매별로는 증류수(1)+에탄올(1) 혼합 용매에서 가장 좋은 활성을 나타내었고
에탄올, 증류수의 순으로 억제 활성이 나타났다.
표3. 유방암세포주(MCF7)에 대한 오갈피속 추출물의 세포 생육억제
효과
(단위 : %)
그리고 정상세포주(WRL68)에 대한 세포독성은 오갈피속 모두 추출용매와 관계없이 추출물 0.4g/ℓ이하
농도에서 대부분 70%이상의 생존율을 보였으며, 가시오갈피(국내산) 및 지리오갈피가 비교적 세포독성이 낮은 경향을
나타냈다(표4).
표4. 오갈피속 추출물의 정상 간세포(WRL 68)에 대한
세포독성
(단위 : %)
오갈피류 근피의 돌연변이 유발 억제 효과 검색을 위해 먼저, paper disk에 추출물을 100㎕씩 접종하여 예비
실험을 하였는데 모든 시료에서 돌연변이원성은 나타나지 않았으나, 모든 추출물에서 돌연변이 유발억제효과를 보였으며, 특히 국내산
가시오갈피 1：1 용매 추출물(1.0g/ℓ)에서 가장 높은 돌연변이 유발 억제 효과를 나타냈으며 추출용매간에는 에탄올,
증류수추출 순으로 돌연변이 유발 억제효과를 나타났다(그림1). 이러한 항돌연변이원성은 단일 성분에 의한 것이 아니라 여러 성분의 복합적인 작용의
결과로 보이며 가시오갈피 근피 추출물이 강력한 돌연변이원성 물질인 MNNG의 DNA나 RNA와의 결합을 어느정도 억제하는 것으로 추측된다. 이와
같은 결과는 앞서 살펴본 항암 효과와 관련해 오갈피류 근피의 암세포 억제 활성을 예측할 수 있다.
그림1. 오갈피속 추출물의 항돌연변이 억제효과
또한 항암 및 항돌연변이원성을 토대로 오갈피류 근피들이 가지고 있을 것으로 기대되는 생물학적 면역 반응 조절능을 확인하기 위해
인간 면역 세포인 T 세포(Jurkat)에 각각의 추출물들을 농도별로 첨가했을 때의 세포수를 대조군과 비교하여 측정하였다. 그 결과, 추출물의
농도가 증가할수록 T 세포의 생육도는 증가하는 것으로 나타났다. 특히 국내산 가시오갈피를 추출용매 증류수(1)+에탄올(1)에서 추출하여 면역세포
T Cell (Jurkat)에 1.0g/ℓ투여했을 때 275%의 가장 높은 면역증진능을 보였고(표 5), 추출용매별로는 1：1 추출물,
에탄올추출물, 증류수추출물의 순으로 면역활성을 나타냈으며, 오갈피종류간에는 국내산가시오갈피, 지리오갈피, 오갈피, 중국산가시오갈피 순으로
면역활성을 나타내었다.
표5. 오갈피속 추출물의 면역세포 T Cell (Jurkat)에 대한
면역활성
(단위：%)
각 오갈피속의 간기능 보호능은 간장의 고유 기능인 해독작용에 대해 시료가 가지는 활성을 측정하는 것으로 국내산 가시오갈피의 세
가지 추출물 모두에서 190%내외의 높은 활성을 나타냈으며, 특히 국내산 가시오갈피를 증류수(1)+에탄올(1) 추출하여 농도(1.0g/ℓ)에서
241%의 가장 높은 활성을 나타냈으며, 추출용매는 증류수(1)+에탄올(1)에서 효과가 높았고, 지리오갈피, 오갈피,
중국산가시오갈피는 170%내외의 유사한 경향을 보였다(표6).
표6. 오갈피속 추출물의 간기능 증진
(glutathione-S-transferase：GST)
(단위：%)
각 오갈피속의 항산화 활성 검색 결과, 국내산가시오갈피 증류수(1)+ethanol(1)의 추출물 1.0g/ℓ의
농도에서 72%의 항산화 활성을 나타내었다.(표7) 오갈피종류별 항산화 활성은 국내산가시오갈피, 지리오갈피, 오갈피, 중국산가시오갈피의 순으로
나타났으며, 추출용매에 따른 항산화활성은 전체적으로 1：1 추출물에서 높은 활성을 나타냈다.
표7. 오갈피속 추출물의 항산화
활성작용
(단위：%)
따라서 오갈피류 근피를 증류수, 에탄올, 1：1(증류수：에탄올, v/v)로 추출하여 생리활성을 검색한 결과 암세포 생육
억제효과는 검색된 모든 암세포(Hep3B, A549, MCF7)에서 높은 억제 활성을 나타내었고, 특히 간암 세포에서 국내산 가시오갈피 1：1의
추출물 (1.0g/ℓ)이 94%의 가장 높은 생육억제효과를 나타냈으며, 면역증진 실험에서도 국내산 가시오갈피 증류수(1)+ethanol(1)
추출물 1.0g/ℓ의 농도에서 275%로 가장 높은 효과를 나타내었다. 또한 간기능 보호능에서도 241%로 활성도가 가장 높았으며, 抗酸化
실험에서도 국내산 가시오갈피 1 : 1 추출에서 가장 높은 효과를 나타내었다. 따라서 모든 활성 실험에서 1：1 혼합 용매추출물이 에탄올과
증류수 추출물에 비해 좋은 반응을 나타냈으며, 이는 증류수나 에탄올 단일용매 보다 混合溶媒가 유용 생리활성 물질 추출에 유리함을
보여준다.
성 명 : 한 종 수
기관명 및 소속 : 강원도농업기술원
북부농업시험장
원예연구계
기관주소 : (269-830)강원도 철원군 김화읍 청양6리 276-4
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033-458-4783(FAX:033-458-4858)
E-mail : han-chil@hanmail.net
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