Screening for inhibitory effect on nine CYP isoforms by 20 herbal medications

김현미,유광현,Kim, Hyun-Mi,Liu, Kwang-Hyeon Korean Society of Life Science 2007 생명과학회지 Vol.17 No.3

본 연구는 우황청심원을 비롯한 상용되는 20종의 한약제제를 대상으로 9종의 시토크롬 동종효소에 대한 대사능의 저해정도를 고속 스크리닝 기법을 이용하여 탐색함으로써, 한약제제와 약물의 병용으로 인한 약물 상호작용 가능성을 평가하고자 하였다. 인체 간 마이크로좀 시료에 9종의 주요 시토크롬 약물대사효소의 지표약물과NADPH-generating system및 한약제제(500 ${\mu}g/ml$)를 첨가한 후 $37^{\circ}C$에서 15분간 반응시켜 생성된 각각의 대사물을 LC/MS/MS를 이용하여 정량하여 시토크롬 동종효소 활성의 변화를 평가하였다. 그 결과 우황청심원 현탁액 및 황련해독탕 물 추출물이 각각 CYP2B6 및 CYP2D6 효소 활성을 선택적으로 강력하게 저해하였다. 이러한 결과는 약국에서 쉽게 구입할 수 있는 한약제제들 중 일부는 인체 간 시토크롬 활성 저해능을 가지고 있고, 이들 효소에 의해 대사되는 약물과의 병용 복용시 약물상호작용 발생 가능성이 있음을 의미한다. 향후 한약제제에서 저해능을 나타내는 주된 성분을 규명하여 이 성분의 저해능과 저해 기전을 살피는 노력이 필요할 것이다. We evaluated the potential of 20 herbal medications (HMs), commonly used in Korea, to inhibit the catalytic activities of several cytochrome P450 (CYP) isoforms. The abilities of 500 ${\mu}g/ml$ of aqueous extracts of 20 HMs to inhibit phenacetin O-deethylation (CYP1A2), coumarin 6-hydroxylation (CYP2A6), bupropion hydroxylation (CYP2B6), rosiglitazone hydroxylation (CYP2C8), tolbutamide 4-methylhydroxylation (CYP2C9), S-mephenytoin 4'-hydroxylation (CYP2C19), dextromethorphan O-demethylation (CYP2D6), chlorzoxazone 6-hydroxylation (CYP2E1), and midazolam 1'-hydroxylation (CYP3A) were tested using human liver microsomes. The HMs Woohwangcheongsimwon suspension and Hwanglyeonhaedok-Tang strongly inhibited CYP2B6 and CYP2D6 isoform activity, respectively. These results suggest that some of the HMs used in Korea have potential to inhibit CYP isoforms in vitro. Although the plasma concentrations of the active constituents of the HMs were not determined, some herbs could cause clinically significant interactions because the usual doses of those individual herbs are several grams of freeze-dried extracts.

황백의 주요 구성 화합물에 의한 약물대사효소 및 약물수송단백 저해능 평가

구혜영,김현미,손지홍,유광현,Ku, Hei-Young,Kim, Hyunmi,Shon, Ji-Hong,Liu, Kwang-Hyeon 한국해양바이오학회 2006 한국해양바이오학회지 Vol.1 No.3

본 연구는 황백에 함유되어 있는 주요 화합물인 berberine, palmatine, limonin 및 rutaecarpine의 CYP2D6 및 p-glycoprotein 활성에 대한 저해정도를 탐색함으로써, 황백을 다른 양약과 병용시 약물상호작용을 유발할 수 있는 가능성을 평가하고자 하였다. 인체 간 마이크로좀 시료에 CYP2D6 동효소의 기질약물인 dextromethorphan과 NADPH 재생성계 및 저해제 ($200{\mu}M$)를 첨가한 후 반응시켜 생성된 대사물을 LC/MS/MS를 이용하여 정량하여 CYP2D6 동효소 활성의 변화를 평가하였다. 또한 약물수송단백인 p-glycoprotein의 활성은 L-MDR1 세포주를 이용한 calcein AM 축적 실험을 통하여 평가하였다. 그 결과 식물 알카로이드인 berberine에서 강력한 CYP2D6 활성 저해능을 관찰하였으며, 저해 효과는 농도 의존적으로 증가하였으며, mechanism-based 저해 기전을 나타내었다. 그러나 limonine과 rutaecarpine은 CYP2D6 저해 활성을 보이지 않았고, p-glycoprotein 기능에 대해서는 평가한 어떤 화합물도 저해 활성을 나타내지 않았다. 황백의 주요 성분인 berberine의 CYP2D6 활성 저해능을 고려할 때, 황백을 CYP2D6 기질약제와 병용시 약물상호작용을 유발할 가능성을 보여준다. 이러한 황백의 CYP2D6를 매개로한 임상적인 약물상호작용 가능성은 임상시험을 통하여 추가적인 검정이 필요할 것으로 사료된다. We evaluated the potential of major components of Phellodendri cortex to inhibit the activities of CYP2D6 and p-glycoprotein. The abilities of berberine, palmatine, limonin, and rutaecarpine to inhibit CYP2D6-mediated dextromethorphan O-demethylation and calcein AM accumulation were tested using human liver microsomes and L-MDR1 cell, respectively. Berberine strongly inhibited CYP2D6 isoform activity, whereas limonin and reuaecarpine did not. The $IC_{50}$ value of berberine was reduced after preincubation with microsomes in the presence of NADPH generating system, suggesting that berberine is a mechanism based inhibitor. In addition, all chemicals tested, didn't show inhibitory effect on p-glycoprotein activity. These results suggest that berberine has potential to inhibit CYP2D6 activity in vitro. Therefore, in vivo studies investigating the interactions between berberine and CYP2D6 substrates are necessary to determine whether inhibition of CYP2D6 activity by berberine is clinically relevant.

대사체학의 연구 동향, 응용 및 국내 연구 활성화 방안

김소현,양승옥,김경헌,김영석,유광현,윤영란,이동호,이충환,황금숙,정면우,최기환,최형균,Kim, So-Hyun,Yang, Seung-Ok,Kim, Kyoung-Heon,Kim, Young-Suk,Liu, Kwang-Hyeon,Yoon, Young-Ran,Lee, Dong-Ho,Lee, Choong-Hwan,Hwang, Geum-Sook,Chung, Myeon 한국생물공학회 2009 KSBB Journal Vol.24 No.2

대사체학은 동 식물, 미생물뿐만 아니라 식품, 농업, 의약품에 이르기까지 다양한 분야에서 적용될 수 있으며, 최근 미래를 선도할 학문으로서 주목 받고 있는 분야이다. 하지만 우리나라의 대사체학 연구는 아직 기초적 단계이며, 대사체학에 대한 인식도 부족한 상황이다. 따라서 본 논문에서는 대사체 연구 방법에 대해서 간단히 소개하였고, 국내 외 대사체학 연구현황, 대사체 연구의 필요성과 활용방안, 대사체 연구 수행 활성화를 위한 전략들을 소개하였다. 대사체학은 활용 범위가 매우 넓은 것이 특징인데, 예를 들어 functional genomics, 생물의 계통 분류, 생물의 대사경로 규명, 생물을 이용한 유용물질 생산, 신약 및 신소재 개발, biomarker의 개발, 식품 및 천연물 제제의 품질관리, 그리고 환경 및 독성 모니터링 등에 활용될 수 있다. 그러나 국내 대사체학 연구는 초기단계에 머물러 있는 실정이므로 국내 대사체 연구의 발전을 위해서는 연구 주체간의 협력, 해외 선진 기술 습득, 연구 개발 투자, 대사체 분석 전문가 육성, metabolome database 구축 등이 필요하다. 대사체학 연구에 대한 이러한 지원이 이뤄진다면, 대사체학 분야에 있어서 국내수준과 세계수준의 격차는 줄어들 것이다. 또한 결과적으로 대사체학 연구의 발전은 한국 생명공학 분야 (BT)의 발전에도 크게 이바지할 것으로 사료된다. As one of the new areas of 'omics' technology, there is increasing interest in metabolomics, which involves the analysis of low-molecular-weight compounds in cells, tissues, and biofluids, and considers interactions within various organisms and reactions of external chemicals with those organisms. However, metabolomics research is still at a fundamental stage in Korea. Therefore, the purpose of this study was to establish a strategic long-term plan to revitalize the national metabolomics approach and obtain the elementary data necessary to determine a policy for effectively supporting metabolomics research. These investigations clarified the state of metabolomics study both in Korea and internationally, from which we attempted to find the potentiality and fields where a metabolomics approach would be applicable, such as in medical science. We also discuss strategies for developing metabolomics research. This study revealed that promoting metabolomics in Korea requires cooperation with metabolomics researchers, acquisition of advanced technology, capital investment in metabolomics approach, establishment of metabolome database, and education of metabolome analysis experts. This would reduce the gap between the national and international levels of metabolomics research, with the resulting developments in metabolomics having the potential to greatly contribute to promoting biotechnology in Korea.

천연 추출물을 이용한 화학감작제 후보물질 탐색

안희정(Hee-Jeong Ahn),김지영(Ji Young Kim),이충환(Choong-Hwan Lee),송임숙(Im Sook Song),유광현(Kwang-Hyeon Liu) 한국생명과학회 2008 생명과학회지 Vol.18 No.9

본 연구에서는 다양한 천연 추출물의 P-gp 저해능의 고속탐색을 통하여 새로운 화학감작제 후보물질을 발굴하고자 하였다. P-gp 활성에 대한 천연 추출물의 저해능은 P-gp이 과발현된 L-MDR1 세포주를 이용하여 대표적인 P-gp 기질 약물인 calcein AM의 세포 내 축적 정도를 측정함으로써 평가하였다. 강황 및 울금은 가장 강력한 P-gp 기능 저해를 나타내었고, 이외에도 Mentrasto, 취호초, 봉출, Rakta chandan, 강진향, 소목, 노회 등의 순으로 P-gp 기능 저해능을 보였다. 이들 추출물에서 P-gp 저해능을 보이는 성분을 확인하기 위하여 LC/MS/MS 분석을 수행한 결과, 기존에 P-gp 활성을 저해한다고 잘 알려진 curcumin 이외에, 다양한 플라보노이드 화합물이 질량 스펙트럼 DB 검색을 통하여 확인되었다. In vitro 연구 결과를 통하여 상기의 천연 추출물이 P-gp 활성을 저해하는 성분을 함유하고 있음을 확인하였다. 향후 이들 천연 추출물의 화학감작제 후보물질로의 사용 가능성에 대한 in vivo 연구가 필요할 것이다. 사업(R01-2007-000-10734-0) 및 2006년도 인제대학교 학술연구조성비의 지원에 의하여 이루어진 것임. P-glycoprotein (P-gp) is a very important drug transporter, which plays an important role in drug disposition and represents an additional mechanism for the development of multidrug resistance. Flavonoids, a major class of natural compounds widely present in foods and herbal products, have been shown to be P-gp inhibitors. The objective of the present study was to identify new chemosensitizer candidates through the screening of various herbal extracts. The inhibitory effects of herbal extracts on P-gp activity were assessed by measuring accumulation of calcein AM using P-gp overexpressed L-MDR1 cells. Curcuma longa showed the most potent inhibition on P-gp function. The inhibitory potential of P-gp was in the order: Curcuma longa > Curcuma aromatica > Ageratum conizoids > Zanthoxylum planispinum > Zedoariae rhizome > Rakta chandan > Dalbergia odorifera > Caesalpinia Sappan > Aloe ferox. To identify individual constituents with inhibitory activity, the herbal extracts were analyzed by LC/MS/MS. Several flavonoids such as curcumin, a well-known P-gp inhibitor, were identified through mass spectral library search. These in vitro data indicate that herbal extracts contain constituents that can potently inhibit the activities of P-gp and suggest that these herbal extracts should be examined for potential chemosensitizer in vivo.