Effects of Rheum palmatum L. and its active compounds on psoriasis using network pharmacology-based analysis = 대황 (大黃, Rheum palmatum L.)의 항건선 효능에 대한 연구: 네트워크 약리학 분석 및 실험 연구를 통한 치료 타겟 예측 및 기전 연구
저자
발행사항
서울 : 동국대학교 일반대학원, 2022
학위논문사항
학위논문(박사)-- 동국대학교 일반대학원 : 한의학과 생리학전공 2022. 8
발행연도
2022
작성언어
영어
주제어
발행국(도시)
서울
형태사항
75 p. ; 26 cm
일반주기명
지도교수: 양인준
UCI식별코드
I804:11020-000000084497
DOI식별코드
소장기관
Background: Rheum palmatum L. is a medicinal plant that has been traditionally used to treat various diseases, such as fever and abdominal pain. Rheum palmatum L. has been indicated in many traditional prescriptions to treat psoriasis.
Aim of the study: To investigate the anti-psoriatic effects of an ethanolic extract of Rheum palmatum L. (RPE) and its chemical constituents, as well as the underlying mechanisms.
Materials and methods: Network pharmacological analysis was performed to investigate the potential targets of RPE components, including rhein, emodin, chrysophanol, aloe-emodin, physcion, as well as their related signaling pathways. Imiquimod (IMQ)-induced psoriasis-like skin inflammation was used to investigate the effect of RPE in vivo. The anti-inflammatory effects of RPE components and the underlying mechanism were examined using PI (PMA/ionomycin) stimulated EL-4 cells and M5 (IL-1α, IL-17A, IL-22, oncostatin M, plus TNF-α) stimulated HaCaT cells.
Results: Network pharmacological analysis revealed that RPE components target various genes that are linked to psoriasis-related signaling pathways. Topical application of RPE significantly alleviated psoriasis-like symptoms including erythema, scaling, and thickening in IMQ-treated mice. The skin levels of inflammatory molecules and proliferation markers were reduced by treatment with RPE, compared with the IMQ group. Among five components of RPE, rhein and emodin showed the inhibitory effects on TNF-α and IL-17 production in PI-stimulated EL-4 cells. Rhein and emodin also attenuated the productions of CXCL8, CXCL10, CCL20, and MMP9 as well as reduced proliferation in M5-stimulated HaCaT cells. Chrysophanol, aloe-emodin, and physcion were less effective than rhein and emodin in the suppression of inflammatory response and keratinocyte proliferation. The effects of these compounds might be through inhibiting ERK, STAT3, and NF-κB signaling pathways.
Conclusion: This study scientifically demonstrated the efficacy of RPE on the IMQ-induced psoriasis-like model by suppressing skin inflammation and suggested that rhein and emodin might be the main contributors to the anti-psoriatic effect of RPE.
배경: 대황 (大黃, Rheum palmatum L.)은 전통적으로 발열, 복통, 변비와 같은 다양한 증상을 치료하는데 활용되어 왔으며, 특히 건선 치료를 위한 처방에 다빈도로 사용되어 온 약재이다.
목적: 대황과 그 주요 구성 성분의 항건선 효능 및 기전에 대해 명확히 밝혀진 바가 없어, 본 연구를 통해 이를 확인하고자 하였다.
방법: 대황의 주요 구성성분인 rhein, emodin, chrysophanol, aloe-emodin, physcion의 잠재적 치료 타겟과 세포내 신호 전달 경로를 조사하기 위해 네트워크 약리학적 분석을 실시하였다. 대황 에탄올 추출물의 항건선 효능을 연구하기 위해 imiquimod로 유도된 건선 유사 마우스 모델을 사용하였다. Phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA)/ionomycin로 자극한 마우스 유래 T 림프구 세포주 EL-4 세포와 interleukin (IL)-1α, IL-17A, IL-22, oncostatin M, tumor necrosis factor (TNF)-α로 자극한 인간 유래 각질형성세포주 HaCaT 세포를 이용하여 대황 주요 구성성분의 항염증 효능 및 기
전을 확인하고자 하였다.
결과: 네트워크 약리학적 분석 결과, 대황 에탄올 추출물의 구성 성분 rhein, emodin, chrysophanol, aloe-emodin, physcion이 COX-2 단백질을 치료 타겟으로 하는 것으로 나타났다. 대황 에탄올 추출물을 건선 유사 마우스 모델에 국소 도포시 발진과 두꺼운 각질을 유의하게 개선하였다. 또한 피부 병변부의 전염증성 사이토카인 측정 결과, 대황 에탄올 추출물 국소도포시 IL-17, TNF-α, IFN-γ, IL-6, VEGF의 생성을 효과적으로 억제하였다. 대황의 주요 구성성분인 rhein과 emodin은 EL-4 세포에서 PMA/ionomycin 처리에 의해 유도된 TNF-α와 IL-17 생성을 효과적으로 억제하였다. 또한, rhein과 emodin은 HaCaT 세포에서 IL-1α, IL-17A, IL-22, oncostatin M, TNF-α 처리에 의해 유도된 염증성 케모카인 C-X-C Motif Chemokine Ligand (CXCL) 8, CXCL10, C-C Motif Chemokine Ligand (CCL) 20 및 matrix metalloproteinase (MMP) 9의 생성을 억제하였을 뿐만 아니라, 이들의 생성과 관련한 신호전달경로인 ERK, STAT3 및 NF-κB의 활성화를 억제하고, HaCaT세포의 과다한 증식을 억제하였다.
결론: 대황 에탄올 추출물은 건성 치료 효능을 갖고 있으며, 이는 rhein, emodin의 염증 억제 및 각질형성세포 증식 조절을 통한 것으로 나타났다.
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