KR100354912B1 - 사인 추출물을 유효성분으로 함유하는 항당뇨성 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사인(砂仁,Amomum xanthoides) 추출물을 유효성분으로 함유하는 항당뇨성 조성물에 관한 것으로, 본 발명의 사인 추출물은 알록산에 의해 췌장의 베타세포가 파괴되어 당뇨병이 발병한 생체 및 자가면역반응이 항진되어 췌장의 베타세포가 파괴됨으로서 당뇨병이 발병한 생체내에서 혈당을 모두 정상수준으로 회복시켜 당뇨병을 치료하는 뛰어난 효과가 있고 또 당뇨병 유발전에 본 발명 사인 추출물을 생체내에 투여할 경우에는 알록산에 의한 췌장의 베타세포 파괴를 방지하여 당뇨병 유발을 억제하는 뛰어난 효과가 있다.

Description

사인 추출물을 유효성분으로 함유하는 항당뇨성 조성물 {Antidiabetic Amomum xanthoides extract and composition containing the extract as effective ingredient}

본 발명은 사인 추출물을 유효성분으로 함유하는 항당뇨성 조성물에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 당뇨병을 예방 및 치료하는 효과가 있는 사인으로부터 열수추출하여 얻은 추출물 및 이를 유효성분으로 함유하는 조성물에 관한 것이다.

당뇨병(diabetes mellitus)은 가장 흔한 대사성 질환으로 여러 가지 요인들이 관여된 복잡한 질환으로, 전체 인구의 약 5 ∼ 8% 정도가 당뇨병을 앓고 있다. 당뇨병은 유전, 바이러스 혹은 유해화합물 등의 여러 원인에 의해 유발되는데 췌장 베타세포에서 분비되어 혈당을 낮추는 호르몬인 인슐린(insulin)에 문제가 생겨 혈당이 증가되어 유발되는 질환이다. 당뇨병은 췌장 베타세포가 파괴되어 인슐린의 절대량이 부족하여 유발되는 제 1형 당뇨병(Type 1 diabetes, insulin-dependent diabetes mellitus)과, 생체 내 인슐린에 대한 수용체 및 신호전달에 관련된 물질의 이상으로 인슐린의 효율이 떨어지는 제 2형 당뇨병(Type 2 diabetes, noninsulin-dependent diabetes mellitus)으로 구분할 수 있으며, 적절한 치료 없이 오랫동안 지속되면 눈(diabetic retinopathy), 신장(diabetic nephropathy), 신경(diabetic neuropathy) 등의 손상을 유발하여 결국 죽음에 이르게 하는 심각한 질환이다(Harrison, T.R., Diabetes Mellitus: Principles of internal medicine 11th ed. 1778-1797, 1987; Mahler, R.J., and Adler, M.L., Type 2 Diabetes Mellitus: Update on diagnosis, pathophysiology, and treatement. J. Clin. Endocrinol. Metab. 84(4), 1165∼1169, 1999).

우리 나라도 경제가 발달하면서 식생활의 변화, 스트레스, 공해, 인스턴트 식품의 피해 등으로 대사성 질환이 지속적으로 증가하고 있는 추세이며, 특히 당뇨병의 발병 및 당뇨병으로 인한 사망률이 매년 증가하고 있는 추세이다. 당뇨병의 유병율은 인종이나 종족 생활환경 등에 따라 차이가 있으나 경제가 발전하고 생활양식이 서구화됨에 따라 전세계적으로 유병율이 증가하고 있다. 우리 나라에서도 1970년 1% 미만으로 추정되던 당뇨병 유병율이 1980년대 말에는 약 3%, 1990년대에는 5-8%로 점차 증가하는 추세에 있다(대한당뇨병학회, 당뇨병학, 서울, 고려의학, 1998). 우리나라 사람들은 서구인에 비하여 췌장 베타세포의 인슐린 분비 능력이 낮은 것으로 보고되고 있으며, 비만형이 많은 것이 특징으로 되어 있다.

현재 당뇨병에 대한 치료는 당뇨병의 유형에 따라 다르다. 제 1형 당뇨병의 경우 혈액으로 분비되는 인슐린의 절대량이 부족하여 유발된 질환이므로 지속적인 인슐린의 투여가 필요하다. 최근에는 인슐린을 분비하는 췌장이나 췌장의 소도 세포를 이식하는 방법이 사용되고 있으나, 이식에 대한 거부반응과 이식된 조직의 생존 기간이 짧기 때문에 적용에 한계가 있다(Ramiya, V.K., Maraist, M., Arfors, K.E., Schatz, D.A., Peck, A.B., Cornelius, J.G., Reversal of insulin-dependent diabetes using islets generatedin vitrofrom pancreatic stem cells. Nat Med 6(3), 278∼282, 2000). 제 2형 당뇨병의 치료는 세 가지 측면에서 이루어지고 있다. 첫째, 식이요법으로 체중 감량을 목표로 삼아 지방, 특히 포화지방산의 섭취를 줄이고, 총 칼로리의 50-55%를 탄수화물로 섭취하도록 유도하고 있다(American Diabetes Association, Care of children with diabetes in the school and day care setting. Diabetes Care, 22(1), 163-6, 1999). 둘째, 운동요법으로 유산소 운동에 의해 인슐린에 대한 작용을 증진시킬 수 있다고한다(American Diabetes Association. Care of children with diabetes in the school and day care setting. Diabetes Care, 22(1), 163-6, 1999). 셋째, 약물요법이다. 당뇨병의 치료에 주로 사용되는 약물로는 1) 인슐린의 분비를 촉진시키는 설포닐유레아(sulfonylurea) 계통의 경구용 혈당 강하제, 2) 인슐린의 작용을 강화시키는 비구아니딘(biguanidine) 계 약물, 3) 인슐린, 4) 기타 티아졸리딘다이온(thiazolidinediones), 알파-글루코시데이즈(α-glucosidase) 저해제들이 사용되고 있다. 그러나 현재 당뇨병의 치료에 이용되고 있는 이러한 약물들은 당뇨병에 대한 치료 효과가 완전하지 못하며 간 독성, 저혈당, 부종 및 소화기 질환 등 여러 가지 심각한 부작용을 초래하여 당뇨병의 새로운 치료제 개발이 시급한 실정이다(Mahler, R.J,, Adler, M,L., Type 2 Diabetes Mellitus: Update on diagnosis, pathophysiology, and treatement. J. Clin. Endocrinol. Metab. 84(4), 1165∼1169, 1999).

한편, 사인은 생강과에 속하는 다년생 초본 식물인 축사(Amomum xanthoidesWall)의 씨를 말하며, 중국약전에는 양춘사(陽春砂;A. villosum), 녹각사 (綠殼砂;A. villosumvar.xanthoides), 해남사(海南砂;A. longilgulare)의 성숙한 열매를 수재하고 있다. 한방에서는 화습행기(化濕行氣), 온중지습(溫中止濕), 이기안태(理氣安胎)의 효능을 가지며, 기체 또는 식체로 명치와 배가 부르며 아픈데, 구토, 설사, 이질, 태동불안 등에 쓴다. 특히 입맛이 없고 소화가 잘 안 되는데 널리 쓰인다. 화학적 성분 연구로는 양춘사(A. villosum), 녹각사(A. longilgulare)로부터 정유성분인 모노테르펜(monoterpene)계 보닐아세테이트(bornyl acetate)와캄포(camphor)가 분리 보고되었으며(Yang, Z.Q., Zhang, J., Zhang, B.L., Qin, X.L., Investigations on the quality of Sharen(A. villosum).Chin. J. Pharm. Anal.5, 351∼358, 1985; Gu, M.X., Yang, Y., Gas chromatographic determination of bornyl acetate and camphor in essential oil ofAmomumspecies.Chin. J. Pharm. Anal.,5, 359∼360, 1985), 임상연구로는 사인을 위궤양 환자에게 투여하였을 경우 현저한 치유효과가 있었다는 보고가 있다(Huang, Z.Y,, Lin, B.H., Sun, H.X., Wu, Z.P., Wu, Q.D., Haung, Y.C., Gu, C.F., Rao, D.Y., Haung, Z.L., Lin, Y.Q., Chen, Z.M., Therapeutic effect ofAlpinia japonicaon peptic ulcers.Fujian Med. J.6, 24-25, 1984). 이와 같이 사인은 주로 소화기 질환의 치료 목적에 사용되어 왔으며, 특히 당뇨병을 비롯한 다른 질병의 치료에는 전혀 사용되지 않았다.

종래, 국내에서도 한약재를 이용한 당뇨병에 대한 실험적 보고가 있었다. 김 등은 백호탕(白虎湯)이 혈당 저하작용과 인슐린 분비 저하를 억제하는 작용 및 각종 효소의 활성을 감소시킨다는 보고하였고(金完熙, 消渴에 응용되는 白虎湯이 Alloxan 糖尿에 미치는 영향. 東醫生理學會誌, 1, 5, 1983), 이 등은 구기자(枸杞子)가 혈당 및 여러 효소의 활성을 저하(李珩九, 枸杞果實이 實驗的 糖尿에 미치는 영향에 관한 연구. 醫藥社, 서울, 250-268, 1980), 허 등은 가미육미지황탕(加味六味地黃湯, 許鍾會, 加味六味地黃湯이 Streptozotocin 白鼠의 血糖量에 미치는 영향, 慶熙大學校 論文集, 7호, 135-152, 1984), 서 등은 청심연자음(淸心蓮子飮)이스트렙토조토신(streptozotocin) 투여 백서의 혈당을 저하(徐萬浣, 淸心蓮子飮 엑기스산이 消渴에 미치는 實驗的 硏究. 東國大學校 大學院, 1987), 곽은 육미지황탕산약(六味地黃湯加山藥)이 알록산(alloxan) 유발 당뇨 백서의 혈당을 저하시킨다고 보고한 바 있다(郭桂豪, 六味地黃湯加山藥이 Alloxan 糖尿 白鼠의 血糖 및 血淸 變化에 미치는 영향. 대전대학교 대학원, 1992).

본 발명자들은 상기와 같은 점에 착안하여 가장 흔한 질환중의 하나이면서도 아직까지 그 치료가 어려운 당뇨병을 억제하거나 치유에 도움을 줄 수 있는 약물을 생약에서 찾아내어 그 활성물질을 당뇨병의 치료에 직접 응용할 수 있는 약물로 개발하고자 몇 종류의 한약재를 선택하여 당뇨 억제에 미치는 영향을 조사한 결과, 생약제제인 사인(砂仁,Amomum xanthoides)으로부터 제조한 추출물이 생체내에서 부작용이 없으면서도 항당뇨 활성이 있음을 확인하고 본 발명을 완성하였다.

따라서, 본 발명의 목적은 당뇨병을 예방 및 치료하는 사인 추출물을 제공함에 있다. 본 발명의 다른 목적은 상기 사인 추출물을 유효성분으로 함유하는 항당뇨병성 조성물을 제공함에 있다.

본 발명의 상기 목적은 사인 열수추출물을 정제한 후 이를 미리 마우스에 투여한 다음 알록산을 투여하여 당뇨병 예방효과를 조사하고 또 알록산을 투여하여 이미 당뇨병을 유발시킨 마우스에 상기 정제한 사인 추출물을 투여하여 당뇨병 치료효과를 조사하였다. 이어서, 베타세포가 선택적으로 파괴되어 당뇨병이 발병되는NOD 마우스에도 상기 정제한 사인 추출물을 투여하여 당뇨병 치료효과를 조사함으로써 달성하였다.

이하, 본 발명의 구성을 설명한다.

도 1은 마우스에 본 발명 사인(砂仁,Amomum xanthoides) 추출물을 투여한 후 당뇨병 유발 물질인 알록산을 투여하고 시간에 따라 마우스 혈당을 측정한 결과를 나타낸다.

도 2는 마우스에 본 발명 사인 추출물을 투여한 후 당뇨병 유발 물질인 알록산을 투여하고 시간에 따라 마우스 혈청 내 인슐린 양을 측정한 결과를 나타낸다.

도 3은 마우스에 당뇨병 유발 물질인 알록산을 투여한 후 본 발명 사인 추출물을 투여하고 시간에 따라 마우스 혈당을 측정한 결과를 나타낸다.

도 4는 NOD 마우스에 본 발명 사인 추출물을 투여하고 시간에 따라 마우스 혈당을 측정한 결과를 나타낸다.

본 발명은 사인을 열수추출한 추출물을 헥산, 디클로로메탄, 부탄올로 분배하여 용매에 따른 분획을 제조하고 이를 젤크로마토크라피로 정제하는 단계; 당뇨병을 유발시키기 전에 미리 상기 추출하여 정제한 사인 추출물을 마우스의 복강 내로 투여하고 당뇨 유발물질인 알록산을 투여한 후 시간경과에 따른 혈당 변화와 인슐린 양을 측정하여 본 발명 사인 추출물이 알록산에 의한 베타세포의 손상을 방지하여 인슐린 분비능을 정상적으로 유지시킴으로써 당뇨병을 예방하는 효과가 있음을 확인하는 단계; 마우스에 당뇨병 유발물질인 알록산을 투여하여 당뇨병을 유발시킨 후 사인 추출물을 복강 내로 투여하고 시간에 따른 혈당 변화를 측정하여 혈당이 정상수준으로 회복됨을 관찰함으로써 본 발명 사인 추출물이 알록산에 의해 유발된 당뇨병을 치료하는 효과가 있음을 확인하는 단계; 및 베타세포가 선택적으로 파괴되어 당뇨병이 발병되는 NOD 마우스에 사인 추출물을 복강 내로 주사하고 시간에 따라 혈당 변화를 측정하여 본 발명 사인 추출물이 NOD 마우스의 혈당을 정상수준으로 회복됨을 관찰함으로써 본 발명 사인 추출물이 NOD 마우스의 혈당 강하 효과가 있음을 확인하는 단계로 구성된다.

본 발명의 사인 추출물은 당뇨병의 예방 및 치료하는 예방 및 치료제로서 통상의 의약제품 제조시에 사용하는 부형제와 혼합하여 캡슐, 환제, 정제 등의 약제로 제조될 수 있다.

본 발명에서 실시한 당뇨병의 억제 효능을 관찰하기 위해서 실험동물에 당뇨 유발 약물을 투여하여 실시하였다. 인슐린을 분비하는 췌장의 베타세포를 선택적으로 파괴하여 당뇨를 유발시키는 약물로는 여러 종류가 알려져 사용되고 있는데(Fischer, L.J., Drugs and chemicals that produce diabetes.TIPS, 6: 72-75, 1985), 이들 약물 중 본 발명에서는 알록산(alloxan)을 마우스 꼬리 정맥으로 투여하거나, NOD 마우스에 주사하여 실험을 실행하였다.

본 발명에서 사인의 열수추출 조건은 사인에 대해 약 20배의 물을 가하고 1회에 4 시간 동안 끓는물 중탕하에 실시하며 2 회 반복 추출하였다.

이하, 본 발명의 구체적인 방법을 실시예를 들어 상세히 설명하고자 하지만 본 발명의 권리범위는 이들 실시예에만 한정되는 것은 아니다.

실시예 1: 사인 추출물 제조

사인을 깨끗이 세척하여 20배량의 물을 가하고 끓는 물 중탕 하에서 4시간 정도 추출하며 이 과정을 2회 반복하여 추출하였다. 이 추출액을 감압 증류기를 사용하여 농축한 후 동결 건조시켰다. 동결 건조한 상기 열수 추출물을 증류수에 용해시킨 다음 헥산(hexane), 디클로로메탄 (dichloromethane), 부탄올(butanol)을 사용하여 순차적으로 분배하여 활성을 나타내는 물 분획을 얻었다. 상기 용매에 따라 얻은 물 분획을 분자량에 의해 분리하기 위하여 세파덱스(Sepadex)를 사용하여 젤 크로마토그래피를 실시하였다. 세파덱스에서 분리된 각각의 분획에 대해 췌장 베타세포를 이용한 당뇨 억제능 실험을 실시하여 효과가 있는 것으로 판단된 분자량 2,000-30,000 dalton 분획을 모아 냉동 건조시켰다. 이들 분획을 사용하여 하기 실험예 1-3에서 사인 추출물 시료로 사용하였다.

실험예 1: 사인 추출물의 알록산에 의한 당뇨병 유발 억제 효과

상기 실시예 1에서 제조한 사인 추출물의 당뇨병 유발 억제 효과를 관찰하기 위하여 마우스의 복강 내로 사인 추출물(2.5 mg/kg)을 1일 2회씩 2일 동안 투여한 다음 당뇨 유발 물질인 알록산(60 mg/kg)을 꼬리 정맥으로 투여하고 10일 동안 혈당 변화 및 혈청 내 인슐린 농도 변화를 방사면역 측정법으로 측정하였다. 이때, 대조군으로는 사인 추출물 대신 생리적 식염수를 투여하였으며 알록산 및 사인 추출물 어느 것도 투여하지 않은 군을 정상군으로 하였고, 각각의 실험군은 6 마리의 마우스를 사용하여 그 결과 값을 평균하여 표시하였다. 실험 결과, 도 1에 나타낸 바와 같이 알록산 단독 투여군의 경우 알록산 투여 24 시간 후부터 혈당이 증가하기 시작하여 2일째에는 약 600 mg%로 혈당이 상승하여 10일 까지 고혈당 상태가 지속되었다. 그러나 알록산 투여 전에 사인 추출물을 1일 2회씩 2일 동안 복강 내로 투여한 경우, 알록산에 의한 고혈당이 완전히 억제되어 정상 마우스와 비슷한 수준의 혈당이 유지됨을 관찰하였다. 알록산 투여 5일 후의 혈중 인슐린 농도 변화는 도 2에 나타낸 바와 같이 알록산 투여 군의 경우 췌장 베타세포가 파괴되어 인슐린의 분비가 현저히 억제되었으나, 사인 추출물을 전 처리한 경우는 알록산에 의한인슐린 분비능 저하가 완전히 방지되어 정상적으로 인슐린이 분비됨을 알 수 있었다. 이러한 결과는 사인 추출물이 알록산에 의한 췌장 베타세포 손상을 방지하여 마우스의 혈당이 정상적으로 유지됨을 알 수 있었다.

실험예 2: 사인 추출물의 알록산에 의한 당뇨병 치료 효과

본 실험예에서는 마우스에 알록산을 투여하여 당뇨병을 유발시킨 후 3일 후 부터 1일 2회씩 2.5 mg/kg의 사인 추출물을 복강 내로 투여하면서 혈당 변화를 조사하였으며 각 실험군은 6마리의 마우스를 사용하여 결과 값을 평균하여 나타냈다. 실험결과, 도 3에 나타낸 바와 같이 알록산 단독 투여군의 경우 지속적으로 혈당이 높은 상태가 유지되어(500 mg% 이상) 당뇨병이 지속되고 있음을 알 수 있었다. 그러나, 사인 추출물을 처리한 군에서는 혈당이 점차 감소하기 시작하여 사인 추출물 투여 5일 후부터는 혈당이 정상 수준으로 회복되었다.

따라서, 사인 추출물이 알록산에 의해 췌장 베타세포의 파괴로 유발되는 당뇨병을 효과적으로 치료할 수 있음을 알 수 있었다.

실험예 3: 사인 추출물의 NOD 마우스 혈당 강하 효과

NOD 마우스(nonobese diabetic mouse)는 췌장 베타세포에 대한 자가면역 반응이 항진되어 췌장 베타세포가 선택적으로 파괴되어 당뇨병이 발병한다고 알려져 있다(Schranz, D.B. and Lernmark, A. Immunology in Diabetes: An update.Diabetes Metab. Review, 3-29 1998). 사인 추출물이 NOD 마우스의 혈당에 미치는영향을 관찰하기 위하여 약 8 주령의 NOD 마우스에 사인 추출물(2.5 mg/kg)을 1일 2회씩 복강 내로 주사하면서 혈당 변화를 조사하였다. 이때 대조군은 사인 추출물대신 생리적 식염수를 투여하였으며, 각 실험군은 6마리의 마우스를 사용하여 결과값을 평균하여 나타냈다. 실험결과, 도 4에 나타낸 바와 같이 8주 정도 지난 NOD 마우스의 혈당은 약 450 mg%로 당뇨병이 유발되어 있음을 알 수 있었다. 그러나 사인 추출물을 투여한 NOD 마우스의 경우 혈당이 점차 감소하기 시작하여 사인 추출물을 투여한 3일 째에는 253 mg%, 5일 째에는 217 mg%, 7일 째에는 195 mg%로 사인 추출물 투여 7일 후에는 거의 정상 쥐와 비슷한 혈당 치를 보였다. 따라서 사인 추출물은 알록산처럼 인위적인 당뇨 유발 약물의 투여로 유발된 당뇨병 즉, 상기 실험예 2와 같이 췌장 베타세포가 파괴되어 인슐린 분비가 심각하게 장애를 일으켜 혈당이 올라간 경우 뿐만 아니라, 자가면역 반응으로 췌장 베타세포가 손상되어 당뇨가 유발된 NOD 마우스에도 효과적으로 작용함을 알 수 있었다.

실험예 4: 독성실험

본 실험예에서는 사인 추출물의 독성을 알아보기 위하여 상기 실험예 1-3에서 투여한 양의 20 배에 해당하는 50 mg/kg의 사인 추출물을 마우스에 투여하여 정상 쥐와 비교하였으나, 외견상으로 전혀 변화가 없었다. 또한 간장 및 췌장을 적출하여 조직학적으로 관찰한 결과 조직학적 소견으로는 모두 정상이었고 간 기능이 정상인지 확인하기 위하여 혈청 내 메이엘티(ALT, alanine transaminase) 효소 활성을 측정한 결과 정상군과 비슷한 활성을 나타냈으므로(정상군, 12.5+0.3 KU;사인 추출물 처리군, 13.0+0.5 KU) 간 독성이 전혀 없음을 확인할 수 있었다.

이상, 상기 실시예를 통하여 설명한 바와 같이, 본 발명 사인 추출물은 알록산에 의해 췌장의 베타세포가 파괴되거나 또는 자가 면역반응이 항진되어 췌장의 베타세포가 파괴됨으로서 당뇨병이 발병한 경우 모두 혈당을 정상 수준으로 회복시켜 당뇨병의 치료에 탁월한 효과가 있다. 또한, 본 발명은 당뇨 유발 약물인 알록산 투여 전에 사인 추출물을 투여했을 경우에도 알록산에 의한 췌장의 베타세포 파괴를 방지하여 당뇨병 유발을 억제하는 뛰어난 효과가 있으므로 생물의약 산업상 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims (2)

1. (a) 사인에 20배의 물을 가하고 4시간 동안 열수추출하는 과정을 2회 반복, 추출하여 조추출물을 제조하고;(b) 상기(a)에서 제조한 조추출물을 농축한 후 동결 건조시키고;(c) 상기(b)에서 동결 건조한 조추출물을 증류수에 용해시킨 다음 헥산(hexane), 디클로로메탄 (dichloromethane), 부탄올(butanol)을 사용하여 순차적으로 분배하여 분획을 제조하고;(d) 상기(c)에서 용매에 따라 분획하여 얻은 물 분획을 세파덱스 겔 크로마토그래피로 정제하여 분자량 2,000-30,000 달톤(dalton)의 항당뇨 효능이 있는 사인 추출물.
2. 제 1 항 기재의 상기 사인 추출물을 유효성분으로 함유하는 항당뇨성 조성물.