• 식품저장과 가공산업
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• 제8권2호
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• pp.6-12
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• 2009

면역반응은 외부 감염원으로부터 신체를 보호하고 외부감염원을 제거하고자 하는 주요항상성 유지기전의 하나이다. 이들 반응은 골수에서 생성되고 비장, 흉선 및 임파절 등에서 성숙되는 면역세포들에 의해 매개된다. 보통 태어나면서부터 얻어진 선천성 면역반응을 매개하는 대식세포, 수지상 세포 등과, 오랜기간 동안 감염된 다양한 면역원에 대한 경험을 토대로 얻어진 획득성 면역을 담당하는 T 임파구 등이 대표적인 면역세포로 알려져 있다. 다양한 면역질환이 최근 주요 사망률의 원인이 되고 있다. 최근, 암, 당뇨 및 뇌혈관질환 등이 생체에서 발생되는 급 만성염증에 의해 발생된다고 보고됨에 따라 면역세포 매개성 염증질환에 대한 치료제 개발을 서두르고 있다. 또한 암환자의 급격한 증가는 암발생의 주요 방어기전인 면역력 증강에 대한 요구들을 가중시키고 있다. 예로부터 사용되어 오던 고려인삼과 홍삼은 기를 보호하고 원기를 회복하는 명약으로 알려진 대표적인 우리나라 천연생약이다. 특별히, 홍삼은 단백질과 핵산의 합성을 촉진시키고, 조혈작용, 간기능 회복, 혈당강하, 운동수행 능력증대, 기억력 개선, 항피로작용 및 면역력 증대에 매우 효과가 좋은 것으로 보고되고 있다. 홍삼에 관한 많은 연구에 비해, 현재까지 홍삼이 면역력 증강에 미치는 효과에 대한 분자적 수준에서의 연구는 매우 미미한 것으로 확인되어져 있다. 홍삼의 투여는 NK 세포나 대식세포의 활성이 증가하고 항암제의 암세포 사멸을 증가시키는 것으로 확인되어졌다. 현재까지 알려진 주요 면역증강 성분은 산성다당류로 보고되었다. 또 한편으로 일부 진세노사이드류에서 항염증 효능이 확인되어졌으며, 이를 통해 피부염증 반응과 관절염에 대한 치료 효과가 있는 것으로 추측되고 있다 [본 연구는 KT&G 연구출연금 (2009-2010) 지원을 받아 이루어졌기에 이에 감사드린다]. 면역반응은 외부 감염물질의 침입으로 유도된 질병환경을 제거하고 수복하는 중요한 생체적 방어작용의 하나이다. 이들 과정은 체내로 유입된 미생물이나 미세화학물질들과 같은 독성물질을 소거하거나 파괴하는 것을 주요 역할로 한다. 외부로 부터 인체에 들어온 이물질에 대한 방어기전은 현재 두 가지 종류의 면역반응으로 구분해서 설명한다. 즉, 선천성 면역 반응 (innate immunity)과 후천성 면역 반응 (adaptive immunity)이 그것이다. 선천성 면역반응은 1) 피부나 점막의 표면과 같은 해부학적인 보호벽 구조와 2) 체온과 낮은 pH 및 chemical mediator (리소자임, collectin류) 등과 같은 생리적 방어구조, 3) phagocyte류 (대식세포, 수지상세포 및 호중구 등)에 의한 phagocytic/endocytic 방어, 그리고 4) 마지막으로 염증반응을 통한 감염에 저항하는 면역반응 등으로 구분된다. 후천성 면역반응은 획득성면역이라고도 불리고 특이성, 다양성, 기억 및 자기/비자기의 인식이라는 네 가지의 특징을 가지고 있으며, 외부 유입물질을 제거하는 반응에 따라 체액성 면역 반응 (humoral immune response)과 세포성 면역반응 (cell-mediated immune response)으로 구분된다. 체액성 면역은 침입한 항원의 구조 특이적으로 생성된 B cell 유래 항체와의 반응과 간이나 대식세포 등에서 합성되어 분비된 혈청내 보체 등에 의해 매개되는 반응으로 구성되어 있다. 세포성 면역반응은 T helper cell (CD4+), cytotoxic T cell (CD8+), B cell 및antigen presenting cell 중개를 통한 세포간 상호 작용에 의해 발생되는 면역반응이다. 선천성 면역반응의 하나인 염증은 우리 몸에서 가장 빈번히 발생되고 있는 방어작용의 하나이다. 예를 들면 감기에 걸렸을 경우, 환자의 편도선내 대식세포나 수지상세포류는 감염된 바이러스 단독 혹은 동시에 감염된 박테리아를 상대로 다양한 염증성 반응을 유도하게 된다. 또한, 상처가 생겼을 경우에도 감염원을 통해 유입된 병원성 세균과 주위조직내 선천성 면역담당 세포들 간의 면역학적 전투가 발생되게 된다. 이들 과정을 통해, 주위 세포나 조직이 손상되면, 즉각적으로 이들 면역세포들 (주로 phagocytes류)은 신속하게 손상을 극소화하고 더 나가서 손상된 부위를 원상으로 회복시키려는 일련의 염증반응을 유도하게 된다. 이들 반응은 우리가 흔히 알고 있는 발적 (redness), 부종 (swelling), 발열 (heat), 통증 (pain) 등의 증상으로 나타나게 된다. 즉, 손상된 부위 주변에 존재하는 모세혈관에 흐르는 혈류의 양이 증가하면서 혈관의 직경이 늘어나게 되고, 이로 인한 조직의 홍반과, 부어 오른 혈관에 의해 발열과 부종이 초래되는 것이다. 확장된 모세혈관의 투과성 증가는 체액과 세포들이 혈관에서 조직으로 이동하게 하는 원동력이 되고, 이를 통해 축적된 삼출물들은 단백질의 농도를 높여, 최종적으로 혈관에 존재하는 체액들이 조직으로 더 많이 이동되도록 유도하여 부종을 형성시킨다. 마지막으로 혈관 내 존재하는 면역세포들은 혈판 내벽에 점착되고 (margination), 혈관벽의 간극을 넓히는 역할을 하는 히스타민 (histamine)이나 일산화질소(nitric oxide : NO), 프로스타그린딘 (prostagladins : PGE2) 및 류코트리엔 (leukotriens) 등과 같은 chemical mediator의 도움으로 인해 혈관벽 사이로 삼출하게 되어 (extravasation), 손상된 부위로 이동하여 직접적인 외부 침입 물질의 파괴나 다른 면역세포들을 모으기 위한 cytokine (tumor necrosis factor [TNF]-$\alpha$, interleukin [IL]-1, IL-6 등) 혹은 chemokine (MIP-l, IL-8, MCP-l등)의 분비 등을 수행함으로써 염증반응을 매개하게 된다. 염증과정시 발생되는 여러 mediator 중 PGE2나 NO 및 TNF-$\alpha$ 등은 실험적 평가가 용이하여 이들 mediator 자체나 생성관련효소 (cyclooxygenase [COX] 및 nitric oxide synthase [NOS] 등)들은 현재항염증 치료제의 개발 연구시 주요 표적으로 연구되고 있다. 염증 반응은 지속기간에 따라 크게 급성염증과 만성염증으로 나뉘며, 삼출물의 종류에 따라서는 장액성, 섬유소성, 화농성 및 출혈성 염증 등으로 구분된다. 급성 염증 (acute inflammation)반응은 수일 내지 수주간 지속되는 일반적인 염증반응이라고 볼 수 있다. 국소반응은 기본징후인 발열과 발적, 부종, 통증 및 기능 상실이 특징적이며, 현미경적 소견으로는 혈관성 변화와 삼출물 형성이 주 작용이므로 일명 삼출성 염증이라고 한다. 만성 염증 (chronic inflammation)은, 급성 염증으로부터 이행되거나 만성으로 시작된다. 염증지속 기간은 보통 4주 이상 장기화 된다. 보통 염증의 경우에는 염증 생성 cytokine인 Th1 cytokine (IL-2, interferone [IFN]-$\gamma$ 및 TNF-$\alpha$ 등)의 생성 후, 거의 즉각적으로 항 염증성 cytokine인 Th2 cytokine(IL-4, IL-6, IL-10 및 transforming growth factor [TGF]-$\beta$ 등)이 생성되어 정상반응으로 회복된다. 그러나, 어떤 원인에서든 면역세포에 의한 염증원 제거 반응이 문제가 되면, 만성염증으로 진행된다. 이 반응에 주로 작용을 하는 염증세포로는 단핵구와 대식세포, 림프구, 형질세포 등이 있다. 암은 전세계적으로 사망률 1위의 원인이 되는 면역질환의 하나이다. 산화적 스트레스나 자외선 조사 혹은 암유발 물질들에 의해 염색체내 protooncogene, tumor-suppressor gene 혹은 DNA repairing gene의 일부 DNA의 돌연변이 혹은 결손 등이 발행되면 정상세포는 암화과정을 시작하게 된다. 양성세포 수준에서 약 5에서 10여년 후 악성수준의 암세포가 생성되게 되면 이들 세포는 새로운 환경을 찾아 전이하게 되는데 이를 통해 암환자들은 다양한 장기에 동인 오리진의 암세포들이 생성한 종양들을 가지게 된다. 이들 종양세포는 정상 장기의 기능을 손상시켜며 결국 생명을 잃게 만든다. 이들 염색체 수준에서의 돌연변이 유래 암세포는 거의 대부분이 체내 면역시스템에 의해 사멸되는 것으로 알려져 있다. 그러나 계속되는 스트레스나 암유발 물질의 노출은 체내 면역체계를 파괴하면서 최후의 방어선을 무너뜨리면서 암발생에 무방비 상태를 만들게 된다. 이런 이유로 체내 면역시스템의 정상적 가동 및 증강을 유도하게 하는 전략이 암예방시 매우 중요한 표적으로 인식되면서 다양한 형태의 면역증강 물질 개발을 시도하고 있다. 인삼은 두릅나무과의 여러해살이 풀로써, 오랜동안 한방 및 민간에서 원기를 회복시키고, 각종 질병을 치료할 수단으로 사용되고 있는 대표적인 전통생약이다. 예로부터 불로(不老), 장생(長生), 익기(益氣), 경신(經身)의 명약으로 구전되어졌는데, 이는 약 2천년 전 중국의 신농본초경(神農本草經)에서 "인삼은 오장(五腸)을 보하고, 정신을 안정시키고, 혼백을 고정하며 경계를 멈추게 하고, 외부로부터 침입하는 병사를 제거하여주며, 눈을 밝게 하고 마음을 열어 더욱 지혜롭게 하고 오랫동안 복용하면 몸이 가벼워지고 장수한다" 라고 기술되어있는 데에서 유래한 것이다. 다양한 연구를 통해 우리나라에서 생산되는 고려인삼 (Panax ginseng)이 효능 면에서 가장 탁월한 것으로 알려져 있으며 특별이 고려인삼으로부터 제조된 고려홍삼은 전세계적으로도 그 효능이 우수한 것으로 보고되어 있다. 대부분의 홍삼 약효는 dammarane계열의 triterpenoid인 ginsenosides라고 불리는 인삼 saponin에 의해 기인된 것으로 알려져 있다. 이들 화합물군의 기본 골격에 따라, protopanaxadiol (PD)계 (22종) 및 protopanaxatriol (PT)계 (10종)으로 구분되고 있다 (표 1). 실험적 접근을 통해 인삼의 약리작용 이해를 위한 다양한 노력들이 경주되고 있으나, 여전히 많은 부분에서 충분히 이해되고 있지 않다. 그러나, 현재까지 연구된 인삼의 약리작용 관련 연구들은 심혈관, 당뇨, 항암 및 항스트레스 등과 같은 분야에서 인삼효능이 우수한 것으로 보고하고 있다. 그러나 면역조절 및 염증현상과 관련된 최근 연구결과들은 많지 않으나, 향후 다양하게 연구될 효능부분으로 인식되고 있다.

• 한국응용곤충학회지
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• 제13권3호
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• pp.105-133
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• 1974

본 연구는 목련에서 분리한 흰비단병균 Sclerotimu rolfsii Sacc.의 분화형을 밝히고 균계생장 및 균핵형성에 대한 영양생리를 구명코저 vitamin, 질소원, 탄소원의 효과를 검토했으며 또 본 균과 Penicillium sp.와의 생태적 관계를 해명하기 위한 기초적인 연구로서 본 균의 균계생장 및 균핵형성에 대한 Penicillium 배양여액의 촉진효과와 그 요인을 밝히려고 시도하였다. 본 연구결과를 종합해서 적요하면 다음과 같다. 1. 목연에서 분리한 흰비단병균 제1형, 축2형은 배지상의 성상이나 생리적 성질 펄 병원성이 상이하였다. 특히 목연 아카시아에 대한 병원성은 양자 동일하나 콩이나 오이에 대해서는 제2형균이 제1형균보다 더 강하였다. 2. 공시된 14종의 질소원중 $KNO_2$와 glycine을 제외하고는 모두 thiamine hydrochloride 10r/l가 첨가되었을 때 비로소 공시균의 균계생장 및 균핵형성에 이용되었다. 질소의 형태별로 보면 균계생장에 있어서는 $NO_3-N$보다는 $NH_4-N$이 훨씬 더 효과적이며 organic N은 화합물에 따라 상이하였다. 그러나 균핵형성에 있어서는 이와 반대로 $NO_3-N$이 효과적이었다. $NO_2-N$은 균계생장이나, 균핵형성에 전혀 효과가 없었다. 3. 공시 탄소원 7종도 대체적으로 thiamine이 존재하지 않는 한 균계생장이나 균핵형성에 아무런 효과가 없었다. thiamine이 첨가될 경우 균계생장에 있어서 glucose와 saccharose가 가장 효과적이고 maltose와 soluble starch는 효과가 적었으며 xylose, lactose, glyceline은 전혀 효과가 없었다. 균핵형성에 있어서는 loctose를 제외하고는 전구에서 균핵형성을 보였으며 모두 비슷한 효과를 나타냈다. 4. 배지중의 질소원이 동일수준이면 탄소원이 증가함에 따라 균계생장량이 증가하였다. 그러나 질소원의 량에는 한도가 있는 것으로 질소 0.5g/l이상에서는 오히려 균계생장이 억제되었다. 그러나 균핵형성에 있어서는 탄소원의 증가에 따라 균핵형성량이 저하하였다. 5. 공시균은 thiamine 결핍균으로서 균계생장 최적 thiamine 농도는 20r/l이고 이 농도를 초과하면 오히려 균계생장이 억제되는데 150r/l에서는 무첨가구와 거의 같은 정도로 억제되었다. 6. 공시균의 생장에 있어서 thiamine의 첨가에 따른 질소원리용도는 $NH_4NO_3>(NH_4)_2SO_4>asparagine>KNO_3$의 순위이며 질소원별 thiamine 최적요구량은 $KNO_3$인 경우 12r/l, asparagine인 경우 16r/l 정도였다. 균핵형성량에 있어서는 $KNO_3>NH_4NO_3>asparagine>(NH_4)_2SO_4$의 순위로서 thiamine 최적량은 $KNO_3,\;NH_4NO_3$인 경우 8r/l에서 전균핵생산량의 대부분이 형성되나 asparagine인 경우에는 16r/l 정도였다. 7. 배양액의 pH는 공시균이 생장을 개시하자마자 3.5정도로 급격히 떨어지나 그 이후부터는 생장량이 증가함에 따라 완만하게 떨어졌다. 그러나 pH2.2 이하로는 더 내려가지 않았다. 8. 공시균의 균계생장에 대한 각종 vitamin의 상호효과는 thiamine, biotin, pyridoxine, inositol의 4가지 조합에 있어서도 thiamine이 첨가되지 않은 곳에서는 거의 효과가 나타나지 않았다. 그러나 thiamine+pyridoxine, thiamine+inosital, thiamine+biotin+pyridoxine, thiamine+pyridoxine+inositol구에 있어서는 thiamine 단독 첨가구와 동등 혹은 그 이상의 효과를 나타내지만 thiamine+biotin과 thiamine+biotin+inosital구는 오히려 떨어졌다. 균핵형성에 있어서는 thiamine 단독구에 비하여 각구 모두 약간씩 증가하였다. 9. Penicillium 배양여액중에는 공시균의 균계생장을 촉진하는 물질이 존재하며 배양여액 6-15ml/50ml 배양액의 농도에서 거의 최고균계생장량에 달하였다. 10. 질소원으로서 첨가한 $NH_4NO_3$ 혹은 asparagine은 균계생장에 있어서 배양여액농도 여가에 관계없이 $NH_4NO_3$가 더 유효하였다. 11. 배양여액에 대한 일련의 처리에 있어서 휘발성물질분획, 비휘발성물질분획, 휘발산분획, ether 가용성유기산분획, ether 불용성물질분획, cation 흡착물질분획, cation 비흡착물질분획, anion 흡착물질분획 및 비흡착물질분획의 9분획중 비휘발성물질분획, ether 불용물질분획, cation 흡착물질분획 및 anion 비흡착물질분획에서만 균계가 잘 자랐다. 그러나 균핵은 오직 cation 흡착물질분획에서만 형성되었다. 12. 이 결과는 배양여액중에 균계생장물질, 균핵형성물질 및 균핵형성억제물질이 존재하며 이들 물질은 각각 별개의 물질로서 전2자는 비휘발성이고 ether 불용성이며 cation교환수지에는 흡착되지 않는 물질이며 후자는 비휘발성이고 ether 불용성이며 cation 및 anion 교환수지에 흡착되지 않는 물질임을 암시한다. 13. DNP-aminoacids paper chromatography에 의하여 cation 교환수지흡착분획중에서 aspartic acid, cystine, glycine, histidine, lycine, tyrosine 및 dinitroaniline 7종의 아미노산이 검출되었다. 14. S. rolfsii의 균계생장 및 균핵형성은 glutamic acid, aspartic acid, cystine, histidine 및 glycine의 단독첨가나 혼합첨가에 의해서 촉진되지 않았고 다만 tyrosine에 의해서 약간 촉진되었다. 15. 균핵의 습열에 대한 저항성은 균핵의 수분함유량에 따라 다르며 수분함유량이 적은 것이 보다 더 강하였다. 배지에서 채취한 균핵은 제1,2형균 모두 $52^{\circ}C$에서 5분에 사멸하거나 155일간 $26{\circ}C$에서 건조시킨 것은 $52^{\circ}C$에 있어서 제1형균은 15분, 제2형균은 10분, $57^{\circ}C$에 있어서는 제1형균은 5분, 제2형균은 10분처리에 사멸하였다. 16. 배양균핵을 132일간 $26^{\circ}C$에서 건조시킨 것은 제1,2형균 모두 전부 발아하였고 기건상태에서 283일간 방치한 천연균핵도 제1,2균형 모두 발아하였으며 443일간처리한 것도 아직 제1형균 $20\%$, 제2형균 $16$의 발아율을 보지하고 있었다. 17. 저온에 대한 저항성은 균계, 균계괴, 균핵의 순으로 강하였는데 균계는 $-7--8^{\circ}C$ 1주간 처리에서 완전 사멸하였으나 균계괴는 $-17--20^{\circ}C$ 3주에서도 아직 사멸치 않은 것이 있었으며 균핵은 $-17--20^{\circ}C$ 3주에서 대부분 생존하였다. 18. 약제저항력은 승괴수 $0.05%$에 있어서 제1형균은 180분 제2형균은 240분, $0.1\%$에 있어서는 제1형균 60분, 제2형균 30분에 각각 사멸하였고, Uspulun 800배에 있어서는 제1형균은 120분에 사멸하나 제2형균은 180분에도 사멸치 않으며 500배에 있어서는 제1,2형균 모두 90분에 비로소 사멸하였다. 그러나 유산동 $5\%$ 240분, Ceresan 석탄, Mercuron 각 500배 80분처리에도 아무런 영향이 없었다. 19. Benlate와 Tachigaren의 농도가 증가함에 따라 균계생장 억제효과도 증가하였다. 처리 6째에는 Benlate 0.5ppm을 제외하고는 전농도에서 뚜렷한 억제효과를 나타내었으나 12일째에는 농도에 따라 현저한 차이를 나타냈다. Benlate 0.5ppm 처리는 대조구에 비하여 $66\%$, 2.0ppm은 $92\%$의 억제효과를, Tachigaren은 1ppm $54\%$, 1.5ppm과 2.0ppm은 $77\%$의 억제효과를 나타냈다. 양자 모두 500ppm에서는 거의 완전히 균계생장을 억제시켰다. 균핵형성은 Benlate 500ppm과 Tachigaren 500ppm 및 1000ppm에서 $100\%$ 억제되었다. 20. 일반적으로 균계생장량이 증가함에 따라 배지중의 glucose나 $NH_4-N$의 소비량도 증가하였으나 Benlate나 Techigaren을 처리할 경우 그 농도의 증가에 따라 이들의 소비량이 억제되었다. 그러나 Benlate 저농도(0.5ppm 및 1ppm)에 있어서는 $NH_4-N$의 소비가 무처리구보다 많았다. 21. glucose와 $NH_4-N$의 흡수이용효과 즉 glucose나 $NH_4-N$ 1mg을 소비하여 생산된 균계량은 Benlate나 Techigaren의 처리로 말미암아 크게 저하되었다. 그 정도는 농도에 관계없이 처리 3일째에 가장 심했고 이후 시일이 경과함에 따라 높아졌다. Benlate 처리의 glucose를 제외하고는 대체로 농도가 증가함에 따라 흡수이용효과가 저하되었다. 22. 토양배양에 있어서 $CO_2$ 배출량으로 측정한 균계생장은 어느 농도에서나 저지되지 않았고 다만 Tachigaren 100mg/g 토양에서만 현저하게 억제되었다. 균핵형성은 Benlate나 Tachigaren 10mg/g 토양에서 완전히 억제되었다. 23. Benlate와 Tachigaren 0.1, 1.0, 10, 100, 1000ppm에 10분 및 20분간 침지처리한 결과 균핵의 발아억제효과를 인정할 수 없었다.