들깨유의 혈액암 항암 병용요법제 활용 가능성

면역계는 외부 항원이 인체 내로 침입하고 면역세포들이 대항하여 인체를 방어하는 일을 한다. 면역의 가장 기본적인 작용은 외래의 미생물에 의한 공격으로부터 개체를 방어하는 것이다(19). 면역계의 생리기능은 자기와 비자기의 식별로서 외부 물질에 대한 자신의 방어 기전으로 정의될 수 있다.

면역계는 골수 lymphocyte인 B cell과 흉선 lymphocyte인 T cell로 구성되며, 이들은 여러 가지 apoptosis 관련 유전자들에 의해 그 수가 조절된다. 흉선이나 골수에서의 분화 성숙 과정에서는 Bcl-2계 유전자가, 말초에서 일어나는 autoreactive T cell 및 B cell의 제거에는 Fas/Fas ligand 유전자가 각각 관여하는 것으로 밝혀졌다(20).

 

이러한 작용의 원형은 처음으로 탄생한 생명이나 원생단세포생물에서 볼 수 있다. 이러한 면역 작용을 하는 면역세포는 수지상세포, 백혈구, 대식세포, NK세포, B 림프구, T 림프구 등으로 나뉜다. 면역세포들과 면역계 전반을 통제하는 중심적인 세포가 T 림프구이다.

 

T 림프구는 항원제시세포에 의해 항원의 자극을 받으면 활성화되어 lymphokine을 생성하거나 세포상해활성을 나타 낸다. T림프구는 작용의 차이에 의해 두 가지 아집단으로 나뉜다. 하나는 다른 림프구의 활성을 촉진시키는 TH 림프구이고 다른 하나는 표적세포를 파괴시키는 Tc 림프구이다.

 

TH 림프구는 생성하는 lymphokine 종류의 차이에 의해 TH1 과 TH2로 나뉜다. TH1 림프구는 Interferon-γ와 IL-2를 선택적으로 생성해서 지연형 과민반응을 일으키거나 Tc 림프구 응답을 촉진한다. TH2 림프구는 IL-4, IL-5, IL-6을 생성하여 항체응답을 촉진한다.

 

성숙 T 림프구는 적절한 항원 자극에 의해 비로소 활성형의 T 림프구가 되어 각종의 cytokine을 방출하든지 세포상해활성을 나타낸다. 대부분의 경우 증식을 하거나 다른 면역 세포들에게 명령을 내린다.

 

면역계에서 가장 중요한 T 림프구는 산화적인 스트레스나 UV, 돌연변이, DNA damage에 의해 암화가 일어나며 T 림프종이라 불린다. T 림프종은 면역계의 전반적인 작동을 어긋나게 하여 체내의 면역력이 감소한다.

 

아폽토시스(apoptosis)는 programmed cell death(21)라고도 불린다. 이러한 죽음은 체내의 세포수 유지와 불필요한 기관이나 부분을 제거하여 개체의 형태를 유지하기 위해 존재한다. Apoptosis의 대상이 되는 세포들은 노화된 세포나 돌연변이가 일어난 세포, 외부의 자극에 충격을 받고 제 기능을 하지 못하는 세포들이다.

 

Apoptosis는 작용 메커니즘이 핵 내의 nuclease의 활성화로 인해 180∼ 200bp의 DNA절편, 즉 DNA 단편화(DNA fragmentation)가 일어나는 특징이 있다. 제거 대상의 세포들은 아폽토시스 소체로 변형이 일어나며 주변에 식작용을 하는 세포들에 의해서 사체를 남기지 않고 정리가 된다. 특히 신경계와 면역계 세포에서 빈번하게 일어나고 있는 것으로 보고되어 있다. 이때 세포의 사체가 남아 있게 되면 체내에 독소로 작용을 하여 인체에 해를 끼치게 된다. 세포 괴사로 알려진 necrosis는 세포들의 갑작스러운 죽음으로 대상 세포의 사체가 잔존하여 인체에 유해한 현상을 나타낸다고 보고되어 있다(22).

 

들깨유(perilla seed oil)를 THP-1 백혈병 세포에 대한 항암작용을 연구하기 위하여 THP-1(human acute monocytic leukemia) 세포의 아폽토시스 유도에 미치는 효과를 관찰한 결과 다음과 같은 결과를 얻었다. 들깨유(perilla seed oil)의 백혈병세포에 대한 세포독성을 확인하기 위하여 MTT assay를 수행한 결과 THP-1 세포의 증식을 유의적으로 감소시켰다.

 

이러한 결과는 다른 암세포주들에서 독성을 나타냈다는 다른 문헌들과 유사한 결과라고 해석할 수 있었다. 들깨유는 THP-1세포의 apoptosis를 유의성 있게 증가시켰다.

 

이를 확인하기 위해 RT-PCR에 의한 아폽토시스 관련 유전자의 mRNA발현을 확인한 결과, THP-1 세포에서 종양억제 유전자인 p53 유전자는 대조군에 비하여 3배 정도 발현을 증가시켰고 Bax유전자는 약간 발현을 증가시켰다. 또한 Bcl-2 유전자의 발현을 농도 의존적으로 감소시켰다.

 

p53은 항암 유전자 중에서 가장 유명한 인자이다. 정상 세포에도 내재되어 있는 p53은 평상시에 활성을 띄지 않고 있으나 p53이 돌연변이를 일으키거나 사라지게 되면 정상적인 세포가 암세포로 변이된다고 보고되어 있다(23). 암세포에서도 p53은 불활성 상태로 내재되어 있다.

 

하지만 암세포에 외부 자극이나 apoptosis signal이 들어오게 되면 p53이 활성형으로 변해 세포 사멸을 주도하게 된다고 보고되어 있다. Bax는 Bcl-2 family군에서 pro-apoptosis군에 속해있다. Bax는 평상시에 세포 내 미토콘드리아 외막에 단위체로 존재하면서 Bcl-2에 의해 작용을 저해받고 있다. Apoptosis signal이 들어오면 형태적인 변화를 일으켜 이하 합체를 형성하여 미토콘드리아 외막에 작용한다. 이러한 작용은 미토콘드리아 외막에 구멍을 만들고 미토콘드리아 내 부의 물질을 밖으로 유출시킨다.

 

이때 나오는 물질은 cytochrome C(24), Apaf-1(25) 등으로 모두 apoptosis를 유발시키는 물질들이다. Bax에 대항하는 유전자인 Bcl-2 유전자는 감소시켰다. Bcl-2는 Bcl-2 family군에서 pro-survival 군으로 평상시에 Bid나 Bim과 결합되어 있다. Apoptosis signal이 들어오게 되면 Bik나 Bad가 Bcl-2와 결합하게 되고 Bcl-2로부터 떨어져 나온 Bid나 Bim은 Bax와 결합하여 형태적 변화를 일으켜 apoptosis를 일으킨다. 즉, Bcl-2는 Bax의 활성화를 위해 결합되는 Bid나 Bim을 잡아 두어 apoptosis 메커니즘을 막는 역할을 하는 것이다(26).

 

p53과 Bcl-2 family군의 활성화로 인해 mitochondria를 경유하는 apoptosis pathway에 관련된다는 사실을 알아낼 수 있었다. 상기의 결과로 THP-1 세포에서 Apoptosis 관련 단백질 발현을 관찰하기 위하여 Western blot을 수행한 결과, 상기의 결과와 마찬가지로 종양억제 단백질인 p53 단백질은 대조군에 비하여 3배나 증가시켰고, Bcl-2 단백질을 농도 의존적으로 감소시켰다.

 

Bax 단백질은 약간 증가하는 것으로 관찰되었다. 또한 세포 내 염증반응에 관련이 있는 NO의 분비량을 측정한 결과, 대조군보다 들깨유군에서 NO 분비량을 농도 의존적으로 감소시키는 것을 확인하였다. 그리고 in vivo계에서 BALB/c 생쥐에 시료를 4주간 경구 투여한 후 비장 및 흉선의 면역세포 아집단을 측정한 결과, 비장에서 B세포가 들깨유(PO) 투여군에 서 11.6% 증가하였고 T세포는 약 22%, 그중에서 TH가 19.2%, Tc가 31.8% 증가하였으며 흉선에서는 TH가 10%, Tc세포가 31.6% 증가하였다.

 

출처: Unsplash

 

이상의 연구결과에서 들깨유는 THP-1세포에 강력한 항암활성을 보유하는 한편, 특히 T세포의 활성을 증강시키는 면역조절 활성을 가지고 있는 것으로 추정된다. 들깨를 압착 추출한 시료(들깨유)의 항암/면역조절 효능을 관찰하기 위하여 human acute monocytic leukemia인 THP-1 세포에 대한 apoptosis에 미치는 효과를 살펴본 결과, 들깨유는 대조군인 해바라기유보다 in vitro계에서 THP-1 세포의 생존율을 유의적으로 감소시켰다. 또한 apoptosis 관련 유전자인 p53의 mRNA 발현을 농도 의존적으로 증가시켰고, Bcl-2 유전자는 농도 의존적으로 감소시켰다. Bax유전자는 약하게 증가하는 것으로 관찰되었다.

 

그리고 단백질 발현에서도 p53 단백질은 대조군에 비하여 3배 정도 증가시켰으며 Bcl-2 단백질 은 농도의존적으로 감소하고, Bax 단백질은 약하게 증가하였다. 염증반응과 관련된 NO 생성을 확인하기 위하여 RAW 264.7 세포에 시료를 처리하였을 때 대조군에 비하여 NO 생성을 농도 의존적으로 감소시키는 경향을 보였다. 또한 in vivo계에서 면역세포의 활성을 관찰한 결과, 비장에서 B세포가 들깨유 투여군에서 11.6% 증가하였고 T세포는 약 22%, 그중에서 TH가 19.2%, Tc가 31.8% 증가하였으며 흉선에서는 TH가 10%, Tc세포가 31.6% 증가하였다.

 

이러한 결과로 미루어보아 들깨유는 대조군인 해바라기유보다 THP-1세포에 대하여 항암 활성을 가지고 있는 것으로 추정되고, 비장 및 흉선 림프구의 아집단 측정 결과에서 대조군보다 특히 T세포, TH 및 Tc세포의 활성을 증가시키는 면역조절 활성을 보유하고 있는 것으로 확인되었다. 이 결과는 들깨유가 특히 백혈병 등의 혈액암 등에 효과적인 항암 병용요법제로서 개발할 가능성이 있음을 시사한다.