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1. 항산화 작용
최근 노화 및 다양한 질병의 원인과 관련하여 항산화 작용에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
1차적으로 실크 피브로인이 항산화 효과를 갖는지를 알아보기 위하여 분자량별로 제조된 펩타이드 각각에 대하여 항산화 효과를 검색하였다.
우선 지질 과산화 억제작용과 관련하여 TBA(thiobarbiturate)법에 의하여 과산화물을 측정한 결과, 현재 항산화 물질로 상용되고 있는 L-ascorbic acid를 대조약물로 비교할경우 산 가수분해 분말과 중성염 처리 후 효소분해 분말로 정제한 분자량 수백 정도의 실크 아미노산이 대조약물의 85%이상의 항산화 효과를 나타내었다.
또한 DPPH법에 의한 항산화 효과는 효소분해한 실크 펩타이드의 활성이 대조에 비하여 47%의 항산화 효과를 나타냈다(그림 1).
이러한 항산화 효과는 산화적 스트레스에 의하여 세포와 조직에 프리 라디칼이 관여하는 작용을 막아줌으로써 free radical에 의하여 발생되는 것으로 알려진 모든 질병을 방어하는데 이용할 수 있다. |
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2. 간 기능 개선 작용
우리나라는 생활 양식의 특성상 세계적으로 간염 유행지역이며 간암 발생과 그로 인한 사망률이 세계 1위 이다.
또한 우리나라처럼 상식수준의 정보가 범람하는 측면에서 볼 때 본인들이 모두 간에 대하여 잘 알고 있다고 생각하지만 아직까지 간 질환을 단 한가지 약물로만 완치된 예가 없다는 사실을 알고 있는 사람은 그리 많지 않다.
간장의 주 기능 중의 하나가 먹은 음식이나 화학물질을 분해하여 우리 몸에서 이용하기 쉬운 형태로 바꾸어 버리고 독성이 없는 물질로 변환시켜 준다.
또한 영양원은 에너지원으로 바꾸어 필요한 곳에서 이용하고, 너무 다량이어서 불필요한 것은 체내에 축적하고 있다가 필요하면 다시 새로운 형태로 변환시킨다.
한편, 실크 펩타이드는 우리 몸에서 꼭 필요한 아미노산이 골고루 들어 있고, 효소 등에 의하여 저분자량으로 만들어질 경우 우리 몸에서 이용하기에 상당히 쉬울 것으로 생각되어진다.
더불어 간의 기능에 꽤 중요한 역할을 하는 것으로 알려진 글라이신과 알라닌이 실크 펩타이드의 조성 아미노산 중 상당부분을 차지하고 있기 때문에 다른 보간제에 비하여 상당히 우수한 점이 많을 수 있다고 판단된다.
실크 펩타이드의 간 기능에 미치는 영향을 알아보기 위하여 화학물질에 의하여 간 독성을 유발시켰다.
이렇게 간 독성이 유발된 흰쥐에 실크 펩타이드를 투여하여 간의 회복작용에 미치는 효과를 간의 독성 지표를 이용하여 측정하였다.
실크분말을 투여한 군은 간 독성이 24시간 이후에 17%, 48시간 이후에 32%가 각각 감소되었다.
또한 세포독성에 관여하는 지표효소로 알려진 효소 즉 lactic aldehyde dehydrogenase를 측정한 결과 실크분말 투여군은 유발군에 비하여 24시간 후에는 50%, 48시간 경과 후에는 60%로 감소됨으로써 독성에 대한 회복작용이 현저하였다.
또한 간의 회복작용 중의 하나인 알코올 분해효소에 대한 활성을 측정하였다.
즉 술을 먹은 뒤의 간의 해독 작용과 관련하여 알코올을 흰쥐에 투여하기 전에 실크 분말을 투여한 후 알코올 분해 효소 활성에 미치는 영향을 측정해 보았다. |
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활
성
(%) |
60- |
| 50- |
| 40- |
| 30- |
| 20- |
| 10- | |
| 그림 2. 실크 피브로인의 알코올 분해작용 |
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쥐에 검체를 미리 투여하고 30분 후에 알코올을 투여하였다.
그 결과 산으로 가수분해한 분말은 알코올 유도군에 비하여 23%정도 혈중 알코올을 감소시켰고, 중성염 용해 후 효소 처리하여 분자량을 저하시킨 분말은 58%의 알코올 분해작용을 나타냈다
(그림 2). 이러한 결과를 기초로 할 때 실크 펩타이드의 처리 조건에 따른 특정 아미노산의 배열에서 오는 생리 활성이 숙취관련에 효과가 있음을 나타내었다.
이러한 기능은 실크 펩타이드 구성 아미노산의 일부가 체내에서 산화환원 작용에 관여함으로써 체내의 신진대사를 촉진시켜 주는 것으로 판단된다.
특히 간에 존재하는 많은 산화환원 반응관련 효소가 이러한 아미노산에 의하여 활성화되어 간 기능 장애를 완화시켜 주며, 알코올 섭취에 의하여 증가되는 아세트알데하이드와도 직접 결합하여 해독시키는 작용을 하는 것으로 추정할 수 있다.
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3. 인슐린분비 촉진작용
당뇨병은 과거부터 소갈증이라 하여 전해 내려져 오고 있으며, 특히 한의학에서는 많이 마시고, 많이 먹고 또한 그만큼 많은 양의 오줌을 누게 되는 증상을 갖는다고 하여 삼다병이라고도 칭해져 왔다. 특히 이 병은 최근에 비만한 사람이 증가함에 따라 비만성 당뇨 환자가 증가되고 있으며 우리나라에서도 그 인구가 거의 200만명에 이르고 있다 한다.
한번 이병에 걸리게 되면 혈당의 수치를 잘 조절하기가 어려운데 특히 백내장, 뇌졸중, 관절염 등과 같은 합병증이 오게 되면 치료는 더욱 어려워진다.
당뇨병은 인슐린 의존성과 비의존성으로 나눈다. 인슐린 의존성 환자 즉 당뇨병 중에는 췌장에 이상이 생겨 인슐린의 생합성 및 분비에 문제가 발생됨으로써 혈 중의 당의 농도가 증가하게 된다.
췌장의 인슐린 분비세포의 이상으로 인슐린의 생성 및 분비 능력이 문제가 생김으로써 매일 일정 단위씩 인슐린 주사를 맞아야만 살아갈 수 있다.
그러나 이러한 질병은 그대로 방치하게 되면 여러 가지 합병증을 일으키게 되어 심하면 죽음에까지 이르게 할 수 있다.
현재 우리나라의 민간에서 혈당을 떨어뜨리는 약재로 두충, 달개비 및 해당화 등을 많이 이용하고 있는데 최근에는 5령 3일째의 냉동누에가 당의 재흡수를 지연시킴으로써 당뇨에 효과가 있다고 발표됨에 따라 이를 이용하는 사례가 상당히 증가되고 있는 추세이다.
인슐린 수용체는 gly·X·gly·X라 불리는 반복구조를 가지고 있는데 실크 피브로인은 앞에서도 언급한 바와 같이 gly·ala·gly·ala의 반복구조를 갖고 있어서 아마도 이러한 구조적 유사성 때문에 실크 피브로인 단백질이 생체에서 인슐린 구조와 혼동의 가능성(Insulin-like structure)이 있어 마치 인슐린처럼 작용하는 것이 아닌가 하는 생각이 든다.
그러나 이에 대해서는 아직까지 구체적으로 증명된 바는 없는 실정이다.
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4. 혈중 콜레스테롤 상승억제 작용
지방질과 더불어 과잉의 식품 섭취에 따라 각종 혈관질병이 급증하고 있는 추세이다.
이러한 혈관 질병은 고혈압, 심장병 및 뇌졸증과 같은 치명적인 합병증을 일으키게 되고 최근 증가하고 있는 40~50대 성인의 돌연사에 대한 주요 원인이 된다고 한다.
이러한 혈관질환의 주 원인은 혈관 속에 있는 콜레스테롤 량이 급속하게 증가하기 때문으로 알려져 있는데 이를 고지혈증이라 칭하기도 한다.
즉 혈중지방의 수치가 증가함으로써 피에 지방이 많아지는데 이러한 결과로 나타나는 증후는 혈관 벽을 좁게 만들거나 막아버리기 쉽다.
이때 심장혈관이 막히면 협심증이나 심근경색, 뇌혈관이 막히거나 터지면 뇌졸중을 일으키게 된다.
또한 동맥경화란 혈관에 노폐물이 쌓이게 되어 혈관이 비좁게 되고 칼슘과 같은 인자들에 의하여 플라그를 형성하게 되는데 이는 낮은 HDL콜레스테롤이 주요 원인일 뿐 만 아니라 총 콜레스테롤양의 증가도 결정적인 역할을 하게 된다.
고지혈증이라 함은 유전적으로 또는 동물성 지방과 탄수화물을 많이 섭취하여 혈액 내에 지방이 과다한 상태를 일컫고 고밀도 저단백 콜레스테롤보다는 저밀도 저단백 콜레스테롤이 많을수록 건강은 훨씬 위험해진다.
성인의 정상적인 총콜레스테롤치는 200㎎/㎗인데 이보다 30㎎/㎗가 증가하면 위험한 상태가 되기 때문에 저밀도 저 단백 콜레스테롤 수치를 수시로 검사하여 치료여부를 판단해야 하고 240㎎/㎗이상인 경우에는 반드시 치료를 해야한다.
국제적으로 심장질환과 관련하여 많은 연구들이 활발히 진행되고 있는데 이러한 약물에 대한 접근 방식은 혈 중 지질을 낮추는 제제, 동맥경화 증상에 대한 제제 및 심혈관 질환의 진전을 차단시키거나 역전시키는 제제 개발과 관련된 연구들이 추진중에 있다.
따라서 혈중 지질에 대한 실크분말의 효과를 알아보기 위하여 흰쥐를 이용하여 실험하였다.
콜레스테롤과 콜레칼시페롤을 투여하여 고 지혈증을 포함한 동맥경화 모델을 유발한 흰쥐에 실크분말을 투여한 결과 그 효과는 다음과 같았다.
우선 전체 콜레스테롤 량에 미치는 영향은, 동맥경화 유발군이 274.6±8.5이었으나 실크 펩타이드를 처리하는 경우 199.4±4.2%로 감소함으로써 44%의 회복작용을 나타냈다(그림 3).
또한 동맥경화 지수로 알려진 총 콜레스테롤 중에 HDL콜레스테롤이 차지하는 비율 또한 41% 증가시킴으로써 동맥경화 억제 작용이 있음을 확인할 수 있었다.
특히 혈액 중 중성지방에 대한 억제작용은 증가된 중성지방이 131.8±3.3 ㎎/㎗이었는데 실크 펩타이드를 투여한 경우, 97.9±1.3 ㎎/㎗로 감소되었고 혈액중의 칼슘함량도 75%나 감소시켰다.
즉 실크 펩타이드는 혈중 지질에 영향을 미치므로써 동맥경화 위험성을 경감시킨 것으로 확인되었다.
이러한 작용은 실크 펩타이드가 혈액중의 콜레스테롤과 결합하여 이들을 체외로 배설시킴으로써 동맥경화를 경감시키고 고지혈증을 치료할 수 있는 것으로 추정된다. |
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5. 신경계 질환 예방 및 개선작용
뇌 신경계의 뇌 질환증은 대부분 신경계의 퇴행성 질환으로서, 흔히 말하는 노인성 치매와 파킨슨 질병이 있다.
노인성치매는 쉽게 한마디로 표현하면 노망증이라 할 수 있다. 국내의 치매노인수는 1995년도를 기준으로 22만명으로 알려져 있는데, 이중 남성은 4만명이고 여성은 18만명으로 여성이 훨씬 많은 것으로 보고되었다.
또한 치매의 사회학적인 관리 대책으로는 치매관련기관 확보 및 전달체계확립, 치매관련 연구촉진과 인력확보를 통한 보호의 질을 높이는 것으로 생각해 볼 수 있으나 이에 대하여 아직까지 구체적으로 실행되고 있지는 않은 듯 하다.
지금까지 밝혀진 치매의 원인은 바이러스설, 알루미늄 과다 침착설 및 베타아밀로이드라는 단백질의 독성에 의한다는 가설 등이 분분하나 아직까지는 확실한 원인 및 치료법도 거의 전무한 상태이다.
다만 노인성 치매에 걸린 사람은 그의 뇌에서 콜린성 신경 전달 물질의 양이 감소됨이 보고되고 있고, 실제로 임상에서 환자들에게 피소스티그민이라는 아세틸콜린 에스테라아제 억제물질을 투여한 결과 인지능력과 학습능력이 개선된다는 보고만 있을 뿐이다.
실크 단백질과 노인성 치매와의 관련성 여부를 확인해보기 위하여 실험 동물에 의한 수동회피 평가를 수행하였다.
이는 살아 있는 상태에서의 실험동물의 기억 및 학습능력을 평가하기 위한 것으로 실크 펩타이드를 처리한 그룹이 스코폴라민으로 독성을 준 그룹에 비하여 밝은 공간에서 어두운 공간으로 들어가는 시간을 특정분자량에서 최고 50% 지연시킴을 확인할 수 있었다(그림 4). |
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그림 4. 실크 피브로인의 분자량별 인지 능력 향상 효과 |
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남중희 외. 1995. 견 fibroin의 약리치료 효과검색. 농촌진흥청 농업논문집.
Marcinowski, et al. 1998. 실크 펩타이드의 생리활성과 식품 소재화. J. Am. Chem. Soc. |
