한의사 고준석이 전하는 BF-7 이야기-下

“뭐가 뭐에 좋다더라.”

“뭐를 먹었더니 어디가 좋아졌더라.” 

예로부터 이런 이야기는 수도 없이 듣습니다. 하지만 얼마나 믿어야 할 지는 의문입니다. 그래서 임상시험을 하게 됩니다. 과학기술이 발전하면서 과학자들에 의해 많은 실험이 이루어졌고 이제 조금만 노력을 하면 관련 논문들을 찾아볼 수 있습니다. 사실 많은 의약품들이 천연물에서 기원하였습니다. 따라서 충분히 임상시험을 하고 효과를 확인해 볼 필요가 있습니다. 

누에고치에서 추출한 BF-7의 경우 앞서 살펴본 글과 같이 임상시험을 통해 전 연령대에 있어서 뇌기능에 효과가 탁월함이 입증되었습니다.
하지만, 임상시험을 통해서 효과를 확인했다고 해서 모든 궁금증이 해소되지는 않습니다. 그래서 BF-7 효과의 작용 기전에 대한 실험이 있었습니다.

BF-7 효과의 작용 기전으로 제안된 것은 BF-7이 뇌혈류를 증가시키고 뇌의 아세트콜린의 농도를 증가시킨다는 것입니다. 그리고 아밀로이드-베타독성과 산화스트레스로부터 신경세포를 보호한다는 것 입니다.


앞서 살펴본 바와 같이 뇌는 무게가 대략 1300g이고 체중의 약 2%정도를 차지합니다. 하지만 전체 혈액과 산소의 10~25%를 사용합니다. 인체에서 차지하는 무게 비율에 비해서 굉장히 많은 산소와 에너지를 사용하고 있습니다.
심장이 한번 박동할 때 혈류량의 15~20%는 뇌로 향하게 됩니다. 뇌는 인간이 소모하는 에너지의 대략 20%정도를 사용한다고 알려져 있습니다. 그만큼 에너지와 산소 공급이 되어야 합니다.
즉, 뇌가 에너지와 산소를 많이 소모하므로 그 공급이 원활하기 위해서는 대뇌에 혈액공급이 원활하게 되어야 합니다. 따라서 뇌혈류량을 측정하고 어느 뇌영역이 활성화되는지 알아보는 것은 의미가 있습니다.



그리고 뇌에 혈액이 공급되지 않으면 손상을 입게 됩니다. 혈액이 잠시라도 공급되지 않는다면 신경이 모여 있는 뇌가 받는 손상은 다른 장기보다도 훨씬 빠르고 큽니다. 그래서 그러한 상황 하에 BF-7 효과를 알아보았고 뇌신경의 대표적인 전달물질인 아세틸콜린과 BF-7의 연관성에 대한 실험도 진행되었습니다. 

● 대뇌혈류 증가를 나타내는 뇌영상 기술

이 연구에 있어서 BF-7 섭취의 효과는 뇌영상 기술에 의하여 평가되었습니다. 위약대조연구에서 피실험자들에게 400mg의 BF-7을 2개월 동안 매일 투여하였으며, 대뇌 혈류흐름 이미지는 2개월의 평가기간 전후로 단일 광자 방출 컴퓨터 단층촬영 (SPECT : Single Photon Emission Computed Tomography)에 의해서 구해졌습니다. SPECT는 3D공간에서 정확한 위치 확인을 가능하게 합니다. 그리고 뇌 이미지와 같이 내부 장기의 구역화된 기능에 대한 정보와 시각화를 제공하는데 이용됩니다. 
 
결과 : 2달 간, 매일 BF-7 복용한 이후 중대한 뇌혈류흐름의 증가가 BF-7 그룹에서 발견되었습니다.

● fMRI를 통해 검출된 뇌영역의 활성화 

무작위로 매일 BF-7 400mg을 4주 동안 투여한 이중맹검, 위약대조 실험이 수행되었습니다. fMRI 스캔이 투여 기간 전후에 있었고 일화 기억력 테스트 (epicsodic memory test)와 시각 기억력 및 인지력 테스트가 수행되었습니다.
 
결과 : fMRI 연구로 인간 뇌 양측 후두엽, 하부측두엽, 그리고 정수리부위가 기억 작업동안  활성화되는 것을 알 수 있습니다. 이 연구에서 BF-7 섭취 그룹은 보다 넓고 강화된 뇌활동을 이 작업수행동안 보여주었습니다. 반면 플라시보 그룹에서는 이러한 변화가 보여지지 않았습니다.  

그림2. BF-7 치료전(좌)와 치료후(우) 사이의 언어 기억회상 작업 성능의 3차원 표현

● P300 뇌파는 효율성 향상을 보여준다



이 연구에서 측정된 P300 뇌파는 잠재적으로 인지기능과 연관이 있습니다. 이것은 특정 자극이 제공된 이후 특정 기간 뇌에서 일어나는 전기적 신호입니다.
 
4주동안 이중맹검, 위약대조시험군 연구가 대학생들에게 수행되었습니다. 참가자들은 BF-7 400mg/일 복용하거나 위약이 제공되었습니다. P300은 Brain atlas 전기진단 테스트시스템으로 측정되었습니다.
 
결과 : BF-7을 섭취한 후, 수행된 작업의 정확성이 유지되거나 향상되면서 P300의 진폭이 상당히 감소되었습니다(p<0.05) 따라서 진폭의 감소는 인지효율성 및 주의력 증가의 의미로 제시됩니다. 



● 활성산소종의 감소에 의한 허혈성 뇌손상의 약화

reactive oxygen species (ROS)는 활성산소종입니다. 
* 참고 : 활성산소종이란 화학적으로 활성화된, 즉 불안정한 산소를 포함하는 화학물질들을 일컫는다. 예를 들어 과산화수소와 같은 과산화물(peroxide), 초과산화물(superoxide), 수산화 라디칼(hydroxyl radical), 단일항 산소(singlet oxygen) 등이다.    
 
대뇌허혈은 인지장애와 매우 관련이 있습니다.  뇌졸중 이후 인지장애 유병률은 20~80%이며 1/3이상의 환자들이 일과성 뇌허혈 발작 이후에 인지장애를 경험합니다. 대뇌혈액공급의 감소가 학습능력과 기억력 저하와 같은 뇌 기능 장애와 밀접하게 관련 있다고 알려져 있습니다.
 
이번 연구는 BF-7(10mg/kg, 경구투여, 전처리 7일, 후처리 7일)이 허혈성 손상에 따른 신경보호와 인지장애에 미치는 영향이 조사되었습니다. 잘 설계된 in vivo 모델들이 뇌허혈에 대해서 다음과 같이 사용되었습니다. 1)일시적으로 쥐의 중대뇌동맥을 막아서 유도한 일과성 국소뇌허혈 (MCAO) 그리고 2) 양측 총경동맥 폐색을 통해 유도한 게르빌의 일과성 전뇌허혈 (BCCA)
 
나아가서, BF-7의 신경보호효과의 작용 메카니즘을 연구하였습니다. 인간신경모세포종 세포(SH-SY5Y cell line)를 0, 10 또는 20 마이크로그램/ml의 BF-7 존재하의 H2O2 산화제에 노출시켜서, 신경세포의 생존도와 활성산소종의 발생 정도가 in vitro로 측정되었습니다. 

결과 : vehicle처리된 그룹과 비교하여 BF-7 처리된 경우는 실험한 쥐의 뇌에 일과성허혈에 따른 경색의 크기가 (신경세포의 죽음) 이 상당히 줄어 들었습니다. (Figure 11).  덧붙여, 전과 후로 BF-7 관리된 BCCA 폐색 gerbil 모델은vehicle-ischemia(허혈) 그룹과 비교해서 상당히 FJ_B 세포 (퇴화하거나 죽은 세포)의 숫자가 해마에서 감소하였습니다.

in vitro 모델에서, 10 또는20 마이크로그램/ml BF-7 처리된 것은 신경세포의 생존 능력이 굉장히 증가하였고 용량의존적으로 ROS 발생이 상당히 억제되었습니다. 허혈성 세포에 있어서 산화 스트레스는 상당히 감소하였습니다, 이는 10 또는 20 마이크로그램/ml의 BF-7 처리된 것은 허혈성 세포와 비교해서 ROS 발생을 상당히 줄인다는 것을 보여줍니다.
 
이러한 결과들은 BF-7처리된 것이 세포의 보호 효과에 기여하였고 ROS의 발생을 억제하여 신경세포를 허혈성 손상으로부터 보호할 수 있다는 것을 시사합니다. 이번 연구와 이전 연구들의 결과에 기초하여, BF-7은 신경세포를 보호할 수 있고 그 보호는 산화 손상에 대항하는 항산화 활동과 밀접한 연관이 있을 것으로 보여집니다. 

● 허혈성 뇌손상으로부터의 보호 

이번 연구는 BF-7(7일동안 전처리됨)의 신경보호에 대한 효과에 대하여, 뇌허혈에 대하여 잘 설계된 in vivo모델들로 연구되었습니다. 일시적 국소 뇌허혈(MCAO) 일주일 전, 동물들에게 PBS 또는 BF-7을 투여하였습니다. 동물들은 재관류 하루 뒤에 희생되었습니다. 관상뇌 섹션들은 염색되었고 순서대로 정리되었습니다. 백색질은 MCAO이후 경색된 구역을 대표합니다. 

결과 : BF-7처리된 동물들은 PBS처리된 동물들과 비교해서 상당히 작은 경색지역을 가지고 있었습니다. 신경학적 손상의 행동적 증거는 로타-로드 런닝머신에서 동물들 수행과 회전막대에서 추락할 때까지 지연시간으로 평가됩니다.  PBS와 BF-7 처리된 동물의 버티는 시간은 MCAO이전에는 180s으로 비슷합니다. MCAO 하루 후, 지연시간은 양측 그룹에서 감소했습니다. 그렇지만 BF-7 처리된 동물들은 PBS 처리된 동물들보다 상당히 지연시간이 길어졌습니다. (150.6s 대 114.5s). 이런 보호효과는 MCAO후 7일까지 유지되었으며, BF-7 처리 동물의 지연시간은 180s (‘post’)로 돌아왔습니다. 이러한 결과들은 BF-7 사전 주입이 뇌손상이후 운동기능을 향상시킨다는 것을 보여줍니다. 그리고 이것은 뇌 섹션에서 입증된 감소한 경색 부분들과도 일치합니다. 

● 아세틸콜린 농도증가

신경전달물질 아세틸콜린이 뇌 건강에 필수적인 역할을 하고 뇌에 있는 콜린성 뉴런들이 학습과 기억과 같은 인지기능과 밀접한 연관이 있음은 잘 입증되어 있습니다. 덧붙여, 베타-아밀로이드 단백질의 축적이 뇌에 해로운 영향을 줄 수 있다. 이 연구는 베타-아밀로이드 유도된 기억손상 쥐 모델을 이용하여 BF-7이 뇌의 아세틸콜린 축적에 미치는 영향을 조사하였습니다.

연구자들은 스프라그-다위 쥐들을(n=28)  아래와 같이 4 그룹으로 나누었습니다.

(1) 인산염 완충 식염수 vehicle 대조군 그룹 (PBS)
(2) 2 nmol 베타-아밀로이드 처리된 그룹 (인지기능 저하시키기 위해 설정된 용량)
(3) 2 nmol 베타-아밀로이드 + 5 mg/kg BF-7 그룹
(4) 2 nmol 베타-아밀로이드 + 10mg/kg BF-7 그룹

베타-아밀로이드 단백질은 SD 쥐, 뇌의 해마 부위에 주입하였습니다. BF-7은 베타-아밀로이드 주입 후 경구로 2주간 투여되었습니다. 

결과 : 베타-아밀로이드 단백질 투여 그룹에서 뇌의 아세틸콜린의 죽척이 처리되지 않은 대조군에 비해 45% 감소되었습니다. 그에 비해, BF-7을 5mg/kg 과 10mg/kg 투여된 그룹은 뇌에서 아세틸콜린 레벨이 대조군에 비해서 78%와 80%로 각각 증가하였습니다.  (p<0.05)
이러한 결과들은 BF-7이 실험 동물 모델 뇌의 아세틸콜린 농도를 크게 증가 시킨다는 것을 보여줍니다. 이것은 BF-7의 인지 강화 효과의 잠재적 작용 메커니즘일 수 있습니다.  

위의 실험들의 의미를 간략히 정리하면, 

" 뇌영상을 통해서 뇌혈류 증가를 확인하였고, fMRI를 이용하여 뇌활동영역을 보았습니다.
P300 뇌파를 측정하여 인지효율성 및 주의력이 강화되는 것을 알게 되었습니다.
뇌에 혈액공급이 일시적으로 차단되어 발생하는 경색의 크기가 BF-7에 의하여 줄어드는 것을 확인하였습니다. 따라서 허혈성 뇌 손상으로부터 보호하는 것을 알 수 있습니다.
아셀틸콜린은 신경세포에서 주변 신경세포 또는 근육이나 분비선의 세로로 신호를 전송하기 위해 분비되는 화학 전달물질(신경전달물질)입니다. 

아세틸콜린은 세포의 사호 소통을 도와주며 기억, 학습 및 집중에 도움을 줍니다. 실험에 따르면 BF-7은 아세틸콜린의 농도를 증가시켰습니다. 

따라서 BF-7 효과의 작용 기전으로 제안된 바를 잘 보여주었다고 할 수 있습니다. "

 “누에고치에서 추출한 피브로인은 뇌에 좋다더라”에 그치지 않고 앞선 칼럼에서 임상시험에 의해 결과를 확인하였습니다. 그리고 더 나아가서 그 기전에 대한 실험 논문을 통해 작용기전까지 살펴보았습니다.

이러한 임상시험과 실험들로 검증된 성분이 우리의 뇌 건강에 도움이 되었으면 합니다.