녹용의 효과, 추출법' 탐구....녹용 발효를 위해!! 2022

[문형철]

Health Effects of Peptides Extracted from Deer Antler

by 

Peijun Xia

 1,†,

*

Author to whom correspondence should be addressed.

†

These authors contributed equally to this work.

Nutrients 2022, 14(19), 4183; https://doi.org/10.3390/nu14194183

Submission received: 8 September 2022 / Revised: 4 October 2022 / Accepted: 6 October 2022 / Published: 8 October 2022

(This article belongs to the Section Proteins and Amino Acids)

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Abstract

Deer antler is widely used as a nutraceutical in Asian countries. In the past decades, deer antler peptides (DAPs) have received considerable attention because of their various biological properties such as antioxidant, anti-inflammatory, anti-bone damage, anti-neurological disease, anti-tumor and immunomodulatory properties. This review describes the production methods of DAPs and the recent progress of research on DAPs, focusing on the physiological functions and their regulatory mechanisms.

초록

사슴 뿔은 

아시아 국가에서 영양보조제로 널리 사용되고 있습니다. 

최근 수십 년간 사슴 뿔 펩타이드(DAPs)는 

항산화, 항염증, 골 손상 방지, 신경 질환 예방, 항종양 및 면역 조절 작용 등 

다양한 생물학적 특성으로 인해 많은 관심을 받아왔습니다. 

deer antler peptides

antioxidant, anti-inflammatory,

anti-bone damage,

anti-neurological disease,

anti-tumor and immunomodulatory properties

이 리뷰는 

DAP의 생산 방법과 최근 연구 동향을 소개하며, 

특히 생리적 기능과 그 조절 메커니즘에 초점을 맞췄습니다.

Keywords: 

deer antler; peptides; natural medicines; health-promoting properties; anti-inflammatory; antioxidation; bone protecting; anti-neurodegeneration

Graphical Abstract

1. Introduction

In recent years, people have become increasingly aware of the importance of diet in health, which has contributed to the popularity of nutritional supplements among consumers. Deer antler has been used as a health food and medicine in China, Japan, and Korea for thousands of years. As the only fully regenerable mammalian organ, deer antler has generated interest as an animal-based medicine that can be obtained without harming the animal [1]. Traditional medicine practitioners believe that deer antler can strengthen bones, treat nervous disorders, activate blood circulation, and replenish vital energy [2]. Antlers are divided into three parts according to the degree of ossification: Top Antler Segment, Middle Antler Segment, and Deer Antler Base (hard antler plate) (Figure 1). Recent studies have isolated various of bioactive compounds from deer antler, such as peptides, lipids, polysaccharides, proteins, nucleotides, glycoproteins, and trace elements [3]. Several studies have been conducted using molecular techniques and cellular and animal models to confirm‎ the pharmacological effects of these components. Deer antler has great potential in treating many diseases such as bone injuries [4], neurodegenerative diseases [5], tumors [6], and inflammatory conditions [7].

1. 서론

최근 몇 년간 건강에 대한 인식이 높아지면서 식단의 중요성이 강조되어 소비자들 사이에서 영양 보충제의 인기가 증가했습니다. 사슴 뿔은 중국, 일본, 한국에서 수천 년 동안 건강 식품과 약재로 사용되어 왔습니다.

사슴 뿔은

동물에서 유일하게 완전히 재생 가능한 기관으로,

동물을 해치지 않고 얻을 수 있는 동물성 약재로서 관심을 끌고 있습니다 [1].

전통 의학 전문가들은

사슴 뿔이 뼈를 강화하고 신경 장애를 치료하며 혈액 순환을 촉진하고 생명력을 보충한다고 믿습니다 [2].

뿔은 골화 정도에 따라 세 부분으로 나뉩니다:

상부 뿔 부위, 중간 뿔 부위, 사슴 뿔 기저부(경화 뿔 판) (그림 1).

최근 연구에서는

사슴 뿔에서 펩타이드, 지질, 다당류, 단백질, 핵산, 글리코프로틴, 미량 원소 등

다양한 생물활성 화합물을 분리해냈습니다[3].

분자 기술과 세포 및 동물 모델을 활용한 여러 연구를 통해

이러한 성분의 약리학적 효과를 확인했습니다.

사슴 뿔은

골절[4], 신경퇴행성 질환[5], 종양[6], 염증성 질환[7] 등

다양한 질환 치료에 큰 잠재력을 가지고 있습니다.

Figure 1. Parts of Deer antler.

Bioactive peptides are composed of more than two amino acid residues and have low molecular weights (usually no more than 20 amino acid residues), which can be consumed for various activities in the body [8]. The composition of amino acids and the peptide sequence allow different bioactive peptides to have different biological activities. Bioactive peptides usually exert higher levels of bioactivity than whole proteins due to more functional active groups are present in the former than the latter [9]. Because of the superior functional activity, bioactive peptides are believed to have health-promoting abilities. Bioactive peptides are usually obtained from intact proteins, and deer antler, which contains about 50% of the dry weight in protein (Table 1) [10], is considered a good source of bioactive peptides. DAPs possess antioxidant [11], anti-inflammatory [12], hypoglycemic [13], anti-organ fibrosis [14], anti-aging [15], anti-tumor [16], anti-neurological disease [17], and bone regeneration-promoting properties [18].

그림 1. 사슴 뿔의 구성 부분.

생물활성 펩타이드(Bioactive peptides)는

두 개 이상의 아미노산 잔기로 구성되며

분자량이 낮아(일반적으로 20개 이하의 아미노산 잔기)

신체 내 다양한 활동에 활용될 수 있습니다 [8].

아미노산 구성과 펩타이드 서열은

서로 다른 생물활성 펩타이드가 다양한 생물학적 활성을 갖도록 합니다.

생물활성 펩타이드(BAPs)는

전체 단백질보다 더 많은 기능적 활성 그룹을 포함하기 때문에

일반적으로 더 높은 수준의 생물학적 활성을 나타냅니다 [9].

이러한 우수한 기능적 활성으로 인해

생물활성 펩타이드(BAPs)는

건강 증진 능력을 갖는 것으로 믿어집니다.

생물활성 펩타이드(BAPs)는

일반적으로 완전한 단백질에서 추출되며,

사슴 뿔은 건조 중량의 약 50%가 단백질로 구성되어 있습니다(표 1) [10],

사슴뿔은

생물활성 펩타이드(BAPs)의 우수한 원천으로 간주됩니다.

DAPs는

항산화 [11], 항염증 [12], 혈당 강하 [13], 항조직 섬유화 [14], 항노화 [15], 항종양 [16], 항신경 질환 [17], 골 재생 촉진 [18] 등의

특성을 가지고 있습니다.

Table 1. Chemical compositions of different sections of Deer antler.

Many studies have focused on DAPs, particularly on their roles in disease treatment and health maintenance. Therefore, this review describes the current common extraction methods of DAPs and presents the health effects as well as the therapeutic potential of DAPs. The disease therapeutic capabilities of DAPs are emphasized, with particular attention to the molecular mechanisms described. The limitations facing the extraction and application of DAPs are also briefly discussed to guide their further research.

표 1. 사슴 뿔의 다양한 부위의 화학 성분.

많은 연구들이 DAPs,

특히 질병 치료와 건강 유지에서의 역할에 초점을 맞춰 진행되었습니다.

따라서 본 리뷰는

DAPs의 현재 일반적인 추출 방법을 설명하고,

건강 효과 및 치료 잠재력을 제시합니다.

DAPs의 질병 치료 능력을 강조하며,

특히 분자 메커니즘에 대한 설명에 중점을 두었습니다.

DAPs의 추출 및 적용에 직면한 한계점도 간략히 논의하여

향후 연구를 안내합니다.

2. Extraction of DAPs

The intact proteins in the organism are in an inactive state due to the conformational arrangement of proteins that hide hydrophobic and reactive groups deep in the protein structure. Thus, bioactive peptides must be extracted using specific methods by some means [22]. Currently, the methods used for the extraction of DAPs include water extraction, enzymatic hydrolysis, chemical hydrolysis, organic solvent extraction, fermentation extraction, and ultrasonic assisted extraction (Table 2). It is worth noting that deer antler was previously used as a traditional medicine through water extraction, therefore many studies on DAPs up to now still use this process with improvements.

2. DAPs(deer atlanter peptide)의 추출

생물체 내의 완전한 단백질은

단백질 구조 내부에 친수성 및 반응성 그룹을 숨기는 구조적 배열로 인해

비활성 상태에 있습니다.

따라서

생물활성 펩타이드를 추출하려면

특정 방법을 통해 추출해야 합니다 [22].

현재 DAP 추출에 사용되는 방법에는

물 추출, 효소 분해, 화학 분해, 유기 용매 추출, 발효 추출, 초음파 보조 추출(표 2)이 있습니다.

주목할 점은 사슴 뿔이 전통 의약품으로 물 추출을 통해 사용되어 왔기 때문에,

현재까지 진행된 DAP 연구의 많은 부분이

이 과정을 개선하여 사용해 왔다는 점입니다.

Table 2. Extraction method and biological activity of DAPs.

Water	Anti-osteoporotic activity	Deer antler	[23]
Water	Anti-cancer activity	Ultrafine lyophilized powder of deer antler	[16]
Water extraction assisted by ultrasound	Anti-arthritic activity	Red deer antler	[24]
Cold water	Activity in regulating bone formation	Deer antler	[25]
Cold water	Antioxidant activity, anti-inflammatory activity, immunomodulatory activity	Deer antler	[26]
Cold water	Cell proliferation promoting activity, promotion of bone formation	Deer antler	[27]
Cold water	Anti-cancer activity	Deer antler base	[6]
Cold water	Hair growth promoting activity	Top Antler Segment	[28]
Cold water extraction assisted by ultrasound	Intestinal cell barrier protection activity	Deer antler	[29]
Hot water	Anti-bone damage activity	Deer antler	[30]
Hot water	Antioxidant activity, reduce liver damage	Top Antler Segment	[31]
Hot water	Anti-invasive, anti-inflammation activity	Deer antler	[32]
Hot water	Antidopaminergic	Deer antler	[33]
Hot water	Neuroprotective activity	Deer antler	[34]
Hot water	Anti-aging activity	Deer antler	[35]
Hot water	Anti-inflammation activity, against lung damage avtivity	Dry powder of velvet antler	[36]
Hot water	Anti-cancer activity	Top Antler Segment	[37]
Alcalase solution (pH = 8)	Antioxidant activity	Deer antler	[38]
Alcalase solution (pH = 8)	Antioxidant activity, anti-inflammatory activity	Dry powder of velvet antler	[39]
Protamex solution (pH = 6)	Inhibits fat production activity	Dried deer antler powder	[40]
Pepsin hydrolysis assisted by ultrasound	Cell proliferation promoting activity	Deer antler solid glue	[41]
Pepsin solution (pH = 2) Trypsin solution (pH = 7.8–8.5)	Inhibits scar formation	Deer antler	[42]
(1) Pepsin solution (pH = 2) (2) Trypsin solution (pH = 7.8–8.5)	Neuroprotective activity, antioxidant activity	Traditionally-dried two-branched deer antler	[43]
Hot water Trypsin solution (pH = 8)	Antioxidant activity	Deer antler base	[11]
(1) Na2HPO4-NaOH buffer (pH = 12, 50 mmol/L EDTA,0.5 mol/L NaCl) (2) Trypsin solution (pH = 9)	Against liver toxicity	Cornu Corvi nippon parvum	[44]
100 mM Tris, 6M guanidine-HCl, 20mM EDTA-2Na Pepsin solution (pH = 2) Trypsin solution (pH = 6.8)	Anti-inflammation activity	Deer antler	[45]
Ice-cold acetic acid solution (pH = 3.5)	Antioxidant activity, neuroprotective activity	Deer antler	[13]
Ice-cold acetic acid solution (pH = 3.5)	Hypoglycemic activity	Sika antler powder	[46]
Ice-cold acetic acid solution (pH = 3.5)	Cell proliferation promoting activity	Dried antler	[47]
Ice-cold acetic acid solution (pH = 4)	Anti-Parkinsonian activity	Deer antler	[48]
Ice-cold acetic acid solution (pH = 4)	Anti-fibrotic, anti-apoptotic, cardioprotective effect	Deer antler	[49]
Ice-cold acetic acid solution (pH = 4)	Antioxidant activity, anti-apoptotic activity	Deer antler	[50]
Pre-cooled acetic acid solution	Anti-cancer activity	Hard antler plate	[51]
50% ethanol Ice-cold acetic acid solution (pH = 3.5)	Antioxidant activity, hypoglycemic activity, hypolipidemic activity	Dried antler	[52]
HAc-NaAc buffer (pH = 3.5)	Promotes wound healing, proliferative activity	Deer antler	[53]
Acetone and chloroform-methanol mixture0.02 M NaCl-HCl buffer (pH = 6)	Promotes wound healing, promotes hair growth	Red deer antler	[54]
Cold water Formic acid solution (0.2%)	Antidepressants	Deer antler	[55]
70% ethanol	Anti-cancer activity	Top Antler Segment	[56]
B. subtilis KH-15	Improve hemolytic anemia	Dried antler	[57]

The water extraction is easy to perform, but the extremely low recovery of bioactive components limits the study of DAPs in water extracts. This limitation can be attributed to the difficulty of disrupting protein folding when water is used as an extraction medium [57]. Moreover, the composition of water extracts is very complex, which affects more in-depth studies. Therefore, studies on obtaining DAPs by using different methods are gaining attention.

수(water) 추출은 수행이 쉽지만,

생물활성 성분의 극히 낮은 회수율이 수 추출물에서의 DAP 연구를 제한합니다.

이 한계는

물이 추출 매체로 사용될 때 단백질 접힘을 파괴하는 것이 어렵기 때문으로

설명될 수 있습니다 [57].

또한 수 추출물의 성분이 매우 복잡하여 심층 연구에 영향을 미칩니다.

따라서 다양한 방법을 사용하여 DAP를 얻는 연구가 주목받고 있습니다.

Deer antler is rich in collagen [58], and the use of acid as an extraction medium can open the cross-linkage bonds between collagen molecules, while disrupting tryptophan, serine and tyrosine, allowing intact proteins to be cleaved into peptide segments. Acetic acid with pH between 3.5–4.0 is widely used for DAPs extraction. Shu-Wen et al. used acetic acid to extract DAPs with cell proliferation-promoting activity [46], and Chaohua et al. found that acetic acid-extracted DAPs have positive implications for neurodegenerative diseases [47]. In addition, acid-extracted DAPs have been found to be useful in the treatment of tumors and heart muscle damage, as well as in lowering blood sugar [13,48,50].

사슴 뿔은 콜라겐이 풍부합니다 [58],

산을 추출 매체로 사용하면 콜라겐 분자 간의 교차 결합을 끊으면서

트립토판, 세린, 티로신을 분해하여 완전한 단백질을 펩타이드 단편으로 분해할 수 있습니다.

pH 3.5–4.0의 아세트산은

DAP 추출에 널리 사용됩니다.

Shu-Wen 등[46]은

세포 증식 촉진 활성을 가진 DAP를 아세트산으로 추출했으며,

Chaohua 등[47]은 아세트산 추출 DAP가 신경퇴행성 질환에 긍정적인 영향을 미친다는 것을 발견했습니다.

또한 산 추출 DAP는

종양 및 심근 손상 치료, 혈당 감소에 유용한 것으로 밝혀졌습니다 [13,48,50].

In recent years, enzymatic hydrolysis has been considered effective in obtaining bioactive peptides from proteins. At present, Alcalase, Protamex, Pepsin, and Trypsin have been reported to be used to extract DAPs. The active sites of enzymes make their differences in substrate–enzyme interaction, which results in the variation of different enzymolysis products. For instance, Alcalase was preferential in cleaving the end peptide bonds of uncharged residues (Leu, Glu, Met, Lys, Tyr, and Gln) [59], whereas Pepsin and Trypsin are preferred the hydrophobic/aromatic residues of Tyr, Ile, Met, Val, and Leu as well as the specific residues of Arg and Lys at the C-terminal [60]. Therefore, the selection of different enzymes and extraction protocols can yield DAPs with different biological functions. DAPs extracted with Alcalase have strong antioxidant and anti-inflammatory activities [38,39]. Peptides obtained from the hydrolysis of deer antler by Protamex have the ability to inhibit adipogenesis and alleviate fatness [40]. Ultrasound-assisted pepsin-extracted DAPs can promote osteoblast proliferation and differentiation [46]. The DAPs obtained after pepsin and trypsin simulated gastrointestinal digestion function in antioxidation, anti-inflammation, cell proliferation promotion and neurodegenerative disease alleviation [42,43,45].

In addition to traditional water extraction, acid extraction, and enzymatic hydrolysis, studies on the extraction of DAPs using buffer solution or fermentation have been reported. DAPs extracted from defatted deer antlers using NaCl-HCl buffer can accelerate hair growth [51]. DAPs obtained by fermentation using Bacillus subtilis exhibited hematopoietic effects and showed improvement in hemolytic anemia [56]. Different extraction methods have been used to bring many interesting biological activities to DAPs, which means the extraction and application of DAPs have attracted the attention of researchers. However, the extraction and separation of DAPs are mostly at the crude extract stage, which somehow limits the in-depth study of DAPs. Therefore, research on the extraction and preparation of DAPs should focus on the development of novel extraction protocols and separation protocols.

최근 몇 년간 단백질로부터 생물활성 펩타이드를 얻는 데

효소적 가수분해가 효과적이라고 여겨져 왔습니다.

enzymatic hydrolysis

현재 Alcalase, Protamex, Pepsin, Trypsin이

DAP 추출에 사용되었다고 보고되었습니다.

효소의 활성 부위는

기질-효소 상호작용의 차이를 초래하며,

이는 다양한 효소 분해 산물의 차이를 유발합니다.

예를 들어,

Alcalase는 무전하 잔기(Leu, Glu, Met, Lys, Tyr, Gln)의 말단 펩타이드 결합을 분해하는 데 선호됩니다 [59],

반면

Pepsin과 Trypsin은

Tyr, Ile, Met, Val, Leu와 같은 친수성/방향족 잔기 및 C-말단부의 Arg와 Lys와 같은 특정 잔기를 선호합니다 [60].

따라서

다양한 효소와 추출 프로토콜을 선택하면

서로 다른 생물학적 기능을 가진 DAP를 얻을 수 있습니다.

Alcalase로 추출된 DAP는

강력한 항산화 및 항염증 활성을 나타냅니다 [38,39].

Protamex로

사슴 뿔을 가수분해하여 얻은 펩타이드에는 지방 생성 억제 및 지방 감소 효과가 있습니다 [40].

초음파 보조 펩신 추출 DAP는

골아세포 증식 및 분화를 촉진합니다 [46].

펩신과 트립신으로 위장관 소화 기능을 모방한 DAP는

항산화, 항염증, 세포 증식 촉진 및 신경퇴행성 질환 완화 기능에서 위장관 소화 기능을 모방했습니다 [42,43,45].

전통적인 물 추출, 산 추출, 효소 가수분해 외에도

완충 용액이나

발효를 이용한

DAP 추출 연구가 보고되었습니다.

NaCl-HCl 완충 용액을 사용하여

지방을 제거한 사슴 뿔에서 추출된 DAP는

모발 성장 촉진 효과를 나타냈습니다 [51].

Bacillus subtilis를 이용한 발효로 얻어진 DAP는

혈액 생성 효과를 나타냈으며 용혈성 빈혈 개선 효과를 보였습니다 [56].

우리는 발효된 사슴 뿔의 화학 성분과 골수 세포의 혈액 생성 인자에 미치는 영향을 조사했습니다. 재료/방법 발효된 사슴 뿔 추출물(FAB)을 준비하기 위해 Bacillus subtilis를 사용하여 30℃에서 7일간 발효를 진행했습니다. FAB의 혈액 생성 효과를 조사하기 위해 골수 세포의 혈액 생성 인자를 분석했습니다. 결과 총 당분, 황산화 글리코사미노글리칸, 우론산 함량 및 건조 중량은 발효 시간에 따라 점차 증가했습니다. 시알산 함량(0.14 mg/mL에서 0.54 mg/mL)은 발효 4일차에 가장 높았으며 이후 감소했습니다. 골수 세포의 증식 활성은 발효 시간에 따라 증가했습니다. B. subtilis로 발효된 사슴 뿔 추출물(FAB)이 혈액 생성(hematopoiesis)에 미치는 유익한 효과를 검증하기 위해 다양한 혈액 생성 성장 인자의 수준을 측정했습니다. FAB는 골수 세포의 줄기 세포 인자 및 과립구 콜로니 자극 인자의 수를 증가시켰습니다. 또한 FAB는 비발효 사슴 뿔 추출물(NFA)과 비교하여 비장 세포 조건화 매체에서 적혈구 형성 단위(burst-forming unit erythroid) 및 총 콜로니 수를 증가시켰습니다. 그러나 FAB는 적혈구 생성에서 중요한 인자인 에리트로포이에틴의 mRNA 수준에 영향을 미치지 않았습니다. 결론 FAB는 NFA와 마찬가지로 혈액 생성 자체에 직접적인 영향을 미치지 않았지만, 혈액 생성 인자의 생산을 자극함으로써 혈액 생성에 기여했습니다.

다양한 추출 방법을 통해 DAPs에 흥미로운 생물학적 활성이 발견됨에 따라,

DAPs의 추출 및 응용 연구가 연구자들의 관심을 끌고 있습니다.

그러나

DAPs의 추출 및 분리 단계는 주로 원시 추출물 단계에 머물러 있어,

DAPs의 심층적 연구를 제한하고 있습니다.

따라서

DAPs의 추출 및 준비 연구는

새로운 추출 프로토콜과 분리 프로토콜 개발에 초점을 맞춰야 합니다.

3. Biological Functions of DAPs

3.1. Antioxidant Activity

Oxidative damage is closely related to the accumulation of free radicals and reactive oxygen species (ROS) [61]. Due to environmental factors and unhealthy lifestyles, excessive levels of ROS and free radicals may accumulate in the body, leading to redox imbalance and causing oxidative damage to the organism. The disruption of biomolecular structures in the body brought about by oxidative damage is significant for the development of disease, and common chronic diseases such as gastrointestinal inflammation, heart disease, and neurodegenerative diseases are closely associated with oxidative damage [62]. Therefore, the scavenging of ROS in the metabolic system by natural antioxidants and the prevention of oxidative damage have been widely investigated. Some current studies suggest that the antioxidant activity of peptides is related to amino acid composition. The amino acid residues associated with antioxidant activity are mainly found in hydrophobic and aromatic amino acids because they serve as hydrogen donors to transfer electrons for scavenging free radicals [63]. In addition, the amino acid residues with metal chelating ability can scavenge ferrous ions to inhibit oxidation reactions. Deer antler is rich in Glu, Pro, Asp, Gly, Arg, etc., and can be considered as a high-quality source of antioxidant peptides (Table 3). For example, DAPs obtained from deer antler gelatin hydrolysis had the highest percentage of Gly, Ala, and Pro, thus showing 1,1-Diphenyl-2-picrylhydrazyl radical 2,2-Diphenyl-1-(2,4,6-trinitrophenyl)hydrazyl (DPPH) radical scavenging activity, Ferric ion reducing antioxidant power (FRAP) radical scavenging activity, and 2, 2’-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) (ABTS) radical scavenging rate of 94.51% [11]. The tetrapeptide TAVL obtained by hydrolysis of deer antler using Alcalase shows strong peroxyl radical scavenging activity (IC50 = 51.16 μM) because of the high content of hydrophobic amino acids [38]. Meanwhile, DAPs have good thermal and emulsion stability, which can be applied in the food, pharmaceutical, and cosmetic industries [11].

3. DAPs의 생물학적 기능

3.1. 항산화 활성

산화 손상은

자유 라디칼과 활성 산소 종(ROS)의 축적과 밀접하게 관련되어 있습니다 [61].

환경 요인과 불건강한 생활 방식 때문에

체내에 과도한 수준의 ROS와 자유 라디칼이 축적되면

산화 환원 균형이 깨지고

생체에 산화 손상을 초래합니다.

산화 손상으로 인한 생체 분자 구조의 파괴는

질병 발병에 중요한 역할을 하며,

위장관 염증, 심장 질환, 신경퇴행성 질환 등 흔한 만성 질환은

산화 손상과 밀접하게 연관되어 있습니다[62].

따라서 대사 시스템에서 ROS를 제거하고 산화 손상을 예방하는 자연 항산화제의 역할이 널리 연구되어 왔습니다.

일부 최근 연구는

펩타이드의 항산화 활성이 아미노산 구성과 관련이 있음을 제안합니다.

항산화 활성과 관련된 아미노산 잔기는

주로 친수성과 방향성 아미노산에 존재하며,

이는 자유 라디칼 제거를 위해 전자 전달을 위한 수소 기증체 역할을 하기 때문입니다 [63].

또한 금속 이온 결합 능력을 가진 아미노산 잔기는

철 이온을 제거하여 산화 반응을 억제할 수 있습니다.

사슴 뿔은

글루, 프로, 아스파르트, 글리, 아르지 등 풍부하며,

고품질 항산화 펩타이드의 원천으로 고려될 수 있습니다 (표 3).

사슴뿔에 함유된 글루타민, 프롤린, 아스파르트산, 글리신, 아르기닌은 
항산화 펩타이드의 좋은 원천이 될 수 있습니다. 

이 아미노산들은 우리 몸에서 항산화 작용을 하는 펩타이드의 구성 성분으로 사용될 수 있으며, 
특히 글루타민은 글루타치온이라는 강력한 항산화 물질의 생성을 돕는 역할을 합니다.

항산화 활성을 가진 아미노 잔기는 우리 몸에서 산화 스트레스를 줄이는 데 중요한 역할을 합니다. 
대표적인 예로는 시스테인과 티로신이 있는데요. 
시스테인은 황 원자를 포함하고 있어서 활성 산소 종과 반응하여 무해한 물질로 바꿔줍니다. 
티로신은 페놀 고리를 가지고 있어서 자유 라디칼을 안정화시켜 산화 반응을 억제하죠. 
이러한 아미노 잔기들은 우리 몸의 세포를 보호하고 노화를 늦추는 데 도움을 준답니다.

예를 들어,

사슴 뿔 젤라틴 가수분해에서 얻은 DAPs는

Gly, Ala, Pro의 함량이 가장 높았으며,

1,1-디페닐-2-피크릴히드라질 라디칼(DPPH) 라디칼 제거 활성을 나타냈습니다.

철 이온 환원 항산화 능력(FRAP) 라디칼 소거 활성, 및

2, 2'-아지노-비스(3-에틸벤조티아졸린-6-설폰산) (ABTS) 라디칼 소거율 94.51% [11]. Alcalase를 사용하여

사슴 뿔을 가수분해하여 얻은 테트라펩티드 TAVL은 친수성 아미노산 함량이 높기 때문에

강한 페록실 라디칼 소거 활성 (IC50 = 51.16 μM)을 나타냅니다 [38].

한편,

DAPs는 열적 및 유화 안정성이 우수하여

식품, 제약, 화장품 산업에 적용될 수 있습니다 [11].

Table 3. Antioxidant activity of DAPs.

The establishment of cellular and in vivo experiments provides an intuitive model to study the biological mechanisms of antioxidant activity of DAPs, which are usually inextricably linked to the inhibition of ROS and regulating oxidation-related and apoptosis-related factors. In the H2O2-induced Human Umbilical Vein Endothelial Cells (HUVEC) injury model, DAPs reduce ROS-induced cell injury and apoptosis by blocking the Caspase-3 signaling pathway, upregulating the expression‎ of superoxide dismutase (SOD) and glutathione (GSH) and inhibiting the increase of intracellular Malondialdehyde (MDA) levels [49]. The Caspase-3 signaling pathway plays key roles in apoptosis and pyroptosis, in which Caspase-3 activation and c-Jun N-terminal kinase (JNK) phosphorylation are closely associated with oxidative damage and trigger pyroptosis [64]. In SH-SY5Y human neuroblastoma cells, DAPs exhibit antioxidant activity by downregulating the levels of Caspase-12 and p-JNK [17]. Metallothionein (Mt)2, Mt1, Sod3, NDUFA4 mitochondrial complex associated like 2(Ndufa4l2), hypoxia inducible factor 1 α(Hif1α), Sod2, NAD(P)H quinone dehydrogenase 1(Nqo1), glutathione-disulfide reductase (Gsr), and nuclear factor kappa B 1(NF-κB 1) were all found to be involved in the oxidative stress response and play important roles in scavenging free radicals, maintaining redox reactions, and regulating mitochondrial respiration. In primary chondrocytes, DAPs significantly upregulated the expression‎ of these factors, suggesting the role of DAPs in enhancing cellular antioxidant capacity [26]. 2,2′-azobis(2-methylpropionamidine) dihydrochloride(AAPH)-induced oxidative stress may lead to elevated ROS, lipid peroxidation, and cell death. In the Human hepatocyte-derived cell model of AAPH-induced injury, DAPs resist ROS elevation and cellular damage [38]. In addition, DAPs inhibited cell death, ROS production, and lipid peroxidation in Zebrafish larvae [38]. Both cellular and in vivo experiments demonstrated the resistance of DAPs to oxidative damage. Administration of DAPs reduced cell damage and downregulate Phosphoinositide-3 kinase (PI3K) expression‎ in Human hepatoellular carcinomas 2 (HepG2) and SMMC7721 cells as well as mouse liver tissue [62]. PI3K has been found to be closely associated with apoptosis caused by oxidative stress [65]. In diabetic mice, the levels of antioxidant enzymes (SOD, CAT) and Total antioxidant capacity (T-AOC) in the liver and serum increased while MDA levels decreased after the administration of DAPs. This result suggests that DAPs may exhibit antioxidant activity by acting on enzymatic and non-enzymatic antioxidants [51].

세포 및 in vivo 실험의 확립은 DAP의 항산화 활성 생물학적 메커니즘을 연구하는 직관적인 모델을 제공하며, 이는 일반적으로 ROS 억제 및 산화 관련 및 세포 사멸 관련 인자 조절과 밀접하게 연관되어 있습니다. H₂O₂로 유도된 인간 태반 정맥 내피 세포(HUVEC) 손상 모델에서 DAPs는 카스파제-3 신호 전달 경로를 차단하여 ROS로 인한 세포 손상과 아포토시스를 감소시키며, 슈퍼옥사이드 디스뮤타제(SOD)와 글루타티온(GSH)의 발현을 증가시키고 세포 내 말론디알데히드(MDA) 수준 증가를 억제합니다 [49].

Caspase-3 신호전달 경로는

세포 사멸과 피로토시스에서 핵심 역할을 하며,

Caspase-3 활성화와 c-Jun N-말단 키나제(JNK) 인산화는

산화 손상과 밀접하게 연관되어 피로토시스를 유발합니다 [64].

SH-SY5Y 인간 신경모세포종 세포에서 DAPs는

Caspase-12 및 p-JNK 수준을 감소시켜 항산화 활성을 나타냅니다 [17].

메탈로티오닌(Mt)2, Mt1, Sod3, 미토콘드리아 복합체 관련 단백질 2(Ndufa4l2), 저산소 유도 인자 1α(Hif1α), Sod2, NAD(P)H 퀴논 탈수소효소 1(Nqo1), 글루타티온-디설파이드 환원효소(Gsr), 및 핵 인자 카파 B 1(NF-κB 1)은 모두 산화 스트레스 반응에 관여하며, 자유 라디칼 제거, 환원-산화 반응 유지, 미토콘드리아 호흡 조절에 중요한 역할을 하는 것으로 확인되었습니다.

원발성 연골세포에서 DAPs는

이러한 인자의 발현을 유의미하게 증가시켰으며,

이는 DAPs가 세포 항산화 능력을 강화하는 데 역할을 한다는 것을 시사합니다 [26].

2,2′-아조비스(2-메틸프로피오나미딘) 디하이드로클로라이드(AAPH)에 의해 유발된 산화 스트레스는 ROS 증가, 지질 과산화, 및 세포 사멸을 초래할 수 있습니다. 인간 간세포 유래 세포 모델에서 AAPH로 유발된 손상 시 DAPs는 ROS 증가와 세포 손상을 억제했습니다 [38]. 또한 DAPs는 제브라피시 유충에서 세포 사멸, ROS 생성, 지질 과산화를 억제했습니다 [38]. 세포 내 및 in vivo 실험 모두 DAPs의 산화 손상 저항성을 입증했습니다. DAPs 투여는 인간 간세포 암세포 2(HepG2) 및 SMMC7721 세포 및 쥐 간 조직에서 세포 손상을 감소시키고 인산인오시타이드-3 키나제(PI3K) 발현을 억제했습니다 [62]. PI3K는 산화 스트레스에 의한 세포 사멸과 밀접하게 연관되어 있습니다 [65]. 당뇨병 마우스에서 DAPs 투여 후 간과 혈청의 항산화 효소(SOD, CAT) 및 총 항산화 능력(T-AOC) 수준이 증가했으며 MDA 수준은 감소했습니다.

이 결과는

DAPs가

효소적 및 비효소적 항산화 작용을 통해

항산화 활성을 나타낼 수 있음을 시사합니다 [51].

3.2. Anti-Inflammation

Inflammation is a complex physiological response of the body to fight against viral invasion, microbial infection, and cellular damage. However, excessive and prolonged inflammation causes damage to tissues and organs and may lead to many acute and chronic diseases [66]. Suppression of excessive and uncontrolled inflammation is important to prevent inflammatory diseases. Downregulation of the expression‎ of these factors can modulate or suppress excessive or persistent inflammation. As reported in previous studies, DAPs can regulate inflammation in cellular or animal assays (Table 4). For example, treatment of rats with streptococcal cell wall (SCW)-induced arthritis by DAPs revealed that inflammation-induced leukocytosis was suppressed and adhesion of blood cells to the endothelium was reduced, which facilitated a reduction in the recruitment of inflammatory cells to the joints and thus modulated arthritis [67]. Similarly, in vivo administration of DAPs to rats with type II collagen-induced arthritis can inhibit the onset and progression of arthritis. Furthermore, the inflammatory response is characterized by elevated levels of pro-inflammatory cytokines, such as interleukin (IL)-1, IL-6, tumor necrosis factor (TNF)-α and interferon (IFN)-γ [68], and consequently by the development of disease. Lymph node cells were isolated from model rats and administered with DAPs, and it was found that the expression‎ levels of IL-1β, IL-2, IL-6, TNF-α and IFN-γ were significantly reduced [67,69], while the acceleration of arthritis severity could be attributed to the elevation of these factors [70]. This demonstrates the modulatory effect of DAPs on T-cell-mediated immune responses. Treatment with DAPs can effectively suppress LPS-induced inflammation in nucleus pulposus cells; decrease the levels of pro-inflammatory cytokines IL-1β, IL-6, and TNFα; and reduce the viability of MDA [12]. Assays for oxidative stress and inflammation-related proteins showed that DAPs reversed the LPS-induced elevation of p-NF-κBp65, phosphonated inhibitor of nuclear factor kappaB (p-IκB)α, p-Jnk, phosphonated inhibitor of extracellular regulated protein kinases (p-Erk), and p-P38 levels, and this effect can be inhibited by the p38 mitogen-activated protein kinase (MAPK) inhibitor SB203580 [12,45]. This result suggests that the anti-inflammatory ability of DAPs can be achieved via the MAPK/NF-κB pathway. In addition to the MAPK/NF-κB pathway, the anti-inflammatory mechanism of DAPs may also be related to the inhibition of the Rho/NF-κB pathway. After the administration of LPS to mice to produce lung injury, the myeloperoxidase (MPO) content of the lungs was significantly increased, which revealed the active state of neutrophils, but MPO activity decreased after treatment with DAPs. The immunoblot analysis confirmed that DAP administration can inhibit the levels of Rho and its downstream molecules Rho-associated protein kinase (ROCK)-I and ROCK-II, as well as the phosphorylation of NF-κB and IκBα, suggesting the inhibitory effect of DAPs on the Rho/NF-κB pathway [71]. During bone formation and osteoblast proliferation and differentiation, Epidermal Growth Factor (EGF)/EGFR is involved in the regulation of bone homeostasis [72]. Moreover, EGF/EGFR controls inflammation in osteoblasts by regulating factors such as MDA, IL-1β, IL-6 and TNFα [73]. Treatment of MC3T3-E1 cells with DAPs can significantly upregulate the expression‎ of EGF, EGFR, NRF-2 and HO-1. However, the anti-inflammatory effect of DAPs was almost abolished after EGF knockdown using siRNA [18]. This phenomenon suggests that the anti-inflammatory activity of DAPs in osteoblasts is related to the EGF/EGFR pathway.

3.2. 항염증

염증은 바이러스 침입, 미생물 감염, 세포 손상에 대항하기 위한 신체 의 복잡한 생리적 반응입니다. 그러나 과도하고 지속적인 염증은 조직 및 장기 손상을 초래하며 급성 및 만성 질환으로 이어질 수 있습니다 [66]. 과도하고 통제되지 않은 염증을 억제하는 것은 염증성 질환 예방에 중요합니다. 이러한 인자의 발현을 억제하면 과도하거나 지속적인 염증을 조절하거나 억제할 수 있습니다. 이전 연구에서 보고된 바와 같이, DAPs는 세포 또는 동물 실험에서 염증을 조절할 수 있습니다 (표 4).

예를 들어, 스트렙토코커스 세포벽 (SCW)로 유발된 관절염을 가진 쥐에 DAPs를 투여한 결과, 염증으로 인한 백혈구 증가가 억제되고 혈액 세포의 내피 세포 부착이 감소하여 관절로의 염증 세포 모집이 감소되어 관절염이 조절되었습니다 [67]. 同様に, 제2형 콜라겐으로 유발된 관절염을 가진 쥐에 DAPs를 투여하면 관절염의 발병과 진행을 억제할 수 있습니다. 또한 염증 반응은 인터루킨(IL)-1, IL-6, 종양 괴사 인자(TNF)-α 및 인터페론(IFN)-γ와 같은 염증성 사이토카인의 증가로 특징지어지며 [68], 이는 질병의 진행으로 이어집니다.

모델 쥐의 림프절 세포를 분리하여 DAPs를 투여한 결과, IL-1β, IL-2, IL-6, TNF-α 및 IFN-γ의 발현 수준이 유의미하게 감소했습니다 [67,69], 반면 관절염의 중증도 가속화는 이러한 인자의 증가와 관련이 있었습니다 [70]. 이는 DAPs가 T세포 매개 면역 반응에 대한 조절 효과를 보여줍니다.

DAPs 투여는

핵수질 세포에서 LPS 유발 염증을 효과적으로 억제하며,

염증성 사이토킨 IL-1β, IL-6 및 TNFα의 수준을 감소시키고

MDA의 생존율을 낮춥니다 [12].

산화 스트레스 및 염증 관련 단백질 검사는

DAPs가 LPS에 의해 유발된 p-NF-κBp65,

핵 인자 kappaB 억제제 인산화체 (p-IκB)α, p-Jnk,

세포외 조절 단백질 키나제 억제제 인산화체 (p-Erk), 및

p-P38 수준을 역전시켰으며,

이 효과는 p38 미토겐 활성화 단백질 키나제(MAPK) 억제제 SB203580에 의해

억제될 수 있었습니다 [12,45].

이 결과는

DAPs의 항염증 효과가

MAPK/NF-κB 경로를 통해 달성될 수 있음을 시사합니다.

MAPK/NF-κB 경로 외에도

DAPs의 항염증 메커니즘은

Rho/NF-κB 경로의 억제와 관련될 수 있습니다.

LPS를 투여하여 폐 손상을 유발한 쥐에서 폐의 마이엘로퍼옥시다제 (MPO) 함량이 유의미하게 증가했으며, 이는 중성구의 활성 상태를 나타냈지만, DAPs 투여 후 MPO 활성이 감소했습니다. 면역블롯 분석 결과, DAP 투여는 Rho 및 그 하류 분자인 Rho 관련 단백질 키나제(ROCK)-I와 ROCK-II의 수준을 억제하며, NF-κB와 IκBα의 인산화도 억제함을 확인했습니다. 이는 DAPs가 Rho/NF-κB 경로를 억제한다는 것을 시사합니다 [71]. 골 형성 및 골아세포 증식 및 분화 과정에서 상피 성장 인자(EGF)/EGFR은 골 균형 조절에 관여합니다 [72]. 또한 EGF/EGFR은 MDA, IL-1β, IL-6 및 TNFα와 같은 인자를 조절하여 골아세포에서의 염증을 조절합니다 [73]. MC3T3-E1 세포에 DAPs를 처리하면 EGF, EGFR, NRF-2 및 HO-1의 발현이 유의미하게 증가합니다. 그러나 siRNA를 사용하여 EGF를 knockdown한 후 DAPs의 항염증 효과는 거의 소실되었습니다 [18]. 이 현상은 DAPs의 골아세포 내 항염증 활성이 EGF/EGFR 경로와 관련이 있음을 시사합니다.

Table 4. Anti-Inflammation activity of DAPs.

A previous study used RNA-seq technology to analyze the glabellar cartilage of rats treated with DAPs and found that DAPs treatment downregulated the expression‎ of 30 inflammation-associated Differentially Expressed Genes (DEGs) [74]. Another study reported RNA-seq results before and after treatment of mouse primary chondrocytes with DAPs. This study found that the expression‎ of anti-inflammatory regulators, such as Protein Tyrosine Phosphatase Non-Receptor Type 2 (Ptpn2), avian reticuloendotheliosis viral (v-rel) oncogene related B (Relb), sphingosine-1-phosphate receptor 3 (S1pr3), peroxisome proliferator activated receptor delta (Ppard), selectin P (Selp), and adenosine A1 (Adora1) was upregulated after DAPs treatment. These results indicates that DAPs treatment exerts effective anti-inflammatory activity in chondrocytes [26]. Enzymatic hydrolysis likewise brought inflammatory regulatory activity to the DAPs. The peptide obtained from Alcalase treatment of deer antler can inhibit of NO production in RAW264.7 cells and zebrafish, and immunoblotting confirmed that this effect could be attributed to inhibition of myo-inositol-1-phosphate synthase (iNOS) and cytochrome c oxidase subunit II (COX-2) expression‎ [39]. Four peptides (VH, LAN, AL, IA) identified from the pepsin and trypsin hydrolysis products all had inflammation-modulating activity and inhibited intracellular NO production. However, the NO inhibitory activity of the peptide mixture was higher than that of any of the purified peptides, suggesting the synergistic effect of DAPs in inflammatory resistance [45].

이전 연구에서는 DAPs로 처리된 쥐의 이마 연골을 RNA-seq 기술로 분석하여 DAPs 처리가 30개의 염증 관련 차등 발현 유전자(DEGs)의 발현을 억제한다는 사실을 발견했습니다 [74]. 또 다른 연구에서는 쥐의 원발성 연골 세포에 DAPs를 투여하기 전후의 RNA-seq 결과를 보고했습니다. 이 연구에서는 DAPs 투여 후 항염증 조절인자인 단백질 티로신 인산화효소 비수용체 유형 2 (Ptpn2), 조류 망상내피세포 바이러스 (v-rel) 관련 B (Relb), 스핑고신-1-인산 수용체 3 (S1pr3), 페록시좀 증식 활성화 수용체 델타(Ppard), 셀렉틴 P(Selp), 아데노신 A1(Adora1)의 발현이 증가했습니다. 이 결과는 DAPs 치료가 연골세포에서 효과적인 항염증 활성을 발휘함을 나타냅니다 [26]. 효소적 가수분해도 DAPs에 염증 조절 활성을 부여했습니다. Alcalase로 처리된 사슴 뿔에서 얻은 펩타이드가 RAW264.7 세포와 제브라피시에서 NO 생성을 억제하며, 면역 블로팅을 통해 이 효과가 마이오-인오시톨-1-인산 합성효소 (iNOS) 및 사이토크롬 c 산화효소 서브유닛 II (COX-2) 발현 억제에 기인함을 확인했습니다 [39]. 페프신과 트립신 가수분해 제품에서 식별된 4개의 펩티드(VH, LAN, AL, IA)는 모두 염증 조절 활성을 나타냈으며 세포 내 NO 생성을 억제했습니다. 그러나 펩티드 혼합물의 NO 억제 활성은 순수한 펩티드 중 어느 것보다 높았으며, 이는 DAPs의 염증 저항성에서의 시너지 효과를 시사합니다 [45].

3.3. Effect on Bone and Cartilage

Bone is a dynamic vascularized living tissue that provides structure and support for the body and stores minerals, such as calcium and phosphorus [75]. Bone remodeling maintains normal bone form. Osteoblasts and osteoclasts are the two main bone cells involved in bone remodeling, and the cellular activity between them is a key factor in maintaining the balance among bone resorption and bone formation [76]. The imbalance in the bone formation and bone resorption leads to bone loss and consequently to diseases, such as osteoporosis and femoral head necrosis [77]. Several studies have shown that DAPs promote osteogenesis and inhibit the development of osteoporosis (Table 5). For example, Zhang et al. treated rats with DAPs after the removal of ovaries causing osteoporosis and found that osteoporosis symptoms were relieved and Bone Water Concentration (BWC), Bone Mineral Content (BMC), Bone Mineral Density (BMD), calcium ion, and phosphorus levels were increased. Paraffin sections showed that the trabecular network was restored, and the number and volume of trabeculae increased significantly, thus representing an increase in bone strength. In addition, decreased levels of IL-1 and IL-6 were detected in several chondrocyte and osteoblast-like cells, inhibiting osteoclast differentiation and osteoclast formation [78]. Experiments on cellular models likewise confirm‎ this opinion. Primary osteoblasts tend to differentiate into osteoblasts, and TNF-α can inhibit this activity. After the addition of DAPs, the osteogenic differentiation of primary osteoblasts was promoted, and the inhibitory effect of TNF-α was suppressed. In addition, the expression‎ levels of transcription factor Runx2 and osteogenic-specific genes alkaline phosphatase (ALP), osteocalcin (OCN), black spleen (BSP), and secreted phosphoprotein (OPN) were significantly elevated, and the accumulation of NF-κBp65 was inhibited, thus representing that DAPs promoted osteogenic differentiation and inhibited osteolytic differentiation of downregulating NF-κB/p65 pathway [79]. Studies on bone marrow mesenchymal stem cells showed that DAPs activated the BMP-2/Smad1,5/Runx2 pathway, increased extracellular matrix mineralization, and promoted the proliferation and differentiation of osteoblasts [23]. The impaired insulin signaling caused by diabetes has been shown to cause osteoporosis, and the phosphorylation levels of InsR, IRS-1, and IRS-1, AKT serine/threonine kinase 1 (AKT), and ERK were significantly increased after DAPs treatment, suggesting that DAPs can promote osteoblast proliferation through regulating the insulin signaling pathway to treat diabetes-induced osteoporosis [80]. Serum proteomic analysis of rats in the osteoporosis model suggested that DAPs upregulate 23 proteins that promote bone formation, including B2m and IL-16, and downregulate 10 proteins that may inhibit bone formation from affecting the dynamic balance between osteoblasts and osteoclasts [25].

3.3. 뼈와 연골에 대한 영향

뼈는

신체에 구조와 지지력을 제공하며

칼슘과 인과 같은 미네랄을 저장하는 동적 혈관화 생체 조직입니다 [75].

뼈 재형성은

정상적인 뼈 형태를 유지합니다.

골아세포와 골파괴세포 Osteoblasts and osteoclasts는

골 재형성에 관여하는 두 가지 주요 골 세포이며,

이들의 세포 활동은 골 흡수 및 골 형성 사이의 균형을 유지하는

핵심 요인입니다 [76].

골 형성 및 골 흡수 사이의 불균형은

골 손실을 초래하며,

이는 골다공증 및 대퇴골두 괴사 등 질환으로 이어집니다 [77].

여러 연구에서 DAPs(녹용 생체활성 펩타이드)가

골 형성을 촉진하고

골다공증의 발병을 억제한다는 것이 확인되었습니다 (표 5).

예를 들어,

Zhang 등[77]은 난소 제거로 골다공증을 유발한 쥐에 DAPs를 투여한 결과,

골다공증 증상이 완화되었으며 골수 농도(BWC),

골 무기질 함량(BMC),

골 무기질 밀도(BMD),

칼슘 이온 및 인 수치가 증가했습니다.

파라핀 절편 분석 결과,

골격망이 회복되었고

골격의 수와 부피가 유의미하게 증가해 골 강도가 향상되었음을 보여주었습니다.

또한, 연골세포와 골모세포 유사 세포에서

IL-1 및 IL-6 수치가 감소했으며,

이는 골용해세포 분화 및 골용해세포 형성을 억제했습니다 [78].

세포 모델 실험 역시 이 의견을 확인했습니다.

원시 골모세포는

골모세포로 분화하는 경향이 있으며,

TNF-α는 이 활동을 억제합니다.

DAPs 추가 후 원시 골아세포의 골형성 분화가 촉진되었으며,

TNF-α의 억제 효과가 억제되었습니다.

또한 전사 인자 Runx2와 골형성 특이적 유전자 알칼리 포스파타제 (ALP), 오스테오칼신 (OCN), 블랙 스플린 (BSP), 분비형 인산단백질 (OPN)의 발현 수준이 유의미하게 증가했으며, NF-κBp65의 축적이 억제되었습니다.

이로써 DAPs가

NF-κB/p65 경로를 억제함으로써

골형성 분화를 촉진하고

골용해 분화를 억제함을 나타냅니다 [79].

골수 중간엽 줄기세포에 대한 연구에서는

DAPs가 BMP-2/Smad1,5/Runx2 경로를 활성화시켜 세포외 기질 광물화를 증가시키고

골세포의 증식 및 분화를 촉진함을 보여주었습니다 [23].

당뇨병으로 인한 인슐린 신호전달 장애가 골다공증을 유발한다는 것이 밝혀졌으며,

DAPs 처리 후 InsR, IRS-1, AKT 세린/트레오닌 키나아제 1 (AKT), 및

ERK의 인산화 수준이 유의미하게 증가했습니다.

이는 DAPs가 인슐린 신호전달 경로를 조절하여

당뇨병으로 인한 골다공증을 치료하기 위해 골아세포 증식을 촉진할 수 있음을 시사합니다 [80].

골다공증 모델 쥐의 혈청 프로테오믹스 분석 결과,

DAPs는 골 형성을 촉진하는 B2m 및 IL-16을 포함한 23개의 단백질을 상향 조절하고,

골 형성을 억제할 수 있는 10개의 단백질을 하향 조절하여

골아세포와 골파괴세포 간의 동적 균형을 조절하는 것으로 나타났습니다 [25].

Table 5. Effect on bone and cartilage of DAPs.

Table 5. Effect on bone and cartilage of DAPs.

OriginExtracting MediaBioactivitiesReferences

Effects on osteoporosis
Deer antler		In vivo (Rats): Restoration of bone trabecular network; BWC, BMC, BMD, Ca2+, phosphorus↑	[78]
		Rabbit costal cartilage cells, human fetal articular cartilage cells, and chicken fetal osteoblast-like cells: IL-1, IL-6↓
Deer Antler		Primary osteoblastic cells: Promotes osteogenic differentiation and inhibits osteolytic differentiation. Runx2, ALP, OCN, BSP, OPN↑, NF-κBp65↓	[79]
Deer antler solid glue	Pepsin hydrolysis assisted by ultrasound	Bone marrow mesenchymal stem cells: Promotes proliferation and osteogenic differentiation; BMP7↑	[41]
Deer Antler	Water	Bone marrow mesenchymal stem cells: Activation of BMP-2/Smad1,5/Runx2 pathway; extracellular matrix mineralization, ALP↑	[23]
Deer Antler		MC3T3-E1: InsR, IRS-1, p-InsR, p-IRS-1, p-AKT, p-ERK↑	[80]
Deer antler solid glue	Pepsin hydrolysis assisted by ultrasound	In vivo (Rats): 23 upregulated genes, 10 downregulated genes that regulate cytoskeletal organization, immunity and inflammation to control bone formation and remodeling	[25]
Effects on femoral head necrosis
Deer antler	Hot water	Primary osteoblastic cells: Regulates cell cycle and promotes cell proliferation. Alkaline phosphatase↑	[30]
		In vivo (Rats): Inhibits femoral head cell necrosis. Hydroxyproline↓, aminohexose↑
Effects on arthritis
Red deer antler	Water extraction assisted by ultrasound	In vivo (Mice): Promotes lumbar spine bone formation, MMP13, ADAMTS4, ADAMTS5↓	[24]
Deer antler	Water	In vivo (Rats): Inhibition of SCW-induced leukocytosis, decrease blood cell adhesion to the endothelium	[67]
Deer antler		Primary chondrocytes: Promoting Cyclin A expression‎ via TK signaling pathway	[81]
Deer Antler	Cold water	Primary chondrocytes: Regulation of multiple growth factors, morphogens and transcription factors	[26]
Deer Antler	Cold water	Primary chondrocytes: Upregulated 192 differentially expressed genes. Promotes chondrocyte proliferation and inhibits apoptosis and differentiation	[27]
Deer Antler	Cold water	In vivo (Rats): Upregulation of DEGs involved in cartilage growth and regeneration, downregulation of DEGs involved in inflammation	[74]

DAPs have also been shown to positively affect arthritis because of the inflammatory modulating ability and the promotion of bone formation. In both rats and mice, the therapeutic effect of DAPs on arthritis has been demonstrated [24,67]. The therapeutic effect of DAPs on arthritis may be attributed to the inhibition of inflammation and modulation of the extracellular matrix, as well as blocking the recruitment of inflammatory cells at the joint. DAPs were found to promote the TK signaling pathway and thus chondrocyte proliferation in primary chondrocytes [81]. Furthermore, RNA-Seq analysis of primary chondrocytes revealed that DAPs regulate a variety of transcription factors related to proliferation, differentiation, anti-inflammation, and immune regulation, as well as growth factors and morphogens, to achieve the goal of promoting chondrocyte proliferation and resisting inflammation [26]. Proteomic analysis identified 192 upregulated proteins, of which all differentially expressed proteins related to intracellular transport, secretion, chromatin structure, and cytoskeleton were expressed at elevated levels. In particular, the expression‎ levels of the cell proliferation markers Mki67 and STMN1, the differentiation inhibitor ACP5, the apoptosis inhibitor Ndufa4l2 and Rcn1 were significantly increased, suggesting that DAPs promote chondrocyte proliferation and inhibit apoptosis through multiple cellular processes such as protein synthesis, ribosome formation and cytoskeleton reorganization [26]. RNA-Seq analysis of rat xiphoid cartilage identified 892 DEGs, of which 181 were upregulated genes and 711 were downregulated genes. Among them, the gene expression‎ levels of cartilage growth and regeneration were significantly increased, and those related to cartilage formation and cell proliferation were similarly elevated. In contrast, the downregulated genes were mainly concentrated in inflammation-related genes [74]. The therapeutic effects of DAPs on arthritis have been demonstrated in a series of studies in rat and mouse models, respectively. In a rat model of arthritis induced by type II collagen and treated with DAPs, IL-1β, IL-2, IL-6, TNF-α, IFN-γ, and dihydroorotate dehydrogenase (DHO-DHase) were inhibited [69,82]. Treatment with DAPs in a mouse arthritis model resulted in a significant decrease in TNF-α and neutral endopeptidase activity and relief of arthritis symptoms [83]. DAPs can inhibit peptidoglycan-polysaccharide fragments-induced joint swelling, deformation, and progression of chronic arthritis in rats with polyarthritis, confirm‎ing that DAPs can be used as a therapeutic option for acute and chronic arthritis [67].

DAPs는

염증 조절 능력과 골 형성을 촉진하는 특성으로 인해

관절염에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 나타났습니다.

쥐와 쥐에서 DAPs의 관절염에 대한 치료 효과가 입증되었습니다 [24,67].

DAPs의 관절염에 대한 치료 효과는

염증 억제, 세포외 기질 조절, 관절에서의 염증 세포 모집 차단 등에 기인할 수 있습니다.

DAPs는

원시 연골 세포에서 TK 신호 전달 경로를 촉진하여

연골 세포 증식을 촉진하는 것으로 확인되었습니다 [81].

또한 원시 연골 세포의 RNA-Seq 분석 결과,

DAPs는 증식, 분화, 항염증, 면역 조절과 관련된 다양한 전사 인자 및 성장 인자,

형태 형성 인자를 조절하여 연골 세포 증식을 촉진하고 염증을 억제하는 효과를 달성하는 것으로 나타났습니다 [26].

프로테오믹스 분석에서는

192개의 상향 조절된 단백질이 식별되었으며,

이 중 세포 내 수송, 분비, 염색질 구조, 세포 골격과 관련된

모든 차등 발현 단백질이 증가된 수준으로 발현되었습니다.

특히, 세포 증식 표지자 Mki67과 STMN1, 분화 억제인자 ACP5, 세포 사멸 억제인자 Ndufa4l2 및 Rcn1의 발현 수준이 유의미하게 증가했으며, 이는 DAPs가 단백질 합성, 리보솜 형성 및 세포 골격 재편성과 같은 다중 세포 과정을 통해 연골세포 증식을 촉진하고 세포 사멸을 억제한다는 것을 시사합니다 [26].

쥐의 흉골 연골에 대한 RNA-Seq 분석 결과 892개의 차등 발현 유전자(DEGs)가 식별되었으며, 이 중 181개는 발현이 증가한 유전자이고 711개는 발현이 감소한 유전자였습니다. 이 중 연골 성장 및 재생과 관련된 유전자 발현 수준이 유의미하게 증가했으며, 연골 형성 및 세포 증식과 관련된 유전자도 유사하게 증가했습니다. 반면, 발현이 감소한 유전자들은 주로 염증 관련 유전자에 집중되었습니다 [74]. DAPs의 관절염에 대한 치료 효과는 쥐와 마우스 모델에서 각각 진행된 일련의 연구에서 입증되었습니다. 제2형 콜라겐으로 유발된 쥐 관절염 모델에서 DAPs로 치료한 결과, IL-1β, IL-2, IL-6, TNF-α, IFN-γ 및 디히드로오로테이트 데히드로게나제(DHO-DHase)가 억제되었습니다 [69,82]. 마우스 관절염 모델에서 DAPs 투여는 TNF-α 및 중성 엔도펩티다제 활성의 유의미한 감소와 관절염 증상 완화를 초래했습니다 [83]. DAPs는 다발성 관절염을 가진 쥐에서 펩티도글리칸-다당류 조각에 의해 유발된 관절 부종, 변형 및 만성 관절염의 진행을 억제하여, DAPs가 급성 및 만성 관절염의 치료 옵션으로 사용될 수 있음을 확인했습니다 [67].

3.4. Effects on Neurological Diseases

The development of neurodegenerative diseases is influenced by excessive and uncontrolled inflammation, and the imbalance of intracellular redox homeostasis [84]. Neuroinflammation leads to microglia activation and release of multiple inflammatory mediators such as pro- and anti-inflammatory cytokines and neurotoxic mediators [85,86]. Oxidative stress causes free radicals to attack nerve cells [87], leading to catastrophic neurodegeneration, and exacerbates the production and aggregation of β-amyloid and phosphorylation of tau proteins [88,89], which predisposes to a vicious pathogenic cycle of neurodegenerative diseases. DAPs have received attention in the treatment of neurodegeneration because of their anti-inflammatory and antioxidant activities (Table 6). DAPs treatment to human neuroblastoma cells with H2O2-induced injury significantly reduced apoptosis, BCL2 associated X (Bax) and Caspase-3 expression‎ levels were inhibited, while B cell leukemia/lymphoma 2 (Bcl2) expression‎ was promoted [90]. Bax and Caspase-3 take important roles in apoptosis [33], and Bcl2 has been shown to inhibit cytotoxin-induced cell death [91]. In another study using sevoflurane to mediate neuronal cell injury, DAPs can modulate the expression‎ of of Bax, Caspase-3, and Bcl2 expression‎ levels and inhibition of apoptosis [92]. In vivo experiments using mice confirmed DAPs can also restore the number of hippocampal neurons in the brain and reduce intracerebral damage by downregulating the expression‎ of corticotropin releasing hormone (CRH), adreno cortico tropic hormone (ACTH), Corticosterone (CORT), Recombinant Glucocorticoid Receptor (GR), Mineralocorticoid receptor (MR) and maintaining the homeostasis of the Hypothalamic-Pituitary-Adrenal (HPA) axis [90]. Two in vivo studies on morphine found that treatment of mice with DAPs can inhibit morphine-induced somatic dependence, reverse tolerance, presynaptic dopamine (DA) receptor dysfunction, and postsynaptic DA receptor hypersensitivity and avoid dopamine depletion [33,34], one of the pathological features of Parkinson’s disease [93]. Overall, DAPs indicated strong neuroprotective ability. In addition, DAPs effectively alleviated the collapse of mitochondrial membrane potential, endoplasmic reticulum stress, and elevated ROS in neuronal cells and also inhibited the activation of the Ca2+-calpain-caspase-12 pathway [17]. This result suggests the potential therapeutic ability of DAPs in neurodegenerative diseases, especially Parkinson’s disease. Inactivation of tyrosine hydroxylase is closely associated with degeneration of the substantia nigra state and is a classic motor feature of Parkinson’s disease [94]. The survival of tyrosine hydroxylase-positive neurons is one of the critical signatures in the development of Parkinson’s disease. In an in vivo experiment, using deer antler extract to treat a rat model of Parkinson’s disease, the death of tyrosine hydroxylase-positive neurons was significantly inhibited [47]. In addition, the decreased levels of γ-aminobutyric acid (GABA) and Glu reflected the restricted development of Parkinson’s disease, while the increased levels of GAP-43 and NF-H reflected the promotion of neuronal growth and plasticity [47]. Alzheimer’s disease is another common neurodegenerative disease, and abnormal aggregation of β-amyloid is often considered as being the main cause of Alzheimer’s disease development [95]. Treatment with DAPs extracted in three different ways in the Alzheimer’s disease model of C. elegans significantly improved motility and inhibited β-amyloid deposition in C. elegans, with the DAPs extracted using combined pepsin and trypsin hydrolysis having the best efficacy [43]. Oxidative stress also plays important roles in the development of Alzheimer’s disease. DAPs have been indicated to activate the antioxidant signaling pathway in C. elegans and upregulate Protein skinhead-1 (SKN-1), heat shock transcription factor 1 (HSF-1), Fork-head domain-containing protein (DAF-16), SOD-3 [43], which have been reported to have critical effects in regulating β-amyloid toxicity [96,97].

3.4. 신경계 질환에 대한 영향

신경퇴행성 질환의 발병은 과도하고 통제되지 않은 염증 및 세포 내 산화환원 균형의 불균형에 의해 영향을 받습니다 [84]. 신경염증은 미세아교세포 활성화 및 프로- 및 항염증성 사이토킨 및 신경독성 매개체와 같은 다중 염증 매개체의 방출을 유발합니다 [85,86]. 산화 스트레스는 자유 라디칼이 신경 세포를 공격하게 하여 [87] 치명적인 신경퇴행을 유발하며, β-아밀로이드의 생성 및 집적과 타우 단백질의 인산화를 촉진하여 [88,89] 신경퇴행성 질환의 악순환적 병리학적 사이클을 유발합니다. DAPs는 항염증 및 항산화 활성 때문에 신경퇴행성 질환 치료에 주목받고 있습니다 (표 6). H₂O₂로 유발된 손상을 입은 인간 신경모세포종 세포에 DAPs를 투여한 결과, 세포 사멸이 유의미하게 감소했으며, BCL2 연관 X (Bax) 및 카스파제-3 발현 수준이 억제되었고, B 세포 백혈병/림프종 2 (Bcl2) 발현이 촉진되었습니다 [90]. Bax와 카스파제-3는 세포 사멸에 중요한 역할을 합니다 [33], 그리고 Bcl2는 세포 독소 유발 세포 사멸을 억제하는 것으로 알려져 있습니다 [91]. 또 다른 연구에서 세보플루란을 통해 신경 세포 손상을 유발한 경우, DAPs는 Bax, 카스파제-3 및 Bcl2의 발현 수준을 조절하고 세포 사멸을 억제했습니다 [92]. 생체 내 실험에서 쥐를 사용한 결과, DAPs는 뇌의 해마 신경 세포 수를 회복시키고 코르티코트로핀 방출 호르몬 (CRH), 부신피질 자극 호르몬(ACTH), 코르티코스테론(CORT), 재조합 글루코코르티코이드 수용체(GR), 미네랄코르티코이드 수용체(MR)의 발현을 억제하고 시상하부-뇌하수체-부신(HPA) 축의 균형을 유지함으로써 뇌 내 손상을 줄일 수 있음을 확인했습니다 [90]. 모르핀에 대한 두 가지 in vivo 연구에서 DAPs로 처리된 쥐는 모르핀 유발성 신체 의존성을 억제하고 내성을 역전시키며, 전신성 도파민(DA) 수용체 기능 장애와 후신성 DA 수용체 과민성을 역전시키고 도파민 고갈을 방지했습니다 [33,34], 이는 파킨슨병의 병리학적 특징 중 하나입니다 [93]. 전체적으로 DAPs는 강력한 신경 보호 능력을 보여주었습니다. 또한 DAPs는 신경 세포에서 미토콘드리아 막 전위 붕괴, 내소체 스트레스, 및 증가된 활성산소종(ROS)을 효과적으로 완화했으며, Ca2+-칼파인-카스파제-12 경로의 활성화를 억제했습니다 [17]. 이 결과는 DAPs가 신경퇴행성 질환, 특히 파킨슨병에 대한 잠재적 치료 능력을 시사합니다. 티로신 하이드록시라제의 비활성화는 흑질의 퇴화와 밀접하게 연관되어 있으며, 파킨슨병의 고전적인 운동 증상 중 하나입니다 [94]. 티로신 하이드록시라제 양성 신경세포의 생존은 파킨슨병 발병의 중요한 지표 중 하나입니다. 생체 내 실험에서 사슴 뿔 추출물을 파킨슨병 쥐 모델에 투여한 결과, 티로신 하이드록시라제 양성 신경세포의 사멸이 유의미하게 억제되었습니다 [47]. 또한, γ-아미노부티르산 (GABA)과 글루타메이트의 감소는 파킨슨병의 진행 억제를 반영했으며, GAP-43과 NF-H의 증가 는 신경세포의 성장과 가소성 촉진을 반영했습니다 [47]. 알츠하이머 병은 또 다른 흔한 신경퇴행성 질환으로, β-아밀로이드의 비정상적 집적은 알츠하이머 병 발병의 주요 원인으로 여겨집니다 [95]. C. elegans 알츠하이머 병 모델에서 세 가지 다른 방법으로 추출된 DAPs로 치료한 결과, 운동 능력이 크게 개선되고 C. elegans에서의 β-아밀로이드 침착이 억제되었으며, 페프신과 트립신 가수분해로 추출된 DAPs가 가장 우수한 효과를 보였습니다 [43]. 산화 스트레스는 알츠하이머 병의 발병에 중요한 역할을 합니다. DAPs는 C. elegans에서 항산화 신호 전달 경로를 활성화하고 Protein skinhead-1 (SKN-1), 열 충격 전사 인자 1 (HSF-1), Fork-head 도메인 함유 단백질 (DAF-16), SOD-3 [43]의 발현을 증가시키는 것으로 나타났으며, 이 단백질들은 β-아밀로이드 독성 조절에 중요한 역할을 하는 것으로 보고되었습니다 [96,97].

Table 6. Effects of DAPs on neurological diseases.

Table 6. Effects of DAPs on neurological diseases.

OriginExtracting MediaAntioxidant ActivityReferences

Deer Antler	Cold water	SH-SY5Y human neuroblastoma cells: Cell damage was inhibited. Bcl2↑ Bax, Caspase-3↓	[90]
		In vivo (Mice): The number of hippocampal neurons in the brain was restored and neuronal damage in the brain was reduced. CRH, ACTH, CORT, GR, MR↓
Deer Antler		Nerve cells: Rescue cell damage and apoptosis and promote cell proliferation. Bax, caspase-3↓ Bcl2, p-p38, p-JNK↑	[92]
Deer Antler	Ice-cold acetic acid solution (pH 3.5)	SH-SY5Y human neuroblastoma cells: Alleviates mitochondrial membrane potential collapse, endoplasmic reticulum stress, and elevation of ROS. Inhibits Ca2+-calpain-caspase-12 pathway activation.	[17]
Deer Antler	Hot water	In vivo (Mice): Inhibits morphine-induced analgesic tolerance, somatic dependence, and postsynaptic DA receptor hypersensitivity.	[34]
Deer Antler	Hot water	In vivo (Mice): Repair of presynaptic DA receptor dysfunction and inhibition of postsynaptic DA receptor hypersensitivity.	[33]
Deer Antler	Ice-cold acetic acid solution (pH = 4)	In vivo (Rats): Inhibition of tyrosine hydroxylase positive neuronal death. GAP-43, NF-H↑; Glu, GABA↓	[47]
Traditionally-dried two-branched deer antler	(1) Pepsin solution (pH = 2) (2) Trypsin solution (pH = 7.8–8.5)	In vivo (C. elegans): Increases C. elegans’ longevity and motility and reduces β-amyloid deposition. ROS↓; SOD, skn-1, hsf-1, daf-16, sod-3↑	[43]
Deer Antler		In vivo (Rats): Relieves symptoms of hypoxic-ischemic encephalopathy. HO-1↓ Gpx, Gst, GDNF, NGF, NGFR, SDF1, CXCR4↑	[98]
Deer Antler		In vivo (Rats): Inhibits nerve damage, oxidative stress and inflammation. IL-1β, IL-6, TNFα↓, Nrf-2, HO-1, p-IKKα, p-IKKβ, p-NF-κBp65, p-IκBα↑	[99]
Deer Antler	(1) Cold water (2) Formic acid solution (0.2%)	In vivo (Mice): p-AMPK, Sirt1↑ IL-1β, IL-18, GSDMD-N, NF-κB, NLRP3, ASC, Caspase-1↓	[54]

Stroke is the fourth leading cause of death worldwide and is highly disabling [100]. About 80% of strokes are ischemic in nature and are primarily associated with cerebral ischemia/reperfusion injury, oxidative stress, and inflammation [101]. Increased glutamate levels and increased intracellular calcium levels have been reported after cerebral ischemia [102]. DAPs treatment reduces intracellular Ca2+ levels in human neuroblastoma cells, suggesting the potential therapeutic ability for stroke [17]. DAPs also demonstrated therapeutic potential for stroke in vivo in animals. Administration of DAPs to rats treated with cerebral artery occlusion can significantly reduce infarct volume, neurological recovery, and inflammation-related factors, such as IL-1β, IL-6, and TNFα, and significantly upregulate endogenous antioxidant proteins such as nuclear factor, erythroid derived 2 (Nrf-2), HO-1, and inflammation regulators p-component of inhibitor of nuclear factor kappa B kinase complex (IKK)α, p-IKKβ, p-NF-κBp65, and p-IκBα [99]. Another study also observed that DAPs can downregulate the expression‎ of oxidative and inflammatory-related genes [98]. DAPs can also significantly upregulate the expression‎ of glial cell derived neurotrophic factor (GDNF) and nerve growth factor NGF, suggesting the neuroprotective effect of DAPs after stroke [103,104]. Pyroptosis is a pro-inflammatory programmed cell death induced by NLRP3 inflammatory vesicles [105], and its induced neurological dysfunction can exacerbate depression development [106]. DAPs are considered as potential therapeutic options for depression because of their protection of neuronal cells and inhibition of inflammation and oxidative stress. Treatment with DAPs after the induction of depression in a mouse model can significantly reduce depression-like behaviors, lead to a significant reduction in neuronal damage, modulate the AMPK/Sirt1/NF-κB/NLRP3 pathway, and inhibit its mediated pyroptosis [54], thus indicating that DAPs are a candidate treatment for depression. However, further studies confirm‎ing other positive effects of DAPs in individuals with depression are lacking.

뇌졸중은 전 세계 사망 원인 4위로 심각한 장애를 유발합니다 [100]. 뇌졸중의 약 80%는 허혈성 뇌졸중으로, 뇌 허혈/재관류 손상, 산화 스트레스, 염증과 밀접하게 연관되어 있습니다 [101]. 뇌 허혈 후 글루타메이트 수치와 세포 내 칼슘 수치가 증가한다는 보고가 있습니다 [102]. DAPs 치료는 인간 신경모세포종 세포의 세포 내 Ca2+ 수치를 감소시켜 뇌졸중 치료 잠재성을 시사합니다 [17]. DAPs는 동물 모델에서 뇌졸중 치료 잠재성도 입증되었습니다. 뇌동맥 폐쇄를 유발한 쥐에 DAPs를 투여하면 뇌경색 부피, 신경학적 회복, IL-1β, IL-6, TNFα와 같은 염증 관련 인자를 유의미하게 감소시키고, 핵 인자, erythroid derived 2 (Nrf-2), HO-1, 및 염증 조절인자 p-component of inhibitor of nuclear factor kappa B kinase complex (IKK)α, p-IKKβ, p-NF-κBp65, 및 p-IκBα와 같은 내인성 항산화 단백질을 유의미하게 증가시켰습니다 [99]. 다른 연구에서도 DAPs가 산화 및 염증 관련 유전자 발현을 억제한다는 것이 관찰되었습니다 [98]. DAPs는 뇌졸중 후 신경 보호 효과를 시사하는 글리아 세포 유래 신경 영양 인자(GDNF) 및 신경 성장 인자 NGF의 발현을 유의미하게 증가시킬 수 있습니다 [103,104]. 피로토시스(pyroptosis)는 NLRP3 염증 소체에 의해 유발되는 염증성 세포 사멸로 [105], 이로 인한 신경학적 기능 장애는 우울증 발병을 악화시킬 수 있습니다 [106]. DAPs는 신경 세포 보호 및 염증과 산화 스트레스 억제 효과로 인해 우울증의 잠재적 치료 옵션으로 고려되고 있습니다. 우울증 유도 마우스 모델에서 DAPs 투여는 우울증 유사 행동을 유의미하게 감소시키고, 신경 세포 손상을 유의미하게 줄이며, AMPK/Sirt1/NF-κB/NLRP3 경로를 조절하고, 이에 의해 매개되는 피로토시스를 억제합니다[54], 이는 DAPs가 우울증 치료 후보로 작용할 수 있음을 시사합니다. 그러나 우울증 환자에게서 DAPs의 다른 긍정적 효과를 확인하는 추가 연구는 부족합니다.

3.5. Other Physiological Regulatory Activities

DAPs exert anti-cancer activities. In particular, peptides extracted from Hard antler plates inhibit the proliferation of breast cancer cells by arresting the cell cycle and inhibiting telomerase activity [50]. DAPs also inhibit the invasion of breast and prostate cancer cells [55,107]. In another in vivo study, DAPs administered by gavage inhibit breast cancer in mice [16]. DAPs have also been shown to rescue acute liver injury through MAPK and NF-κB signaling pathways [108]. Excessive accumulation of extracellular matrix components, especially collagen, is an important etiology of cardiac and hepatic fibrosis [109], and treatment with DAPs significantly inhibits hepatic collagen deposition in mice and induces liver fibrosis via the TGF-β/Smad pathway [44]. In addition, for myocardial fibrosis and cardiomyocyte apoptosis, DAPs showed positive effects through similar mechanisms [46,110]. The water extract of deer antler enhances the beating capacity of the heart and may be very beneficial in enhancing heart activity [111]. The role of DAPs in the treatment of pulmonary fibrosis may be related to the ROCK/NF-κB signaling pathway [14]. DAPs extracted by different methods have immunomodulatory effects and regulatory effects on the expression‎ Th1 and Th2 cytokines [112,113]. In addition, a glycine- and proline-rich peptide isolated from a deer antler exhibited good glucose metabolism-promoting activity and has been suggested to be applied to treat diabetes [13,51]. DAPs promote myogenin differentiation 1 (MyoD1), myogenic factor 5 (Myf5), and myogenin in a C2C12 cell model and inhibit muscle atrophy induced by senescence [114]. A study found that deer antler extract promoted hair follicle growth. Further in-human clinical trials confirmed that deer antler extract can promote hair growth without irritating the head skin, implying that deer antler extract can be used as a mild hair growth drug to treat hair loss [115].

3.5. 기타 생리적 조절 활동

DAPs는 항암 활동을 나타냅니다. 특히, 사슴 뿔 판에서 추출된 펩타이드가 세포 주기 억제와 텔로머라제 활성 억제를 통해 유방암 세포의 증식을 억제합니다 [50]. DAPs는 유방암 및 전립선암 세포의 침습을 억제합니다 [55,107]. 다른 in vivo 연구에서 경구 투여된 DAPs는 쥐의 유방암을 억제합니다 [16]. DAPs는 MAPK 및 NF-κB 신호 전달 경로를 통해 급성 간 손상을 회복시키는 것으로 나타났습니다 [108]. 세포 외 기질 성분의 과도한 축적, 특히 콜라겐은 심장 및 간 섬유화의 중요한 원인입니다 [109], DAPs 투여는 쥐에서 간 콜라겐 침착을 유의미하게 억제하고 TGF-β/Smad 경로를 통해 간 섬유화를 유도합니다 [44]. 또한 심근 섬유화와 심근 세포 사멸에 대해 DAPs는 유사한 메커니즘을 통해 긍정적인 효과를 나타냈습니다 [46,110]. 사슴 뿔의 물 추출물은 심장 박동 능력을 향상시키며 심장 활동 강화에 매우 유익할 수 있습니다 [111]. DAPs의 폐 섬유화 치료 역할은 ROCK/NF-κB 신호전달 경로와 관련될 수 있습니다 [14]. 다양한 방법으로 추출된 DAPs는 면역 조절 효과와 Th1 및 Th2 사이토카인의 발현 조절 효과를 나타냅니다 [112,113]. 또한 사슴 뿔에서 분리된 글리신과 프로린 풍부한 펩타이드가 우수한 포도당 대사 촉진 활성을 보여주었으며 당뇨병 치료에 적용될 수 있다는 제안이 있습니다 [13,51]. DAPs는 C2C12 세포 모델에서 마이오겐인 분화 1(MyoD1), 마이오겐 인자 5(Myf5), 마이오겐의 분화를 촉진하고 노화 유발 근육 위축을 억제합니다 [114]. 연구 결과, 사슴 뿔 추출물이 모발 모낭 성장을 촉진하는 것으로 나타났습니다. 추가적인 인체 임상 시험에서 사슴 뿔 추출물이 두피 자극 없이 모발 성장을 촉진한다는 것이 확인되었으며, 이는 사슴 뿔 추출물이 탈모 치료를 위한 온화한 모발 성장 약물로 사용될 수 있음을 시사합니다 [115].

4. Conclusions

Natural products have been used for healing in Far Eastern countries for thousands of years. In China, treatment with preparations from animals has an important place in traditional medicine. Deer antler has attracted attention because of its repeated regeneration and fast growth rate, and it has been consumed as medicine and as a health food for thousands of years. Regular consumption of deer antler extract provides vitality, strengthens bones, and has positive effects on the treatment of many diseases. Studies show that DAPs, as an active ingredient of deer antler, may contribute to the conventional treatment of many diseases owing to their pharmacological properties. Intensive studies on the mechanism of action of DAPs may have positive implications for the development of effective natural medicines. However, supplementation of natural extracts also carries the potential risk of side effects and interaction with other drugs. It is also necessary to establish uniform conditions for the production of specific peptides, to elucidate the relationship between amino acid composition, peptide structure and bioactivity, and to conduct more extensive experiments to determine the linkages and differences between the functions of DAPs obtained by different extraction methods. In addition, DAPs are commonly administered by oral ingestion. However, few studies have focused on the digestive stability and absorption patterns of DAPs after ingestion, so more studies on the absorption as well as utilization of DAPs are needed to determine their bioavailability and stability in vivo. In recent years our understanding of deer antler as a health food and source of bioactive substances has evolved. However, although there are many promising data, further studies in extraction and clinical aspects are needed to eval‎uate the therapeutic benefits of DAPs.

4. 결론

자연 제품은 동양 국가에서 수천 년 동안 치유에 사용되어 왔습니다.

중국에서는 동물에서 추출한 제제를 사용한 치료가 전통 의학에서 중요한 위치를 차지합니다.

사슴 뿔은

반복적인 재생과 빠른 성장 속도로 인해 주목을 받았으며,

수천 년 동안 약재와 건강 식품으로 섭취되어 왔습니다.

사슴 뿔 추출물의 정기적인 섭취는

활력을 공급하고 뼈를 강화하며, 다양한 질병의 치료에 긍정적인 효과를 나타냅니다.

연구 결과, 사슴 뿔의 활성 성분인 DAPs는

약리학적 특성으로 인해 다양한 질병의 전통적 치료에 기여할 수 있습니다.

DAPs의 작용 메커니즘에 대한 집중적인 연구는

효과적인 천연 의약품 개발에 긍정적인 시사점을 제공할 수 있습니다.

그러나

천연 추출물의 보충은

부작용 및 다른 약물과의 상호작용 위험을 내포하고 있습니다.

특정 펩타이드의 생산을 위한 일관된 조건을 확립하고,

아미노산 구성, 펩타이드 구조 및 생물학적 활성 간의 관계를 규명하며,

다양한 추출 방법으로 얻은 DAPs의 기능적 연관성과 차이를 확인하기 위해

더 광범위한 실험이 필요합니다.

또한 DAPs는 일반적으로 경구 투여로 투여됩니다.

그러나 섭취 후 DAP의 소화 안정성과 흡수 패턴에 대한 연구는 부족하며, DAP의 흡수 및 이용 효율을 평가하여 생체 내 생체 이용률과 안정성을 확인하기 위한 추가 연구가 필요합니다. 최근 사슴 뿔을 건강 식품 및 생물 활성 물질의 원천으로 보는 이해가 진전되었습니다. 그러나 유망한 데이터가 많음에도 불구하고, DAP의 치료적 효과를 평가하기 위해 추출 및 임상 측면에서의 추가 연구가 필요합니다.

Author Contributions

Conceptualization, P.X., D.L., Y.J. and L.H.; investigation, P.X. and Y.J; writing—original draft preparation, P.X.; writing—review and editing, P.X., D.L., Z.W. and X.C.; visualization, P.X., S.Z. and J.F.; supervision, L.H., X.C. and Z.W.; project administration, L.H. All authors have read and agreed to the published version of the manuscript.

Funding

This work was financially supported by the Jilin Scientific and Technological Development Program (20220204084YY).

Institutional Review Board Statement

Not applicable.

Data Availability Statement

Not applicable.

Conflicts of Interest

The authors declare no conflict of interest. The funders had no role in the design of the study; in the collection, analyses, or interpretation of data; in the writing of the manuscript; or in the decision to publish the results.

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