갈조갈조류 미역Undaria pinnatifida (Harvey) Suringar의 항염증 활성

Abstract

본 연구는 한국 연안에 많이 분포하는 37종의 해조류들을 대상으로 하여 항염증 활성을 조사하였다. 해조류추출물들은 in vivo에서 쥐의 귀에 염증을 유도하는 phorbol-12-myristate 13-acetate(PMA)에 대해서 억제 반응을 측정하였다. 모두 14종이 항염증 활성을 나타냈고, 그 중 갈조류 미역(Undaria pinnatifida)이 부종과 홍반에 대해서 각각 80%와 78%의 가장 강한 저해 활성을 보였다. 이 연구의 두 번째 부분에서는 미역의 메탄올 추출물의 항염증활성에 초점을 맞추었다. 메탄올추출물은 PMA에 의해서 유도되는 쥐의 귀 부종에 대해10.3mg/ml 값에서 50%의 저해농도(IC50)값을 보였다. 40-mg/ml 메탄올 추출물은 PMA 접종 3시간 전 또는 PMA접종 2시간 후에 주입했을 때 50% 또는 그 보다 더 높은 억제를 유지했다. 엽상체의 잎 부분이 가장 높은 활성을 보였으며, 북방형의 미역이 남방형의 미역보다 약간 더 높은 활성을 가지고 있었다. 통증억제 시험에서는, 메탄올 추출물은 통증을유도하는 acetic acid에 대해 억제효과를 나타냈으며, 그 IC50은 몸무게 kg에 대해 0.48g이었다. 추출물은 또한 효모로 고열이 유도된 쥐에 시험되었을 때 해열의 활성을보였다. 메탄올 추출물은 10g/kg의 구강 투여 후에도 쥐에 아무런 독성을 나타내지 않았다. 미역의 메탄올 추출물은 홍반 반응에 대해서 강력한 저해를보였다. 디지털 사진 분석에의해 측정했을 때, PMA에 의해 유도되어진 쥐의 귀 홍반에 대한 추출물의 IC50값은 15.6mg/ml였다. 홍반을laser speckle flowgraphy을 이용하여 측정했을 때 추출물의 IC50값은 18.1mg/ml였다. In vivo 상에서, 10mg/ml의 추출물 농도는 10-6M noradrenaline에 의해서 유도되어진 혈관 수축의 약 20%까지 혈관을수축시켰다. 이 연구에서 미역으로부터 stearidonic acid(SA)와eicosapentaenoic acid(EPA)의 2개의 항염증적인 omega-3 고도불포화지방산(PUFAs)과 arachidonic acid(AA)의 pro-inflammatory ω6 PUFA을 분리하였다. SA는phorbol myristate acetate에 의해 유도되어진 쥐의 귀 염증 증상인 부종, 홍반, 혈류에 대해서 각각 58, 114, 85mM의 IC50값을 나타내었다. EPA는 부종, 홍반, 혈류에대해 IC50값은 각각 76, 153, 78mM였다. 비록 AA가 낮은 농도에서 10시간 후에 항염증활성을 보였지만, 80mM이상의AA 투여는 1시간 후에 염증 증상을 유도했다. 성숙한엽상체는 일반적으로 어린 엽상체보다 더 많은 양의 PUFAs를 가지고 있었다. 해조류 잎은 다른 부분에서 발견되어진 것보다더 많은 ω3 PUFAs를 가지고있었다. 반면 가근부위는 매우 높은 양의 AA를 포함했다. 늦은 수확시기의 엽상체는 PUFAs 중 특히 AA의 양이 증가된 것으로 보였다. 결론적으로, 갈조류 미역은 염증 질병의 예방 및 치료에 이용되어지는 약품 및 화장품의 첨가제 재료로써도 이용될수 있는 강력한 항염증성분을 가지고 있다고 볼 수 있다.

In this study, 37 seaweeds species have been screened to investigate the anti-inflammatory activity of common seaweeds available in Korean peninsula. The seaweed extracts were tested in laboratory assays against in vivo phorbol-12-myristate 13 acetate (PMA) induced mouse ear inflammation model. A total of 14 species displayed anti-inflammatory activity, of which two showed strong suppressive activity against inflammation. The brown alga Undaria pinnatifida had shown the strongest inhibition activity (80%) against edema and also erythema (78%). The second part of this study was focused on the anti-inflammatory activities of a methanol extract of U. pinnatifida. Methanol extract showed a 50% inhibitory concentration (IC50) value of 10.3 mg/ml against mouse ear edema induced by PMA. A 40-mg/ml methanol extract maintained a 50% or higher suppression when applied either 3 h before or 2 h after PMA application. With the extract application, edema diminished to half maximal levels after 23 h compared to 31 h with vehicle. The blade part of the thallus showed the highest activity, while the northern forma of U. pinnatifida had a slightly higher activity than the southern forma. In the analgesic test, the methanol extract showed a suppressive effect on acetic acid-induced writhing response, with an IC50 of 0.48 g/kg body weight. The extract also showed antipyretic activity when tested in yeast-induced hyperthermic mice. The methanol extract showed no toxicity to mice after an oral administration of 10 g/ kg. The methanol extract of U. pinnatifida exhibited potent inhibition of erythematous inflammation. Assessed by digital photo analysis, the IC50 of the extract on mouse ear erythema induced by PMA was 15.6 mg/ml. The IC50 value of the extract when erythema was measured using laser speckle flowgraphy was 18.1 mg/ml. In an in vitro preparation, a 10 mg/ml concentration of extract contracted blood vessels to approximately 20% of the maximal contraction induced by 10^(-6) M noradrenaline. Erythema reduction to half-maximal values took 12 h with 40 mg/ml extract, compared to 25 h with vehicle application. The methanol extracts suppressed erythema by 50% when applied within 1 h before or 15 min after PMA application. Extracts prepared from different seaweed tissues varied in effect, with the blade showing the greatest anti-erythema activity. In addition, the northern forma of U. pinnatifida had slightly more activity than the southern forma. Finally, two anti-inflammatory omega-3 polyunsaturated fatty acids (PUFAs) of stearidonic acid (SA) and eicosapentaenoic acid (EPA) and one pro-inflammatory ω6 PUFA of arachidonic acid (AA) were isolated from the edible brown alga Undaria pinnatifida. SA was active against mouse ear inflammation induced by phorbol myristate acetate, with IC50 values of 58, 114, and 85 mM against the inflammatory symptoms of edema, erythema, and blood flow, respectively. EPA was also active against edema, erythema, and blood flow, with IC50 values of 76, 153, and 78 mM, respectively. Although AA at low concentrations showed anti-inflammatory activities when 10 h later, AA doses of more than 80 mM measured induced inflammatory symptoms 1 h later. Mature thalli generally had larger amounts of PUFAs than young thalli. The algal blade contained more ω3 PUFAs than were found in other parts, while the holdfast contained extremely high amounts of AA. Late-season thalli showed increased amounts of PUFAs, especially AA.