동과자 추출물이 기관지 및 폐 염증에 미치는 영향

국문 초록 (Abstract)

기관지 및 폐 염증은 상피 세포 손상, 점액 과분비, 기도 협착 및 만성 호흡기 질환의 진행에 기여하며, 기관지 확장제나 항염증제 같은 기존 치료법은 증상을 완화하지만 장기간 사용 시 부작용을 일으킬 수 있다. 전통적으로 열을 내리고 가래를 삭이는 데 사용되어 온 동과자는 항염증 잠재력이 주목받아 왔으나 기도 및 폐 염증에 대한 효과는 충분히 규명되지 않았다. 본 연구는 LPS로 자극된 A549 및 NCI-H292 기도 상피세포와 미세먼지 복합물(CFD)로 유도된 마우스 모델을 사용하여 동과자 추출물의 항염증 활성을 평가하였다. A549 세포에서 추출물은 iNOS, COX-2, IL-1β, IL-4, IL-6, IL-8, TNF-α, MCP-1, VCAM-1, ICAM-1을 포함한 염증 매개체의 발현을 줄이고 NO 및 PGE₂ 생성을 감소시켰으며, ERK, JNK, p38의 인산화 또한 저하시켰다. NCI-H292 세포에서는 MUC4, MUC5AC, MUC5B와 같은 뮤신 관련 유전자 발현을 억제하는 결과가 나타났다. CFD 유도 마우스 모델의 경우, 추출물의 경구 투여는 백혈구, 호중구, 림프구, 단핵구 수를 감소시켰고 혈중 IgE, LTB₄, PGE₂ 및 IL-1β, IL-4, IL-5, IL-6, IL-8, IL-13, TNF-α 등 다양한 사이토카인 수치를 낮추었다. 조직학적 분석을 통해서는 염증세포 침윤 감소, 상피 비후 저하, 기도 협착 완화, 술잔세포 증식 및 점액 축적 감소가 확인되었다. 이러한 결과들은 동과자 추출물이 염증 신호를 조절하고 부착 분자 및 뮤신 유전자 발현을 억제하며 면역 및 입자 물질로 인한 조직 손상을 완화함을 시사하며, 따라서 동과자는 기관지 및 폐 염증 관리를 위한 유망한 천연 후보 소재가 될 수 있다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Bronchial and pulmonary inflammation contributes to epithelial
injury, mucus hypersecretion, airway narrowing, and the progression
of chronic respiratory diseases. Conventional treatments such as
bronchodilators and anti-inflammatory agents relieve symptoms but
may cause adverse effects during long-term use. Benincasae Semen, traditionally used to clear heat and resolve phlegm, has been noted
for its anti-inflammatory potential; however, its effects on airway and
lung inflammation have not been fully clarified.
This study evaluated the anti-inflammatory activity of Benincasae
Semen extract using LPS-stimulated A549 and NCI-H292 airway
epithelial cells and a coal fly ash and diesel particulate matter (CFD) –induced mouse model. In A549 cells, the extract reduced the - 107 -
expression of inflammatory mediators including iNOS, COX-2, IL-1β,
IL-4, IL-6, IL-8, TNF-α, MCP-1, VCAM-1, and ICAM-1, and decreased
NO and PGE₂ production. Phosphorylation of ERK, JNK, and p38 was
also reduced. In NCI-H292 cells, Benincasae Semen suppressed the
expression of mucin-related genes such as MUC4, MUC5AC, and
MUC5B.
In the CFD-induced mouse model, oral administration of the
extract decreased leukocytes, neutrophils, lymphocytes, and
monocytes, and lowered circulating levels of IgE, LTB₄, PGE₂, and
multiple cytokines including IL-1β, IL-4, IL-5, IL-6, IL-8, IL-13, and
TNF-α. Histological analysis showed reduced inflammatory cell
infiltration, decreased epithelial thickening, attenuation of airway
narrowing, and diminished goblet cell proliferation and mucus
accumulation.
These findings indicate that Benincasae Semen extract modulates
inflammatory signaling, suppresses adhesion molecule and mucin
gene expression, and mitigates immune- and particle-induced tissue
injury. Therefore, Benincasae Semen may serve as a promising
natural candidate for managing bronchial and pulmonary
inflammation.

목차 (Table of Contents)

• 목 차 ⅰ
• 표 목 차 ⅳ
• 그림목차 ⅴ
• Ⅰ. 서 론 1
• 1. 연구의 필요성 및 목적 1
• 2. 연구 문제 4
• Ⅱ. 이론적 배경 5
• 1. 기관지 및 폐 염증의 병태생리 5
• 2. 동과자의 문헌적 효능과 현대 약리학적 근거 8
• 3. 천연물 기반 항염증 소재의 필요성과 기전 11
• Ⅲ. 실험 방법 14
• 1. 시료 추출 14
• 2. 세포배양 14
• 3. 세포 생존율 측정 14
• 4. Nitric oxide (NO) 생성량 측정 15
• 5. 세포 내 유전자 발현량 측정 15
• 6. 세포 내 단백질 인산화 측정 17
• 7. 실험동물 18
• 8. 기관지 및 폐 염증유도, 시료 투여 18
• 9. 혈액 및 조직 검체 분리 19
• 10. 면역세포 수 측정 19
• 11. Immunoglobulin E (IgE) 생성량 측정 19
• 12. Leukotriene B4 (LTB4) 및 prostaglandin E2 (PGE2) 생성량 측정 20
• 13. Cytokine 생성량 측정 20
• 14. 통계 처리 21
• Ⅳ. 결과 및 고찰 22
• 1. In-vitro 22
• 1) 세포 생존율 22
• 2) NO 생성량 25
• 3) 염증성 유전자 발현량 27
• (1) iNOS 27
• (2) COX-2 29
• (3) IL-1β 31
• (4) IL-4 33
• (5) IL-6 35
• (6) IL-8 37
• (7) TNF-α 39
• (8) MCP-1 41
• (9) VCAM-1 43
• (10) ICAM-1 45
• 4) 단백질 인산화 47
• (1) ERK 47
• (2) JNK 49
• (3) p38 51
• 5) 뮤신 생성 유전자 발현량 53
• (1) MUC4 53
• (2) MUC5AC 55
• (3) MUC5B 57
• 2. In-vivo 59
• 1) 면역세포 수 59
• (1) 백혈구 59
• (2) 호중구 61
• (3) 림프구 63
• (4) 단핵구 65
• 2) IgE 생성량 67
• 3) LTB4 생성량 69
• 4) PGE2 생성량 71
• 5) 혈액 내 cytokine 생성량 73
• (1) IL-1β 73
• (2) IL-4 75
• (3) IL-5 77
• (4) IL-6 79
• (5) IL-8 81
• (6) IL-13 83
• (7) TNF-α 85
• 6) 폐 조직의 형태학적 분석 87
• (1) H&E 염색 87
• (2) PAS 염색 89
• Ⅴ. 결 론 91
• 참고문헌 93
• Abstract 106