녹차, 성인병 퇴치 건강식품 자리매김
녹차, 성인병 퇴치 건강식품 자리매김
  • 식품음료신문
  • 승인 2001.05.17 10:09
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항산화·세포분열 차단 암예방에도 기여
18일 국제심포지엄 조선호텔서 열려

전통 기호식품으로서 우리가 즐겨 마시는 녹차는 다양한 생리활성물질을 함유하고 있어 항산화, 노화방지, 비만 예방 외에도 각종 암의 발병을 억제하는 등의 다양한 기능성을 갖는다는 사실이 과학적으로 속속 입증되고 있다. 이에따라 녹차는 이제 단수 기호음료가 아닌 첨가물의 형태로 각종 식품에 사용되고 있으며 중요한 성인병 예방식품으로 자리매김하고 있다.

한국식품과학회(회장 변시명)가 18일 웨스틴조선호텔 그랜드볼룸에서 개최할 제 6회 국제 녹차심포지엄에서도 이러한 녹차의 생리활성 기능을 동물 또는 임상실험을 통해 입증한 연구결과가 발표될 예정이어서 비상한 관심을 모으고 있다. 국내외 전문가들이 이날 발표할 주요 내용을 요약, 소개한다.〈편집자〉

■녹차의 피부손상 및 노화억제 효과 =정진호 교수(서울대 의과대학)

녹차는 한국을 비롯한 중국, 일본 등 아시아권에서 오래 전부터 널리 음용돼 온 건강 음료로 항산화 성분을 많이 함유하고 있는 것으로 알려져 있다. 녹차 추출물은 암세포 apoptosis를 유도해 증식을 억제하고 자외선에 의해 유발되는 피부암 형성을 억제하는 것으로 보고되어 있다. 또한 자외선에 의한 염증반응을 억제한다는 보고도 있다. 한편 녹차 카테킨의 주요 성분인 에피갈로카테킨 갈레이트(EGCG)는 정상세포에서 세포증식효과가 있음이 보고되기도 하였으나 그 기전은 아직까지 확실치 않다.

녹차 추출물이 자외선에 의한 피부세포 손상에 미치는 영향과 피부 광 노화에 미치는 영향을 알아보기 위해 각질 형성 세포, 섬유아세포, HaCaT세포에 녹차의 주 구성 성분인 에피갈로카테킨-3-갈레이트(EGCG)를 처리한 후 세포의 증식 정도를 확인했으며 apoptosis와 관련된 단백질인 Bcl-2, Bax AKT, BAD의 발현 변화, 세포분열과 관련된 단백질인 ERK의 발현 변화를 관찰했다. 또한 기질단백질인 프로콜라겐과 기질 단백질을 분해하는 MMP-1, 항산화제인 카탈라아제의 발현 변화에 미치는 영향을 관찰했다.

그 결과 EGCG는 50μM 농도까지 각질형성세포, 섬유아세포, HaCaT 세포에 대한 독성이 관찰되지 않았으며 오히려 0.01-10μM 농도사이에서 각질형성세포와 HaCaT세포에 대한 세포증식 촉진 효과가 있었다.

EGCG를 0.5μM 이하 농도로 처리한 경우 Bcl-2 인산화된 AKT, 세린112, 136이 인산화된 BAD의 발현이 증가됨과 Bax의 발현이 감소됨을 관찰 할 수 있었으며 인산화된 ERK의 발현이 증가되는 것을 관찰할 수 있었다. 또한 섬유아세포에서 프로콜라겐의 발현을 증가시켰으며 MMP-1의 발현은 감소시켰고〈그림 2〉 카탈라아제의 발현은 증가시켰다. 자외선 조사 후 EGCG를 0.5μM 이하 농도로 처리한 경우 각질 형성 세포, 섬유아세포 HaCaT세포의 생존능이 향상되었고 Bcl-2 단백질의 발현 감소와 Bax 단백질의 발현 증가가 억제되는 것을 확인할 수 있었다.

이로써 녹차의 주 구성 성분인 EGCG 가 정상세포에 대한 성장촉진 효과, 자외선에 의한 세포 사멸 억제효과, 자외선에 의한 홍반 반응 억제 효과, 광 보호효과, 피부 기질단백질 조절 효과 (주름살 개선 등 항노화 효과)등의 다양한 효과가 있음을 실험적으로 확인했다. 따라서 효과적으로 사용할 경우 자외선에 의한 피부손상을 막고 노화를 억제하는 효과가 있을 것으로 추정된다. EGCG는 일정농도범위에서 사람의 정상 피부세포의 성장을 촉진하고 피부의 콜라겐 합성을 촉진한다. 또한 콜라켄 분해 효소(MMP-1)을 억제하므로 피부 주름살 개선효과를 보일 수 있다.

■녹차와 피부(항염증·자외선 보호효과) =하산 무흐타르(케이스 웨스턴 리저브 대학 피부교실)

최근 사람들이 섭취하는 일상적인 음식과 음료에 들어있는 천연물질, 특히 식물성 항산화물질들이 인체에 사용할 수 있는 화학적 암 예방제로 지대한 관심을 끌게 됐다. 이러한 많은 성분들이 스킨 케어 제품 속에 자리잡게 됐다. 폴리페놀류의 항산화 물질이 풍부한 녹차는 스킨 케어 제품에서 점점 사용이 증가하고 있다. 이러한 현상은 동양권에서 보다 보편화되어 있지만 서양권에서도 그 인기가 높아지고 있다. 이에 본 발표에서는 피부암과 피부염증에 대해 녹차 폴리페놀의 화학적 암 예방 효과에 대한 가능성을 검토하고자 한다.

녹차를 환경에서부터 받는 피부손상과 피부노화를 줄이기 위한 목적으로 마시거나 화장품에 첨가해 피부에 바르는 등의 활용법이 최근 몇 년 전부터 활발하게 이뤄져 왔다. 이처럼 녹차를 활용하게 된 이유는 녹차가 자연에서 존재하는 알려진 그 어떤 물질보다 항산화력이 뛰어난 폴리페놀류를 다량 함유하고 있기 때문이다.

실험쥐를 이용해 발암물질이나 자외선에 의해 발생된 피부암에 대한 많은 연구 결과를 보면 녹차에 존재하는 폴리페놀(GTP‥Green Tea Polyphenol)을 피부에 바르거나 녹차 우린 물이나 GTP를 마시도록 하면 암의 발생이 억제됨을 볼 수 있다. 또한 다른 여러 연구에서 녹차가 항염증 작용도 한다는 것이 알려졌다. 이러한 생물학적 기능과 관련된 가장 강력한 효과를 지닌 항산화물질은 녹차 폴리페놀의 주성분인 EGCG이다. GTP, EGCG는 염증, 세포증식, 암 촉진인자의 반응에 있어 중요한 생화학적 경로를 조절함으로써 효과를 나타내는 것으로 보여진다.

또한 GTP나 EGCG를 실험쥐의 피부에 바르면 자외선B(UV-B)에 의해 일어나는 면역저하 현상과 반응성 산소(Reactiv Oxygen Species‥ROS)의 발생을 예방할 수 있다. 실험 쥐 피부를 대상으로 한 녹차의 탁월한 효능에 대한 연구보고를 바탕으로 많은 제약회사와 화장품 회사들이 녹차추출물을 화장품에 사용하고 있으며 오늘날 소비자들은 이러한 많은 제품들을 이용할 수 있게 됐다.

최근 연구결과는 GTP를 사람의 피부에 바르면 자외선에 의한 홍반과 사이클로부탄 피리미딘 2중체 형태로 나타나는 유전자의 손상과 다른 자외선에 의한 부작용이 감소된다는 사실을 보여준다. 자외선의 염증반응에 대한 피부조직을 연구한 결과 자외선 조사전 EGCG를 도포할 경우 백혈구의 침투가 자외선을 조사되지 않은 정상피부조직(대조군)과 같은 수준으로 감소되어 자외선을 조사에 대한 EGCG의 보호효과를 보여줬다.

따라서 녹차의 유효성분들과 이들의 피부과학적 응용에 초점을 맞추어 녹차가 피부의 건강에 이용될 수 있다는 과학적인 근거가 강조될 것이다. 피부 피하조직의 염증반응 이외에도 자외선 조사에 의해 피부 겉 표면(표피)도 이상증식 부분 손상등과 같은 병변이 진행되는데 EGCG 에 의해 이와 같은 현상도 예방할 수 있음을 알 수 있다.

■녹차의 다이어트 효과(호르몬조절 및 비만예방) =슛숭 리아오(미국 시카고대학 분자생물학)

녹차의 주요 카테킨 성분인 EGCG를 실험쥐에 주사했을 때 혈당, 혈중 콜레스테롤, 테스토스테론, 에스트라디올과 다른 성장 촉진 호르몬의 혈중농도를 줄여주고 식욕을 현저하게 감소시켰다. 이 같은 연구결과로부터 녹차의 EGCG 성분이 비만과 같은 비정상적 상태를 조절하거나 당뇨병, 심혈관계 질환, 호르몬과 관련된 암 등의 질병을 예방하는 등 많은 건강상의 이점이 있음을 알 수 있다.

실험쥐에서 EGCG는 다른 카테킨과 달리 일주일 이내에 체중 감소를 가져올 수 있었다. 이러한 효과는 음식물 섭취 감소에 의한 것으로 여겨진다. EGCG는 식용에 관련된 렙틴(leptin) 수용체가 결손된 쥐나 정상적인 쥐에서 동일한 반응을 보이는 것으로 보아 렙틴 수용체와는 다른 식용조절 경로에서 작용하는 것으로 보인다. 체중 감소는 가역적이었다.

EGCG 투여를 중단하면 감소된 체중이 다시 환원됐다. 복강 주사와는 달리 경구 투여시 EGCG는 7∼14일 내에 효과를 발휘하지는 않지만 녹차나 EGCG를 함유한 추출물을 장기간 음용하면 복강 주사했을 때와 유사한 효과를 얻을 수 있을 것이며 건강에도 도움이 될 것으로 여겨진다. EGCG를 흉선(T-면역세포를 생산하는 기관)이 제거된 생쥐에 복강주사하면 사람의 전립선암과 유방암에 대해 항암 작용을 한다.

이러한 항암 작용은 부분적으로 성호르몬 작용의 조절과도 연관되어 있을 수 있으나 EGCG가 안드로젠과 관련이 없는 전립선암도 억제하는 것으로 보아 EGCG는 또 다른 작용 기작을 통한 기능도 가지고 있는 것으로 보인다.

■녹차에 의한 치매 치료 및 예방 연 =임종순(대전대 한의대)

치매에는 알츠하이머병(Alzheimer's disease‥AD), 혈관성치매(vaxcular dementia), 중독성 치매 등이 있으며 이 중에서 AD는 50% 이상을 차지하고 있고 여성이 남성에 비해 2∼3배 정도 더 발병하는 것으로 알려져 있다. 혈관성 치매는 20∼30% 정도이고 약물이나 알코올 중독에 의한 중독성 치매는 10∼20%정도이다. 사고에 의한 뇌의 손상도 치매의 원인이 되기도 한다. AD는 많은 원인에 의해서 유발되지만 베타 -아밀로이드 단백질(APP)의 침적으로 생기는 SPs의 신경독성으로 신경세포사를 일으키는 것과 과인산화 타우 단백질의 침적에 의한 NFTs의 작용으로 신경퇴행을 일으키는 것이 대표적이다.

이외에도 에스트로젠, 아포리포단백질 E (apoE), 프리시닐린, 산화제, 염증, 사고에 의한 손상, 신경전달물질, 신경영양인자 등 많은 유발인자가 관여하는 것으로 알려져 있다. AD는 신경반과 혈관 아밀로이드의 주성분인 아밀로이드 베타 단백질(Aβ)이 질병 발생에 중요한 역할을 할 것으로 생각되고 있다. 아밀로이드 베타단백질의 전구 단백질인 APP의 비정상적인 공정과정으로 형성되며 이때 β-세크라타아제나 1-세크라타아제에 잘려진다. 또한 프리세닐린은 465개의 아미노산을 가진 단백질로서 APP와 유사한 대뇌분포를 가지며 가족형 AD를 일으키는 것으로 알려져 있다.

AD에 있어서 프리세닐린의 역할은 현재 규명 중에 있으나 APP의 형성을 촉진하고 아폽토시스 과정에 관여 할 것으로 알려지고 있다. 즉 프리세닐린 돌연변이로 인해 비정상적으로 분해된 프리세닐린 대사물이 APP의 형성을 촉진하여 AD를 일으키는 것으로 생각하고 있다. 프리세닐린 돌연변이는 프리세닐린-1의 경우는 최소 33종류, 프리세닐린-2의 경우는 3종류이상이 보고되어져 있으며 early-onset alzheimer's disease의 경우 대부분이 프리세닐린 돌연변이에서 기인한다고 생각하고 있다. AD의 1차 증상인 기억력 감퇴현상은 콜린성 신경계와 밀접한 관계가 있다는 증거가 다양하게 제시되고 있다.

비록 원인적인 치료방법은 아니더라도 위에 전술한 바와 같이 기억력과 밀접한 관련이 있는 것으로 알려진 감퇴된 콜린성 신경계를 보충해주고 개선해 줄 수 있는 개발된 약물들에는 아세틸콜린 합성전구체로 레시틴, 수용체 활성제로 RS-86, 니코틴 등이 있으며 아세틸콜린 분해 억제제로 FDA의 승인을 받아 국내에서도 시판 사용 중인 cognex(tacrine)과 최근 승인된 E2020(aricept)등이 있으며 이런 약물들은 아세틸콜린이라고 하는 신경전달물질의 분해를 막아 주어 감퇴된 인지기능을 개선시켜 주는 효과를 가지고 있다. 본 연구에서는 녹차추출물을 장기 투여한 생쥐를 스코폴라민으로 건망증을 유발시킨 후 녹차투여군의 항콜린성 작용으로 인한 기억회복과 운동량 변화를 관찰했다.

또한 ICR계 생쥐에 녹차추출물을 투여하고 생쥐의 뇌에 CT105처리를 한 후 알츠하이머 유발 모델 생쥐에서 염증반응 싸이토카인과 reactiveoxigen species(ROS)를 측정하여 녹차의 알츠하이머 병에 대한 예방 및 치료제로서의 가치를 평가했다.

그 결과 실험동물의 뇌동맥을 클립으로 5분간 폐쇄시킨 후 다시 48시간동안 혈액을 통하게 함으로써 허혈성 뇌손상을 유발해 뇌를 절단 염색해 뇌 손상부위를 관찰한 결과 허혈성 뇌 손상 유발전 3주 동안 0.5% 녹차 추출물 투여와 2.0% 녹차 추출물 투여한 실험동물이 거의 정상쥐의 뇌와 흡사한 결과를 나타냈다.

■허혈성 뇌손상에 미치는 녹차추물물의 효과=홍진태(식약청 국립독성연구소)

사람의 뇌혈관질환과 병태, 생리학적으로 유사한 허혈성 뇌 손상 동물모델 및 평가법을 확립하고 허혈성 뇌 손상에 관련된 치료제 또는 경감제 개발을 위해서 허혈성 뇌 손상의 병인기전을 밝히는 한편 녹차 추출물이 허혈성 뇌손상을 억제하는지 그 작용기전에 대해 연구했다.

실험 결과 양측경동맥 폐쇄법에 의해 유도된 gerbil의 전 뇌 허혈과 증대뇌동맥 페쇄법에 의한 랫드의 국소 허혈은 모두 허혈 시간 및 회복시간에 따라 나타나는 허혈의 정도에 차이가 있음을 확인했고 크레실 바이올렛 염색법을 이용해 뇌세포 소실정도를 파악한 결과 gerbil의 경우 해마부위에서 랫드는 선조체 및 대뇌피질부분에서 세포소실이 가장 심하게 나타남을 관찰했다.

학습능력은 허혈상태/산소재관류에 의해 현저히 감소했고 랫드에서의 운동능력의 변화는 허혈 유도에 의해 처음 3일간은 활동성이 증가하나 이후 비 수술군과 같이 일정한 수준의 활동력을 보였다. 재관류성 뇌 손상과 산소유리기 생성과의 관계에 대한 연구 결과 허혈유도 산소 재관류시 과산화수소의 양이 증가했으며 SOD의 활성저하 MDA(malondialdehyde), 4-hydroxynonenal(4-HNE) 및 8-oxdeoxyguanosine의 생성이 유의하게 증가했다.

Infarction이 일어난 뇌 부위에서 세포사가 증가했다. 녹차(rats의 경우 0.5%, gerbils의 경우 0.5% Ehms 2%)를 1주 또는 3주 전처리 한 결과 뇌 허혈에 의한 과산화수소의 증가가 억제되었고 SOD의 활성이 증가했으며 DNA oxidative damage 및 lipid peroxidation products의 생성과 세포사의 억제가 rats 및 gerbils 모두에서 관찰됐다. 랫드의 경우 뇌 허혈에 의한 에이코사노이드의 축적이 억제됐다.

두 동물 모델 모두에서 약리학적 행동양식에도 유익한 변화를 주었다. 본 연구결과는 녹치추출물이 허혈성 뇌 손상시 나타나는 산화적 세포손상 및 세포사를 억제시킴으로써 허혈성 뇌 손상을 경감시킬수 있다는 가능성을 제시했다.

■차 폴리페놀에 의한 화학적 암 예방의 다단계 작용 메커니즘=린 젠근박사(대만국립대 약학대학 생화학연구소)

차의 음용이 사람의 암 발생빈도를 낮출 수 있다는 사실은 명백하다. 차와 그 폴리페놀에 의한 암의 성장 억제효과는 여러 동물모델에서 확인됐다. 차 폴리페놀은 암을 억제하는 생리활성 성분들을 가지고 있음이 알려져 왔다. 차 폴리페놀은 항산화 작용, 발암물질 대사의 조절, 세포증식의 억제와 세포주기의 정지와 같은 중요한 생화학적 약리적인 활성을 보여주고 있다.

이들은 암 발생의 시작, 촉진, 진행단계로 이뤄진 다단계의 암 발생과정에서 분자구조 변화에 관여한다. 초기 연구단계(1980-1995)에서 많은 연구자들은 차 폴리페놀의 항산화 능력에 초점을 맞추었다.

대부분의 녹차 폴리페놀은 시험관과 생체시험에서 모두 유효한 항산화 능력을 보여주는 반면 홍차 폴리페놀의 경우 시험관에서는 항산화력이 낮지만 생체에서는 매우 유효한 활성을 보인다. 최근 본 연구팀은 EGCG와 데아플라빈이 사람의 피부 암세포에 있는 EGF 수용체와 결합해 세포외부 신호와 세포증식을 억제한다는 사실을 발견했다. 이들은 또한 마크로파지에서 LPS(지질다당체)에 의해 유도되는 NFkB IkB 키나제의 활성을 억제 조절함으로써 iNOS의 유도를 차단한다. 더욱이 EGCG는 MCF-7에서 Cdk-2와 Cdk-4의 활성을 억제하고 Cdk 저해제인 p21과 p27의 활성을 증가시키므로 세포주기를 G1상태에서 정지시킨다.

이러한 결과들은 암의 발생이 산소 유리기와 세포분열 신호전달에 의해 촉진되며 이러한 암 발생촉진은 차 폴리페놀에 의해 효과적으로 억제될 수 있음을 시사한다. 이러한 발견에 근거해 우리는 차 폴리페놀에 의한 암의 화학적 예방 효과가 항산화 작용과 신호전달의 차단을 포함한 다양한 작용 경로를 통해 이뤄지고 있음을 제안한다.

■스트레스성 위궤양에 대한 녹차의 효능=이상섭교수(서울대 약학대학)

녹차를 1일 1회 7일간 위 내에 투여한 결과 구속 스트레스에 의한 미란성 궤양의 발생과 조직손상의 크기를 뚜렷이 감소시켰다. 구속 스트레스에 의한 부신의 비후 및 비장과 흉선의 위축은 GTE의 반복투여에 의해 유의한 정도로 억제됐다. GTE 투여에 의해 구속 스트레스에 의한 혈중 코르티코스테론 수치의 증가도 억제됨을 볼 수 있었다.

이 결과를 바탕으로 3종의 상이한 실험모델을 활용해 GTE와 녹차 카테킨의 항궤양 활성을 평가했다. GTE와 녹차 카테킨의 단 회 투여에 의해 저온 -구속 스트레스 인도메타신 에탄올에 의한 궤양 발생이 용량 의존적으로 저해됨을 관찰했다. GTE의 항궤양 효능은 주로 카테킨 성분의 항산화, 소염 활성과 데아닌 성분의 신경 이완 효과에 기인하는 것으로 판단된다.

■녹차의 심혈관계 질환=황기철교수(연세대 의대 심혈관연구소)

매일 녹차를 마시면 동맥경화의 진전을 예방하는 효과가 있다. 녹차의 폴리페놀은 카테킨으로 알려져 있으며 에피갈로카테킨-3-갈레이트(EGCG), 에피랄로카테킨(EGC)과 에피카테킨-3-갈레이트(ECG)를 포함한다. 특히 EGCG는 세포증식 및 암의 진행과 연관된 여러 다양한 효소 작용들을 저해한다. 현재까지 보고된 바에 의하면 EGCG는 시험관에서 낮은 농도에서 평활근 세포의 증식을 억제하며 생체 내에서 동맥경화를 억제하는 기능을 보이고 뇌졸중의 발생빈도를 줄인다.

또한 EGCG는 생체 내에서 혈액중의 콜레스테롤을 낮추고 혈관 생장을 저해한다. 이러한 세포증식 억제에 대한 분자 수준의 작용 메커니즘이 규명돼야 할 것이다. 최근에 EGCG가 PDGF-Rβ의 티로신 인산화와 그 신호전달의 후반부를 선택적으로 저해한다는 사실이 보고됐다. 또한 혈소판은 정상적인 지혈작용 뿐만 아니라 손상된 혈관에서의 혈전 생성에서 중요한 역할을 한다.

왜냐하면 혈전은 혈소판이 활성화돼 응집하므로 일어나기 때문이다. 따라서 혈소판 기능저해는 심혈관 질환의 예방에 있어 중요한 것으로 보인다. 본 연구는 EGCG가 bFGF로 자극한 쥐의 평활근 세포 성장 저해 기작에 있어 어떠한 신호 전달체계를 조절하며 항혈전 활성과 작용기작에 어떠한 역할을 하는지를 규명하고자 했다. 연구결과 bFGF로 자극한 쥐의 평활근 세포 성장 기작은 EGCG가 Ras를 통한 JNK 및 c-jun 발현을 저해함에 의해 이뤄지며 GTC와 EGCG에 의한 항혈전 활성

녹차의 자유 반응기 제거 기작=Xian-Qiang Yang박사(중국 항주 제지앙대 차학과)

녹차 카테킨은 차 폴리페놀중에서 가장 중요한 성분으로 과산화 음이온 자유 라디칼, 수산화 라디칼과 지질라디칼의 소거 메커니즘을 ESR(전자회전공명)의 회전계측법과 화학형광법을 사용해 조사했다.

그 결과 차의 폴리페놀에 있는 여러 가지 카테킨들은 1차 환원력이 감소하는 순서에 따라 항산화 주기를 이루고 있어 통합적으로 강화된 효능을 생성한다.

또한 에스테르화 된 카테킨은 에스테르화 되지 않은 카테킨에 비해 활성산소 자유 라디칼을 소거하는 능력이 더 강했다. 수산기(-OH)와 산소이온을 소거할 때 (-)-EGCG(-)-에피갈로카테킨 갈레이트의 이성체 종류는 6개이고 소거반응의 반응상수는 각각 7.71×106과 3.52×1011 L·mmol-1·s-1이었다.

한편 카테킨은 과산화 음이온 자유라디칼과 수산화 라디칼을 농도 의존적으로 소거할 수 있었고 비타민 C보다 훨씬 효과적이었다. 그러나 높은 pH에서는 산화촉진을 유도할 수 있다


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