KR101303198B1 - 항염증 활성을 갖는 도토리 추출물 및 이 추출물을 함유하는 약리적 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 염증질환을 예방 및 치료할 수 있는 항염증 활성을 갖는 도토리 추출물 및 이 추출물을 함유하는 약리적 조성물에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 대식세포에서 내독소인 LPS에 의해 증가된 iNOS, COX-2 그리고 nitric oxide의 생성량을 감소시키는 도토리 에탄올 추출물이 비염, 지관지염, 간염, 관절염, 천식, 아토피성 피부염 등 염증반응 관련 질병들에 대해 항염증 효과를 발휘하면서 이들 질병 예방과 치료에 도움을 줄 수 있다는 점을 확인하였다.
Description
본 발명은 도토리 추출물을 함유하는 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 항염증 효과를 갖는 도토리 에탄올 추출물 및 이를 유효 성분으로 함유하는 약리학적 조성물을 포함하는 조성물에 관한 것이다.
도토리(acorn, Quercus acutissima CARR)는 상수리나무, 갈참나무, 졸참나무, 떡갈나무 등의 열매를 총칭하는데, 우리나라에서는 주로 도토리의 전분을 묵으로 만들어 사용하였으나, 세계 여러 나라에서는 죽, 떡 뿐만 아니라 다양한 분야에 활용되고 있다. 도토리가 열리는 나무의 종류에 따라 차이는 있으나, 도토리는 상당량의 단백질, 탄수화물과 지방은 물론이고 칼슘, 인, 칼륨, 니아신(niacin)과 같은 비타민을 다량 함유하고 있어서 영양학적으로 볼 때 매우 우수한 작물이다.
도토리에 함유된 gallic acid, digallic acid, gallotannin 등은 항산화 성분으로 알려져 있고, 도토리 전분 및 도토리묵에 대한 이화학적 특성, 물리적 특성, 관능적 특성이 보고되고 있다.
예를 들어, 도토리의 과육과 내피의 분말로부터 얻어진 추출물을 쥐에 투여하면 혈장 내의 총 지방 수준을 감소시키는 동시에 혈장과 간에서의 과산화지질의 농도를 감소시키지만 항혈전 효과는 사실상 없다고 보고하고 있으며(육근정 등. 2002. 한국영양학회지 35(2): 171~182, 비특허문헌 1), 도토리 가루를 물과 같은 극성 용매를 사용하여 추출한 경우에 항산화 효과가 양호해서 전통기호식품 또는 건강기능식품 소재로서의 활용성을 제시하고 있다(Shim TH. et al. 2004. Korean J. Food Sci . Technol . 36(5): 800~803, 비특허문헌 2)
기억·학습 장애를 유발시킨 마우스에 도토리 분말을 투여하였을 경우에 뇌의 주요한 신경전달 물질로서 카테롤아민계 물질인 아세틸콜린(Ach)의 합성이 증가하고 Ach 분해 효소의 활성라든가 카테롤아민계 신경전달물질의 파괴에 관여하는 효소의 활성이 억제되는 것을 확인하여 도토리 분말이 노인성 치매와 같은 치매 예방에 효과가 있다는 연구 결과가 있다(Lee SH. et al. 2005. J. Korean Soc. Food Sci. Nutr. 34(5). 738~742, 비특허문헌 3).
아울러, 대한민국등록특허 제10-0453608호(특허문헌 1)에서는 껍질을 제거한 도토리를 이용하여 건강기능식품을 제조하는 공정을 제시하고 있으며, 대한민국 공개특허공보 제10-2000-0048440호(특허문헌 2)에서는 도토리 외에 올리브, 부추, 무화과 등의 혼합물을 분말화하고 정제화한 형태의 항암 기능을 가지는 건강기능 식품 조성물 및 제조 방법을 개시하고 있다. 아울러, 대한민국등록특허 제10-0567564호(특허문헌 3)에서는 도토리의 유효 성분으로서 비만조절 물질을 추출하는 방법 및 이 추출물을 포함하는 음료를 제시하고 있다.
하지만, 국내에서 폭 넓게 서식하고 있는 나무에서 비교적 손쉽게 얻을 수 있는 도토리의 활용 방안을 모색할 필요성은 여전히 남아 있다 하겠다.
1. 육근정 등. 2002. 한국영양학회지 35(2): 171~182
2. Shim TH. et al. 2004. Korean J. Food Sci. Technol. 36(5): 800~803
3. Lee SH. et al. 2005. J. Korean Soc. Food Sci. Nutr. 34(5). 738~742
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 본 발명은 도토리의 추출물이 다른 약리학적 효과를 규명한 것이다.
즉, 본 발명은 도토리 에탄올 추출물의 항염증 효과에 대한 것으로, 본 발명의 목적은 도토리의 의약 및 산업분야 활용을 위해 아직 알려져 있지 않은 도토리 에탄올 추출물의 항염증 효과를 발명한 것이다.
결국, 본 발명의 목적은 항염증 효과를 규명하여 염증과 관련이 있는 질병, 예를 들어 비염, 각막염, 기관지염, 간염, 흉막염, 복막염, 관절염(류머티즘성 관절염, 건선성 관절염, 급성 통풍성 관절염), 천식, 연골연화, 유착 척추염, 중이염 아토피성 피부염과 같은 질환을 예방 또는 치료할 수 있는 효과를 가진 도토리 추출물을 유효 성분으로 함유하는 약리학적 조성물을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 다른 목적 및 이점은 후술하는 발명의 상세한 설명 및 도면을 참고하면 더욱 분명해질 것이다.
전술한 것과 같이 우리나라에서 손쉽게 구입할 수 있는 도토리를 활용하여 약제학적 유효 성분이나 건강기능식품으로의 활용 가능성을 검토할 필요가 있다.
이에, 본 발명은 항염증 활성을 갖는 도토리의 알코올 추출물을 유효 성분으로 함유하는 조성물, 예를 들어 약제학적 조성물 또는 식품공학적 조성물이다. 항염증 활성을 갖는 도토리 추출물을 얻기 위해서 바람직하게는 탄소수 1 내지 4의 알코올과 같은 비극성 유기용매를 사용할 수 있다.
이때, 상기 도토리 추출물은 시클로옥시게나아제-2(cyclo-oxygenase-2, COX-2), 유도성 산화질소 합성효소(inducible nitric oxide synthase, iNOS)의 발현을 억제하는 방법으로 항염증 활성에 관여하며, 바람직하게는 상기 도토리 추출물은 0.1 ~ 250 ㎍/㎖의 농도로 상기 조성물에 함유될 수 있다.
본 발명에 따른 항염증 활성을 가지는 도토리 추출물을 유효 성분으로 사용함으로써, 비염, 각막염, 기관지염, 간염, 흉막염, 복막염, 관절염(류머티즘성 관절염, 건선성 관절염, 급성 통풍성 관절염), 천식, 연골연화, 유착 척추염, 중이염 아토피성 피부염에서 선택되는 염증 질환을 예방 또는 치료할 수 있다.
이때, 전술한 조성물 중에 약학적으로 허용되는 담체, 부형제 또는 희석제를 더욱 포함할 수 있다. 아울러, 본 발명은 도토리의 물 또는 알코올 추출물 (도토리 추출물)을 유효 성분으로 함유하는 염증의 억제 또는 개선용 건강기능식품에 관한 것이다.
본 발명에서는 도토리 에탄올 추출물이 항염증 효과가 있다는 것을 규명하였으며, 이에 따라 간단한 추출 방법을 통해 도토리가 의약 및 식품 산업과 같은 다양한 산업 분야에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
구체적으로, 본 발명에서 사용된 도토리 에탄올 추출물은 대식세포에서 염증반응과 밀접한 관련이 있는 COX-2, iNOS 그리고 nitrites의 발현 및 생성을 조절할 수 있는 항염증 소재라는 것을 증명하였다.
이에 따라, 항염증 활성을 갖는 도토리 추출물 및 이 추출물을 함유하는 약리적 조성물은 염증질환의 예방 및 치료제로 활용 가능하며, 경우에 따라서는 건강기능식품이나 건강음료 등에서도 주목을 받을 것으로 예상된다.
특히, 본 발명에서 사용된 도토리는 예부터 식용되어져 오고 있고 추출 용매인 에탄올 역시 식용 가능한 용매이므로 도토리 에탄올 추출물은 안전성 평가 없이 기능성 식품 소재로 이용 가능할 것이고, 또한 다양한 분야에 기능성 소재로 활용할 수 있을 것이다.
결국, 도토리에 대한 항염증 효과에 대한 본 발명은 약 및 건강기능식품 소재로 도토리의 활용을 더욱 확대시킬 것이다. 현재 의약품으로 사용되고 있는 항염증제는 다양한 부작용을 가지고 있지만 천연 식물성 소재인 도토리 에탄올 추출물은 이들 부작용을 최소화할 수 있는 항염증 기능성 소재로 사용될 수 있으므로 항염증제를 필요로 하는 비염, 지관지염, 간염, 천식, 궤양성 대장염, 류마티스 관절염 등의 예방 및 치료를 위한 기능성 소재로 활용 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라, lipopolysaccharide(LPS)로 처리한 세포에서 도토리 에탄올 추출물의 농도에 따른 세포 생존율 결과를 측정한 그래프로서, 도토리 에탄올 추출물이 대략 250 ㎍/㎖까지는 세포 독성이 없지만, 이를 초과하는 농도에서는 세포 독성이 나타난 것을 알 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라, LPS로 처리한 대식세포에서 유도된 COX-2 mRNA 발현에 대하여 도토리 에탄올 추출물에 의한 효과를 보여주는 도면으로서, (a)는 전기영동 후의 gel 사진이고, (b)는 (a)에 도시된 gel 사진의 밴드 두께와 농도를 측정하여 그래프로 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라, LPS로 처리한 대식세포에서 유도된 iNOS mRNA 발현에 대하여 도토리 에탄올 추출물에 의한 효과를 보여주는 도면으로서, (a)는 전기영동 후의 gel 사진이고, (b)는 (a)에 도시된 gel 사진의 밴드 두께와 농도를 측정하여 그래프로 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 대식세포에서 LPS에 의해 유도된 아질산염 생성에 대한 도토리 에탄올 추출물의 영향을 측정하여 그래프로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라, LPS로 처리한 대식세포에서 유도된 COX-2 mRNA 발현에 대하여 도토리 에탄올 추출물에 의한 효과를 보여주는 도면으로서, (a)는 전기영동 후의 gel 사진이고, (b)는 (a)에 도시된 gel 사진의 밴드 두께와 농도를 측정하여 그래프로 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라, LPS로 처리한 대식세포에서 유도된 iNOS mRNA 발현에 대하여 도토리 에탄올 추출물에 의한 효과를 보여주는 도면으로서, (a)는 전기영동 후의 gel 사진이고, (b)는 (a)에 도시된 gel 사진의 밴드 두께와 농도를 측정하여 그래프로 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 대식세포에서 LPS에 의해 유도된 아질산염 생성에 대한 도토리 에탄올 추출물의 영향을 측정하여 그래프로 나타낸 것이다.
본 발명은 도토리 에탄올 추출물의 항염증 효과에 대한 것으로, 본 발명의 목적은 도토리의 의약 및 산업분야 활용을 위해 아직 알려져 있지 않은 도토리 에탄올 추출물의 항염증 효과를 규명한 것이다.
1. 도토리 에탄올 추출물의 항염증 효과 규명
하지만, 도토리 추출물이 항염증효과가 있는지 그리고 어떤 기전에 의해 항염증효과가 있는지에 대한 발명은 전무하다. 따라서 본 발명은 도토리의 새로운 생리활성 기능을 개발한 것이다. 항염증 효과를 나타내는 건강기능식품, 의약품, 화장품 등에 활용할 수 있는 천연 식물성 생리활성 소재로 도토리 에탄올 추출물이 적당한 소재라는 것을 규명한 것이다. 또한 염증반응은 비염, 지관지염, 간염, 관절염, 천식, 아토피성 피부염 등의 원인이 된다. 따라서 도토리 에탄올 추출물을 유효성분으로 한 염증질환 예방 및 치료에 효과가 있는 약리적 조성물을 발명하였는바, 본 발명에 대해서 상세하게 설명한다.
염증 반응은 병원균이나 손상된 세포와 같은 외부의 해로운 자극에 대하여 생명체가 이러한 자극을 제거하기 위한 복잡한 생물학적 면역 반응으로서, 외부의 자극에 대하여 손상된 조직을 손상시켜 궁극적으로 생명체의 생존을 위한 반응이다. 염증은 크게 급성 염증과 만성 염증으로 구분될 수 있으며, 급성 염증은 해로운 감염원에 대한 초기 반응으로서 대식세포(macrophage) 또는 백혈구(leukocyte)와 같은 면역 세포가 손상된 조직에서 일으키는 일련의 면역 반응으로서 홍반, 부종, 발열, 통증과 같은 증상을 야기하며, 만성 염증은 초기 염증 반응 이후에 손상된 조직의 파괴 및 치료를 의미한다.
특히, 만성적 염증 반응은 류머티즘성 관절염은 물론이고 암, 죽상동맥경화증(atherosclerosis), 천식(asthma), 류머티즘성 관절염과 같은 자기면역질환(autoimmune disease), 만성 전립선염(chronic prostatitis), 사구체신염(glomerulonephritis), 혈관염(Vasculitis), 간질성 방광염(interstitial cystitis), 비염, 각막염, 기관지염, 간염, 흉막염, 복막염, 연골연화, 유착 척추염, 중이염 아토피성 피부염 등과 같은 질환을 야기할 수 있기 때문에, 염증 반응은 숙주에 의해서 적절하게 제어될 필요가 있다.
특히, 생체내에서의 염증 반응과 관련해서 다양한 세포 유래의 인자들이 관여하는데, 인터페론-감마(interferon-γ, IFN-γ), 종양괴사인자-알파(tumor necrosis factor-α, TNF-α), 인터류킨-1(interleukin-1, IL1), 인터류킨-4(interleukin-4, IL4)와 같은 사이토카인(cytokine) 또는 케모카인(chemokine)인 일반적인 면역 인자들 외에도 특히 산화질소(nitric oxide)와 프로스타글란딘(prostaglandin)의 합성 역시 염증 반응에 관여하는 것으로 알려져 있다.
생체내에서의 염증 반응과 관련해서 구체적으로 살펴보면, L-아르기닌으로부터 산화질소(nitric oxide, NO)를 합성하는 산화질소 합성효소(nitric oxide synthase, NOS)와 아카키돈산(arachidonic acid)을 프로스타글란딘의 전구체인 프로스타글란딘 H2(PGH2)로 전환시키는 효소로서, 프로스타글란딘 합성효소라고도 불리는 시클로옥시게나아제(cyclo-oxygenase, COX)의 발현을 억제하는 것이 중요하다.
산화질소 합성효소(NOS)에는 몇 가지 종류가 있으며, 칼슘 의존적으로 활성화되는 신경원세포에 존재하는 nNOS(neuronal NOS, NOS1), 혈관 내피세포에서 칼슘 의존적으로 활성화되는 eNOS(endothelial NOS, NOS3)은 생체내에서 일정 수준으로 발현되어 신체의 항상성 유지에 관여하는 반면, 지질다당질(Lipopolysaccharide), TNF-α, IL-1β와 같은 각종 사이토카인에 의해서 칼슘 비의존적으로 합성, 유도되는 iNOS(inducibile NOS, NOS2)로 구분된다. 그 중에서 iNOS는 세포 독성이나 각종 염증 반응에서 NO를 급격히 발생시키는데, 만성 염증은 iNOS의 활성 증가와 밀접한 관련이 있다.
또한, 시클로옥시게나아제(COX)는 2가지 종류가 있는데, 시클로옥시게나아제-1(COX-1)은 세포 내에서 지속적으로 합성되어 세포 보호 작용에 필요한 프로스타글란딘의 합성에 관여하는 반면, 시클로옥시게나아제-2(COX-2)는 염증 반응에서 세포 내에서 지속적으로 증가하여 염증 반응과 밀접한 관련이 있다. 그런데, NO와 프로스타글란딘의 합성을 증가시키는 iNOS 및 COX-2와 같은 염증 인자는 다양한 경화, 알츠하이머, 결장암과 같은 만성 질환의 원인이기도 하다.
뿐만 아니라, iNOS의 활성과 관련해서 뉴클리어-팩터-카파-베타(Nuclear factor kappa beta, F-kB)의 활성에 의존하는 것으로 알려져 있다. NF-kB는 각종 사이토카인, 프리 라디칼, 자외선, LDL 또는 항원과 같은 다양한 자극에 대한 세포 반응에 관여하여 각종 단백질의 전사를 제어하는 복합 단백질로서, NF-kB가 제대로 제어되지 못하는 경우에 암, 면역 반응 및 자가면역 질환, 바이러스 감염에서의 면역 반응이 일어나지 못할 수 있다. NF-kB는 세포질에서는 IK-Ba라는 물질과 결합되어 불활성인 상태로 존재하지만, 세포 표면의 receptor에 적절한 리간드가 결합하여 시그널을 일어나 IK-Ba 인산분해효소가 활성화되어 IK-Bark 제거되면 활성화되어 핵으로 이동하여 염증 반응을 일으키는 유전자, 예를 들어 iNOS 유전자 등의 발현을 촉진시킨다.
이러한 점에 근거하여, 본 발명에서는 내독소 자극에 의해 활성화된 대식세포에서 염증반응과 밀접한 관련이 있는 COX-2, iNOS 그리고 nitric oxide의 발현 및 생성 증가가 도토리 에탄올 추출물에 의해 억제된 것을 보여주었고, 이들 결과를 근거하여 항염증 활성을 갖는 도토리 추출물 및 이 추출물을 함유하는 약리적 조성물을 발명하였다. 즉, 본 발명은 도토리 에탄올 추출물이 염증반응과 밀접한 관련이 있는 COX-2, iNOS 그리고 nitric oxide의 발현 및 생성에 관여하므로 염증질환의 예방 및 치료제를 위한 천연 식물 소재로 활용 가능하므로 도토리 추출물을 함유한 약리적 조성물 또는 식품공학적 조성물에 관한 것이다.
구체적으로, 본 발명에서는 대식세포에서 내독소인 lipopolysaccharide(LPS)를 처리하여 유도된 산화 스트레스에 대해 유발된 염증 반응에 도토리 (경상북도 의성군 신평농협에서 구입한 국산 상수리나무 도토리, Acorn of Quercus acutissima) 추출물이 염증 억제 활성이 있는지를 알아보기 위해 nuclear factor-kappa(NF-kB) 의존성 유전자인 cyclooxygenase-2(COX-2)와 inducible nitric oxide synthase(iNOS)의 발현 및 일산화질소(nitric oxide, NO) 생성 변화에 의해 항염증 효과를 측정하였다. 본 발명에 따르면 도토리 에탄올 추출물이 비염, 각막염, 기관지염, 간염, 흉막염, 복막염, 관절염(류머티즘성 관절염, 건선성 관절염, 급성 통풍성 관절염), 천식, 연골연화, 유착 척추염, 중이염 아토피성 피부염에서 선택되는 염증 질환을 예방 또는 치료하기 위한 조성물, 예를 들어 약제학적 조성물이나 건강기능식품과 같은 식품공학적 조성물 중에 유효 성분으로 함유될 수 있다.
내독소 자극은 대식세포와 반응하여 내독소를 제거하는데 기여하나 대식세포가 과도하게 자극되면 염증성 cytokine과 같은 내독소의 매개체와 단백질분해효소 및 활성 산소종 생성을 통해 염증반응과 산화적 스트레스를 증가시키게 된다. 염증의 발생 원인으로는 다양한 생화학적 현상이 관여하고 있으나, 특히 일산화질소(NO)를 생성하는 효소인 일산화질소 생성효소(NOS)와 다양한 프로스타글란딘(prostaglandins, PGs)의 생합성을 매개하는 효소인 COX가 염증반응을 조절하는 중요한 매개체로 알려져 있다.
이와 같이 NO 및 PGs가 염증반응과 밀접하게 관련되어 있어, 이들 생성과 생성에 관여하는 효소의 발현을 조절할 수 있는 물질이 염증질환의 예방 및 치료제로서 주목을 받고 있다. 특히 식품으로부터 분리·정제된 물질은 비교적 독성이 적어 의약품에 비해 장기간 섭취하여도 안전하다는 점 때문에 각종 염증성 질환 치료제 및 치료보조제로 각광을 받고 있다. 따라서 대식세포에 LPS 처리에 의해 생성되는 염증반응의 매개물질인 NO, PGE2, IL-6의 생성을 억제함으로 염증반응을 완화시켜 주는 물질로서 도토리 에탄올 추출물의 활성을 확인하였다.
본 발명에 따르면, 대식세포(Raw 264.7)에 LPS 처리에 의해 증가된 iNOS, COX-2 그리고 NO 생성을 도토리 에탄올 추출물이 이들 생성을 억제함으로 도토리 에탄올 추출물의 항염증 효과가 있다는 것을 알 수 있었다. 즉, 본 발명은 염증질환을 예방 및 치료할 수 있는 항염증 활성을 갖는 도토리 추출물 및 이 추출물을 함유하는 약리적 조성물에 관한 것이다.
구체적으로 본 발명에 따라 항염증 활성이 확인된 도토리 추출물을 얻기 위해서, 도토리의 껍질을 제거하고 파쇄한 뒤 적절한 용매를 사용할 수 있다. 이때, 항염증 활성을 가지는 추출물을 얻기 위해서 시료로 사용된 도토리에 대해서 대략 2 내지 20배, 바람직하게는 5 내지 15배 부피의 물이나, 메탄올, 에탄올, 부탄올과 같은 탄소수 1 내지 4 (C1 내지 C4)의 저급 알코올과 같은 비극성 용매를 사용할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면 식용 가능한 추출 용매인 에탄올을 사용할 수 있으며, 항염증 효과를 알아보기 위해서 도토리 에탄올 추출물을 시료로 사용하였다. 에탄올을 사용하는 경우에는 50~90%의 에탄올을 사용할 수 있다.
이러한 방법에 따라 얻어진 도토리 추출물의 항염증 효과를 알아보기 전에, 이 추출물이 면역 세포, 예를 들어 대식세포의 독성에 미치는 영향을 확인하였다. 본 발명의 실시예에 따르면 대략 250 ㎍/㎖ 농도의 도토리 추출물을 사용하더라도 세포 독성이 발견되지 않았다(도 1 참조). 따라서, 본 발명의 도토리 에탄올 추출물은 0.1 ~ 250 ㎍/㎖, 바람직하게는 1 ~ 250 ㎍/㎖, 더욱 바람직하게는 10 ~ 250 ㎍/㎖의 농도로 세포 내에 투여되어 항염증 효과를 달성할 수 있다.
한편, 대식세포는 내독소 자극에 의해 염증반응의 전사인자인 NF-κB를 활성화시키며 그 결과 iNOS, COX-2를 발현시켜 염증을 일으킨다. 더하여 iNOS는 nitric oxide 생성하는 효소로 iNOS가 증가되면 nitric oxide도 증가하게 된다. 즉, 염증의 원인에 대한 생화학적 현상 중 nitric oxide를 생성하는 효소인 iNOS와 다양한 프로스타글란딘(prostaglandins, PGs)의 생합성을 매개하는 효소인 COX-2가 염증반응을 조절하는 중요한 매개체로 알려져 있다는 사실로부터, 본 발명에서는 내독소인 리포폴리사카라이드(lipopolysaccharide, LPS)로 처리한 대식세포에서 생성량이 증가된 nitric oxide, iNOS 그리고 COX를 저해하는지의 여부를 확인하였다.
이를 위해서, 전술한 도토리 에탄올 추출물(0, 10, 50, 100 ㎍/㎖)을 내독소인 LPS(1 ㎍/㎖)와 동시에 처리한 후 18시간 인공배양 하였다. 도토리 에탄올 추출물을 대식세포(macrophage)에 투여한 결과 LPS에 의해 유도된 COX-2의 발현 억제(도 2 참조)와 iNOS의 발현 억제(도 3 참조), nitrite 생성 억제(도 4 참조)를 확인하였다.
이러한 점에 비추어 볼 때, 본 발명에 따른 도토리 에탄올 추출물이 염증반응과 밀접한 관계를 가지고 있는 COX-2와 iNOS의 발현을 억제함으로써 염증질환의 예방 및 치료가 가능한 천연식물성 소재일 것이라는 것을 추정할 수 있다.
2. 도토리 추출물의 응용
상기에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 내독소 자극에 의해 활성화된 대식세포가 과도하게 자극되어 염증반응을 일으키는 것을 도토리 에탄올 추출이 억제한다는 것을 염증 관련 유전자 발현과 이들 발현에 의해 생성되는 nitric oxide 생성량을 측정함으로써 알아보았다.
대식세포는 내독소 자극에 의해 염증반응의 전사인자인 NF-κB를 활성화시키며 그 결과 iNOS, COX-2를 발현시켜 염증을 일으킨다. 더하여 iNOS는 nitric oxide 생성하는 효소로 iNOS가 증가되면 nitric oxide도 증가하게 된다.
따라서 iNOS, COX-2 그리고 nitric oxide의 생성량을 감소시키는 도토리 에탄올 추출물이 비염, 각막염, 기관지염, 간염, 흉막염, 복막염, 관절염(류머티즘성 관절염, 건선성 관절염, 급성 통풍성 관절염), 천식, 연골연화, 유착 척추염, 중이염 아토피성 피부염에서 선택되는 염증 질환에 대하여 항염증 효과를 발휘하면서 질병 예방과 치료에 도움을 줄 수 있을 것이다. 모든 결과들을 종합하면 염증질환을 예방 및 치료할 수 있는 항염증 활성을 갖는 도토리 추출물을 유효 성분으로 함유하는 약제학적(약리적) 조성물 또는 식품공학적 조성물(건강기능식품)에 활용될 수 있다.
예를 들어, 본 발명에 따라 항염증 활성을 갖는 도토리 에탄올 추출물을 유효 성분으로 함유하는 약리학적 조성물은 약리학적 조성물의 제조에 통상적으로 사용하는 적절한 담체, 부형제 및 희석제를 더 포함할 수 있다. 이때, 본 발명의 염증 관련 질환의 예방 및 치료용 약학조성물은, 조성물 총 중량에 대하여 도토리 에탄올 추출물을 0.1 내지 50 중량%로 포함할 수 있다.
구체적으로, 본 발명에 따른 도토리 추출물을 포함하는 약학조성물은, 각각 통상의 방법에 따라 산제, 과립제, 정제, 캡슐제, 현탁액, 에멀젼, 시럽, 에어로졸 등의 경구형 제형, 외용제, 좌제 및 멸균 주사용액의 형태로 제형화하여 사용될 수 있다. 도토리 추출물을 포함하는 조성물에 포함될 수 있는 담체, 부형제 및 희석제로는 락토즈, 덱스트로즈, 수크로스, 솔비톨, 만니톨, 자일리톨, 에리스리톨, 말티톨, 전분, 아카시아 고무, 알지네이트, 젤라틴, 칼슘 포스페이트, 칼슘 실리케이트, 셀룰로즈, 메틸 셀룰로즈, 미정질 셀룰로스, 폴리비닐 피롤리돈, 물, 메틸히드록시벤조에이트, 프로필히드록시벤조에이트, 탈크, 마그네슘 스테아레이트 및 광물유를 들 수 있다. 제제화할 경우에는 보통 사용하는 충진제, 증량제, 결합제, 습윤제, 붕해제, 계면활성제 등의 희석제 또는 부형제를 사용하여 조제된다. 경구투여를 위한 고형제제에는 정제, 환제, 산제, 과립제, 캡슐제 등이 포함되며, 이러한 고형제제는 상기 추출액에 적어도 하나 이상의 부형제 예를 들면, 전분, 칼슘카보네이트(calcium carbonate), 수크로스(sucrose) 또는 락토오스(lactose), 젤라틴 등을 섞어 조제된다. 또한 단순한 부형제 이외에 마그네슘 스테아레이트, 탈크 같은 윤활제들도 사용된다. 경구를 위한 액상 제제로는 현탁제, 내용액제, 유제, 시럽제 등이 해당되는데 흔히 사용되는 단순희석제인 물, 리퀴드 파라핀 이외에 여러 가지 부형제, 예를 들면 습윤제, 감미제, 방향제, 보존제 등이 포함될 수 있다. 비경구 투여를 위한 제제에는 멸균된 수용액, 비수성용제, 현탁제, 유제, 동결건조 제제, 좌제가 포함된다. 비수성용제, 현탁제로는 프로필렌글리콜(propylene glycol), 폴리에틸렌 글리콜, 올리브 오일과 같은 식물성 기름, 에틸올레이트와 같은 주사 가능한 에스테르 등이 사용될 수 있다. 좌제의 기제로는 위텝솔(witepsol), 마크로골, 트윈(tween) 61, 카카오지, 라우린지, 글리세로제라틴 등이 사용될 수 있다.
본 발명의 도토리 추출물을 포함하는 약리학적 조성물은 쥐, 생쥐, 가축, 인간 등의 포유동물에 다양한 경로로 투여될 수 있다. 투여의 모든 방식은 예상될 수 있는데, 예를 들면, 경구, 직장 또는 정맥, 근육, 피하, 자궁내 경막 또는 뇌혈관내 (intracerebroventricular) 주사에 의해 투여될 수 있다.
반면, 본 발명의 도토리 추출물을 유효 성분으로 함유하는 식품공학적 조성물로 활용하는 방법으로 건강기능식품으로 활용될 수 있다. 본 발명에 따른 도토리 추출물을 첨가할 수 있는 식품으로는, 예를 들어, 각종 식품류, 음료, 껌, 차, 비타민 복합제, 건강 기능성 식품류 등이 있다. 이때, 식품 또는 음료 중에 본 발명의 도토리 추출물의 양은 전체 식품 중량의 0.01 내지 15 중량%로 가할 수 있으며, 건강 음료 조성물은 100 ㎖를 기준으로 0.02 내지 5g, 바람직하게는 0.3 내지 1g의 비율로 가할 수 있다. 본 발명의 건강기능식품은 정제, 캡슐제, 환제, 액제 등의 형태를 포함한다.
예를 들어 건강기능식품으로 활용되는 경우에 본 발명의 도토리 추출물 외에 여러 가지 향미제 도는 천연 탄수화물과 같은 식품 보조 첨가제를 사용할 수 있다. 사용가능한 천연 탄수화물로에는 포도당, 과당과 같은 모노사카라이드, 말토오스, 수크로오스 등과 같은 디사카라이드 및 덱스트린, 시클로덱스트린과 같은 폴리사카라이드, 자일리톨, 솔비톨, 에르트리톨 등의 당알코올이다. 감미제로서는 타우마틴, 스테비아 추출물과 같은 천연 감미제, 사카린, 아스파르탐과 같은 합성 감미제 등을 사용할 수 있다. 그 외에도 건강기능식품에 활용될 수 있는 성분으로 도토리 추출물 외에도 여러 가지 영양제, 비타민, 광물(전해질), 합성 풍미제 및 천연 풍미제 등의 풍미제, 착색제 및 중진제(치즈, 초콜릿 등), 펙트산 및 그의 염, 알긴산 및 그의 염, 유기산, 보호성 콜로이드 증점제, pH 조절제, 안정화제, 방부제, 글리세린, 알콜, 탄산음료에 사용되는 탄산화제 등을 함유할 수 있다. 그밖에 본 발명의 추출물은 천연 과일 주스 및 과일 주스 음료 및 야채 음료의 제조를 위한 과육을 함유할 수 있다. 이러한 성분은 독립적으로 또는 조합하여 사용할 수 있다. 이러한 첨가제의 비율은 그렇게 중요하진 않지만 본 발명의 추출물 100 중량부 당 0 내지 약 20 중량부의 범위에서 선택되는 것이 일반적이다.
반면, 본 발명에 따른 도토리 추출물을 함유하는 건강 기능성 음료 조성물에 포함될 수 있는 성분에는 특별한 제한이 없으며 통상의 음료와 같이 여러 가지 향미제 또는 천연 탄수화물 등을 추가 성분으로서 함유할 수 있다. 예를 들어, 천연 탄수화물의 예는 모노사카라이드, 예를 들어, 포도당, 과당 등; 디사카라이드, 예를 들어 말토스, 슈크로스 등; 및 폴리사카라이드, 예를 들어 덱스트린, 시클로덱스트린 등과 같은 통상적인 당, 및 자일리톨, 소르비톨, 에리트리톨 등의 당알콜이다. 상술한 것 이외의 향미제로서 천연 향미제(타우마틴, 스테비아 추출물(예를 들어 레바우디오시드 A, 글리시르히진 등) 및 합성 향미제(사카린, 아스파르탐 등)를 사용할 수 있다.
결국, iNOS, COX-2 그리고 nitric oxide의 생성량을 감소시키는 활성을 가지는 것으로 확인된 본 발명의 도토리 추출물이 비염, 지관지염, 간염, 관절염, 천식, 아토피성 피부염 등 염증반응 관련 질병들에 대해 항염증 효과를 발휘하면서 질병 예방과 치료에 도움을 줄 수 있을 것이다. 모든 결과들을 종합하면 염증질환을 예방 및 치료할 수 있는 항염증 활성을 갖는 도토리 추출물 및 이 추출물을 함유하는 약리적 조성물을 발명한 것이다.
이하, 예시적인 실시예에 기초하여 본 발명을 상세하게 설명하지만, 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 : 도토리 에탄올 추출물 제조
본 실시예에서 사용한 도토리(Quercus acutissima CARR.)는 경상북도 의성군 신평농협에서 구입한 국산 상수리나무 도토리 (Acorn of Quercus acutissima) 400 ㎏을 탈피 및 파쇄하여 탈피된 도토리 300 ㎏을 얻었고, 동결 건조한 도토리 167 ㎏을 분쇄하여 시료의 10배인 80% 에탄올 1,670 L을 넣은 후 78ㅀC에서 2회 환류 냉각 추출 후, Whatman No. 2로 여과하였다. 감압 농축장치(EYELA: Rotary evaporator NE-SERIES, Tokyo, Japan)를 이용하여 여과된 상등액을 농축(Brix 30%)한 다음 동결 건조(Ilshin Lab. Co., Ltd., Yangju, Korea)하여 얻은 80% 에탄올 추출물 분말을 본 발명을 위한 시료로 사용하였다.
실시예 2 : 도토리 에탄올 추출물이 세포 독성에 미치는 영향 측정
본 실시예에서는 도토리 에탄올 추출물이 세포 독성에 미치는 농도 정도를 확인하였다. 도토리 에탄올 추출물의 세포 독성과 관련한 농도 결정을 위해서 MTT[3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyl tetrazolium bromide) 환원 방법을 이용하여 측정하였다. 배양된 세포(Raw 264.7 cells)를 RPMI-1640 배지에 잘 혼합한 후 1 x 105 cells/㎖로 조정한 다음, 96-well 배양판에 준비된 세포를 200 ㎕씩 첨가한 후 24시간 배양시켰다. 세포가 어느 정도 성장 했을 때 우태아 혈청과 항생제를 첨가하지 않은 배지에 실시예 1에서 얻은 도토리 에탄올 추출물 시료(0, 50, 100, 250, 500, 1000 ㎍/㎖)로 처리하여 24시간 더 배양을 시켰다.
배양이 끝난 세포의 생존율은 Chung 등의 의한 MTT 환원 방법을 이용하여 측정하였다. 즉, 각 well에 MTT 용액(5 ㎎/㎖)을 성장배지의 1/10로 가해주고 다시 37℃에서 4시간 더 배양하여 MTT를 환원시켜 생성된 formazan이 배지에 따라 나가지 않도록 배지를 조심스럽게 제거하였다. 남아 있는 배지를 완전히 제거하기 위해 실온에서 30분간 방치한 후 DMSO를 이용하여 용해시킨 시료를 570 ㎚에서 흡광도를 측정하였다. 흡광도 측정시 공시료는 DMSO로 하고, 세포의 생존율은 다음과 같이 계산하였다.
세포 생존율 (%) = [시료처리군의 흡광도/대조군의 흡광도] x 100
본 실시예에 따라 도토리 에탄올 추출물이 대식세포(Raw 264.7 cells) 생존율에 미치는 영향에 대한 결과가 도 1에 도시되어 있다. 도시된 것과 같이, 대식세포주에 대하여 도토리 에탄올 추출물은 250 ㎍/㎖의 농도까지는 세포 독성이 없어 세포가 사멸하지 않았으나, 500 ㎍/㎖에서는 낮은 세포독성을 나타내었고 1000 ㎍/㎖에서는 약 50% 세포를 사멸시키는 것을 확인할 수 있었다.
실시예 3 : 도토리 에탄올 추출물의 염증관련 유전자 발현 억제 효과
본 실시예에서는 도토리 에탄올 추출물이 염증 관련 유전자의 발현을 억제하는지를 확인하였다. 이를 위해서, 대식세포(Raw 264.7 cells)에 1 ㎍/㎖의 LPS를 30분 동안 처리한 후, 실시예 2에서 확인된 세포 독성을 나타내지 않는 농도의 도토리 에탄올 추출물((0, 10, 50, 100 ㎍/㎖)을 처리하여 COX-2, iNOS 그리고 nitric oxide의 생성량을 RT-PCR과 흡광도를 측정하여 알아보았다.
(1) RT-PCR
가. 세포내의 RNA 추출
배지를 제거한 후 TRIzol Reagent(Invitrogen, Carlsbad CA, USA)를 1 ㎖씩 각 배양 well에 넣고 피펫으로 여러 번 혼합시켜 배양세포로부터 RNA 추출 시료를 얻었다. 5분간 실온에 방치한 후 1 ㎖의 TRIzol 용액 당 0.2 ㎖의 클로로포름을 넣고 15초간 잘 흔들어 준 후 실온에서 2-3분간 더 반응시켰다. 4℃에서 15분간 원심분리(12,000 x g)하면 가장 위층인 RNA, 중간층인 DNA, 그리고 가장 아래층인 단백질 층으로 분리되었다. DNA가 오염되지 않게 조심스럽게 위층을 잘 분리하여 다른 튜브로 옮긴 후 isopropyl alcohol를 0.5 ㎖ 넣고 10분간 반응시켜 RNA를 침전시켰다. 그 후 4℃에서 10분간 원심분리(12,000 x g) 후 상층액을 버리고 침전물을 75% DEPC-ethanol 1 ㎖를 넣고 몇 번 흔들어 준 후 다시 4℃에서 5분간 원심분리(12,000 x g) 하였다. 원심분리에 따라 분리된 상층액을 다시 버리고 실온에서 침전물을 5-10분간 말린 다음 RNase-free 증류수나 0.1% DEPC 증류수로 침전물을 녹였다. 0.1% DEPC 증류수 995.0 ㎕에 RNA 5 ㎕를 넣어 200 배 희석 후 260 nm와 280 nm에서 흡광도를 측정하였다. RNA의 농도는 260 ㎚에서의 흡광도값 x 40 ㎍/㎖ x (희석배수) 로 계산하고, 260 ㎚와 280 ㎚의 비가 1.6이상 일 때 순수한 RNA라고 보고 다음 단계를 진행하였다.
나. Oligonucleotide primers
본 실시예에서 염증 반응과 관련이 있는 COX-2, iNOS 및 비교실시예로 사용된 GAPDH 유전자를 발현시키기 위해 PCR에 사용된 프라이머의 염기서열을 표 1에 도시하였다. 표 1에서 모든 프라이머는 5 →3으로 표시하였다.
서열 | ||
Sense(forward) | Antisense(reverse) | |
GAPDH | CATTTTCTTCTCCTGCAGCC(서열번호1) | TCTCCATGGTGGTGGTGAAGACA(서열번호2) |
COX-2 | CCCCCACAGTCAAAGACACT(서열번호3) | GAGTCCATGTTCCAGGAGGA(서열번호4) |
iNOS | CTGCAGCACTTGGATCAGGAACCTG(서열번호5) | GGGAGTAGCCTGTGTGCACCTGGAA(서열번호6) |
다. cDNA 합성
본 실시예에 First-stand cDNA를 생산하기 위하여 Power cDNA synthesis kits(Invitrogen)를 이용하였다. 즉, RNase-free 튜브에 추출한 RNA(2 μg)와 RNase-free water로 최종 부피가 9.5 ㎕가 되도록 맞추고 oligo(dT)15 primer(500 ㎍/㎖) 1 ㎕를 더한 다음, 75℃에서 5분 동안 끓인 후 용액을 튜브 아래로 모운 다음 즉시 얼음에서 냉각시켰다. 1 ㎕ RNase inhibitor(10 U/㎕), 4.0 ㎕ 5 x RT buffer, 2 ㎕ dNTP Mix(10 mM: each 2.5 mM) 및 AMV RT enzyme(Invitrogen) 0.5 ㎕을 첨가한 후 피펫으로 골고루 섞었다. 그 후 42℃에서 60분, 70℃에서 15분간 반응시켰다.
라. PCR 반응
각 유전자 발현을 알아보기 위하여 PCR를 실시하였다. 2 x PCR Master mix Solution (i-StarTaqTM)(iNtRON BIOTECHNOLOGY, Korea) 10 ㎕, Forward Primer(10 pmol/㎕)와 Reverse Primer(10 pmol/㎕)를 각각 1 ㎕, 증류수 7 ㎕ 그리고 앞에서 합성한 first-strand cDNA(DNA template) 1 ㎕을 PCR tube에 넣은 후 잘 섞었다. 각 혼합물을 94℃에서 2분간 pre-denature시킨 후, 94℃에서 20초간, annealing 온도(51℃: GAPDH, 53℃: COX-2, 59℃: iNOS)에서 30초간, 72℃에서 40초간(각 유전자 마다 cycles가 다름) cycles를 실시하였고, 최종적으로 72℃에서 4분간 extension 반응을 하였다. PCR 산물은 0.002% ethidium bromide가 첨가된 2% agarose gel에 80 V에서 30시간 전기영동 한 후 자외선광으로 유전자 발현 정도를 알아보았다. 그 밴드의 강도를 SigmaGel(Jandel Scientific, San Rafael, CA, USA) 소프트웨어에 의해 분석 정량하였고, 내부 표준물로써 β-actin을 사용하였다.
(2) 도토리 추출물의 염증 관련 유전자 발현 억제
COX-2와 iNOS 유전자 mRNA의 발현을 측정한 결과(도 2 및 도 3) LPS에 의해 유도된 mRNA 발현 증가가 도토리 에탄올 추출물 처리에 의해 억제된 것을 보여 주고 있다. 구체적으로, COX-2 유전자의 mRNA 발현에서 LPS의 처리에 의해 활성화된 COX-2 유전자의 발현이 본 발명에 따라 얻어진 도토리 에탄올 추출물의 처리에 의하여 발현양이 현저하게 감소하였고(도 2 참조), iNOS의 발현 역시 유사한 양상을 보이는 것을 알 수 있다(도 4 참조).
상기의 결과로부터 본 발명은 LPS에 의해 생성량이 증가된 iNOS 그리고 COX를 저해하는 것을 보여주었으므로 도토리 에탄올 추출물이 천연 항염증 소재로 이용하여 항염증 활성을 갖는 도토리 추출물을 함유하는 약리적 조성물 발명이 가능할 것이라는 것을 추론 할 수 있었다.
실시예 4: 도토리 에탄올 추출물이 nitric oxide 생성에 미치는 영향 측정
LPS와 시료 처리 후 nitric oxide 생성량을 측정하기 위해 배지 100 ㎕에 Griess reagent(Sigma Chemical Co. St. Louis, MO, USA) 100 ㎕를 첨가하여 반응시킨 후 540 ㎚에서 흡광도를 측정하여 nitrite 함량을 알아보았다. NaNO2를 사용하여 검량선을 작성한 후 배지에 함유된 nitrite량을 측정하였다.
LPS, LPS와 함께 처리한 세포의 배지에 함유된 nitrite량을 측정한 결과(도 4)에서 알 수 있듯이, LPS 처리에 의해 nitrite 함량이 증가하였고 도토리 에탄올 추출물 처리는 LPS에 의해 증가되는 nitrite 생성을 억제하는 것으로 나타났다.
상기의 결과로부터 본 발명은 LPS에 의해 생성량이 증가된 nitric oxide 생성량을 도토리 에탄올 추출물이 저해시키는 것을 보여 주었고 이와 같은 결과는 iNOS 그리고 COX-2의 결과와 종합하여 도토리 에탄올 추출물이 천연 항염증 소재로 사용 가능하며 항염증 활성을 갖는 도토리 추출물 및 이 추출물을 함유하는 약리적 조성물에 활용될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 기초하여 본 발명을 설명하였으나, 본 발명이 이들 실시예에 한정되는 것은 결코 아니다. 오히려 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 실시예에 기초하여 다양한 변형과 변경을 용이하게 생각해 낼 수 있을 것이다. 하지만, 그러한 변형과 변경은 모두 본 발명의 권리범위에 속한다는 사실은, 첨부하는 청구의 범위를 통해서 더욱 분명해질 것이다.
서열목록 전자파일 첨부
Claims (6)
- 항염증 활성을 갖는 도토리의 물 또는 알코올 추출물을 유효 성분으로 함유하는 조성물.
- 제 1항에 있어서,
상기 도토리의 물 또는 알코올 추출물은 시클로옥시게나아제-2(cyclo-oxygenase-2, COX-2), 유도성 산화질소 합성효소(inducible nitric oxide synthase, iNOS)의 발현을 억제하는 방법으로 항염증 활성에 관여하는 것을 특징으로 하는 조성물.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 도토리의 물 또는 알코올 추출물은 0.1 ~ 250 ㎍/㎖의 농도로 상기 조성물에 함유되는 것을 특징으로 하는 조성물.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 조성물은 비염, 각막염, 기관지염, 간염, 흉막염, 복막염, 관절염, 천식, 연골연화, 유착 척추염 및 중이염 아토피성 피부염에서 선택되는 염증 질환을 예방 또는 치료하기 위한 조성물.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
약학적으로 허용되는 담체, 부형제 또는 희석제를 더욱 포함하는 조성물.
- 도토리의 물 또는 알코올 추출물을 유효 성분으로 함유하는 염증의 개선용 건강기능식품.
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