전통 한약재로 오랫동안 허리와 무릎 질환 치료에 활용돼 온 구척(狗脊)이 염증으로 인한 뼈 손실을 효과적으로 억제할 수 있다는 연구 결과가 발표됐다.
이번 연구는 한의학에서 사용돼 온 약재의 효능을 현대 분자생물학적으로 규명했다는 점에서 의미가 크며, 향후 골다공증과 류마티스관절염 등 다양한 염증성 골질환 치료제 개발 가능성에도 관심이 쏠리고 있다.
자생한방병원 척추관절연구소는 구척 추출물이 뼈를 파괴하는 파골세포의 생성과 활성을 효과적으로 억제하고, 염증성 골소실을 감소시키는 작용 기전을 규명했다고 6일 밝혔다. 연구 결과는 SCI(E)급 국제학술지 ‘Advanced Biology’에 게재됐다.
한약재 ‘구척’, 현대 연구로 치료 원리 규명
구척은 고사리과 식물인 금모구척의 뿌리줄기를 건조해 사용하는 대표적인 한약재로, 한의학에서는 오래전부터 허리 통증과 무릎 관절 질환, 근골격계 질환 치료에 널리 활용돼 왔다.
이번 연구는 자생한방병원의 대표 한약 처방인 신바로한약의 핵심 약재인 구척이 실제로 어떤 분자생물학적 기전을 통해 뼈를 보호하는지 과학적으로 규명한 데 초점을 맞췄다.
연구진은 특히 노화로 인해 서서히 진행되는 일반적인 골감소와 달리, 류마티스관절염이나 치주염처럼 염증 반응으로 파골세포가 과도하게 활성화되면서 빠르게 뼈가 파괴되는 염증성 골소실에 주목했다.
파골세포 형성 억제, 뼈를 녹이는 과정 차단
연구는 실험쥐 골수에서 얻은 파골세포 모델과 염증성 골소실을 유도한 동물 모델을 이용해 진행됐다.
연구진은 구척 추출물이 파골세포 분화를 유도하는 핵심 신호전달계인 RANK 신호전달 경로(RANK signaling pathway)를 억제하는지 여부도 함께 분석했다. 그 결과 파골세포 분화의 핵심 전사인자인 NFATc1을 비롯해 TRAF6, c-Src 등 파골세포 생성과 골흡수에 관여하는 주요 단백질의 발현이 유의하게 감소한 것으로 나타났다. 이는 구척이 단순히 염증을 억제하는 데 그치지 않고, 뼈를 파괴하는 분자 수준의 기전까지 직접 조절할 가능성을 보여주는 결과다.
분석 결과 구척 추출물은 농도가 높아질수록 파골세포 형성을 뚜렷하게 억제하는 것으로 나타났다.
특히 최고 농도인 200㎍/mL에서는 뼈를 녹이는 파골세포가 거의 형성되지 않을 정도의 강력한 억제 효과가 확인됐다.
또한 파골세포의 생성과 활성을 촉진하는 주요 단백질들의 발현도 함께 감소해 구척이 단순히 염증을 줄이는 데 그치지 않고 뼈가 손상되는 근본적인 과정을 차단하는 역할을 하는 것으로 분석됐다.
연구진은 이와 함께 파골세포가 실제로 뼈를 분해하기 위해 형성하는 액틴 링(actin ring) 구조와 여러 세포가 하나의 거대 파골세포로 융합되는 세포융합(cell fusion) 과정 역시 구척 추출물에 의해 효과적으로 억제되는 것을 확인했다. 이는 구척이 파골세포의 생성뿐 아니라 골흡수 기능 자체를 감소시키는 데에도 관여함을 의미한다.
동물실험에서도 골 손상 크게 감소
연구진은 염증으로 머리뼈 손상이 유도된 동물 모델에서도 구척 추출물의 치료 효과를 확인했다.
동물실험은 LPS(Lipopolysaccharide)로 염증성 골소실을 유도한 마우스 모델에서 수행됐으며, 마이크로CT와 조직학적 분석 결과 구척 추출물 투여군은 골 손상이 현저히 감소하고 골 미세구조가 효과적으로 보존된 것으로 확인됐다. 또한 면역조직화학 분석에서는 RANK와 NFATc1의 발현이 감소해 세포실험에서 확인된 분자 기전이 동물모델에서도 동일하게 나타나는 것으로 확인됐다.
실험 결과 구척 추출물의 투여 농도가 증가할수록 파골세포 수가 감소했으며, 뼈가 녹아 발생한 골미란 부위 역시 현저하게 줄어든 것으로 나타났다.
최고 농도에서는 손상된 뼈 조직이 정상군과 유사한 수준까지 회복되는 결과가 관찰됐으며, 뼈 파괴를 유도하는 주요 단백질들의 발현 역시 크게 감소했다.
이는 구척이 염증 반응을 조절하는 동시에 골조직 보호 효과까지 나타낼 가능성을 보여주는 결과라는 평가다.
핵심 성분 ‘프로토카테쿠산’ 주목
연구진은 구척 추출물의 주요 활성 성분 가운데 하나로 프로토카테쿠산(Protocatechuic acid)도 확인했다.
프로토카테쿠산은 과일과 채소, 다양한 약용식물에 존재하는 천연 폴리페놀 성분으로 항산화와 항염증 효과가 잘 알려져 있다.
기존 연구에서도 파골세포의 분화를 억제하고 골 흡수를 감소시키는 것으로 보고된 만큼, 연구진은 이 성분이 구척의 골 보호 효과를 나타내는 핵심 물질 가운데 하나일 가능성이 높다고 분석했다.
골다공증·류마티스관절염 치료제 개발 가능성 기대
이번 연구는 전통 한약재의 경험적 효능을 현대 의생명과학으로 입증했다는 점에서 의미를 가진다.
특히 고령화로 골다공증 환자가 꾸준히 증가하고 있는 가운데, 기존 치료제와 차별화된 천연 유래 치료 후보물질 개발 가능성을 제시했다는 평가도 나온다.
이번 연구는 구척 추출물이 RANK 신호전달 경로를 억제해 파골세포 분화와 골흡수를 감소시키는 분자생물학적 기전을 구체적으로 규명했다는 점에서 의미가 있다. 다만 이번 연구 결과는 세포 및 동물실험을 통해 확인된 만큼, 향후 사람을 대상으로 한 임상연구를 통해 안전성과 치료 효과를 검증하는 후속 연구가 필요하다고 연구진은 설명했다.
연구를 수행한 자생한방병원 척추관절연구소 홍진영 박사는 “신바로한약의 핵심 약재인 구척이 파골세포의 형성과 골 손상을 효과적으로 억제한다는 사실을 과학적으로 확인했다”며 “향후 골다공증을 비롯해 류마티스관절염 등 다양한 염증성 골질환 치료에 활용할 수 있는 후보물질로 발전시킬 수 있도록 후속 연구를 지속하겠다”고 밝혔다.
이번 연구는 전통 한의학에서 활용돼 온 약재를 현대 의학의 과학적 근거로 연결했다는 점에서 의미가 있으며, 향후 천연물 기반 골질환 치료제 개발과 근골격계 질환 치료 연구에 새로운 가능성을 제시할 것으로 기대된다.(자료=자생한방병원)
진희정 기자
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논문 정보
- 논문 제목: Cibotii Rhizoma Extract Mitigates LPS-Induced Inflammatory Bone Loss by Inhibiting the RANK Signaling Pathway to Suppress Osteoclastogenesis and Bone Resorption
- 게재 학술지: Advanced Biology
- DOI: 10.1002/adbi.202500599
