Effects of Ginseng Radix and Zingiberis Rhizoma Recens Water Extract on PTU-induced Hypothyroidism in Rats Through TRPV1 and TRPM8 Expression

국문 초록 (Abstract)

목적: 본 연구에서는 빈용 한약인 인삼과 생강의 품질을 Thermos 분석기법을 이용하여 비교해보고, 대표적인 온열약물로서 인삼과 생강 추출물 투여가 갑상선 기능 저하증 개선에 효과가 있는지 검증해보고자 하였다.
방법: 한약 품질 등급을 감별할 수 있는 열중법 (Thermal Gravimetric Analysis) 과 푸리에 변환 적외 스펙트럼법 (Fourier Transformation Infrared Spectrometry) 분석기법을 사용하여 국내외 재배되는 생강과 인삼의 품질수준을 비교하였다. 갑상선 기능 저하증 동물모델 제작을 위하여 propylthiouracil (PTU, 10 mg/kg) 를 SD랫드에 매일 1회 4주 간 복강 주사하였으며, 인삼 또는 생강 열수 추출물 (500 mg/kg) 을 매일 1회 2주 간 경구 투여하였다. 갑상선기능저하증에 대한 개선 효과는 생리학적 지표 및 혈액 내 갑상선 호르몬 (TSH, T4, T3), 간 손상지표 (AST, ALT), 지질산물 등의 농도를 효소면역반응법 및 자동생화학분석기를 이용하여 측정하였다. 또한 갑상선 조직의 구조적 변화를 H&E 염색방법으로 관찰하였고, 뇌 조직과 배근신경절 (DRG) 조직을 분리하여 TRP 채널 (TRPV1, TRPM8) 단백질의 발현 변화를 Western blot 방법으로 측정하였다. 또한 Network pharmacology 분석방법을 이용하여 생강과 인삼 추출물의 분자세포학적 기전을 예측해보았다.
결과: Thermos 분석 결과 생강과 인삼은 각 수집 지역에 따라 품질등급에 차이가 있는 것으로 나타났다. Network pharmacology 분석에서 생강 추출물은 TRPV1이 핵심 공통 조절자로 분석되었으며, Insulin, IL-6, TNF-α, BDNF, Caspase-3, Lipoprotein Lipase, PPARγ, AMPK 등 대사성 질환 연관 병리기전 조절을 통해 효과를 나타낼 수 있다는 정보를 얻을 수 있었다. 효능연구에서는 PTU 투여로 갑상선 기능 저하증이 유발된 랫드에서 체중, 음수량, 체온 감소가 관찰되었으며, 생강과 인삼 추출물을 2주간 경구 투여하였을 때 체중과 음수량 감소에는 영향을 주지 않았으나 체온감소를 증가시킴으로써 갑상선 기능 저하증에 따른 체온 저하를 막는데 효과가 있는 것으로 나타났다. 갑상선 호르몬 변화에서 생강과 인삼 추출물은 갑상선 기능 저하증 발생에 따른 TSH 증가를 유의적으로 감소시켰으며, T3와 T4의 감소를 유의적으로 증가시킴으로써 갑상선 호르몬 분비 조절효과를 나타내었다. 또한 갑상선 기능 저하증에서의 혈당 감소를 증가시키고, 총 콜레스테롤과 LDL-콜레스테롤의 증가를 감소시켰으며, 중성지방 감소는 유의적인 증가를 나타내었다. 또한 간 손상지표인 AST와 ALT의 증가를 유의적으로 감소시켰다. 생강과 인삼 추출물은 갑상선 기능 저하증 발생에 따른 갑상선 조직의 구조적 손상을 막아주었으며, 특히 뇌 조직과 DRG 조직에서 TRPV1 단백질의 발현 감소를 유의적으로 증가시키고, TRPVM8 단백질의 발현 증가는 유의적으로 감소시킴으로써 생강과 인삼 추출물이 TRP 채널 조절기전을 통해 항상성 유지에 도움을 줄 수 있다는 것을 알 수 있었다.
결론: Thermos 분석과 Network pharmacology기반 KEGG 정보 수집은 한약의 품질 감별과 질환에서의 분자세포학적 조절기전을 예측하는데 활용되어질 수 있을 것으로 보인다. 또한 생강과 인삼 추출물은 PTU 투여로 갑상선 기능 저하증이 유발된 랫드에서 뇌와 DRG 조직에서의 TRPV1과 TRPM8 단백질의 발현 조절을 통해 체온 감소, 갑상선호르몬 분비 이상, 혈당 및 중성지방 감소, AST, ALT 증가 등 병적 증상을 개선시키고, 갑상선 조직의 구조적 손상을 막아줌으로써 갑상선 기능 저하증 개선에 효과가 있음을 알 수 있었다.
키워드: 생강, 인삼, 갑상선 기능 저하증, 갑상선 호르몬, Propylthiouracil, TRPV1, TRPM8, Network pharmacology, KEGG information, Thermos-analysis technology

목차 (Table of Contents)

• 1. Introduction 1
• 2. Materials and Methods 4
• 2.1 Purchase of medicinal materials 4
• 2.2 Thermal Gravimetric Analysis (TGA) 7
• 2.3 Fourier Transformation Infrared Spectrometry (FTIR) Experiment 7
• 2.4 Network pharmacology-based analysis 7
• 2.5 Experimental animals 9
• 2.6 Preparation of herbal extracts 9
• 2.7 Preparation of animal model 10
• 2.8 Measurement of physiological and serological parameters 10
• 2.9 Western blot analysis 11
• 2.10 Histopathological observation 11
• 2.11 Statistical analysis 12
• 3. Results 13
• 3.1 The identification of Ginseng, Ginger, and its counterfeit goods by thermoanalysis technology 13
• 3.2 The identification of Ginseng, Ginger and its counterfeit goods by the similarity of FTIR 18
• 3.3 Network pharmacology-based studies on the mechanisms of actions of Ginseng and Ginger on hypothyroidism 22
• 3.4 Effects of Ginseng and Ginger extracts on changes of physiological parameters in hypothyroidism rats 34
• 3.5 Effects of Ginseng and Ginger extracts on the changes of thyroid hormones in hypothyroidism rats 37
• 3.6 Effects of Ginseng and Ginger extracts on changes of serological parameters in hypothyroidism rats 39
• 3.7 Effects of Ginseng and Ginger extracts on the histological changes of thyroid tissues in hypothyroidism rats 41
• 3.8 Effects of Ginseng and Ginger extracts on the expression of TRPV1 and TRPM8 in the DRG and brain tissues of hypothyroidism rats 43
• 4. Discussion 45
• 5. Conclusions 56
• Abbreviations 57
• References 59
• 국문초록 67