Ⅰ. 서 론
버섯류는 균류 중에서 눈으로 식별할 수 있는 크기의 생식기관인 자실체를 형성하는 무리를 말한다. 전세계에 약 150만종의 버섯이 분포하고 있으며 2,000여종의 버섯이 식용으로, 그 중 300여종은 약용으로 사용되고 있다1,2). 버섯류는 흔히면역조절작용을 통한 항암효과가 있을 것으로 여겨지는데 이는버섯에 함유된 β-글루칸 성분 때문이다3,4). 버섯의 & beta;-글루칸중 표고버섯의 lentinan, 치마버섯의 schizophyllan, 구름버섯의 krestin 등은 일본에서 항암제로 개발되기도 하였다5).
꽃송이버섯은 버섯류 중 β-글루칸 함유량이 가장 높은 것으로 알려진 버섯이다. 꽃송이버섯의 β-글루칸 함유량은 일본식품분석센터에 따르면 약 43.6%였으며 이는 & beta;-글루칸이 많이 함유되어 있다는 아가리쿠스(11.6%) 영지버섯(8-15%), 송이버섯(18.1%), 잎새버섯(15-20%), 느타리버섯(7-12%) 등에 비해 2-3배 이상 높은 결과이다6).
꽃송이버섯은 1772년 Schaeffer가 Elvella ramosa라는 학명으로 처음 명명했지만 1781년 Wulfen에 의해 Clavaria crispa로 새로운 조합이 되어 Clavaria속으로 옮겨졌고 1821년 Fries에 의해 Sparassis crispa (Wulfen) Fries로 재명명되며 현재의 분류인 Sparassis속으로 편입되었다7). 꽃송이버섯은 순우리말로 꽃다발같은 모양에서 유래한 것으로 알려졌으며 구미에서는 컬리플라워같이 생겼다고 하여 Cauliflower mushroom이라고 불리며 일본에서는 꽃관버섯이라는 뜻의하나비라타케(ハナビラタケ)라고 불린다. 고온성 여름버섯으로 8-9월초 고산지대에 침엽수의 그루터기에서 발생하는데 자연상태에서 상당히 희귀하고 인공재배 역시 매우 어려운 것으로 알려져 있다8).
꽃송이버섯의 약리효과에 대한 연구는 1999년 동경약과 대학에서 꽃송이버섯에서 유래한 β-글루칸의 구조와 항종양 활성에 대해 보고한 후 약 20여년간 항암, 항염, 항산화, 항당뇨등 다양한 분야에서 이루어지고 있다6). 그러나 대부분 꽃송이버섯의 β-글루칸의 효과에 대한 개별 연구들이며, 꽃송이버섯의 전반적인 약리효과와 다양한 구성성분에 대한 종합적인 리뷰가 부족한 상황이다. 따라서 본 연구에서는 꽃송이버섯의 구성성분과 약리효과를 리뷰하고자 하였다.
Ⅱ. 방 법
1. 시험재료
PubMed, NDSL, J-STAGE, Google Scholar 등의 학술데이터베이스에 “Sparassis crispa”로 검색하여 2019년 2월까지 출판된 논문을 전수 조사하였다. 전체 검색된 271건의 논문 중 중복된 출판물 67건, 원본이 제공되지 않거나 다른 분야의 논문, 주제가 꽃송이버섯이 아닌 논문 등 포함시키기 어렵다고 판단되는 142건을 제외하고 62건을 리뷰 대상으로 하였다(Fig. 1).
Fig 1. Process of searching for and screening studies
Ⅲ. 결과 및 고찰
1. 구성성분 및 영양적 가치
꽃송이버섯은 탄수화물, 단백질, 지질 및 회분으로 구성되어 있다. 구성성분의 대부분은 탄수화물로 mannose, galactose, glucose, fructose, xylose 등이 함유되어 있으며 가장 함량이 높은 것은 β-글루칸이다 (Table 1). 꽃송이버섯의 건조한 자실체는 40% 이상이 β-글루칸으로 구성되어 있으며 이는 버섯 중에서 가장 높은 수치이다9). 그 외에도 polyphenols, flavonoids, terpenoids, phthalide계열 성분들이 함유되어 있다10-12).
Table 1. Approximate composition of Sparassis crispa (per 100 g dry sample)
꽃송이버섯 β-글루칸의 구조는 β-(1→3)-D-glucan에 3개의 잔기마다 하나의 β-(1→6)-D-glucosyl 측분지를 갖는 형태이다 (Fig. 2)13,14,15). 곡물의 식이섬유에 포함된 & beta;-글루칸들은 1,3결합 및 1,4결합을 갖는데 반해 버섯이나 효모에서 유래한 β-글루칸은 이러한 1,3-1,6 구조를 가진다. & beta;-글루칸이 면역조절 효과가 있다는 사실은 널리 알려져 있었으나어떤 경로로 작용하는지는 확실히 밝혀지지 않았으며 & beta;-글루칸의 분자구조, 분자량, 점성 등에 따라 활성의 크기가 달라진다는 사실만 밝혀져 있었다16). 2007년 소장 내에 주로 분포하는 myeloid receptor인 dectin-1 수용체에 의해 & beta;-글루칸이 인식되고 결합한다는 사실이 밝혀졌으며17) 같은 해에는 꽃송이버섯의 1.3-β-글루칸을 경구 섭취하면 면역력을 조절할 수 있으며 이 효과가 dectin-1 knockout 마우스에서는 상쇄되므로 dectin-1 수용체 결합이 꽃송이버섯의 면역조절효과를 나타내는 기전이라는 사실이 nature immunology에발표되었다18) 반면 여러가지 버섯류의 β-글루칸 중에서도 꽃송이버섯의 β-글루칸이 훨씬 높은 면역조절효과를 갖는다는 사실이 밝혀졌는데 저자는 이같은 차이가 치마버섯 & beta;-글루칸의 분자량이 450,000 Da 수준인데 반해 꽃송이버섯 & beta;-글루칸의 분자량이 2,000,000 Da 이상이라 점성이 더 낮다는 점과 치마버섯 β-글루칸은 모두 삼중나선구조를 갖는데 반해 꽃송이버섯은 불규칙한 단일나선구조와 삼중나선구조를 함께 갖는 점 때문이라고 판단하였다16).
Fig. 2. Primary structural model of β-1,3- 1,6-Glucan
꽃송이버섯은 아미노산을 8.2% 가량 함유하고 있으며 영지버섯의 1.7배, 복령의 6.6배 수준이다. 이 중 가장 많은 것은 glutamic acid와 aspartic acid이며 tryptophan, valine, leucine, arginine 등 성인과 어린이의 필수 아미노산들은 전체 아미노산 함량의 5.6%가량을 함유하고 있다(table 2)19). 꽃송이버섯은 미네랄을 1.6% 가량 함유하고 있으며 그 대부분은 칼륨으로 영지버섯의 4배, 상황버섯의 6배 수준이다. 칼륨 다음으로는 인, 나트륨, 마그네슘 순으로 함유되어 있으며 마그네슘은 복령보다 10배 이상 높다. 비타민 중에는 비타민 E가 0.41%나 들어있으며 비타민 D3 함량 역시 곰보버섯보다 3배 높은 수준이다. 간과 위장을 보호하고 풍미를 주는 glutamic acid와 aspartic acid의 함유량이 높고 성장, 발육 등에 중요한 tryptophan이나 arginine, 비타민 D3의 함량이 다른 버섯에 비해 높다는 점이 주목할 만하다19,20,21).
Table 2. Approximate amino acids, mineral and vitamin contents of Sparassis crispa (per 100 g dry sample)
꽃송이버섯은 hanabiratakelide A, B, C로 명명된 phthalide, methyl-dihydroxy- methoxy-methylbenzoate sparassol, methyl orsellinate 등의 sesquiterpenoid, steroid, nicotinamide, nucleotide 등의 성분들을 함유한 것으로 알려져 있다22,23). 이들 성분은 β-글루칸 외의 활성성분들로 알려져 있으며 hanabiratakelides는 vitamin C보다 높은 항산화 효과와 대장암에 대한 항암 효과를 갖는 것으로 밝혀졌으며12,24) sparassol은 꽃송이버섯이 2% 맥아수 배양액에서 화합물을 생성하고 항진균효과를 나타낸다고 보고했다25). sesquiterpenoid 또한 항염작용과 항진균효과가 있는 것으로 알려지고 있다26).
2. 약리효과
꽃송이버섯은 항암, 항염, 항산화, 항당뇨, 항비만 효과와 피부보호효과, 신경보호효과가 있는 것으로 알려져 있다. 가장 많이 연구된 분야는 면역조절과 항암효과로 세포와 동물에서 암세포의 증식을 억제하고 조혈반응을 증가시키며 신생혈관생성과 전이를 억제하여 항암효과를 갖는 것으로 밝혀졌다. 그 외에도 꽃송이버섯은 Th1. Th2 세포의 균형을 조절하고 항염증 cytokine의 활성을 증가시켜 염증을 억제하고 간기능손상, 당뇨병, 비만, 피부건조 및 신경퇴행성질환을 개선하는 효과가 밝혀졌다.
1) 면역조절 및 항암 효과
꽃송이버섯은 cytokine의 발현을 조절하고 신생혈관생성과 전이를 억제하고 조혈작용을 활성화하여 면역기능 강화 및 암세포 증식 억제 효과를 나타낸다. 이러한 면역조절 및 항암효과는 주로 꽃송이버섯의 β-글루칸에 의해 나타나는 것으로 알려졌지만 β-글루칸이 포함되어 있지 않은 저분자 분획물이나 phthalide 성분들에서도 면역조절 효과가 밝혀졌으며 균사체보다는 자실체의 효과가 높다고 밝혀졌다.
꽃송이버섯 β-글루칸은 후천적 면역과 선천성 면역을 모두 자극한다. 꽃송이버섯 β-글루칸을 마우스에 투여하였을 때IFN-γ, TNF-α, IL-12p70의 발현이 증가하였으며 이 같은 효과는 과립구 대식세포 콜로니 자극인자(GM-CSF)의 발현과 dectin-1 수용체 결합을 통해 나타나는 것이 확인되었다27,28). 꽃송이버섯 β-글루칸은 항원제시세포가 제시하는 항원을 제시받게 되면 GM-CSF 발현을 증가시키는 것이 밝혀졌으며29)체내에 흡수될 경우 소장의 끝부분의 Peyer’s patch의 M 세포에서 dectin-1 수용체와 결합하여 선천성 면역을 자극하는 것이 밝혀졌다18). 꽃송이버섯을 건강한 성인이 하루 300 ㎎씩8주 동안 섭취한 결과 섭취 전 대비 NK세포의 세포독성 활성이 강화되었으며 꽃송이버섯 추출물을 동물에 투여하면 염증을 유발하는 Th2세포 분화를 억제하면서 자가면역체계 Th1을활성화시켜 Th1/Th2 균형을 조절하는 역할을 하는 것으로 나타냈다30).
꽃송이버섯은 혈관신생을 억제하고 종양괴사인자를 자극하고 조혈작용을 강화하여 항암효과를 가지며 동시에 항암제로 인한면역기능의 손상으로부터 보호하는 효과가 있다. 꽃송이버섯β-글루칸은 세포와 동물에서 혈관내피성장인자 (VEGF) 발현 및 혈관신생을 억제하여 종양 성장 및 전이성을 억제하였다31). 꽃송이버섯 β-글루칸은 사람 혈청에 처리하였을 때 IL-8 합성을 증가시켰으며32) 백혈병 유도 ICR 마우스에 이소플라본아글리콘과 함께 투여하였을 때 백혈구 수와 비장 무게를 증가시켰다33) . 꽃송이버섯 β-글루칸은 비장 세포에서 TNF-α생성을 자극하는데 TNF-α는 GM-CSF의 분비를 증가시켜활성형 IL-12p70과 IFN-γ의 유도를 증가시킨다. 34,35). 꽃송이버섯 β-글루칸은 cyclophosphamide 항암제로 손상된 백혈구를 보호하고 GM-CSF나 IL-6같은 주요 cytokine의 생성을 도와 조혈 반응을 향상시켰다36,37). 폐암, 위암, 대장암, 유방암, 난소암, 자궁암, 전립선, 췌장암, 간암등이 있는 14명의 환자들에게 면역요법 lymphocyte transfer immunotherapy을 시행한 뒤 꽃송이버섯 분말(300 ㎎/day)을 평균 15개월 동안 경구 투여하였더니 9명에게서 호전 반응이 나타났다24,38). 이처럼 꽃송이버섯의 면역조절 및 항암작용은 β-글루칸으로 주로 연구가 되어있으나 β-글루칸이 포함되지 않은 꽃송이버섯의 저분자 분획물 역시 Th1 면역반응을 증가시켜 종양 증식을 억제하는 동시에 IFN-ℽ의 생성을 증가시키고 신혈관생성을 억제하는 효과가 밝혀지기도 하였다39,40) . 꽃송이버섯에서 분리한 phthalide인 hanabiratakelides A, B, C는 대장암 세포주인 Caco-2및 Colon-26의 증식을 억제하였다24) .
꽃송이버섯의 항종양효과는 균사체보다 자실체에서 더 높게 나타난다. Sarcoma 180 마우스에 꽃송이버섯 추출물(0,05㎖)을 15일간 경구 투여한 결과, 종양 성장 53%를 억제한 자실체 군이 5% 억제를 보인 균사체보다 항종양 효과가 높았다. 이러한 군간 차이는 β-글루칸의 구조량에 기인하는 것으로 저자는 판단하였다. 균사체의 β-글루칸의 구조는 β- (1-3)결합 D-glucopyranosyl 잔기가 적고, 분지 또한 적어 자실체의 β-글루칸과는 다르게 나타났기 때문이다36,41).
2) 항염 효과
염증은 특정 조직의 손상 또는 감염에 대한 일종의 생체 내반응으로 주요 매개체는 면역세포이다. 꽃송이버섯은 염증성 cytokine의 발현과 Th1. Th2 면역세포의 균형을 조절하여 관절염, 비염, 알레르기 등 염증성질환을 개선하는 효과가 있다. 항염효과는 꽃송이버섯의 β-글루칸 외에도 β-글루칸이 포함되어 있지 않은 분획물에서도 나타난다.
꽃송이버섯 추출물은 ovalbumin으로 유도한 비염 마우스에투여하였을 때 IFN-ℽ 발현을 자극하고 IL-4, IL-5, IgE 분비를 억제하여 마우스의 콧물과 가려움을 감소시켰다42)
꽃송이버섯 물추출물은 compound 48/80으로 유도한 면역과민 마우스에 투여하였을 때 IgE와 histamine 방출을 억제하여 염증성 사이토카인 TNF-α, IL-6, IL-1β, NF-κB 발현을 억제하는 경로로 전신적인 면역반응 과민반응을 억제하였다43) .
생체에 면역반응을 일으키는 항원 hapten을 지속적으로 투여하여 피부염을 유발한 NC/Nga 마우스의 혈액 IgE 수치와 scratching index가 꽃송이버섯을 경구 투여함으로써 감소하였고 Th1 세포를 활성화시키고 Th2 세포 활성화를 억제하여 Th1/Th2 균형을 조절하는 역할을 하였다30).
꽃송이버섯 에탄올 추출물은 MIA (monosodium iodoacetate)로 연골 파괴 및 통증을 유발하는 골관절염 모델에서 ROS 생성을 억제하고 NOX4, P47phox의 발현을 억제하는 기전으로 활막조직과 연골세포의 파괴를 억제하였다44).
메탄올추출물로부터 분리한 베타글루칸이 포함되지 않은 분획물을 LPS로 유도한 RAW 264.7 세포에 처리하였을 때산화질소, prostaglandin E2, TNF-α, IL-6, IL-1β, iNOS, COX-2 등 염증성 싸이토카인을 억제하였으며 이는 NF-κ B의 핵 내로의 translocation하는 것을 막는 기전으로 나타나는 것이 밝혀졌다45).
3) 항산화 및 간보호 효과
꽃송이버섯은 항산화효과가 있으며 산화적 손상으로부터간을 보호하는 효과가 밝혀졌다.
꽃송이버섯 에탄올 추출물은 CCl4로 간손상을 유도한 랫드에서 간조직을 보호하고 iNOS, COX-2 발현을 억제하고 간손상으로 인해 저해된 cytochrome P450 2E1의 발현을 회복하는 효과가 있었으며 실리마린과 병용 투여했을 때 그 작용이 더욱 강화되었다46).
DPPH assay에서 꽃송이버섯 자실체의 EC50은 0.82 ㎎/㎖로 상황버섯이 1.21 ㎎/㎖, 치마버섯이 1.24 ㎎/㎖인데 반해 더 높은 항산화 능이 나타났으며 꽃송이버섯 등 16종 버섯의 자실체와 균사체의 항산화능을 DPPH assay로 비교해 보았을 때 16종 모두 자실체에서 더 높은 항산화능이 나타나 버섯류의 경우 자실체가 균사체보다 더 항산화 효과가 크다는 것을 알수 있다47). 꽃송이버섯 추출물은 DPPH assay, ABTS assay, FRAP assay에서 모두 항산화능을 나타내었으며 이 같은 효과는 60℃에서 열수추출하였을 때 95℃ 추출보다 더 높게 나타났다48) .
꽃송이버섯에서 분리한 phthalide인 hanabiratakelides A, B, C는 in vitro SOD activity 평가모델에서 양성대조군으로 사용한 비타민C 보다 더 높은 항산화능을 보였으며 동시에 RAW 264.7 모델에서 질소산화물과 prostaglandin E2의 생산을 억제하였다12,49).
4) 항당뇨 효과
꽃송이버섯은 제1형, 제2형 당뇨병의 증상을 개선하는 효과가 있다. 꽃송이버섯을 3주 혹은 6주간 투여한 제2형 당뇨병 모델 KK-Ay 마우스에 투여하였을 때 대조군에 비해 adiponectin의 혈장 수치가 증가하고 혈당 및 인슐린 수치는 감소했다. triglycerides와 총 콜레스테롤의 혈청 수준이 저하되었고 장간막 지방 세포의 크기를 감소시켜 제2형 당뇨병 모델에서의 인슐린 저항성과 혈당조절능력, 심혈관질환 증상에 효과를 보였다50).
당뇨병환자의 경우 상처치유는 주요한 임상문제이다. 꽃송이버섯 추출물은 streptozotocin으로 유도한 제1형 당뇨병 모델 동물의 혈중 인슐린 수치가 감소되었고51) 콜라겐 재생 및상피화 등의 증가와 상처 봉합 및 type-1 콜라겐 합성을 촉진하여 피부 상처를 개선 시켰다52).
5) 항비만 효과
꽃송이버섯 추출물은 간에서 지방산과 콜레스테롤 합성을 억제하고 에너지 소비를 증가시켜 항비만 효과를 나타낸다.
꽃송이버섯을 식이에 첨가한 랫드는 대조군 대비 간의 triacylglycerol과 콜레스테롤 합성을 용량 의존적으로 억제하였으며 에너지 소비는 증가되었다. 이로 인해 복부 지방량이 뚜렷하게 감소하였다53). 고콜레스테롤 식이를 공급한 랫드에분변 스테롤 배설량을 측정한 결과 꽃송이버섯 추출물을 식이에 포함한 군이 대조군 대비 콜레스테롤과 담즙산 배설량이 많았으며 콜레스테롤 합성에 작용하는 HMG-CoA 효소의 발현은 억제하였다. 이 같은 효과는 추출물 섭취군에서 원물이나잔사 섭취군보다 높게 나타났다54). 고지방식이로 비만을 유도한 흰쥐에 꽃송이버섯 분말을 섭취하게 한 결과 대조군 대비 체중증가, 식이섭취량, 간 콜레스테롤 발현량, 내장지방 무게가용량의존적으로 감소하였다55,56). 3T3-L1 지방전구세포에꽃송이버섯을 처리한 결과 지방합성이 저하되었으며 지방분해효소인 CPT-1과 UCP-2의 발현이 증가되었다. 고지방식이에 의해 비만을 유도한 동물에서 용량의존적으로 실험동물의 체중을 감소시켰으며 특히 복부지방의 지표로 사용되는 후복막백색지방은 양성대조군인 caffeine보다 더 많이 감소시켰다57) .
6) 그 외 효과
그 외에도 꽃송이버섯은 혈압강하 및 신경보호효과, 항혈전효과, 갱년기 증상 개선효과 및 피부보습, 피부콜라겐 합성 증가 효과 등이 밝혀져 있다.
본태성고혈압 동물모델에 꽃송이버섯을 투여한 결과 대조군 대비 뇌졸중 발병률과 사망률을 개선하였으며 고혈압을 개선하는 효과가 있었다58). PC12세포를 뇌세포로 분화시키고 꽃송이버섯 분획물을 처리한 결과 세포 생존률을 증가시키고 세포자살(apoptosis)을 억제시켰다59).
꽃송이버섯 자실체에 함유되어 있는 효소인 wulfase를 분리하여 사람의 혈액에 처리한 후 항혈전 효과를 평가한 결과Xa와 트롬빈 활성을 억제하여 혈액응고를 막는 효과를 나타냈다60) . 또한 피브린을 이용한 혈전용해모델에서 꽃송이버섯의 에틸아세테이트 분획물은 혈전 용해 활성을 보였으며 트롬빈 저해 활성과 DPPH assay에서 모든 분획물 중 가장 높은 항산화능을 나타냈다61).
꽃송이버섯 β-글루칸과 유산균을 난소를 절제하여 유도한갱년기 모델에 함께 투여한 결과 여성호르몬성 작용은 나타나지 않으면서 갱년기 증상인 꼬리피부 온도를 낮추었으며 지방 대사가 개선되었다62).
저단백식이 랫드에 꽃송이버섯을 함께 투여한 결과 대조군 대비 각질층의 재생시간이 단축되고 콜라겐 합성이 증가되었다. 건강한 성인에게 꽃송이버섯 320 ㎎/day를 섭취하게 한 결과 4주 후 대표적인 피부보습 지표인 경피수분량 손실(TEWL)을뚜렷하게 억제하였다52).
Ⅳ. 결 론
버섯은 식용 또는 약용으로 인류와 긴 관계를 맺어 왔다. 꽃송이버섯은 버섯류 중 β-글루칸 함유량이 가장 높은 것으로 알려지면서 최근 항암, 항염, 항산화, 항당뇨 등 약리연구가 활발하게 이루어지고 있다. 주요학술데이터베이스에서 꽃송이버섯의 구성성분과 약리효과에 대해 다룬 62건의 논문을전수조사한 결과 아래와 같은 결론을 얻었다.
첫째, 꽃송이버섯을 구성하는 성분 중 β-글루칸이 가장 많으며 건조한 자실체의 40% 이상이 β-글루칸으로 구성되어 있다. glutamic acid, aspartic acid, tryptophan 등의 아미노산 함량과 비타민 D 함량이 다른 버섯에 비해 높다.
둘째, 꽃송이버섯은 신생혈관생성과 전이를 억제하고 cytokine 발현과 조혈작용에 영향을 미쳐 면역기능조절 및 항암 효과를 갖는다. 또한 염증성 cytokine 발현 조절을 통한 항염효과, 산화적 손상으로부터 간보호 효과, 1, 2형 당뇨와 이상지질혈증을 개선하거나 피부를 보호하는 효과를 갖는다.
셋째, 꽃송이버섯의 β-글루칸은 분자량이 매우 크고 점성이 낮으며 단일나선과 삼중나선을 함께 갖는 특징을 갖는데 그로 인해 다른 버섯보다 더 높은 면역조절 효과를 갖는다. 꽃송이버섯의 β-글루칸은 dectin-1 수용체에 인식되고 결합하며약리효과 역시 dectin-1 수용체에 의존적이다.
넷째, 꽃송이버섯의 약리효과는 주로 β-글루칸에 의해 나타나는 것으로 알려져 있지만 β-글루칸이 포함되어 있지 않은저분자 분획물이나 phthalide 성분들에서도 면역조절, 항암 및 항산화 효과가 밝혀졌으며 균사체보다는 자실체의 효과가 높다.
본 리뷰는 꽃송이버섯의 구성성분과 약리효과에 대한 포괄적인 정보를 제공한다. 향후 약동학적인 연구와 급만성 독성시험 결과가 이루어진다면 더 명확한 작용기전 규명과 산업화에 도움이 될 것으로 보인다.
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