해조류 미역 가근에서 분리한 방선균 Streptomyces praecox 291-11의 항 염증 효과

Abstract

염증 (inflammation)은 다양한 물리적, 화학적 또는 생물학적인 원인, 즉 물리적 상해, 고온, 저온, 방사선, 자외선, 화학약품, 독물, 병원성 세균, 자가면역, allergy 등으로 야기될 수 있으며 그 발생 과정도 복잡하다 (Serhan, 2005). 염증반응으로서 나타나는 증상은 체액이 조직세포 사이에 증가하여 나타나는 부종, 혈관확장에 따른 충혈, 발열물질과 혈관확장에 의한 발열, 히스타민의 방출과 부종에 의한 통증현상 등으로 나타난다. 특히 해양 방선균은 육상에서의 방선균들의 다양한 항생물질 생산 등의 유용성에 힘입어 각종 생리활성물질의 생산원으로서 많은 관심을 받고 있다 (Bull et al., 2000; Jensen and Fenical, 2000). 따라서, 본 연구에서는 다양한 생리활성물질을 생산하는 것으로 알려진 방선균들 중 해양 환경에 적응하여 서식하는 해양 방선균 특히 해조류 가근의 근권 방선균들을 포함하여 이들 모든 균주들로부터 염증반응의 억제효과를 측정하였다. 항 염증반응은 생쥐를 사용한 항 부종 (anti-edema) 및 항 충혈 (anti-erythema), 혈류 흐름 (bloodstream) 에 대한 작용효과를 측정하였으며, 그 결과 두 종류의 해조류에서부터 항 염증작용을 가진 서로 다른 특징의 두 방선균을 분리하였다. 부산 청사포의 갈조류 지충이 (Sargassum thunbergii) 가근 부착부위에서 분리한 균주 16번은 Streptomyces macrosporeus로 동정되었고 강릉의 갈조류 미역 (Undaria pinnatifida) 가근 부착부위에서 분리한 균주 291-11번은 Streptomyces praecox로 동정되었다. 항 염증 효과를 가진 물질을 얻을 수 있는 최적 조건을 찾기 위해 배지별, 배양 시간별, 유기용매별 추출에 따른 실험을 하였고 CF-4 배지와 B 배지에서 각각 6일, 4일간 배양한 후 iso-propanol로 추출하였을 때 활성이 뛰어났다. 그리고 무배양 배지, 배양액, 균체를 각각 HPLC를 통해 정제하였고 2개의 분획에서 활성을 확인하였다. 이를 GC-mass로 분석한 결과 같은 스펙트럼이 나타났으므로 같은 물질이라 판단하여 NMR 분석을 통해 구조 결정을 하였다. 또한 농도별 실험 결과 IC50은 170㎍/10㎕(부종), 260㎍/10㎕(충혈)으로 나타났다. 이는 (+)control인 indomethacin의 IC50이 76.5μM 이라고 했을 때 부종은 2.2배, 충혈은 3.4배 낮은 효능을 나타내었다. 그러나 활성 물질을 indomethacin과 같은 농도인 300㎍/10㎕ 에서 활성을 측정한 결과 (-)control에 대한 상대적 억제 농도가 부종은 1.4배 낮은 효능을 보였고 충혈은 1.1배, 혈류는 2배 높은 효능을 나타내었다. 앞으로는 약물 기전을 밝히는 실험이 수행되어져야 할 것이다. 이처럼 해양 유래 방선균으로부터 새로운 생리활성 물질의 발견을 확인하였고 앞으로도 천연물질의 발견을 기대할 수 있을 것이다.

Marine actinomycetes that showed anti-inflammatory activity have been surveyed. Total 363 strains have been isolated from marine sediment, seaweed tissue, and seaweed rhizosphere. Among them, two strains of 16 and 291-11 showed the most potent anti-inflammatory activity in a phorbol-ester-induced mouse ear edema and erythema assays. Strains 16 and 291-11 were isolated from the brown seaweed rhizosphere of Sargassum thunbergii and Undaria pinnatifida, respectively. The strains were identified as Streptomyces macrosporeus and St. praecox by 16S rDNA sequence analysis. Anti-inflammatory activity of St. praecox 291-11 was higher than St. macrosporeus 16. So St. praecox 291-11 have been surveyed by various type of the medium, cultivation time and extract solvent for the optimum conditions that has strong anti-inflammatory activity. St. praecox 291-11 was cultured in CF-4 medium for 6days and B medium for 4days. And iso-propanol extract of St. praecox was fractionated into several subfractions by using high performance liquid chromatography(HPLC) purification. Fraction 40min and 41min(designated BM31) isolated by using C_(18) reversed-phase column HPLC purification showed good activity in phorbol-ester-induced mouse ear edema, erythema and bloodflow assays. Both of two fractions were same by GC-mass analysis. So, after collect of BM31, analyzed NMR and tested to anti-inflammatory activity for compare with indomethacin. IC_(50) of indomethacin was 76.5μM. BM31 IC_(50) of edema was 170㎍/10㎕, IC_(50) of erythema was 260㎍/10㎕ and IC_(50) of bloodflow was not determined.