KR101235115B1

KR101235115B1 - 티모사포닌 ａ－ⅲ을 함유하는 제2형 당뇨병 예방 및치료용 조성물

Info

Publication number: KR101235115B1
Application number: KR1020050077988A
Authority: KR
Inventors: 한창균; 임광진; 선원석; 정칠만; 한혜영
Original assignee: 에스케이케미칼주식회사
Priority date: 2005-08-24
Filing date: 2005-08-24
Publication date: 2013-02-20
Also published as: KR20070023425A; CN101180065A; WO2007024108A1

Abstract

본 발명은 티모사포닌 Ａ－Ⅲ을 함유하는 제2형 당뇨병 예방 및 치료용 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기존에 알려진 바와 달리 티모사포닌 A-Ⅲ가 제1형 당뇨병 예방 및 치료 효과는 저조한 반면, 제2형 당뇨병 예방 및 치료 효과가 우수한 것을 밝힘으로써 티모사포닌 Ａ－Ⅲ을 유효성분으로 함유하는 제2형 당뇨병 예방 및 치료용 조성물에 관한 것이다.

티모사포닌 Ａ－Ⅲ, 제2형 당뇨병

Description

티모사포닌 Ａ－Ⅲ을 함유하는 제2형 당뇨병 예방 및 치료용 조성물{A composition containing timosaponin A-III for prevention and treatment of type 2 diabetes mellitus}

도 1은 알록산과 스트렙토조토신에 의한 베타세포 파괴 과정을 나타낸 것이다.

도 2는 db/db 마우스 모델에서의 지모 EA 분획(AA-EA) 및 지모 EA 세부분획 (EA-I ~ EA-V)의 혈당 강하효과를 나타낸 그래프이다.

도 3은 db/db 마우스 모델에서의 티모사포닌 A-Ⅲ의 혈당 강하효과를 나타낸 그래프이다.

도 4는 KK-Ay 마우스 모델에서의 티모사포닌 A-Ⅲ의 혈당 강하효과를 나타낸 그래프이다.

도 5는 스트렙토조토신 유발 당뇨 랫트 모델에서의 티모사포닌 A-Ⅲ의 혈당 강하효과를 나타낸 그래프이다.

미국 국립보건연구소(National Institutes of Health, NIH)의 보고서[the evidence report: clinical guideline on the identification, evaluation, and treatment of overweight and obesity in adults, 1999, NIH]에 의하면 비만과 관련된 질환 중의 하나인 제2형 당뇨병 환자가 약 1,570만 명에 이른다.

또한, 당뇨병 환자는 세계 보건 기구(WHO)에 의하면, 2025년에는 약 3억 명이 될 것으로 추정하고 있으며, 인슐린에 의한 혈당조절 기능을 상실한 제2형 당뇨병 환자는 현재 미국 전체 인구의 약 5.9%에 달한다고 알려져 있다[A. S. Wagman 등, Current Pharmaceutical Design,7, 417, 2001].

당뇨병은 혈액내의 고혈당 증상을 특징으로 하는 탄수화물 대사와 관련된 질병으로 제1형 당뇨병(인슐린 의존형 당뇨병; 당뇨 환자 중 약 10%)과 제2형 당뇨병(인슐린 비의존형 당뇨병; 당뇨 환자 중 약 90%)으로 분류될 수 있다[B. Set, Clin Therapeu., 25, 1895, 2003; S. N. Davis, J Diabetes Complications., 18, 367, 2004]. 제1형 당뇨병 환자는 선천성 또는 바이러스 침입이나 췌장의 심각한 손상으로 인해 췌장의 베타세포가 파괴되어 체내생성 인슐린 분비 능력이 아주 적거 나 없고, 극도의 고혈당증으로 진전되며 케톤증 및 케토산증으로 진행되기 쉽다. 주로 소아시기에 급성으로 발병하며, 인슐린 투여에 의한 혈당 조절 치료법이 필수적이다. 반면, 제2형 당뇨병 환자는 성인층에서 유전, 비만, 스트레스, 호르몬 분비 이상. 약물 복용 등의 요인에 의해 발병하며, 인슐린 분비능력을 갖고 있으나 매우 낮은 수준이거나 글루카곤과 같은 역작용 호르몬의 과다 분비로 균형을 잃은 상태이다. 이는 기저 상태와 자극에 대한 인슐린 분비장애, 간에서의 내인성 포도당 생성의 증가, 말초 조직에서의 당 이용도 저하로 나타나는 인슐린 저항성에 의해 발생하는 것으로 알려져 있고, 고혈당증으로 진전되지만 제1형 당뇨병 환자만큼 케톤증이나 케토산증에 민감하지는 않다. 제1형 당뇨의 경우, 식사 조절, 운동, 인슐린 투여로 혈당조절이 가능하지만, 제2형 당뇨의 경우는 그 이외에도 추가적으로 혈당강하제를 함께 복용해야 한다.

제2형 당뇨병(인슐린 비의존형) 환자들에게 사용되는 혈당강하제들은 그 작용기전에 따라 세 그룹으로 나뉠 수 있다. 첫 번째 그룹으로는 췌장의 베타세포를 자극하여 인슐린의 분비를 촉진시키는 것으로 설포닐요소(sulfonylurea)계와 메글리티나이드(meglitinide)계 약물이 있으며, 두 번째 그룹으로는 비구아니드(biguanide)계와 티아졸리딘다이온(thiazolidinedion)계 약물로 대표되는 인슐린감응제가 있다. 세 번째 그룹의 약물로는 당의 분해를 저해하여 장내 당의 흡수를 억제하는 것으로 아카보스(acarbose), 미글리톨(miglitol) 등의 약물이 존재한다. 바람직한 혈당강하제는 작용이 신속히 발현되어 식후의 과도한 혈당 상승을 막고, 그 후에는 짧은 시간 내에 그 효과가 소실되어 저혈당을 일으키지 않아야 하며, 또한 당뇨병에 수반되는 대사이상증상을 호전시킬 수 있어야 한다. 그런 점에서 상기 약물들은 완전하게 바람직하지 않으며 국내외적으로 증가일로에 있는 당뇨병을 적절히 치료하기 위해서는 보다 부작용이 적고 안전한 경구용 혈당강하제의 개발이 필요하다.

당뇨 동물 모델에서는 제1형 당뇨의 경우 알록산이나 스트렙토조토신 등을 이용한 약물 유발 모델이나, 당뇨 유발 동물을 여러 세대 동안 교배시켜 자연 발생적으로 제1형 당뇨를 유발시킨 NOD(non-obese diabetic) 마우스, BB(bio breeding) 랫트와 같은 모델 등이 있다. 이와 달리 제2형 동물 모델의 경우는 유전자 조작에 의한 모델이 매우 보편적으로 사용되어 지고 있으며, 대표적인 모델들로서 db/db 마우스(렙틴 수용체 결여에 의한 당뇨 모델), ob/ob 마우스(렙틴 결여에 의한 비만형 모델), 주커(zucker, 비만형 당뇨 모델) 랫트, OLETF(The Otsuka Long-Evans Tokushima fatty; 비만, 글루코스 저항형 당뇨 모델) 랫트, KK(비만형 당뇨 모델) 마우스, KK-Ay(비만형 당뇨, 고인슐린 혈증 모델) 마우스 등[S. Makino 등, Exp Anim., 29, 1, 1980; A. F. Nakhooda 등, Diabetes, 26, 100, 1977; M. Nakamura 등, Diabetol., 3, 121, 1967; K. Kawano 등, Diabetes, 41, 1422, 1992; D. A. Rees 등, Diabetic Medicine, 22, 359, 2005]이 개발되어 이용되고 있다. 따라서, 각각의 동물모델(제1형, 제2형)들의 특징을 잘 파악하고 엄밀히 구분하여 사용하는 것이 매우 중요하다.

N. Nakashima 등은, 실험적 당뇨 모델에 사용되는 대표적 약물인 알록산(alloxan)과 스트렙토조토신(streptozotocin)을 이용한 당뇨 유발 랫트에서 슈도티 모사포닌 A-Ⅲ(pseudotimosaponin A-Ⅲ), 프로토티모사포닌 A-Ⅲ(prototimosaponin A-Ⅲ), 티모사모닌 A-Ⅲ 등의 혈당강하 효과를 언급하였다[N. Nakashima 등, J. Nat. Prod. vol 56, 345, 1994]. 이외에도 티모사포닌 A-Ⅲ는 혈소판 응집 억제[A. Niwa 등, Yakugaku Zasshi 108(6), 555, 1988], 혈관 이완[G. Wang 등, Life Sci. 71, 1081, 2002] 등의 활성이 보고 되었다.

알록산과 스트렙토조토신은 글루코스 수송 단백질(GLUT-2)의 발현에 의해, 췌장의 베타 세포로 침투하여 DNA 파괴, NAD+ 고갈 등을 유발하고 췌장 베타 세포의 사멸을 일으킴으로써, 많은 연구에서 대표적인 제1형 당뇨 유발 약물로서 이용되어져 왔다[K. Bloch 등, Diabetes Metab Res Rev 21, 253, 2005; D. A. Rees 등, Diabetic Medicine, 22, 359, 2005; J. Kawada 등, Yakugaku Zasshi, 112, 773, 1992; V. M. F. Rastelli 등, Inflamm Res., 54, 173, 2005; R. K. Cuman 등, Inflamm Res. 50, 460, 2001; 도 1 참조].

알록산(alloxan : 5,5,-다이하이드록시-2,4,6 (1H, 3H, 5H)-피리미딘트리온)은 요산의 산화물 즉, 피리미딘 유도체로서 알록산 음이온이 사이토크롬 P-450 이 매개된 라디칼 반응에 의하여 췌장의 베타세포를 파괴시킨다[K. Bloch 등, Diabetes Metab Res Rev 21, 253, 2005; Yakugaku Zasshi, 112, 773, 1992]. 그러나, 약물 자체의 독성과 그로 인한 유발 동물들의 폐사율이 높다는 단점이 지적되고 있으며, I. F. Federiuk 등은, 알록산 유발 당뇨 모델에서 발생되는 폐사율을 최소화 하기 위한 최적의 방법을 탐색하고자 알록산의 투여 방법과 용량에 따른 당뇨 유발 형태를 조사하였다. 그 결과, 알록산을 고농도(200 mg/kg)로 복강 투여하는 모델이 폐사율을 10% 정도로 낮추고, 제1형 당뇨가 70% 이상 유발되었다고 보고하였다[I. F. Federiuk, Compara Med, 54, 252, 2004].

스트렙토조토신(streptozotocin : 2-데옥시-2-(3-메틸-3-나이트로소유레이도)-D-글루코피라노스)은 글루코스의 유도체로서, 강력한 알킬화(alkylating) 작용을 바탕으로 베타세포 내로 이동하여 미토콘드리아의 ATP 생성을 저해함으로써 세포내 축적된 ADP의 고농도로 인한 크산틴 산화효소(XOD: xanthine oxidase)의 간접적 활성화를 통하여 수퍼옥사이드(superoxide) 라디칼을 발생시키거나, 직접적으로 잔신 산화효소를 활성화시켜 수퍼옥사이드 라디칼을 발생시킴으로써 베타 세포에 산화적 손상을 입힌다[D. A. Rees 등, Diabetic Medicine, 22, 359, 2005; Yakugaku Zasshi, 112, 773, 1992].

스트렙토조토신을 이용하여, 제2형 당뇨를 유발했다는 보고들이 있으나, 이러한 문헌들은 대부분 덱사메타손(dexamethasone)[S. J. Giddings 등, Diabetes, 34, 235, 1985], 니코틴아미드(nicotinamide)[S. Ozyazgan 등, Pharmacol., 74, 119, 2005] 등의 약물과 병용 투여를 하거나, 최소 1 ~ 2 주 이상 고지방 식이(high fat diet)를 병행[R. de Souza Santos 등, Clin Chim Acta., 2005, Epub ahead of print; M. J. Reed 등, Metabolism., 49, 1390, 2000; F. Zhang 등, Exp Anim., 52, 401, 2003]하여 유발시킬 수 있다는 보고였다. 즉, 투여량, 투여방법에 상관없이 스트렙토조토신 단독으로 유발되는 당뇨 유형은 제1형으로서, 이에 대한 반론의 여지는 없는 것으로 사료된다. 이러한 스트렙토조토신 유발 당뇨모델과 분명히 구분하여야 할 모델로는, 생후 2일된 신생아 상태의 랫트를 대상으 로 한 네오네이탈 스트렙토조토신(neonatal streptozotocin, 이하 'n-스트렙토조토신'이라 칭함) 당뇨 유발 모델이 있다[I. Degirmenci 등, J Ethnopharmacol., 97, 555, 2005; D. N. Umrani 등, Clin Exp Hypertens., 25, 221, 2003]. n-스트렙토조토신 당뇨 유발 모델은 스트렙토조토신을 이용한 제2형 당뇨 유발모델로서 많은 연구에서 사용되어지고 있지만, 실제로 이 실험의 수행자들 역시 일반 성인 랫트 등을 대상으로 한 스트렙토조토신 유발모델은 제1형 당뇨 유발 모델인 것에 반해, 신생아 상태의 랫트를 대상으로 한 n-스트렙토조토신 유발 당뇨 모델은 제2형 당뇨 모델라고 분명히 구분하고 있다[B. M. Kim., Diabetol., 44, 2192, 2001; V. M. F. Rastelli 등, Inflamm Res., 54, 173, 2005; R. K. Cuman 등, Inflamm Res. 50, 460, 2001; U. A. Shinde 등, J Cell Mol Med., 7, 322, 2003; U. A. Shindea 등, J Trace Elem Med Biol., 18, 23, 2004].

결론적으로, N. Nakashima 등[N. Nakashima 등, J. Nat. Prod. vol 56, 345, 1994]이 보고한 티모사포닌의 혈당 강하 활성은 제1형 당뇨모델에서의 활성을 검증해본 것으로서, 본 연구자들이 제시하고자 하는 제2형 당뇨에 대한 혈당 강하효과와는 무관한 것으로 사료된다. 또한, N. Nakashima 등이 제시한 문헌에서는 상대적 혈당 강하효과만을 언급하였을 뿐, 혈당 강하 효과에 대한 절대치, 즉 효력에 대한 언급이 불분명하며 티모사포닌 A-Ⅲ가 프로토티모사포닌 A-Ⅲ나 슈도티모사포닌 A-Ⅲ에 비해 약한 활성 갖는다는 점을 바탕으로 티모사포닌 A-Ⅲ의 제2형 당뇨모델에서의 혈당 강하에 대한 우수성을 유추하기에는 부족함이 있다.

따라서, 본 발명은 티모사포닌 A-Ⅲ의 제2형 당뇨에 대한 치료 및 예방 효과에 대한 새로운 용도를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 티모사포닌 Ａ－Ⅲ을 유효성분으로 함유하는 제2형 당뇨병 예방 및 치료용 조성물을 그 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 티모사포닌 Ａ－Ⅲ을 유효성분으로 함유하는 제2형 당뇨병 에 유효한 건강식품을 포함한다.

이와 같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 기존에 알려진 바와 달리 티모사포닌 A-Ⅲ가 제1형 당뇨병 예방 및 치료 효과는 저조한 반면, 제2형 당뇨병 예방 및 치료 효과가 우수한 것을 밝힘으로써 티모사포닌 Ａ－Ⅲ을 유효성분으로 함유하는 제2형 당뇨병 예방 및 치료용 조성물에 관한 것이다.

본 발명에서는 다음 화학식 1로 표시되는 티모사포닌 A-Ⅲ(timosaponin A-Ⅲ, 3-O-β-D-글루코피라노실-(1→2)-β-D-갈락토피라노실 살사사포제닌)은 지모(Anemarrhena asphodeloides)로부터 분리하였다.

지모로부터 티모사포닌 A-Ⅲ를 분리 수득하는 과정을 설명하면,

1) 지모를 알콜 수용액으로 추출하여 얻은 추출물을 3차 증류수로 회수하는 단계;

2) 상기 회수된 추출물을 동량의 헥산으로 층분리하여 상층액을 제거하는 단계;

3) 층분리 후 남은 물층은 동량의 메틸렌클로라이드로 세척하고, 동량의 에틸아세테이트로 층분리하여 에틸아세테이트층을 분리하는 단계; 및

4) 상기 분리된 에틸아세테이트층을 실리카겔 컬럼 크로마토그래피를 이용하여 추가 분획하고 다이옥산 수용액으로 티모사포닌을 재결정하여 분리, 수득하는 단계로 이루어진다.

티모사포닌 A-Ⅲ은 기존에 알려진 바와 달리, 제1형 당뇨병 예방 및 치료 효과는 미비한 반면, 제2형 당뇨병 예방 및 치료 효과는 매우 우수한 것으로 본 발명자들에 의해 확인되었다.

따라서, 본 발명은 티모사포닌 A-Ⅲ을 유효성분으로 함유하는 제2형 당뇨병 예방 및 치료용 조성물을 그 특징으로 한다.

상기 조성물은 임상 투여시에 경구 또는 비경구로 투여, 예를 들어 정맥 내, 피하, 복강 내 또는 국소에 적용할 수 있으며, 일반적인 의약품 및 건강식품의 형태로 사용될 수 있다.

상기 조성물은 경구 투여용 제형, 예를 들면 정제, 환제, 유제, 액제, 에어로졸, 트로키제(troches), 로진지(lozenge), 수용성 또는 유성현탁액, 조제분말 또는 과립, 에멀젼, 하드 또는 소프트 캅셀, 시럽 또는 엘릭실제(elixirs)로 제제화된다. 정제 및 캅셀 등의 제형으로 제제화하기 위해 락토오스, 사카로오스, 솔비톨, 만니톨, 전분, 아밀로펙틴, 셀룰로오스 또는 젤라틴과 같은 결합제; 디칼슘 포스페이트와 같은 부형제; 옥수수 전분 또는 고구마 전분과 같은 붕괴제; 스테아린산 마그네슘, 스테아린산 칼슘, 스테아릴푸마르산 나트륨 또는 폴리에틸렌글리콜 왁스와 같은 윤활유가 함유된다. 캅셀제형의 경우는 상기에서 언급한 물질 이외에도 지방유와 같은 액체 담체를 함유한다. 또한, 본 발명의 조성물은 비경구로 투여할 수 있으며, 비경구 투여는 피하주사, 정맥주사, 근육내 주사 또는 흉부내 주사 주입방식에 의한다. 비경구 투여용 제형으로 제제화하기 위해서는 상기 조성물을 안정제 또는 완충제와 함께 물에서 혼합하여 용액으로 제조하고 이를 앰플 또는 바이알의 단위 투여형으로 제제화한다.

본 발명의 조성물에 사용되는 적합한 담체, 부형제 및 희석제의 예로는, 알루미늄염, 페녹시에틸에탄올, 물, 생리식염수, 락토즈, 덱스트로즈, 솔비톨, 만니톨, 칼슘 실리케이트, 셀룰로즈, 메틸 셀룰로즈, 미정질 셀룰로즈, 폴리비닐피롤리 돈, 메틸하이드록시벤조에이트, 프로필하이드록시벤조에이트, 탈크, 마그네슘 스테아레이트 및 광물유를 들 수 있다.

또한, 본 발명의 화학식 1의 화합물의 제형은 충진제, 항응집제, 윤활유제, 습윤제, 향료, 유화제, 방부제 등을 추가로 더 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 유효성분에 대한 인체 내로의 투여량은 체내에서 활성성분의 흡수도, 불활성화율 및 배설속도, 환자의 연령, 성별 및 상태 등에 따라 적절히 선택되나, 일반적으로는 성인 1일 0.1 ~ 15 mg/kg으로 투여토록 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 조성물은 식품 또는 의약품으로 제조하여 상기 1일 복용량에 맞추어 1일 1회 내지 2회 정도로 분할하여 복용할 수 있다.

또한, 건강식품이란, 상기 유효성분을 음료, 차류, 향신료, 껌, 과자류 등의 식품소재에 첨가하거나, 캅셀화, 분말화, 현탁액 등으로 제조한 식품으로, 이를 섭취할 경우 건강상 특정한 효과를 가져오는 것을 의미하나, 일반 약품과는 달리 식품을 원료로 하여 약품의 장기 복용시 발생할 수 있는 부작용 등이 없는 장점이 있다.

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

제조예 1: 지모로부터 활성분획 지모 EA 분획의 제조

지모 3 kg을 20 L의 50% 에탄올에 4시간 동안 2회 침지하였다. 효과적인 추출을 위해서 80 ℃에서 실행하며, 교반기를 이용하여 휘저어 주었다. 4 시간 후에 고형분이 가라앉도록 방치하고, 최종 부유물을 제거하기 위해서 깔대기에 탈지면을 넣어 걸러내었다. 증류기(rotary evaporator)로 여과액을 증발시키고, 획득한 추출물의 양을 측정하여 추출물 100 g당 500 mL의 3차 증류수로 회수하였다. 회수한 추출물을 동량의 헥산(n-Hexane, Jin chemicals pharmaceutical Co. Ltd., Korea)과 혼합하여 분리장치(separation funnel)에 넣고, 교반 후 24시간 동안 방치하여 상층의 헥산 층을 제거하였다. 동일한 방법으로 2 ~ 3회 더 세척하였다.

남은 물층은 동량의 메틸렌 클로라이드(methylene chloride, Jin chemicals pharmaceutical Co. Ltd., Korea, 이하 MC)를 사용하여, 상기와 동일한 방법으로 3 ~ 4회 세척하였다.

남은 물층을 동량의 에틸 아세테이트(ethyl acetate, Jin chemicals pharmaceutical Co. Ltd., Korea, 이하 EA)와 혼합하여 분리장치에 넣고, 교반 후 24 시간 동안 방치하여 상층의 EA 층만을 분리하였다. EA로 2 ~ 3회 추가 분획하여 감압 농축하고 목적하는 지모 EA 분획(AA-EA)을 얻었고, 분말화하여 -20 ℃에서 보관하여 사용하였다.

제조예 2: 지모 EA 분획으로부터 세부 분획 제조

지모 EA 분획 290 g을 실리카겔 컬럼 크로마토래피(170 ~ 230 mesh, 3 kg)를 이용하여 순차 분획하였다. 용매 조건은 EA(15 L), EA:MeOH=20:1(20 L), EA:MeOH:Water = 20:2:0.1(20 L), EA:MeOH:Water = 10:2:0.2(20 L) 순으로 15 L씩 5개의 분획을 얻었고, 각각을 EA-I, EA-Ⅱ, EA-Ⅲ, EA-Ⅳ 및 EA-V라 명명하였다. 각각의 분획을 감압 농축하고, 분말화하여 -20 ℃에서 보관하여 사용하였다.

제조예 3: 활성성분 분리 및 구조 규명

지모 EA-V 분획 1 g에 40 ml의 70% 다이옥산(dioxane) 수용액을 첨가 후, 50 ℃ 물중탕 및 초음파 분해(sonication)를 통하여 완전 용해시켰다. 용해된 상태의 지모 EA-V 분획을 상온에서 24시간 방치하여 얻어진 백색 침상의 물질을 필터링하여 얻은 물질을 화합물 I(Rf 0.38, 90% MeOH, 황산 발색, RP-18 F254s, 머크)라 명명하였다.

분리된 화합물 I를 H¹-NMR, C¹³-NMR, ESI-MS를 이용하여 구조 분석하여 티모사포닌 A-Ⅲ[S. Saito 등, Chem. Pharm. Bull. 2342. 1994]임을 규명하였고, 문헌에 보고된 바와 일치함을 확인하였다. 또한, 표준품(SKF 7862, WAKO pure chemical industries. LTD.)을 구입하여 고압액체크로마토그래피(HPLC)로 동일물질임을 확인하였다.

실시예 1: db/db 마우스에서 혈당 강하 효과

8 ~ 9주된 db/db 계통의 수컷 마우스(C57BL/Ks-db/db)를 실험에 사용하였다. C57BL/Ks-db/db 마우스(미국 잭슨 연구소에서 개발, 시상하부의 렙틴 수용체가 결여되어 렙틴에 의한 신호 전달 체계의 이상으로 비만을 통한 당뇨 유발)는 생후 4 ~ 5 주령 경부터 비만이 시작되고, 혈당이 상승한다. 이러한 특징을 바탕으로, 비만, 당뇨 및 당뇨합병증의 발병 기구의 해석, 규명이나 혈당강하제의 약효 스크리닝에 사용되어지고 있는 대표적인 제2형 당뇨 동물 모델이다[D. A. Rees 등, Diabetic Medicine, 22, 359, 2005; G. H. Lee 등, Nature, 379, 632, 1996; S. C. Chua 등, Science, 271, 994, 1996; J. K. Naggert 등, Mamm Genome., 6, 131, 1995]

0.5% 카르복시메틸셀룰로스(CMC) 용액의 음성대조군, 0.5% 카르복시메틸셀룰로스(CMC)용액에 녹인 양성대조군(rosiglitazone) 및 시험약물은 매일 오후에 복강 또는 경구 투여하며, 혈당 측정은 꼬리정맥을 절개하여 3 ~ 4일 간격으로 오후에 일정 시간에 투여 직전에 혈당 측정기로 측정하였다. 동물의 체중과 사료 양은 2일 간격으로 약물 투여직전에 측정하였다. 10일 동안 투여 및 혈당측정과 체중측정이 끝난 후, 혈액을 채취하여 혈청을 분리하여 간 기능, 신장 기능 및 지질검사를 위한 Biochemical parameter 등을 측정하였다.

도 2는 상기 제조예 1에 의하여 제조된 지모 EA 분획(AA-EA) 및 상기 제조예 2에 의해 얻어진 세부분획(EA-I, EA-Ⅱ, EA-Ⅲ, EA-Ⅳ, EA-V)을 각각 300 mg/kg로 경구 투여한 후, 혈당 강하효과를 측정한 것이다. 그 결과, EA-V가 지모 EA 분획 보다 우수한 활성을 나타냄을 확인하였고, 양성 대조군과 동등한 혈당강하 효과를 나타내었기에 이 분획을 바탕으로 활성 성분을 탐색하였다.

도 3은 상기 제조예 3에 의하여 얻어진 티모사포닌 A-Ⅲ을 농도별(100 mg/kg, 200 mg/kg, 3000 mg/kg)로 경구 투여한 후, 혈당 강하 효과를 나타낸 것이다. 200 mg/kg의 농도에서 양성대조군인 로지글리타존(rosiglitazone) 대비 동등 이상 효과, 300 mg/kg 농도에서는 그 이상의 강력한 혈당 강하 효과를 나타냄으로써, 티모사포닌 A-Ⅲ가 EA-V 분획의 주요 활성 지표성분임을 확인하였다.

실시예 2: 티모사모닌 A-Ⅲ의 KK-Ay 마우스에 대한 혈당 강하 효과

9 ~ 10주 된 KK-Ay 계통의 수컷 마우스(C57BL/Ks)를 실험에 사용하였다. KK-Ay 마우스는 KK 마우스(일본 사이타마현 카스카베를 기원으로, 유전 연구 목적으로 다케다 약품 공업 주식회사에 도입되어 개발됨.)에 비만 유전자 Ay가 도입되어 조기에 비만, 고혈당이 발현되어 고인슐린혈증(hyperinsulinemia)을 특징으로 하는 제2형 당뇨병 모델로 이용되어지고 있다[M. Okazaki 등, Exp Anim., 51, 191, 2002; J. Suto 등, Eur J Endocrinol., 139, 654, 1998].

0.5% 카르복시메틸셀룰로로스(CMC) 용액의 음성대조군, 0.5% 카르복시메틸셀룰로로스(CMC)에 녹인 시험약물은 매일 오후에 경구 투여하며, 혈당 측정은 꼬리정맥을 절개하여 3 ~ 4일 간격으로 오후에 일정 시간에 투여 직전에 혈당 측정기로 측정하였다. 동물의 체중과 사료 양은 2일 간격으로 약물 투여직전에 측정하였다. 8일 동안 투여 및 혈당측정과 체중측정이 끝난 후, 혈액을 채취하여 혈청을 분리하여 간기능, 신장기능 및 지질검사를 위한 Biochemical parameter 등을 측정하였다.

도 4는 상기 제조예 3에 의하여 얻어진 티모사포닌 A-Ⅲ을 농도별(100 mg/kg, 200 mg/kg)로 경구 투여한 후, 혈당 변화를 나타낸 것으로, 200 mg/kg의 농도에서 강력한 혈당 강하 효과를 확인할 수 있었다.

실시예 3: 티모사모닌 A-Ⅲ의 스트렙토조토신 유발 당뇨 랫트에 대한 혈당 강하 효과

7주령 위스타(wistar) 수컷 랫트(체중 180 ~ 200 g)에 50 mM 구연산 버퍼 (citrate buffer: pH 4.5)에 녹인 스트렙토조토신(STZ: 40 mg/kg)을 1회 복강 투여하여 당뇨를 유발시켰다. STZ 투여 후, 5일째 혈당이(400 mg/dl 이상) 안정적으로 지속되는 랫트만을 선별하여 실험에 사용하였다. 0.5% 카르복시메틸셀룰로스(CMC) 용액의 음성대조군, 0.5% 카르복시메틸셀룰로스(CMC) 용액에 녹인 양성대조군(glibeclamide) 및 시험약물은 8일간 매일 오후에 경구 투여하며, 혈당 측정은 꼬리정맥을 절개하여 3 ~ 4일 간격으로 오후에 일정 시간에 투여 직전에 혈당 측정기로 측정하였다. 동물의 체중과 사료 양은 2일 간격으로 약물 투여 직전에 측정하였다.

도 5는 상기 제조예 3에 의하여 얻어진 티모사포닌의 제1형 당뇨모델인 스트렙토조토신 유발 당뇨 랫트에서의 혈당강하 효과를 나타낸 것이다. N. Nakashima 등의 보고[N. Nakashima 등, J. Nat. Prod. vol 56, 345, 1994]와는 달리, 티모사포닌 A-Ⅲ(150 mg/kg)의 유의적인 혈당강하 효과를 확인할 수 없었다.

상기 실시예 1 ~ 3을 바탕으로 본 발명자들은, 티모사포닌 A-Ⅲ가 제2형 당 뇨에 선택적으로 강력한 혈당 강하 효과가 있음을 확인하였다.

실시예 4: 티모사포닌 A-Ⅲ의 ICR 마우스에서의 독성 실험

티모사포닌 A-Ⅲ 1 g에 대한 반복 투여 독성을 측정하기 위하여, 16시간 절식시킨 4 ~ 5주령 ICR 마우스(군당 5마리)를 실험 대상 동물로 선정하여 실험하였다. 0.5% 카르복시메틸셀룰로로스(CMC)에 녹인 티모사포닌 A-Ⅲ 1 g을 5일간 경구로 반복 투여한 결과, 폐사 개체가 없었으며, 장기 손상 등의 이상 소견을 보이지 않았다.

제제예 1: 분말 및 캅셀제의 제조

티모사포닌 A-Ⅲ 100 ㎎을 락토오스 14.8 ㎎, 결정성 셀룰로오스 3 ㎎, 마그네슘 스테아레이트 0.2 ㎎과 함께 섞었다. 혼합물을 적당한 장치를 사용하여 No.5 젤라틴 캅셀에 채웠다.

제제예 2: 연고제의 제조

티모사포닌 A-Ⅲ를 이용하여 다음과 같은 조성으로 연고제를 제조하였다.

[조성]

유효성분 5 g, 세틸팔미테이트 20 g, 세탄올 40 g, 스테아릴알코올 40 g, 미리스탄이소프로필 80 g, 모노스테아린산 소르비탄 20 g, 폴리솔베이트 60 g, 파라옥시안식향산 프로필 1 g, 파라옥시안식향산 메틸 1 g, 인산 및 정제수 적량

제제예 3: 주사제의 제조

티모사포닌 A-Ⅲ를 이용하여 다음과 같은 조성으로 주사제를 제조하였다.

[조성]

유효성분 100 mg, 만니톨 180 mg, 인산일수소나트륨 25 mg, 주사용 정제수 2974 mg

제제예 4: 건강식품의 제조

1일 복용 기준으로 티모사포닌 A-Ⅲ 0.3 g, 분말비타민 E, 젖산철, 산화아연, 니코틴산 아미드, 비타민 A, 비타민 B1 및 비타민 B2를 혼합하여 제조하였다.

상기 건강식품의 구성성분은 다음과 같다(사람 1일 복용량 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

스테아린산 마그네슘 20 mg

이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명은 티모사포닌 A-Ⅲ이 기존에 알려진 바와는 달리, 제1형 당뇨병 질환 모델에 대한 혈당 강하효과가 미비하고, 제2형 당뇨병 질환 모델에 대한 혈당 강하 효과는 탁월함을 확인함으로써 제2형 당뇨병 예방 및 치료용 의약품 및 건강식품의 용도로 매우 유용하리라 기대된다.

Claims

다음 화학식 1로 표시되는 화합물을 유효성분으로 함유하는 것을 특징으로 하는 제2형 당뇨병 예방 및 치료용 조성물.

[화학식 1]
제 1 항에 있어서, 상기 조성물이 경구 또는 비경구 투여용 제제로 제형화된 것을 특징으로 하는 조성물.
다음 화학식 1로 표시되는 화합물을 유효성분으로 함유하는 것을 특징으로 하는 제2형 당뇨병에 유효한 건강식품.

[화학식 1]