베르베린(Berberine)의 효능 및 작용기전

서론

베르베린은 매자나무(Berberis vulgaris), 황련(Coptis chinensis), 황백(Phellodendron amurense), 골든씰(Hydrastis canadensis) 등 다양한 식물에서 발견되는 밝은 노란색의 알칼로이드 화합물입니다. 수천 년 동안 중국 전통 의학(TCM) 및 아유르베다 의학에서 감염성 질환, 설사, 염증 등 다양한 질병 치료에 사용되어 온 오랜 역사를 가지고 있습니다. 최근 서양 의학계에서도 베르베린의 잠재적 효능에 주목하며, 특히 대사 증후군 관련 지표인 혈당, 지질(콜레스테롤, 중성지방), 혈압 조절 능력에 대한 과학적 연구가 활발히 진행되고 있습니다. 본 보고서는 베르베린의 주요 효능, 특히 고지혈증, 혈당, 혈압, 콜레스테롤 조절과 관련된 작용 기전에 대해 현재까지 발표된 주요 연구 결과와 관련 연구자 및 기관의 기여를 중심으로 상세히 기술하고자 합니다.

1. 베르베린과 혈당 조절 (제2형 당뇨병)

제2형 당뇨병은 인슐린 저항성 증가와 췌장 베타 세포 기능 저하로 인한 만성적인 고혈당 상태를 특징으로 합니다. 베르베린은 여러 기전을 통해 혈당 조절에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 밝혀졌습니다.

• AMPK (AMP-activated protein kinase) 활성화: 베르베린의 가장 중요하고 광범위하게 연구된 작용 기전 중 하나는 세포 에너지 대사의 핵심 조절자인 AMPK를 활성화하는 것입니다. 상하이 자오퉁 대학(Shanghai Jiao Tong University) 의과대학의 인 쥔(Yin Jun) 연구팀은 2008년 Metabolism 저널에 발표한 연구에서 베르베린이 제2형 당뇨병 환자에서 당시 표준 치료제인 메트포르민(Metformin)과 유사한 수준의 혈당 강하 효과(당화혈색소, 공복 혈당, 식후 혈당 감소)를 보이며, 이는 부분적으로 AMPK 활성화를 통해 매개될 수 있음을 보고했습니다. AMPK가 활성화되면 근육 세포에서의 포도당 흡수가 촉진되고, 간에서의 포도당 신생합성(gluconeogenesis)이 억제되어 전반적인 혈당 수치가 낮아지게 됩니다.
• 인슐린 감수성 개선: 베르베린은 인슐린 저항성을 개선하는 데에도 기여합니다. 중국 내분비대사질환 국립임상연구센터(National Clinical Research Center for Endocrine and Metabolic Diseases) 소속 연구자들이 참여한 여러 연구에서는 베르베린이 인슐린 수용체(Insulin Receptor, InsR)의 발현을 증가시키고 인슐린 신호 전달 경로를 개선하여 세포가 인슐린에 더 잘 반응하도록 돕는다는 것을 시사합니다. 이는 특히 지방 조직과 근육 조직에서 인슐린 작용을 향상시켜 포도당 이용률을 높이는 결과로 이어집니다.
• GLP-1 (Glucagon-like peptide-1) 분비 촉진: 일부 동물 연구 및 시험관 연구에서는 베르베린이 장내 L-세포에서 GLP-1의 분비를 촉진할 수 있음을 보여주었습니다. GLP-1은 인슐린 분비를 촉진하고 글루카곤 분비를 억제하며 위 배출을 늦춰 식후 혈당 상승을 완만하게 하는 인크레틴 호르몬입니다. 이 기전은 아직 인체 연구에서 명확히 확립되지는 않았지만, 베르베린의 혈당 조절 효과에 기여하는 또 다른 경로일 가능성이 있습니다.
• 알파-글루코시다제(α-glucosidase) 억제: 베르베린은 소장에서 탄수화물 소화에 관여하는 효소인 알파-글루코시다제를 억제하는 작용도 합니다. 이 효소가 억제되면 복합 탄수화물이 단당류로 분해되는 속도가 느려져 식후 혈당의 급격한 상승을 막는 데 도움이 됩니다. 이 작용은 당뇨병 치료제인 아카보스(Acarbose)와 유사한 기전입니다.

란저우 대학(Lanzhou University) 제1병원의 란 동(Lan Dong) 등이 2015년 Journal of Ethnopharmacology에 발표한 메타분석 연구에서는 총 27개의 무작위 대조 시험(RCT)을 분석한 결과, 베르베린 단독 또는 생활 습관 개선/다른 약물과의 병용 요법이 위약이나 생활 습관 개선 단독 요법에 비해 혈당 지표(당화혈색소, 공복 혈당, 식후 혈당)를 유의미하게 개선했으며, 그 효과는 경구 혈당 강하제와 유사한 수준일 수 있다고 결론지었습니다.

 

2. 베르베린과 지질 대사 조절 (고지혈증, 콜레스테롤)

고지혈증, 특히 높은 LDL 콜레스테롤(LDL-C, "나쁜" 콜레스테롤) 수치는 심혈관 질환의 주요 위험 요인입니다. 베르베린은 혈중 지질 프로파일을 개선하는 데에도 주목할 만한 효과를 보입니다.

• LDL 수용체(LDLR) 발현 증가: 베르베린의 콜레스테롤 저하 기전 중 가장 혁신적인 발견은 LDL 수용체의 발현을 증가시키는 독특한 방식입니다. 난징 대학(Nanjing University) 생명과학부의 콩 웨이지아(Kong Weijia) 연구팀은 2004년 Nature Medicine이라는 저명한 저널에 발표한 획기적인 연구를 통해, 베르베린이 스타틴(Statin) 계열 약물처럼 HMG-CoA 환원효소를 직접 억제하는 것이 아니라, LDL 수용체 유전자의 전사 후 조절(post-transcriptional regulation)에 관여하여 LDL 수용체 mRNA의 안정성을 높이는 방식으로 간세포 표면의 LDL 수용체 수를 증가시킨다는 사실을 규명했습니다. 증가된 LDL 수용체는 혈액 내 LDL 콜레스테롤을 더 효과적으로 제거하여 혈중 LDL-C 수치를 낮추게 됩니다. 이 발견은 베르베린이 기존 콜레스테롤 저하제와 다른 경로로 작용할 수 있음을 시사하며, 병용 요법의 가능성을 열었습니다.
• PCSK9 (Proprotein convertase subtilisin/kexin type 9) 억제: PCSK9은 LDL 수용체의 분해를 촉진하는 단백질로, PCSK9 수치가 높으면 LDL 수용체가 줄어들어 혈중 LDL-C가 상승합니다. 최근 연구들은 베르베린이 PCSK9의 발현 및 분비를 억제할 수 있음을 시사합니다. 예를 들어, 베이징 대학(Peking University) 약학대학의 연구자들은 동물 모델 연구를 통해 베르베린이 간에서 HNF1α (Hepatocyte nuclear factor 1-alpha)라는 전사 인자를 조절하여 PCSK9 유전자의 발현을 억제함으로써 LDL 수용체의 안정성을 높이고 혈중 LDL-C를 낮추는 데 기여할 수 있음을 보고했습니다. 이는 베르베린의 콜레스테롤 저하 효과에 대한 또 다른 중요한 기전을 제시합니다.
• AMPK 활성화를 통한 지질 합성 억제: 앞서 언급된 AMPK 활성화는 혈당 조절뿐 아니라 지질 대사에도 영향을 미칩니다. 활성화된 AMPK는 콜레스테롤 및 지방산 합성에 관여하는 주요 효소들(예: HMG-CoA 환원효소, 아세틸-CoA 카르복실라제(ACC))의 활성을 억제하여 간에서의 지질 생성을 감소시키고, 지방산 산화를 촉진하여 중성지방(Triglyceride, TG) 축적을 줄이는 데 도움을 줄 수 있습니다.
• 담즙산 대사 조절: 베르베린은 간에서 콜레스테롤을 원료로 생성되는 담즙산의 합성 및 배설에도 영향을 미칠 수 있습니다. 일부 연구에서는 베르베린이 콜레스테롤 7α-수산화효소(CYP7A1)의 활성을 조절하여 담즙산 합성을 변화시키고, 이를 통해 간접적으로 콜레스테롤 항상성 유지에 기여할 가능성을 제시합니다.

로마 라 사피엔차 대학(Sapienza University of Rome)의 프란체스코 안젤리코(Francesco Angelico) 연구팀이 2017년 Phytomedicine에 발표한 체계적 문헌 고찰 및 메타분석에서는 베르베린 보충이 총 콜레스테롤, LDL-C, 중성지방을 유의하게 감소시키고 HDL-C("좋은" 콜레스테롤)를 약간 증가시키는 경향을 보였다고 보고했습니다. 특히 스타틴과 병용했을 때 LDL-C 감소 효과가 증대되는 경향도 관찰되었습니다.

3. 베르베린과 혈압 조절 (고혈압)

고혈압 역시 심혈관 질환의 중요한 위험 인자입니다. 베르베린의 혈압 강하 효과에 대한 연구는 혈당이나 지질만큼 광범위하지는 않지만, 몇 가지 잠재적 기전과 긍정적인 결과들이 보고되고 있습니다.

• 혈관 이완 작용: 시험관 연구 및 동물 연구에서 베르베린은 혈관 평활근 세포의 이완을 유도하여 혈관을 확장시키는 효과를 보였습니다. 타이완 국립 양밍 대학(National Yang-Ming University) 약리학 연구소의 연구자들은 베르베린이 혈관 내피세포에서 산화질소(Nitric Oxide, NO) 생성을 증가시키고, 칼슘 채널(Ca2+ channel)을 차단하며, 칼륨 채널(K+ channel)을 여는 등 다양한 기전을 통해 혈관 긴장도를 낮출 수 있음을 제시했습니다. 혈관 확장은 혈류 저항을 감소시켜 혈압을 낮추는 데 기여합니다.
• 레닌-안지오텐신 시스템(RAS) 조절: 일부 동물 연구에서는 베르베린이 혈압 조절에 중요한 역할을 하는 레닌-안지오텐신 시스템(RAS)의 활성을 억제할 수 있다는 가능성을 보여주었습니다. 예를 들어, 안지오텐신 전환 효소(ACE) 활성을 저해하거나 안지오텐신 II 수용체에 영향을 미칠 수 있다는 초기 증거들이 있습니다. 하지만 이 기전의 임상적 중요성은 아직 명확하지 않습니다.
• 항염증 및 항산화 효과: 만성 염증과 산화 스트레스는 고혈압 발병 및 진행에 기여하는 요인으로 알려져 있습니다. 베르베린은 강력한 항염증 및 항산화 특성을 가지고 있어, 염증 매개 물질(예: TNF-α, IL-6)의 생성을 억제하고 활성 산소종(ROS)을 제거함으로써 혈관 기능을 보호하고 간접적으로 혈압 조절에 긍정적인 영향을 줄 수 있습니다.

화중과학기술대학(Huazhong University of Science and Technology) 퉁지 의과대학(Tongji Medical College) 부속 퉁지 병원(Tongji Hospital)의 웨이 왕(Wei Wang) 등이 2019년 Clinical and Experimental Hypertension에 발표한 메타분석에서는 12개의 임상 시험을 분석한 결과, 베르베린 보충이 수축기 혈압과 이완기 혈압 모두에서 약간의 유의미한 감소 효과를 나타냈다고 보고했습니다. 그러나 연구자들은 포함된 연구들의 이질성이 높고 연구 기간이 짧다는 점을 지적하며, 혈압에 대한 베르베린의 효과를 명확히 확인하기 위해서는 더 잘 설계된 대규모 장기 연구가 필요하다고 강조했습니다.

4. 기타 잠재적 효능 및 작용 기전

• 장내 미생물총 조절: 베르베린은 장내 미생물총의 구성과 기능에 영향을 미치는 것으로 알려져 있습니다. 상하이 자오퉁 대학 연구팀의 추가 연구들은 베르베린이 특정 유해균의 성장을 억제하고 유익균(예: 단쇄지방산(SCFA) 생산균)의 비율을 높여 장 건강을 개선할 뿐 아니라, 장내 미생물총 변화를 통해 숙주의 대사(혈당, 지질) 및 염증 반응에도 간접적으로 긍정적인 영향을 미칠 수 있음을 보여주었습니다.
• 항염증 및 항산화 효과: 앞서 언급했듯이, 베르베린은 NF-κB와 같은 염증 신호 전달 경로를 억제하고, 항산화 효소의 활성을 증가시켜 세포 손상을 방지하는 강력한 항염증 및 항산화 효과를 나타냅니다. 이는 대사 질환뿐 아니라 다양한 만성 염증성 질환 예방 및 관리에 잠재적 이점을 제공할 수 있습니다.
• 항암 효과: 다수의 전임상 연구(세포 및 동물 모델)에서 베르베린은 다양한 종류의 암세포 증식 억제, 세포 사멸(apoptosis) 유도, 혈관 신생 억제, 전이 억제 등 항암 활성을 보이는 것으로 나타났습니다. 그러나 인체에서의 항암 효과는 아직 임상적으로 입증되지 않았으며, 더 많은 연구가 필요합니다.
• 체중 관리: 일부 연구에서는 베르베린이 AMPK 활성화, 지방 생성 억제, 갈색 지방 활성화 등을 통해 체중 감량 및 체지방 감소에 도움을 줄 수 있다는 가능성을 제시했습니다. 하지만 이 역시 임상적 증거는 제한적입니다.

5. 안전성 및 주의사항

베르베린은 일반적으로 단기간 적정 용량 복용 시 비교적 안전한 것으로 간주되지만, 일부 부작용이 나타날 수 있습니다. 가장 흔한 부작용은 위장관 관련 증상으로 메스꺼움, 설사, 복통, 변비, 복부 팽만감 등입니다. 이러한 증상은 용량 의존적인 경우가 많으며, 용량을 줄이거나 식사와 함께 복용하면 완화될 수 있습니다.

베르베린은 간에서 사이토크롬 P450(Cytochrome P450, CYP) 효소 시스템, 특히 CYP3A4, CYP2D6, CYP2C9의 활성을 억제할 수 있어, 이 효소들에 의해 대사되는 다른 약물(예: 사이클로스포린, 일부 항응고제, 스타틴, 항우울제 등)과 상호작용하여 해당 약물의 혈중 농도를 변화시킬 수 있습니다. 따라서 다른 약물을 복용 중인 경우 반드시 의사 또는 약사와 상의해야 합니다.

임산부, 수유부, 신생아 및 영아는 베르베린 복용을 피해야 합니다. 베르베린은 태반을 통과할 수 있으며, 빌리루빈과 알부민 결합을 방해하여 신생아 황달(핵황달)의 위험을 높일 수 있다는 우려가 있습니다.

결론

베르베린은 오랜 전통 의학적 사용 역사를 바탕으로 현대 과학 연구를 통해 그 다양한 약리적 효능이 밝혀지고 있는 주목할 만한 천연 화합물입니다. 특히 혈당 조절, 지질 대사 개선, 그리고 어느 정도의 혈압 강하 효과를 나타내는 다중 표적(multi-target) 작용 기전을 가지고 있어 대사 증후군 및 관련 심혈관 질환의 예방과 관리에 잠재적인 보조 요법으로서의 가능성을 보여줍니다. AMPK 활성화, LDL 수용체 발현 조절, PCSK9 억제, 인슐린 감수성 개선, 장내 미생물총 조절 등 복합적인 기전이 이러한 효능에 기여하는 것으로 밝혀졌으며, 인 쥔, 콩 웨이지아 등 여러 연구자들과 소속 기관들의 공헌으로 그 이해가 깊어지고 있습니다.

그러나 현재까지의 연구 결과는 주로 전임상 연구나 소규모 임상 시험에 기반한 경우가 많으며, 일부 메타분석 결과에도 불구하고 장기적인 효과와 안전성, 최적 용량, 특정 환자군에서의 효용성 등을 명확히 하기 위해서는 더 잘 설계된 대규모 무작위 대조 임상 시험(RCT)이 필요합니다.