Antiinflammatory effect of roasted licorice extract on type II collagen-induced arthritis

Abstract

[한글]

감초는 Glycyrrhiza속에 속하는 식물의 뿌리를 말린 것으로 중국에서는 결핵에서부터 위궤양 치료에까지 널리 사용되고 있는 전통 생약이다. 최근, 고온에서 구운 감초의 추출물이 굽지 않은 감초의 추출물보다 항염증 효과가 더 뛰어나다는 보고가 있었으며, 예비 실험에서도 12-O-tetradecanoylphorbol 13-acetate로 유도한 생쥐 귀 부종에 대한 구운 감초 추출물의 항염증 효과가 일반 감초 추출물보다 더 뛰어난 것을 확인하였다. 이를 바탕으로 이형 콜라겐으로 유도한 생쥐 관절염 모델을 사용하여 감초 및 구운 감초 추출물의 관절염 억제 효과를 조사하였다. 일차로 Mycobacterium tuberculosis를 포함하는 CFA를 우형 제2형 콜라겐 (type II collagen ; CII) 과 혼합하여 DBA/1J 생쥐 꼬리 근저에 피내 주사하여 면역화하였다. 21일째에 IFA에 혼합한 CII를 추가 접종하여 CIA를 유도하였다. 관절염의 증상이 발병한 날부터 21일 동안 매일 감초 및 구운 감초 추출물을 몸무게 kg당 10mg의 용량으로 CIA가 유도된 생쥐에 경구 투여하였다. 각 추출물을 투여하지 않은 양성 대조군과 비교하여 추출물을 구강 투여한 군에서, 관절염 지수와 paw swelling이 유의적으로 감소되었으며 조직병리학적 변화도 억제되었다. 또한 정상 생쥐의 혈청과 비교하여 CIA가 유도된 생쥐의 혈청에서 TNF-α 와 IL-1β의 수준이 올라가지만, 각 추출물을 구강 투여한 군에서는 이들 사이토카인의 증가가 현저히 억제되었고, 관절에서 MMP-3의 발현이 감소되었다. CIA 생쥐에서 비장 세포를 분리한 후, 주로 T 세포를 자극하는 CII로 비장세포를 자극한 결과 비장 세포의 증식뿐만 아니라 TNF-α와 IL-1β 수준이 현저히 증가하였으나, 각 추출물을 투여한 CIA 생쥐에서 분리된 비장세포의 증식 및 사이토카인의 증가는 억제되었다. 비장세포를 LPS로 처리하여 주로 대식세포를 자극한 경우에도 추출물을 투여한 군에서는 TNF-α 와 IL-1β 수준의 증가가 억제되었다. CIA가 유도된 생쥐의 간과 신장에서 산화적 스트레스로 인한 과산화지질의 생성이 증가하였으며, 내인성 항산화물질인 환원형 글루타치온의 양과 항산화효소인 catalase의 활성이 감소되었으나, 각 추출물을 구강 투여한 CIA 생쥐의 간과 신장에서는 과산화지질의 생성이 억제되고, 환원형 글루타치온 수준 및 항산화효소인 카탈라제의 활성이 회복되었다. 구운 감초 추출물의 CIA 억제효과는 일반 감초 추출물의 억제 효과와 유사하였다. 이러한 결과들은 구운 감초 추출물과 일반 감초 추출물이 류마티스 관절염과 같은 자가면역 만성 염증성 질환을 억제할 수 있다는 것을 나타낸다.

[영문]Licorice is an esteemed crude drug in both the Orient and Occident that is originated from the dried roots of several Glycyrrhiza species. In Chinese traditional medicine, licorice has been used in the treatment of various ailments ranging from tuberculosis to peptic ulcers. A recent study and my preliminary data showed that antiinflammatory activity of roasted licorice extract (rLE) was more potent than that of licorice extract (LE) in lipopolysaccharide (LPS)-treated Raw264.7 murine macrophages and in a 12-O-tetradecanoylphorbol 13-acetate-treated mouse ear edema model. rLE showed more inhibitory activity than LE on TPA-induced mouse ear edema. To determine anti-arthritic activity of LE and rLE, we investigated their effects using a type II collagen (CII)-induced arthritis (CIA) mouse model, which is a useful model for studying inflammation, autoimmune arthritis, cartilage destruction and bone erosion. Oral administration of LE and rLE reduced the clinical arthritis score and paw swelling in the CIA model, and inhibited joint space narrowing and the histological arthritis, representing the severity of synovial hyperplasia, infiltration of inflammatory cells, pannus formation and erosion of cartilage and bone. Orally administered LE and rLE decreased the serum levels of tumor necrosis factor (TNF)-α and interleukin (IL)-1β, and down-regulated matrix metalloproteinase (MMP)-3 expression in joints. Cell proliferation by CII stimulation and cytokine secretion by CII or LPS stimulation were suppressed in spleen cells isolated from CIA mice orally administered with these extracts. In liver and kidney tissues of CIA mice, the increased malondialdehyde level was inhibited and the decreased antioxidant reduced glutathione and catalase levels were recovered by oral administration of LE and rLE. No difference was between anti-arthritic activities of LE and rLE. Taken together, both LE and rLE have beneficial effects against arthritis including rheumatoid arthritis and osteoarthritis.