KR101072905B1 - 구아바와 가시오가피의 추출물을 주성분으로 하는 항당뇨 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 항당뇨 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 구아바와 가시오가피의 추출물을 주성분으로 하여 시너지 효과를 극대화함으로써 종래 의약품이나 생약재에 비해 항당뇨 효과가 현저히 우수하게 된 항당뇨 조성물에 관한 것이다.
본 발명은 구아바 잎의 열수추출물의 분말과 가시오가피 잎의 열수추출물의 분말이 6:4 내지 7:3의 중량 비율로 혼합되어 이루어지는 항당뇨 조성물인 것을 특징으로 한다.
현재까지 가시오가피 등 단일 성분의 항당뇨 효과를 거론한 예는 많으나, 구아바와 가시오가피를 동시에 포함하고, 나아가 특히 그와 같이 함으로써 항당뇨 효과에 있어서 시너지적 효능을 가짐을 밝히거나 실험적으로 입증한 사례는 전무하다. 더욱이 본 발명의 조성물은 단순히 대증효과만을 갖는 데 그치는 것이 아니라 췌장의 베타세포의 기능적인 회복을 촉진한다는 점에서 우수성을 확인할 수 있다.
본 발명은 구아바 잎의 열수추출물의 분말과 가시오가피 잎의 열수추출물의 분말이 6:4 내지 7:3의 중량 비율로 혼합되어 이루어지는 항당뇨 조성물인 것을 특징으로 한다.
현재까지 가시오가피 등 단일 성분의 항당뇨 효과를 거론한 예는 많으나, 구아바와 가시오가피를 동시에 포함하고, 나아가 특히 그와 같이 함으로써 항당뇨 효과에 있어서 시너지적 효능을 가짐을 밝히거나 실험적으로 입증한 사례는 전무하다. 더욱이 본 발명의 조성물은 단순히 대증효과만을 갖는 데 그치는 것이 아니라 췌장의 베타세포의 기능적인 회복을 촉진한다는 점에서 우수성을 확인할 수 있다.
Description
본 발명은 항당뇨 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 구아바와 가시오가피의 추출물을 주성분으로 하여 시너지 효과를 극대화함으로써 종래 의약품이나 생약재에 비해 항당뇨 효과가 현저히 우수하게 된 항당뇨 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 발명자들은 이미 수년 동안 항당뇨 기능성 식품에 대해 광범위한 기초 연구를 해온 결과 바나바(Lagerstroemia speciosa) 잎의 추출물이 가장 대표적인 항당뇨 기능을 가진다는 사실을 밝혀냈으며, 가시오가피와 관련하여서도 그 추출물의 항당뇨 기능을 활용한 기술을 특허출원하여 특허번호 제10-0677949호로 특허받은 바 있다.
발명자들은 그러나 이후 계속적인 실험을 통해, 이미 밝혀낸 바나바의 항당뇨 효과보다 구아바(Psidium guajava L.) 잎의 항당뇨 효과가 더욱 우수하며, 특히 구아바에 가시오가피를 첨가한 식물추출물 조성에서 항당뇨 효과가 훨씬 상승하는 시너지 효과를 나타냄을 확인하였다.
지금까지 많은 학자(Garcia, 1940; 1941; 1955; 1956; Garcia and Melencio-Maglalang, 1957; Kakuda et al., 1966; Murakami et al., 1993; Suzuki et al., 1999; Hayashi et al. 2002; Hattori et al., 2003; Miura et al., 2004; Miura et al., 2006)들이 바나바의 항당뇨 효과에 관해 거론해 왔지만 이는 직접적인 효과가 아니라 간접적인 효과라 할 수 있다. 그러나 본 발명은 구아바의 직접적인 항당뇨 효과와 가시오가피가 가지고 있는 트리테르페노이드계의 배당체 중에 엘레우테로사이드 B의 효능을 결합하여 항당뇨에 대한 직접적이고도 시너지적인 효과를 거둘 수 있도록 한 기술이다.
본 발명의 조성물은 항당뇨 효과가 있는 성분을 함유한 추출물을 칵테일 방식으로 그 효과를 증대시켜 당뇨병 중 제2형에 대하여 손상 받은 베타세포의 회복을 통하여 그 기능을 재생시키는 것을 중요한 특징으로 한다고 할 수 있다. 당뇨환자에게 인슐린을 투여하게 되면 일시적으로 혈당치를 감소시킬 수 있으나 인슐린을 생성하는 베타세포의 능력을 저하시키거나 그 세포의 기능을 오히려 재생 불가능한 상태로 만든다. 그렇지만, 본 발명은 항당뇨 효과를 가지는 식물의 추출물을 투여했을 때 췌장이 가지고 있는 알파-, 베타-, 델타-세포들(α-, β-, γ-, δ-cells)의 기능을 활성화시키고 특히 베타세포의 재생과 대사과정에 관여하는 단백질들의 활성화를 회복시켜 세포 스스로가 생리적 대사 능력을 증진하도록 한다(후술하는 사진 2와 3 참조).
현재까지 가시오가피 등 단일 성분의 항당뇨 효과를 거론한 예는 많으나, 구아바와 가시오가피를 동시에 포함하고, 나아가 특히 그와 같이 함으로써 항당뇨 효과에 있어서 시너지적 효능을 가짐을 밝히거나 실험적으로 입증한 사례는 전무하다.
본 발명은 췌장의 세포 중 인슐린 분비를 담당하는 베타세포의 손상에 대해서 그 기능을 회복 및 촉진하는 조성물에 관한 것으로, 발명자들은 몇 가지 추출물의 효과를 상호 비교하여 본 발명의 우수성을 실험적으로 확인하였다.
당뇨병은 서구의 식생활과 비슷해지면서 생긴 비만, 고혈압, 심장병, 동맥경화 같은 성인병 중 하나이다. 성인 인구의 10%를 차지할 만큼 심각한 문제로 대두되고 있고, 그 합병증 또한 심각하여 당뇨성 신경장애, 망막증, 동맥경화증 등을 유발하여 뇌졸중이나 심장병을 부르게 된다.
이러한 당뇨병의 치료를 위해 행해지는 것으로 식이요법이나 운동, 인슐린 분비를 위한 약물 복용이 있다. 그러나 시중에서 판매되고 있는 약물의 대부분은 끊임없이 복용해야 하며 세포의 기능을 회복시키는 것이 아니라 외부의 약물 투여를 통해 그 효과를 순간순간 유지하게 하는 정도에 그친다. 특히 우려되는 것은 약물의 장기 투여로 말미암아 나타나는 부작용을 감수해야 한다는 점이다.
그럼에도 지금까지 혈당에 관한 연구는 거의 전적으로 인슐린에 치중하여 이루어졌다. 본 발명자들은 접근을 달리하여 당뇨에 대한 주변요인에 대해서도 함께 연구하였다. 혈당을 높이는 직접적인 원인은 인슐린의 분비저하 및 비활성에 있지만 실은 다양한 주변의 간접적인 원인에 의해서 만들어지는 것이다. 그 예로서 운동부족으로 인한 성인병이 가장 큰 간접적인 요인이라 할 수 있다. 그래서 발명자들은 본 발명에 따른 조성물을 이용하여 성인병으로 인한 당뇨의 부수적인 요인을 조사하였다. 바람직한 항당뇨 조성물은 고 콜레스테롤, HDL-콜레스테롤, HTR-고 중성 지방, 고 유리지방산 등의 개선효과가 있어야 하는바, 본 발명은 전체적인 요인을 개선시킴을 확인하였다(후술하는 그래프 4~8 참조).
본 발명은 상기한 배경에서 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 기존의 재료나 추출물에 비해 항당뇨 효과가 월등한 조성물을 제공하는 것이다.
또한 단순히 대증효과만을 갖는 데 그치는 것이 아니라 췌장의 베타세포의 기능적인 회복을 꾀할 수 있는 항당뇨 조성물을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 구아바 잎의 열수추출물의 분말과 가시오가피 잎의 열수추출물의 분말이 6:4 내지 7:3의 중량 비율로 혼합되어 이루어지는 항당뇨 조성물인 것을 특징으로 한다. 위 비율은 실험자의 실험을 통해 음용이나 효과 등의 면에서 최적인 배합비를 수치화한 것이다.
위와 같이 구아바와 가시오가피라는 주성분으로 된 조성물은 그 자체로는 물론이고 음료, 식품, 약품 등 다양한 분야의 음식이나 물질에 함유되어 사용될 수 있음은 물론이다. 예컨대 위 조성물은 다른 성분을 추가함으로써 음료화하기에 적합한 것으로 할 수 있는데, 이러한 경우 본 발명에 따른 음료용 항당뇨 조성물은,
구아바 잎의 열수추출물의 분말과 가시오가피 잎의 열수추출물의 분말을 6:4 내지 7:3의 비율로 혼합한 것 10~15중량%, 코로솔산(corosolic acid) 0.1~0.5중량%, 난소화성 덱스트린 2~8중량%, 치커리 섬유 2~8중량%, 스테아린산마그네슘(Magnesium stearate) 0.001~0.05중량%, 에리스리톨(Erythritol) 4~10중량%, 아스파탐(aspartame) 0.001~0.05중량%, 구연산 0.1~0.5중량%, 전체 100중량% 중 나머지는 정제수로 구성되는 것을 특징으로 한다. 이 조성물의 성분 및 함량 역시 관능성과 효과를 모두 고려한 최적의 수치이다.
위에서 거론한 난소화성 덱스트린이나 치커리 섬유는 제품화되어 나오는 것을 사용하는 것으로 족하다.
본 발명에서 사용되는 주성분인 구아바와 가시오가피, 그리고 기타 부수 성분들의 효능이나 성질은 다음과 같다.
구아바 - 남미와 같은 열대지방에서 자생하는 구아바는 두통, 설사, 급성 위장 염증의 치료 등에 유용한 것으로 알려져 있다.
가시오가피 - 자생하는 곳은 북위 42~43도 이북이며 뿌리, 줄기에는 사포닌(saponin)이 있어 산삼과 비슷한 작용을 한다는 것이 밝혀졌다. 90년대 초 '시베리아 인삼'이라 불리기도 하였으며 트리테르페노이드계의 배당체 7종류(엘레우테로사이드 A, B, C, D, E, F, G)와 세사민 등 많은 의약적인 효능이 있는 물질들이 포함되어 있다. 그 가운데 특히 세사민은 혈당 및 혈행에 관계가 있으며 엘레우테로사이드 B는 항경련, 혈관확장 및 혈당량을 낮추는 효력이 있다고 알려져 있다. 엘레우테로사이드 E는 스트레스로 인한 성 행동이 떨어지는 것을 방지하거나 기억력의 회복을 높이는 역할을 한다. 그 밖에도 항종양, 항엘러지, 항균활성 등 많은 생리 활성이 알려져 있다.
바나바 - 열대 아열대 지방에서 자생하는 천연 식물로서, 필리핀에서는 예부터 항당뇨병 약용식물로 사용해 왔는데 주된 항 당뇨물질은 코로솔산으로 알려져 있다. 최근 연구에 따르면 코로솔산은 항 당뇨에 직접적인 관계보다 간접적인 관계가 있어 수용체에 붙어서 인슐린의 활성을 높인다. 그 외에 바나바에는 식물섬유가 많이 포함되어 있어 배변량을 증가시켜 변비예방, 비만예방, 콜레스테롤 저하작용, 대장암과 유해물질의 독성경감에도 관여한다고 알려져 있다.
난소화성 덱스트린 - 탄수화물 소화효소에 의해서 가수분해 되지 않는 난 소화성물질은 탄수화물을 연속적으로 분해시켜 소화되지 않는 난 소화성물질을 통해 얻게 된다. 이들은 의약품의 희석제 및 식품의 증량제로 널리 이용되는 것으로 기성 제품으로 나와 있다. 난소화성 덱스트린은 탄수화물을 분해시켜 포도당으로 되는 과정을 차단 내지는 지연시키며, 혈액 내의 당을 급속하게 상승시키는 것을 막아 혈액 내의 포도당을 일정하게 유지시켜 준다. 본 발명의 난소화성 덱스트린은 기성 제품 중 어느 것을 사용해도 무방하다.
치커리 섬유 - 치커리는 국화과 여러해살이풀이며 유럽이 원산지로 19세기 후반 미국에 도입되었는데, 네덜란드·벨기에·프랑스·독일 등에서 널리 재배하고 있으며, 미국 동부와 캐나다의 목초지 또는 길가에서 흔히 볼 수 있다. 효능은 간장을 튼튼하게 하며, 담즙분비촉진, 간장 질환 및 당뇨병, 강장제, 건위소화제, 해열 및 항균, 수렴, 소화 촉진 작용에 사용된다고 알려져 있다. 치커리의 기본적인 효능에 대해 과학적으로 증명된 부분은 장내 유익한 세균인 비피더스균과 락토바실러스균의 수가 크게 증가하며, 장 내에서 콜레스테롤의 흡수가 50% 감소하는 영향을 준다는 점이다. 치커리를 섭취하면 포도당을 감소시켜 당의 대사를 또한 느리게 함으로 당뇨 예방에 좋다. 본 발명에서 사용하는 치커리 섬유는 치커리의 성분 중 섬유를 추출한 것으로 추출방법에 구애되지 않으며 기성 제품을 사용하여도 무방하다.
스테아린산마그네슘 - 이 물질은 지방의 고형 지방산으로서 식품개량제, 윤활제 등으로 이용되며, 비타민 영양제의 타블렛에도 쓰인다. 1일 허용섭취량은 제한되어 있지 않다.
에리스리톨 - 4탄당 알콜인 에리스리톨은 일반적으로 옥수수에서 추출한 포도당을 원료로 하여 효모에 의한 발효법으로 대부분 생산되고 있다. 에리스리톨은 칼로리가 거의 없기 때문에 충치 예방에도 좋으며 특히 당뇨 환자에게는 혈당을 높이지 않는 감미료로 안심하고 사용할 수 있다. 에리스리톨은 버섯류, 석화류, 과실류를 비롯하여 자연계에 널리 분포되어 있는 것으로 알려져 있다. 설탕의 감미 강도의 약 60-70%의 수준이나 산뜻한 감미질, 저흡습성, 내열성 등 물리화학적으로 뛰어난 특징을 가지고 있다.
아스파탐 - 인공감미료이며 단맛은 설탕의 200배지만 칼로리가 매우 낮다.
구연산 - 피로 회복에서 포도당의 10배 효능을 지니고, 식품들 가운데 육류와 인스턴트식품 및 공해, 수질오염 및 스트레스에 의하여 인체가 산성화되는 것을 막는다고 알려져 있다. 특히 칼슘은 장에서 흡수되기 어려운데 구연산과 결합하면 칼슘의 흡수력이 높아지는 것으로 알려져 있다. 또한 우리가 섭취한 식품에서 이상 발효가 일어날 때 유해한 생성물과 반응하여 유해물질을 몸 밖으로 배설하는 역할도 겸하여 해독 효과를 나타내기도 하고 장속의 나쁜 균의 번식을 억제하기도 한다.
본 발명자들은 이미 밝혀낸 바나바 등의 항당뇨 효과보다 구아바(Psidium guajava L.) 잎의 항당뇨 효과가 더 우수하며 특히 구아바에 가시오가피를 첨가한 식물 추출물 조성에서 항당뇨 효과가 훨씬 상승하는 시너지 효과를 나타냄을 확인하였다.
또한 본 발명의 조성물은 단순히 대증효과만을 갖는 데 그치는 것이 아니라 췌장의 베타세포의 기능적인 회복을 꾀할 수 있는 항당뇨 조성물이라는 점에서도 종래의 항당뇨 조성물과 차이점을 갖는다 하겠다. 즉 현재까지 개발한 각종 의약품은 즉각적인 효과는 있으나 근본적인 치료가 어렵고 장기간 투여 시 부작용이 있는 반면, 본 발명의 조성물은 오히려 손상된 췌장세포를 회복시킨다는 점이 특징이다.
발명자들은 이와 같은 점을 실제 실험을 통해 입증하였다.
발명자들은 구아바 잎과 가시오가피 잎의 추출물을 배합하여 시너지 효과의 극대화를 꾀하였으며, 당뇨병 중 제2형 당뇨에 대한 인슐린 분비세포의 손상으로부터 회복을 유도하도록 하였다. 이하 본 발명을 실시예를 통해 자세히 설명한다.
본 발명자들은 본 발명에 따른 주성분의 추출방법, 세포에 대한 독성, 인슐린 분비에 있어서 시너지 효과의 정도를 알아보기 위하여 High Throughput Screening System 및 ELISA microplate reader(Bio-Rad사 제품)를 사용하였다.
1. 추출 : 천연재료로부터 항당뇨 추출물의 추출
주원료인 구아바 잎과 가시오가피의 잎을 각각 96℃에서 6시간 동안 열수추출하고 이들을 냉동건조시켜 분말화한 다음 그 각각을 독립하여 사용하거나 양자를 6.5:3.5의 중량 비율로 혼합하여 실험에 사용하였다.
2. 추출물질의 농도 결정 : 추출물질에 대한 실험동물의 예비독성검사
본 발명의 추출물질의 적합한 실험적 효능을 알아보기 위해 정상쥐와 당뇨유발유전자 쥐를 사용하여 10mg, 50mg, 100mg/kg을 4주간 투여하였으나 생존에 아무런 영향이 없었으므로, 아래 설명할 각 항마다 실험을 계속하여 각 주마다 조직을 절편하여 조사를 하였다. 그러나 각 추출물을 200mg/kg 이상 실험쥐에게 투여하였을 때 실험쥐들이 쓴 맛의 거부반응을 일으켜서 100mg/kg으로 고정하여 사용하였다.
3-1. 동물실험 : 실험동물의 분류 및 처리
제2형 당뇨병이 유발된 실험쥐인 6주령의 수컷 C57BLKS/J-db/db mice 80마리와 동일한 계통의 정상쥐인 C57BL/6CrSlc mice 20마리를 Japan Shizuoka Laboratory Center (Shizuoka, Japan)에서 구입한 후 온도 20±2℃, 습도 55±5% 그리고 12시간 낮과 밤의 조건에서 1주일간 적응시켰으며 표준사료(Shizuoka Laboratory Center Inc, Japan)와 식수를 자유롭게 섭취시켰다.
실험동물들은 유사한 무게(23.3±0.7g)를 기준으로 5군(NC군, DC군, LS군, PG군, MA군)으로 분류한 후 각 실험군당 20마리를 배치하였다. NC군은 정상대조군(C57BL/6CrSlc mice) 그리고 DC군은 당뇨대조군(C57BLKS/J-db/db mice)으로, 이들 실험군은 생리식염수를 투여하였다. LS군은 바나바 추출물, PG군은 구아바 추출물 그리고 MA군은 구아바와 가시오가피 혼합추출물을 각각 섭취시켰다. 실험동물에 대한 생리식염수 또는 식물추출물의 투여는 100mg/kg 기준으로 4주 동안 매일 경구 투여하였다.
<사진 1. 각 시료의 경구투여>
3-2. 동물실험 : 실험동물에 대한 혈당, 인슐린, 지질단백, 지질의 측정
4주 동안 매주 각 실험군당 5마리를 선택하여 에테르로 마취한 후 흉부를 절개하여 심장에서 혈액을 채취하였다. 채취한 혈액은 즉시 4℃에서 4,000rpm으로 10분간 원심하여 혈청을 분리한 후 -70℃에서 냉동 보관하였다. 4주간의 실험이 완료된 후 혈당, 인슐린, HDL-콜레스테롤(HDL-C), 총 콜레스테롤(TC), 중성지방(TG), 유리지방산(FFA)의 수치를 혈액자동분석기를 이용하여 측정하였으며 총콜레스테롤에 대한 HDL-콜레스테롤의 비율(HTR)은 계산하여 제시하였다.
3-3. 동물실험 : 실험동물에 대한 조직학적 검사
실험 4주에 각 군들의 실험동물의 간과 췌장을 적출한 후 10% neutral 포르말린(formalin)에서 1일간 고정하였다. 고정된 이들 조직은 8㎛ 두께의 파라핀(paraffin)으로 박절한 후, 간은 Periodic Acid-Schiff (PAS) 염색, 그리고 췌장은 인슐린 또는 글루카곤을 검출하기 위해 면역화학 염색인 avidin-biotin complex (ABC)를 실시하였다. 모든 조직검사는 각 조직표본에서 10개 부분을 검사한 후 평균을 계산하였다. ABC 염색을 바탕으로 조직학적 손상을 아래와 같이 0: 정상, Ⅰ: 약한 손상, Ⅱ: 중간 손상, Ⅲ: 명백한 손상, Ⅳ: 심각한 손상으로 구분하여 점수화 하였으며 각 표본은 400배율에서 관찰하였다. 한편 베타세포에 대한 인슐린 또는 글루카곤의 점유비율은 현미경 200배에서 관찰하였으며 각 조직표본을 사진으로 촬영한 후 Cell Image Scanner program을 이용하여 분석하였다.
3-4. 동물실험 : 실험동물에 사용한 시약 및 장비
혈당, HDL-콜레스테롤(HDL-C), 총콜레스테롤(TC), 중성지방(TG), 유리지방산(FFA) 수치는 ADVIA 1650(Bayer, Deerfield, IL, USA) 장비로 그리고 혈액내 인슐린 농도는 Gamma counter COBRA-Ⅱ(Packard, Ramsey, MN, USA)를 이용하여 측정하였다. 간에 대한 Periodic Acid-Schiff(PAS) 염색은 SS002 Kit(BioGenex, San Ramon, CA, USA)를 사용하였다. 췌장의 면역학적 염색을 하기 위한 1차 항체는 mouse anti-insulin and rabbit anti-glucagon antibody(BioGenex, San Ramon, CA, USA) 그리고 2차 항체는 Super SensitiveTM polymer-HRP detection kit(Bio Genex, San Ramon, CA, USA)를 이용하였다. 모든 조직에 대한 관찰은 광학현미경(Axio Scope, Carl Zeiss, Gottingen, Germany)을 이용하였다.
4-1. 시험결과 1 : 추출물들의 인슐린 분비 촉진 효과
먼저 96well에 각 well당 250개의 세포가 들어가게 분주하여 24시간 동안 37℃, 5% CO2 incubator에서 배양하였다. 바나바, 구아바 그리고 구아바와 가시오가피 혼합추출물들의 농도를 각 well당 50㎍/㎖을 넣어 24시간 동안 다시 배양시켰다. 24시간 배양 후 well에 있는 배지를 제거하고 Insulin EIA kit의 assay 과정에 따라서 반응을 시킨 후 마이크로 플레이터 효소결합 면역흡착검사 판독기(Microplate ELISA reader)를 이용하여 492 nm 파장에서 흡광도를 측정하였다.
그 결과 그래프 1에서 보는 바와 같이 구아바와 가시오가피를 혼합한 추출물의 인슐린 농도는 바나바 잎 추출물에 비해 약 500 pg/mL 이상이며, 구아바 추출물에 비해서도 약 300 pg/mL 이상 높게 나타났다. 구아바와 가시오가피의 혼합 추출물의 인슐린 분비 촉진 효과가 가장 높아 두 성분 간 시너지 효과를 발휘하는 것으로 나타났다.
그래프 1. 바나바, 구아바, 구아바와 가시오가피 혼합추출물에 대한 각 추출물의 인슐린 분비 촉진효과. [Contol : 대조군, Ls : 바나바 추출물, Pg : 구아바 추출물, Mix : 구아바와 가시오가피의 혼합 추출물] 인슐린 분비에 있어서 Con < Ls < Pg < Mix 순서로 분비가 됨을 나타낸다.
4-2. 실험결과 2 : 항당뇨 기능성 조성물의 인슐린 활용에 대한 효과
그래프 2에서 보듯이 당뇨 대조군의 인슐린 수치는 실험 1주부터 정상대조군의 6배 이상으로 증가하여 고 인슐린증을 나타내었다. 반면 실험 4주에 바나바, 구아바 그리고 구아바와 가시오가피 혼합 추출물의 인슐린 수치는 당뇨대조군에 비해 낮았다. 특히 이들 중에서는 혼합추출물을 섭취한 집단의 인슐린 수치는 바나바 추출물을 섭취한 군에 비해 약 1.0 pg/mL 이상 그리고 구아바 추출물을 섭취한 군에 비해 0.7 pg/mL 이상 감소함에 따라 고 인슐린증에 대한 시너지 개선효과를 나타내었다. 고 인슐린증은 제2형 당뇨의 주요 특징 중의 하나인데 이들 증상은 조직에서의 포도당 활용을 저하시키며 간세포의 포도당 생성을 증가시켜 고혈당증을 유발한다.
개별 추출물에 비해 구아바와 가시오가피 혼합 추출물의 고 인슐린증을 개선시키는 효과가 가장 뛰어난 것으로 나타남에 따라, 당뇨개선 기능성 조성물로서 당뇨환자에게 당뇨개선 및 당뇨예방에 그 효능이 탁월하여 매우 유용한 것으로 확인되었다.
그래프 2. 바나바, 구아바, 구아바와 가시오가피 혼합추출물에 대한 각 추출물의 인슐린 활용 효과. [NC : 정상대조군, DC : 당뇨대조군, Ls : 바나바 추출물, Pg : 구아바 추출물, Mix : 구아바와 가시오가피의 혼합 추출물] 인슐린 활성에 있어서 NC < Pg < Ls < Dc 형태로 분비가 됨을 나타낸다.
4-3. 실험결과 3 : 항당뇨 기능성 조성물의 혈당 감소에 대한 효과
고 인슐린증은 조직에서의 포도당 활용을 저하시켜 궁극적으로는 고혈당증을 유발한다. 따라서 고 인슐린증의 개선됨에도 불구하고 고혈당증이 유지된다면 본 발명의 의의가 전혀 없게 됨으로 혈당감소 효과에 대한 확인은 대단히 중요하다.
그래프 3의 결과 당뇨대조군의 혈당수치는 실험기간이 경과할수록 계속 증가하여 실험 4주에는 600 mg/dL 이상의 고혈당증을 나타내었다. 반면 바나바, 구아바 그리고 구아바와 가시오가피 혼합추출물을 섭취한 군의 혈당수치는 당뇨대조군에 비해 매우 낮게 나타났으며 이들 중에서는 혼합추출물을 섭취한 군의 혈당수치가 전체 군들 중에 가장 낮았다. 또한 혼합추출물을 섭취한 군의 혈당수치는 바나바 추출물을 섭취한 군에 비해 약 70 mg/dL 이상 그리고 구아바 추출물을 섭취한 군에 비해 약 30 mg/dL 이상 감소하여 혈당의 개선효과가 가장 뛰어났다.
본 발명의 조성물은 구아바 잎 추출물에 함유된 여러 폴리페놀 성분과 가시오가피 추출물에 포함된 여러 가지 배당체의 성분에 의해 베타세포에서의 인슐린 분비의 증가, 소장에서의 포도당 흡수 차단, 조직에서의 인슐린 민감성 증가 등의 상호보완적인 약리적 기전을 통해 항 당뇨 상승효과를 달성한 것으로 해석되는바, 당뇨 환자들의 당뇨개선 및 당뇨예방에 탁월한 효능을 가질 것으로 예상된다.
그래프 3. 바나바, 구아바, 구아바와 가시오가피 혼합추출물에 대한 각 추출물의 혈당 감소에 대한 효과 [NC : 정상대조군, DC : 당뇨대조군, Ls : 바나바 추출물, Pg : 구아바 추출물, Mix : 구아바와 가시오가피의 혼합 추출물] 혈당감소에 있어서 NC < Mix < Pg < Ls < Dc 형태로 분비가 됨을 나타낸다.
4-4. 실험결과 4 : 항당뇨 기능성 조성물의 고지질증에 대한 개선효과
제2형 당뇨의 또 다른 특징은 비정상적인 지방대사이다. 체내 지방세포의 증가는 순환하는 지방산과 다른 지방세포 생산물을 증가시키는데 이렇게 증가된 지방산은 고 인슐린증을 유발하며 비정상적인 고지혈증을 발생시킨다.
그래프 4와 같이, 실험 4주의 당뇨대조군의 총콜레스테롤 수치는 정상대조군에 비해 3배 이상 높아 고 콜레스테롤증을 나타내었다. 이에 비해 바나바, 구아바 그리고 구아바와 가시오가피 혼합추출물을 섭취한 군의 총콜레스테롤 수치는 당뇨대조군에 비해 감소하였으며, 특히 이들 중에서 혼합추출물을 섭취한 군의 총콜레스테롤 수치는 바나바 추출물을 섭취한 군에 비해 약 50 mg/dL 이상 그리고 구아바 추출물을 섭취한 군에 비해 약 30 mg/dL 이상 감소하여 개선효과가 가장 뛰어난 것으로 나타났다.
그래프 5에서 보듯이 정상대조군과 당뇨대조군의 HDL-콜레스테롤 수치는 증가하였으며 이들 군들 간에는 유의한 차이가 없었다. 그러나 구아바 단독, 구아바와 가시오가피 혼합추출물을 섭취한 군의 HDL-콜레스테롤 수치는 당뇨대조군에 비해 유의하게 높아 (p<0.01) 증가한 총콜레스테롤을 개선하기 위해 효과적으로 HDL-콜레스테롤을 증가시킨 것으로 확인되었다.
그래프 6에서 당뇨대조군의 HTR은 정상대조군에 비해 낮아 총콜레스테롤의 증가에 대응하기 위한 HDL-콜레스테롤의 상보적인 상승이 없는 것으로 나타났다. 그러나 바나바, 구아바 그리고 구아바와 가시오가피 혼합추출물을 섭취한 군의 HTR 수치는 당뇨대조군에 비해 높았으며, 특히 구아바와 가시오가피 혼합추출물을 섭취한 군의 HTR 수치는 바나바 추출물을 섭취한 군에 비해 약 14% 이상, 그리고 구아바 추출물을 섭취한 군에 비해 약 11% 이상 증가하여 개선효과가 가장 뛰어난 것으로 나타났다.
다음으로 그래프 7과 같이, 당뇨대조군의 중성지방 수치는 실험 4주까지 지속적으로 증가하였으며 정상대조군에 비해 높아 비정상적인 지질대사를 나타내었다. 하지만 바나바, 구아바 그리고 구아바와 가시오가피 혼합추출물을 섭취한 군의 중성지방 수치는 당뇨대조군에 비해 낮았으며 이들 중에서 혼합추출물을 섭취한 군의 중성지방 수치는 바나바 추출물을 섭취한 군에 비해 약 126 mg/dL 이상, 그리고 구아바 추출물을 섭취한 군에 비해 약 77 mg/dL 이상 감소하여 개선효과가 가장 뛰어난 것으로 확인되었다.
그래프 8에 보인 바와 같이 당뇨대조군의 유리지방산의 수치는 실험 4주까지 지속적으로 증가하였으며 정상대조군에 비해 높아 비정상적인 지질대사를 나타내었다. 바나바, 구아바 그리고 구아바와 가시오가피 혼합추출물을 섭취한 군의 유리지방산 수치는 당뇨대조군에 비해 낮았으며 이들 중에서 혼합추출물을 섭취한 군의 유리지방산 수치는 바나바 추출물을 섭취한 군에 비해 약 300 mg/dL 이상, 그리고 구아바 추출물을 섭취한 군에 비해 약 270 mg/dL 이상 감소하여 개선효과가 가장 뛰어난 것으로 나타났다.
결론적으로 본 발명의 조성물은 고 인슐린증, 고혈당증과 고지질증을 동시에 개선하는 시너지 효과를 발휘하는 것으로 나타나 당뇨환자들의 당뇨개선 및 당뇨예방에 탁월한 효능을 가진 것으로 확인되었다.
그래프 4. 바나바, 구아바, 구아바와 가시오가피 혼합추출물에 대한 각 추출물의 고 콜레스테롤에 대한 감소 효과. [NC : 정상대조군, DC : 당뇨대조군, Ls : 바나바 추출물, Pg : 구아바 추출물, Mix : 구아바와 가시오가피의 혼합 추출물] 고 콜레스테롤 개선효과에 있어서 NC < Mix < Pg < Ls < Dc 형태로 개선효과가 있음을 나타낸다.
그래프 5. 바나바, 구아바, 구아바와 가시오가피 혼합추출물에 대한 각 추출물의 HDL-콜레스테롤에 대한 개선효과. [NC : 정상대조군, DC : 당뇨대조군, Ls : 바나바 추출물, Pg : 구아바 추출물, Mix : 구아바와 가시오가피 혼합 추출물] HDL-콜레스테롤 개선효과에 있어서 NC < Dc < Ls < Mix < Pg 형태로 개선효과가 있음을 나타낸다.
그래프 6. 바나바, 구아바, 구아바와 가시오가피 혼합추출물에 대한 각 추출물의 HTR에 대한 개선효과. [NC : 정상대조군, DC : 당뇨대조군, Ls : 바나바 추출물, Pg : 구아바 추출물, Mix : 구아바와 가시오가피 혼합 추출물] HTR 개선효과에 있어서 DC < Ls < Pg < Mix < Nc의 순으로 개선효과가 있음을 나타낸다.
그래프 7. 바나바, 구아바, 구아바와 가시오가피 혼합추출물에 대한 각 추출물의 고중성지방증에 대한 개선효과. [NC : 정상대조군, DC : 당뇨대조군, Ls : 바나바 추출물, Pg : 구아바 추출물, Mix : 구아바와 가시오가피의 혼합 추출물] 고 중성지방산의 많이 나타나는 것을 보면 Dc < Ls < Pg < Mix < Nc 순으로 관찰되므로 Mix추출물이 가장 개선효과가 있음을 나타낸다.
그래프 8. 바나바, 구아바, 구아바와 가시오가피 혼합추출물에 대한 각각 추출물의 고 유리지방산증에 대한 개선효과 [NC : 정상대조군, DC : 당뇨대조군, Ls : 바나바 추출물, Pg : 구아바 추출물, Mix : 구아바와 가시오가피의 혼합 추출물] 고 유리지방산의 많이 나타나는 것을 보면 Dc < Ls < Pg < Mix < Nc 순으로 줄어듦이 관찰되므로 정상군(Nc)외에 Mix추출물이 가장 개선효과가 높음을 알 수 있다.
4-5. 실험결과 5 : 발명의 효능이 췌장베타세포에 미치는 영향
인슐린은 췌장의 베타세포에서 분비되는데, 만약 활성산소와 같이 체내에서 자연적으로 생성되는 스트레스나 비만 그리고 약품, 공해 등 여러 가지 발병요인에 오래 노출되면 세포가 파괴되거나 노화되어 인슐린 분비를 제대로 못한다. 본 발명은 파괴된 인슐린분비세포의 기능적인 회복을 규명하기 위하여 실험쥐들의 췌장에 대해 면역화학적 염색인 avidin-biotin complex(ABC)를 실시하였다.
먼저 실험 4주에 각 군들의 실험동물의 췌장을 적출한 후 10% neutral formalin에서 1일간 고정하였다. 고정된 이들 조직은 4㎛ 두께의 paraffin으로 절편한 후 인슐린(insulin) 또는 글루카곤(glucagon)을 염색하기 위해 avidin-biotin complex (ABC)법을 이용하였다. 모든 조직검사는 광학현미경 아래에서 각 조직표본에서 10개 부분을 검사한 후 평균을 계산하였다.
사진 2와 같이, 인슐린 항체를 이용하여 ABC 염색을 실시한 조직표본에서 정상대조군의 인슐린 분비와 베타세포의 형태가 정상적인 반면, 당뇨대조군에서는 비정상적인 인슐린 분비와 베타세포가 손상되어 축소된 형태를 나타내었다. 그러나 바나바, 구아바 그리고 구아바와 가시오가피 혼합추출물을 섭취한 군은 당뇨대조군과 비교하여 볼 때 베타세포의 손상이 예방되었고 인슐린 분비도 유지되었으며 이들 중에서 특히 혼합추출물을 섭취한 군의 효과가 가장 높았다. 특히 사진 2-1에 보인 것처럼 1주간 동안 각각의 추출물을 투여한 각 군을 4주 동안 투여하여 비교해 볼 때 랑겔한스섬의 인슐린을 분비하는 베타세포가 현격하게 회복되었으며 또한 인슐린분비도 회복됨을 관찰할 수 있었다. 그러므로 구아바와 바나바의 혼합추출물은 항 당뇨에 많은 효과가 있음을 알 수 있다.
사진 3에서 글루카곤 항체를 이용하여 ABC 염색법을 이용한 조직에서도 정상대조군의 글루카곤 분비와 베타세포의 형태는 정상이었으나 당뇨대조군에서는 비정상적인 글루카곤 분비와 베타세포가 손상되어 축소된 형태를 나타내었다. 그러나 바나바, 구아바 그리고 구아바와 가시오가피 혼합추출물을 섭취한 군은 당뇨대조군에 비해 베타세포의 손상이 적게 나타났고 그중에서도 혼합추출물을 섭취한 군의 세포손상을 막는 효과가 가장 높게 나타났다. 이로써 본 발명의 조성물이 췌장세포의 손상을 예방하고 손상된 세포를 기능적으로 회복시킨다는 중요한 효능을 갖는다는 점을 규명하였다.
사진 2. 손상된 랑겔한스섬의 베타세포의 인슐린 분비가 기능적으로 회복되는 상태를 1주와 4주 후를 비교하여 현미경으로 관찰한 결과[실험군의 췌장조직을 인슐린 항체를 이용한 면역조직학적인 avidin-biotin complex (ABC) 염색방법을 사용하여 염색한 후 100배의 광학현미경으로 촬영하였음.]
사진 2-1. 구아바, 바나바, 구아바와 가시오가피 혼합추출물 투여에 대한 1주후의 랑겔한스섬의 베타세포의 인슐린 분비상태 [A : 정상대조군, B : 당뇨대조군, C : 구아바 추출물, D : 바나바 추출물, E : 구아바와 가시오가피의 혼합 추출물]
위와 같이 정상대조군(A)은 인슐린분비가 많고 당뇨대조군(B)은 베타세포가 거의 파괴되어 없기 때문에 인슐린 분비를 관찰할 수 없으며, 구아바와 가시오가피혼합물(E)의 인슐린 분비가 구아바 단독추출물(C)을 처리했을 때보다 더 많고, 바나바(D)가 가장 적게 인슐린 분비를 하게 됨을 알 수 있다.
사진 2-2. 구아바, 바나바, 구아바와 가시오가피 혼합추출물 투여에 대한 4주후의 랑겔한스섬의 베타세포의 인슐린 분비상태 [A : 정상대조군, B : 당뇨대조군, C : 구아바 추출물, D : 바나바 추출물, E : 구아바와 가시오가피의 혼합 추출물]
위와 같이 4주 후의 각각의 추출물로 처리한 결과, 거의 모든 베타세포가 정상으로 회복됨을 알 수 있다. 그러나 역시 1주 후 각각의 처리군에서 보는 바와 같이 정상대조군(A)은 인슐린분비가 많고 당뇨대조군(B)은 베타세포가 거의 손상되어 적었는데 4주 후에는 정상까지는 될 수 없지만 상당히 많은 세포가 회복된 사실이 특이하다. 그리고 구아바와 가시오가피혼합물(E)의 인슐린분비가 구아바 단독추출물(C)을 처리했을 때보다 더 많이 분비하였으며 바나바(D)가 가장 적게 인슐린 분비가 회복됨을 알 수 있다.
사진 3. 바나바, 구아바, 구아바와 가시오가피 혼합추출물을 처리한 베타세포의 글루카곤분비 상태 관찰 [실험군의 췌장조직을 글루카곤 항체를 이용한 면역조직학적인 avidin-biotin complex (ABC) 염색방법을 사용하여 염색한 후 100배의 광학현미경으로 촬영하였음. NC : 정상대조군, DC : 당뇨대조군, Ls : 바나바 추출물, Pg : 구아바 추출물, Mix : 구아바와 가시오가피의 혼합 추출물]
위와 같이 정상대조군은 황갈색의 염색된 베타세포의 부분이 타원형의 정상모양을 나타내며 주변부에서 황갈색으로 염색되어 정상적인 것으로 나타난 반면 당뇨대조군은 염색된 베타세포가 손상된 모양으로 나타났다. 구아바, 바나바, 구아바와 가시오가피 혼합추출물은 당뇨대조군에 비해 베타세포를 회복하였으나 글루카곤의 분비는 바나바추출물이 가장 낮은 것으로 나타났다. 특히 글루카곤의 분비는 1주에서 4주까지 크게 변동되는 것을 볼 수 없었다.
4-6. 실험결과 6 : 본 발명에 따른 음료용 조성물과 기존 의약품의 비교 측정
기존 의약품과 본 발명에 따른 음료용 조성물, 그리고 기존 의약품과 발명품을 함께 사용했을 때의 효과를 알아보기 위해 췌장세포를 이용하여 항당뇨에 대한 시너지효과를 측정하였다.
<본 발명에 따른 음료 조성물의 구성>
[주원료]
구아바 열수 추출물 분말 10g
가시오가피 열수 추출물 분말 5g
[부원료]
바나바 주정 추출물(코로솔산) 0.1g
난소화성 덱스트린 8g
치커리 섬유 5g
스테아린산마그네슘 0.1g
에리스리톨 6g
아스파탐 0.05g
구연산 0.5g
정제수 65.25g
-----------------------------------
합계 100g
본 발명에 따른 상기 조성물 Mix 50μg/ml(medium)와 시중 의약품 당뇨치료제 amaryl, dionyl, glucobay, boglicos 등(이들은 모두 기성 제품의 브랜드로서 여러 가지 성분을 최적으로 조합하였거나 인슐린을 이미 포함하고 있는 것이다)을 각각 50μg/ml(medium)씩 시료로 하여 사용하였다. 아울러 이들 의약품 샘플과 본 발명의 조성물을 1:1로 혼합하여 샘플로 사용하여 비교하였다.
배양세포는 햄스터로부터 유래한 췌장의 랑겔한스 섬의 베타세포를 한국 세포주 은행에서 구입하여 이들 세포를 96well의 각각 well에 5×104개씩 세포를 분주해서 37℃, 5% CO2 incubator에서 24시간 동안 배양하였다. 24시간 만에 배지를 제거하고, 각각의 표본 샘플들을 각각 50μg/ml의 농도로 24시간 동안 처리하였다. 처리 후, 각 well의 배지를 제거하고, 인슐린 EIA 키트로 반응을 시킨 후 마이크로플레이트 효소결합면역흡착검사 판독기를 이용하여 492 nm 파장에서 흡광도를 측정하였다.
그래프 9. 본 발명에 따른 음료 조성물과 기존 의약품과의 인슐린 분비량, 그리고 본 발명에 따른 조성물과 함께 혼합했을 때에 나타나는 시너지 효과의 비교 측정.
그래프 9에서 하위 영역은 Mix와 시중에 있는 각각의 항당뇨 의약품을 사용하여 인슐린분비를 측정한 값이며 상위 영역은 본 발명품인 Mix와 각각의 의약품을 함께 사용했을 때 나타나는 인슐린 분비의 시너지 효과를 측정한 값이다. Mix추출물과 함께 사용했을 때 Glucobay < Boglicos < Dionyl < Amaryl 순으로 시너지 효과가 나타남을 알 수 있다. 본 발명에 따른 조성물의 효능을 직접적으로 확인할 수 있는 결과라 하겠다.
이상에서 살핀 바와 같이 본 발명은 구아바의 폴리페놀류와 가시오가피로부터 추출한 물질들이 혼합됨으로써 인슐린 분비 촉진에 대한 상승효과를 나타낸다. 더욱이 이 추출물질들이 세포 독성을 나타내지 않고 췌장세포의 베타세포에 대한 기능 회복으로 인하여 인슐린 분비를 증가시키는 동시에 인슐린의 활성화시켜 항당뇨 효과의 시너지효과를 극대화한다. 뿐만 아니라 당뇨 발병에 크게 작용하고 있는 고지혈증 및 여러 가지 지방을 정상으로 조절하는 역할을 나타내고 있다. 본 발명의 조성물은 음료, 과자류 및 여러 가지 식품에 이용될 수 있다. 기술적으로도 특히 생화학 및 약학적인 방법으로 천연신약개발의 터전을 마련하는 데 매우 유용한 발명이라 하겠다.
Claims (2)
- 구아바 잎의 열수추출물의 분말과 가시오가피 잎의 열수추출물의 분말이 6:4 내지 7:3의 중량 비율로 혼합되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 2형 당뇨 치료용 조성물.
- 제1항에 있어서,
구아바 잎의 열수추출물의 분말과 가시오가피 잎의 열수추출물의 분말을 6:4 내지 7:3의 비율로 혼합한 것 10~15중량%, 코로솔산 0.1~0.5중량%, 난소화성 덱스트린 2~8중량%, 치커리 섬유 2~8중량%, 스테아린산마그네슘 0.001~0.05중량%, 에리스리톨 4~10중량%, 아스파탐 0.001~0.05중량%, 구연산 0.1~0.5중량%, 전체 100중량% 중 나머지는 정제수로 구성되는 것을 특징으로 하는 2형 당뇨 치료용 조성물.
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