KR101006702B1

KR101006702B1 - 치매치료 효과를 갖는 신규 사포닌계 화합물

Info

Publication number: KR101006702B1
Application number: KR1020030061096A
Authority: KR
Inventors: 최원락; 한창균; 서정우; 임광진; 곽의종; 김태곤
Original assignee: 에스케이케미칼주식회사
Priority date: 2003-09-02
Filing date: 2003-09-02
Publication date: 2011-01-10
Also published as: KR20050023712A

Abstract

본 발명은 치매치료 효과를 갖는 신규 사포닌계 화합물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 베타아밀로이드(beta-amyloid)에 의한 신경독성 보호작용 및 감퇴된 기억력 증진에 유용한 효과가 있어 치매 치료 및 뇌기능 개선에 유용한 다음 화학식 1로 표시되는 화합물과, 이를 함유한 치매 치료 및 뇌기능 개선용 의약품 및 건강식품에 관한 것이다.

치매치료, 뇌기능 개선, 베타아밀로이드(beta-amyloid)

Description

치매치료 효과를 갖는 신규 사포닌계 화합물{Effect of new saponin compound on the therapy of dementia}

도 1은 실시예 3에서 얻어진 10개의 물질군에 대한 크로마토그램을 나타낸 것이다.

도 2는 백두옹의 각 분획물 및 단일 물질을 1회 경구 투여하여 스코폴라민(Scopolamine)에 의한 감퇴된 기억력 증진효과정도를 나타내는 그래프이다.

우리나라는 물론 전 세계적으로 노인 인구가 증가하게 되면서 노인인구에 많은 각종 퇴행성 노인 질환들이 사회적, 경제적인 손실을 야기시키고 있다. 미국 치매협회와 국립노화연구원이 발표한 통계를 보면 4백만 명의 미국인이 치매를 앓고 있으며 일반적으로 60세 이후 치매가 발병하지만 드문 경우 50대부터 시작하며 65세 이후 전 미국인의 10.3%가 치매를 갖고 있으며, 치매를 치료하는데 쓰여지는 비용은 연간 미국에서 950억 달러의 막대한 비용이 사용되고 있다.

우리나라는 한국보건사회연구원의 보고서에서 고령화 현상으로 인해 치매인구가 급증하여 95년 치매 유병율은 65세 이상 노인 중 8.3%였으며, 2020년에는 이보다 0.7% 포인트 늘어난 9%로 추정되고 있다. 또한, 치매 유병율을 통계청이 밝힌 장래 추계인구에 적용한 결과, 2000년 치매 노인 수는 27만7천48명(65세 이상 노인인구의 8.3%), 2015년 52만7천68명(9%), 2020년 61만9천1백32명(9%)에 이를 것이라고 추정하고 있다. 치매질환은 환자 자신의 인간적인 삶을 황폐화시킬 뿐만 아니라 가족의 삶까지도 망가뜨리게 되는 질환이므로 심각한 사회적, 경제적 문제로 대두되고 있으므로 치료되어야 할 심각한 난치성 질환이다.

치매질환은 다양한 원인으로 발병할 수 있으나, 주 발병원인으로 알츠하이머병이 알려져 있다. 이 질환의 특징으로는 베타아밀로이드(beta-amyloid) 단백질이 뇌세포 밖에 침착되어 있고, 학습과 기억력이 현저하게 감퇴되는 증상이 나타난다는 것이다.

알쯔하이머병 치료제로서 처음으로 FDA공인을 받은 약인 1993년에 나온 타크린(tacrine)은 초기 및 중기에 알쯔하이머병 환자들의 뇌에서 생성되는 아세틸콜린 이 분해되는 것을 억제함으로써 약 30% 정도의 환자에서 인지기능의 소실을 늦출 수 있었으나, 간과 관련된 부작용을 많이 일으키기 때문에 현재는 거의 사용되어지지 않고 있다. 1996년에 미국 FDA의 승인을 받은 아리셉트(aricept)는 아세틸콜린의 이용도를 높임으로써 작용하는 것으로 취침 전 하루에 한번 복용으로 가능하며 부작용으로는 오심과 설사, 피곤감 등이 있으나 이러한 부작용들은 심하지 않고 곧 없어진다. 그러나, 타크린과 아리셉트 모두 알쯔하이머병 자체를 멈추거나 되돌이킬 수는 없으며, 얼마나 오랫동안 환자들이 이러한 약들을 복용해야 하는지 또 얼마나 오랫동안 효과가 있는지에 대해서는 아직 명확하지 않은 실정이다.

따라서, 부작용이 적으며, 효능이 좋은 새로운 치매치료제를 개발하는 것이 절실히 필요한 실정이다.

이에, 본 발명자들은 독성이 거의 없고 강력한 베타아밀로이드에 의한 신경세포 독성 보호작용 및 감퇴된 기억력 증진에 유용한 효과가 있는 치매 치료제를 개발하기 위하여 연구한 결과, 베타아밀로이드에 의한 신경세포 독성 보호작용 및 감퇴된 기억력 증진에 유용한 효과가 있는 사포닌(saponin)계열의 새로운 화합물을 찾아냄으로써 본 발명을 완성하게 되었다.

따라서, 본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 이를 포함하는 치매치료 및 뇌기능 개선용 의약품 및 건강식품을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 다음 화학식 1로 표시되는 사포닌계 화합물 및 이를 포함하는 치매치료 및 뇌기능 개선용 의약품 및 건강식품을 그 특징으로 한다.

[화학식 1]

이와 같은 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 베타아밀로이드에 의한 신경독성 보호작용 및 감퇴된 기억력 증진에 유용한 효과가 있어 치매 치료에 유용한 화학식 1로 표시되는 화합물과, 이를 함유한 치매 치료 및 뇌기능 개선용 의약품 및 건강식품에 관한 것이다.

본 발명에 따른 신규 화합물은 통상의 유기합성법에 의해 화학적으로 합성된 합성물이거나 백두옹으로부터 얻어진 천연물일 수도 있다. 따라서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 합성물질 및 천연물질 모두를 포함한다.

백두옹으로부터 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 수득하는 방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

우선, 백두옹을 잘게 분쇄한 후 생약 중량 대비 약 5 ∼ 10 배량의 메탄올(MeOH) 또는 에탄올(EtOH) 등의 알코올 수용액을 넣고 2 ∼ 4회 용매 추출한 후 여과하여 감압 농축하여 추출액 내의 알코올을 완전 제거하며, 이로써 알코올 추출액 내에 필요 이상으로 잔존하게 되는 알코올 성분이 제거되어 다음으로 수행되는 용매 분획이 수월하게 이루어질 수 있다. 원 생약 중량 대비 약 3 ∼ 5배량(v/w) 정도의 증류수로 추출물을 물에 완전히 녹이거나 현탁시킨다. 이때, 추출물을 물에 완전히 용해시키려면 많은 양의 물이 필요하거나 가열하여야 하지만, 취급의 불편이 수반되므로 추출물이 완전히 용해되지 않더라도 다음 단계를 수행할 수 있다. 동량의 수포화 저급 알코올을 넣어 약 10 ∼ 20 분간 30 ∼ 50 rpm 정도로 교반하고 정체시켜, 층을 분리한 뒤 수포화 저급 알코올 층을 여과, 감압 농축하여 1차 활성 정제 분획을 얻는다. 이때 사용되는 수포화 저급 알코올은 저급 알코올의 포화수용액으로서 저급 알코올에 증류수를 가하고 교반시킨 후 정체시켜 증류수로 포화된 저급 알코올 층을 취한 것으로 예를 들면, 프로필알코올, 부틸알코올 등이 사용가능하며 층분리는 2 ∼ 3회 실시한다. 만일 저급 알코올 용매 분획을 얻음에 있어 소량의 저급 알코올을 사용하게 되면 정제 효율이 떨어져 엑기스의 수율 및 유효성분의 함량이 낮아지고, 과량의 저급 알코올을 사용하게 되면 정제 효율 대비 과다한 알코올 사용으로 경제성을 떨어뜨리게 된다. 따라서, 원생약 중량의 3 ∼ 5 배량(v/w)의 저급 알코올을 사용하는 것이 좋은데 상기에 기술된 양은 이 같은 정제 효율 및 경제성에 부합된다.

상기의 방법대로 제조된 백두옹의 추출물 및 분획물의 활성을 검색한 결과 베타아밀로이드에 의한 신경독성 보호작용에서 유용한 효과가 있었다.

활성의 극대화와 활성성분 탐색을 위해 옥타데실실릴화한 실리카 레진(YMC*GEL ODS-A 12nm, S-150 m)으로 컬럼 크로마토그래피를 수행하였다. 상기 레진의 양은 시료 양의 25배량을 사용하였고 용매는 10%(v/v) 메탄올 수용액부터 10%(V/V)씩 메탄올 양을 늘려가며 레진 부피의 2 ∼ 3배량의 용매를 스텝-그래디언트(step-gradient) 방식을 사용하였다. 이때, 70%(v/v) 메탄올 수용액을 용출시킨 분획이 가장 약효가 우수한 활성 분획물 얻을 수 있었다.

상기와 같은 본 발명에 따른 방법으로 백두옹으로부터 추출되어 규격화된 분획물, 특히 가장 활성이 좋았던 70%(v/v) 메탄올 수용액 용출 분획의 베타아밀로이드에 의한 신경독성 보호작용 및 감퇴된 기억력 증진에 유용한 활성성분을 추적한 결과, 3-O-α-L-람노피라노실(1→2)-[β-D-글루코피라노실(1→4)]-α-L-아라비노피라노실 올레아놀산 28-O-α-L-람노피라노실(1→4)-β-D-글루코피라노실(1→6)-β-D-글루코피라노실 에스테르(3-O-α-L-rhamnopyranosyl(1→2)-[β-D-glucopyranosyl(1→4)]-β-L-arabinopyranosyl oleanolic acid 28-O-α-L-rhamnopyranosyl(1→4)-β-D-glucopyranosyl(1→6)-β-D-glucopyranosyl ester)로 신규 사포닌(saponin)계 물질로 확인되었다.

동물 실험에서는 스코플라민(scopolamine) 및 약물을 투여하지 않은 대조군(control)을 100%로 하고, 신경전달물질의 전달방해를 통해 기억력을 감퇴시킨다고 알려진 스코플라민(1 mg/kg)을 투여한 그룹을 0%로 하였을 때 스코플라민 투여 후 한시간 뒤에 상기 화학식 1의 화합물을 57 mg/kg로 투여시 56.7%의 기억력 증진이 나타났다.

또한, 단일 물질인 3-O-α-L-람노피라노실(1→2)-[β-D-글루코피라노실(1→

4)]-α-L-아라비노피라노실 올레아놀산 28-O-α-L-람노피라노실(1→4)-β-D-글루코피라노실(1→6)-β-D-글루코피라노실 에스테르는 70% 메탄올 수용액 분획물의 함유량을 계산한 결과 38% 이였고 150 mg/kg로 투여시 57.1%의 기억력 증진이 나타났다.

따라서, 본 발명에 따른 화학식 1의 화합물을 유효성분으로 함유하는 치매 치료 및 뇌기능 개선용 의약품 및 건강식품으로 사용 가능하다.

의약품으로 제조시, 본 발명의 화학식 1의 화합물은 임상 투여시에 경구 또는 비경구로 투여가 가능하며 일반적인 의약품 제제의 형태로 제공될 수 있다.

본 발명의 화학식 1의 화합물은 실제 임상 투여시에 경구 또는 비경구의 여러 가지 제형으로 투여될 수 있는데, 제제화할 경우에는 보통 사용하는 충진제, 증량제, 결합제, 습윤제, 붕해제, 계면활성제 등의 희석제 또는 부형제를 사용하여 제조된다.

경구투여를 위한 고형제제에는 정제, 환제, 산제, 과립제, 캅셀제 등이 포함되며, 이러한 고형제제는 리그난과 락톤 화합물 및 그의 유도체에 적어도 하나 이상의 부형제, 예를 들면 전분, 칼슘 카보네이트, 수크로스 또는 락토오스, 젤라틴 등을 섞어 조제된다. 또한, 단순한 부형제 이외에 마그네슘 스트레이트, 탈크 같은 윤활제들도 사용된다. 경구투여를 위한 액상 제제로는 현탁제, 내용액제, 유제, 시럽제 등이 해당되는데 흔히 사용되는 단순 희석제인 물, 액체 파라핀 이외에 여러 가지 부형제, 예를 들면 습윤제, 감미제, 방향제, 보존제 등이 포함될 수 있다.

비경구 투여를 위한 제제에는 멸균된 수용액, 비수용성 용제, 현탁제, 유제, 동결건조제, 좌제가 포함된다. 비수용성제, 현탁용제로는 프로필렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 올리브 오일과 같은 식물성 기름, 에틸올레이트와 같은 주사 가능한 에스테르 등이 사용될 수 있다. 좌제의 기제로는 위텝솔, 마크로골, 트윈 61, 카카오지, 라우린지, 글리세롤젤라틴 등이 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 유효성분의 제제 내 함유량은 체내에서의 활성 성분의 흡수도, 불활성화율, 배설속도, 사용자의 연령, 성별 및 상태 등에 따라 적절히 선택할 수 있다. 본 발명의 화학식 1의 화합물의 경우, 0.1 ∼ 10 mg/kg 이고, 바람직하게는 0.5 ∼ 5 ㎎/㎏이며, 하루 1 ∼ 3회 투여할 수 있다.

또한, 본 발명은 화학식 1의 화합물을 유효성분으로 하는 치매치료 및 뇌기능 개선용 건강식품을 포함한다.

건강식품이란, 상기 화학식 1의 화합물을 일반 식품에 첨가하거나, 캅셀화, 분말화, 현탁액 등으로 제조한 식품으로, 이를 섭취할 경우 건강상 특정한 효과를 가져오는 것을 의미하나, 일반 약품과는 달리 식품을 원료로 하여 약품의 장기복용시 발생할 수 있는 부작용 등이 없는 장점이 있다.

이하, 본 발명은 다음 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하겠는바, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1: 백두옹의 추출 및 분획

잘게 분쇄한 백두옹 건조중량 2 kg을 14 L의 50% 에탄올에 4시간 동안 환류하면서 추출하였고 이 과정을 2회 실시하였다. 추출액을 여과한 후 증류기(rotary evaporator)로 50 ℃에서 감압 농축하였고, 그 결과로 얻어진 농축물에 물을 첨가하여 원 생약중량 대비 5배량(V/W) 정도가 되도록 현탁한 후 동량의 수포화 노말-부탄올과 혼합하여 분리장치(separation funnel)에 넣고, 교반 후 24시간 동안 방치하여 상층의 부탄올층만을 분리하였다. 2 ∼ 3회 더 재 분획하고, 증류기를 이용하여 부탄올 분획물과 남은 물층을 농축한 후, 진공 오븐에서 용매를 완전히 제거하여 건조시켰다. 각 분획은 분말화한 후 - 20 ℃에서 보관하여 사용하였다.

실시예 2: 백두옹 분획물의 세부 분획물 제조

상기 실시예 1의 노말 부탄올 분획물에 대해 옥타데실실릴화한 실리카 레진(YMC*GEL ODS-A 12nm, S-150 m)으로 컬럼 크로마토그래피를 수행하였다. 레진의 양은 시료 양 20 g의 25배량인 500 g을 사용하였고 용매는 10%(v/v) 메탄올 수용액부터 10%(V/V)씩 메탄올 양을 늘려가며 레진 부피의 2 ∼ 3배량의 용매를 스텝-그래디언트(step-gradient) 방식을 사용하였다. 9개의 분획물을 얻을 수 있었고, 증류기를 이용하여 농축하였으며, 진공 오븐에서 용매를 완전히 제거하여 건조시켰다. 9개의 분획물은 활성 실험을 위해서 분말화한 후 - 20 ℃에서 보관하여 사용하였다.

실시예 3: 백두옹 세부 분획물의 활성 성분 분리

상기 실시예 2의 70%(V/V) 메탄올 수용액 분획물에서 활성 성분 분리를 실시 하였다. 아세톤나이트릴(Acetonitrile)과 물의 혼합용매로 고성능액체그로마토그래피(High performance liquid chromatography)을 이용하여 분당 9.5 ㎖을 용출시키는 스텝-그래디언트(step-gradient) 방식을 사용하여 피크마다 분취하여 10개의 물질군을 얻을 수 있었으며[도 1 참조], 증류기를 이용하여 농축하였고 진공 오븐에서 용매를 완전히 제거하여 건조시켰다. 사용한 컬럼은 YMC J'Sphere ODS-H80이고, 측정파장은 210 nm에서 수행하였다. 상기 10개의 물질군을 베타아밀로이드에 의한 신경세포 독성 저해 실험을 실시한 결과, 6번 단일 물질(도 1의 F6)이 활성성분임을 알 수 있었다.

실시예 4: 백두옹 세부 분획물의 활성 성분 구조 결정

상기 실시예 3에서 얻은 6번 단일 물질에 대해 ¹H-NMR(500 MHz), ¹³C-NMR(125 MHz), DEPT, 2D NMR(¹H-¹H COSY, HMQC, HMBC, TOCSY, NOESY)를 측정하였고, 이 데이터를 바탕으로 구조 결정을 수행하였다.

ESI-MS에서 [M+Na]⁺ 값 m/z 1389.6, [M-H]^- 값 m/z 1365.8로 분자량이 1366.6으로 추정하였고, IR 스펙트럼에서 1729 cm^-1의 에스테르 카르보닐 그룹 및 1641 cm^-1의 올레핀 그룹을 확인할 수 있었다. ¹H NMR 스펙트럼에서는 7개의 메틸 프로톤(δ1.07, 1.13, 0.84, 1.05, 1.20, 0.84, 0.85) 및 하나의 올레핀 프로톤(δ5.38)과 6개의 아노메릭 프로톤(δ4.73,5.10,6.10,6.21,4.96,5.83)을, ¹³C NMR 스펙트럼에서는 올레핀 카본(δ123.0, 144.1)과 6개의 아노메릭 카본(δ104.8, 106.4, 101.8, 95.6, 104.9, 102.7) 및 카보닐 카본(δ176.5)을 확인할 수 있었다.

산 가수분해(acid hydrolysis)에 의해 아글리콘(aglycone)이 올레아놀산임을 TLC, HPLC, MS로 확인하였고, 가수분해된 당은 탄수화물 분석 시스템(carbohydrate analysis system) 및 TMS 유도체화한 후 GC로 분석한 결과 글루코스(D-glucose) 3개, 아라비노스(L-arabinose) 1개, 람노스(L-rhamnose) 2개로 당의 종류와 수를 확인하였다. 각 당의 구조 분석은 2D NMR(¹H-¹H COSY, HMQC, HMBC, TOCSY)을 통해 수행하였으며, 당의 연결은 2D NMR(HMBC, NOESY)을 이용하였다. 6번 단일 물질의 분자식은 C₆₅H₁₀₆O₃₀이며, 구조식은 다음 화학식 1에, ¹H-NMR(500 MHz)과 ¹³C-NMR(125 MHz) 스펙트럼은 다음 표 1, 2 및 3에 나타내었다.

[화학식 1]

아글리콘인 올레아놀산의¹H-NMR(500 MHz)과¹³C-NMR(125 MHz) 스펙트럼(pyridine-d₅)

No	¹³C	¹H		DEPT값
1	38.9	0.85	1.42	CH₂
2	26.6	1.78	1.97	CH₂
3	88.6	3.16		CH
4	39.5			C
5	55.9	0.73		CH
6	18.5	1.27	1.39	CH₂
7	33.1	1.27	1.38	CH₂
8	39.9			C
9	48.0	1.57		CH
10	37.0			C
11	23.8	1.85		CH₃
12	123.0	5.38		CH
13	144.1			C
14	42.1			C
15	28.2	1.09	2.26	CH₂
16	23.3	1.91	2.02	CH₂
17	47.0			C
18	41.6	3.14		CH
19	46.2	1.17	1.69	CH₂
20	30.7			C
21	34.0	1.06	1.28	CH₂
22	32.5	1.72	1.82	CH₂
23	17.0	1.07		CH₃
24	28.0	1.13		CH₃
25	15.6	0.84		CH₃
26	17.5	1.05		CH₃
27	26.0	1.2		CH₃
28	176.5			C
29	33.1	0.84		CH₃
30	23.6	0.85		CH₃

C3-당의¹H-NMR(500 MHz)과¹³C-NMR(125 MHz) 스펙트럼(pyridine-d₅)

구분	¹³C	¹H
glc-1	95.6	6.21	d 7.63
2	73.9	4.09
3	78.7	4.18
4	70.8	4.28
5	78.0	4.07
6	69.2	4.3	4.64
glc-1	104.9	4.96
2	75.3	3.9
3	76.5	4.11
4	78.2	4.38
5	77.1	3.62
6	61.2	4.05	4.15
rha-1	102.7	5.83	s
2	72.5	4.64
3	72.4	4.51
4	74.0	4.28
5	70.3	4.94
6	18.5	1.66

C28-당의¹H-NMR(500 MHz)과¹³C-NMR(125 MHz) 스펙트럼(pyridine-d₅)

구분	¹³C	¹H
ara-1	104.84	4.73	d 6.10
2	76.3	4.48
3	73.97	4.24
4	79.6	4.25
5	64.47	3.77	4.37
glc-1	106.36	5.1	d 7.63
2	75.45	4
3	78.5	4.16
4	71.23	4.22
5	78.76	3.87
6	62.5	4.35	4.54
rha-1	101.8	6.1	s
2	72.3	4.69
3	72.4	4.57
4	74.04	4.28
5	69.8	4.59
6	18.62	1.61

이상의 이화학적 및 분광학적 결과를 근거로 6번 물질을 3-O-α-L-람노피라노실(1→2)-[β-D-글루코피라노실(1→4)]-α-L-아라비노피라노실 올레아놀산 28-O-α-L-람노피라노실(1→4)-β-D-글루코피라노실(1→6)-β-D-글루코피라노실 에스테 르로 사포닌(saponin)계 신규 물질임을 확인하였다.

실시예 5: 베타아밀로이드에 의한 신경세포독성 저해율 측정 방법

상기 실시예 1에서 얻어진 추출물 및 노말 부탄올 분획물, 상기 실시예 2에서 얻어진 5개의 분획물과, 상기 실시예 3에서 얻어진 물질군 10개를 50% 에탄올 수용액에 용해시킨 후 최종농도 20, 4 ㎍/㎖이 되도록 세포배지(MEM-α)에 희석하여 50 ㎕씩 세포에 전처리하였다(EtOH 최종농도 0.5%로 cell에 대한 vehicle effect 없음을 확인함). 사용된 세포는 SK-N-SH 인간 신경아세포종(neuroblastoma) 세포주으로 96 웰 플레이트에 5 ×10³ 세포 농도로 분주하였다(각 group당 3 well).

2시간이 지난 후 100% DMSO에 용해된 베타아밀로이드를 최종농도 40 μM이 되도록 세포에 처리하고, 48시간동안 배양시켰다(37 ℃, 5% CO₂ incubator).

배양이 끝난 후 세포의 생존율을 측정하기 위해 MTT용액(5 mg/㎖)을 각 웰당 25 ㎕씩 처리한 후, 4시간 동안 배양하여 MTT가 세포 내에서 포르마잔(formazan)을 형성하도록 했다. 그런 후 세포 배지를 제거 하고, 100% DMSO로 세포를 융해(lysis)시켜 ELISA로 550 nm에서 UV 흡광도를 측정하였다.

또한, 베타아밀로이드 및 약물을 넣지 않은 그룹을 대조군(control)으로 하고, 이때의 세포생존률을 100%로 하였을 때 베타아밀로이드에 의한 세포독성을 베타아밀로이드(%)로, 상기 분획물로 인한 세포의 생존율(%)을 다음 표 4에 나타내었 다(각 값은 3 웰의 평균을 구함).

구분	농도(㎍/㎖)	저해율(%)
에탄올 수용액 추출물	20	78.4
에탄올 수용액 추출물	4	67.2
노말 부탄올 분획물	20	80.5
노말 부탄올 분획물	4	67.7
10% 메탄올 분획물	20	71.4
10% 메탄올 분획물	4	66.7
20% 메탄올 분획물	20	69.2
20% 메탄올 분획물	4	67.4
30% 메탄올 분획물	20	68.9
30% 메탄올 분획물	4	67.8
40% 메탄올 분획물	20	74.1
40% 메탄올 분획물	4	68.1
50% 메탄올 분획물	20	71.2
50% 메탄올 분획물	4	68.8
60% 메탄올 분획물	20	79.2
60% 메탄올 분획물	4	75.4
70% 메탄올 분획물	20	83.6
70% 메탄올 분획물	4	79.8
80% 메탄올 분획물	20	81.1
80% 메탄올 분획물	4	79.2
90% 메탄올 분획물	20	11.6
90% 메탄올 분획물	4	52.3
100% 메탄올 분획물	20	51.6
100% 메탄올 분획물	4	62.3

상기 표 4에 나타냈듯이, 70% 메탄올 수용액 분획물의 경우 각각 83.6%(20 ㎍/㎖), 79.8%(4 ㎍/㎖)로 향상시킴으로 신경세포 독성을 강하게 억제함을 알 수 있었다.

또한, 70% 메탄올 수용액 분획물에서 실시예 3을 통해 얻어진 10개의 물질군의 신경세포 독성 억제 활성 실험을 실시한 결과 다음 표 5의 결과를 얻을 수 있었다.

물질군 번호	농도(㎍/㎖)	저해율(%)
E1	20	72.6
E1	4	72.1
F2	20	75.8
F2	4	77.1
F3	20	72.5
F3	4	71.8
F4	20	70.7
F4	4	71.3
F5	20	75.3
F5	4	74
F6	20	80.2
F6	4	80.6
F7	20	74.6
F7	4	72.6
F8	20	74.2
F8	4	70.3
F9	20	71
F9	4	68.9
F10	20	27.4
F10	4	74.6

상기 표 5에 나타냈듯이, F6 단일 물질이 SK-N-SH 세포주의 세포생존율을 측정하였을 때 베타아밀로이드의 독성으로 인한 세포생존율 69%를 각각 80.2%(20 ㎍/㎖), 80.6%(4 ㎍/㎖)로 향상시킴으로 신경세포 독성을 강하게 억제함을 알 수 있었다.

실시예 6: 수동회피 테스트(Passive avoidance test)

상기 결과에 따르면 백두옹 70% 메탄올 수용액 분획물과 6번 단일 물질이 in vitro 상에서 베타아밀로이드에 의한 세포 독성을 저해하는 효과가 있으므로, 베타아밀로이드에 의한 독성이 주된 원인이라고 추측되어지는 알츠하이머성 치매 증상을 개선시키는 효과가 있으리라 예측이 된다. 이에 실제 생체 내에서 백두옹 추출물이 치매의 주요 증상인 기억력 증진에 효과가 있는지 알아보기 위하여 실시예 2의 70% 메탄올 수용액 분획물과 실시예 3의 F6 단일 물질의 수동회피 테스트(Passive Avoidance Test)를 실시하였다.

실험장치는 가로, 세로, 높이가 50, 15, 40 cm인 셔틀 박스(Shuttle box)를 이용하였다. 이 박스는 칸막이 문(guillotine door)을 이용하여 두개의 방으로 나뉘어져 있으며, 한쪽 방은 조명이 있어 밝은 방으로 만들고 나머지 한쪽 방은 검은 천으로 뒤덮여 어두운 방으로 만들어 두 방에서 조명의 효과를 달리할 수 있도록 하였다.

우선, 밝은 방에 쥐를 넣고 조명을 켜며 칸막이문을 열어주면 쥐는 어두운 곳을 찾아 들어가는 본능에 따라 20초 이내에 어두운 방으로 들어가며, 쥐가 어두운 방으로 이동하자마자 칸막이 문은 닫히게 된다. 이런 식으로 쥐가 밝은 방에서 어두운 방으로 들어가기까지의 시간을 도달시간(latency time)으로 측정하게 되는데 모든 쥐들이 20초 내에 들어가도록 하는 훈련과정(training trial)을 실험 첫날에 실시하였다.

그 다음날 위의 훈련을 거친 쥐들을 다시 밝은 방에 넣고 조명을 켜서 어두운 방으로 들어가도록 한다. 이때 어두운 방의 바닥에 설치된 전기 망(electronic grid)을 통해 3초간 0.8 mA의 전기자극을 주면 쥐들은 발바닥에 쇼크를 받게 된다.

이러한 인식시행(acquisition trial)을 하고 24시간이 지난 후에 다시 쥐들을 밝은 방에 넣어 조명을 켜고 어두운 방으로 유도하였을 때 정상적인 쥐들은 전날의 쇼크를 기억하고 어두운 방으로 들어가는 것을 망설이게 된다. 이때의 도달시간을 300초를 최대로 하여 다시 측정하였다.

상기 실험에서 스코폴라민 및 약물을 투여하지 않은 대조군(control)을 100%로 하고, 신경전달물질의 전달방해를 통해 기억력을 감퇴시킨다고 알려진 스코폴라민(1 mg/kg)을 투여한 그룹을 0%로 하였을 때 스코폴라민 투여 후 한시간 뒤에 백두옹 추출물을 투여한 그룹의 기억력 증진효과를 측정하였다.

그 결과, 대조군에 비하여 백두옹 70% 메탄올 수용액 분획물과 6번 단일 물질이 뇌에서 아세틸콜린의 전달을 방해하는 스코폴라민에 의한 기억력 감퇴를 막아주는 효과가 있음을 알 수 있었다[도 2 참조].

대조 약물로 타크린을 사용하였고 30 mg/kg 농도로 경구 투여할 경우 35%의 기억력 감퇴를 막아주는 효과를 보이며, 상기 실시예 2의 70% 메탄올 수용액 분획물의 경우 150 mg/kg 경구 투여시 57.1% 유의성 있는 활성을 보여주었다. 70%메탄올 수용액 분획물은 단일 물질 F6을 38% 함유하고 있으며, 150 mg/kg의 38%인 57 mg/kg로 상기 실시예 3의 단일 물질 F6을 투여한 경우 56.7%의 좋은 활성을 볼 수 있었다.

이러한 결과들로 보아 백두옹의 분획물 및 이로부터 얻은 화학식 1의 화합물은 뇌에서 치매 질환을 유발시키는 독성물질인 베타아밀로이드에 의한 신경세포 독성을 막아주며, 치매 질환과 같은 증상에서 나타나는 감퇴된 기억력을 증진시켜주는 효과가 있음을 알 수 있었다.

실시예 7: 독성실험

ICR 마우스(body weight : 25 ∼ 30 g, 단위 용량 당 수컷 각각 5마리, BGI, Korea)에 대해 화학식 1로 표시되는 화합물을 2.0 g/Kg, 680 mg/Kg, 230 mg/Kg, 75 mg/Kg 단위로 1주일간 총 7회 경구투여하고 투여당일 30분 간격으로 육안 관찰하였다. 또한, 약물 투여 종료 후 2주간의 사망률 관찰, 일반증상 관찰, 체중측정을 하였고 부검하여 각 장기의 이상 유무를 확인하였다.

단일 물질 F6의 LD₅₀은 5.0 g/Kg 이상으로 나타났으며(LD₁₀ = 750 mg/Kg) 모든 용량에서 특이한 증상은 보이지 않았고 부검 결과 역시 대조군과 변화가 없었다.

제조예 1: 분말 및 캅셀제의 제조

단일 물질 F6 30 ㎎을 락토오스 14.8 ㎎, 결정성 셀룰로오스 3 ㎎, 마그네슘 스테아레이트 0.2 ㎎과 함께 섞었다. 혼합물을 적당한 장치를 사용하여 No.5 젤라틴 캅셀에 채웠다.

상기 분말 및 캅셀제의 구성성분은 다음과 같다.

유효성분 ··········· · 30 ㎎

락토오스 ················14.8 ㎎

결정성 셀룰로오스············· 3 ㎎

마그네슘 스테아레이트 ········ 0.2 ㎎

제조예 2 : 주사액제의 제조

단일 물질 F6 10 ㎎, 만니톨 180 ㎎, Na₂HPO₄ㆍ12H₂O 26 ㎎ 및 증류수 2974 ㎎을 혼합하여 주사제를 제조하였다. 상기 용액을 병에 넣고 20 ℃에서 30분간 가열하여 멸균 처리하였다.

유효성분 ·············· 10 ㎎

만니톨 ················· 180 ㎎

Na₂HPO₄ㆍ12H₂O ·· ··········· 26 ㎎

증류수 ················ 2974 ㎎

제조예 3: 건강식품의 제조

1일 복용 기준으로 단일 물질 F6 0.2 g, 분말비타민 E, 젖산철, 산화아연, 니코틴산 아미드, 비타민 A, 비타민 B1 및 비타민 B2를 혼합하여 제조하였다.

상기 건강식품의 구성성분은 다음과 같다(사람 1일복용량 기준).

유효성분 ················ 300 mg

인삼 추출물 ················· 100 mg

녹차 추출물 ················· 100 mg

비타민 C ·················· 100 mg

분말비타민 E ·············· 120 mg

젖산철 ···················· 2 mg

산화아연 ··················· 2 mg

니코틴산아미드 ·················20 mg

비타민 A ·········· ········ 5 mg

비타민 B1 ··················· 2 mg

비타민 B2 ··················· 2 mg

옥수수전분···················200 mg

마그네슘 스테아레이트········ ····· 20 mg

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 새로운 화합물이 베타아밀로이드에 의한 신경세포 독성을 막아주며 기억력 증진효과를 나타냄으로써 치매치료 및 뇌기능 개선용 의약품 및 건강식품의 용도로 매우 유용하리라 기대된다.

Claims

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다음 화학식 1로 표시되는 사포닌계 화합물을 유효성분으로 함유하는 것을 특징으로 하는 알츠하이머성 치매치료 및 뇌기능 개선제.

[화학식 1]
다음 화학식 1로 표시되는 사포닌계 화합물을 유효성분으로 함유하는 것을 특징으로 하는 알츠하이머성 치매치료 및 뇌기능 개선용 건강식품.

[화학식 1]