KR101423380B1 - 조혈 및 면역 증진용 식품 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 조혈 및 면역 증진용 식품 조성물에 관한 것으로, 구체적으로는 작두콩(Canavalia gladiata, 도두(刀豆)) 또는 다채(Brassica campestris var . narinosa, 비타민채)를 포함하여 조혈모세포에서 혈구세포(적혈구, 백혈구)로의 분화를 촉진시키고, 부작용이 없고 인체에 안전한 식품 조성물에 관한 것이다.

Description

조혈 및 면역 증진용 식품 조성물{Food Composition for Enhancement of Hematopoiesis and Immunity}

본 발명은 조혈 및 면역 증진용 식품 조성물에 관한 것으로, 구체적으로 작두콩(Canavalia gladiata, 도두(刀豆)) 또는 다채(Brassica campestris var . narinosa, 비타민채)를 포함하여 조혈모세포에서 혈구세포(적혈구, 백혈구)로의 분화를 촉진시키고, 부작용이 없고 인체에 안전한 식품 조성물에 관한 것이다.

작두콩(Canavalia gladiata)은 장미목 콩과에 속하는 한해살이 덩굴성 식물로서, 줄기에 털이 없으며 콩 낟알 한 개의 길이가 2~3 cm, 무게가 1.5~3 g으로 콩 종류 중에서 크기가 가장 크고 맛도 뛰어난 것으로 알려져 있다. 열대 아시아 원산이며 식용으로 재배한다. 잎은 잎자루가 길고 3개의 작은잎으로 된다. 작은잎은 달걀 모양의 긴 타원형으로 끝이 뾰족하고 길이 10 cm 정도이며 가장자리는 물결 모양이다. 작두콩의 꽃은 연한 홍자색 또는 흰색이고, 여름에 잎겨드랑이에서 긴 꽃줄기가 자라서 총상으로 달린다. 꼬투리 끝이 굽어 있거나 갈고리 모양을 하고 있고 길이 20∼30 cm, 나비 5cm 내외이며 10개 내외의 콩이 들어 있다. 콩은 3 cm 정도이고 한쪽에 긴 좌(座)가 있다. 작두콩의 색깔은 붉은색 또는 흰색이 있으며, 모두 식용으로 사용가능하다. 종자, 껍질, 잎, 줄기, 뿌리 등 모든 부위는 식품소재로 활용될 수 있으며, 작두콩에는 가수분해 효소인 우레아제 (urease), 혈구응집소 (hemagglutinin), 카나발린 (canavalin), 리놀렌산, 사포닌, 콜린, 레시신, 식이 섬유소, 그리고 단백질 등의 다양한 생리활성물질이 함유되어 있는 것으로 알려져 있어, 기능성 식품 및 의약품 소재로서 주목받고 있다.

작두콩을 한방에서는 도두(刀豆)라고 하며, 염증을 없애는 작용이 뛰어나고 신체의 면역력을 키워주기 때문에 각종 종기나 화농성 질병에 효과가 있으며, 뱃속을 따뜻하게 하고 천식, 가래, 관절염, 신허요통에 효과가 있고, 신장을 튼튼하게 하고 이수작용이 있어 관절염, 신허요통, 변비, 비만증 등을 두루 치료한다고 알려져 있다. 또한 치질·축농증·중이염·위염·대장염 등에 큰 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 적색종은 꼬투리를 이용하고, 백색종은 콩을 주로 이용한다. 열매가 작두같이 생겼으므로 작두콩이라고 한다.

작두콩과 관련된 국내특허문헌에는, 등록특허 제0350911호 "도두로부터 분리한 항균 활성 추출물 및 그 제조 방법", 등록특허 제0394584호 "작두콩이 첨가된 두유 및 그 제조방법", 등록특허 제0324132호 "작두콩을 이용한 청국장 및 그의 제조방법", 특허출원 제2002-0055538호 "작두콩과 금송혼합 추출물을 이용한 피부화장료", 특허출원 제2002-0056697호 "도두를 이용한 항선충 제제의 개발", 특허출원 제2001-0031264호 "작두콩 등을 이용한 면역 기능 증강 및 항산화 기능성식품의 개발", 특허출원 제2003-0005294호 "알러지 및 염증 치료용 조성물" 등이 있다.

다채(Brassica campestris var . narinosa)는 십자화과의 녹황색채소로 칼슘과 철분 등의 영양분이 풍부하다. 샐러드로 많이 먹으며, 어패요리나 육류요리 등 어떤 요리에도 잘 어울린다. 다채는 비타민 성분이 많이 함유되어 비타민채라고도 한다. 본래는 포기를 크게 키우는 것이지만, 우리나라에서는 주로 싹기름채소(새싹채소)로 이용된다. 수저 모양으로 자라는 잎은 광택이 있는 짙은 녹색을 띠며, 두껍고 약간 주름이 있다. 추위와 더위에 견디는 성질이 모두 강하여 연중 재배할 수 있다. 서리를 맞고 자란 것은 단맛이 더 많이 난다. 비타민A의 효능에 버금가는 카로틴의 함량이 시금치의 2배나 되어, 비타민 생채 100 g을 먹으면 하루 필요량의 80%를 채울 수 있을 정도로 풍부하다. 철분과 칼슘도 풍부하여 성장기의 어린이에게 자주 먹이면 좋다.

조혈작용(hematopoiesis)은 매우 특수한 기능과 한정된 수명이 있는 수많은 성숙 혈액세포들이 생성되어 계속적으로 공급되는 일련의 발생과정이다. 조혈계는 발생능력(developmental capacities)의 체계에 따라 정렬될 수 있는 조혈전구세포(hematopoietic precursor cell)들의 매우 복잡한 조직체계로 구성되어 있다. 모든 계통의 성숙 혈액세포들의 근원지는 골수인데 이 골수조직은 여러 단계의 성숙 단계에 있는 세포들을 포함하고 있으며, 골수에서 생성된 혈액세포들은 일정 시간이 지나면 말초조직에서 파괴되고, 이러한 과정은 동물의 일생을 통하여 계속적으로 반복해서 일어나게 된다. 조혈작용은 여러 가지 계통의 세포로 증식, 분화할 수 있는 조혈모세포(Hematopoietic Stem Cells: HSCs)에 의하여 유지되고 있다. 초기에 조혈모세포는 다능성 조혈모세포(Pluripotent Hematopoietic Stem Cells: PHSCs)라고 하는데, 아직까지도 잘 밝혀져 있지 않은 여러 과정을 거쳐서 매우 다양한 성숙 혈액세포들로 분화할 수 있는 조혈전구세포들을 만들어 내게 되고, 이 조혈전구세포들은 그 다음 단계의 더 분화된 세포들을 생산하게 된다.

다능성 조혈모세포의 일부는 적혈구 계로의 분화 방향이 결정된 적혈구 전구 세포로 분화된다. 적혈구 전구 세포로서 동정되는 가장 원시적인 것은, BFU-E(세포 집락 형성 단위-적혈구, burst forming unit-erythroid)와, 약간 분화가 진행된 CFU-E(콜로니 형성 단위-적혈구, colony forming unit-erythroid)이다. CFU-E 이후는, 전적아구, 호염기성 적아구, 다염성 적아구, 정염성 적아구로 분열하면서 분화되고, 망상 적혈구는 탈핵에 의해 적혈구로 성숙된다. BFU-E, CFU-E의 단계가 되면, 적혈구계로의 분화의 방향이 완전히 결정되어 있고, 적혈구 이외의 혈구계로에 분화되는 경우는 없다. 이로 인해, BFU-E, CFU-E수가 증가하면, 적혈구 조혈이 촉진된다.

적혈구 조혈은, 주로 조혈 인자인 에리스로포에틴(Erythropoetin; EPO)에 의해서 항상성이 유지되고 있다. EPO는 혈액 내를 순환하여, 골수 중의 CFU-E에 작용하여 증식, 분화를 자극함으로써 적혈구 조혈을 촉진시킨다. EPO가 정상 수준으로 생산되지 않고 부족하면, CFU-E가 감소하여 적혈구 조혈이 저하되어, 빈혈이 된다. 빈혈은 헤모글로빈 농도가 불충분하고 신체의 산소 수송 요구를 만족할 수 없는 병적 상태이고, 노동 의욕의 저하, 피로감, 숨이 참, 갑자기 일어섰을 때 일어나는 현기증 및 가슴 두근거림의 임상 증상을 나타내기 때문에, 증상의 개선을 위한 요구가 있다.

EPO는 적혈구 생성의 조혈촉진인자로 저산소증에 의한 음성 되먹이기 기전을 통하여 신장의 사구체 간질세포에서 생성되며 적혈구 전구세포의 표면에 위치한 수용체에 결합하여 적혈구의 증식과 분화에 작용한다(D'andrea and Zon, 1990). EPO는 세포주에서 줄기세포인자(stem cell factor)와 함께 작용하여 분열촉진물질(mitogen)이 되어 CFU-E와 전적아세포(proerythroblast)의 분화와 증식을 촉진한다. 이러한 EPO는 적혈구 전구세포의 수용체에 결합하여 증식과 분화를 유도하여, 재생불량성빈혈, 철결핍빈혈, 지중해빈혈증, 용혈빈혈 환자의 증상을 호전시키는 것으로 알려져 있다. EPO는 HSCs를 자극하여 적혈구로 유도하는 인자로 골수 외에 신장에서 분비되는 것으로 알려져 있다.

한편, 적혈구 전구 세포는 EPO 이외에도 다양한 조혈 인자에 의해서 증식 및 분화가 촉진되는 것이 알려져 있다.

IL-3는 골수내의 활성화된 T 세포에 의하여 분비되어 조혈모세포 (hematopoietic pluripotent progenitor)의 증식을 자극하는 사이토카인으로 알려져 있다.

또한 줄기세포 인자(Stem Cell Factor)는 c-kit 리간드라고도 하며 c-Kit에 결합하여 조혈모세포(hematopoietic progenitor)의 기능과 성장 그리고 생존하는데 중요한 중재물질(mediator)로, 또한 다른 사이토카인과 작용하여 조혈모세포(hematopoietic progenitor)의 조혈 작용에 시너지 효과를 나타낸다.

이외에 과립구대식세포콜로니자극인자(Granulocyte macrophage-colony stimulating growth factor, GM-CSF)는 조혈작용에 관여하는 싸이토카인으로서 혈액세포들의 기능을 조절하고 또한 면역반응 특성과 인체 항상성을 유지해 주는 작용하는 것으로 정상 과립구와 대식세포의 전구세포 분화에 필요한 성장인자일 뿐만 아니라 과립구, 단핵구 그리고 호산구의 전구세포에 작용하여 이들 세포들에 대한 성장인자 분비, 수명연장 그리고 기능항진 등을 나타낸다.

c-kit은 CD117로 조혈모세포의 세포표면에 존재하는 수용체(receptor) c-kit ligand(SCF)가 결합하여 조혈모세포의 기능과 성장 그리고 생존하는데 중요한 수용체이다.

본 발명자들은 이러한 조혈관련 유전자 기전을 바탕으로 조혈 촉진 기능을 갖는 천연 식품을 스크리닝하던 중 우수한 효능을 갖는 식품 소재로서 작두콩과 다채를 선별하였으며, 우수한 조혈 촉진 효능을 갖는 작두콩과 다채의 효과를 규명하여 본 발명을 완성하였다.

본 연구는 농림수산식품부 고부가가치식품기술개발사업에 의해 이루어진 것임.

본 발명의 목적은 조혈작용(hematopoiesis)을 촉진하는 천연 식품 소재로서 작두콩 또는 다채를 함유하여 적혈구 및 백혈구 생성을 촉진하고 이로 인하여 면역력 증강에도 도움을 주는 식품 조성물을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 작두콩, 다채 또는 이들의 혼합물을 포함하는 조혈 및 면역 증진용 식품 조성물을 제공한다. 또한, 본 발명의 일 구체예에서, 상기 작두콩, 또는 다채 대신에 이들의 싹을 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 식품 조성물은 작두콩, 다채 또는 이들의 혼합물을 분말 또는 진액 형태로 직접 포함할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 식품 조성물은 작두콩, 다채 또는 이들의 혼합물을 유기용매추출물, 수추출물, 초임계추출물, 중탕추출물의 형태로 포함할 수 있다.

상기 작두콩, 다채 또는 이들의 혼합물의 추출물의 제조를 위하여 사용되는 추출 용매의 예로는 정제수; 메탄올, 에탄올, 이소프로필알코올, 부탄올 등의 저급 알코올; 글리세롤, 에틸렌글리콜, 프로필렌 글리콜, 1,3-부틸렌 글리콜 등의 다가 알코올; 및 석유에테르, 메틸아세테이트, 에틸아세테이트, 벤젠, 헥산, 메틸렌클로라이드, 디에틸에테르, 디클로로메탄, 클로로포름의 등의 탄화수소계 용매 등을 예로 들 수 있다.

상기 작두콩, 다채 또는 이들의 혼합물은 고형분 기준으로 전체 식품 조성물 100 중량%에 대하여 0.001 내지 90 중량%, 바람직하게 0.001 내지 50 중량%로 포함될 수 있다.

본 발명의 식품 조성물은 작두콩 또는 다채를 포함하여 조혈모세포의 생장 및 조혈세포로의 분화를 촉진시키므로 조혈 및 면역 증진에 효과가 우수하다. 특히 빈혈치료 또는 암치료를 위한 방사선 치료 또는 항암제 등의 약물 치료 후, 환자의 조혈 및 면역기능의 저하에 의한 부작용의 완화와 빠른 체력 회복을 위하여 본 발명의 식품 조성물을 사용할 수 있다. 또한, 본 발명의 식품 조성물은 천연 식품 소재로서 작두콩 또는 다채를 사용하므로 장기간 복용하더라도 인체에 안전하고 부작용이 거의 없다.

도 1은 골수 세포에서 IL-3 유전자의 발현 증가 스크리닝시험 결과이다.
도 2는 골수 세포에서 C-kit 유전자의 발현 증가 스크리닝시험 결과이다.
도 3은 다채와 작두콩의 골수 세포에서 조혈관련 유전자의 발현 증가 시험 결과이다.
도 4는 다채와 작두콩의 조혈모세포 분화 효과 측정 시험 결과이다.
도면상의 STS는 다채를 의미하는 약어이며, CGD는 작두콩을 의미하는 약어이다.

이하, 실시예와 비교예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만, 본 명세서에 기재된 도면 및 실시예에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

실시예 : 작두콩 및 다채싹 추출물의 제조

작두콩 및 다채싹을 각각 대한약전에 수재된 기준에 따라 에탄올과 정제수를 약 4 ~ 10 배량 가하여 5 일간 실온에서 냉침하였다. 추출된 원액을 와트만 #3 여과지를 사용하여 여과하고, 여과된 추출물을 감압농축기를 이용하여 45 ℃에서 추출 용매를 완전히 증발시켜 건조된 추출물을 얻었다.

비교예 : 연근, 사과, 시금치, 석이버섯, 우엉, 오가피, 및 미강 추출물의 제조

작두콩 또는 다채싹 대신에 연근, 사과, 시금치, 석이버섯, 우엉, 오가피, 또는 미강을 사용한 것을 제외하고는, 실시예와 동일하게 진행하였다.

실험예 1: 골수세포에서 real - time PCR 을 이용한 조혈증진작용 식품의 스크리닝 시험

C57bl/6 생쥐에 시클로포스파미드(CTX)를 주사하고 4일 후 대퇴골(femur)에서 골수 세포를 분리하여 실시예 및 비교예에서 제조한 9개의 식품소재(연근, 사과, 다채싹, 시금치, 석이버섯, 우엉, 오가피, 작두콩, 미강) 추출물(200, 100 ug/ml)과 4시간 동안 동시 배양한 후 real-time PCR로 IL-3, c-kit mRNA의 유전자 발현을 Taqman probe법으로 비교 분석하였다.

조혈증진관련 유전자인 IL-3, c-kit mRNA를 분석한 결과, 10종(연근, 사과, 연근 + 사과, 다채싹, 시금치, 석이버섯, 우엉, 오가피, 작두콩, 미강)의 식품 소재중 다채싹과 작두콩과 배양시킨 경우는 IL-3 mRNA 유전자 발현을 시료를 처리하지 않은 시험군 대비 3배 이상 현저하게 증가시켰다(p<0.05, p<0.001). 이의 결과를 도 1에 나타내었다.

또한, 다채싹 및 작두콩과 배양시킨 경우는 c-kit mRNA 유전자 발현을 통계학적으로 유의성 있게 2배 이상 증가시켰다(p<0.05, p<0.001). 이의 결과를 도 2에 나타내었다.

실험예 2: 작두콩과 다채 추출물의 조혈모세포( HSCs )에서 real - time PCR 을 이용한 조혈증진 효능 검증

C57bl/6 생쥐에 시클로포스파미드(CTX)를 주사하고 4일 후 대퇴골(femur)에서 Sca-1+ 분리키트를 이용하여 조혈모세포를 순수분리하여 양성 대조군으로서 rIL-3 (100 U/ml)와 rSCF (100 ng/ml)로 자극시키거나 또는 다채 추출물(100㎍/ml, 10㎍/ml 및 1㎍/ml 농도)과 작두콩 추출물(100㎍/ml, 10㎍/ml 및 1㎍/ml 농도)을 4시간 동안 동시 배양한 후 real-time PCR로 EPO, IL-3, SCF, c-kit, GM-CSF mRNA의 유전자 발현을 Taqman probe법으로 비교 분석하였다.

조혈모세포에서 조혈증진관련 유전자인 EPO, IL-3, SCF, c-kit, GM-CSF mRNA를 분석한 결과, 조혈모세포만 처리한 음성대조군에 비하여 양성대조군인 rIL-3+rSCF로 자극시킨 경우는 IL-3, SCF, GM-CSF, EPO 및 c-kit의 유전자 발현을 통계학적 유의성 있게 크게 증가시켰다. 그리고 조혈모세포만 처리한 음성대조군에 비하여 다채 또는 작두콩 추출물과 배양시킨 경우는 농도 의존적으로 EPO, IL-3, SCF, GM-CSF, 및 c-kit의 mRNA 발현을 통계학적 유의성 있게 증가시켰다.

이러한 결과는 다채와 작두콩이 조혈모세포에서 조혈성 사이토카인의 발현을 유도한다는 것을 의미한다.

이의 결과를 도 3에 나타내었다.

실험예 3: 반고체배지 세포집락 형성 분석법 ( Semisolid Clonogenic Assay )으로 조혈모세포 분화 효과 측정

C57bl/6 생쥐에 시클로포스파미드(CTX)를 주사하고 4일 후 대퇴골(femur)에서 Sca-1+ isolation kit를 이용하여 Sca-1+HSCs를 순수분리하여 35mm 플레이트 중 rEPO 및 rIL-3이 포함된 둘베코 반고체 매트릭스 배양 배지(Methocult H4100, StemCell Technologies)에 실시하였다. 다채와 작두콩을 처리한 지 14일 후에 콜로니 수를 위상차 현미경(NIKON)으로 관찰하고 1x10⁴ HSCs 당 콜로니 수를 계산하였다. 8개의 과립구 및 적혈구 또는 3개 이상의 적혈구 집락을 포함하는 콜로니를 CFU-GEMM 또는 BFU-E(Erythroid-committed Stem Cells)로 콜로니 형성상에서의 다채와 작두콩의 상승 효과를 측정하였다.

Sca-1+HSCs에서 CFU-GEMM와 BFU-E로의 분화 상승효과를 분석한 결과, 시료 무처리군인 음성대조군에 비하여 대조군인 rIL-3+rEPO 처리군의 CFU-GEMM과 BFU-E의 두 군락을 합한 수는 12배 이상 증가하였고, rIL-3+rEPO와 다채 추출물 100 ㎍/ml과 10 ㎍/ml에서는 CFU-GEMM 및 BFU-E의 두 군락을 합한 수와 CFU-GEMM의 수는 대조군인 rIL-3+rEPO에 비하여 1/2 이상 증가를 나타내었다. 그러나 BFU-E의 군락 수는 대조군과 다채 추출물 처리군에서 차이가 없어, 다채 추출물이 CFU-GEMM을 증가시켜 백혈구계혈을 증식시키는 것으로 보아 백혈구감소증이나 혈소판감소증에 효능이 있을 것으로 생각된다.

그리고 rIL-3+rEPO와 작두콩 추출물 100 ㎍/ml과 10 ㎍/ml에서의 CFU-GEMM과 BFU-E의 두 군락을 합한 수는 대조군인 rIL-3+rEPO에 비하여 2.1배 이상 유의성 있게 증가를 나타내었다(p<0.001). 그리고 작두콩 추출물 처리군의 BFU-E의 군락 수는 대조군에 비하여 100 ㎍/ml과 10 ㎍/ml 농도에서 각각 3.7배와 2.6배 이상으로 현저하게 유의성 있는 증가를 나타내었다(p<0.001). 그러므로 작두콩 추출물이 특히 BFU-E를 증가시켜 적혈구계혈 조혈전구세포를 증식시키는 것으로 보아 조혈 증진에 효과가 있는 것으로 보인다.

이의 결과를 도 4에 나타내었다.

도면상의 STS는 다채를 의미하는 약어이며, CGD는 작두콩을 의미하는 약어이다.

Claims (4)

1. 작두콩(Canavalia gladiata, 도두(刀豆)), 다채(Brassica campestris var. narinosa, 비타민채) 또는 이들의 혼합물을 포함하는 조혈 증진용 식품 조성물.
2. 제 1항에 있어서, 상기 작두콩, 다채 또는 이들의 혼합물이 분말, 진액, 유기용매추출물, 수추출물, 초임계추출물, 또는 중탕추출물인 것을 특징으로 하는 조혈 증진용 식품 조성물.
3. 제 1항에 있어서, 상기 작두콩, 다채 또는 이들의 혼합물이 고형분 기준으로 전체 식품 조성물 100 중량%에 대하여 0.001 내지 90 중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 조혈 증진용 식품 조성물.
4. 제 3항에 있어서, 상기 작두콩, 다채 또는 이들의 혼합물이 고형분 기준으로 전체 식품 조성물 100 중량%에 대하여 0.001 내지 50 중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 조혈 증진용 식품 조성물.

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