치과영역의 천연물특집 (33)

혈근초(Bloodroot; Sanguinaria canadensis)

혈근초(Bloodroot; 血根草)는 북아메리카 원산의 쌍떡잎식물이며 아편화군(阿片花群) 양귀비목(楊貴妃目)의 양귀비 과에 속하는 여러해살이 관목이다. 대서양 연안의 북미지역, 즉 캐나다의 퀘벡에서 플로리다 반도에 걸쳐서 자생한다. 양지바른 곳이나 반그늘의 모래땅을 좋아하며 20~50cm의 높이로 자라는데 1개 혹은 2개의 잎이 붉은색을 띠는 줄기에 달린다.

전체적으로 둥그스름한 심장모양의 잎 바깥에는 큼직한 둥근 톱니가 있다. 잎의 윗면은 옅은 녹색이고 뒷면은 흰색을 띠는 연녹색이며 가을이면 잎이 지는데 이때 포기나누기로 번식시킨다. 3월에서 6월 사이에 잎이 완전히 나오기 전에 지름 2~3cm정도 되는 컵 모양의 아름다운 백색 꽃이 핀다. 혈근초는 모래밭뿐만 아니라 약간의 빛이 들어오는 지하나 동굴에 이르기까지의 척박한 환경에서도 잘 자란다.

뿌리나 잎 또는 줄기에 상처를 주면 붉은빛이 나는 즙이 삼출되는데 혈근초라는 이름은 이 붉은 수액의 색깔로부터 유래되었다.

일찍이 아메리카 인디언들은 혈근초의 다양한 약효를 이용해 전통의약품으로 기관지염과 천식을 포함한 여러 가지 질병치료에 활용해 왔다. 현재에 이르러서도 꽃이나 줄기, 뿌리 등 식물전체에 약간의 독성과 약효가 있는 ‘생귀나린(Sanguinarine)’이라는 유효성분을 함유하는 자연치료 요법제로 기침이나 구토를 완화시키고 유방암 치료에도 활용되는 약용식물이다. 약제로 사용할 때는 독이 있으므로 독성을 발휘하지 않을 정도의 미량만을 사용해야 한다.

혈근초가 함유한 ‘benzophenanthridine alkaloid’인 ‘sanguinarine(C20H14NO4⁺)’은 항균, 항산화 및 항암작용 등 의학적으로 다양한 생리활성을 지니고 있는 것으로 알려져 있다.

특히 최근에 주목받는 ‘Sanguinarine’의 항암효과는 정상세포의 활성에는 큰 영향을 주지 않으면서도 암세포의 증식을 저해할 뿐만 아니라 암조직의 성장에 필요한 신생혈관 억제작용도 있는 것으로 보고되어 있다. 아울러 암세포 유형별로 세포주기 정지(cell cycle arrest) 및 세포사멸(apoptosis)의 유도와 암세포의 전이(metastasis)를 억제하는 등 일관성 있는 강력한 항암효과를 나타낸다는 사실이 밝혀졌다.

혈근초 추출물인 sanguinarine이 항암작용을 나타내는 과정을 살펴보면

1) 위암을 유발하는 암세포에서 세포막 관통 단백질(transmembrane protein)의 일종인 TRAIL(tumor necrosis factor-related apoptosis-inducing ligands)은 세포사멸의 주요경로 중의 하나인 extrinsic pathway의 활성을 매개하는 인자이다.

2) TRAIL은 세포막에 결합된 death receptor(DR)와 결합함으로써 세포 내 death domain들을 통한 apoptosis 신호를 전달한다.

3) 이 과정에서 TRAIL의 apoptosis 유도 작용은 TRAIL receptor와 caspase-8에 활성 의존적으로 일어나는데 TRAIL에 의하여 활성화된 caspase-8은 caspase-3 및 -7을 포함하는 effector caspase를 발현시키는 caspase cascade의 작용을 촉진한다. 연구결과 이러한 과정에 의해 TRAIL이 암세포에서는 apoptosis를 효과적으로 유도하지만 정상세포에서는 세포독성을 거의 나타내지 않는다.

4) 혈근초 추출물인 sanguinarine과 TRAIL을 혼합 처리했을 때 각각의 단독 처리에 비하여 TRAIL 저항성 AGS위암세포(AGS Gastric Cancer Cells)에 대한 증식억제 및 apoptosis 유도 상승효과가 있었음이 MTT assay, agarode gel 전기영동, 염색질 응축현상 및 flow cytometry 분석을 통하여 확인되었다.

5) 또한 sanguinarine에 의한 암세포의 apoptosis 유도과정에서는 활성산소종(reactive oxygen species, ROS)의 생성증가가 동반되므로 ROS에 의한 위암세포의 미토콘드리아 기능손상도 apoptosis 유도기전 중의 하나로 간주되고 있다

혈근초의 간암발생 억제와 관련된 또 다른 연구에서는 인체에 간암을 유발하는 세포인 HepG2 세포를 대상으로 sanguinarine의 apoptosis 유도효능 및 관련 항암기전 해석을 시도하였다. 그 연구결과에 의하면 sanguinarine은 HepG2 간암세포의 증식을 농도 의존적으로 억제하였는데 이는 apoptosis 유도와 연관성이 있었음이 확인되었다. 즉 Sanguinarine에 의한 apoptosis 유도과정에서 Fas 및 Bax의 발현증가, 간암세포의 미토콘드리아에서 세포질로의 cytochrome c 유리 및 MMPl (Matrix of Metalloproteinase Inhibitors; Δψm)소실을 동반하는 것이 발견된 것이다.

이 연구에서 Sanguinarine은 궁극적으로 intrinsic 및 extrinsic apoptosis pathway의 활성에 관여하는 initiator caspase인 caspase-9와 -8의 활성과 effector caspase인 caspase-3의 활성 및 PARP단백질(poly ADP-ribose polymerase protein)의 단편화를 유발하였다.

Sanguinarine은 또한 활성산소종(ROS)의 생성도 차단시키는데, 실험결과 N-acetylcysteine 처리에 의해 인위적으로 ROS의 생성을 억제하였을 경우에는 sanguinarine에 의한 apoptosis 효능역시 완벽하게 소실되었다. 아울러 sanguinarine은 Protein kinase B (PKB=Akt)의 인산화를 억제한 반면 Mitogen-activated protein kinases(MAPKs)의 인산화를 촉진시키며 그 결과로 phosphatidylinositol-3-kinase(PI3K)와 extracellular signal regulated kinase(ERK) 경로의 선택적 억제효과도 나타냈다.

따라서 sanguinarine에 의한 HepG2 간암세포증식억제 과정은 HepG2 간암세포의 apoptosis 유발과 함께 ROS 생성의존적인 intrinsic 및 extrinsic signaling pathway를 동시에 활성화시키며 이 과정에서 PI3K/Akt 및 ERK 신호계가 관여함이 발견된 것이다.

한편 ‘Kopczyk RA’, ‘Abramas H’, ‘Brown AT’, ‘Mateny JL’, ‘Kaplan AL’등이 1991년에 실험한 논문에서 생약제제인 Sanguinarine extract가 천연항생제와 염증질환 치료제로도 널리 이용가능하며 치주질환의 치료 및 예방이 가능한 약물로 효과적인 치약과 구강세정제의 성분으로도 매우 효과적이라고 보고했다.

이와 같은 약재용도 외에도 산업 분야에서는 혈근초의 즙을 공업적으로 가공하여 곤충을 퇴치하는 방충제 및 산업용 주황색 염료로도 활용된다.

일본의 ‘나라’박사는 수 세기동안 북아메리카 지역에서 인디언들이 구강린스용으로 혈근초 즙을 사용하여온 사실을 확인했는데, 만일 이를 과량 상용하거나 고농도로 적용했을 때 구강점막에 sanguinarine의 독성에 의한 부작용으로 표층의 편평상피가 증식하여 하얗고 딱딱해지는 백색판증(leukoplakia)을 일으킬 수 있다는 사실도 발견했다.

이러한 연구결과들에 비추어 볼 때 혈근초 추출물인 sanguinarin 성분은 마취, 진통작용과 함께 항암, 항균, 항염증 효과가 있어서 편두통, 관절통이나 감기로 인한 인후통, 기관지감염, 폐렴, 유방암이나 위암, 간암 등의 치료에까지 이용되고 있는 천연물이다.