KR101495815B1 - 자색당근 발효추출물을 유효성분으로 포함하는 인지기능장애의 예방 또는 치료용 조성물 - Google Patents
자색당근 발효추출물을 유효성분으로 포함하는 인지기능장애의 예방 또는 치료용 조성물 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 자색당근 발효추출물을 유효성분으로 포함하는 인지기능장애의 예방 또는 치료용 조성물을 제공한다. 본 발명의 조성물은 뇌에서 β-아밀로이드 축적을 감소시키고 기억력을 효과적으로 증진시킴으로써 인지기능장애의 예방 및 치료에 뛰어난 효과를 나타낸다. 본 발명은 인지기능장애를 예방 및 치료 효능 또는 기억력 및 학습 능력의 증진 효능을 가지는 자색당근 발효추출물의 의약 및 식품으로서의 기초적인 자료를 제공한다.
Description
본 발명은 자색당근 발효추출물을 유효성분으로 포함하는 인지기능장애의 예방 또는 치료용 조성물에 관한 것이다.
전세계적으로 알츠하이머(Alzheimer’s disease, AD)의 발병은 증가하고 있으며 2050년에는 알츠하이머로 인한 치사율이 1.2%에 이를 것이라고 추산되고 있다. 더욱이, 비만 및 뇌졸중이 발생이 높아지면서 젊은 사람들에게서도 치매의 발병률이 높아지고 있다.
해마(hippocampus)는 주로 인지 기능을 담당하며, 해마에서 신경세포 사멸 및/또는 시냅스의 기형이 발생하는 경우 인지 장애가 유발된다. AD의 발병 원인은 정확히 알려져 있지 않지만 주요 가설로 해마 및 대뇌피질에 β-아밀로이드가 축적되는 것이 AD의 발병 원인일 것이라고 알려져 있다. 그러나, β-아밀로이드는 AD의 초기 및 진행과정에서 필수적인 것은 아니라고 알려져 있으며, 다른 AD 발병 원인으로 뇌(특히, 해마)에서의 인슐린 민감성 손상이 보고되고 있다.
천연물들은 전통적으로 알츠하이머를 포함하는 다양한 질병을 예방 및 치료하는데 사용되어져 왔다. 녹차의 EGCG(epigallocatechin-3-gallate), 레스바라트롤과 같은 천연 화합물은 β-아밀로이드 레벨을 감소시킬 수 있으며 APP(amyloid precursor protein) 형질전환 마우스의 뇌 및 돌연변이 인간 APP0-과발현 세포에서 플라크를 감소시킬 수 있다.
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 뇌에서 β-아밀로이드 축적을 감소시키고 기억력을 효과적으로 증진시켜 궁극적으로 인지기능장애에 치료 효과를 나타내는 인체에 안전한 물질, 특히 식물-유래 물질을 개발하고자 예의 연구 노력하였고, 그 결과 자색당근 발효추출물이 인지기능장애를 예방 또는 치료하는데 매우 유효하다는 것을 규명함으로써, 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서 본 발명의 목적은 자색당근 발효추출물을 유효성분으로 포함하는 인지기능장애의 예방 또는 치료용 조성물을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 자색당근 발효추출물을 유효성분으로 포함하는 기억력 및 학습 능력 증진용 조성물을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 자색당근 발효추출물을 유효성분으로 포함하는 인지기능장애 예방 또는 개선용 식품 조성물을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 자색당근 발효추출물을 유효성분으로 포함하는 기억력 및 학습 능력 증진용 식품 조성물을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명 및 청구범위에 의해 보다 명확하게 된다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명은 자색당근 발효추출물을 유효성분으로 포함하는 인지기능장애의 예방 또는 치료용 조성물을 제공한다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 자색당근 발효추출물을 유효성분으로 포함하는 기억력 및 학습 능력 증진용 조성물을 제공한다.
본 발명자들은 뇌에서 β-아밀로이드 축적을 감소시키고 기억력을 효과적으로 증진시켜 궁극적으로 인지기능장애에 치료 효과를 나타내는 인체에 안전한 물질, 특히 식물-유래 물질을 개발하고자 예의 연구 노력하였고, 그 결과 자색당근 발효추출물이 인지기능장애를 예방 또는 치료하는데 매우 유효하다는 것을 규명하였다.
본 발명에서는 자색당근 발효추출물이 뇌조직의 β-아밀로이드 축적을 감소시킨다는 것을 규명하여 자색당근 발효추출물이 아밀로이드 관련 질환의 치료 또는 예방에 사용될 수 있음을 확인하였으며, 실험동물을 이용한 수중미로(water maze) 시험, 수동적 회피(passive avoidance) 시험 등의 동물실험을 실시하여 자색당근 발효추출물이 아밀로이드 관련 질환인 치매, 알츠하이머 병, 기억력 감퇴, 인지장애 등에 효능이 있음을 확인하였다.
본 발명의 조성물에서 이용되는 자색당근 발효추출물은 자색당근 추출물을 발효하여 수득한다. 자색당근 추출물을 자색당근에 추출용매를 처리하여 수득하는 경우에는, 다양한 추출용매가 이용될 수 있다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 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 THF를 포함한다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 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.
본 발명의 특정 구현예에 따르면, 본 발명에서 이용되는 자색당근 추출물은 자색당근에 물을 첨가한 후 열처리하여 수득한 것이다.
본 명세서에서 사용되는 용어 ‘추출물’은 상술한 바와 같이 당업계에서 조추출물(crude extract)로 통용되는 의미를 갖지만, 광의적으로는 추출물을 추가적으로 분획(fractionation)한 분획물도 포함한다. 즉, 자색당근 추출물은 상술한 추출용매를 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 본 발명의 자색당근 추출물에 포함되는 것이다.
본 발명에 따르면, 본 발명의 자색당근 발효추출물은 자색당근 추출물을 발효하여 수득한다.
본 발명에서 자색당근 추출물의 발효는 당업계에 공지된 다양한 발효 방법에 따라 실시할 수 있다.
발효는 (i) 발효 미생물을 추출물에 직접 접종하여 실시하거나, (ⅱ) 발효 미생물을 배양한 배지(예컨대, 조효소액)를 이용하여 실시하거나 또는 (ⅲ) 또는 목적하는 발효물을 직접 이용하여 실시할 수 있다.
본 발명에서 이용되는 발효물은 추출 전에 자색당근을 우선 발효한 다음 이로부터 추출액을 얻어 수득할 수 있으며, 혹은 자색당근 추출물으로부터 추출액을 얻은 다음 이를 발효하여 수득할 수도 있다. 따라서, 본 명세서에서 용어 “발효물”은 상기한 두 가지 형태의 발효물을 모두 포괄적으로 포함하는 의미를 갖는다.
발효에 이용되는 미생물은 특별하게 제한되지 않으며, 바람직하게는 아스퍼질러스(Aspergillus) 속 미생물 및 유산균(lactic acid bacteria)을 포함한다.
아스퍼질러스(Aspergillus) 속 미생물이 이용되는 경우에는, 본 발명의 일 구현예에 따르면 아스퍼질러스 아와모리(Aspergillus awamori), 아스퍼질러스 피큠(Aspergillus ficuum), 아스퍼질러스 나이거(Aspergillus niger), 아스퍼질러스 오라이재(Aspergillus oryzae) 또는 아스퍼질러스 소재(Aspergillus sojae)가 미생물이 이용된다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 본 발명의 자색당근 추출물의 발효에 이용되는 아스퍼질러스 속 미생물은 아스퍼질러스 소재(Aspergillus sojae)이다.
본 발명에 적합한 유산균은 당업계에 공지된 다양한 유산균을 포함한다. 본 명세서에서 용어 “유산균(lactic acid bacteria)”은 탄수화물 대사의 주산물로서 유산을 생산하는 박테리아 군을 의미한다. 본 발명에서 이용되는 유산균은, 락토코커스(Lactococcus), 락토바실러스(Lactobacillus), 류코노스톡(Leuconostoc), 프로리오니박테리움(Propionibacterium), 엔테로코커스(Enterococcus), 비피도박테리움(Bifidobacterium), 스트렙토코커스(Streptococcus) 및 페디오코커스(Pediococcus)로 구성된 군으로부터 선택되는 유산균이다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 본 발명에서 자색당근 추출물의 발효에 이용되는 유산균은 락토바실러스 플라타럼(Lactobacillus plantarum), 락토바실러스 알리멘타리우스(Lactobacillus alimentarius), 락토바실러스 사케이(Lactobacillus sakei), 락토바실러스 아시도필러스(Lactobacillus acidophilus), 락토바실러스 카세이(Lactobacillus casei), 락토바실러스 가세리(Lactobacillus gasseri), 락토바실러스 델브루엑키(Lactobacillus delbrueckii), 락토바실러스 퍼멘텀(Lactobacillus fermentum), 락토바실러스 불가리쿠스(Lactobacillus bulgaricus), 락토바실러스 헬베티쿠스(Lactobacillus helveticus), 류코노스톡 멘센테로이드스(Leuconostoc mensenteroides), 스트렙토코커스 서모필러스(Streptococcus thermophilus), 스트렙토코커스 락티스(Streptococcus lactis), 엔테로코커스 파에시엄(Enterococcus faecium), 엔테로코커스 파에칼리스(Enterococcus faecalis), 비피도박테리엄 비피덤(Bifidobacterium bifidum), 비피도박테리엄 인판티스(Bifidobacterium infantis), 비피도박테리엄 브라베(Bifidobacterium brave) 및 비피도박테리엄 롱검(Bifidobacterium longum)으로 구성된 군으로부터 선택되는 유산균이다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 본 발명에서 자색당근 추출물의 발효에 이용되는 유산균은 락토바실러스 플라타럼(Lactobacillus plantarum)이다.
본 발명에 따르면, 본 발명의 자색당근 추출물 발효에 상술한 유산균의 1종 또는 1종 이상의 혼합 유산균을 이용할 수 있다.
본 발명의 조성물은 기억력 및 학습능력 증진 뿐 만 아니라 인지능력장애 예방 및 치료에 매우 효과적으로 작용한다.
상기 본원발명의 효과들은 뇌조직, 바람직하게는 해마 부분에 β-아밀로이드가 축적되는 것을 감소 또는 억제시킴으로써 발휘된다.
β-아밀로이드가 뇌에 축적되면 그로 인한 독성으로 신경세포가 지속적으로 파괴되며 아세틸콜린이라는 뇌신경전달물질이 부족하게 되어 기억력, 학습능력 및 인지능력이 저하된다.
본 발명의 명세서에서 ‘인지기능장애’는 기억처리, 지각 및 문제해결과 같은 인지기능을 발휘하지 못하는 질환을 의미한다.
본 발명은 인지기능장애를 예방 또는 치료할 수 있는 조성물이며, 본 발명의 조성물이 예방 또는 치료할 수 있는 인지기능장애는 뇌조직의 β-아밀로이드 축적에 의해 유발된다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 본 발명에서의 인지기능장애는 치매(dementia), 파킨슨병(Parkinson's disease), 학습장애(learning disorder), 실인증(agnosia), 건망증(amnesia), 실어증(aphasia), 실행증(apraxia) 또는 섬망(delirium)을 의미한다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 본 발명에서의 인지기능장애는 AIDS 유발 치매(AIDS dementia complex), 빈스완거 병(Binswanger's disease), 루이소체 치매(dementia with Lewy Bodies), 전두측두엽성 치매(frontotemporal dementia), 경도 인지 장애(mild cognitive impairment), 다발성 경색성 치매(multi-infarct dementia), 픽병(Pick's disease), 의미치매(semantic dementia), 알츠하이머성 치매(Alzheimer's dementia) 또는 혈관성 치매(vascular dementia)를 의미한다.
본 발명의 조성물은 약제학적 조성물로 제조될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 본 발명의 조성물은 (a) 상술한 본 발명의 자색당근 발효추출물의 약제학적 유효량; 및 (b) 약제학적으로 허용되는 담체를 포함하는 인지기능장애 예방 또는 치료용 약제학적 조성물이다. 본 명세서에서 용어 “약제학적 유효량”은 상술한 자색당근 발효추출물의 효능 또는 활성을 달성하는 데 충분한 양을 의미한다.
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 일반적인 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 다른 일 양태에 따르면, 본 발명은 자색당근 발효추출물을 유효성분으로 포함하는 인지기능장애 예방 또는 개선용 식품 조성물을 제공한다.
본 발명의 다른 일 양태에 따르면, 본 발명은 자색당근 발효추출물을 유효성분으로 포함하는 기억력 및 학습 능력 증진용 식품 조성물을 제공한다.
본 발명의 식품 조성물은 기능성 식품(functional food), 영양 보조제(nutritional supplement), 건강식품(health food) 및 식품 첨가제(food additives) 등의 모든 식품 형태를 포함한다. 상기 유형의 식품 조성물은 당업계에 공지된 통상적인 방법에 따라 다양한 형태로 제조할 수 있다. 예를 들면, 건강식품으로는 자색당근 발효추출물을 차, 쥬스 및 드링크의 형태로 제조하여 음용하도록 하거나, 과립화, 캡슐화 및 분말화하여 섭취할 수 있으며 파우더, 캅셀, 연질캅셀, 정제, 껌 및 점착 타입 액제 조성물의 형태로 제조하여 섭취할 수도 있다. 또한, 기능성 식품으로는 음료(알콜성 음료 포함), 과실 및 그의 가공식품(예: 과일통조림, 병조림, 잼, 마아말레이드 등), 어류, 육류 및 그 가공식품(예: 햄, 소시지 콘비프 등), 빵류 및 면류(예: 우동, 메밀국수, 라면, 스파게티, 마카로니 등), 과즙, 각종 드링크, 쿠키, 엿, 유제품(예: 버터, 치즈 등), 식용식물유지, 마가린, 식물성 단백질, 레토르트 식품, 냉동식품 및 각종 조미료(예: 된장, 간장, 소스 등) 등에 본 발명의 자색당근 발효추출물을 첨가하여 제조할 수 있다.
본 발명의 조성물이 식품 조성물로 제조되는 경우, 유효성분으로서 자색당근 발효추출물뿐 만 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 자색당근 발효추출물 이외에 구연산, 액상과당, 설탕, 포도당, 초산, 사과산, 과즙, 두충 추출액, 대추 추출액, 감초 추출액 등을 추가로 포함시킬 수 있다.
상기 외의 본 발명의 식품 조성물은 여러 가지 영양제, 비타민, 전해질, 풍미제, 착색제, 펙트산 및 그의 염, 알긴산 및 그의 염, 유기산, 보호성 콜로이드 증점제, pH 조절제, 안정화제, 방부제, 글리세린, 알코올 및 탄산음료에 사용되는 탄산화제 등을 함유할 수 있다. 그 밖에 본 발명의 식품 조성물은 천연 과일 주스, 과일 주스음료 및 야채 음료의 제조를 위한 과육을 함유할 수 있다. 이러한 성분은 독립적으로 또는 조합하여 사용할 수 있다. 이러한 첨가제의 비율은 크게 중요하지 않지만 본 발명의 조성물 100 중량부 당 0.01 내지 0.1 중량부의 범위에서 선택되는 것이 일반적이다.
본 발명의 특징 및 이점을 요약하면 다음과 같다:
(ⅰ) 본 발명은 자색당근 발효추출물을 유효성분으로 포함하는 인지기능장애의 예방 또는 치료용 조성물을 제공한다.
(ⅱ) 본 발명의 조성물은 뇌에서 β-아밀로이드 축적을 감소시키고 기억력을 효과적으로 증진시킴으로써 인지기능장애의 예방 및 치료에 뛰어난 효과를 나타낸다.
(ⅲ) 본 발명은 인지기능장애를 예방 및 치료 효능 또는 기억력 및 학습 능력의 증진 효능을 가지는 자색당근 발효추출물의 의약 및 식품으로서의 기초적인 자료를 제공한다.
도 1은 실험 디자인에 대한 모식도이다.
도 2는 안토시아닌의 화학구조식이다.
도 3은 실험동물의 해마에서 β-아밀로이드의 축적 정도를 측정한 결과이다.
도 4는 실험동물을 이용한 수동 회피 시험 결과이다.
a,b,c다른 윗첨자를 갖는 동일 컬럼의 값들은 터키 검정에 의해 유의적인 차이를 나타냄(P<0.05). †치매 대조군 (CON)과 정상 대조군 (Normal-CON)간의 유의적인 차이(P<0.05).
도 5는 실험동물을 이용한 수중 미로 시험 결과이다.
a,b,c다른 윗첨자를 갖는 동일 컬럼의 값들은 터키 검정에 의해 유의적인 차이를 나타냄(P<0.05). †치매 대조군 (CON)과 정상 대조군 (Normal-CON)간의 유의적인 차이(P<0.05).
도 6은 실험동물을 이용한 일반 운동 활성 시험 결과이다.
a,b,c다른 윗첨자를 갖는 동일 컬럼의 값들은 터키 검정에 의해 유의적인 차이를 나타냄(P<0.05). †치매 대조군 (CON)과 정상 대조군 (Normal-CON)간의 유의적인 차이(P<0.05).
도 2는 안토시아닌의 화학구조식이다.
도 3은 실험동물의 해마에서 β-아밀로이드의 축적 정도를 측정한 결과이다.
도 4는 실험동물을 이용한 수동 회피 시험 결과이다.
a,b,c다른 윗첨자를 갖는 동일 컬럼의 값들은 터키 검정에 의해 유의적인 차이를 나타냄(P<0.05). †치매 대조군 (CON)과 정상 대조군 (Normal-CON)간의 유의적인 차이(P<0.05).
도 5는 실험동물을 이용한 수중 미로 시험 결과이다.
a,b,c다른 윗첨자를 갖는 동일 컬럼의 값들은 터키 검정에 의해 유의적인 차이를 나타냄(P<0.05). †치매 대조군 (CON)과 정상 대조군 (Normal-CON)간의 유의적인 차이(P<0.05).
도 6은 실험동물을 이용한 일반 운동 활성 시험 결과이다.
a,b,c다른 윗첨자를 갖는 동일 컬럼의 값들은 터키 검정에 의해 유의적인 차이를 나타냄(P<0.05). †치매 대조군 (CON)과 정상 대조군 (Normal-CON)간의 유의적인 차이(P<0.05).
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
자색당근 추출물
자색당근에 정제수를 1:2(v:v)로 넣고 70℃에서 3시간 열수 추출하고 이것을 60℃에서 물을 증발시켜 10배 농축하여 사용하였다.
곰팡이균주를 이용한 자색당근의 발효
자색당근의 발효에 사용된 곰팡이 균주는 Aspergillus Oryzae SRCM 23 균주이며, Aspergillus Oryzae는 YM 아가(Difco)에서 3일간 계대배양 한 뒤 100 ml YM 배지(Difco)에 YM 아가 플레이트에 계대 배양한 균주를 일정한 크기로 절단하여(0.5 cm X 0.5 cm, 정사각형, 1개) 접종하였다. 접종한 YM 배지를 진탕배양기(25℃, 160 rpm)에서 3일(72시간) 배양 한 후 동일한 100 ml YM 배지(Difco)에 전 배양한 Aspergillus Oryzae의 포자 한 개를 접종하여 진탕배양기(25℃, 160 rpm)에서 72시간 동안 본 배양하여 자색당근 발효에 이용하였다.
자색당근의 발효는 자색당근액을 기본 배지로하여, 배지를 121℃, 1.5기압에서 15분간 가압멸균하고, 상온까지 냉각시킨 후, Aspergillus Oryzae 접종액을 1% (v/v)로 접종하고 진탕배양기(25℃, 160 rpm)에서 120시간 동안 통기 배양하여 자색당근을 발효하였다. 제조된 발효액은 원심분리(12,000 rpm, 4℃, 30분)를 통하여 균체를 제거하여 분석에 사용하였다.
유산균을 이용한 자색당근의 발효
자색당근의 발효에 사용된 유산균은 Lactobacillus plantarum SRCM 9균주이며, Lactobacillus plantarum는 MRS 아가 플레이트(Difco)에 계대배양 한 뒤, 100 ml MRS 배지(Difco)에 접종하여 진탕배양기(37℃, 160 rpm)에서 24시간 동안 본 배양하여 균수를 1.0 X 106 CFU/ml 수준으로 조절하여 자색당근 발효에 이용하였다. 자색당근의 발효는 자색당근액을 기본 배지로하여, 배지를 121℃, 1.5기압에서 15분간 가압멸균하고, 상온까지 냉각시킨 후, Lactobacillus plantarum 접종액을 1% (v/v)로 접종하고 진탕배양기(30℃, 160 rpm)에서 120시간 동안 통기 배양하여 자색당근을 발효하였다. 제조된 발효액은 원심분리(12,000 rpm, 4℃, 30분)를 통하여 균체를 제거하여 분석에 사용하였다.
실험 디자인
실험 동물에 췌장 제거를 해서 제2형 당뇨병을 유발시키고 바로 군을 나누고 고지방식이와 함께 정해진 안토시아닌과 파이토알렉신을 함유한 자색당근 추출물과 발효 추출물을 2주 동안 공급하고 치매와 뇌졸중을 유발시키고 5주 동안 정해진 안토시아닌함유 식이를 공급하였다. β-아밀로이드(25-32)를 뇌의 해마 부위인 CA1으로 주입하여 기억력 장애를 일으킨 백서를 만들어 치매 동물 모델로 사용하였다. 자색당근 추출물은 Lactobacillus plantarum 또는 Aspergillus oryzae로 발효시킨 후 고지방식이에 2% 첨가하여 β-아밀로이드(25-32)를 주입하여 기억력 장애를 일으킨 실험 동물에 6주 공급하였다. 실험군은 정상대조군(Normal control; β-아밀로이드를 주입하지 않은 군; 고지방식이), 대조군(CON; β-아밀로이드를 주입하여 기억력장애를 일으킨 백서; 고지방식이), BC(β-아밀로이드를 주입하여 기억력장애를 일으킨 백서; 고지방식이+자색당근추출물), FBAO(β-아밀로이드를 주입하여 기억력장애를 일으킨 백서; 고지방식이+Aspergillus oryzae로 발효한 자색당근추출물), FBLP(β-아밀로이드를 주입하여 기억력장애를 일으킨 백서; 고지방식이+Lactobacillus plantarum로 발효한 자색당근추출물)로 구성하였다.
자색당근 발효 방법은 실험 방법에 명시하였으며 발효 후에 필터링하여 균을 제거한 후 사용하였다. 단기 기억력은 수동 회피 시험(passive avoidance test)으로 측정하였으며, 공간기억력은 수중 미로로 측정하였으며, 뇌의 해마에 축적된 β-아밀로이드 양은 면역조직화학 방법으로 측정하였다.
실험 결과
자색당근에 함유된 총 안토시아닌 함량
자색당근 추출물과 자색당근 발효 추출물의 총 안토시아닌 함량은 표 1과 같다. 자색당근 발효 추출물 중 Aspergillus oryzae 발효물에 함유된 총 안토시아닌 함량은 자색당근 추출물에 비해서 높은 값을 나타냈다(표 1).
| - | 자색당근 추출물 | Lactibacillus plantarum 발효 |
Aspergillus oryzae 발효 |
| 총 안토시아닌 양(mg/g) | 46.58±3.94b | 43.19±4.72b | 59.83±6.66a |
자색당근 추출물에 함유된 안토시아닌 종류와 함량
자색당근 추출물은 LC로 분석하였을 때 5개의 피크를 나타냈고 이것은 안토시아닌의 표준인 시아니딘-3-글루코시드로 계산하여 μg/g 건조 자색당근 추출물로 나타냈다. 도 2에서 보듯이 자색당근에 함유된 안토시아닌은 R1에 OH가 결합되어 있는 시아니딘 계통의 화합물이며 이것은 pH가 높아질 때 물의 친핵성 첨가 반응에 의해서 분해되어 색을 잃을 수 있게 된다.
본 발명에서는 시아니딘이 파괴되지 않도록 할 수 있는 방법을 연구하였으며 아스코르브산이 가장 적당한 방법인 것을 규명하였다(한국식생활문화학회지 28(3): 293-302, 2013).
| 안토시아닌 종류 | 양 |
| 3-갈락토시드-자일로시드-글루코시드-페룰산(cyd-3-gal-xyl-glc-fer) | 63.5 μg/g |
| 시아니딘-3-갈락토시드자일로시드(cyd-3-gal-xyl) | 27.7 μg/g |
| 시아니딘-3-갈락토시드-자일로시드-글루코시드-쿠마르산(cyd-3-gal-xyl-glc-coum) | 17.3 μg/g |
| 시아니딘-3-갈락토시드-자일로시드-글루코시드-시나픽산 (cyd-3-gal-xyl-glc-sin) | 7.8 μg/g |
| 시아니딘-3-갈락토시드-자일로시드-글루코시드(cyd-3-gal-xyl-glc) | 2.4 μg/g |
자색당근 발효 추출물에 함유된 안토시아닌 종류와 함량
자색당근을 Aspergillus Oryzae 또는 Lactobacillus plantarum 발효시켰을 때 갈변은 감소하고 총 안토시아닌 함량도 Aspergillus oryzae 발효한 자색당근에서 높았다. 발효 시 R1에 아세틸화된 페오니딘의 생성이 증가하였다. 그러므로 발효 자색당근 추출물의 지표 성분은 페오니딘으로 정하였다. 발효하지 않은 자색당근에는 페오니딘-xyl-gal은 거의 함유되어 있지 않았는데, Aspergillus Oryzae으로 발효시켰을 때 페오니딘-xyl-gal의 함량 12.4 μg/g 건조 자색당근 추출물이었고, Lactobacillus plantarum로 발효시켰을 때는 페오니딘-xyl-gal이 7.7 μg/g 건조 자색당근 추출물이었다.
해마에 β-아밀로이드 축적
대조군에서는 해마에 β-아밀로이드 축적이 높았으며 이것은 자색당근(BC)에 의해서 감소하였고, Aspergilus oryzae(FBAO)나 Lactobacillus platum(FBLP) 자색당근의 발효추출물을 투여한 경우, 더욱 많이 감소하였다(도 3).
단기 기억력 변화
수동 회피 시험으로 단기 기억력을 살펴보면 자색당근 추출물(BC), Aspergillus oryzae로 발효한 자색당근추출물(FBAO), Lactobacillus plantarum로 발효한 자색당근추출물(FBLP)을 식이에 2% 혼합하여 투여하였다. 정상백서에 비해 치매대조군(CON)은 암실에 들어가는 머무름(latency) 시간이 감소하였고 이것은 1일에 암실에 들어갔을 때 전기 자극을 기억하자 못하기 때문으로 단기 기억력이 저하되었다는 것을 나타내주는 것이다(도 4). 치매백서에서 자색당근(BC)이 치매대조군에 비해서 암실로 들어가는 머무름 시간이 증가하였지만 FBAO와 FBLP를 투여한 군에서 머무름 시간이 더욱 증가하여 정상대조군과 유사한 결과를 나타냈다(도 4). 또한, 암실로 들어갈 때까지 기다려주는 시간이 100초이므로 100초 동안 암실로 들어가는 백서의 수를 세어 전체 샘플 사이즈 중에 퍼센트로 계산하였을 경우, 대조군이 백서의 수가 가장 많았으며 이는 대조군의 단기 기억력이 저하되었다는 것을 뜻한다. 자색당근 추출물(BC)의 백서의 수는 치매군에 비해서 적었고, 황국균 발효 자색당근추출물(FBAO)과 유산균 발효자색당근추출물(FBLP)은 자색당근 추출물군에 비해서 더 적었다. 즉, 치매대조군은 정상대조군에 비해서 단기 기억력이 저하되었으며, 단기기억력은 BC보다 FBAO와 FBLP군에서 더 좋았다(도 4).
공간 기억력 변화
공간기억력은 수중 미로로 측정하였는데 그 결과는 단기 기억력과 유사하였다. 수중 미로 시험은 실제 시험 전에 3일 동안 1일에 1번씩 수중 미로를 연습을 시키고 5 구역(zone)에 놓은 플랫폼을 찾는 연습을 시킨 후 5일 째에 5 구역에 플랫폼 없이 5 구역을 찾는 실험을 실시하였다. 5 구역에 갈 때까지의 시간이 짧을수록 공간 기억력이 좋은 것인데 정상대조군에 비해 치매대조군이 가장 길어서 치매대조군은 공간 기억력이 저하되었다는 것을 알 수 있었고 자색당근 추출물(BC)은 치매대조군에 비해 5 구역을 찾는 시간이 차이가 없었다. 반면에 Lactobacillus plantarum로 발효한 자색당근추출물(FBLP)과 Aspergillus oryzae로 발효한 자색당근추출물(FBAO)는 대조군이나 BC군에 비해 5 구역을 가장 빨리 찾아 머무름(latency) 시간이 가장 짧았다(도 5). 5 구역에 플랫폼이 없어서 5 구역에 가는데 빈도가 높고 머무는 시간이 길수록 공간 기억력이 좋은 것인데 이 경우도 치매대조군이 가장 빈도도 낮고 머무는 시간도 짧았으며 BC는 치매대조군과 유사하게 빈도가 낮았으나, FBLP와 FBAO가 높이 증가하여 FBLP와 FBAO가 공간 기억력을 향상시킨다는 것을 알 수 있었다(도 5).
일반 운동 활성
일반 운동 활성은 치매가 발생할 때 저하되는 것으로 알려져 있으며, 실제로 정상대조군에 비해서 치매군에서 일반 운동 활성이 적었으며 자색당근 추출물 중 Aspergillus oryzae로 발효시킨 것을 투여한 FBAO군에서 높았다(도 6).
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 (10)
- 자색당근 발효추출물을 유효성분으로 포함하는 인지기능장애(cognitive disorder) 예방 또는 치료용 약제학적 조성물로서 상기 인지기능장애는 치매, 파킨슨병, 빈스완거 병, 학습장애, 경도 인지 장애, 픽병, 실인증, 건망증, 실어증, 실행증 또는 섬망인 것을 특징으로 하는 조성물.
- 자색당근 발효추출물을 유효성분으로 포함하는 기억력 및 학습 능력 증진용 식품 조성물.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 자색당근 발효추출물은 아스퍼질러스(Aspergillus) 속 미생물 또는 유산균(lactic acid bacteria)으로 발효시킨 자색당근 추출물인 것을 특징으로 하는 조성물.
- 제 3 항에 있어서, 상기 아스퍼질러스 속 미생물은 아스퍼질러스 아와모리(Aspergillus awamori), 아스퍼질러스 피큠(Aspergillus ficuum), 아스퍼질러스 나이거(Aspergillus niger), 아스퍼질러스 오라이재(Aspergillus oryzae) 및 아스퍼질러스 소재(Aspergillus sojae)로 구성된 군으로부터 선택되는 미생물인 것을 특징으로 하는 조성물.
- 제 3 항에 있어서, 상기 유산균은 락토코커스(Lactococcus), 락토바실러스(Lactobacillus), 류코노스톡(Leuconostoc), 프로리오니박테리움(Propionibacterium), 엔테로코커스(Enterococcus), 비피도박테리움(Bifidobacterium), 스트렙토코커스(Streptococcus) 및 페디오코커스(Pediococcus)로 구성된 군으로부터 선택되는 유산균인 것을 특징으로 하는 조성물.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 조성물은 뇌조직의 베타-아밀로이드 축적(accumulation)을 감소시키는 것을 특징으로 하는 조성물.
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- 자색당근 발효추출물을 유효성분으로 포함하는 인지기능장애 예방 또는 개선용 식품 조성물로서 상기 인지기능장애는 치매, 파킨슨병, 빈스완거 병, 학습장애, 경도 인지 장애, 픽병, 실인증, 건망증, 실어증, 실행증 또는 섬망인 것을 특징으로 하는 조성물.
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