KR101361147B1 - 국화과 식물 추출물을 포함하는 ｈＴＲＰＡ１ 활성화 조성물 및 그의 용도 - Google Patents

국화과 식물 추출물을 포함하는 ｈＴＲＰＡ１ 활성화 조성물 및 그의 용도 Download PDF

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Abstract

본 발명은 국화과 식물 추출물을 유효성분으로 포함하는 조성물의 hTRPA1 활성 증가와 관련된 다양한 용도, 예를 들어 자극성 향미제, 비만 치료제 및 hTRPA1 길항제 스크리닝에 대한 용도를 제공한다. 본 발명의 국화과 식물 추출물은 hTRPA1 활성화와 관련된 다양한 용도를 제공하며, 천연 화합물로서 인체에 부작용이 비교적 적고 산업적 이용 가능성이 크다. 본 발명의 국화과 식물 추출물은 hTRPA1의 활성화와 관련된 인체내 항상성 유지에 도움이 되는 신규한 의약 또는 식품 소재일 뿐만 아니라, hTRPA1의 길항제의 스크리닝에 유용하게 이용될 수 있다.

Description

국화과 식물 추출물을 포함하는 ｈＴＲＰＡ１ 활성화 조성물 및 그의 용도{Compositions for Activating hTRPA1 Comprising Extract of Compositae Plants and Uses thereof}
본 발명은 국화과 식물 추출물을 포함하는 hTRPA1 활성화 조성물 및 그의 용도에 관한 것이다.
쌍자엽 식물 중 가장 진화된 식물분류군인 국화과(Compositae) 식물은 약 23,000 여종이 전 세계에 가장 넓게 분포하고 있으며 이 가운데 우리나라에는 17종이 자생한다. 쑥, 취나물, 구절초, 민들레, 홍화, 창출 등의 국화과 약용식물들은 불로장생의 영초로 전해지면서 예로부터 식용, 약용, 양조용, 관상용으로 널리 이용되어 왔다. 이러한 국화과의 잎은 마주나거나 어긋나며 드물게 돌려나는 것도 있고 홑잎 또는 겹잎이며 턱잎은 없는 분류학적 특성을 지닌다.
국화과 식물 중에서 쑥에 대한 기능성 연구가 가장 많이 보고되고 있으며 쑥은 한방에서 지혈약으로 사용될 뿐만 아니라 소화, 구충, 악취제거, 위장병, 변비, 신경통 및 부인병 등에 효험이 있다고 보고되고 있다. 그 외에 국화과 식물로서 고들빼기, 산씀바귀, 도꼬마리, 엉겅퀴 등에 대한 기능성 물질의 탐색 및 분석에 대한 연구가 수행된 바 있다. 이러한 국화과 식물의 기능성 생리활성에 관한 연구 및 상품 개발은 주로 꽃에 한정되어왔으나, 식물은 부위에 따라 기능성 생리활성에 차이가 있으며 생채 또는 나물로써 식용하는 경우에는 식물의 전초를 고루 활용하기 때문에 이를 고려할 필요가 있다.
이처럼 국화과 식물은 약리적 효과가 우수하여 동서양에서 식약용식물로 두루 사용되어 왔으나 항산화 활성 및 면역 증강 작용 등의 기능적 생리활성 측면에서 연구가 활발히 이루어지고 있으나 식품으로써 가치를 결정짓는 가장 중요한 요소인 “맛”에 관한 연구는 전무한 실정이다.
식품의 가치를 결정짓는 가장 중요한 요소인 “맛”에 관한 연구는 분자수준의 기초연구부터 소비자 및 산업적 응용연구에 걸친 매우 다양한 학문분야를 포함한다. 맛 물질은 미뢰 속 맛세포에 있는 수용체에 ‘수용(reception)'되면 발생된 신호가 맛신경 전도로를 통해 중추에 전달하고(transmission), 이 신호는 중추에서 정보 처리되어 인지(perception)되는, 즉 말초에서 중추에 이르는 일련의 동적기작을 통해 인식된다. 최근 분자생화학 등 관련 학문의 발전과 더불어 미각수용체의 분자실체가 밝혀져 일부 GPCR(G-Protein Coupled Receptor) 및 TRP(Transient Receptor Potential) 양이온 채널 수용체가 클로닝 되었으며 최근 클로닝된 수용체를 이용한 세포수준의 연구가 가능하게 되었다. 클론된 수용체를 이용한 연구기술은 새로운 맛 활성물질인 인 비트로 스크리닝이나 관능분석기술에 획기적인 진화를 가져옴과 동시에 지금까지 신약개발에 이용되던 가장 진보된, 새로운 방법을 식품의 맛 연구에 적용할 수 있게 하였다. 맛 성분에 대한 수용체 수준에서의 식품학적 연구는 현재 우리나라에서는 거의 전무한 실정이며 세계적으로도 시작단계이다.
최근 맛 성분 중 매움, 시원함, 얼얼함, 쏘는 맛 등으로 표현되는 자극성 맛 물질은 TRP계 양이온 채널을 활성화시키는 것으로 보고되고 있다. TRP계 수용체는 외부자극에 대한 전형적인 세포의 센서로써 다른 생체작용기작에서 중요한 역할을 하므로 TRP계 수용체 활성화물질은 이러한 관점에서도 매우 중요하다. 겨자나 와사비의 주성분인 이소티오시아네이트, 최루가스로 쓰이는 아크롤레인, 계피기름의 성분인 신남알데하이드 등은 TRPA1(Transient Receptor Potential ANKYRIN 1)을 활성화 시키는데, TRPA1는 유해자극에 대한 수용체로서의 역할을 가지고 있어서 외부 자극에 대해서 방어 기전에 관여하는 수용체로서 감각에 관여한다고 알려져 있다.
TRPA1(Transient Receptor Potential cation channel subfamily A, member 1)은 TRP 이온 채널의 슈퍼패밀리에 속하는 비선택적 양이온 채널이다. 다른 패밀리 멤버와 유사하게, TRPA1 채널은 4개의 서브유니트의 테트라화에 의해 형성되며, 각각의 서브유니트는 6개 트랜스막 도메인, 하나의 동공 루프 및 세포내 N-말단과 C-말단을 포함한다. TRPA1은 감각 뉴우런에서 발현되며 TRPV1, 칼시토닌 유전자-관련 펩타이드와 브래드키닌 수용체와 같이 통증 마커와 함께 국소화되어 있다(Nagata, K. et al., Journal of Neuroscience 2005, 25, 4052-4061; Story, G. M. et al., Cell 2003, 112, 819-829; Corey, D. P. et al., Nature 2004, 432, 723-730; Bautista, D. M. et al., Proceedings of the National Academy of Science U.S.A. 2005, 102, 12248-12252; Jaquemar, D. et al., Journal of Biological Chemistry 1999, 274, 7325-7333).
통증 모델에서, TRPA1의 녹다운은 염증과 신경 손상에 의해 유발된 냉각 통각과민을 억제하였다(Obata, K. et al., Journal of Clinical Investigation 2005, 115, 2393-2401; Jordt, S. E. et al., Nature 2004, 427, 260-265; Katsura, H. et al., Exploratory Neurology 2006, 200, 112-123). 또한, TRPA1 유전자 녹다운은 감각 기능의 손상을 초래하고 브래드키닌-유발 통증 과민성에서 결함을 나타내었다(Kwan, K. Y. et al. Neuron 2006, 50, 277-289; Bautista, D. M. et al. Cell 2006, 124, 1269-1282). 위와 같은 실험 결과들은 TRPA1이 감각기능과 통증 상태에서 매우 중요한 역할을 수행한다는 것을 보여주는 것이다.
한편, 최근에, TRPA1 작용제(agonist)가 TRPA1과 직접적으로 상호작용한다는 실험 결과들이 나오고 있다. AITC 및 신남알데하이드는 TRPA1의 N-말단에 있는 시스테인 및 라이신 잔기를 공유결합적으로 변형시키고 이 채널을 활성화 한다는 보고가 있다(Hinman, A. et al., Proceedings of the National Academy of Science U.S.A. 2006, 103, 19564-19568; Macpherson, L. J. et al., Nature 2007, 445, 541-545).
본 명세서 전체에 걸쳐 다수의 논문 및 특허문헌이 참조되고 그 인용이 표시되어 있다. 인용된 논문 및 특허문헌의 개시 내용은 그 전체로서 본 명세서에 참조로 삽입되어 본 발명이 속하는 기술 분야의 수준 및 본 발명의 내용이 보다 명확하게 설명된다.
본 발명자들은 hTRPA1의 활성화와 관련된 인체내 항상성 유지에 도움이 되는 신규 소재를 개발하고자 노력하였다. 그 결과, 본 발명자들은 국화과(Compositae) 식물 추출물이 hTRPA1의 활성화와 관련이 있음을 규명함으로써 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서 본 발명의 목적은 hTRPA1 활성화용 조성물을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 hTRPA1 활성화 하는 자극성 향미 조성물을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 hTRPA1에 대한 길항제(antagonist)의 스크리닝 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 hTRPA1 활성화 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명 및 청구범위에 의해 보다 명확하게 된다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명은 곰취(Ligularia fischeri (Ledeb). Turcz.), 왕고들빼기(Lactuca india L.), 구절초(Dendranthema zawadskii var. latilobum (Maxim.) Kitam.) 및 민들레(Taraxacum platycarpum Dahlst.)로 구성된 군으로부터 선택되는 국화과(Compositae) 식물의 추출물을 포함하는 hTRPA1(human Transient Receptor Potential A1) 활성화용 조성물을 제공한다.
본 발명자들은 hTRPA1의 활성화와 관련된 인체내 항상성 유지에 도움이 되는 신규 소재를 개발하고자 노력하였다. 그 결과, 본 발명자들은 국화과 식물 추출물이 hTRPA1의 활성화와 관련이 있음을 규명하였다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 조성물은 hTRPA1을 활성화 하여 자극성 향미를 유발한다. hTRPA1의 활성화와 자극성 향미 사이의 관련성은 많은 문헌에 기재되어 있기 때문에, 국화과 식물 추출물이 hTRPA1을 강력하게 활성화 한다는 하기 실시예의 데이터는 상기 식물 추출물의 자극성 향미제로서의 용도를 충분히 뒷받침한다. 자극성 향미제로서의 겨자 오일 성분인 알릴 이소티오시아네이트(AITC)(Bandell M, et al., Neuron 41:849857(2004)); Jordt SE et al., Nature 427:260265(2004))가 TRPA1 아고니스트로 잘 알려져 있다. 또한, 계피에 있는 신남알데하이드, 마늘과 양파에서 유래된 알리신과 다이알릴 설파이드, 오레가노(oregano)에 있는 카바크롤, 이소벨레랄(isovelleral) 및 여뀌(water pepper)와 타스마니안 고추(Tasmanian pepper)에 있는 폴리고디알(polygodial) 등은 자극성 향미 성분으로서 TRPA1 아고니스트로 알려져 있다(Bandell M et al,, Neuron 41:849857(2004); Bautista DM et al., Proc Natl Acad Sci USA 102:1224812252(2005); Escalera J et al., J Biol Chem 283: 2413624144(2008); Macpherson LJ et al., Curr Biol 15: 929934(2005); Xu H et al., Nat Neurosci 9: 628635(2006)).
본 발명의 조성물에 의한 자극성 향미는 미각을 통해 감작하는 ‘맛’으로, 미각은 혀와 구강점막 및 후두의 화학 수용체의 작용에 의해 맛을 느끼는 것이다. 이러한 화학 수용체에는 맛을 느끼는 감각기관인 미뢰가 있다. 미뢰의 표면에는 아주 미세한 융모들이 돋아 있으며, 여기 미공이라는 작은 구멍을 통해 맛을 느끼게 하는 이온이나 분자들이 세포막에 있는 이온채널을 통과한다. 맛의 기본이 되는 원미에는 단맛, 쓴맛, 짠맛, 신맛 및 감칠맛은 상기 언급한 수용체에 의해 인식되며, 매운맛, 떫은맛 등은 수용체 및 구강 내의 자유신경이나 혀의 점막을 통해 복합적으로 느끼는 감각이다. 예컨대, 자극성 향미(매운 맛, 얼얼함 또는 쏘는 맛)는 구강내의 자유신경에서 느끼는 일종의 아픈 감각이다.
상기 맛 성분 중 매운 맛, 시원한 맛, 얼얼한 맛 또는 쏘는 맛 등으로 표현되는 자극성 맛 물질은 TRP계 양이온 채널, 예컨대 hTRPA1을 활성화시키는 것으로 보고되고 있다. TRP계 수용체는 외부자극에 대한 전형적인 세포의 센서(cellular sensor)로써 다른 생체작용기작에서 중요한 역할을 하므로 TRP계 수용체 활성화물질은 이러한 관점에서도 매우 중요하다.
바람직하게는, 본 발명의 자극성 향미용 조성물은 매운 맛(신미), 쏘는 맛(결미) 또는 이의 조합 맛을 유발하는 것을 특징으로 하는 조성물이다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 국화과 식물 추출물은 hTRPA1을 활성화하여 비만의 예방, 치료 또는 개선 효능을 갖는다.
따라서, 본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 국화과 식물 추출물을 포함하는 비만의 예방, 치료 또는 개선용 조성물을 제공한다.
hTRPA1의 활성화와 비만 억제 사이의 관련성은 몇몇 문헌에 기재되어 있기 때문에, 국화과 식물 추출물이 hTRPA1을 강력하게 활성화 한다는 하기 실시예의 데이터는 국화과 식물 추출물을 유효성분으로 포함하는 조성물이 위 배출 지연을 유도하여 식욕 억제를 통하여 비만 억제 작용을 함을 뒷받침한다.
Tatsuo Watanabe et al., Recent Researches in Modern Medicine, ISBN:978-960-474-278-3, p. 460-462(2011)은 TRPA1의 아고니스트(예컨대, 후추 추출물, 피페린 또는 신남알데하이드)의 TRPA1 활성화가 생체 내 에너지 대사를 강화시켜 복부 지방 축적을 억제함을 제시하고 있다. 또한, Doihara H et al., Naunyn Schmiedebergs Arch Pharmacol . 380(4):353-7(2009)는 TRPA1의 아고니스트가 위 배출을 지연시켜 식욕 억제를 유도함을 개시하고 있다.
본 발명에서 이용되는 국화과 식물은 바람직하게는 곰취(Ligularia fischeri (Ledeb). Turcz.), 왕고들빼기(Lactuca india L.), 구절초(Dendranthema zawadskii var . latilobum (Maxim.) Kitam.) 및 민들레(Taraxacum platycarpum Dahlst.)이다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 다음 단계를 포함하는 hTRPA1(human Transient Receptor Potential A1)에 대한 길항제(antagonist)의 스크리닝 방법을 제공한다:
(a) hTRPA1 작용제(agonist)로서의 곰취(Ligularia fischeri (Ledeb). Turcz.), 왕고들빼기(Lactuca india L.), 구절초(Dendranthema zawadskii var . latilobum (Maxim.) Kitam.) 및 민들레(Taraxacum platycarpum Dahlst.)로 구성된 군으로부터 선택되는 국화과(Compositae) 식물의 추출물 및 분석하고자 하는 후보물질(candidate substance)을 hTRPA1에 처리하는 단계; 및
(b) 상기 hTRPA1의 활성도를 측정하는 단계; 상기 hTRPA1의 활성도가 후보물질을 처리하지 않은 대조군과 비교하여 낮은 경우에는 상기 후보물질은 hTRPA1에 대하여 길항제로 판단한다.
하기의 실시예에서 입증된 바와 같이, 본 발명의 국화과 식물 추출물은 hTRPA1의 활성화를 유도한다. hTRPA1의 활성화제가 hTRPA1 길항제의 스크리닝에 이용되는 예는 많은 문헌에 기재되어 있다. 예를 들어, 미국 특허출원공개 제20070196866호, 제20080050750호, 제20090269280호 및 제20100273773호에 hTRPA1의 활성화제에 의해 활성화 되는 hTRPA1의 활성도를 억제 또는 감소시키는 hTRPA1 길항제를 스크리닝 하는 방법이 기재되어 있다.
본 발명의 방법에 따르면, 우선 hTRPA1 작용제로서의 곰취(Ligularia fischeri (Ledeb). Turcz.), 왕고들빼기(Lactuca india L.), 구절초(Dendranthema zawadskii var . latilobum (Maxim.) Kitam.) 및 민들레(Taraxacum platycarpum Dahlst.)로 구성된 군으로부터 선택되는 국화과(Compositae) 식물의 추출물 및 분석하고자 하는 후보물질을 hTRPA1에 처리한다. 본 발명의 국화과 식물 추출물은 hTRPA1을 활성화 하는데 이러한 활성화를 억제할 수 있는 물질이 hTRPA1의 길항제가 된다.
본 발명에서 이용되는 hTRPA1은 hTRPA1 그 자체 또는 hTRPA1을 발현하는 세포이다. 바람직하게는, 본 발명에서 이용되는 hTRPA1은 hTRPA1을 안정적으로(stably) 발현하는 세포이다. 상기 hTRPA1-발현 세포는 바람직하게는 동물 세포이며, 예를 들어 HEK293 세포, 뉴우런, CHO(Chinese Hamster Ovary) 세포, COS-7, HeLa, PC-12 및 BAF를 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에서 분석하고자 하는 후보물질은 다양한 물질을 포함한다. 예를 들어, 상기 후보물질은 화학물질, 단백질, 펩타이드, 항체, 핵산 및 천연 추출물을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 스크리닝 방법에 의해 분석되는 후보물질은 단일 화합물 또는 화합물들의 혼합물(예컨대, 천연 추출물 또는 세포 또는 조직 배양물)일 수 있다. 후보물질은 합성 또는 천연 화합물의 라이브러리로부터 얻을 수 있다. 이러한 화합물의 라이브러리를 얻는 방법은 당업계에 공지되어 있다. 합성 화합물 라이브러리는 Maybridge Chemical Co.(영국), Comgenex(미국), Brandon Associates(미국), Microsource(미국) 및 Sigma-Aldrich(미국)에서 상업적으로 구입 가능하며, 천연 화합물의 라이브러리는 Pan Laboratories(미국) 및 MycoSearch(미국)에서 상업적으로 구입 가능하다. 시료는 당업계에 공지된 다양한 조합 라이브러리 방법에 의해 얻을 수 있으며, 예를 들어, 생물학적 라이브러리, 공간 어드레서블 패러럴 고상 또는 액상 라이브러리(spatially addressable parallel solid phase or solution phase libraries), 디컨볼루션이 요구되는 합성 라이브러리 방법, “1-비드 1-화합물” 라이브러리 방법, 그리고 친화성 크로마토그래피 선별을 이용하는 합성 라이브러리 방법에 의해 얻을 수 있다. 분자 라이브러리의 합성 방법은, DeWitt et al., Proc . Natl. Acad . Sci . U.S.A. 90, 6909, 1993; Erb et al. Proc . Natl . Acad . Sci . U.S.A. 91, 11422, 1994; Zuckermann et al., J. Med . Chem . 37, 2678, 1994; Cho et al., Science 261, 1303, 1993; Carell et al., Angew . Chem . Int . Ed . Engl . 33, 2059, 1994; Carell et al., Angew . Chem . Int . Ed. Engl . 33, 2061; Gallop et al., J. Med . Chem . 37, 1233, 1994 등에 개시되어 있다.
본 발명의 방법에서 단계 (b)는 다양한 방식에 따라 hTRPA1의 활성도를 측정할 수 있다.
hTRPA1은 양이온 채널 수용체이기 때문에, hTRPA1의 활성에 의해 세포막의 포텐셜 변화가 발생된다. 따라서 이러한 세포막 포텐셜의 변화를 측정하여 hTRPA1의 활성도를 측정할 수 있다. 예를 들어, 세포막 포텐셜의 변화에 대응하여 형광을 발산하는 형광제를 이용하여 hTRPA1의 활성도를 측정할 수 있다.
hTRPA1의 활성화에 의해 세포 내로 유입되는 대표적인 양이온은 칼슘 이온이다. 칼슘 이온의 세포 내 유입을 측정하는 데 사용되는 칼슘-민감성 형광제는 플루오3, 플루오4, 플루오5, 칼슘 그린, 칼슘 오렌지, 칼슘 옐로우, 푸라-2, 푸라-4, 푸라-5, 푸라-6, 푸라-FF, 푸라 레드, 인도-1, 인도-5, BTC(Molecular Probes) 및 FLIPR 칼슘3 워시-프리 다이(Molecular Devices)를 포함한다.
hTRPA1의 활성도를 형광제를 이용하여 측정하는 경우, 당업계에 공지된 다양한 형광 측정기를 이용하여 실시할 수 있다.
hTRPA1의 활성도를 측정한 결과, 후보물질을 처리하지 않은 대조군과 비교하여 낮은 경우에는 상기 후보물질은 hTRPA1에 대하여 길항제로 판단한다. 본 명세서에서 용어 “대조군”을 언급하면서 사용되는 용어 “낮다”는 것은, 예를 들어 칼슘-민감성 형광제를 이용하여 형광 변화로서 hTRPA1의 활성도를 측정하는 경우 RFU(relative fluorescence unit)가 2-100 배 낮은 것을 의미한다.
본 발명의 방법에 의해 스크리닝된 hTRPA1 길항제는 통증 치료제(예컨대, 만성 통증, 급성 통증, 신경병인성 통증, 해성 통증, 복통 및 신경통 치료제 등), 급성 뇌 허혈 치료제, 염증 치료제, 신경퇴행성 질환 치료제, 위장관 질환 치료제 및 구토 치료제로 이용될 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 hTRPA1 작용제(agonist)로서의 곰취(Ligularia fischeri (Ledeb). Turcz.), 왕고들빼기(Lactuca india L.), 구절초(Dendranthema zawadskii var . latilobum (Maxim.) Kitam.) 및 민들레(Taraxacum platycarpum Dahlst.)로 구성된 군으로부터 선택되는 국화과(Compositae) 식물의 추출물을 분리된 세포에 처리하는 단계를 포함하는 hTRPA1(human Transient Receptor Potential A1) 활성화 방법을 제공한다.
본 발명에서 이용되는 세포는 hTRPA1 유전자를 내재적으로(endogeneously) 포함하는 세포 또는 hTRPA1 유전자로 형질전환된 세포를 포함한다.
본 명세서에서 국화과 식물을 언급하면서 사용되는 용어 ‘추출물’은 국화과 식물에 추출용매를 처리하여 얻은 추출 결과물뿐만 아니라 국화과 식물 자체를 동물에게 투여할 수 있도록 제형화(예컨대, 분말화)된 가공물도 포함하는 의미를 갖는다.
본 발명의 조성물에서 이용되는 국화과 식물 추출물을 국화과 식물에 추출용매를 처리하여 얻는 경우에는, 다양한 추출용매가 이용될 수 있다. 바람직하게는, 극성 용매 또는 비극성 용매를 이용할 수 있다. 극성 용매로서 적합한 것은, (i) 물, (ii) 알코올(바람직하게는, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 노말-프로판올, 이소-프로판올, 노말-부탄올, 1-펜탄올, 2-부톡시에탄올 또는 에틸렌글리콜), (iii) 아세트산, (iv) DMFO(dimethyl-formamide) 및 (v) DMSO(dimethyl sulfoxide)를 포함한다. 비극성 용매로서 적합한 것은, 아세톤, 아세토나이트릴, 에틸 아세테이트, 메틸 아세테이트, 플루오로알칸, 펜탄, 헥산, 2,2,4-트리메틸펜탄, 데칸, 사이클로헥산, 사이클로펜탄, 디이소부틸렌, 1-펜텐, 1-클로로부탄, 1-클로로펜탄, o-자일렌, 디이소프로필 에테르, 2-클로로프로판, 톨루엔, 1-클로로프로판, 클로로벤젠, 벤젠, 디에틸 에테르, 디에틸 설파이드, 클로로포름, 디클로로메탄, 1,2-디클로로에탄, 어닐린, 디에틸아민, 에테르, 사염화탄소 및 THF(Tetrahydrofuran)를 포함한다.
보다 바람직하게는, 본 발명에서 이용되는 추출용매는 (a) 물, (b) 탄소수 1-4의 무수 또는 함수 저급 알코올(메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올 등), (c) 상기 저급 알코올과 물과의 혼합용매, (d) 아세톤, (e) 에틸 아세테이트, (f) 클로로포름, (g) 부틸아세테이트, (h) 1,3-부틸렌글리콜, (i) 헥산 및 (j) 디에틸에테르를 포함한다. 보다 더 바람직하게는, 본 발명의 추출물은 물 또는 에탄올, 가장 바람직하게는 에탄올을 국화과 식물에 처리하여 수득한 것이다.
본 명세서에서 국화과 식물을 언급하면서 사용되는 용어 ‘분획물’은 국화과 식물의 추출물에 용매 처리를 추가적으로 실시하여 hTRPA1 활성화 성분이 인리치먼트(enrichment)된 분획을 의미한다. 국화과 식물 분획물을 얻기 위하여 사용되는 용매는 당업계에서 통상적으로 이용되는 어떠한 추출용매도 가능하며, 바람직하게는, (a) 탄소수 1-4의 무수 또는 함수 저급 알코올(예: 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 노말-프로판올, 이소-프로판올 및 노말-부탄올 등), (b) 상기 저급 알코올과 물과의 혼합용매, (c) 아세톤, (d) 에틸 아세테이트, (e) 클로로포름, (f) 1,3-부틸렌글리콜, (g) 헥산, (h) 디에틸에테르, 또는 (i) 부틸아세테이트이다.
가장 바람직하게는, 국화과 식물 분획물은 국화과 식물 에탄올 추출물에 에틸 아세테이트를 첨가하여 얻은 물 층의 분획물이다.
국화과 식물의 추출물 또는 용매 분획물은 상술한 용매를 이용하여 얻은 것뿐만 아니라, 여기에 정제과정을 추가적으로 적용하여 얻은 것도 포함한다. 예컨대, 상기 추출물을 일정한 분자량 컷-오프 값을 갖는 한외 여과막을 통과시켜 얻은 분획, 다양한 크로마토그래피(크기, 전하, 소수성 또는 친화성에 따른 분리를 위해 제작된 것)에 의한 분리 등, 추가적으로 실시된 다양한 정제 방법을 통해 얻어진 분획도 국화과 식물 추출물 또는 분획물에 포함되는 것이다.
국화과 식물의 추출물 또는 분획물은 감압 증류 및 동결 건조 또는 분무 건조 등과 같은 추가적인 과정에 의해 분말 상태로 제조될 수 있다.
본 발명의 비만의 예방, 치료 또는 개선용 조성물은 약제학적 조성물로 제공될 수 있다.
본 발명의 조성물이 약제학적 조성물로 제조되는 경우, 본 발명의 약제학적 조성물은 약제학적으로 허용되는 담체를 포함한다. 본 발명의 약제학적 조성물에 포함되는 약제학적으로 허용되는 담체는 제제시에 통상적으로 이용되는 것으로서, 락토스, 덱스트로스, 수크로스, 솔비톨, 만니톨, 전분, 아카시아 고무, 인산 칼슘, 알기네이트, 젤라틴, 규산 칼슘, 미세결정성 셀룰로스, 폴리비닐피롤리돈, 셀룰로스, 물, 시럽, 메틸 셀룰로스, 메틸히드록시벤조에이트, 프로필히드록시벤조에이트, 활석, 스테아르산 마그네슘 및 미네랄 오일 등을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 약제학적 조성물은 상기 성분들 이외에 윤활제, 습윤제, 감미제, 향미제, 유화제, 현탁제, 보존제 등을 추가로 포함할 수 있다. 적합한 약제학적으로 허용되는 담체 및 제제는 Remington's Pharmaceutical Sciences(19th ed., 1995)에 상세히 기재되어 있다.
본 발명의 약제학적 조성물은 경구 또는 비경구 투여할 수 있으며, 바람직하게는 경구 투여 방식으로 적용된다.
본 발명의 약제학적 조성물의 적합한 투여량은 제제화 방법, 투여 방식, 환자의 연령, 체중, 성, 병적 상태, 음식, 투여 시간, 투여 경로, 배설 속도 및 반응 감응성과 같은 요인들에 의해 다양하게 처방될 수 있다. 본 발명의 약제학적 조성물의 투여량은 성인 기준으로 0.001-100 ㎎/kg 범위 내이다.
본 발명의 약제학적 조성물은 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있는 방법에 따라, 약제학적으로 허용되는 담체 및/또는 부형제를 이용하여 제제화함으로써 단위 용량 형태로 제조되거나 또는 다용량 용기 내에 내입시켜 제조될 수 있다. 이때 제형은 오일 또는 수성 매질중의 용액, 현탁액, 시럽제 또는 유화액 형태이거나 엑스제, 산제, 분말제, 과립제, 정제 또는 캅셀제 형태일 수도 있으며, 분산제 또는 안정화제를 추가적으로 포함할 수 있다.
본 발명의 자극성 향미 조성물 및 비만 예방, 개선 또는 치료용 조성물은 식품 조성물로 제공될 수 있다.
본 발명의 조성물이 식품 조성물로 제조되는 경우, 유효성분으로서 국화과 식물의 추출물뿐만 아니라, 식품 제조 시에 통상적으로 첨가되는 성분을 포함하며, 예를 들어, 단백질, 탄수화물, 지방, 영양소, 조미제 및 향미제를 포함한다. 상술한 탄수화물의 예는 모노사카라이드, 예를 들어, 포도당, 과당 등; 디사카라이드, 예를 들어 말토스, 슈크로스, 올리고당 등; 및 폴리사카라이드, 예를 들어 덱스트린, 사이클로덱스트린 등과 같은 통상적인 당 및 자일리톨, 소르비톨, 에리트리톨 등의 당알콜이다. 향미제로서 천연 향미제[타우마틴, 스테비아 추출물(예를 들어 레바우디오시드 A, 글리시르히진 등]) 및 합성 향미제(사카린, 아스파르탐 등)를 사용할 수 있다. 예컨대, 본 발명의 식품 조성물이 드링크제로 제조되는 경우에는 본 발명의 메틸 시린게이트 이외에 구연산, 액상과당, 설탕, 포도당, 초산, 사과산, 과즙, 두충 추출액, 대추 추출액, 감초 추출액 등을 추가로 포함시킬 수 있다.
본 발명의 특징 및 이점을 요약하면 다음과 같다:
(a) 본 발명은 곰취(Ligularia fischeri (Ledeb). Turcz.), 왕고들빼기(Lactuca india L.), 구절초(Dendranthema zawadskii var . latilobum (Maxim.) Kitam.) 및 민들레(Taraxacum platycarpum Dahlst.)로 구성된 군으로부터 선택되는 국화과(Compositae) 식물의 추출물을 포함하는 조성물의 hTRPA1 활성 증가와 관련된 다양한 용도, 예를 들어 자극성 향미제, 비만 치료제 및 hTRPA1 길항제 스크리닝에 대한 용도를 제공한다.
(b) 본 발명의 국화과 식물 추출물은 hTRPA1 활성화와 관련된 다양한 용도를 제공하며, 천연 화합물로서 인체에 부작용이 비교적 적고 산업적 이용 가능성이 크다.
(c) 본 발명의 국화과 식물 추출물은 hTRPA1의 활성화와 관련된 인체내 항상성 유지에 도움이 되는 신규한 의약 또는 식품 소재일 뿐만 아니라, hTRPA1의 길항제의 스크리닝에 유용하게 이용될 수 있다.
도 1은 국화과 식물의 수용성조추출물(X) 및 알코올성조추출물(EX)의 제조과정을 나타낸다.
도 2는 AITC에 대한 hTRPA1 채널 발현 세포의 반응을 Ca2 + 이미징법을 통해 규명한 실험결과이다.
도 3은 4종의 국화과 식물 추출물에 대한 hTRPA1 채널 발현 세포의 반응을 Ca2 + 이미징법을 통해 보여주는 사진이다. RR은 TRP 채널의 블록커인 RR(Ruthenium Red)을 처리한 경우, HC-030031은 TRPA1 특이적 안타고니스트인 HC-030031를 처리한 경우이다.
도 4는 국화과 식물 추출물에 대한 hTRPA1 채널 발현 세포의 반응을 세포 기반 분석법을 이용하여 측정한 결과이다. AITC(Allyl isothiocyanate) 및 CALD(Cinammaldehyde)는 hTRPA1의 양성대조군이다.
도 5는 국화과 식물 추출물을 이용하여 Ca2 + 반응을 유도한 후, TRP 채널의 블록커인 RR 또는 hTRPA1의 안타고니스트인 HC-030031를 첨가하였을 때, Ca2 + 반응 변화를 측정한 결과이다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.
실시예
재료 및 방법
실험재료
곰취(Ligularia fischeri (Ledeb). Turcz.), 왕고들빼기(Lactuca india L.), 구절초(Dendranthema zawadskii var . latilobum (Maxim.) Kitam.) 및 민들레(Taraxacum platycarpum Dahlst.)는 2010년 3월부터 8월까지 국내에 자생하는 식물 또는 한국자생식물원(Pyeongchang, Gangwon-do)에서 증식한 것을 사용하였다.
추출물 적정제조 조건 확립
산지에서 전초를 채취하여 세척한 후 동결건조하고 분쇄하여 -80℃에 보관하며 실험에 사용하였다. 도 1의 추출 방법에 따라 각 시료의 수용성조추출물 및 알콜성조추출물을 제조하였다. 수용성조추출물은 10 g의 식물 분말에 200 mL의 증류수를 첨가하여 녹이고, 16,278 x g에서 1분간 균질화한 후, 7,802 x g, 4℃에서 20 분간 원심분리하고 필터링 한 다음, 다시 16,278 x g, 4℃에서 15 분간 원심분리하고 필터링한 후 동결건조하여 수득하였다. 알콜성조추출물은 10 g의 식물 분말에 200 ml의 80% 에탄올을 첨가하여 녹이고, 16,278 x g에서 1분간 균질화한 후, 7,802 x g, 4℃에서 20 분간 원심분리하고 필터링 한 다음, 다시 16,278 x g, 4℃에서 15 분간 원심분리하고 필터링하여 농축한 후 동결건조하여 수득하였다. 수용성조추출물 및 알콜성조추출물을 각각 감압건고 및 동결건조하여 4℃에 보관하여 실험에 사용하였다.
안정세포주 발현
hTRPA1의 발현 유전자(coding region)를 pcDNA5/FRT Complete System (Invitrogen)의 제조사의 프로토콜에 따라 클로닝하였다. hTRPA1 유전자의 벡터 내로의 삽입 여부를 정하게 확인하기 위하여, ABI 130 또는 310 DNA generatic analyzer(Applied Biosystems)를 사용하여 시퀀싱한 후, Flin-in 293 세포에 상기 구축된 벡터 및 pOG44를 리포펙타민 2000(Invitrogen)을 이용하여 형질도입하였고 24 시간 후에 100 ㎍/ml의 하이그로마이신 B(Invitrogen)을 선택적으로 처리하여 2-3 주 더 배양하였다. 그 다음 항생제 저항성 세포만 모아 hTRPA1의 반응을 측정한 후 다시 배양하였다. 이 세포는 10% 우태아혈청이 포함된 DMEM(Dulbecco's modified Eagle's medium)에서 배양하였다.
Ca 2+ 이미징법을 이용한 hTRPA1 작용 평가
hTRPA1 활성화 측정을 위하여 Ca2+ 이미징을 실시하였다. 세포내 칼슘양의 변화를 측정하기 위한 표식자로 푸라(Fura)-2/AM(Molecular Probes, 미국)을 사용하였다. 실험을 실시하기 20-26 시간전에 hTRPA1을 안정적으로 발현하는 세포주를 96웰-플레이트에 분주하였다. 푸라-2/AM(5 μM)을 첨가한 용액에서 27℃에서 30분간 배양하였다. 세포는 분석버퍼(140 mM NaCl, 10 mM HEPES, 2 mM CaCl22H2O, 2 mM EGTA, 1 mM MgCl26H2O, 10 mM 글루코즈 및 5 mM KCl)로 세척한 후, 100 μL의 분석 버퍼를 첨가하여 실온에서 15분간 방치하였다. 푸라-2/AM이 로딩된 세포는 현미경 위에 놓고 340 nm와 380 nm에서 형광흡광도를 측정하였다. 영상은 3초 마다 시간순으로 확인하고 F340과 F380의 상대적인 비율을 메타플루오르 소프트웨어(Molecular devices, 미국)을 이용하여 세포내 칼슘양의 변화를 분석하였다.
실험결과
국화과 식물의 선별
우리 음식의 대표적 양념소재인 마늘, 고추 등의 자극성 향미특성을 갖는 식품성분은 TRP(Transient Receptor Potential) 이온채널계 수용체를 활성화시키는 것으로 이미 보고되어 있으며, 현재까지 TRPA1을 자극시킬 수 있는 물질로는 겨자나 와사비의 주성분인 이소티오시아네이트, 최루가스로 쓰이는 아크롤레인, 계피기름의 성분인 신남알데하이드, 마리화나의 성분인 테트라하이드로카나비올, 브래디키닌 등이 보고되었다. 본 발명에서는 우리나라에서 오랫동안 식용으로 쓰이는 나물과 같은 식물 중 자극성 향미특성을 나타내는 소재가 다양하게 존재한다고 생각하고, 이러한 식용으로 쓰이는 산나물 중 국화과 식물을 중심으로 TRP계 수용체 활성화 소재를 탐색하였다.
매움, 얼얼함, 쏘는 맛 등의 자극성화학감각을 가지는 한국의 방향식물 중 산나물, 양념소재 등의 식용으로 널리 이용되는 국화과 식물로 곰취(Ligularia fischeri (Ledeb). Turcz.), 왕고들빼기(Lactuca india L.), 구절초(Dendranthema zawadskii var. latilobum (Maxim.) Kitam.) 및 민들레(Taraxacum platycarpum Dahlst.)를 선별(표 1)하였다.
선별한 국화과 식물
- 약어 영문명 학명 사용한 부위 분류 채집 장소
1 LF Gomchwi Ligularia fischeri (Ledeb.) Turcz. 잎 국화과 경기도
2 LI Lactuca indica Lactuca indica L. 잎 국화과 울릉도
3 DZ Siberian chrysanthemum Dendranthema zawadskii var . latilobum (Maxim.) Kitam. 전체 국화과 충청도
4 TP Dandleion Taraxacum platycarpum Dahlst. 줄기 및 잎 국화과 전라남도
안정세포주 발현 확인
hTRPA의 활성을 알아보기 위하여, hTRPA1을 안정적으로 발현하는 세포주를 확립하였고, hTRPA1 안정 발현 세포주의 수용체 자극 활성을 확인하기 위하여 이들의 아고니스트인 AITC을 처리하였다. 그 결과 50 μM AITC에서 칼슘이 방출되는 것을 확인할 수 있었고 이는 반응 시간에 따라 증가하는 것으로 나타내어 본 연구에서 사용된 세포가 hTRPA1에 연구에 적합하다는 것을 알 수 있었다(도 2).
국화과 식물 추출물
4종의 국화과 식물 추출물을 hTRPA1이 발현된 세포에 처리하였을 때 나타나는 칼슘 반응의 강도를 반응한 세포를 기준하여 도 3에 나타내었다. hTRPA1의 아고니스트로 알려진 AITC(ally isothiocyanate) 및 CALD(cinnamaldehyde)를 각각 처리하였을 때, 모든 세포가 활성화 되는 것으로 확인 되었으나 양이온 채널의 블록커인 RR(ruthenium red)을 처리하였을 때 대부분 억제되었고, TRPA1의 안타고니스트인 HC-030031을 처리하였을 때는 AITC 활성을 억제하지 못하였다. 이는 이미 알려진 바와 같이 AITC는 TRPA1 이외에 TRPV1 채널 등을 함께 경유하기 때문인 것으로 판단된다. 선발된 4종의 식물에 대하여는 모든 시료에서 80% 이상의 활성을 나타내는 것으로 확인되었고, 그 중 LI는 HC-030031에 의해 완벽하게 활성 억제가 되지 않는 것으로 보아 TRPA1이외의 다른 채널을 경유하기 때문인 것으로 판단된다.
한국에서 LF(곰취), LI(왕고들빼기), TP(민들레)는 주로 식물 식품소재 즉, 산나물로 식용하고 있으며 DZ(구절초)는 약용 식물로써 한방에서 약재로 쓰이고 있다. 이 중 LF, LI는 인체에서 나타내는 특별한 약리적 작용을 목적으로 치료에 쓰이기보다 ‘식품’으로써의 활용 가치가 큰 것으로 사료된다. 일반 대중들의 식이에서 풍미 또는 식욕 증진을 위하여 섭취하고 있는 위의 식물들에 기존에 알려진 TRPA1 자극 활성 물질이 포함되어 있거나 보고된 바 없는 새로운 성분이 포함되어 있을 것으로 판단되는 바, 오래전부터 식용해왔던 한국의 산나물이 TRPA1 조절 활성을 가지어 인체에 유효한 활성을 나타내었을 것으로 기대된다.
이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항과 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

Claims (6)

  1. 곰취(Ligularia fischeri (Ledeb). Turcz.), 왕고들빼기(Lactuca india L.), 구절초(Dendranthema zawadskii var. latilobum (Maxim.) Kitam.) 및 민들레(Taraxacum platycarpum Dahlst.)로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 국화과(Compositae) 식물의 추출물을 포함하는 hTRPA1(human Transient Receptor Potential A1) 활성화용 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 조성물은 hTRPA1을 활성화 하여 자극성 향미를 유발하는 것을 특징으로 하는 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 조성물은 hTRPA1을 활성화하여 비만을 억제하는 것을 특징으로 하는 조성물.
  4. 다음 단계를 포함하는 hTRPA1에 대한 길항제(antagonist)의 스크리닝 방법:
    (a) hTRPA1 작용제(agonist)로서의 곰취(Ligularia fischeri (Ledeb). Turcz.), 왕고들빼기(Lactuca india L.), 구절초(Dendranthema zawadskii var. latilobum (Maxim.) Kitam.) 및 민들레(Taraxacum platycarpum Dahlst.)로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 국화과(Compositae) 식물의 추출물 및 분석하고자 하는 후보물질(candidate substance)을 hTRPA1에 처리하는 단계; 및
    (b) 상기 hTRPA1의 활성도를 측정하는 단계; 상기 hTRPA1의 활성도가 후보물질을 처리하지 않은 대조군과 비교하여 낮은 경우에는 상기 후보물질은 hTRPA1에 대하여 길항제로 판단한다.
  5. hTRPA1 작용제로서의 곰취(Ligularia fischeri (Ledeb). Turcz.), 왕고들빼기(Lactuca india L.), 구절초(Dendranthema zawadskii var. latilobum (Maxim.) Kitam.) 및 민들레(Taraxacum platycarpum Dahlst.)로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 국화과(Compositae) 식물의 추출물을 분리된 세포에 처리하는 단계를 포함하는 hTRPA1 활성화 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 세포는 hTRPA1 유전자를 내재적으로(endogeneously) 포함하는 세포 또는 hTRPA1 유전자로 형질전환된 세포인 것을 특징으로 하는 방법.
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