류마티스 관절염에 보스웰리아가 미치는 긍정적인 효과

Boswellia serrata extract attenuates inflammatory mediators and oxidative stress in collagen induced arthritis (2014)

https://doi.org/10.1016/j.phymed.2014.02.001

 

해당 논문은 전통 약용 식물로 잘 알려진 보스웰리아(Boswellia serrata) 추출물이 염증 및 산화 스트레스를 어떻게 완화하는지에 대해 다룬 연구이다. 연구에서는 콜라겐 유도 관절염(CIA)을 실험 모델로 사용해, 류마티스 관절염과 유사한 염증성 관절염의 병리학적 변화를 모사했다. 보스웰리아는 전통적으로 다양한 염증성 질환 치료에 사용되었으며, 이번 연구는 이 추출물이 염증 매개체와 산화 스트레스에 미치는 영향을 분석했다.

 

연구 배경

• 류마티스 관절염(RA): 만성 염증성 질환으로, 관절 내 연골과 뼈의 손상을 초래한다. 현재 치료 옵션으로는 비스테로이드성 항염증제(NSAIDs)와 질환 수정 항류마티스제(DMARDs)가 있으나, 위장관 장애, 심혈관 부작용, 면역 억제 등 부작용이 빈번하다.
• 보스웰리아(Boswellia serrata): 보스웰리아 추출물은 주로 보스웰릭산(boswellic acids)이라는 활성 성분을 포함하며, 이는 염증과 산화 스트레스를 억제하는 것으로 알려져 있다.

 

연구 방법

1. 대상 및 그룹 구성

   • 실험 대상: Wistar 랫드 (몸무게 150~170g)
   • 그룹 구성
     • 대조군(Control): 관절염을 유도하지 않음
     • CIA 유도군: 콜라겐과 Freund’s 완전 보조제(CFA)를 사용해 관절염 유도
     • BSE 저용량 투여군: 보스웰리아 추출물 100mg/kg 투여
     • BSE 고용량 투여군: 보스웰리아 추출물 200mg/kg 투여

2. 관절염 유도 방법

   • 콜라겐과 Freund’s 완전 보조제(CFA)를 혼합해 피하주사로 랫드에 투여
   • CIA 유도 후, 관절염 증상(발적, 부종, 관절 손상)을 21일 동안 관찰

3. 분석 항목

   • 염증 지표: TNF-α, IL-1β, IL-6 같은 염증성 사이토카인
   • 항산화 지표: GSH(글루타티온), SOD(슈퍼옥사이드 디스뮤타제), catalase(카탈라제) 활성
   • 산화 스트레스 지표: TBARS(지질 과산화 생성물), NO(산화질소) 수준
   • 조직학적 평가: 관절 조직 내 세포 침윤 및 연골 손상 정도

 

연구 결과

1. 염증 억제 효과

• 염증성 사이토카인 감소: CIA 유도군에서 TNF-α, IL-1β, IL-6 수준이 증가했으나, 보스웰리아 추출물 투여 후 유의미하게 감소했다.
• 항염증성 사이토카인 증가: IL-10(항염증 작용을 하는 사이토카인)의 농도가 증가해 염증 완화에 기여했다.

2. 산화 스트레스 완화

• TBARS 감소: CIA 유도군에서 증가한 지질 과산화(TBARS)가 보스웰리아 투여 후 감소해 산화 손상이 억제됐다.
• 항산화 효소 회복: SOD와 GSH 수치가 보스웰리아 투여 후 유의미하게 증가해 체내 산화 방어 기전이 강화됐다.
• 산화질소(NO) 감소: CIA 유도군에서 증가한 NO가 보스웰리아 투여 후 감소했으며, 이는 염증 반응 감소와 관련이 있었다.

3. 관절 조직 보호

• 세포 침윤 감소: CIA 유도군에서는 관절 내 염증 세포가 다량 축적되었으나, 보스웰리아 투여군에서는 이 축적이 감소했다.
• 연골 손상 예방: 조직학적으로 관찰한 결과, 고용량 보스웰리아 투여군(200mg/kg)에서 연골과 관절 구조가 정상에 가깝게 회복되었다.

 

 

보스웰리아 추출물의 산화 스트레스 완화 및 항산화 효소 활성 강화 효과

1. 관절 내 Elastase 활성

• 염증 반응 중 다형핵 백혈구(polymorphonuclear leukocytes, PMNs)가 활성화될 때 분비되는 효소로, 관절 조직 손상을 유발한다.

• CIA 유도군에서 elastase 활성도가 크게 증가해 관절 손상이 심화됨

• 보스웰리아 추출물 투여군(BSE 100mg/kg 및 200mg/kg)에서는 elastase 활성도가 유의미하게 감소하여 염증 반응이 완화됨

2. 관절 내 Myeloperoxidase(MPO) 활성

• MPO는 염증 부위에서 백혈구가 방출하는 효소로, 조직 손상과 염증을 악화시킨다.

• CIA 유도군에서 MPO 활성도가 증가했으나, 보스웰리아 추출물 투여 후 활성도가 현저히 감소했다.

• 이는 염증 부위로의 백혈구 침윤과 활성화가 억제된 것을 시사한다.

3. TBARS (지질 과산화 지표)

• TBARS는 지질 과산화를 나타내는 지표로, 산화 스트레스가 증가할수록 높은 값을 보인다.

• CIA 유도군에서 TBARS 수준이 크게 상승하여 조직 손상이 심화됨

• 보스웰리아 추출물 투여군에서는 TBARS가 유의미하게 감소하여 산화 스트레스가 완화됨

4. GSH (글루타티온)

• GSH는 체내 항산화 방어체계의 주요 구성 요소로, 산화 스트레스와 싸우는 데 중요한 역할을 한다.

• CIA 유도군에서 GSH 수준이 감소해 항산화 방어 능력이 약화됨

• 보스웰리아 추출물 투여군에서는 GSH 수준이 회복되어 산화 손상에 대한 방어 능력이 개선됨

5. SOD (슈퍼옥사이드 디스뮤타제)

• SOD는 산화 스트레스를 줄이는 주요 항산화 효소로, 활성산소를 제거하는 역할을 한다.

• CIA 유도군에서 SOD 활성이 감소해 산화 스트레스 방어가 약화됨

• 보스웰리아 추출물 투여군에서 SOD 활성이 회복되어 체내 항산화 능력이 강화됨

6. Catalase (카탈라제)

• 과산화수소(H2O2)를 물과 산소로 분해하는 효소로, 산화 스트레스 방어에 중요한 역할을 한다.

• CIA 유도군에서 카탈라제 활성이 감소했으나, 보스웰리아 추출물 투여군에서는 활성이 회복되었다.

7. Nitric Oxide (NO, 산화질소)

• 염증과 산화 스트레스에 관여하는 분자로, 과도하게 증가하면 관절 조직 손상을 유발한다.

• CIA 유도군에서 NO 농도가 증가했으나, 보스웰리아 추출물 투여군에서 농도가 유의미하게 감소했다.

 

 

보스웰리아 추출물의 염증성 및 항염증성 사이토카인 조절 효과

1. 염증성 사이토카인

1) IL-1β (인터루킨-1베타)

• 염증 반응을 유발하는 주요 사이토카인으로, 관절 조직 손상을 악화시키는 역할을 한다.

• CIA 유도군에서 IL-1β가 크게 증가했다.

• 보스웰리아 추출물 투여군(BSE 100mg/kg, 200mg/kg)에서는 IL-1β 수치가 유의미하게 감소하여 염증 반응이 억제되었다.

2) IL-6 (인터루킨-6)

• 만성 염증 상태를 유지하고 관절 손상에 기여하는 염증성 사이토카인이다.

• CIA 유도군에서 IL-6 수치가 높게 나타났으나, 보스웰리아 추출물 투여군에서 감소했다.

3) TNF-α (종양 괴사 인자-알파)

• 염증 반응을 촉진하고 관절 연골 파괴에 중요한 역할을 하는 사이토카인이다.

• CIA 유도군에서 TNF-α 수치가 증가했지만, 보스웰리아 투여 후 유의미하게 감소했다.

4) IFN-γ (인터페론-감마)

• 염증성 반응을 유발하는 주요 면역 조절 사이토카인으로, 만성 염증을 악화시킨다.

• CIA 유도군에서 IFN-γ 수치가 증가했으나, 보스웰리아 투여 후 수치가 감소했다.

5) PGE2 (프로스타글란딘 E2)

• 염증과 통증 반응을 강화하는 염증 매개체이다.

• CIA 유도군에서 PGE2가 증가했으나, 보스웰리아 투여군에서 감소했다.

2. 항염증성 사이토카인

IL-10 (인터루킨-10)

• 염증 반응을 억제하고 면역 균형을 조절하는 항염증성 사이토카인이다.
• CIA 유도군에서 IL-10 수치가 감소했지만, 보스웰리아 투여 후 IL-10 수치가 유의미하게 증가했다.
• 이는 보스웰리아가 염증 반응을 억제하고 면역 균형을 회복시키는 데 기여했음을 시사한다.

 

연구 결론

보스웰리아 추출물은 염증 매개체 억제와 산화 스트레스 완화를 통해 관절염 증상을 효과적으로 개선할 수 있음을 입증했다. 특히 고용량(200mg/kg) 투여는 항염증 및 항산화 효과가 뚜렷했으며, 관절 조직의 보호 효과도 확인됐다. 이는 류마티스 관절염과 같은 만성 염증성 질환 치료에 보스웰리아가 유망한 천연 치료제임을 시사한다.

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