죽상 동맥 경화증에 대한 강력한 치료제로서의 마늘

최근 Frontiers in Pharmacology 에 발표된 연구에서 중국 연구진은 죽상동맥경화증에서 마늘의 활성 성분과 그 표적을 규명하고 분석하여 그 기저 약리학적 기전을 탐구했습니다. 연구진은 마늘이 페로프토시스 관련 유전자의 발현을 감소시킨다는 것을 발견했는데, 이는 마늘이 페로프토시스를 조절하고 지질 과산화를 감소시킴으로써 죽상동맥경화증을 치료할 수 있는 잠재력을 시사합니다.

죽상동맥경화증은 관상동맥 심장 질환 및 뇌졸중과 같은 심혈관 질환(CVD)의 주요 원인으로, 경동맥 내막의 비정상적인 비후로 인해 전 세계 10억 명 이상이 고통받고 있습니다. 이 질환은 비정상적인 지질 대사로 인해 발생하며, 플라크 형성 및 플라크 파열로 인한 동맥 폐쇄로 이어질 수 있습니다. 최근 연구들은 지질 과산화와 관련된 조절된 세포 사멸의 한 형태인 페로프토시스가 죽상동맥경화증 및 기타 심혈관 질환에서 중요한 역할을 한다는 것을 보여줍니다. 지질 저하제가 시중에 나와 있지만, 간 및 신장 손상과 같은 위험을 동반하기 때문에 더 안전한 치료법의 필요성이 강조되고 있습니다.

허브 보충제로 널리 사용되는 마늘은 심혈관계, 특히 죽상동맥경화증의 주요 원인인 산화 스트레스와 염증 감소에 효과적인 것으로 알려져 있습니다. 알리신과 같은 마늘의 활성 성분은 지질 과산화와 페롭토시스를 억제할 수 있습니다. 이러한 효능에도 불구하고 마늘이 죽상동맥경화증에 미치는 정확한 기전은 아직 밝혀지지 않았습니다. 네트워크 약리학과 분자 도킹 기법을 활용하여 마늘의 다중 표적 기전을 연구하고, 이를 통해 죽상동맥경화증의 예방 및 치료를 위한 새롭고 효과적인 약물을 개발할 수 있습니다. 본 연구에서 연구진은 네트워크 약리학, 생물정보학, 분자 도킹, 그리고 실험적 검증을 결합하여 마늘이 죽상동맥경화증을 개선하는 기전을 규명했습니다.

마늘의 주요 약리학적 표적과 활성 성분(총칭하여 마늘 관련 약물 표적)은 Traditional Chinese Medicine Systems Pharmacology Database(TCMSP), Traditional Chinese Medicine Information Database(TCM-ID), Encyclopedia of Traditional Chinese Medicine(ETCM)의 세 가지 데이터베이스에서 검색되었습니다. 잠재적인 죽상경화증 표적 유전자는 DisGeNET, GeneCards, DiGSeE 데이터베이스에서 검색되었습니다. 이러한 데이터의 교차 분석을 수행하여 죽상경화증 치료를 위한 잠재적인 마늘 표적 유전자를 식별했습니다. 이러한 유전자에 대해 Gene Ontology(GO)와 Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes(KEGG) 농축 분석을 수행했습니다. 마늘 성분, 치료 표적 및 주요 신호 전달 경로 간의 상호 작용 네트워크를 구축했습니다. 건강한 사람과 죽상경화증이 있는 사람 간의 동맥 유전자 발현의 차이는 다양한 데이터베이스를 사용하여 분석했습니다. 또한 마늘의 활성 성분과 주요 유전자의 분자 도킹을 수행했습니다.

실험적 검증에는 세포독성 평가를 위한 마우스 세포 실험, 생화학 분석, 오일 레드 O 염색, 그리고 웨스턴 블롯 분석이 포함되었습니다. 유전자 발현 수준을 측정하기 위해 역전사 정량 중합효소 연쇄 반응(RT-qPCR)을 수행했습니다. 마우스 모델을 샴 수술군, 모델군, 알리신 처리군, 그리고 음성 대조군의 네 그룹으로 나누었습니다. 혈청 생화학 분석과 조직학적 변화를 관찰했습니다.

마늘의 총 16가지 활성 성분과 503가지 잠재적 표적이 확인되었습니다. 또한, 죽상동맥경화증의 핵심 표적 3,033가지가 발견되었습니다. 마늘 표적과 죽상동맥경화증 표적의 교차 분석을 통해 230가지 잠재적 치료 표적이 확인되었습니다. 경로 농축 분석을 통해 2,017가지 생물학적 과정, 78가지 세포 구성 요소, 그리고 200가지 분자 기능이 밝혀졌습니다. 주요 과정에는 산화 스트레스 반응과 염증이 포함되었습니다. 잠재적 표적은 지질 대사와 죽상동맥경화증 경로에 존재하는 것으로 나타났습니다.

분자 도킹 연구에 따르면 소브롤 A, 벤잘독심, 알리신, (+)-L-알리인과 같은 마늘 성분이 GPX4(글루타티온 과산화효소), DPP4(디펩티딜 펩티다제 4), ALOX5(아라키돈산 5-리폭시게나제)와 같은 페로프토시스 관련 단백질과 강력한 상호작용을 하는 것으로 나타났습니다. 동물 모델, 특히 아폴리포단백질 E 결핍 마우스와 C57BL/6 마우스에서 알리신은 경동맥의 플라크 형성과 지질 침착을 유의미하게 감소시키는 것으로 나타났습니다. 또한 알리신은 무처리군에 비해 처리군에서 저밀도 지단백질(LDL-C), 총 콜레스테롤, 중성지방 농도를 감소시켜 지질 프로파일을 개선했습니다. 알리신은 지질 과산화와 철에 의한 세포 사멸을 감소시켰는데, 이는 혈청 내 말론디알데히드 수치 감소와 GPX4 수치 증가에서 확인할 수 있습니다.

시험관 실험에서 알리신은 산화적 LDL에 의해 유발된 산화적 손상을 감소시켰습니다. 알리신 처리에 의해 페로프토시스 관련 유전자인 DPP4와 ALOX5의 단백질 발현이 감소한 반면, GPX4 발현은 증가했습니다. 또한, 알리신은 산화적 LDL 투여군에 비해 ALOX5 mRNA 수치를 감소시키고 GPX4 mRNA 수치를 증가시켰습니다. 이러한 결과는 마늘, 특히 알리신이 페로프토시스를 조절하여 죽상동맥경화증을 개선할 수 있음을 시사하며, 심혈관 질환 관리에 있어 알리신의 잠재적 치료적 가치를 강조합니다.

결론적으로, 본 연구는 마늘과 소브롤 A, 알리신, (+)-L-알린, 벤잘독심과 같은 활성 화합물이 페로프토시스 관련 기전을 표적으로 삼아 죽상동맥경화증 치료에 잠재력을 가지고 있음을 보여줍니다. 본 연구에서 확인된 특정 표적 유전자는 향후 치료 결과를 개선할 수 있는 표적 치료법 개발의 기반을 제공합니다. 본 연구 결과는 심혈관 질환에 대한 더욱 효과적이고 자연적인 치료법을 제시할 수 있는 마늘 기반 치료법에 대한 추가 연구를 촉구합니다.