Effects of 4,5-Dicaffeoylquinic acid on osteoarthritis in vitro and in vivo

Abstract

퇴행성 관절염은(Osteoarthritis) 관절의 오랜 사용에 따른 연골 마모에 의해 염증이 유발 되어 생기는 질환으로, 55세 이상 사람의 80% 이상에서 나타난다. 이 퇴행성 관절염은 subchondrol bone remodeling, osteophyte 등의 특징을 보인다. 퇴행성 관절염의 치료법으로는 비약물성 치료법과 약물성 치료법이 있으며, 비약물성 치료법으로는 연골 대체 수술이 있으나 최후의 수단이며 사회/경제적 부담이 따른다. 약물성 치료법에는 acetaminophen과 NSAIDs이 처방되고 있으나, 이러한 약물의 장기간 복용은 위장 및 신장 장애와 같은 부작용으로 인해 사용에 제한을 두고 있다. 이 때문에 약리 효과가 뛰어난 전통약용작물에서 그 해답을 찾고 있다. 그래서, 여러 질병 완화에 효능이 있다고 알려져 있으며, 식물에 다량 함유 되어있는 polyphenols이나 flavonoids과 같은 phytochemical 성분인 dicaffeoylquinic acid(diCQA)이 퇴행성 관절염에 미치는 효능을 알아보았다. DiCQA는 2개의 caffeic acid 분자와 1개의 quinic acid 분자가 ester 결합으로 이루어져 있으며, 이는 커피콩, 과일, 식물 잎 등에 많이 포함되어 있다. 그리고, 항산화, 항염증, 손상된 각질 세포 보호, 항간독성, 신경 보호 등에 효과가 있다고 알려져 있다. 하지만, 많은 효과가 있음에도 diCQA의 퇴행성 관절염 효능에 대한 연구가 미비하다. 본 연구에서는, diCQA 중 항산화 효과가 가장 좋다고 알려진 4,5-diCQA의 퇴행성 관절염 효능을 연구하였다. IL-1β에 의해 염증이 유도된 랫트의 연골 세포에서 4,5-diCQA를 전처리하여 퇴행성 관절염 완화 효과가 있는지 확인하였다. 염증 cytokine인 nitric oxide와 PGE2와 연골 주 구성 성분인 aggrecan의 발현 정도를 ELISA를 통해 보았으며, iNOS, COX-2, TNF-α, NF-κB, IκB-α, aggrecan, 그리고 연골을 분해하는 효소들(MMPs와 ADAMTS-4)의 발현 정도를 보기 위해 western blot을 수행하였다. 이 결과에서, 4,5-diCQA가 염증 cytokine 및 연골 분해 효소들의 발현을 억제하는 효과가 있음을 확인함으로써, 퇴행성 관절염 완화에 효과가 있는 것을 확인하였다. In vivo에서도 DMM 수술에 의해 퇴행성 관절염이 유도된 랫트에 4,5-diCQA를 격일로 총 2주 동안 경구 투여한 결과, 연골 보호 효과가 있음을 Safranin O/Fast green stain을 통해 확인하였다. 이로써, 4,5-diCQA가 염증 및 퇴행성 관절염에 효과가 있음을 증명하였으며, 퇴행성 관절염 치료제 개발을 위한 후보 물질이 될 수 있음을 시사한다.