KR101649830B1 - 방사무늬김 추출물을 함유하는 당뇨병의 예방 또는 치료용 조성물 - Google Patents

방사무늬김 추출물을 함유하는 당뇨병의 예방 또는 치료용 조성물 Download PDF

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제주대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 방사무늬김(Pyropia yezoensis) 추출물 또는 이의 분획물을 유효성분으로 포함하여 당뇨병 또는 당뇨 합병증 예방 또는 치료/완화용 조성물을 제공하는 것이다.

Description

방사무늬김 추출물을 함유하는 당뇨병의 예방 또는 치료용 조성물{Composition for preventing or treating diabetes containing Pyropia yezoensis extract}
본 발명은 방사무늬김(Pyropia yezoensis) 추출물 또는 이의 분획물을 유효성분으로 포함하여, 당뇨병 또는 당뇨 합병증 예방 또는 치료/완화 활성을 가지는 조성물에 관한 것이다.
당뇨병은 췌장에서 분비되는 인슐린의 부족 또는 작용의 이상이 원인이 되어 혈당치가 상승하고 영양소가 원활하게 이용되지 못하게 되는 질병으로, 혈당이 소변으로 배설되거나 혈액 중의 콜레스테롤 혹은 중성지방으로 바뀌는 질병이다.
당뇨병에 걸리게 되면 체내에서 필요로 하는 만큼의 인슐린을 만들지 못하거나 생산된 인슐린이 세포에 제대로 작용하지 못하게 되고 혈당치가 높아지며 소변으로 높아진 여분의 당이 배설됨으로써 기운이 없어지고 쉽게 피로를 느끼게 되는 증상이 나타난다.
우리나라에서는 성인 중에 약 5 %가 당뇨병 질환자인 것으로 알려져 있고, 이 당뇨병은 치료를 제대로 하지 않을 경우 당뇨병성 망막증이나 당뇨병성 신증과 혈관장애, 신경장애 및 동맥경화 합병증 등을 일으키는 것으로 합병증은 전체 사망원인 중 세 번째를 차지하고 있는 심각한 질병이다.
당뇨병의 치료를 목적으로 한 약제는 이미 개발이 되어 있어서, 일종의 자가면역질환인 인슐린 의존성 당뇨병[type 1 diabetes mellitus; insulin-dependent diabetes mellitus(IDDM)]에 대해서는 인슐린 제제가 유효하며, 인슐린 비의존성 당뇨병[type 2 diabetes mellitus; non-insulin-dependent diabetes mellitus(NIDDM)]에는 술포닐우레아제 [sulphonylurease(tolbutamide, chloropropamide, glibenclamide 등)]와 biguanides(metofrmin)계의 약제가 사용되고 있다.
하지만, 당뇨병의 치료에는 이러한 약제사용과 함께 식이요법과 재수화 요법(rehydration therapy)을 병용하여 지속적으로 관리하는 것이 필수적이다. 그러므로, 장기간 복용하여도 부작용이 적은 천연물 유래 신규 약물이나, 일상적인 식사와 동일한 방법으로 자연스럽게 섭취함으로써 예방효과를 비롯하여 치료에도 유효한 작용을 갖는 기능성 식품의 개발이 절실하다고 할 수 있다.
당뇨병 치료에 효과가 있다고 보고된 천연물로서는 감귤 유산균 발효물을 이용한 항당뇨 조성물(국내등록특허 제10-146216호), 해당화 추출물 여주잎 등의 혼합추출물 등의 항당뇨 조성물(국내공개특허 제10-2015-0097963호) 등이 있다.
본 발명의 목적은 당뇨병 또는 당뇨 합병증의 예방, 치료 또는 완화에 활성을 가지는 방사무늬김(Pyropia yezoensis) 추출물 또는 이의 분획물을 포함하는 조성물을 약학 조성물 또는 식품 조성물로써 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 당뇨병 또는 당뇨 합병증의 예방 또는 치료용 약학적 조성물은 방사무늬김(Pyropia yezoensis) 추출물 또는 이의 분획물을 유효성분으로 포함한다.
상기 방사무늬김 추출물은 방사무늬김의 에탄올 추출물 또는 주정 추출물일 수 있다.
상기 방사무늬김 추출물의 분획물은 방사무늬김의 추출물의 헥산 분획물을 포함하는 것일 수 있다.
상기 방사무늬김 추출물의 분획물은 방사무늬김의 에탄올 추출물 또는 주정 추출물의 헥산분획물을 포함하는 것일 수 있다.
상기 당뇨병은 제2형 당뇨병일 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 당뇨병 또는 당뇨 합병증의 예방 또는 개선용 식품조성물은 방사무늬김(Pyropia yezoensis) 추출물 또는 이의 분획물을 포함한다.
상기 방사무늬김 추출물은 방사무늬김의 에탄올 추출물 또는 주정 추출물일 수 있다.
상기 방사무늬김 추출물의 분획물은 방사무늬김의 추출물의 헥산 분획물을 포함하는 것일 수 있다.
상기 방사무늬김 추출물의 분획물은 방사무늬김의 에탄올 추출물 또는 주정 추출물의 헥산분획물을 포함하는 것일 수 있다.
상기 당뇨병은 제2형 당뇨병일 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 조성물의 제조방법은, 방사무늬김(Pyropia yezoensis)을 에탄올 또는 주정을 포함하는 추출용매에 넣고 추출과정을 진행하여 방사무늬김 추출물을 얻는 추출단계; 또는 방사무늬김(Pyropia yezoensis)을 에탄올 또는 주정을 포함하는 추출용매에 넣고 추출과정을 진행하여 방사무늬김 추출물을 얻고 상기 방사무늬김 추출물을 헥산, 클로로포름, 에틸아세테이트, 물 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 분획용매를 이용하여 방사무늬김 추출물의 분획물을 얻는 분획단계;를 포함하여, 알파-글루코시다아제(α-glucosidase) 저해 활성과 근육세포 내의 글루코오즈 흡수(glucose uptake) 촉진 활성을 가지는 방사무늬김 추출물 또는 이의 분획물을 포함하는 조성물을 제조할 수 있다.
본 명세서에서, "유효성분"이란 단독으로 목적하는 활성을 나타내거나 또는 그 자체는 활성이 없는 담체와 함께 활성을 나타낼 수 있는 성분을 의미한다.
본 명세서에서, "당뇨", "당뇨병", "당뇨관련질환" 등의 표현은 제1형 당뇨병과 제2형 당뇨병을 포함하는 당뇨병과, 이와 관련된 질환으로 고혈당증(hyperglycemia), 고인슐린혈증(hyperinsulinemia), 내당능 이상(impaired glucose tolerance), 공복혈당장애(impaired fasting glucose), 지질대사이상(dyslipidemia), 고중성지방혈증(hypertriglyceridemia), 인슐린 저항(insulin resistance) 등의 질환을 의미하며, 이를 대표하여 당뇨 또는 당뇨병이라는 표현을 사용한다.
본 명세서에서, "당뇨합병증"은 당뇨합병증으로 분류될 수 있는 질환이라면 이에 해당하며, 예를 들어 당뇨성 신변증, 당뇨성 간변증, 고혈압, 동맥 경화증, 뇌졸중, 심부전증, 면역억제, 당뇨병성 망막증 등의 질환을 의미한다.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
방사무늬 김(Porphyra yezoensis)운 홍조류 김파랫과의 해조(海藻)로, 길이는 5 내지 20cm, 나비는 2 내지 8cm이고, 몸은 한 층의 세포로 된 잎 모양이며, 성숙 초기에는 무성 생식을 하다가 나중에는 유성 생식을 하는 특징을 가진다. 국내에서 10월에 어린 엽체가 나타나고 12월 초까지 성숙한 개체로 자라나며, 12월에서 이듬해 5월까지 번성하는 종이다.
본 발명의 발명자들은 방사무늬김 에탄올 또는 주정 추출물, 그리고 이의 분획물들이 생체 내 당 가수분해 효소인 알파-글루코시다아제(α-glucosidase), 베타 아밀라이제(β-amylase) 등에 저해 효능을 보이는 등, 당뇨 치료 및 예방 소재로 활용에 적합하다는 점을 확인하고 본 발명을 완성했다.
본 발명의 일 실시예에 따른 당뇨병 또는 당뇨 합병증의 예방 또는 치료용 약학적 조성물은, 방사무늬김(Pyropia yezoensis) 추출물 또는 이의 분획물을 유효성분으로 포함한다.
상기 방사무늬김은, 국내, 일본 또는 중국에서 자생 또는 양식하는 방사무늬김을 적용하는 것이 좋고, 국내의 전라도와 충정도 등지에서 겨울(11월 내지 2월 사이)에 채집된 것이 적용될 수 있다.
상기 방사무늬김 추출물은 방사무늬김을 세척, 건조, 분쇄한 분쇄물 또는 동결건조물을 추출용매에 침지하여 추출하는 방법, 열수추출하는 방법 등을 적용해서 얻을 수 있고, 좋게는 건조 및 냉동 보관된 방사무늬김을 건조 및 파쇄하여 추출용매에 침지하여 추출하는 내침의 방법으로 추출하여 얻어진 것일 수 있다.
상기 추출용매로는, 물, 유기용매 또는 이들의 혼합용매를 사용할 수 있다.
상기 유기용매는 주정, 메탄올(methanol), 에탄올(ethanol), 프로판올(propanol), 이소프로판올(isopropanol), 부탄올(butanol), 아세톤(acetone), 에테르(ether), 벤젠(benzene), 클로로포름(chloroform), 에틸아세테이트(ethyl acetate), 메틸렌클로라이드(methylene chloride), 헥산(hexane) 및 시클로헥산(cyclohexane)으로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 또는 둘 이상일 수 있고, 구체적으로, 주정, 메탄올(methanol), 에탄올(ethanol), 프로판올(propanol), 이소프로판올(isopropanol) 및 부탄올(butanol)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 둘 이상일 수 있으며, 더욱 구체적으로 에탄올, 주정 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
상기 유기용매의 농도는 50%(v/v) 내지 100%(v/v)일 수 있고, 60%(v/v) 내지 90%(v/v)일 수 있으며 이러한 농도의 범위로 유기용매인 추출용매를 적용하는 경우 추출 수율을 향상시킬 수 있다.
상기 추출용매의 사용량은 상기 방사무늬김의 1배 내지 20배의 부피량만큼일 수 있고, 추출과정이 완료되어 얻어진 추출액(조추출액)은 선택적으로 감압, 농축, 건조 또는 정제 과정을 추가로 수행하여 방사무늬김 추출물로 회수할 수 있다.
상기 추출 방법으로 용매가 증발되는 것을 방지한 상태에서 50℃ 내지 100℃의 온도 조건에서 1시간 내지 20시간 가열하여 추출하거나, 5℃ 내지 37℃의 온도 조건에서 1일 내지 15일간 침적시켜 유효성분을 추출할 수 있다.
상기 방사무늬김 추출물은 방사무늬김의 에탄올 또는 주정 추출물일 수 있으며, 상기 방사무늬김 추출물의 분획물은 방사무늬김 추출물의 헥산 분획물, 클로로포름 분획물, 에틸아세테이트 분획물, 또는 물 분획물을 포함하는 것일 수 있다.
구체적으로, 상기 방사무늬김 추출물의 분획물은 상기 방사무늬김 에탄올 또는 주정 추출물의 용매를 제거한 후 물에 녹이고, 여기에 헥산 등 위에서 설명한 분획용매를 적용하여 격렬하게 혼합한 후 정치시켜 분리된 층으로부터 유효성분을 포함하는 분획물을 회수하는 방법으로 얻을 수 있다.
본 발명에서 방사무늬김 추출물의 분획물이 적용되는 경우, 헥산 분획물, 클로로포름 분획물, 또는 물 분획물을 포함하는 것이 알파-글루코시다아제(α-glucosidase) 저해 활성의 면에서 효과가 우수할 수 있고, 특히 헥산 분획물을 포함하는 경우에는 시판 약제인 메트포민보다 우수할 정도로 뛰어난 근육세포 내의 글루코오즈 흡수(glucose uptake) 촉진 활성을 가질 수 있는 점에서 좋다.
상기 방사무늬김(Pyropia yezoensis) 추출물 또는 이의 분획물을 유효성분으로 포함하는 조성물은 알파-글루코시다아제(α-glucosidase) 저해 활성을 가질 뿐만 아니라 근육세포 내의 글루코오즈 흡수(glucose uptake) 촉진 활성도 가진다는 점이 확인되어 제1형 당뇨병에도 적용이 가능하지만 제2형 당뇨병에도 적용이 가능하다는 장점을 가진다.
상기 약학 조성물은 상기 추출물 또는 분획물을 조성물 총 중량에 대하여 0.00001 중량% 내지 80 중량%로 포함할 수 있으며, 약학조성물이 적용되는 제형 등을 고려해 이 함량은 적절한 범위로 조절될 수 있다.
상기 약학 조성물은 약학적으로 허용되는 담체(carrier) 또는 첨가제를 포함할 수 있다. 본 명세서에서 상기 "약학적으로 허용되는" 의미는 유효성분의 활성을 억제하지 않으면서 적용(처방) 대상이 적응 가능한 이상의 독성을 지니지 않는다는 의미이다. 상기 "담체"는 세포 또는 조직 내로의 화합물의 부가를 용이하게 하는 화합물로 정의된다.
본 발명의 추출물 또는 분획물은 단독으로 또는 어떤 편리한 담체 등과 함께 혼합하여 투여될 수 있고, 그러한 투여 제형은 단회투여 또는 반복투여 제형일 수 있다.
상기 추출물 또는 분획물을 포함하는 약학 조성물은 고형 제제 또는 액상 제제일 수 있다.
고형 제제는 산제, 과립제, 정제, 캅셀제, 좌제 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 고형 제제에는 담체, 착향제, 결합제, 방부제, 붕해제, 활택제, 충진제 등이 포함될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 액상 제제로는 물, 프로필렌 글리콜 용액 같은 용액제, 현탁액제, 유제 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 적당한 착색제, 착향제, 안정화제, 점성화제 등을 첨가하여 제조할 수 있다. 예를 들어, 산제는 본 명세서의 유효 성분인 추출물과 유당, 전분, 미결정셀룰로오스 등 약제학적으로 허용되는 적당한 담체를 단순 혼합함으로써 제조될 수 있다. 과립제는 본 발명의 추출물 또는 분획물; 약학적으로 허용되는 적당한 담체; 및 폴리비닐피롤리돈, 히드록시프로필셀룰로오스 등의 약학적으로 허용되는 적당한 결합제를 혼합한 후, 물, 에탄올, 이소프로판올 등의 용매를 이용한 습식과립법 또는 압축력을 이용한 건식과립법을 이용하여 제조될 수 있다. 또한, 정제는 상기 과립제를 마그네슘스테아레이트 등의 약학적으로 허용되는 적당한 활택제와 혼합한 후, 타정기를 이용하여 타정함으로써 제조될 수 있다.
본 발명의 추출물 또는 분획물은 치료해야 할 질환 및 개체의 상태에 따라 경구제, 주사제(예를 들어, 근육주사, 복강주사, 정맥주사, 주입(infusion), 피하주사, 임플란트), 흡입제, 비강투여제, 질제, 직장투여제, 설하제, 트랜스더말제, 토피칼제 등으로 투여될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 투여 경로에 따라 통상적으로 사용되고 비독성인, 약학적으로 허용되는 운반체, 첨가제, 비히클을 포함하는 적당한 투여 유닛 제형으로 제제화될 수 있다.
본 발명의 약학 조성물은 매일 약 0.0001 mg/kg 내지 약 10 g/kg이 투여될 수 있으며, 약 0.001 mg/kg 내지 약 1 g/kg의 1일 투여 용량이 바람직하다. 그러나 상기 투여량은 상기 혼합물의 정제 정도, 환자의 상태(연령, 성별, 체중 등), 치료하고 있는 상태의 심각성 등에 따라 다양할 수 있다. 필요에 따라 편리성을 위하여 1일 총 투여량이 나누어지고 하루 동안 여러 번 나누어 투여될 수 있다.
본 발명의 약학 조성물은, 상기 조성물 내의 추출물의 함량은 질환의 증상, 증상의 진행 정도, 환자의 상태 등에 따라서 항당뇨 활성을 나타낼 수 있는 유효량을 적절히 조절 가능하며, 예컨대, 상기 추출물 또는 분획물의 양은 전체 조성물 총 중량을 기준으로 0.0001 중량% 이상, 구체적으로 0.001 중량% 이상일 수 있고, 80 중량% 이하, 구체적으로는 50 중량% 이하일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 식품조성물은 당뇨병 또는 당뇨 합병증의 예방 또는 개선 활성을 가지는 방사무늬김(Pyropia yezoensis) 추출물 또는 이의 분획물을 기능성 성분으로 포함한다.
방사무늬김, 이의 추출물(추출용매, 추출방법 등의 내용을 포함한다), 이의 분획물 등에 대한 내용은 위에서 설명한 것과 중복되므로 그 기재를 생략한다. 또한, 적용되는 당뇨병이나 그 활성에 대한 구체적인 내용도 위에서 설명한 내용과 중복되므로 그 기재를 생략한다.
상기 식품조성물은 상기 방사무늬김 추출물 또는 이의 분획물을 조성물 총 중량에 대하여 0.00001 중량% 내지 80 중량%로 포함할 수 있으며, 식품조성물에서 의도하는 기능성 또는 활성을 얻기에 적절한 범위로 그 함량은 조절될 수 있다.
상기 식품 조성물은, 허용 가능한 식품 보조 첨가제를 포함할 수 있으며, 식품의 제조에 통상적으로 사용되는 적절한 담체, 부형제 및 희석제를 더욱 포함할 수 있다.
본 명세서에서 "식품"은 영양소를 한 가지 또는 그 이상 함유하고 있는 천연물 또는 가공품을 의미하며, 구체적으로 어느 정도의 가공 공정을 거쳐 직접 먹을 수 있는 상태가 된 것을 의미하며, 통상적인 의미로서, 각종 식품, 기능성 식품, 음료, 식품 첨가제 및 음료 첨가제를 모두 포함하는 의미로 사용된다.
상기 식품의 예로서 각종 식품류, 음료, 껌, 차, 비타민 복합제, 기능성 식품 등이 있다. 추가로, 본 명세서의 식품에는 특수영양식품(예, 조제유류, 영,유아식 등), 식육가공품, 어육제품, 두부류, 묵류, 면류(예, 라면류, 국수류 등), 건강보조식품, 조미식품(예, 간장, 된장, 고추장, 혼합장 등), 소스류, 과자류(예, 스넥류), 유가공품(예, 발효유, 치즈 등), 기타 가공식품, 김치, 절임식품(각종 김치류, 장아찌 등), 음료(예, 과실,채소류 음료, 두유류, 발효음료류, 아이스크림류 등), 천연조미료(예, 라면 스프 등), 비타민 복합제, 알코올 음료, 주류 및 그 밖의 건강보조식품류를 포함하나 이에 한정되지 않는다. 상기 기능성 식품, 음료, 식품첨가제 또는 음료첨가제는 통상의 제조방법으로 제조될 수 있다.
상기 "기능성 식품"이란 식품에 물리적, 생화학적, 생물공학적 수법 등을 이용하여 해당 식품의 기능을 특정 목적에 작용, 발현하도록 부가가치를 부여한 식품군이나 식품 조성이 갖는 생체방어리듬조절, 질병 방지와 회복 등에 관한 체내조절기능을 생체에 대하여 충분히 발현하도록 설계하여 가공한 식품을 의미하며, 구체적으로는 당뇨 예방 또는 당뇨 증상 완화를 위한 건강 기능성 식품일 수 있다.
상기 기능성 식품에는 식품학적으로 허용 가능한 식품 보조 첨가제를 포함할 수 있으며, 기능성 식품의 제조에 통상적으로 사용되는 적절한 담체, 부형제 및 희석제를 더욱 포함할 수 있다.
또한, 상기 식품 조성물에서, 상기 추출물 또는 분획물의 양은 식품 조성물 총 중량의 0.00001 중량% 이상, 구체적으로 0.1 중량% 이상일 수 있고, 80 중량% 이하, 구체적으로 50 중량% 이하, 더욱 구체적으로 40 중량% 이하로 포함될 수 있으며, 상기 식품이 음료인 경우에는 식품 전체의 부피 100 ml 를 기준으로 0.001 g 이상, 구체적으로 0.01 g 이상, 50 g 이하, 구체적으로 10 g이하, 더욱 구체적으로 2g 이하의 비율로 포함될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 식품 조성물에는 그 유효성분 이외에 감미제, 풍미제, 생리활성 성분, 미네랄 등이 포함될 수 있다. 감미제는 식품이 적당한 단맛을 나게 하는 양으로 사용될 수 있으며, 천연의 것이거나 합성된 것일 수 있다. 구체적으로는 천연 감미제를 사용하는 경우인데, 천연 감미제로서는 옥수수 시럽 고형물, 꿀, 수크로오스, 프룩토오스, 락토오스, 말토오스 등의 당 감미제를 들 수 있다. 풍미제는 맛이나 향을 좋게 하기 위하여 사용될 수 있는데, 천연의 것과 합성된 것 모두 사용될 수 있다. 구체적으로는 천연의 것을 사용하는 경우이다. 천연의 것을 사용할 경우에 풍미 이외에 영양 강화의 목적도 병행할 수 있다. 천연 풍미제로서는 사과, 레몬, 감귤, 포도, 딸기, 복숭아 등에서 얻어진 것이거나 녹차잎, 둥굴레, 대잎, 계피, 국화 잎, 자스민 등에서 얻어진 것일 수 있다. 또 인삼(홍삼), 죽순, 알로에 베라, 은행 등에서 얻어진 것을 사용할 수 있다. 천연 풍미제는 액상의 농축액이나 고형상의 추출물일 수 있다. 경우에 따라서 합성 풍미제가 사용될 수 있는데, 합성 풍미제는 에스테르, 알콜, 알데하이드, 테르펜 등이 이용될 수 있다. 생리 활성 물질로서는 카테킨, 에피카테킨, 갈로가테킨, 에피갈로카테킨 등의 카테킨류나, 레티놀, 아스코르브산, 토코페롤, 칼시페롤, 티아민, 리보플라빈 등의 비타민류 등이 사용될 수 있다. 미네랄로서는 칼슘, 마그네슘, 크롬, 코발트, 구리, 불소화물, 게르마늄, 요오드, 철, 리튬, 마그네슘, 망간, 몰리브덴, 인, 칼륨, 셀레늄, 규소, 나트륨, 황, 바나듐, 아연 등이 사용될 수 있다.
또한, 본 발명의 식품 조성물은 상기 감미제 등 이외에도 필요에 따라 보존제, 유화제, 산미료, 점증제 등을 포함할 수 있다.
이러한 보존제, 유화제 등은 그것이 첨가되는 용도를 달성할 수 있는 한 극미량으로 첨가되어 사용되는 것이 바람직하다. 극미량이란 수치적으로 표현할 때 식품 조성물 전체 중량을 기준으로 할 때 0.0005 중량％ 내지 약 0.5 중량％ 범위를 의미한다. 사용될 수 있는 보존제로서는 소듐 소르브산칼슘, 소르브산나트륨, 소르브산칼륨, 벤조산칼슘, 벤조산나트륨, 벤조산칼륨, EDTA(에틸렌디아민테트라아세트산) 등을 들 수 있다. 사용될 수 있는 유화제로서는 아카시아검, 카르복시메틸셀룰로스, 잔탄검, 펙틴 등을 들 수 있다. 사용될 수 있는 산미료로서는 연산, 말산, 푸마르산, 아디프산, 인산, 글루콘산, 타르타르산, 아스코르브산, 아세트산, 인산 등을 들 수 있다. 이러한 산미료는 맛을 증진시키는 목적 이외에 미생물의 증식을 억제할 목적으로 식품 조성물이 적정 산도로 되도록 첨가될 수 있다. 사용될 수 있는 점증제로서는 현탁화 구현제, 침강제, 겔형성제, 팽화제 등을 들 수 있다.
본 발명의 식품조성물은 알파-글루코시다아제(α-glucosidase) 저해 활성 및/또는 근육세포 내의 글루코오즈 흡수(glucose uptake) 촉진 활성을 가지므로, 당뇨 예방용 식품의 첨가제, 당뇨환자용 식품의 첨가제 등으로도 구 활용도가 우수하다.
본 발명이 또 다른 일 실시예에 따른 조성물의 제조방법은, 알파-글루코시다아제(α-glucosidase) 저해 활성과 근육세포 내의 글루코오즈 흡수(glucose uptake) 촉진 활성을 가지는 방사무늬김 추출물 또는 이의 분획물을 포함하는 조성물을 제조하는 방법으로, 방사무늬김(Pyropia yezoensis)을 에탄올 또는 주정을 포함하는 추출용매에 넣고 추출과정을 진행하여 방사무늬김 추출물을 얻는 추출단계; 또는 방사무늬김(Pyropia yezoensis)을 에탄올 또는 주정을 포함하는 추출용매에 넣고 추출과정을 진행하여 방사무늬김 추출물을 얻고 상기 방사무늬김 추출물을 헥산, 클로로포름, 에틸아세테이트, 물 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 분획용매를 이용하여 방사무늬김 추출물의 분획물을 얻는 분획단계;를 포함한다.
상기 방사무늬김, 추출용매, 추출방법, 분획방법, 등에 대한 설명은 위에서 설명한 내용과 중복되므로 그 기재를 생략한다.
본 발명의 방사무늬김(Pyropia yezoensis) 추출물 또는 이의 분획물을 유효성분으로 포함하는 조성물은 알파-글루코시다아제(α-glucosidase) 저해 활성과 근육세포 내의 글루코오즈 흡수(glucose uptake) 촉진 활성을 동시에 가지는 것이 확인되어, 당뇨병 또는 당뇨 합병증 예방 또는 치료/완화용 약학조성물 또는 식품조성물로 활용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에서 제조한 방사무늬 김의 에탄올 추출물 유래 분획물에 대한 α-glucosidase 저해 효능 평가 결과.
도 2는 본 발명의 실시예 1에서 제조한 방사무늬 김의 에탄올 추출물의 n-hexane 분획물(PYH)의 근육세포내 glucose uptake에 대한 효능 평가 결과.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
< 방사무늬김 추출물의 제조>
방사무늬김은 2014년 11월 내지 2015년 2월 채집되어, 염 및 각종 이물질을 제거하기 위하여 3회 이상 수세하여, 원적외선을 이용해 건조된 후 실험에 사용되기 전까지 영하 20 ℃ 이하에서 냉동 보관되었다.
건조된 방사무늬김은 분쇄기를 이용하여 분말로 분쇄된 후, 70 중량%의 에탄올 또는 주정을 이용하여 25 ℃에서 24 시간 동안 3회 추출되어 방사무늬김의 에탄올 또는 주정 추출물을 얻은 후, 이 추출물을 강압식 농축기를 이용하여 농축하여 이후 분획물 제조에 사용되었다.
< 방사무늬김 추출물의 분획물 제조>
위의 방법으로 제조한 방사무늬김의 에탄올 또는 주정 추출물을 헥산(n-hexane), 클로로포름(chloroform), 에틸 아세테이트(ethyl acetate), 물(water)을 이용하여 각각 에탄올 또는 주정이 제거된 방사무늬김 추출물에 1:1 부피로 하여 각각 헥산, 클로로포름, 에틸 아세테이트를 차례로 분액깔대기를 이용하여 각 분획물을 획득하였고(25℃에서 분액 될 때까지 6~12시간 보관), 제조된 분획물을 각각 건조하여 이후 활성평가에 이용하였다.
방사무늬김의 에탄올 또는 주정 추출물의 분획물로, 헥산 분획물, 클로로포름 분획물, 에틸아세테이트 분획물, 그리고 물 분획물은 각각 PYH(n-Hexane), PYC(chloroform), PYE(ethyl acetate), PYW(물)로 이후 약칭하며, 도면에도 동일한 약칭을 적용하였다.
< 방사무늬김 추출 분획물의 활성 평가>
1. 알파-글루코시다아제(α- glucosidase ) 저해 활성 평가 방법
알파-글루코시다아제(α-glucosidase) 저해 효능평가는 색소생산성법(chromogenic method)을 이용하여 아래의 방법으로 평가되었다.
효소로는 효모로부터 얻어진 알파-글루코시다아제(Sigma, USA)를, 기질로는 p-니트로페닐-a-D-글루코피라노시드(p-nitrophenyl-a-D-glucopyranoside, Fluka chemia, Germany)를 사용하였다.
효소인 알파-글루코시다아제는 2 g/l BSA(bovine serum albumin)와 0.2 g/l NaN3가 포함된 인산완충액(phosphate buffer, pH7.0)에 0.7 U/ml가 되도록 녹여서 효소 용액으로 사용하였으며, 기질인 p-니트로페닐-a-D-글루코피라노시드는 인산완충액(phosphate buffer, pH7.0)에 5 mM이 되도록 녹여서 기질용액으로 사용하였다.
위에서 설명한 방법으로 제조한 방사무늬김 추출물의 분획물을 DMSO(dimethyl sulfoxide)에 녹여서 활성평가용 시료 제조하고, 이들을 각각 microplate에 20 μl씩 처리하였다. 무처리구에는 DMSO를 20 μl씩 처리하였다.
이렇게 준비된 microplate에 효소 용액을 100 μl씩 첨가하여 섞어주고 microplate reader를 이용하여 405 nm에서 흡광도를 측정(1차측정)하였다. 5분 동안 실온에서 전 반응시킨 후에, 상기 흡광도를 측정한 microplate에 기질 용액을 100 μl씩 첨가하고 5분 동안 실온에서 반응시킨 후에 405 nm에서 다시 흡광도를 측정(2차측정)하였다.
각각 무첨가의 측정된 흡광도와 활성평가용 시료의 측정된 흡광도와의 차이를 무처리구와 비교하여 저해율을 계산하였으며 실험은 3반복으로 수행하였으며 그 결과를 도 1에 나타내었다. 양성대조군으로는 알파-글루코시다아제 저해제로 잘 알려진 아카보즈(Acarbose)를 사용하였다. 이때, 저해율은, "저해율(%)=(Control 흡광도 - Sample 흡광도)*100/ Control 흡광도"으로 계산하였다.
2. 글루코오즈 흡수(glucose uptake) 촉진 활성 평가 방법
마우스 근육세포(C2C12 myoblast)는 ATCC(American Type Culture Collection; Manassas, VA, USA)으로부터 분양 받아 실험에 사용하였다.
C2C12 myoblast 세포는 글루코오즈(glucose, 4.5 g/l) Dulbecco's modified Eagle's medium (DMEM; Gibco, Grand Island, NY) 배지에 10% Fetal Bovin Serum (FBS; Gibco, Grand Island, NY)와 100 units/ml penicillin streptomycin (Gibco, Grand Island, NY)을 첨가한 배지를 사용하여 배양하였다.
24 well plate에 5x104 cells/ml으로 위의 세포를 분주한 뒤, 약 80% confluent해졌을 때 분화배지로 교환하여 5일 동안 37℃, 5% CO2 조정된 CO2 배양기에서 배양하였다.
분화배지는 glucose(4.5 g/l) DMEM 배지에 2% heat-inactivated horse serum (DMEM; Gibco, Grand Island, NY)과 100 units/ml penicillin streptomycin을 첨가한 분화배지로 사용하였으며, 2일 마다 새 배지로 교환하였다.
5일째에 phosphate buffer로 2번 세척한 후 배지를 glucose(1.0 g/l) DMEM에 100 units/ml penicillin streptomycin을 첨가한 배지로 교환하고 방사무늬김 추출물의 분획물 시료를 처리하여 50 μM 2-[N-(7-nitrobenz-2-oxa 1,3-diazol-4yl) amino]-2-deoxy(2NBDG; Invitrogen, Carlsbad, CA)를 첨가하여 24시간 글루코오즈 흡수(uptake)를 유도하였다.
phosphate buffer로 2번 세척한 후 1% trolex (JT baker, phillipuburg, USA로 세포를 때어내어 96 black well plate에 형광광도를 분주하여 excitation 465 nm, emission 540 nm하에서 측정하여 glucose 흡수 정도를 확인하였고, 그 결과를 도 2에 나타내었다. 양성대조군으로는 메트포민(metformin)을 적용하였다.
3. 알파-글루코시다아제(α- glucosidase ) 저해 활성 평가 결과
도 1의 평가 결과를 참조하면, n-Hexane(PYH), chloroform(PYC), ethyl acetate(PYE), 물(PYW)을 이용한 분획물이 모두 알파-글루코시다아제 저해 활성이 있는 것으로 나타났다. 양성대조군으로 α-glucosidase 저해제로 잘 알려진 Acarbose를 적용했으며, 에틸 아세테이트 분획물을 제외하면 양성대조군과 알파 글루코시다아제 저해 활성 면에서 유사하거나 우수한 결과를 보여주었다. 또한, 분획물들 중에서 헥산 분획물이 가장 우수한 α-glucosidase 저해 효능을 보이는 것으로 확인되었다.
α-glucosidase는 장내세포막에 붙어 있는 소화 효소로서 고분자의 다당류를 가수분해하여 체내 흡수를 돕는다. 이들 효소의 저해는 혈중 내 glucose의 흡수를 막고, 또한 고혈당을 예방시켜준다. 그리므로, 방사무늬김 추출물의 n-hexane 분획물에는, 지방산, 색소체(β-카로텐을 포함한 모든 색소체), 스테롤계열 화합물, Terpenoid계열 화합물 등이 포함되어 있을 것으로 예측되며, 이러한 성분들과 함유 비율 등으로부터 α-glucosidase 우수한 저해효능을 나타낸 것으로 생각된다.
α-glucosidase 저해제로 가장 잘 알려진 Acarbose의 경우에는 본 연구에서 사용된 가장 높은 농도인 1 mg/ml에서 약 60% 정도의 저해 효능을 보인 반면, 방사무늬 김 추출물 유래 헥산(n-hexane) 분획물은 1 mg/ml 에서 가장 높은 95% 이상의 효능을 보여 기존 상업적 저해제보다도 우수한 효능을 보이는 것으로 확인되었다.
4. 글루코오즈 흡수(glucose uptake) 촉진 활성 평가 결과
가장 우수한 α-glucosidase 저해 활성을 보이는 방사무늬김 추출물의 헥산추출물(PYH)을 이용하여 근육세포(C2C12 myoblast)에 대한 독성을 보이지 않는 범위에서 세포 내 glucose 흡수(glucose uptake) 촉진 활성을 평가해 그 결과를 도 2에 나타냈다. 도 2를 참조하면, PYH는 세포 내 glucose 흡수(glucose uptake)를 증가시켜 혈당을 낮추는 효능을 보였다.
또한, 100 μg/ml에서 미처리 샘플의 결과와 비교하여 2.04 배의 높은 glucose uptake 효능을 보인 반면, 상업적 제제인 metformin은 250 μg/ml에서 1.4배로 PYH보다 낮은 효능을 보였다.
이는 당뇨 Type 2에서 glucose 내성(resistance)에 대한 치료방법으로서, 근육세포의 세포막에서 glucose의 세포 내 이동을 돕는 glut 4 transfer의 세포질로부터 세포막으로 이동(translocation)을 통해 당의 세포내 침투를 도와 혈중 당 함량을 낮추어 주는 결과를 의미하며, 이러한 메커니즘을 통하여 상기 방사무늬김 추출물의 분획물은 혈중 당을 근육세포로 흡수하도록 도울 것으로 생각된다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (7)

  1. 방사무늬김(Pyropia yezoensis) 추출물의 헥산 분획물을 유효성분으로 포함하는, 제2형 당뇨병 또는 이의 합병증의 예방 또는 치료용 약학적 조성물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 방사무늬김(Pyropia yezoensis) 추출물의 헥산 분획물을 포함하는, 제2형 당뇨병 또는 이의 합병증의 예방 또는 개선용 식품조성물.
  6. 삭제
  7. 삭제
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Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JI-HYEOK LEE 등, ‘Potential antidiabetes compound from Pyropia yezoensis, a marine red macroalga, regulates glucose transporter, GLUT-4 translocation through Akt and AMPK pathways’, Diabetes, 2015.6.,* *
Nippon Suisan Gakkaishi, 2009, 75권, 2호, 페이지 261-263* *
이지혁, ‘Biological effects of Pyropia yezoensis and identification of their chemical structures’, 제주대학교 대학원 박사학위 논문, 2015.2.* *

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