한방면역학 한약과 항산화

Free radicals & ROS ROS 항산화제 한약과 항산화 생성원인 종류 대사과정 ROS & RNS

Free radicals & ROS Free radical ROS (Reactive Oxygen Species) 쌍을 이루지 않은 전자가 하나 이상 존재하는 원자나 분자 화학적으로 매우 불안정하여 반응성이 강함 연쇄적인 redox reaction ROS (Reactive Oxygen Species) 정상적인 대사과정에서도 생성됨 체내에는 항산화 방어기전이 존재 Oxidant > Antioxidant Oxidative stress 암, 허혈성 질환, 동맥경화 등의 질환과 관련 1

ROS의 생성원인 내적요인 Autoxidation Enzymatic oxidation Respiratory burst Ischemia reperfusion injury Transition metals ions 외적요인 Drugs Radiation smoking Inorganic particles Gases Others 2

Reactive Oxygen Species 대표적인 ROS Reactive Oxygen Species O2·⁻ Superoxide radical ·OH Hydroxyl radical ROO· Peroxyl radical H2O2 Hydrogen peroxide 1O2 Singlet oxygen NO· Nitric oxide ONOO⁻ Peroxynitrite HOCl Hypochlorous acid 3

산소의 환원과정 및 ROS Molecular Oxygen O2 Superoxide Radical O2- Reduction Reactive Oxygen Species (ROS) Hydrogen Peroxide H2O2 +e Hydroxyl Radical OH +e Water H2O 4

활성산소종의 생성 기전 5

ROS & RNS Superoxide anion Nitric oxide ROS (Reactive oxygen species) Hydrogen peroxide Peroxynitrite Hydroxyl radical RNS (Reactive nitrogen species) 6

ROS와 항상성 7 활성산소는 긍정적인 측면도 있다. 활성산소는 긍정적인 측면도 있다.  체내에 세균, 바이러스, 곰팡이 등의 이물질이 침입했을 경우, 백혈구는 활성산소를 만들어 이것을 녹여 없앤다. 간에서는 활성산소가 해독작용을 한다. 활성산소가 인체의 세포성장 및 세포자살에 관련된 다양한 생체 신호 전달 역할을 한다. 7

ROS에 의한 손상 ROS Lipid Protein DNA Peroxidation Degeneration Mutation Damage of cell membrane & cellular components Cancer Various diseases & Cellular aging 8

ROS와 관련된 질병 ROS Atherosclerosis Radiation damage Inflammation Ischemia Cancer oxidant antioxidant balance의 파괴 Aging Arthritis Diabetes 9

ROS 제거 기전 Enzymatic defenses Non-enzymatic defenses SOD (superoxide dismutase) catalase glutathione peroxidase Non-enzymatic defenses Vitamins ascorbic acid α-tocopherol β-carotene Uric acid bilirubin Coenzyme Q 10 Drugs (XO, NADPH inhibitor) 10

항산화제 항산화제 (Antioxidant)의 정의 항산화제의 종류 Preventive antioxidant 생화학자 Barry Halliwell의 포괄적 정의 “산화성 물질과 비견할만한 낮은 농도에서 충분히 산화를 지연시키거나 방어할 수 있는 어떤 물질” 생물학적 관점에서 축소해석하면 항산화제란 ROS와 안정적으로 결합하여 vital molecule이 손상을 입기 전에 산화 연쇄반응(chain reaction)을 차단하는 분자이다 항산화제의 종류 Preventive antioxidant Deactivating metals (Fe) Removing ·O2⁻, H2O, 1O2 Chain-Breaking antioxidant Donor antioxidant Sacrificial antioxidant Preventive antioxidant SOD, catalase, peroxidase 등의 혈장 내에 존재하는 철결합 단백질, 철 운반 단백질과 알부민 Xanthine oxidase, NADPH inhibitor Chain-Breaking Antioxidants 생체 조직이 공격을 받기 전에 유리기와 먼저 반응하여 보호 Vitamin – ascorbic acid, tocopherol, beta-carotene Polyphenols – flavonoids, phenolic compound Coenzyme Q 10 (ubiquinol-10) Alpha-Lipoic Acid (ALA) minerals – Mg, Zn 11

한약과 항산화 합성 항산화제의 한계 butylated hydroxy anisol (BHA) 및 butylated hydroxy toluene (BHT) 천연물로부터 합성 항산화제를 대체할 수 있는 물질을 찾기 위한 연구가 활발히 진행중 천연 항산화제 탐색을 위한 재료 미생물 대사산물, 버섯류, 조류 등의 해양생물, 식물, 동물, 식품 가수분해산물 등 발견되는 항산화물질의 종류 또한 대상이 되는 천연물의 종류에 따라 다양 conjugated double bond, phenol 구조, -SH기를 갖는 화합물, alkaloids, 유기산 등 한약 역시 천연물로서 항산화 활성이 뛰어날 것으로 예상됨 안정성과 효율성 측면에서 유리 상품 개발 단계까지의 연구는 미비한 실정 12

항산화능 측정 방법 1-diphenyl-2-picrylhydroazyl radical scavenging NBT/XO scavenging NO scavenging Hydroxyl radical scavenging Metal ions chelating activity LDL oxidation assay Determination of total polyphenol content 13

항산화 실험에 사용된 시료 Test sample Sample No. Herb WME 008 Virtex rotundifolia Cibotium barometz WME 029 Sophora japonica WME 049 Potentilla fragarioides WME 055 Commelina communis WME 056 Echinops latifolius WME 057 Eriobotrya japonica WME 058 Verbena officinalis 14

DPPH radical scavenging activities 15

Nitric oxide scavenging activities 16

X/XO NBT reduction activities 17