위염(gastritis)은 조직학적으로 위 점막에서 발생하는 모든 염증을 의미하며, 위산 과다 분비, 비스테로이드성 항염증제 부작용, Helicobacter pylori 균 감염, 자가면역 반응 등에 의한 위 점막 손상 및 보호 인자의 불균형으로 발생한다(Chughtai 등, 2024; Wang 등, 2022). 이 과정에서 생성된 활성산소종(reactive oxygen species, ROS)이 세포 손상을 악화시키고 nuclear factor-kappa B(NF-κB) 경로를 활성화시켜 염증 반응을 촉진한다(Kwon 등, 2023). 위염은 원인과 지속 기간에 따라 크게 만성 위염과 급성 위염으로 구분한다. 만성 위염은 장기간에 걸쳐 위 점막이 손상되어 발생하며, 속쓰림 및 위부 팽만감 등의 증상이 경미하게 나타난다. 그러나 치료가 어렵고 위 점막 위축, 장상피화생, 위암 등의 진행성 손상을 유발한다(Li 등, 2025). 급성 위염은 갑작스러운 자극으로 인해 발생하며, 소화 불량, 복통, 구토 등의 증상이 높은 강도로 나타난다. 대부분 단기 치료로 증상이 호전되며 완전한 회복이 가능하지만, 적절한 치료 시기를 놓치면 위 손상이 반복되어 만성적인 염증 상태가 되고, 위궤양, 다발성 장기 부전, 위암으로 발전할 수 있다(Ju 등, 2024; Kandulski 등, 2008). 따라서 급성 위염 초기 치료가 매우 중요하다. 현재 위염 치료제로는 프로톤 펌프 억제제, H₂ 수용체 길항제 등의 위산 분비 억제제와 sucralfate 등의 위 점막 보호제가 널리 사용되고 있다(Soria-Chacartegui 등, 2024; Zheng 등, 2021). 이들은 복용이 편하고 효과가 탁월하지만, 골다공증, 미네랄 및 비타민 결핍, 간 및 신장 질환, 위장 장애, 발진 등의 부작용을 유발할 수 있다(Plehhova 등, 2023; Sawaid와 Samson, 2024). 이에 부작용을 최소화하고 위염을 효과적으로 완화할 수 있는 치료제 개발 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 천연물은 자연 유래 성분을 포함하고 있어 합성 약물에 비해 안전성이 높고, 다양한 약리 작용을 통한 효과적인 치료가 가능하다고 알려져 위염 치료 소재로 주목받고 있다(Kim 등, 2016).

원적외선 조사(far infrared radiation, FIR)는 긴 파장과 낮은 에너지로 약재의 내부와 표면에 균일하게 열을 전달하는 방식으로, 과열 및 화학적 변형을 방지하고, 가열과 건조 시간을 단축하여 약재 제조 과정의 효율성을 높인다(Sun 등, 2024). 균일한 열전달은 약재의 유효 성분을 효율적으로 추출하고 약물 성분의 흡수율을 향상시키는데 기여한다(Rim 등, 2005). 특히 폴리페놀, 플라보노이드와 같은 항산화 성분의 활성화를 통해 활성 산소를 억제하고, 산화적 스트레스를 완화한다(Jeong 등, 2004; Lee 등, 2005).

대마(Cannabis sativa L.)는 삼과에 속하는 초본 식물로, 산업용 대마(hemp)와 마리화나(marihuana)로 구분된다(Sohn 등, 2021). 대마종자(hemp seed)는 산업용 대마의 종자를 건조한 것으로, 식물성 단백질, 식이섬유, 비타민, 미네랄 등이 풍부하여 건강식품으로 알려져 있으며, 생으로 섭취하거나 오일로 추출하여 사용되기도 한다. 대마종자는 다량의 식이섬유를 함유하고 있어 위장관 보호에 긍정적인 영향을 미칠 것으로 보인다(Kim, 2016; Yoon 등, 2018). 또한 비타민 E, 폴리페놀 등의 항산화 성분을 포함하고 있어 면역 강화와 항염증에 효과가 있다고 알려져 있다(Lee 등, 2021b; Vodolazska와 Lauridsen, 2020). 대마 종자를 가열 처리할 경우 페놀성 물질이 증가하여 항산화 능력이 향상되고, 생리활성을 증가시켜 항염증에 대한 효과를 높인다고 보고되어 있다(Jang 등, 2018). 또한, 대마종자를 원적외선 처리할 경우 지방산이 안정화되어 산패가 줄어들고 보존성이 증가하며, 소화 효소가 활성화되어 소화율이 높아지는 것으로 보고되었다(Jeong 등, 2024). 선행 연구를 통해 원적외선 처리 대마종자가 처리하지 않은 대마종자보다 항산화 효과가 우수한 것으로 확인되었다(Shin 등, 2024).

현재까지 150 mM HCl/60% 에탄올로 유발된 급성 위염 동물 모델에서 원적외선 처리 대마종자의 효과는 밝혀진 바가 없다. 이에 대마종자와 FIR의 효과에 관한 선행 연구를 바탕으로, 원적외선 처리 대마종자 추출물이 위 점막 보호와 염증 억제에 효과를 나타낼 것으로 기대하여 본 연구를 진행하였다.

시료 추출

본 실험에서 사용한 대마종자는 원적외선 곡물볶음기(MK-2A, Korea Energy Technology)를 통해 130°C에서 60 kcal(6.6 kW) 열량으로 처리된 것으로, (주)농부플러스에서 제공받았다. Kim과 Yang(2015)의 논문을 참고하여 원적외선 처리 대마종자 100 g에 10배수의 증류수를 넣고 열탕추출기(DWT-1800T, Daewoong Bio Inc.)를 사용하여 100°C에서 2시간 동안 끓여 추출하였다. 이후 회전식 감압 농축기(N-1100, EYELA)로 농축하고 동결건조기(Free Zone 1 Liter Benchtop Freeze Dry System, Labconco Corp.)로 건조하여 수율 7.03%의 추출물(far infrared-processed hemp seed extract, FH)을 얻었다.

시약

실험에 사용한 hydrochloric acid(HCl)는 Duksan Company에서 구매하였다. Gallic acid, quercetin, Folin-Ciocalteu’s phenol reagent, potassium phosphate monobasic, potassium phosphate dibasic, 2-diphenyl-1-picrylhydrazyl(DPPH), potassium persulfate, 7 mM 2,2′-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulphonic acid)(ABTS), phenyl methyl sulfonyl fluoride(PMSF)는 Sigma Aldrich Co., Ltd.에서 구매하였다. Sodium carbonate, potassium acetate는 Daejung Chemicals & Metals Co., Ltd.에서 구매하였고, aluminium chloride, L-(+)-ascorbic acid는 Alfa Aesar에서 구매하였다. 2′,7′-Dichlorofluorescein diacetate(DCFH-DA)는 Molecular Probes에서 구매하였으며, ethylenediaminetetraacetic acid(EDTA), protease inhibitor mixture는 Wako Pure Chemical Corp.에서 구매하여 사용하였다. Pierce bicinchoninic acid(BCA) protein assay kit은 Thermo Fisher Scientific에서 구매하였고, ECL western blotting detection reagents와 nitrocellulose membranes는 Amersham GE Healthcare에서 구매하였다. Nicotinamide adenine dinucleotide phosphate oxidase 2(Nox2), p22^phox, p47^phox, heme oxygenase-1(HO-1), catalase, nuclear factor-kappa B p65(NF-κBp65), phospho inhibitor of nuclear factor kappa B alpha(p-IκB-α), inhibitor of nuclear factor kappa B alpha (IκB-α), inducible nitric oxide synthase(iNOS), cyclooxygenase-2(Cox-2), tumor necrosis factor-α(TNF-α), interleukin-4, -6, -10(IL-4, -6, -10), glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase, histone H3는 Santa Cruz Biotechnology, Inc.에서 구매하였고, 2차 항체는 GeneTex, Inc.에서 구매하여 사용하였다.

유효성분 함량 및 항산화 활성 측정

총 폴리페놀 함량은 Folin-Denis 방법으로 측정하였다(Saeed 등, 2012). FH 100 μL, 10% Folin-Ciocalteu’s phenol reagent 500 μL, 7.5% sodium carbonate 400 μL를 e-tube에 넣고 혼합하여 30분간 암소 상태로 반응시킨다. 이후 microplate reader(Infinite M200 pro, Tecan)로 765 nm에서 흡광도를 측정하였으며, gallic acid로 표준 검량선을 구하고 총 폴리페놀(mg(gallic acid equivalents (GAE))/g)의 함량을 산출하였다.

총 플라보노이드 함량은 aluminium chloride 비색법으로 측정하였다(Malla 등, 2013). FH 100 μL, 증류수 560 μL, 10% aluminium chloride solution 20 μL, 1 M potassium acetate solution 20 μL를 e-tube에 넣고 혼합하여 30분간 암소 상태로 반응시킨다. 이후 microplate reader로 415 nm 파장에서 흡광도를 측정하였으며, quercetin으로 표준 검량선을 구하고 총 플라보노이드(mg(quercetin equivalents(QE))/g)의 함량을 산출하였다.

DPPH 자유라디칼 소거 활성은 Blois 방법(1958)으로 측정하였다. 농도별 희석한 FH 100 μL, 60 μM DPPH 100 μL를 96-well plate에 넣고 혼합하여 30분간 암소 상태로 반응시킨다. 이후 microplate reader로 540 nm 파장에서 흡광도를 측정하였으며, 자유라디칼 소거 활성이 50%가 되는 농도를 IC₅₀값으로 표시하였다. 양성대조군은 L-ascorbic acid를 사용하였다.

ABTS 라디칼 소거 활성은 Re 등(1999)의 방법으로 측정하였다. 2.4 mM potassium persulfate, 7 mM ABTS를 혼합하여 약 16시간 이상 실온에서 암소 상태로 반응시켜 ABTS⁺를 만든 후, microplate reader를 사용하여 30°C, 415 nm 파장에서 흡광도 0.70±0.02가 되도록 에탄올로 희석하였다. 농도별 희석한 FH 5 μL, ABTS 용액 95 μL를 96-well plate에 넣고 혼합하여 15분간 암소 상태로 반응시킨다. 이후 microplate reader로 30°C, 415 nm 파장에서 흡광도를 측정하였으며, 라디칼 소거 활성이 50%가 되는 농도를 IC₅₀값으로 표시하였다. 양성대조군은 L-ascorbic acid를 사용하였다.

실험동물 급성 위염 유발 및 처치

7주령 웅성 ICR mouse(DBL Co., Ltd.)를 구매하여 일주일간 적응시킨 후 실험을 진행하였다. 사육실 환경은 conventional system으로 온도 22±2°C, 습도 50±5%, 명암 주기(light:dark cycle) 12시간으로 유지하였으며, 물과 고형사료(Zeigler Bros., Inc.)를 충분히 공급하였다. 동물 실험의 윤리적, 과학적 타당성 검토와 효율적인 관리를 위해 대구한의대학교 동물실험윤리위원회(Institutional Animal Care and Use Committee: IACUC)의 승인(DHU2024-041)을 얻어 시행하였으며, 동물 관리 규정을 준수하였다.

본 실험에서는 FH 투여 효과를 객관적으로 평가하기 위해 현재 위염 치료제로 사용되고 있는 sucralfate를 양성대조군으로 설정하였다. 실험군은 정상군(Normal), 대조군(Control), sucralfate 10 mg/kg 경구 투여군(SC), FH 100 mg/kg 경구 투여군(FH100), FH 200 mg/kg 경구 투여군(FH200)으로 구성하였으며, 난괴법을 적용하여 군당 7마리씩 분류하였다. 모든 실험군은 실험 전 18시간 동안 절식하여 물만 제공하였다. 실험 당일, 대조군은 증류수를 경구 투여하였고, 약물 투여군은 해당 약물을 각 농도에 따라 단회 경구 투여하였으며, 1시간 30분 후 150 mM HCl/60% 에탄올을 0.55 mL 경구 투여하여 위염을 유발하였다. 유발 1시간 후, isoflurane으로 흡입 마취를 실시하고 혈액과 위 조직을 채취하였다. 채취한 혈액은 원심분리기(LaboGene 1730R, LaboGene)를 사용하여 4°C, 1,508×g에서 10분간 원심 분리하여 혈청을 얻었으며, 혈청과 위 조직은 사용 직전까지 -80°C에서 보관하였다.

위 점막 손상도 측정

iSolution Lite ×64(IMT I-Solution Inc.) 프로그램을 사용해 실제 손상 면적과 전체 면적을 비교하여 위 점막의 손상 면적을 측정하였으며, 이 값을 정상군과 비교하여 위 점막 손상도를 평가하였다. 위염 유발 지수는 상대적인 값으로 나타냈다(arbitrary unit).

혈청 내 산화적 스트레스 바이오마커 측정

ROS는 Ali 등(1992)의 방법으로 측정하였다. 혈청과 50 mM sodium phosphate buffer(pH 7.4), 1.25 mM로 희석한 DCFH-DA 50 μL를 혼합한 후 형광 microplate reader(Infinite F200 pro, Tecan)를 사용하여 emission 530 nm 파장과 excitation 486 nm 파장에서 측정하였다. ROS 결과는 측정된 흡광도에서 정상군 값을 기준으로 상대적인 비율(%)로 나타냈다. Peroxynitrite(ONOO⁻)는 Kooy 등(1994)의 방법으로 측정하였다. 혈청에 10 mM dihydrorhodamine 123(DHR123), 5 mM diethylenetriamine pentaacetate를 혼합하여 만든 DHR123 buffer와 rodamin buffer를 섞어 5분간 37°C에서 교반하였다. 이후 형광 microplate reader를 사용하여 emission 535 nm 파장과 excitation 480 nm 파장에서 측정하였다. ONOO⁻의 결과는 측정된 흡광도에서 정상군 값을 기준으로 상대적인 비율(%)로 나타냈다.

위 조직 Western blotting

위 조직에 10 mM KCl, 2 mM MgCl₂, 10 mM HEPES(pH 7.8), 0.1 mM EDTA, 0.1 mM PMSF, 1 mM DTT, protease inhibitor cocktail을 혼합하여 만든 buffer A를 넣고 tissue grinder(BioSpec Products, Inc.)로 분쇄하여 아이스 위에서 30분간 정치하였다. 그 후, 10% NP-40를 첨가하여 원심분리기로 4°C, 13,572×g에서 2분간 원심분리하여 세포질을 포함한 상층액을 분리하였고, 남은 조직은 10% NP-40가 첨가된 buffer A로 두 번 세척하였다. 50 mM KCl, 300 mM NaCl, 50 mM HEPES(pH 7.8), 0.1 mM EDTA, 0.1 mM PMSF, 1 mM DTT, 1%(v/v) glycerol, protease inhibitor cocktail을 혼합하여 만든 buffer C를 100 µL 첨가하여 조직을 재부유시킨 후 10분 간격으로 4번 vortex 하였다. 원심분리기로 4°C, 13,572×g에서 10분간 원심분리하여 핵을 포함한 상층액을 분리하였고, -80°C에서 각각 냉동 보관하였다. 세포질과 핵에서 단백질 발현을 측정하기 위해 10 μg의 단백질을 8~14% SDS-polyacrylamide gel에 전기영동하여 acrylamide gel에서 nitrocellulose membrane으로 이동시킨 후, 0.1% tween이 첨가된 PBS(PBS-T)를 사용해 1차 항체를 1:1,000 비율로 희석하여 nitrocellulose membrane에 처리하고 4°C에서 overnight 하였다. 이후 PBS-T로 세척하고 2차 항체를 1:3,000 비율로 희석하여 nitrocellulose membrane에 처리한 후 1시간 30분간 상온 반응시켰다. 다시 PBS-T로 세척하고 ECL 용액에 노출시킨 후 Vilber Fusion Solo X(Vilber Lourmat Sté)를 사용하여 단백질 발현을 확인하였다. 각 밴드는 Evolution Capt software(Ver. 18.12, Vilber Lourmat Sté) 프로그램을 사용하여 정량하였으며, 모든 실험군의 단백질 수준은 정상군의 단백질 수준으로 나누어 상대적인 비로 나타냈다(represented as 1).

통계분석

모든 실험 데이터값은 mean±standard error of mean (SEM)으로 표시하였다. SPSS program for windows version 26(IBM Corp.)를 통해 one-way analysis of variance(ANOVA) test로 값을 분석하여 least significant differences(LSD) test로 사후검증을 하였으며, 각 군의 평균 차이가 P<0.05일 때 통계적 유의성이 있는 것으로 판단하였다.

유효성분 함량 및 항산화 활성

총 폴리페놀과 총 플라보노이드는 식물 유래 화합물로, 활성산소를 중화시키고 염증 반응을 억제함으로써 노화 및 다양한 질병을 예방하는 것으로 알려져 있다(Rashmi와 Negi, 2020). DPPH는 자유라디칼을 포함한 유기 화합물로, 짙은 보라색을 띤다. 항산화 물질과 반응하면 노란색 또는 무색으로 변하며, 이를 통해 항산화 활성을 측정할 수 있다(Kim과 Park, 2011). ABTS⁺는 짙은 청록색을 띠며, 항산화 물질과 반응하면 색이 옅어지고, 이 변화를 통해 라디칼 중화 정도를 평가할 수 있다(Lee 등, 2021a). DPPH와 ABTS 실험에서 흡광도는 산화적 손상을 유발하는 라디칼에 대한 소거 능력을 나타낸다. 따라서 흡광도의 감소폭이 크고 IC₅₀값이 낮을수록 더 우수한 항산화 효과를 나타낸다(Jasprica 등, 2007).

FH의 총 폴리페놀 함량은 14.40 mg(GAE)/g으로 나타났으며, 총 플라보노이드 함량은 7.58 mg(QE)/g으로 나타났다. DPPH 자유라디칼 소거 활성 측정 결과, L-ascorbic acid의 IC₅₀값은 1.53 μg/mL, FH의 IC₅₀값은 241.82 μg/mL로 나타났다. ABTS 라디칼 소거 활성 측정 결과, L-ascorbic acid의 IC₅₀값은 3.36 μg/mL, FH의 IC₅₀값은 305.80 μg/mL로 나타났다(Table 1).

Table 1 . Bioactive compound content and antioxidant activity of FH.

	Total polyphenol mg (GAE)/g.	Total flavonoid mg (QE)/g.	DPPH free radical IC50, μg/mL.	ABTS radical IC50, μg/mL.
FH. L-ascorbic acid.	14.40±0.02. －.	7.58±0.04. －.	241.82±1.04. 1.53±0.01.	305.80±0.81. 3.36±0.00.

FH, far infrared-processed hemp seed extract; GAE, gallic acid equivalents; QE, quercetin equivalents; IC₅₀, the half maximal inhibitory concentration. The data were expressed as mean±SEM of three replications..

위 점막 손상도

HCl은 위 점막을 자극하고 산화적 스트레스를 유발하며, 에탄올은 위의 세포막을 약화하고 점액층을 손상시킨다(Cho 등, 2023). 두 물질을 혼합하여 경구 투여하면, 위 점막에 직접적인 자극을 가하여 ROS 생성을 촉진하고, 이로 인해 지질 과산화가 일어나며 염증 및 세포 파괴를 초래한다(Szabo와 Brown, 1987).

위 점막 손상을 육안으로 관찰한 결과(Fig. 1), Normal군의 위 점막에서는 손상이 발견되지 않았으나, Control군의 위 점막에서는 HCl/에탄올 투여에 의한 출혈과 발적이 관찰되었다. 약물 투여군에서는 위 점막 손상이 Control군에 비해 현저하게 감소한 것으로 확인되었다. 위 점막 손상도 측정 결과(Fig. 1), Control군은 Normal군에 비해 29.40배 유의적으로 증가하였으며(P=0.000), SC군은 Control군 대비 55.0% 유의적으로 감소하였다(P=0.000). Control군 대비 FH100군은 38.88%(P=0.003), FH200군은 56.18%(P=0.000) 감소하여 농도 의존적인 효과를 보였다. 이러한 결과는 FH 투여가 위 점막 손상을 방지하는 데 효과적이며, 특히 FH200군에서 양성대조군보다 더 우수한 보호 효과가 있음을 나타낸다.

Fig 1. Macroscopic score and representative images of the stomach tissue in acute gastritis mice. Normal, normal group; Control, HCl/ethanol-induced and treated with distilled water group; SC, HCl/ethanol-induced and treated with sucralfate 10 mg/kg group; FH100, HCl/ethanol-induced and treated with far infrared-processed hemp seed extract 100 mg/kg group; FH200, HCl/ethanol-induced and treated with far infrared-processed hemp seed extract 200 mg/kg group. The data were expressed as mean±SEM (n=7/each group). Significance: ^###P<0.001 vs. Normal and ^**P<0.01 and ^***P<0.001 vs. Control.

혈청 내 산화적 스트레스 바이오마커 측정

ROS는 세포 호흡 및 면역 반응 과정에서 생성되는 반응성 화합물이다(Cichoż-Lach와 Michalak, 2014). ONOO^-는 질소 산화물과 초과산화물이 결합하여 생성되는 반응성 질소 화합물이다(Radi 등, 1991). 이들은 모두 세포 내에서 높은 반응성을 가지며, 다양한 분자들과 반응하여 산화적 스트레스를 유발한다(Olaleye 등, 2007, Pacher 등, 2007). 이로 인해 단백질과 지질이 손상되며, 만성 염증 및 세포 사멸이 발생하고, 노화가 촉진된다. ROS와 ONOO^-가 과도하게 생성되면 심혈관 질환, 신경퇴행성 질환, 암과 같은 만성 질환의 발병 위험이 증가한다(Lee 등, 2009, Liang 등, 2022).

ROS 측정 결과(Fig. 2A), Normal군 대비 Control군은 2.85배 유의하게 증가하였다(P=0.000). Control군 대비 SC군은 38.51 %, FH100군은 44.30%, FH200군은 46.47% 감소하여 모든 약물 투여군에서 유의미한 효과를 나타냈으며(P= 0.000), FH 투여군이 양성대조군인 SC군에 비해 더 높은 억제 효과를 나타냈다. ONOO^- 측정 결과(Fig. 2B), Normal군 대비 Control군은 유의하게 증가하였으며(P=0.002), Control군 대비 SC군은 유의하게 감소하였다(P= 0.030). FH 투여군은 모두 Control군 대비 감소하는 경향을 보였다. 이러한 결과는 FH 투여가 ROS 생성을 억제 및 제거함으로써 산화적 스트레스를 완화하며, 이를 통해 위 조직의 손상을 방지하는 효과가 있음을 시사한다.

Fig 2. Serum levels of oxidative stress biomarkers in acute gastritis mice. (A) ROS in serum; (B) ONOO^－ in serum. Normal, normal group; Control, HCl/ethanol-induced and treated with distilled water group; SC, HCl/ethanol-induced and treated with sucralfate 10 mg/kg group; FH100, HCl/ethanol-induced and treated with far infrared-processed hemp seed extract 100 mg/kg group; FH200, HCl/ethanol-induced and treated with far infrared-processed hemp seed extract 200 mg/kg group. The data were expressed as mean±SEM (n=7/each group). Significance: ^##P<0.01 and ^###P<0.001 vs. Normal and ^*P<0.05 and ^***P<0.001 vs. Control.

NADPH oxidase 관련 단백질 발현량

Nox2, p22^phox, p47^phox는 NADPH oxidase의 구성 요소로, 염증이 발생하면 p47^phox가 세포막으로 이동하여 Nox2, p22^phox와 결합함으로써 활성화된다. 이때 활성화된 복합체가 다량의 ROS를 생성하여 염증을 일으키고 세포 사멸을 촉진한다(Paik 등, 2014; Sbarbati 등, 1997).

Nox2 발현량 측정 결과(Fig. 3A), Normal군 대비 Control군은 유의하게 증가하였으며(P=0.002), Control군 대비 모든 약물 투여군에서 유의적으로 감소하였다(SC, P=0.004; FH 100, P=0.025; FH200, P=0.018). p22^phox의 발현량 측정 결과(Fig. 3B), Normal군 대비 Control군은 유의하게 증가하였으며(P=0.000), 약물 투여군에서는 Control군 대비 FH200군에서만 유의적인 억제 효과를 나타냈다(P=0.004). p47^phox의 발현량 측정 결과(Fig. 3C), Normal군 대비 Control군은 유의하게 증가하였다(P=0.000). Control군 대비 모든 약물 투여군에서 발현량이 유의하게 감소하였으며, 특히 FH200군에서 가장 우수한 발현 억제 효과를 보였다(SC, P=0.001; FH100, P=0.029; FH200, P=0.000). 이러한 결과는 FH 투여가 NADPH oxidase 경로를 통해 ROS 생성을 억제함으로써 염증 반응 및 산화적 스트레스를 완화할 수 있음을 나타낸다. 특히, FH는 p22^phox를 효과적으로 억제함으로써 NADPH oxidase 복합체의 활성화를 저해하고, 이를 통해 위 점막을 보호할 수 있음을 시사한다.

Fig 3. Expressions of NADPH-related proteins in acute gastritic mice. (A) Nox2; (B) p22^phox; (C) p47^phox. Normal, normal group; Control, HCl/ethanol-induced and treated with distilled water group; SC, HCl/ethanol-induced and treated with sucralfate 10 mg/kg group; FH100, HCl/ethanol-induced and treated with far infrared-processed hemp seed extract 100 mg/kg group; FH200, HCl/ethanol-induced and treated with far infrared-processed hemp seed extract 200 mg/kg group. The data were expressed as mean±SEM (n=7/each group). Significance: ^##P<0.01 and ^###P<0.001 vs. Normal and ^*P<0.05, ^**P<0.01, and ^***P<0.001 vs. Control.

항산화 관련 단백질 발현량

HO-1은 세포 내에서 heme을 분해하여 CO를 생성하는데, 이는 ROS로 인한 산화적 손상을 완화한다. 또한 HO-1은 염증 매개체의 발현을 감소시킴으로써 조직 손상을 예방한다(Kim 등, 2017). Catalase는 세포 내 ROS 농도를 낮추고 염증 반응을 억제하여 손상을 줄인다. 또한 점액 생성을 통해 위 장벽을 보호하고, 위 점막 세포의 재생을 촉진하여 위염 완화에 도움을 준다(Wu 등, 2014).

HO-1 발현량 측정 결과(Fig. 4A), Normal군 대비 Control군은 유의하게 감소하였으며(P=0.000), SC군은 Control군 대비 유의적으로 증가하였다(P=0.006). FH 투여군은 모두 Control군 대비 증가하는 경향을 보였다. Catalase 발현량 측정 결과(Fig. 4B), Normal군 대비 Control군은 유의하게 감소하였으며(P=0.004), FH200군에서만 Control군 대비 유의적인 증가 효과를 보였다(P=0.006). 이러한 결과는 FH 투여가 catalase 경로를 활성화함으로써 위 점막의 재생을 촉진하고, 산화적 스트레스 및 염증 반응을 억제하여 위 조직을 보호하는 효과가 있음을 시사한다.

Fig 4. Expressions of anti-oxidant enzyme in acute gastritic mice. (A) HO-1; (B) catalase. Normal, normal group; Control, HCl/ethanol-induced and treated with distilled water group; SC, HCl/ethanol-induced and treated with sucralfate 10 mg/kg group; FH100, HCl/ethanol-induced and treated with far infrared-processed hemp seed extract 100 mg/kg group; FH200, HCl/ethanol-induced and treated with far infrared-processed hemp seed extract 200 mg/kg group. The data were expressed as mean±SEM (n=7/each group). Significance: ^##P<0.01 and ^###P<0.001 vs. Normal and ^**P<0.01 vs. Control.

염증성 단백질 발현량

NF-κB는 염증 반응, 면역 기능, 세포 사멸 및 증식 과정을 조절하는 염증성 전사인자이다(Liu 등, 2020). 일반적으로 NF-κB는 IκB-α와 결합하여 세포질에서 비활성화 상태로 존재하며, 특정 자극을 받으면 IκB-α가 인산화되어 분해되면서 NF-κB가 활성화된다. 활성화된 NF-κB는 세포의 핵으로 이동하여 염증성 매개 물질과 cytokine의 발현을 촉진하여 염증을 유도한다(Shin 등, 2018; Zhao 등, 2024).

NF-κBp65 발현량 측정 결과(Fig. 5A), Normal군 대비 Control군은 1.47배 유의하게 증가하였다(P=0.000). Control군 대비 SC군과 23.81%(P=0.004), FH100군은 26.53%(P=0.002), FH200군은 29.25%(P=0.001) 감소하여 모든 약물 투여군에서 유의미한 효과를 나타냈다. p-IκB-α 발현량 측정 결과(Fig. 5B), Normal군 대비 Control군은 1.60배 유의하게 증가하였다(P=0.000). Control군 대비 SC군은 22.50%, FH100군과 FH200군은 26.25% 감소하여 모든 약물 투여군에서 유의미한 효과를 나타냈다(SC, P=0.013; FH100, P=0.004; FH 200, P=0.004). NF-κBp65와 p-IκB-α의 발현량을 측정한 결과, FH 투여군이 SC군보다 더 우수한 억제 효과를 나타냈다.

Fig 5. Expression of inflammatory and anti-inflammatory factors in acute gastritis in mice. (A) NF-κBp65; (B) p-IκB-α; (C) Cox-2; (D) iNOS; (E) TNF-α; (F) IL-6; (G) IL-4; (H) IL-10. Normal, normal group; Control, HCl/ethanol-induced and treated with distilled water group; SC, HCl/ethanol-induced and treated with sucralfate 10 mg/kg group; FH100, HCl/ethanol-induced and treated with far infrared-processed hemp seed extract 100 mg/kg group; FH200, HCl/ethanol-induced and treated with far infrared-processed hemp seed extract 200 mg/kg group. The data were expressed as mean±SEM (n=7/each group). Significance: ^##P<0.01 and ^###P<0.001 vs. Normal and ^*P<0.05, ^**P<0.01 and ^***P<0.001 vs. Control.

염증성 매개 인자 발현량

Cox-2와 iNOS는 외부 자극에 의해 유도되는 염증성 효소이다. Cox-2는 염증 부위에서 prostaglandin을 합성하여 염증, 통증 및 발열을 유발한다. iNOS는 염증 반응에 의해 활성화되어 NO를 생성하여 혈관을 확장시키고 염증 반응을 촉진하며 세포 사멸을 유도한다(Hawkey, 2001; Rapôso 등, 2014).

Cox-2의 발현량 측정 결과(Fig. 5C), Normal군 대비 Control군은 유의하게 증가하였으며(P=0.004), 약물 투여군에서는 Control군 대비 FH 투여군에서만 유의적인 감소 효과를 나타냈다(P=0.002). iNOS 발현량 측정 결과(Fig. 5D), Normal군 대비 Control군은 유의하게 증가하였다(P=0.000). Control군 대비 모든 약물 투여군에서 유의적으로 감소하였으며, 특히 FH 200군에서 가장 우수한 발현 억제 효과를 보였다(SC, P=0.018; FH100, P=0.013; FH200, P=0.005). 이러한 결과는 FH 투여가 Cox-2와 iNOS의 발현을 억제함으로써 염증 반응과 세포 손상을 감소시키고, 이를 통해 위 조직을 보호할 수 있음을 시사한다.

염증성 cytokines 발현량

염증성 cytokines는 위 점막을 자극하여 과도한 면역 반응을 일으키며, 이는 위염 증상을 악화시키고 점막의 구조적 변화를 초래할 수 있다(Yeo 등, 2021). 염증 반응이 시작되면 TNF-α가 활성화되어 혈관 투과성을 증가시키고, 이로 인해 면역 세포가 염증 부위로 이동하면서 손상이 심화된다(Tong 등, 2021). 또한 세포 사멸을 유도하여 위 점막 세포를 파괴함으로써 조직 손상을 가중시키고 위염 증상을 가속화한다(Hesari 등, 2018). IL-6는 다양한 면역 및 비면역 세포에 의해 분비되며, 염증 반응을 촉진하고 급성 위염을 악화시킨다. 이 과정에서 조직 손상이 심화되어 만성 위염으로 발전할 위험이 있다(Berek 등, 1991). 또한 위 점막에서 염증성 물질 분비를 촉진하고 세포 재생을 억제하여 점막 회복을 저해한다(Tanaka 등, 2014).

TNF-α 발현량 측정 결과(Fig. 5E), Normal군 대비 Control군은 유의하게 증가하였으며(P=0.000), Control군 대비 모든 약물 투여군에서 발현량이 유의적으로 감소하였다(SC, P=0.002; FH100, P=0.005; FH200, P=0.003). IL-6 발현량 측정 결과(Fig. 5F), Normal군 대비 Control군은 2.44배 유의하게 증가하였다(P=0.000). Control군 대비 SC군 31.97%(P=0.001), FH100군 31.97%(P=0.001), FH200군 40.57%(P=0.000) 감소하여 모든 약물 투여군에서 유의미한 효과를 보였으며, 특히 FH200군이 가장 큰 발현 억제 효과를 나타냈다. 이러한 결과는 FH 투여가 NF-κB와 IκB-α 경로를 억제함으로써 염증성 cytokines의 발현을 억제하고, 이를 통해 염증 반응 완화하고 조직 손상을 예방할 수 있음을 시사한다.

항염증성 cytokines 발현량

IL-4는 주로 Th2 세포, 비만 세포, 호산구에서 생성되며, B 세포를 자극하여 항체 생성을 유도한다(Slomiany 등, 1999). 또한 대식세포의 기능을 조절하여 염증 반응을 억제하고 면역 반응을 강화한다(Mijatovic 등, 1997). IL-10은 TNF-α 및 IL-6의 생성을 억제하고 대식세포 활성을 감소시킨다. 또한 T 세포와 B 세포의 기능을 촉진하고 NF-κB의 활성화를 차단하여 염증 반응을 완화한다(Howard 등, 1993; Lee 등, 2010).

IL-4 발현량 측정 결과(Fig. 5G), Normal군 대비 Control군은 유의하게 감소하였으며(P=0.009), 약물 투여군에서는 Control군 대비 FH200군에서만 유의적인 효과를 나타냈다(P=0.004). IL-10 발현량 측정 결과(Fig. 5H), Normal군 대비 Control군은 유의하게 감소하였으며(P=0.001), 약물 투여군에서는 Control군 대비 FH200군에서만 유의적인 효과를 나타냈다(P=0.002). 이러한 결과는 FH 투여가 항염증성 cytokines의 발현을 증가시킴으로써 염증 반응을 억제하고 면역 체계를 안정화하여 조직 손상을 방지할 수 있음을 시사한다.

본 실험에서는 원적외선 처리된 대마종자 추출물(FH)이 HCl/에탄올로 유발된 급성 위염에 미치는 영향을 조사하였다. 실험 결과, FH를 투여한 군에서는 대조군에 비해 농도 의존적으로 위 점막 손상이 유의미하게 감소하였다. 또한, 혈청 내 ROS 수치가 감소하였고, 위 조직 내 NF-κB 활성화로 유도되는 염증 관련 인자들이 유의미하게 감소하였다. 특히, FH 200군에서는 p22^phox 단백질 발현 억제를 통해 ROS를 감소시키며, 항염증 사이토카인이 유의하게 증가하였다. 이러한 결과는 FH가 급성 위염에서 ROS를 줄이고, 산화 및 염증 반응을 완화하는 데 도움이 될 수 있음을 시사하며, 향후 관련 연구에서 유망한 후보 물질로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

본 연구는 한국연구재단의 기초과학연구사업(No.2018R1A5A2025272)의 지원을 받아 수행되었다.