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삼림욕의 효과, 그 비밀을 풀었다 보기
제목 삼림욕의 효과, 그 비밀을 풀었다
연구팀 신경과학연구단 이창준 박사 연구팀 조회수 15129
파일첨부 20161004 [KIST 보도자료] 산림욕의 효과  
삼림욕의 효과, 그 비밀을 풀었다


- KIST-식품연 공동연구로 소나무 피톤치드의 진정-수면효과와 그 작용기전을 규명

- 피톤치드 성분 ‘알파-피넨(α-pinene)’이 진정작용 효과와 수면의 질 개선
 

바쁜 일상에 지친 현대인에게 삼림욕과 등산은 건강과 활력을 불어넣어주는  방법으로 각광받고 있다. 삼림욕의 효과는 침엽수들이 만들어 내는 피톤치드(Phytoncide)에 의한 것으로, 다양한 생리활성이 보고되어 왔다. 국내 연구진이 이 피톤치드의 진정효과에 대한 과학적 작용기전(메커니즘)을 규명했다고 밝혔다.

한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 신경과학연구단 이창준 박사 연구팀과 한국식품연구원(식품연, 원장 박용곤) 특수목적식품연구단 조승목 박사 연구팀은 공동으로 융합·협력 연구를 통해 소나무 피톤치드*의 진정-수면 효과와 그 작용기전을 규명하는데 성공했다. 
 *우리나라의 산림에서 소나무는 약 37%의 가장 큰 비중을 차지하고 있으며(한국의 산림    자원평가, 산림청, 2013), 특히 삼림욕을 하는 침엽수림에서 소나무는 우리가 가장 흔히    접할 수 있는 품종이다. 

그간 피톤치드의 다양한 효능 중 심신을 편안하게 해주는 진정작용은 잘 알려져 있음에도 불구하고, 정확한 메커니즘(작용기전)이 밝혀지지 않았었다. 이번 KIST와 식품연의 공동 연구로 이를 과학적으로 규명하는데 성공했다. 

연구팀은 소나무 피톤치드의 진정작용 및 수면개선 작용기전(메커니즘)을 밝히기 위해 소나무 피톤치드의 가장 대표적인 성분인 알파-피넨(α-pinene)을 이용했다. 진정-수면과 관련된 다양한 신경세포 및 동물 실험들을 통해 알파-피넨(α-pinene)의 진정-수면 효과와 메커니즘을 과학적으로 입증하였다.

알파-피넨을 동물에 투여한 결과, 낮은 농도(25 mg/kg 이상)에서 진정작용을 보였으며, 높은 농도(100 mg/kg)에서 수면을 개선하는 효과까지 있는 것으로 확인되었다. 특히, 수면제(졸피뎀, Zolpidem)와 달리 수면의 질 저하 없이 수면을 개선하는 것으로 나타났고, 이러한 수면 효과는 알파-피넨이 GABA A형 수용체*를 활성화시켜 GABA에 의한 신경전달 과정을 연장시키는 것으로 신경세포 및 동물실험을 통해 작용기전을 증명했다.
* GABA 수용체에는 A형과 B형 두 가지가 있는데, 졸피뎀 등 벤조디아제핀 계열의 수면제는 GABA A형 수용체에 결합하여 수면 개선 효과를 나타내는 것으로 알려져 있다.

KIST 이창준 박사는 “본 연구는 한국식품연구원과의 첫 번째 공동 연구로, 천연물 유래 성분의 수면 개선 효과와 그 작용 기전을 최초로 행동학적, 전기생리학적, 구조학적으로 접근한 공동연구의 좋은 모델로, 이러한 공동연구를 통한 상호 협력을 통하여 천연물 기반 수면제 개발 연구를 계획 중에 있다.”고 밝혔다. 
식품연 조승목 박사는 “이번 연구성과를 바탕으로 KIST 배애님, 박기덕 박사 연구팀과 협동연구사업을 통해 더 발전된 연구개발에 힘쓸 것이며, 천연물 기반 수면제를 개발하는데 매진하고 있다.”고 밝혔다.

본 연구는 한국식품연구원의 ‘수면개선 식품소재 유래 수면제 후보소재 및 선도물질’ 과제와 한국연구재단 리더연구자사업 ‘신경교세포 연구단’ 과제로 수행되었으며, 연구 결과는 약리학 분야의 저명 국제학술지인 ‘분자약리학(Molecular Pharmacology)’ 최신호에  8월 29일자 온라인 판에 게재되었다.

<그림설명>

소나무 피톤치드 알파-피넨의 진정-수면 효능 및 작용기전 개요도

<그림 1> 소나무 피톤치드 알파-피넨의 진정-수면 효능 및 작용기전 개요도 
소나무 피톤치드의 주성분인 알파-피넨은 진정 작용와 수면개선 효과를 모두 가지고 있으며, 이러한 효과는 알파-피넨이 중추신경계의 GABA A형 수용체에 결합하여 GABA에 의한 억제성 신경전달을 연장시켜 나타내는 것으로 확인되었다.

동물을 이용한 소나무 피톤치드 알파-피넨의 진정-수면 효과

<그림 2> 동물을 이용한 소나무 피톤치드 알파-피넨의 진정-수면 효과
알파-피넨을 쥐에 투여한 결과, 낮은 농도(25 mg/kg 이상)에서 진정작용을 보였으며, 높은 농도(100 mg/kg)에서는 수면개선 효과를 나타내었다. 특히, 수면제와 달리 수면의 질 저하 없이 수면을 개선하는 것으로 확인되었다. 경쟁약물 시험법을 통해 동물에서 GABA A형 수용체를 활성화시킨다는 기전을 증명하였다.

신경세포를 이용한 알파-피넨의 전기생리학적 효능 및 기전 연구결과

<그림 3> 신경세포를 이용한 알파-피넨의 전기생리학적 효능 및 기전 연구결과 
알파-피넨이 수면에 영향을 미치는 기전을 확인하기 위하여 전기생리학 실험을 수행하였다. 기존에 널리 사용되고 있는 수면제인 졸피뎀과 마찬가지로, 알파-피넨은 GABA A형 수용체에 작용하여 GABA에 의한 억제성 신경전달 과정을 연장시키는 것으로 확인하였다. 

알파-피넨의 GABA A형 수용체에 대한 결합력 시뮬레이션 모식도

<그림 4> 알파-피넨의 GABA A형 수용체에 대한 결합력 시뮬레이션 모식도
알파-피넨의 GABA A형 수용체에 결합력 예측을 위하여 단백질 3차원 구조 및 결합모드 예측 결과 일반적으로 잘 알려진 벤조디아제핀 결합부위에 알파-피넨이 졸피뎀, 플루마제닐과 유사한 결합형태를 보여주는 것을 확인하였다.





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