한약재 ‘사삼’, 골절 치유 촉진 효과 입증

[한의신문] 한약재 ‘사삼(沙參, Adenophorae Radix)’의 골재생 메커니즘이 분자 수준에서 규명됐다.

참잘함한방병원(병원장 윤유석·이상호) 연구팀과 경희대학교 약학대학 한약학과 오명숙 교수 연구팀은 전통 한약재 ‘사삼’의 골절 치유 촉진 효능을 과학적으로 규명한 연구결과를 분자과학 분야의 권위지인 SCI급 국제학술지 ‘International Journal of Molecular Sciences(IF=4.9)’에 게재했다고 밝혔다.

‘Network Pharmacology and Molecular Docking Combined with In Vivo Validation to Elucidate the Molecular Mechanisms of Adenophorae Radix in Fracture Healing’이라는 제목으로 게재된 이번 연구는 네트워크 약리학과 동물실험을 결합한 체계적 검증을 통해 사삼의 골재생 메커니즘을 분자 수준에서 밝혀냈다.

연구팀은 60종 한약재 중 골절 관련 선행 논문·특허·가격 수급을 종합 검토해 11종의 후보 소재를 추려낸 이후 두 단계의 세포실험을 거쳐 최종 소재를 선발했다. 이를 통해 파골 억제와 조골 활성을 동시에 보인 ‘사삼’을 최종 후보로 선정해 연구를 진행했다.

먼저 연구팀은 생쥐 대퇴골 골절 모델에서 사삼 추출물의 단기(7일)·장기(5주) 효과를 분석했다.

단기 투여 결과, 뼈 형성의 핵심 유전자인 Runx2와 오스테오칼신(OCN)이 대조군 대비 유의하게 증가해 골절 직후부터 조골세포 분화를 빠르게 활성화시키는 것으로 나타났다.

혈관생성·염증조절·대사최적화 메커니즘 규명

또한 장기 투여에서는 40mg/kg 및 200mg/kg 두 용량으로 5주간 마우스에 투여한 뒤 마이크로 CT 분석 결과, 사삼 투여군에서 골절로 감소했던 골밀도(BMD)와 골량이 용량 의존적으로 회복됐다. 특히 200mg/kg 투여군에서는 소주골 수(Tb.N) 증가, 연결 밀도 개선 등 뼈 미세구조가 현저히 개선, 사삼이 단순히 뼈를 붙이는 것을 넘어 뼈의 질적 구조까지 강화한다는 사실을 입증했다.

이와 함께 유전자 발현 분석에서도 ALP(p<0.01), OCN(p<0.05), Runx2(p<0.05), OSX(p<0.05), COL2a1 등 조골세포 관련 마커가 모두 상향 조절됐으며, TRAP 발현 증가(p<0.01)는 조율된 파골 활성을 통한 골 리모델링이 병행됨이 확인됐다.

아울러 네트워크 약리학과 분자 도킹 분석법을 통해 사삼의 작용 기전을 유추한 결과, 사삼의 주요 활성 성분인 β-시토스테롤, 사이클로아르테놀 아세테이트 등이 HIF1A, PTGS2(COX-2), PPARG라는 3대 핵심 표적에 작용할 것으로 예측했다.

실제 HIF1A는 골절 부위 혈관 신생을 촉진해 산소·영양소 공급을 개선하고, PTGS2는 염증을 조절하면서 뼈 대사 균형을 유지하며, PPARG는 에너지 대사를 최적화해 조골세포 분화를 돕는다. 이러한 다중 표적 조절은 사삼 투여군의 골수에서 세 유전자 모두 유의하게 증가, 동물실험을 통해 이를 검증했다.

향후 임상시험 통해 사삼의 효능 추가 검증

이번 연구는 ‘강골단’의 주요 구성 약재인 사삼의 과학적 근거를 제공하는 것으로, 사삼은 단일 경로가 아닌 △혈관 생성 △염증 조절 △대사 최적화라는 세 가지 기전을 동시에 작동시켜 골절 치유 전 과정을 지원한다는 것이 분자 수준에서 입증됐다.

윤유석 병원장은 “사전 실험에서 여러 한약재 중 사삼의 우수한 골재생 효능을 확인했고, 조골세포와 파골세포 조절 효과가 가장 뛰어난 사삼에 대한 골절 치유 효능을 규명했다”고 밝혔다.

또 이상호 병원장은 “이번 연구는 SCI급 논문 게재와 더불어 특허 출원됐으며, 향후 골절 환자의 치유 기간 단축과 골다공증 환자의 골다공증 예방에 도움을 줄 것으로 기대된다”고 말했다.

현재 골절 치료는 주로 기계적 고정에 의존하고 있으며, 전체 골절의 5∼10%는 지연유합이나 불유합으로 진행돼 환자의 부담이 크며, 염증 억제·뼈 형성 촉진·뼈 흡수 조절을 동시에 수행하는 약물은 아직까지 부재한 상황이다. 이에 연구팀은 향후 임상시험을 통해 인체에서의 효능을 추가 검증해 나갈 계획이다.

한편 이번 연구는 참잘함한방병원, 경희대 약학대학이 공동 연구로 수행했으며, 한국보건산업진흥원(KHIDI)과 서울 지역혁신체계(RISE) 사업의 지원을 받았다.