곤충의 효능 및 흰점박이꽃무지의 약리성

곤충의 효능 및 굼벵이의 약리성

 

곤충 및 곤충산물을 식용 약용으로 이용한 것은 수렵시대의 인분화석에 대한 분석에서도 알 수 있듯이 오랜 역사를 가지고 있다.

동물성 단백질의 공급원이면서 우리 선조들이 치료약물을 찾고자 실제로 먹어보고 효능을 기록해 놓아 임상실험을 이미 거쳤다는 점에서 대단한 활용가치를 지녔다고 볼 수 있다.

따라서 많은 나라에서 누에나 꿀벌을 위시하여 백여종에 대한 곤충의 식용화 및 유용성분의 산업화가 진행중이다.

여기서는 곤충산물에 대한 기능성 연구동향을 중심으로 앞으로의 이용전망을 점검하기로 한다.

-<농촌진흥청 자료>

 

1. 곤충산물의 이용 연구 동향

 

가. 세계적 동향

약용곤충은 민간요법으로 전래되어 사용되어온 역사가 오래된 곤충생약으로 과학적인 검증에 의한 효능입증과 천연물화학 기법 및 HPLC, 고자장 NMR를 비롯한 분석기기의 발달로 유효성분 동정이 최근 활발하게 진행되고 있다. 미국을 비롯한 일본, 중국 등에서 동양의학에서 전통적으로 사용되고 있는 천연약제로부터 순환기 치료제, 항암제, 간장질환 치료제 등을 개발하고자 하는 노력을 지속하고 있다.

 

순환기 치료제 중 혈전에 의한 심근경색이나 뇌혈전증은 의학적으로 매우 사망률이 높은 질환으로 이미 이스라엘 히브리히팀에서는 거머리로부터 히루딘이라는 항혈전제를 개발하였고, 일본 미야자키 의대팀은 지렁이로부터 룸브리키나제라는 혈전용해제를 개발하였다. 아직까지는 몇몇 연구진들이 몇 가지 밝혀진 물질만 연구하고 있는 상황이므로 우리나라에서 많은 투자를 한다면 기술적 우위를 가질 수 있다고 본다.

                                                반　　모                          상 표 초                             귀뚜라미

아직까지도 수술요법, 화학요법, 방사선치료에 의존하는 암치료법 중 부작용이 적고 정상세포에 독성이 적으면서 암세포에만 선택적으로 작용하는 약물개발에 많은 노력을 경주해 왔다. 곤충분야에서는 가뢰과에 속하는 반모(큰가뢰)에 대한 쥐의 간암 및 육종 억제효과가 싱가폴, 중국 등에서 연구되었으며 항암효과를 나타내는 성분이 칸다리딘으로 보고 되었다.

더욱 개량된 칸다리딘유도체는 백혈병 세포에 대한 억제 효과를 가지며 약제내성이 전보다 감소되었다. 한편, 호주 과학 산업연구기구에서는 벌침속의 독성분자의 구조를 변형시켜 부작용이 적은 항암제를 개발하는 연구를 하고 있다

나. 국내동향

곤충도 혈당 강하제, 혈전 용해제, 간질환 치료제의 유용한 산업자원이 될 수 있다는 과학적 근거를 마련하기 위해 최근 많은 연구가 국립농업과학원 농업생물부를 위시하여 여러 연구소에서 진행 중이다. 그 일례로 서울대 천연물과학연구소의 사마귀 알집(상표초) 및 서울대 암연구소의 쇠등에(망충)의 혈전 용해단백질의 분리동정을 들 수 있다.

2. 주요 곤충의 약리·기능성 이용

 

가. 귀뚜라미의 기능성 연구

(1) 귀뚜라미 첨가사료가 계육과 계란의 성분에 미치는 영향

귀뚜라미(슬솔)의 대량 사육법을 국내에도 적용하여 식용이나 약용으로 활용하는 방안도 추진되고 있다. 귀뚜라미는 오메가-3계열 지방산을 포함한 불포화 지방산이 풍부하여 귀뚜라미를 사료에 첨가 급여시 계육에서 필수지방산을 비롯한 다가 불포화 지방산이 증가되었고(12~23%) 소량의 EPA 증가, 육질의 향미와 육색의 명도 및 황색도 증가로 육질이 향상되었다. 또한 계란의 고소한 맛의 증가와 생계란의 비린 맛이 감소되었다.

(2) 귀뚜라미의 간보호, 알코올해독 및 항피로 효과

귀뚜라미의 새로운 용도개발의 일환으로 귀뚜라미의 간보호 효과를 조사하였다. 사염화탄소로 6주령의 ICR 웅성 생쥐에 급성간염을 유발시킨 후 귀뚜라미 물 추출물(20 ㎎/㎏) 및 메탄올 추출물(20 ㎎/㎏)을 각각 투여하여 GOT, GPT, LDH 간 혈청 효소 활성을 조사한 결과 귀뚜라미 메탄올 추출물은 대조구에 비해 GOT, GPT, LDH치가 74, 50, 101% 감소하였다. 지질 과산화 억제정도는 귀뚜라미 물추출물 및 메탄올 추출물이 정상군 대비 40%이상의 억제 효과를 나타내었다.

 

생쥐에서 귀뚜라미 엑기스를 1시간 전에 복용 후 알코올 섭취시 혈청 중의 에탄올 함량이 114% 이하 감소 및 귀뚜라미 수용성 추출 분획에서는 혈청 내 알코올탈수소효소의 높은 증가(216% 이상)와 메탄올 추출 분획에 있어서 미토콘드리아 내 아세트 알데하이드 탈수소효소의 높은 증가를 나타내어 귀뚜라미의 추출물이 알코올해독에 관여하고 있음을 알 수 있었다.

 

또한 강제수영법에 의한 귀뚜라미 추출물의 항피로 효과 측정시 대조군에 비해 메탄올 200 ㎎/㎏에서 현저한 수영시간 증가를 보여 양성대조군인 토코페롤 100 ㎎/㎏ 수준의 유의성 있는 항피로 효과를 나타낸 것을 알 수 있었다. 이상의 결과로 보아 귀뚜라미의 수용성 및 알코올추출물은 간보호 효과를 가지는 건강보조식품으로 개발 가능성이 있음을 알 수 있다.   

 

<표 1> 사염화탄소로 유도된 급성간염 생쥐에 있어서 GOT, GPT, 젖산탈수소 효소에 미치는 귀뚜라미 수용성 및 알코올 추출물의 효과

구 분	GOT (IU/L 혈청)(간보호 효과 %)	GPT (IU/L 혈청)(간보호 효과 %)	LDH (IU/L 혈청)(간보호 효과 %)
정 상 군	17.6 ± 1.9 (100)	3.7 ± 0.5 (100)	278.4 ± 47.6 (100)
CCl4독성유발군	238.3 ± 96.4 ( 0)	260.8 ± 90.2 ( 0)	1062.4 ± 370.3( 0)
실리마린 투여군	118.7 ± 44.4 ( 54)	203.1 ± 71. ( 22)	501.7 ± 202.1 ( 72)
물추출물 투여군	88.9 ± 45.5 ( 68)	127.0 ± 63.7* ( 52)	411.1 ± 210.5*( 83)
메탄올추출물 투여군	74.0 ± 23.7* ( 74)	132.6 ± 59.9* ( 50)	272.4 ± 90.1*(101)

주 : 1) 수치는 한 군당 15마리의 쥐에 대한 평균치±표준편차

2) 사염화탄소는 복강내 투여되었으며, 사염화탄소 투여 30분 후에 실험물질이 경구로 투여되었다.

3) 음성대조군(사염화탄소만 처리군)에 대해 p<0.01의 수치를 가진다.  

 

<그림 2> 생쥐에 있어서 아열대산 귀뚜라미의 수용성 및 알코올추출물의 강제수영에 미치는 영향

주 : 1) 1. 대조, 2. 토코페롤 100 ㎎/㎏, 3. 수용성 추출물 100 ㎎/㎏, 4. 수용성 추출물 200 ㎎/㎏, 5. 알코올 (메탄올)추출물 100 ㎎/㎏, 6. 알코올추출물 200 ㎎/㎏.

2) 강제수영은 시험물질을 3일간 생쥐에게 투여 1일 후 측정하였다. 각각의 수치는 15 마리에 대한 평균±표준오차이다. 유의성 검정은 Student's t-test에 의해서 대조군에 대해 p<0.05이다.

 

 

나. 굼벵이의 기능성 연구

(1) 간보호 작용

굼벵이는 민간에서 간질환 치료제로 애용된 생약으로, 국내에서 풍뎅이 유충(굼벵이)의 간보호 효과가 과학적으로 검증되었다. 굼벵이 추출물의 간보호 효과는 사염화탄소 유발 급성 간염에서 GOT, GPT, 담즙산, 빌리루번 수치가 조사되었다. 국립농업과학원 농업생물부에서 실험용 쥐에 굼벵이 추출액을 투여한 결과 간경화 예방 효과가 있다는 사실이 확인됐다. 간경화가 진행중인 쥐에서 간섬유화를 억제하는 현상이 나타나 치료제로서도 효과가 있을 것으로 보고 있다. 제조에는 약효가 우수한 혈전 용해효소 단백질이 존재하며 항균 펩타이드가 분리동정되었다.

 

<표 2> 사염화탄소 유도 간섬유화에 미치는 꽃무지풍뎅이와 장수풍뎅이의 효과

구 분	GOT (IU/mL)	담즙산 (μmol/L)	빌리루빈 (μmol/L)
정 상 군	21.8 ± 3.3 (100)	9.0 ± 2.06 (100)	7.65 ± 1.30 (100)
CCl4독성유도군	525.5 ± 22.2 ( 0)	59.30 ± 1.51 ( 0)	14.50 ± 1.29 ( 0)
꽃무지 풍뎅이 투여군	318.0 ±20.8 (41.2)	21.30 ± 1.14 (75.5)	12.75 ± 2.14 (25.5)
장수풍뎅이 투여군	481.2 ± 42.7 ( 8.4)	37.50 ± 3.81 (43.3)	26.07 ± 9.07 ( 0)
실리마린 투여군	465.8 ± 46.8 (11.9)	33.45 ± 2.26 (51.4)	13.03 ± 0.80 (21.5)

 

 

                                                                굼벵이 실물                  정상 쥐의 간조직    

      

                                                       사염화탄소 유도 간조직     사염화탄소로 손상된 간조식이 꽃무지 유충 물추출물 투여로 회복된 모습

<그림 3> 굼벵이의 사진과 사염화탄소 유도 급성간염 생쥐의 굼벵이 물추출물 투여후 전자현미경 사진

 

 

다. 혈전용해성 단백분해효소 연구

최근 국내의 한 벤처기업에서 '무당거미의 장에 기생하는 미생물을 분리, 고효율 단백질 분해효소 '프로테아제 HY-3'를 생산하고 있다. '프로테아제 HY-3'는 세제, 의약, 섬유, 가죽의 가공 및 식품가공 등에 다용도로 쓰이는 데 대량생산체계로 접어들었으며 현재 단백질 분해 효소의 시장규모는 작년 기준으로 국내 600억원, 전세계 2조원 정도에 달한다.

 

서울대 천연물과학연구소에서 상표초(사마귀 알집)에서 분리한 혈전 용해단백질의 생화학적 특징 및 작용기전 규명은 앞으로 연구에 교두보가 될 것이며 농업과학기술원 잠사곤충부에서 분리동정한 강랑(소똥구리의 생약명)의 혈전 용해단백질인 세린 프로테아제도 상당한 혈전 용해성을 가짐을 밝혔다. 체내에서 섬유소인 피브린이 용해되면 폴리머인 섬유소가 이당체로 변하게 되는 데 피브린 이당체 생성 확인 실험으로 혈전 용해작용을 알 수 있었다.

 

국내에서 최근 약계에 보고된 곤충 연구 중 항암관련 성분 연구는 반묘의 다당체분획의 소염, 진통, 면역조절작용, 땅빈대 추출물의 뇌암세포 억제효과, 백감장의 암세포 성장억제 물질로 2, 4-ethylcholest-4-ene-3, 6-dione-ergosterol peroxide와 곤충생약의 세포독성과 L-amino acid oxidase활성, 장수풍뎅이 렉틴의 면역기능 증강효과 등이 보고되었다.

 

곤충이 생산하는 유용한 단백질을 이용한 의약품 곤충시장이 5조7,000억원대, 곤충의 유전자를 농작물에 접목시킨 내병성 작물 시장도 1조468억여원으로 추정된다. 선진국은 오래 전부터 곤충을 이용해 저항성 작물이나 무공해 농약같은 농업용 신소재를 개발하고 있는 데 곤충을 이용한 의학용 신소재 분야는 발전 가능성이 무궁무진할 것이다.

                                                       <그림 4> 강랑(왼쪽) 섬유소를 10분안에 분해시키는 강랑의 혈전용해단백질의 작용양상(오른쪽)

 

=참 고 문 헌=

1. 최정 외. 2002. 곤충약물도감. 도서출판 신일.

2. 안미영 외. 2000. 귀뚜라미 첨가사료가 계육과 계란의 성분에 미치는 영향. 한국가금학회지 27 : 197-202.

Ahn, M. Y. et al. 2000. Cytotoxicity and L-amino acid oxidase activity of insect crude drugs. Arch. Pharm. Res. 23 : 477-481.