KR100489564B1 - 모시대 추출물과 그를 함유한 혈당강하용 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모시대 추출물과 그를 함유한 혈당강하용 조성물에 관한 것으로, 모시대의 잎, 뿌리, 줄기 등으로부터 물 또는 유기용매로 추출한 모시대 추출물은 알파글루코시다제 및 알파아밀라제 효소활성을 억제하여 식후 혈중 포도당 농도의 급격한 상승을 억제하여 인체나 동물의 당뇨병 예방 및/또는 치료에 이용할 수 있는 매우 뛰어난 효과가 있다.

Description

모시대 추출물과 그를 함유한 혈당강하용 조성물{Plant extract from Adenophora remotiflora and composition containing the same with hypoglycemic activity}

본 발명은 모시대 추출물과 그를 함유한 혈당강하용 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 식후 혈중 포도당 농도의 상승을 조절하는 혈당강하기능을 가져 당요병이나 심혈관계 질환과 같은 합병증 조절에 유효한 약리학적 효과를 갖는 모시대 추출물, 그의 제조방법 및 이를 유효성분으로 포함하는 조성물에 관한 것이다.

최근 산업사회의 발달과 생활수준의 향상에 따른 식생활 양상의 변화로 고지혈증, 동맥경화, 고혈압, 당뇨병과 같은 심혈관계 만성 성인병 환자가 급증하고 있는 추세이다. 그 중 당뇨병 환자는 전세계적으로 2억 5천만명이 있는 것으로 추정되고 있어 당뇨병 환자의 치료 및 질환조절에 있어서 혈액 내의 포도당 농도를 조절하는 것이 매우 중요한 일이 되고 있다. 당뇨병은 그 자체가 질환이라기 보다는 장기간 이 질환에 걸리면 당뇨병성 신경병증, 망막병증, 백내장, 신증 등의 합병증이 나타나 환자의 정상적인 삶을 영위할 수 없을뿐만 아니라 치명적인 결과까지 초래할 수 있는데, 심한 경우 당뇨병은 실명, 심부전, 다리절단 등의 주요원인이 되는 만성질환이다(Alper, J.: New insights into type 2 diabetes. Science, 289, 37(2000)).

음식물 중에 포함된 탄수화물은 소장에서 탄수화물 분해효소의 작용을 받아 포도당으로 소화되어 혈액내로 흡수된다. 음식물을 섭취하면 혈액내 포도당 농도는 급격히 상승하는데, 당뇨병과 같은 질환의 경우 혈중 인슐린 농도가 부족하거나 인슐린 작용에 결함이 있어 상승된 포도당 농도는 계속 유지되어 위험한 상태를 초래할 수 있다. 즉, 인슐린 부족시(제1형 당뇨병)나 정상적인 인슐린 분비가 이뤄지지만 인슐린 수용체에 이상이 있는(제2형 당뇨병) 경우, 포도당이 세포내로 들어가지 못하고 에너지원으로 이용되지 못하게 되면, 혈당이 높아지고 근육내의 단백질 및 지방세포가 분해되며 포도당 신생을 통해 혈중 포도당 농도가 더욱 상승하게 된다. 간장에서는 포도당신생과 단백질 분해가 증가하게 되고 지방세포의 분해도 증가되어 지방산과 글리세롤 유리가 일어나는데, 지방산은 주요 에너지원이기도 하나 활성아세트산의 생성을 야기하여 케톤체의 축적을 초래하고 유리된 지방산이 간장 내에서 중성지방으로 전환되기 때문에 합병증으로 지방간이 발생하기도 한다.

이와같이 고혈당은 당뇨와 관련된 여러가지 합병증의 주요 원인이 되므로 가능한 정상 수준으로 유지하는 것이 매우 중요하다. 그러므로 이와같은 인슐린 부족으로 인한 당뇨병을 치료하기 위해 인슐린 투여, 설포닐우레아 제제투여, 식이요법 등의 국한적인 치료를 하고 있지만, 임상적으로 혈당을 정상으로 유지한다는 것은 쉬운 일이 아니다. 특히 식후 혈당 상승을 조절하는 것은 더 어려운 것으로 여겨진다(Baron, A.D.: Diabetes Res. Clin. Pract., 40, 51S(1998)). 식후 혈당 조절에 사용하는 대표적인 약물이 알파글루코시다제 저해제이다. 알파글루코시다제는 탄수화물 소화과정이 마지막 단계인 말토스의 포도당으로 전환을 촉매하는 효소이다. 따라서, 이 효소의 저해제는 식이성 탄수화물의 소화를 저하시킴으로써 식후 급격한 혈당상승을 억제하는 것으로 알려져있다(Mooradian, A.D. and Thurman, J.E. Drugs , 57, 19(1999)).

현재, 아카보스(Acarbos), 보글리보스(Voglibose), 미글리톨(Miglitol) 등 다양한 알파글루코시다제 저해제가 개발되어 임상적으로 이용되고 있으나, 이들 약제에 내성을 대비하여 다양한 약제를 확보하는 것이 필요하고, 특히 당뇨병 환자용 식품에 사용하기 위한 소재의 개발이 필요하다.

최근에는 당뇨병의 치료를 위해 합성된 약물보다는 천연물에서의 약리효과가 있는 물질을 탐색하는 연구가 이루어지고 있으며, 약 400여종의 야생식용식물이 당뇨병 치료에 효과가 있다고 보고된 바 있다(Bailey CJ, Day C. 1989. Diabetes Care 12:553-564). 약용작물 또는 식용작물이 혈당강하에 효과를 나타내었다는 연구가 계속 이루어지고 있으나, 과학적인 증명이 시작된 것은 최근의 일이며 그 대부분은 아직 약리효능과 생리적 기전 및 유효성분의 분석에 대해 임상 및 과학적으로 입증되지 못하는 실정이며, 야생식용식물은 그 성분 및 약리효과에 대하여 국내외적으로 많은 관심이 집중되고 있다.

특히, 우리의 고유식품이며 전통적으로 질병치료에 이용되어오던 야색식용식 물의효능에 대해 적극적으로 과학적 연구가 이루어져, 씀바귀(Ixeris dentata Nakai), 산복사(Prunus davidiana Fr.) 및 갈대(Phragmites communis Trin)의 메탄올 추출물이 alloxan 당뇨유발 흰쥐에서 유의적으로 혈당을 낮춘다고 보고(Choi JS et al., 1990, Kor. J. Pharmacogn 21(2):153-157)된 바 있으며,스트렙토조토신 당뇨 유발 흰쥐에서 닭의 장풀(Commeinae herba) 물추출물과 메탄올 추출물이 혈당강하효과를 보였다고 보고(박수영, 1992, 석사학위논문, 덕성여자대학교대학원)하였다. 그 외 두릅나무를 비롯한 여러가지 국내 자생 야생식용식물의 혈당강하효과에 대한 연구가 이루어져 왔다.

본 발명에서는 식후 혈당 상승을 억제하는 식품소재를 탐색하기 위하여 한국산 산채류 67종으로부터 물 또는 유기용매 추출물을 제조하고, 이들의 알파글루코시다제 및 알파아밀라제 효소 저해정도를 평가하였다.

본 발명자들은 생체에 부작용이 없으면서 혈당강하작용이 우수한 물질을 제공하고자 산채류로부터 다양한 용매로 추출하여 수득되는 각종 추출물에 대해 약리학적 효과를 시험한 결과, 모시대의 물 또는 알콜 추출물이 알파글루코시다제와 알파아밀라제 저해활성 및 흰쥐의 혈당상승억제 효과가 가장 높음을 확인하고 본 발명을 완성하게 되었다.

즉, 본 발명 방법에 의한 모시대 추출물은 알파글루코시다제 및 알파아밀라제 효소의 활성을 억제하여 혈중 포도당 농도를 현저히 감소시키는 효과가 있음을 확인할 수 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 혈당강하작용을 나타내는 모시대 추출물 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 모시대 추출물을 유효성분으로 함유하는 조성물을 제공하는 것이다.

이하, 본 발명의 구성을 구체적으로 설명한다.

본 발명은 인체와 동물에서 탄수화물 대사를 조절함으로써 식후 혈중 포도당농도의 급격한 상승을 조절하여 당뇨병과 같은 심혈관계 질환의 치료 및 합병증 조절에 유효한 모시대 추출물 및 이의 제조방법 그리고 상기 추출물을 유효성분으로 하여 약학적으로 허용가능한 담체를 포함하는 약학적 조성물 및 혈당강하 기능성 식품에 관한 것이다.

본 발명의 혈당강하용 조성물 또는 기능성(건강보조)식품에서 주성분으로 사용되는 모시대는(Adenophora remotiflora)는 잔대와 같이 초롱꽃과에 속하는 여러해살이 풀이다. 산지에 절로 나고 우리나라 각지에서 자란다. 높이 40-100cm 정도로, 뿌리가 굵으며 잎은 타원 모양에 예리한 톱니가 있다. 8-9월에 자주색 꽃이 피는데 원줄기 끝에서 밑을 향해 달려있다. 흰색 꽃이 피는 것을 흰 모싯대라하여 구별한다. 어린 순은 먹고 뿌리는 약으로 쓰며 관상초로 심는다(안덕균, 원색한국 본초도감. 교학사(1998)).

본 발명 모시대 추출물의 제조방법으로는 공지방법을 사용하는 것이 가능하다, 예컨대 모시대의 잎, 줄기, 뿌리 등을 채취하여 생 또는 건조된 상태의 것을 잘게 자른 후 물, 메탄올, 에탄올 등의 극성 용매 및 에테르, 헥산, 클로로포름, 에틸아세테이트 등의 비극성 용매들을 가한 후 실온에서 침적추출하거나 가온추출할 수 있다.

본 발명의 바람직한 한 실시예에 있어서 모시대를 물 또는 메탄올 용매하에서 얻은 추출물이 혈당강하효과가 특히 뛰어났다.

본 발명 모시대 추출물은 흰쥐에 아주 많은 양을 경구투여하여도 전혀 급성독성을 나타내지 않았다. 이와같이 본 발명 모시대 추출물은 부작용이나 독성 등의 문제가 없어 스트레스, 지방과다섭취, 당(또는 탄수화물) 과다섭취 및 운동부족 등으로 인한 당뇨병 유발을 임상적으로 예방 또는 치료할 수 있는 치료제로 이용하거나 기능성 식품의 유효성분으로도 이용할 수 있는 것으로 판단되었다.

본 발명에 모시대 추출물은 당뇨병을 예방 또는 치료하기 위하여 임상적으로 이용시 투여량은 당뇨병의 중증도, 환자의 상태, 연령, 합병증 등의 다양한 요인에 따라 전문가에 의해 결정될 수 있으며, 효과적인 약물요법이 이행되기 위해서는 환자의 생활스타일과 같은 환자의 요소와 약리학적 요소 등을 분석 종합하여 환자에게 제공하여야 한다.

본 발명에 따른 모시대 추출물은 실질적으로 부작용이나 독성없이 안전하게 투여할 수 있는 약제로 판단되며, 약학적 조성물을 임상적으로 이용시 약제학적 분야에서 통상적인 방법에 따라 통상적인 약제학적 제제로 제형화시켜 이용할 수 있다.

본 발명 모시대 추출물은 음료수, 아이스크림, 양념, 인스턴트 식품 등의 식품이나 가축사료 등에 혼합하여 고상, 액상, 호상 또는 젤리 형태로 혈당을 강하시킬 수 있는 기능성 식품의 제조에 이용될 수도 있으며, 필요에 따라 식용색소, 식용향료, 생약초, 과일, 올리고당, 키토산, 구연산 등의 통상적인 성분을 적량 가하여 좋은 맛과 향을 나타내게 할 수 있다.

본 발명 조성물 또는 기능성 식품에는 필요에 따라 모시대 추출물 이외에 인체의 당흡수를 억제하여 당뇨병을 예방 및/또는 치료하는데 사용되는 공지 물질 또는 새로운 물질을 추가로 포함하여 상승작용을 발휘할 수도 있다.

이하, 본 발명의 구성 및 작용효과를 실시예를 통하여 보다 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 목적일 뿐 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않는다.

실시예 1 : 모시대 추출물의 제조

모시대의 잎, 줄기 및 뿌리부분을 풍건하여 분쇄한 다음, 10배의 메탄올을 가하여 12시간씩 2회 추출한 다음, 여과액을 모아 회전증발농축기에서 용매를 증발시키고, 남은 잔사를 일부 취하여 동결시키고(-70℃), 나머지는 순차 용매분획에 사용하였다. 즉, 헥산, 에틸아세테이트, 그리고 증류수(물)로 차례로 용매 분획을 수행한 다음, 용매를 회전증발농축기에서 증발시키고 건조시켜 시료로 사용하였다.실험에 사용된 헥산 분획, 에칠아세테이트 분획 및 물층 분획의 구체적인 방법은 다음과 같다. 모시대 메탄올 추출물의 건조물 10g을 200ml 증류수에 분산시키고 분액깔대기에 넣고, 여기에 헥산(200ml)을 가하여 약 10분간 세차게 흔들어 방치하여 용매층이 분리되면 헥산층을 제거하고 물층에 동량의 헥산을 다시 가하여 위와 같은 방법으로 헥산층을 분리하였다. 이와 같은 조작을 총 3회 실시하여 얻은 헥산 분획을 모두 합하여 회전식 증발농축기에서 용매를 제거하고 남은 고형물(헥산 분획)을 얻어 실험에 사용하였다. 헥산으로 분획하고 남은 물층에 다음으로 에틸아세테이트를 같은 부피(200ml) 첨가하여 헥산의 경우와 같이 3회 추출하고, 추출물을 합쳐서 회전식 증발농축기에서 용매를 제거하고 에틸아세테이트 분획(에틸아세테이트 분획)을 얻었다. 에틸아세테이트 용매분획후 남은 물층을 증발농축시켜 분석용 시료(물층 분획)로 사용하였다.

실시예 2 : 모시대 추출물 및 용매 분획의 알파글루코시다제 저해 활성 측정

본 실험에 사용한 알파글루코시다제는 쥐의 소장에서 추출하여 -70℃에서 보관하면서 사용하였으며, 돼지 췌장 알파아밀라제는 시그마사(St Louis, MO, USA)에서 구매하였다. 알파글루코시다제 효소 반응기질은 파라-니트로페닐알파-디-글루코피라노사이드(para-nitrophenyl-alpha-D-glucopyranoside)를 사용하였으며, 알파아밀라제 기질로서는 파라-니트로페닐-알파-디-말토페타오사이드(para-nitrophenyl-alpha-D-maltopentaoside)를 사용하였다. 한편, 양성대조구로는 혈당상승억제제로 임상적으로 사용되고 있는 아카보스(Bayer-Korea)를 사용하였다.알파글루코시다아제 활성 측정은 돼지 췌장 알파글루코시다아제를 0.1M 인산완충액(pH 7.0)에 0.7U/ml가 되도록 용해하여 효소액을 제조하고, 반응 기질은 파라-니트로페닐알파-디-글루코피라노사이드(para-nitrophenyl-alpha-D-glucopyranoside)를 0.1M 인산완충액(pH 7.0)에 mM 농도로 용해하여 사용하였다. 효소액 50μl와 시료추출물(대조군의 경우 추출에 사용한 용매) 10μl를 반응시켜 405nm에서 흡광도를 측정하여 효소 저해정도를 측정하였다.

모시대의 알콜(메탄올) 추출물 및 그 용매 분획물(물층, 헥산층, 에틸아세테이트층)을 건조시킨 후, 디메틸설폭사이드 또는 물에 일정 농도로 용해시켜 용액을 제조하고, 이를 쥐의 소장에서 추출한 알파글루코시다제 함유 효소반응액에 넣어 알파글루코시다제 저해정도를 살펴본 결과, 1mg/ml에서 알콜추출물과 물층은 효소활성을 각각 37.7, 50.7% 저해하는 것으로 나타났다. 물층은 0.1mg/ml의 농도에서도 효소활성을 22.8% 저해하는 것으로 나타났으며, 이는 임상적으로 사용하고 있는 아카보스보다는 약간 낮은 수준이었다(표1).

한편, 헥산층은 1mg/ml농도에서 효소활성을 28.1% 저해하였으며, 에틸아세테이트층은 효소활성을 전혀 저해하지 않았다.

실시예 3 : 모시대 추출물의 알파아밀라제 효소 저해활성

알파아밀라아제 효소 저해활성은 공지 선행논문 Lorentz(Lorentz, K.:Evaluation of α-amylase assays with 4-nitrophenyl-oligosaccharides as substrate. J Clin Chem Clin Biochem 21:463-471, 1983)가 개발한 방법을 참조하였다. 효소로 돼지 췌장 아밀라아제(Sigma A3176; 100U)를 사용하고, 효소를 0.1M 인산완충액에 녹여 효소액을 제조하고, 효소 반응 기질로서 5mM 파라-니트로페닐-알파-디-말토페타오사이드(para-nitrophenyl-alpha-D-maltopentaoside ; Sigma 73681)를 이용하여 효소활성을 측정하였다. 효소 활성측정은 알파글루코시다아제 활성측정방법과 동일하게 수행하였으며, 효소반응시간을 20분간로 하여 수행하였다.모시대의 알콜추출물 및 그 용매분획을 디메틸설폭사이드 또는 증류수에 5mg/ml 정도로 용해시킨 다음, 돼지 췌장에서 분리한 알파아밀라제 용액에 첨가하여 효소활성 저해정도를 측정한 결과,메탄올 추출물, 물층, 에틸아세테이트층, 헥산층은 효소활성을 각각 61.0, 62.4, 100, 42.5% 저해하였다. 이렇듯 모시대의 알콜추출물이나 그것의 물과 에틸아세테이트 분획은 알파아밀라제 저해활성이 매우 높은 것으로 나타났다(표 2).

*. 모든 시료의 농도는 5mg/ml임.

** : 측정은 3회 반복하였으며, 결과는 평균값으로 나타냄.

알파아밀라제는 인체의 췌장에서 분비되는 효소로서 전분의 초기 소화에 관여한다. 즉, 전분을 분해하여 주로 맥아당(maltose) 단위로 전환하는데 관여하는데, 이를 저해할 경우 혈당의 상승억제효과가 있는 것으로 알려져 있다. 임상적으로 사용되고 있는 아카보스는 아밀라제저해활성이 매우 높은 것으로 보고되고 있다.

실시예 4 : 흰쥐를 이용한 모시대 추출물의 혈당강하 효과 측정

본 실험에서는 스프레그-도올리(Sprague-Dawley)계 흰쥐(150-200g)를 사용하였으며, 흰쥐 체중 1kg당 가용성 전분과 모시대 또는 잔대 추출물을 1, 5, 10mg/kg체중을 혼합하여 경구투여하기 전(0분), 투여후 30, 60, 120분에 각각 쥐의 꼬리부분에서 채취하여 혈당 측정계를 이용하여 혈당을 측정하였다.

하룻밤동안 절식시킨 흰쥐에게 가용성 전분 1g/kg 수준으로 투여하기 전에 혈당을 측정하고, 전분을 각기 다른 함량의 모시대추출물과 함께 경구투여한 후 30분 간격으로 꼬리정맥에서 혈액을 채취하여 혈당농도를 측정한 결과, 모시대추출물이 포함되지 않은 대조군에서는 전분투여 30분 후 급격한 혈당상승을 보인 반면, 모시대 추출물을 체중 1kg당 1mg이상으로 투여한 흰쥐의 경우는 전분부하에 의한 혈당상승이 대조군에 비하여 완만하게 진행되는 것으로 나타났다. 그러나, 체중 1kg당 1mg 농도로 투여한 모시대 추출물에서는 혈당저하효과가 관찰되지 않았다. 한편, 모시대 추출물을 체중 kg당 10mg 투여한 경우는 5mg 투여한 흰쥐에서보다 혈당상승억제 효과가 큰 것으로 나타났다(도 1). 모든 실험은 3회 반복하여 수행하였으며 결과는 평균값이다.

이상 살펴본 바와 같이 본 발명 모시대 추출물은 알파글루코시다제 및 알파아밀라제 효소활성을 억제하여 식후 혈중 포도당 농도의 급격한 상승을 억제하여 인체나 동물의 당뇨병 예방 및/또는 치료에 이용할 수 있는 매우 뛰어난 효과가 있어 본 발명은 의약식품산업상 매우 유용한 발명인 것이다.

도 1은 모시대 물분획의 흰쥐에서의 전분투여에 대한 혈당상승 억제효과를 나타내는 그림이다.

Claims (4)

1. 모시대의 잎, 뿌리, 또는 줄기부분을 풍건하여 분쇄한 다음, 메탄올을 가하여 혈당강하 작용을 갖는 메탄올 추출물을 제조하는 것을 특징으로 하는 혈당강하용 모시대 추출물의 제조방법.
2. 상기 제1항의 모시대 추출물을 유효성분으로 포함하는 것을 특징으로 하는 혈당강하용 조성물.
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