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영어

Xanthii fructus which is well known as “Chang-ihjah” in Korea is the dried fruit of Xanthium strumarium L. (or Xanthium sibiricum PATR. Ex WIDD., Asteraceae. XS). Water extract of this fruit has been used for treatment of various inflammatory diseases such as tympanitis, allergic rhinitis, or ozena as alternative therapy material usually by oral administration in far Eastern countries including Korea. In this study, the effect of XS extract (XS-E) or XS-30% acetone fraction layer (XS-30% AFL) on the differentiation of CD4+ T cells isolated from NC/Nga mouse and the production of IL-17 was investigated. The experimental results showed that 100 μg/mL of XS-E could decrease the production of IL-17 by CD4+ Th17 cells by 2 fold and only 20 μg/mL of XS-30% AFL could inhibit 3.5 fold. The amount of IL-17A and IL-22 mRNA determined by real-time PCR was decreased remarkably when XS-E or XS-30% AFL was treated on CD4+ Th17 cells(p<0.01, p<0.001). The amount of IL-17A protein determined by ELISA was also decreased remarkably(p<0.05, p<0.001). To study the effect of XS-E or XS-30% AFL on the proliferation of Th17 cells, CD4+ T cells of a NC/Nga mouse was firstly differentiated by rIL-6/TGF-β and then stimulated by rIL-23. The control group of Th17 cells were doubled every each day, while those of XS-E or XS-30% AFL treated group were shown to be delayed remarkably by these extracts. In conclusion, XS can inhibit the differentiation of Th17 cells of NC/Nga mouse and the production of IL-17 successfully, which may be a beneficial result for the treatment of atopic skin dermatitis.

한국어

알레르기성 습진, 소아 습진, 굴전부 습진, 범발 신경 피부염 등의 병변으로 불리는 아토피 피부염은 영아 습진 에서부터 소년기, 사춘기, 성인에 이르기까지 다양한 연령 층에 나타난다(1). 아토피 피부염의 원인을 T 림프구의 면역 학적 이상이나 백혈구의 비면역학적 이상으로 보고 있으나 근본적인 원인은 밝혀지지 않고 있다(2). 최근 연구에서는 Th1, Th2 세포와 함께 Th17 세포가 대표적인 사이토카인 (cytokine)인 IL-17과 IL-6, TNF-α, IL-22를 발현함으로서(3) 아토피 피부염 (atopic dermatitis), 건선 (psoriasis), 관절염 (arthritis, RA)과 같은 다양한 자가면역질환 (autoimmune disease)과 천식 (asthma)에도 영향을 미친다는 연구 결과 가 발표되었다(3, 4). 이 사이토카인 중 IL-17이 알레르기, 면역반응을 야기하고 유지하는데 중요한 역할을 하는 것 으로 밝혀지면서(5), Nograles 등은 Th17 세포의 생산과 기능 조절의 불균형으로 아토피 피부염이 발생한다고 보고 하였다(3). 조력 T 세포 (helper T-cell)가 항원적 자극에 의해 반응할 때 사이토카인 환경이 T-cell을 적절히 분화 시킨다. 예를 들어 국소적 항원표지세포 (antigen-presenting cells, APC)들이 IL-12를 생산할 때, 특히 IFN-γ 존재 시 CD4+ T 세포들은 세포 내 병원균에 대한 세포 매개성 면역 반응을 촉진하는 IFN-γ 를 분비하여 Th1 세포로 우선적 으로 분화된다(6). 또한 IL-4가 존재할 때 CD4+ T 세포가 우선적으로 IL-4, IL-5, IL-13를 만드는 Th2 세포의 발달 로 Th2는 세포 외 병원균에 대한 체액성 면역반응을 촉진 시킨다(7, 8). 이러한 세포들은 IL-17A/F (Th1, Th2 CD4+T 세포에 의해 생성되지 않는 사이토카인들)라는 생산물에 의해 Th17이라고 명명 되어졌다(9). Th17 세포들은 면역 반응 유발 물질로 알려져 있는 다른 범위의 요소들도 생산 하는데 TNF-α, IL-6, GM-CSF, CXCL-1, CCL-20을 들을 수 있다(10). 최적으로 조절된 T 세포 subset의 반응 결과는 병원균의 제거와 기억 (memory) T 세포의 생성이다(11). 비적절하거나 지속적으로 활성을 띤 T 세포 subset들은 자가면역이나 자연적 알레르기와 같은 질병을 유발시킬 수 있다(12). Th17은 orphan nuclear receptor 종류인 RORγt라 는 전사인자가 활성화되면서 IL-23R가 발현하게 된다(13). 이러한 작용으로 다양한 병원체 (pathogen)들의 자극에 의한 면역반응으로 분비된 IL-23과 결합한 후 세포 내부 의 신호전달경로가 활성화되어 IL-17A/F cytokine을 분비 함으로써 분화가 이루어진다(14). 전 세계적으로 빠른 증가 추세를 보이고 있는 아토피 피부염(15)의 치료를 위해 글루코콜티고이드 (glucocorticoid), KT&G 101, calcinulin 저해제인 FK-506 (tacrolimus) 등 (16)의 연고와 항히스타민제, 스테로이드 제제, 사이클로 스포린, DNA 합성 저해제 등이 전신 투여용으로 사용되고 있으나, 국소적 또는 전신적 부작용이 보고되고 있다(17). 아토피 피부염에 대한 안전하면서도 우수한 효능을 가진 새로운 치료제의 개발이 요구되고 있으며(18, 19), 이에 본 연구에서는 자료검색을 통하여 부작용이 없으며 장 기간 복용이 가능한 천연물로 창이자 (Xanthii fructus, XS-E, XS-FL)가 아토피 피부의 상태에 미치는 효과를 알 아보고자 하였다. 창이자 (Xanthiifructus)는 Xanthium strumarium L.의 열매로 중이염 (tympanitis), 알레르기 비염 (allergic rhinitis), 또는 취비증 (ozena) 같은 염증질환에 치료제로 사용되어 온 한국의 전통적인 약재이다(20). Kim(20) 등은 창이자 추출물 (Xanthium strumarium extraction,XS-E)이 신이화 (magnoliae flos) 같은 염증질환에 효과가 있다고 하였으 나 아직 이 식물이 in vitro에서 실험적으로 질환을 억제 한다는 기전이 불명확한 상태이다. Yasushi(21)등은 알레 르기 모델인 생쥐를 통하여 비만세포의존성 면역과잉반응 에서 XS-E의 성분 중 compound 48/80이 항알레르기 효과 가 있다고 보고하였다. 창이자에 대한 연구는 Chu(22) 이래 몇 가지 다른 연구로 시도되었다. Kuo(23) 등은 사람 사구 체 내세포 증식과 세균에 대한 억제효과를, Hsu(24) 등은 당뇨병에 걸린 쥐에서 혈장 중 당뇨의 감소 효과 등을 보고 하였다. XS에서 알려진 성분은 사포닌 (saponin), 플라본류 (flavones), 카페익산 (caffeic acid), 1, 4 디카레오닐퀴닉산 (1,4-dicaffeoylquinic acid, di-CQA), 그리고 세스퀴테르펜 락톤 (sesquiterpene lactones) 등이다. Compound 48/80(22)는 N-메틸-p-메티옥시페닐 에틸아민 (N-methyl-p-methoxyphenyl ethylamine)로 구성된 물질로 쥐 복막 비만 세포 (rat peritoneal mast cells, RPMC)와 생쥐에서 항IgE 및 RBL-2H3 세포에 서 TNF-a의 생산억제 효과가 있다고 보고하였다(25, 26). 세스퀴테르펜 락톤은 항균인자자극 유도 반응과 접촉성피 부염에 효과가 있는 것으로 알려졌지만 아직 항알레르기 효과에 대하여서는 보고가 없다(27). 본 연구에서는 창이자 추출물 (XS-E)과 창이자 분획 (XS-FL)이 아토피 피부질환의 동물로 알려진 아토피 피부 염 유발 생쥐 (atopy dermatitis-like skin NC/Nga mice, NC/Nga)(28, 29)의 Th17 세포 분화 억제에 따른 아토피 피부 상태에 미치는 영향을 실험적으로 규명하고자 하였다. 동물모델인 16 주령 NC/Nga의 비장을 적출하여 CD4+T 세포를 회수 하였다. 회수 된 CD4+T세포에 XS-E와 XS-30% AFL에 대한 알레르기 반응을 IL-17의 세포 내 염색을 통하 여 FACS로 분석하였다(30, 31). 또한 Real-time PCR을 이용하여 IL-17과 IL-22 mRNA 및 ELISA를 분석하였으 며(32). XS-E보다 유의성이 크게 나온 XS-30% AFL이 Th17 세포의 분화에 미치는 영향을 알아보기 위하여 CFSE (Carboxyfluorescein succinimidyl ester)로 표지 된 Th17 세포(33)를 rIL-23으로 증식시킨 후 FACS로 분석하였다(34). 실험을 통하여 XS-30% AFL이 Th17 세포의 분화 억제 효과로 아토피 피부의 상태 개선에 영향을 준다는 유의한 결과를 얻었기에 이에 보고하는 바이다.