백리향은 대표적인 천연 항산화물질로, 차(茶)로 끓여 마시거나 항산화물질을 추출해 다양한 방식으로 활용되는 식물입니다. 항산화 물질은 ‘세포공장’이라 불리는 미토콘드리아의 기능 회복시키는 데 효과적이어서 질병 예방에 도움이 됩니다. 하지만 식물 등으로부터 얻은 천연 항산화물질의 농도에 따른 미토콘드리아 기능 회복에 대한 근본적인 기전 연구는 부족한 상황입니다.

이러한 가운데 자생척추관절연구소(소장 하인혁) 홍진영 선임연구원 연구팀이 실험연구를 통해 백리향의 항산화 효과와 미토콘드리아의 기능 회복과의 연관성을 밝혀냈습니다. 해당 연구논문은 SCI(E)급 국제학술지인 ‘Antioxidants (IF=5.014)’ 6월호에 게재됐습니다.

[사진설명] 자생척추관절연구소 홍진영 선임연구원

▣ 항산화물질, 노화·각종 질병 원인 ‘산화스트레스’ 해소에 효과적

우리 몸의 미토콘드리아는 활성산소종(ROS)을 생산합니다. 정상적인 미토콘드리아의 경우 세포대사에서 전체 산소의 90~95%를 이용해 아데노신 삼인산(ATP)을 생산하고, 나머지 산소는 활성산소종으로 전환됩니다. 이렇게 전환된 활성산소종은 세균이나 바이러스와 같은 외부 침입자를 파괴하고 호르몬을 조절합니다.

하지만 미토콘드리아가 손상을 받으면 대부분의 산소를 이용해 활성산소종을 생산합니다. 과도하게 형성된 활성산소종은 세포의 손상을 유발하고 세포사멸 등을 유도하는 산화스트레스 환경을 만듭니다. 산화스트레스는 대사증후군과 류마티스성 관절염, 신경손상성 질환 등의 발병과도 관련되어 노화 과정의 주요한 원인 중 하나로 꼽힙니다. 이런 산화스트레스 해소에는 항산화물질이 효과적입니다.

[사진설명] ‘Antioxidants’ 2020년 6월호에 게재된 해당 연구 논문
「Antioxidative Effects of Thymus quinquecostatus CELAK through Mitochondrial Biogenesis Improvement in RAW 264.7 Macrophages」

▣ 자생척추관절연구소, ‘천연 항산화물질’ 백리향의 미토콘드리아 기능 회복 기전 밝혀

연구팀은 RAW 264.7 대식세포에 LPS를 처리해 산화스트레스 환경을 조성하고, 미토콘드리아 내 생성되는 ATP 분비 감소, ROS 증가와 산화적 DNA 손상 등을 확인했습니다. RAW 264.7 대식세포는 염증과 관련된 실험에서 흔히 사용되는 세포주이며 LPS는 생체 외 환경에서 RAW 264.7 대식세포에 염증 및 산화스트레스 반응을 일으키기 위해 사용됩니다.

연구팀은 미토콘드리아의 기능 회복을 확인하는 지표인 ATP 분비량 분석을 통해 산화스트레스 환경에서 백리향을 처리했을 때 농도가 높을수록 미토콘드리아 기능 회복 효과가 높아지는 것을 확인했습니다.

[사진설명] LPS 처리를 실시했을 경우 미토콘드리아의 ATP 생산량이 크게 떨어지지만,
 백리향(TQC)의 농도가 높아질수록 ATP 수치도 증가해 미토콘드리아의 기능이 회복되는 것을 확인할 수 있다

미토콘드리아의 ATP 생산이 감소한 상황에서 백리향 추출물을 50·100·200μg/ml 농도로 전처리했을 때 ATP 수치도 증가해 미토콘드리아의 기능이 회복되는 것을 확인했습니다. 또한 ROS 수준은 감소해 백리향이 미토콘드리아 기능 회복을 도와 항산화 효과를 나타내는 것을 확인했다.

[사진설명] 백리향(TQC)의 처리 농도에 따라 활성질소(NO)의 억제 효과가 뛰어난 것으로 나타났다.
활성질소 억제 효과가 뛰어나다는 것은 항염증 효과가 크다는 것을 뜻한다.

염증반응의 매개체인 활성질소(NO)의 생성과 산화질소 합성효소인 iNOS의 발현 정도도 측정했습니다. 그 결과 백리향의 항산화 효과가 산화스트레스로 인해 감소한 미토콘드리아의 기능을 회복시켜 ATP를 합성하는데 도움을 준다는 것을 확인했습니다. 또 산화스트레스로 인해 증가한 산화 인자의 활성을 억제해 산화스트레스 환경도 개선하는 효과가 나타났습니다.

해당 논문의 제1저자인 자생한방병원 척추관절연구소 홍진영 선임연구원은 “백리향의 미토콘드리아 기능 회복을 통한 항산화 효과를 규명했으며, 이는 다양한 질환의 새로운 치료 전략으로 활용될 것으로 기대한다”며 “향후 기존의 많은 천연항산화 물질의 산화스트레스 해소환경 조절의 표준치료 방향을 정하는 중요한 자료가 될 것”이라고 전했습니다.