Abstract


BACKGROUND: Usually, human enteroviruses (HEV) infections cause various symptoms including the hand-foot-mouth disease (HFMD), common cold, myocarditis, acute hemorrhagic conjunctivitis, encephalitis, poliomyelitis, and aseptic meningitis. Especially, some HEVs including enterovirus71 (EV71) and coxackievirus16 (CVA16) cause HFMD with neurological complications that may lead to death. Also, big outbreaks were reported in many countries. However, there are still no specially approved antiviral drugs and vaccines highly effective against HEVs. Additionally, because many HEVs cause diseases in children, the antiviral agents against HEVs should have lower level of side effects compared to others. Based on these backgrounds, several materials including compounds from plants have been tested for a role in the effective inhibition of viruses and virus-specific functions with lower level of side effects, and some may prevent the emergence of resistant mutant types.
METHODOLOGY: The antiviral activity of plant extracts was determined by cytopathic effect (CPE) reduction method and western blot assay. Vero cell was used to identify the antiviral activity of plant extracts.
RESULTS: Our results demonstrated that Hedera helix containing hederasaponin B showed significant antiviral activity against EV71 subgenotypes C3 and C4a by reducing the formation of a visible CPE. Hederasaponin B also inhibited the viral VP protein expression, suggesting the inhibition of viral capsid protein synthesis. Additionally, Phyllanthus urinaria corilagin showed antiviral activities against EV71 and CVA16.
CONCLUSION: These results suggest that Hedera helix extract containing hederasaponin B and Phyllanthus urinaria containing corilagin can be novel drug candidates against HFMD caused by EV71 and CVA16


Ⅰ. 들어가는 말


  수족구병(Hand-Foot-Mouth disease, HFMD)은 주로 엔테로바이러스에 의해 일어나는 전염성이 강한 질환으로 소아의 손과 발에 수포를 형성하며 고열 등의 다양한 증상을 동반한다. 수족구병은 다양한 엔테로바이러스에 의해 발생이 가능하나 주로 엔테로바이러스 71형(EV71)과 콕사키바이러스 16형(CVA16)이 중요한 원인체이며 뇌염이나 마비 등을 일으키기도 한다. 특히, 엔테로바이러스 71형은 단순 수족구병 증상외 신경증상을 동반한 소아 사망을 야기 할 수 있다[1,2,3]. 최근, 엔테로바이러스 71형에 의한 사망환자를 동반한 대규모 수족구병 발생이 아시아 국가들을 중심으로 꾸준히 보고되고 있으며, 2000년도 중반 이후 다수의 사망환자를 포함한 치명적인 수족구병의 원인은 엔테로바이러스 71형의 C4a 아형으로 알려진 바 있다[4]. 하지만 이런 심각한 상황에도 불구하고 아직까지 공식적으로 허가가 완료된 백신이나 치료제는 없는 상황이다. 본 글에서는 이러한 배경을 근거로 소아를 수족구병으로부터 안전하게 보호하기 위해 진행된 천연 식물을 이용한 엔테로바이러스 치료제 개발 연구에 대해 소개하고자 한다.


Ⅱ. 몸 말


  항바이러스제 연구는 크게 기존에 허가가 완료된 특정 바이러스에 대한 항바이러스제를 다른 바이러스에 적용해보는 방법과 새로운 신약을 개발하는 두 가지 방법으로 나눌 수 있다. 연구를 수행하기에 앞서 시간과 비용을 단축시키기 위해 기존에 사용 중인 항바이러스 제제를 수족구 유발 엔테로바이러스에 적용해 보았으나 대부분이 효과가 없음으로 확인되었다. 따라서 본 연구에서는 사용 시 부작용을 최소화 할 수 있는 다양한 천연 식물을 이용하여 수족구병의 주 원인체인 엔테로바이러스 71형과 콕사키바이러스 16형에 대한 억제 효과를 확인하였다. 엔테로바이러스 71형과 콕사키바이러스 16형을 베로세포에 감염시킨 후 감염된 바이러스가 세포를 공격하여 나타나는 전형적인 세포병변효과(cytopathic effect)를 확인 후 다양한 천연물 라이브러리를 이용하여 이러한 세포병변 억제 효과를 확인하였으며 이와 병행하여 천연물 추출물 자체가 세포에 독성을 유발하는지의 여부도 동시에 확인하였다. 항바이러스 효과를 확인하기 위한 방법으로는 SRB(sulforhodamine B) 염색법이 사용되었으며[5,6], 확보된 천연물에 대한 실험을 진행한 결과 아이비엽과 진주초 2가지 식물이 항 엔테로바이러스 활성을 가지는 것을 확인하였다. 이후 아이비엽과 진주초에서 가장 큰 항 엔테로바이러스 활성을 보이는 단일 화합물(single compound)을 분리한 결과, 각각 hederasaponin B와 corilagin 임을 확인할 수 있었다. 아이비엽에서 추출한 hederasaponin B의 경우, 특히 수족구병의 가장 주요한 원인체인 엔테로바이러스 71형 중 C3 및 C4a 아형에 대해 억제효과를 가지는 것을 확인하였다(Figure 1, 2).

Hederasaponin B가 엔테로바이러스 71형의 주요한 VP 단백질 발현을 억제할 수 있는지 여부를 확인하기 위해 Western blot 실험을 진행하였다. 실험결과 대조군인 Ribavirin에 비해 hederasaponin B로 처리하였을 때 엔테로바이러스 71형의 단백질 발현을 억제하는 효과가 높음을 확인할 수 있었다(Figure 3).

다음으로, 진주초에서 추출한 corilagin을 이용한 실험을 진행하였다. 실험결과, 수족구병의 가장 주요한 원인체인 엔테로바이러스 71형과 콕사키바이러스 16형에 대해 corilagin을 사용하였을 때, 뚜렷한 항바이러스 효과가 있음을 동일한 실험방법을 통해 확인하였다. Corilagin을 처리하였을 때, 대조군에 비해 바이러스의 세포병변효과가 현저히 감소되는 것을 확인하였다(Figure 4, 5).


Ⅲ. 맺는 말


  우리나라는 최근 대규모의 엔테로바이러스 감염으로 인해 수많은 수족구병 사망환자가 발생한 중국 등의 아시아 국가들과 인접해 있어 이와 동일한 사태가 발생할 가능성이 매우 높다. 따라서 이에 대한 백신 및 치료제 확보가 시급한 실정으로 질병관리본부에서는 수족구병에 대한 백신 및 치료제 연구를 꾸준히 진행해오고 있으며, 특히 본 연구를 통해 아이비엽에서 추출한 hederasaponin B와 진주초에서 분리한 corilagin이 수족구병을 유발하는 엔테로바이러스에 대한 항바이러스 효과가 있음을 확인할 수 있었다. Hederasaponin B와 corilagin의 항 엔테로바이러스 기전을 밝히는 연구가 추가적으로 진행될 예정이며, 향후 실용화 연구를 통해 이 물질들이 치료제로 사용될 수 있을 것으로 기대된다.


Ⅳ. 참고문헌


1. Chumakov, M., Voroshilova, M., Shindarov, L., Lavrova, I., Gracheva, L., Koroleva, G., Vasilenko, S., Brodvarova, I., Nikolova, M., Gyurova, S., Gacheva, M., Mitov, G., Ninov, N., Tsylka, E., Robinson, I., Frolova, M., Bashkirtsev, V., Martiyanova, L. and Rodin, V. 1979. Enterovirus 71 isolated from cases of epidemic poliomyelitis-like disease in Bulgaria. Arch Virol60, 329-340.
2. McMinn, P. C. 2002. An overview of the evolution of enterovirus 71 and its clinical and public health significance. FEMS Microbiol Rev26, 91-107.
3. Wang, S. M., Lei, H. Y., Huang, K. J., Wu, J. M., Wang, J. R., Yu, C. K., Su, I. J. and Liu, C. C. 2003. Pathogenesis of enterovirus 71 brainstem encephalitis in pediatric patients: roles of cytokines and cellular immune activation in patients with pulmonary edema. J Infect Dis188, 564-570.
4. Zhao L, Zhang SL, Tao JY, Pang R, Jin F, Guo YJ, Dong JH, Ye P, Zhao HY, Zheng GH: Preliminary exploration on anti-inflammatory mechanism of corilagin (beta-1-o-galloyl-3,6-(r)-hexahydroxydiphenoyl-d-glucose) in vitro. International immunopharmacology. 2008. 8(7):1059-1064.
5. Lin, Z. X., Hoult, J. R. and Raman, A. 1999. Sulphorhodamine B assay for measuring proliferation of a pigmented melanocyte cell line and its application to the evaluation of crude drugs used in the treatment of vitiligo. J Ethnopharmacol66, 141-150.
6. Choi HJ, Kim JH, Lee CH, Ahn YJ, Song JH, Baek SH, Kwon DH: Antiviral activity of quercetin 7-rhamnoside against porcine epidemic diarrhea virus. Antiviral research. 2009. 81(1):77-81.