Study for the Pharmacological Effects of Changbudodam-tang on Estradiol Valerate Induced Polycystic Ovary Syndrome through Epigenetic Regulator Signaling Pathway

국문 초록 (Abstract)

연구배경 및 목적: 다낭성난소증후군 (Polycystic ovary syndrome, PCOS) 은 가임기 여성에서 가장 흔한 내분비 질환 중 하나로, 희발 혹은 무배란, 고안드로겐혈증, 다낭성 난소 형태를 주 특징으로 하며 불임, 인슐린 저항성, 비만 등을 동반하는 복합적인 전신 질환으로 이해되고 있다. 한의학에서는 다낭성난소증후군을 오래전부터 담습(痰濕) 정체, 기체(氣滯), 어혈(瘀血)의 축적 등으로 그 병리를 설명해 왔고 창부도담탕(Changbudodam-tang, CBD)은 주로 담을 제거하고 기를 소통시키며 장부 기능을 조화롭게 하여 다낭성난소증후군의 대표적인 처방으로 알려져 있다. 최근 연구에 따르면 PCOS는 DNA 메틸화, 히스톤 변형, micro RNA 조절 등 후성유전학적 변화에 의해 강하게 영향을 받으며, 산화 스트레스 또한 PCOS 병태 생리에 핵심적인 요인으로 보고된다. 본 연구는 창부도담탕이 후성유전학적 재프로그래밍과 항산화 조절을 통해 난포 발생, 호르몬 균형, 난소 구조를 개선할 것이라는 가설을 기반으로 다낭성난소증후군 흰쥐 모델을 이용하여 창부도담탕의 약리학적 효능과 후성유전학적 작용 기전을 규명하고자 하였다.
연구방법: UHPLC–MS/MS 분석을 통해 창부도담탕의 각 구성 약재의 주요 지표 성분을 확인하였으며, 네트워크 약리학으로 다낭성난소증후군 관련 유전자에 대한 창부도담탕의 표적을 예측하였다. 흰쥐에 에스트라디올 발레레이트로 다낭성난소증후군을 유도한 후 2주 뒤 무처치군, 3주간 메트포민 500 mg/kg 을 투여한 양성 대조군, 창부도담탕을 각각 200, 400, 800 mg/kg 투여한 실험군과 에스트라디올 발레레이트를 투여하지 않은 대조군으로 무작위 배정하여 난소 및 자궁의 조직학적, 형태학적 변화와 ROS, MDA 등의 병리 분석을 수행하였다.
연구결과: 본 연구를 통해 다음과 같은 결과를 얻었다.
1. 창부도담탕은 EV로 유도된 PCOS 흰쥐 모델에서 난소의 낭포성 변화와 황체 결핍을 유의하게 개선하였으며, 자궁 길이 및 난소 무게를 회복시켰다.
2. LH, testosterone, estradiol의 과다분비를 억제하고 FSH 분비를 증가시켜 생식 내분비 불균형을 정상화하였다.
3. ROS와 MDA 수준을 감소시키고 SOD, CAT, GPx, GSH의 발현을 증가시켜 항산화 방어체계를 강화하였다.
4. Western blot 결과, 항산화 효소의 단백질 발현이 회복되었으며 이는 산화적 손상의 완화와 관련됨을 확인하였다.
5. 네트워크 약리학 분석을 통해 AMPK 및 JAK–STAT 신호전달 경로가 주요 조절 축임을 확인하였으며, 창부도담탕은 이를 통하여 대사·염증·호르몬 조절의 통합적 개선 효과를 보였다.
이상의 결과로 창부도담탕은 다낭성난소증후군의 병태생리를 산화적 손상 억제와 후성유전학적 조절을 통해 다중 경로적으로 개선하는 효능을 나타내었다.
다음과 같은 제언을 하고자 한다.
첫째, 향후 연구에서는 DNMT1, TET1, SIRT1 등 주요 후성유전학적 인자의 발현 변화를 세포 및 임상 수준에서 추가적으로 검증할 필요가 있다.
둘째, 창부도담탕의 유효 성분별 약동학적 분석과 인체 안전성 평가를 병행하여 표준화된 임상 적용 기반을 확립할 필요가 있다.
셋째, 본 처방의 효능을 확장하기 위해 인슐린 저항성, 비만, 생식 기능 저하 등 대사성 질환을 동반한 복합 질환 모델에서도 검증이 필요하다.
결론: 창부도담탕은 전통 한의학의 “담습(痰濕) 제거 및 기기조절(理氣化痰)” 이론에 기반하여 현대 분자생물학적 수준에서 PCOS의 병태생리를 완화함을 입증하였으며, 향후 생식·대사 장애의 통합적 치료제 개발에 기초자료로 활용될 수 있다.

목차 (Table of Contents)

• Table of Contents ⅰ
• List of Tables ⅳ
• List of Figures ⅴ
• Ⅰ. Introduction 01
• Ⅱ. Materials and Methods 05
• 2.1. Preparation of Changbudodam-Tang (CBD) 05
• 2.2. UHPLC–MS/MS Fingerprinting Analysis of CBD 07
• 2.3. Network Pharmacology 07
• 2.3.1. Construction of Compound–Target Databa 07
• 2.3.2. Identification of PCOS-Related Targets 08
• 2.3.3. Intersection Analysis and Network Construction 08
• 2.3.4. Protein–Protein Interaction (PPI) Network 09
• 2.3.5. Gene Ontology (GO) and KEGG Pathway Enrichment 09
• 2.3.6. Validation and Visualization 09
• 2.4. Animals and Experimental Scheme 10
• 2.5. Tissue Collection and Organ Weight Measurement· 12
• 2.6. Histological Preparation and Hematoxylin–Eosin (H&E) Staining· 12
• 2.7. Follicular Quantification and Corpus Luteum Counting 13
• 2.8. Measurement of Serum Reproductive Hormones 13
• 2.9. Determination of Serum Reactive Oxygen Species (ROS) 14
• 2.10. Determination of Lipid Peroxidation (MDA; malondialdehyde Content) 14
• 2.11. Determination of Total Glutathione (GSH) Content 15
• 2.12. Determination of Superoxide Dismutase (SOD) Activity 15
• 2.13. Determination of Catalase (CAT) Activity 15
• 2.14. Western blot analysis 16
• 2.15. Statistical analysis 18
• Ⅲ. Results 20
• 3.1. UHPLC–MS Fingerprinting Analysis of CBD and Its Constituent Individual Herbs 20
• 3.2. Schematic representation of CBD-mediated regulation of PCOS via multi-target pathways 30
• 3.3. Network pharmacology analysis of CBD targets against PCOS 32
• 3.4. GO enrichment analysis of CBD targets in PCOS 34
• 3.5. KEGG pathway enrichment analysis of CBD–PCOS shared targets 36
• 3.6. CBD treatment ameliorates uterine hypertrophy in EV-induced PCOS rats 38
• 3.7. CBD Restores Ovarian Morphology and Reproductive Indices in EV-Induced PCOS Rats 41
• 3.8. CBD Rebalances Serum Hormone Levels in EV-Induced PCOS Rats 47
• 3.9. CBD Attenuates Oxidative Stress and Enhances Antioxidant Defense in EV-Induced PCOS Rats 52
• 3.10. Anti-inflammatory Effects of CBD against EV-Induced PCOS Rats via Regulation of NF-κB Signaling Pathway 60
• 3.11. KEGG Pathway Enrichment Analysis of CBD-Targeted Genes in EV-Induced PCOS 63
• 3.12. CBD Activates the AMPKα–SIRT1 Axis and Restores Histone Acetylation and NRF2–HO-1 Antioxidant Signaling in EV-Induced PCOS Ovaries 68
• 3.13. CBD Modulates DNA Methylation Dynamics by Regulating DNMT1 and TET1 Expression in EV-Induced PCOS Ovaries 71
• Ⅳ. Discussion 73
• Ⅴ. Conclusion 77
• References 79
• Abstract in Korean 86