KR102493425B1 - 최소배지를 이용한 스피루리나 속 조류의 생산방법 - Google Patents

최소배지를 이용한 스피루리나 속 조류의 생산방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 NaHCO3, K2HPO4, MgSO4·7H2O 및 NaNO3를 포함하는 최소배지를 이용한 스피루리나 속 조류의 생산방법, NaHCO3, K2HPO4, MgSO4·7H2O 및 NaNO3 를 포함하는 스피루리나 속 조류 생산용 최소배지, 상기 방법으로 생산된 스피루리나 속 조류, 상기 스피루리나 속 조류를 포함하는 간질환 치료 또는 예방용 약학 조성물, 간기능 개선용 식품 조성물, 제1형 당뇨병 치료 또는 예방용 약학 조성물, 제1형 당뇨병 개선용 식품 조성물 및 사료 조성물에 관한 것이다. 본 발명에서 제공하는 스피루리나 속 조류의 생산방법을 이용하면, 배지에 포함되는 성분을 최소화할 수 있어, 스피루리나 속 조류를 경제적으로 생산할 수 있고, 상기 방법으로 생산된 스피루리나 속 조류는 당뇨병 증상 개선, 간기능 손상 예방, 간손상의 치료 등의 다양한 약리활성을 나타내므로, 약학적으로 향상된 활성을 나타내는 스피루리나 속 조류의 경제적인 생산에 널리 활용될 수 있을 것이다.

Description

최소배지를 이용한 스피루리나 속 조류의 생산방법{Method for Manufacturing Spirulina sp. Algae using minimal medium}
본 발명은 최소 배지를 이용한 스피루리나 속 조류의 생산방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 본 발명은 NaHCO3, K2HPO4, MgSO4·7H2O 및 NaNO3를 포함하는 최소배지를 이용한 스피루리나 속 조류의 생산방법, NaHCO3, K2HPO4, MgSO4·7H2O 및 NaNO3 를 포함하는 스피루리나 속 조류 생산용 최소배지, 상기 방법으로 생산된 스피루리나 속 조류, 상기 스피루리나 속 조류를 포함하는 간질환 치료 또는 예방용 약학 조성물, 간기능 개선용 식품 조성물, 제1형 당뇨병 치료 또는 예방용 약학 조성물, 제1형 당뇨병 개선용 식품 조성물 및 사료 조성물에 관한 것이다.
현재, 전세계적으로 경작되고 있는 농작물류는 인류의 주식량공급원으로 활용되어 왔으나, 농지 면적당 수확량이 많지 않고 태양 에너지의 이용률이 극히 낮다. 이에 비해서, 수중에서 태양 에너지와 이산화탄소, 소량 함유된 무기염류로 생육할 수 있는 미세 광합성 조류는 농작물의 생육이 불가능한 지역에서도 생육이 가능하고, 농작물과 비교하여 단위 경작면적당 20배 이상의 단백질을 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 다양한 종류의 유용물질과 미생물 혹은 동 식물 세포로부터 생산이 불가능한 천연의 희귀물질 생산이 가능하다. 더욱이, 세포의 크기가 큰 조류는 쉽게 침전되어 다양한 방법을 통한 추출 및 분리가 용이하고, 주에너지원으로 태양 에너지를 사용함으로써 지구상에 조사되는 태양에너지의 효율적이 이용이 가능하며, 탄소원으로 이산화탄소를 사용하고 부산물로 산소를 방출하는 광합성 과정을 갖고 있어 대기오염을 낮추는 기능까지도 가지고 있다.
이에 따라, 다양한 종류의 미세 광합성 조류가 연구되고 있는데, 주로 클로렐라(Chlorella) 속, 두날리엘라(Dunaliella) 속, 스피루리나(Spirulina) 속 등의 미세 광합성 조류에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히, 스피루리나 속 미세 광합성 조류(이하, '스피루리나 조류'라 함)는 다른 미세 광합성 조류에 비해 세포의 크기가 크고, 알칼리 오염성 환경에서도 쉽게 성장할 수 있는 조류로서, 식품, 의약, 공업용 제품 등의 다양한 제품에 응용되고 있다. 예를 들어, 대한민국 특허등록 제48714호에는 스피루리나 조류 분말을 포함하는 유해물질 또는 악취제거용 흡착제가 개시되어 있고, 대한민국 특허등록 제353888호에는 스피루리나 조류 분말을 포함하는 다이옥신 배설작용이 있는 츄잉껌 조성물이 개시되어 있으며, 대한민국 특허등록 제454224호에는 스피루리나 조류 분말을 포함하는 건강보조식품 조성물이 개시되어 있다. 이에 따라, 스피루리나 조류의 생산성을 향상시키려는 연구가 전 세계적으로 활발히 진행되고 있다.
최근에 들어, 우리나라에서도 스피루리나 조류의 효과적인 생산과 관련된 연구가 시작되고 있는데, 사계절이 뚜렷하고 계절에 따른 온도 변화 및 일조량의 차이가 심한 기후적인 특성 때문에, 스피루리나 조류의 야외배양보다는 실내배양과 관련된 연구가 진행되고 있다. 그러나, 스피루리나 조류가 가장 활발하게 생육할 수 있는 조건에서는 스피루리나 조류 이외의 다양한 식물성 조류 또는 미생물들이 함께 성장하기 때문에, 스피루리나 조류의 수율이 상대적으로 감소하고, 이로 인하여 스피루리나 조류의 생육에 적절한 환경을 실내에 조성하기 위하여 소요되는 비용에 비하여, 스피루리나 조류의 생산으로 얻어지는 부가가치가 크지 못하기 때문에, 이를 보다 경제적으로 생산할 수 있는 방법을 개발하려는 방향으로 연구가 진행되고 있으나, 실제적으로 활용되지 못하고 있는 실정이다.
예를 들어, 대한민국 특허공개 제2004-0073693호에는 NaOH 대신에 숯을 부가하여 pH를 조절하는 동시에 탄소원으로 활용하여 스피루리나 조류를 배양하는 방법이 개시되어 있으나, 숯이 배양액에 침전되어 pH 조절효과를 나타내지 못하고, 탄소원으로서도 활용되지 못할 뿐만 아니라, 침전된 숯에 스피루리나 조류가 흡착되어, 결과적으로는 생산성을 악화시킨다는 문제점이 있었고, 대한민국 특허공개 제2006-17033호에는 스피루리나 조류의 성장 최적화 및 최대 수확을 위하여, 질소 및 탄소의 농도를 조절한 배지 조성물이 개시되어 있으나, 생산성의 향상정도 보다 배양액의 단가상승 정도가 더 높아서, 실제로 활용되지 못하였다. 또한, 대한민국 등록특허 제0704436호에는 스피루리나 속 조류의 배양에 특화된 SOT 배지를 개발하고, 이를 이용하여 스피루리나 속 조류를 생산하는 방법이 개시되어 있으나, 상기 SOT 배지는 15종의 성분을 포함하여 배지의 생산단가가 높기 때문에, 스피루리나의 경제적 생산이 어렵다는 단점이 있었다.
만일, 종래의 배양방법에 비하여, 보다 경제적으로 스피루리나 속 조류를 생산하는 방법을 개발한다면, 스피루리나 조류의 상업적 이용면에서 획기적인 변화를 가져올 수 있을 것으로 예측되고 있다.
이러한 배경하에서, 본 발명자들은 보다 경제적으로 스피루리나 속 조류를 생산하는 방법을 개발하고자 예의 연구노력한 결과, 4종의 성분을 포함하는 스피루리나 속 조류 생산용 최소배지를 개발하고, 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 주된 목적은 NaHCO3, K2HPO4, MgSO4·7H2O 및 NaNO3 를 포함하는 배지를 이용한 스피루리나 속 조류의 생산방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 방법으로 생산된 스피루리나 속 조류를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 스피루리나 속 조류를 포함하는 간질환 치료 또는 예방용 약학 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 스피루리나 속 조류를 포함하는 간기능 개선용 식품 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 스피루리나 속 조류를 포함하는 제1형 당뇨병 치료 또는 예방용 약학 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 스피루리나 속 조류를 포함하는 제1형 당뇨병 개선용 식품 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 스피루리나 속 조류를 포함하는 사료 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 NaHCO3, K2HPO4, MgSO4·7H2O 및 NaNO3 를 포함하는 스피루리나 속 조류 생산용 최소배지를 제공하는 것이다.
본 발명자들은 경제적으로 스피루리나 속 조류를 생산하는 방법을 개발하기 위하여, 다양한 연구를 수행하던 중, 앞서 개발된 스피루리나 속 조류 배양용 SOT 배지(한국등록특허 제10-0704436호)를 개량하고자 하였다. 이에, 상기 SOT 배지를 구성하는 성분 중에서 스피루리나 속 조류의 배양에 필수적인 성분을 선별하고자 다양한 연구를 수행한 결과, NaHCO3, K2HPO4, MgSO4·7H2O 및 NaNO3 를 포함하는 최소배지를 사용할 경우 스피루리나 속 조류를 생산할 수 있음을 확인하였다.
그러나, 상기 최소배지를 사용할 경우에는 일정한 유속으로 배지를 순환시키지 않을 경우, 배양된 스피루리나 속 조류가 침전된 후, 부패하여 정상적인 배양이 진행되지 않는다는 단점이 있었다. 이에, 상기 최소배지를 사용하면서도 스피루리나 속 조류를 정상적으로 배양할 수 있는 배지의 유속을 선별한 결과, 30 내지 45 cm/sec의 속도로 배지를 순환시키는 것이 바람직함을 확인하였다.
한편, 상기 방법으로 생산된 스피루리나 속 조류는 종래의 스피루리나 속 조류 보다도 우수한 당뇨병 증상개선효과와 간기능 개선 효과를 나타냄을 확인하였다.
상술한 바와 같이, 4가지 성분을 포함하는 배지를 사용하여 스피루리나 속 조류를 생산하는 기술은 종래에 전혀 보고되어 있지 않으며, 본 발명자에 의하여 최초로 개발되었다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시양태는 NaHCO3, K2HPO4, MgSO4·7H2O 및 NaNO3 를 포함하는 배지에, 스피루리나 속 조류를 접종하고, 32 내지 38℃에서 3,000 내지 9,000Lux의 광조건, 12 내지 20(h) : 12 내지 4(h)의 광주기(명:암) 및 30 내지 60cm/s의 유속으로 배지를 관형 배양기내에서 순환시키면서 배양하는 단계를 포함하는, 스피루리나 속 조류의 생산방법을 제공한다.
본 발명의 용어 "스피루리나 속 조류(Spirulina sp. Algae)"란, 지구에서 가장 오래된 조류(algae)로서 세포벽이 얇은 다세포 생물을 의미한다. 주로 열대 지방의 염호(鹽湖)에서 자생하고 세계적인 분포는 많지 않으나 최적 수온은 32∼42℃이며 강한 알카리성 환경에서 번식한다고 알려져 있다. 스피루리나에 함유되어 있는 주요 성분으로는 단백질, 탄수화물, 수용성 식이섬유를 비롯하여 항산화성 색소 성분(클로로필, 카로티노이드, 피코사이아닌), 항산화 효소(SOD), 감마리놀렌산(GLA), 베타카로틴, 비타민 B1, B2, B6, B12, E, 이노시톨, 엽산, 칼슘, 철, 칼륨, 마그네슘, 아연, 망간, 셀레늄, 게르마늄 등이 알려져 있다. 본 발명에 있어서, 상기 스피루리나 속 조류로서 Spirulina maxima UTEX LB2342 균주를 사용하였으나, 특별히 이에 제한되지 않으며, 공지된 모든 종류의 스피루리나 속 조류가 본 발명에서 제공하는 방법에 적용될 수 있다.
본 발명에서 제공하는 스피루리나 속 조류의 생산방법에 있어서, 배양온도는 특별히 이에 제한되지 않으나, 일 예로서 32 내지 38℃가 될 수 있고, 다른 예로서 34 내지 36℃가 될 수 있으며, 또 다른 예로서 35℃가 될 수 있다. 상기 배양온도가 32℃ 보다 낮은 경우에는 스피루리나 속 조류의 성장속도가 크게 감소되고, 38℃ 보다 높은 경우에는 배양된 스피루리나 속 조류의 산패율이 증가된다.
본 발명에서 제공하는 스피루리나 속 조류의 생산방법에 있어서, 광조건은 특별히 이에 제한되지 않으나, 일 예로서 3,000 내지 9,000 Lux가 될 수 있고, 다른 예로서 5,000 내지 7,000 Lux가 될 수 있으며, 또 다른 예로서 6,000 Lux가 될 수 있다. 상기 광조건이 3,000 Lux 보다 낮은 경우에는 스피루리나의 광합성이 정상적으로 진행되지 않고, 9,000 Lux 보다 높은 경우에는 스피루리나의 성장에 특별히 영향을 미치지 않으면서도 광조건 유지에 소모되는 비용이 과다하여 생산비가 증가된다.
본 발명에서 제공하는 스피루리나 속 조류의 생산방법에 있어서, 광주기는 특별히 이에 제한되지 않으나, 일 예로서, 광주기(명:암)는 12 내지 20(h) : 12 내지 4(h)가 될 수 있다. 상기 광주기는 스피루리나 속 조류의 배양목적에 따라 변화될 수 있는데, 일 예로서 스피루리나 속 조류를 유지관리하기 위한 목적으로는 광주기(명:암)를 12:12로 유지함이 바람직하고, 다른 예로서 스피루리나 속 조류를 생산하기 위한 목적으로는 광주기(명:암)를 20:4로 유지함이 바람직하다.
본 발명에서 제공하는 스피루리나 속 조류의 생산방법에 있어서, 상기 광주기에 포함된 명조건이 증가됨에 따라, 배지의 유속 역시 증가될 수 있는데, 특별히 이에 제한되지 않으나, 30 내지 60 cm/sec의 속도가 될 수 있다. 일 예로서, 광주기(명:암)가 12:12인 경우 배지유속이 30 내지 45 cm/sec의 속도가 될 수 있고; 광주기(명:암)가 13:11인 경우 배지유속이 37.5 내지 45 cm/sec의 속도가 될 수 있으며; 광주기(명:암)가 14:10인 경우 배지유속이 37.5 내지 45 cm/sec의 속도가 될 수 있고; 광주기(명:암)가 15:9인 경우 배지유속이 37.5 내지 52.5 cm/sec의 속도가 될 수 있으며; 광주기(명:암)가 16:8인 경우 배지유속이 45 내지 52.5 cm/sec의 속도가 될 수 있고; 광주기(명:암)가 17:7인 경우 배지유속이 45 내지 52.5 cm/sec의 속도가 될 수 있으며; 광주기(명:암)가 18:6인 경우 배지유속이 45 내지 60cm/sec의 속도가 될 수 있고; 광주기(명:암)가 19:5인 경우 배지유속이 45 내지 60 cm/sec의 속도가 될 수 있으며; 광주기(명:암)가 20:4인 경우 배지유속이 52.5 내지 60 cm/sec의 속도가 될 수 있다.
상기 배지의 유속이 30cm/s 보다 낮은 경우에는 배양된 스피루리나 속 조류가 침전되어 부패하고, 60cm/s 보다 높은 경우에는 스피루리나 속 조류 간의 충돌빈도가 증가하고, 이로 인하여 스피루리나 속 조류의 손실률이 증가한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 스피루리나 속 조류를 유지관리하기 위한 목적으로는 광주기(명:암) 12:12 및 배지유속 30 cm/sec로 유지함이 바람직하고, 다른 예로서 스피루리나 속 조류를 생산하기 위한 목적으로는 광주기(명:암) 20:4 및 배지유속 60 cm/sec로 유지함이 바람직하다(표 3).
본 발명에서 제공하는 스피루리나 속 조류의 생산방법에 있어서, NaHCO3, K2HPO4, MgSO4·7H2O 및 NaNO3 를 포함하는 최소배지는 부가적으로 H3BO3, MnSO4·7H2O, ZnSO4·7H2O, CoCl2·6H2O, Na2MoO4·7H2O 등을 포함할 수 있다.
본 발명에서 제공하는 스피루리나 속 조류의 생산방법에 있어서, 상기 최소배지는 일 예로서 이를 구성하는 4가지 성분을 조합하여 인공적으로 제조할 수 있고, 다른 예로서 자연계에 존재하는 해수를 정제하여 제조할 수 있다. 예를 들어, 상기 해수를 정제하는 방법으로는 해수를 여과하여 해수에 포함된 고형분을 제거하는 방법을 사용할 수 있으나, 특별히 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 다른 실시양태는 상기 방법으로 생산된, 스피루리나 속 조류를 제공한다.
본 발명에서 제공하는 스피루리나 속 조류의 생산방법으로 생산된 스피루리나 속 조류는 최소배지를 일정한 유속으로 순환시켜서 배양되는데, 종래의 방법으로 생산된 스피루리나 속 조류와는 구별되는 특징을 나타낸다.
본 발명자들은 본 발명의 방법으로 생산된 스피루리나 속 조류의 약리활성을 시험한 결과, 당뇨병 증상 개선효과와 간기능 개선효과의 측면에서 종래의 방법으로 생산된 스피루리나 속 조류보다도 향상된 약리활성을 나타냄을 확인하였다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 세포자멸이 유도된 인슐린종양 세포에서 인산화된 JNK의 수준증가 억제효과 및 인산화된 p38의 수준증가 억제효과가 스피루리나 속 조류의 주요성분인 PC(Phycocyanin) 보다도 우수함을 확인하였다(도 3a 및 3b). 또한, 간기능이 손상된 동물에 투여할 경우, 비정상적으로 증가된 혈중 콜레스테롤, AST 및 ALT 수준을 효과적으로 감소시킴을 확인하였다(도 5a 내지 7c).
따라서, 본 발명의 방법으로 생산된 스피루리나 속 조류는 당뇨병 증상개선 및 간기능 손상개선 등의 효과를 나타내므로, 이러한 효과를 활용할 수 있는 약학조성물, 식품조성물 등의 유효성분으로 사용될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시양태는 상기 생산된 스피루리나 속 조류를 유효성분으로 포함하는, 간질환 치료 또는 예방용 약학 조성물을 제공한다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 방법으로 생산된 스피루리나 속 조류는 간기능 손상개선 효과를 나타내므로, 간질환 치료 또는 예방용 약학 조성물의 유효성분으로 사용될 수 있다.
본 발명의 간질환 치료 또는 예방용 약학 조성물에 있어서, 유효성분으로 포함되는 스피루리나 속 조류는 다양한 형태로 가공되어 사용될 수 있다. 예를 들어, 스피루리나 속 조류의 배양물을 건조시켜 제조한 분말형태, 상기 분말형태의 스피루리나 속 조류를 타정하여 제조된 타블렛 형태, 스피루리나 속 조류의 배양물을 농축하여 제조된 슬러지 형태 등으로 가공하여 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 스피루리나 속 조류의 가공형태에 따라 간기능 개선효과에 차이가 나타남을 확인하였다(도 5a 내지 7c). 즉, 스피루리나 속 조류는 대체로 간기능 개선효과를 나타내지만, 상기 스피루리나 속 조류를 슬러지 형태로 가공할 경우, 분말 또는 타블렛 형태로 가공한 경우 보다도, 우수한 간기능 개선효과를 나타냄을 알 수 있었다.
아울러, 스피루리나 속 조류의 배양물을 상기 슬러지 형태로 가공하는 방법은 특별히 이에 제한되지 않으나, 여과방법, 원심분리 방법, 건조방법 등이 사용될 수 있다.
본 발명의 용어 "간질환"이란, 내부적, 유전적 또는 외인적 요인에 의하여 간세포, 간조직 등이 정상적인 기능을 수행하지 못하는 증상을 통칭하여 의미한다. 상기 간질환의 구체적인 예로서 간경화, 간경변, 간염, 간암, 간섬유화, 지방간, 간조직비대증 등이 될 수 있으나, 특별히 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 용어, "예방"은 상기 스피루리나 속 조류를 포함하는 조성물의 투여로 간질환을 억제 또는 지연시키는 모든 행위를 의미한다.
본 발명의 용어, "치료"는 상기 스피루리나 속 조류를 포함하는 조성물의 투여로 간질환의 증세가 호전되거나 이롭게 변경되는 모든 행위를 의미한다.
본 발명의 약학 조성물은 조성물 총 중량에 대하여 상기 스피루리나 속 조류를 0.001 내지 80, 구체적으로 0.001 내지 70, 더욱 구체적으로 0.001 내지 60 중량%로 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
또한, 상기 약학 조성물은 약학 조성물의 제조에 통상적으로 사용하는 약학적으로 허용가능한 담체, 부형제 또는 희석제를 추가로 포함할 수 있고, 상기 담체는 비자연적 담체(non-naturally occuring carrier)를 포함할 수 있다. 상기 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.
또한, 상기 약학 조성물은 각각 통상의 방법에 따라 정제, 환제, 산제, 과립제, 캡슐제, 현탁제, 내용액제, 유제, 시럽제, 멸균된 수용액, 비수성용제, 현탁제, 유제, 동결건조제제, 경피흡수제, 겔제, 로션제, 연고제, 크림제, 첩부제, 카타플라스마제, 페이스트제, 스프레이, 피부 유화액, 피부 현탁액, 경피 전달성 패치, 약물 함유 붕대 또는 좌제의 형태로 제형화하여 사용할 수 있다. 구체적으로, 제형화할 경우 통상 사용하는 충진제, 중량제, 결합제, 습윤제, 붕해제, 계면활성제 등의 희석제 또는 부형제를 사용하여 조제될 수 있다. 경구투여를 위한 고형제제로는 정제, 환제, 산제, 과립제, 캡슐제 등을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 이러한 고형제제는 적어도 하나 이상의 부형제, 예를 들면, 전분, 칼슘 카보네이트, 수크로오스, 락토오스, 젤라틴 등을 섞어 조제될 수 있다. 또한, 단순한 부형제 이외에 마그네슘 스테아레이트, 탈크 같은 윤활제 등도 사용될 수 있다. 경구를 위한 액상물, 리퀴드 파라핀 이외에 여러 가지 부형제, 예를 들면 습윤제, 감미제, 방향제, 보존제 등을 첨가하여 조제될 수 있다. 비경구 투여를 위한 제제는 멸균된 수용액, 비수성 용제, 현탁제, 유제, 동결건조 제제 및 좌제를 포함한다. 비수성 용제 및 현탁제로는 프로필렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 올리브 오일과 같은 식물성 오일, 에틸올레이트와 같은 주사가능한 에스테르 등이 사용될 수 있다. 좌제의 기제로는 위텝솔, 마크로골, 트윈 61, 카카오지, 라우린지, 글리세로젤라틴 등이 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 실시양태는 상기 약학 조성물을 인간을 제외한 간질환 발병 의심 개체에 투여하는 단계를 포함하는 간질환의 치료방법을 제공한다.
본 발명의 용어, "투여"는 적절한 방법으로 개체에게 상기 스피루리나 속 조류를 포함하는 조성물을 도입하는 행위를 의미한다.
본 발명의 용어, "개체"는 간질환이 발병하였거나 발병할 수 있는 인간을 포함한 쥐, 생쥐, 가축 등의 모든 동물을 의미한다. 구체적인 예로, 인간을 포함한 포유동물일 수 있다.
본 발명의 약학 조성물은 약학적으로 유효한 양으로 투여한다. 상기 용어, "약학적으로 유효한 양"은 의학적 치료에 적용 가능한 합리적인 수혜/위험 비율로 질환을 치료하기에 충분한 양을 의미하며, 유효 용량 수준은 개체 종류 및 중증도, 연령, 성별, 약물의 활성, 약물에 대한 민감도, 투여 시간, 투여 경로 및 배출 비율, 치료 기간, 동시 사용되는 약물을 포함한 요소 및 기타 의학 분야에 잘 알려진 요소에 따라 결정될 수 있다. 예를 들면, 상기 스피루리나 속 조류는 1일 0.01 내지 500 mg/kg으로, 구체적으로 10 내지 100 mg/kg의 용량으로 투여할 수 있으며, 상기 투여는 하루에 한 번 또는 수회 나누어 투여할 수도 있다.
상기 약학 조성물은 개별 치료제로 투여하거나 다른 치료제와 병용하여 투여될 수 있고 종래의 치료제와는 순차적 또는 동시에 투여될 수 있다. 그리고 단일 또는 다중 투여될 수 있다. 상기 요소를 모두 고려하여 부작용 없이 최소한의 양으로 최대 효과를 얻을 수 있는 양을 투여하는 것이 중요하며, 당업자에 의해 용이하게 결정될 수 있다.
또한, 상기 약학 조성물은 목적하는 방법에 따라 경구 투여하거나 비경구 투여(예를 들어, 정맥 내, 피하, 복강 내 또는 국소에 적용)할 수 있으며, 투여량은 환자의 상태 및 체중, 질병의 정도, 약물형태, 투여경로 및 시간에 따라 다르지만, 당업자에 의해 적절하게 선택될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시양태는 상기 생산된 스피루리나 속 조류를 유효성분으로 포함하는, 간기능 개선용 식품 조성물을 제공한다.
본 발명의 용어, "개선"은 상기 스피루리나 속 조류를 포함하는 조성물의 투여로 치료되는 상태와 관련된 파라미터, 예를 들면 증상의 정도를 적어도 감소시키는 모든 행위를 의미한다.
본 발명의 용어, "식품"은 육류, 소시지, 빵, 초콜릿, 캔디류, 스낵류, 과자류, 피자, 라면, 기타 면류, 껌류, 아이스크림류를 포함한 낙농제품, 각종 스프, 음료수, 차, 드링크제, 알코올음료, 비타민 복합제, 건강 기능 식품 및 건강 식품 등이 있으며, 통상적인 의미에서의 식품을 모두 포함한다.
본 발명의 식품 조성물은 일상적으로 섭취가능한 스피루리나 속 조류로부터 유래되었기 때문에 높은 간질환 개선 효과를 기대할 수 있으므로, 건강 증진 목적으로 매우 유용하게 사용될 수 있다.
상기 건강 기능(성) 식품(functional food)이란, 특정보건용 식품(food for special health use, FoSHU)과 동일한 용어로, 영양 공급 외에도 생체조절기능이 효율적으로 나타나도록 가공된 의학, 의료효과가 높은 식품을 의미한다. 여기서 '기능(성)'이라 함은 인체의 구조 및 기능에 대하여 영양소를 조절하거나 생리학적 작용 등과 같은 보건용도에 유용한 효과를 얻는 것을 의미한다. 본 발명의 식품은 당 업계에서 통상적으로 사용되는 방법에 의하여 제조가능하며, 상기 제조시에는 당 업계에서 통상적으로 첨가하는 원료 및 성분을 첨가하여 제조할 수 있다. 또한, 상기 식품의 제형은 식품으로 인정되는 제형이면 제한없이 제조될 수 있다.
본 발명의 식품용 조성물은 다양한 형태의 제형으로 제조될 수 있으며, 일반 약품과는 달리 천연물을 원료로 하여 약품의 장기 복용 시 발생할 수 있는 부작용 등이 없는 장점이 있고, 휴대성이 뛰어나므로, 본 발명의 식품은 간질환의 개선 효과를 증진시키기 위한 보조제로 섭취가 가능하다.
상기 건강 식품(health food)은 일반식품에 비해 적극적인 건강유지나 증진 효과를 가지는 식품을 의미하고, 건강보조식품(health supplement food)은 건강보조 목적의 식품을 의미한다. 경우에 따라, 건강 기능 식품, 건강식품, 건강보조식품의 용어는 호용된다.
구체적으로, 상기 건강 기능 식품은 본 발명의 스피루리나 속 조류를 음료, 차류, 향신료, 껌, 과자류 등의 식품 소재에 첨가하거나, 캡슐화, 분말화, 현탁액 등으로 제조한 식품으로, 이를 섭취할 경우 건강상 특정한 효과를 가져오는 것을 의미하나, 일반 약품과는 달리 식품을 원료로 하여 약품의 장기 복용 시 발생할 수 있는 부작용이 없는 장점이 있다.
상기 식품 조성물은 생리학적으로 허용 가능한 담체를 추가로 포함할 수 있는데, 담체의 종류는 특별히 제한되지 않으며 당해 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 담체라면 어느 것이든 사용할 수 있다.
또한, 상기 식품 조성물은 식품 조성물에 통상 사용되어 냄새, 맛, 시각 등을 향상시킬 수 있는 추가 성분을 포함할 수 있다. 예들 들어, 비타민 A, C, D, E, B1, B2, B6, B12, 니아신(niacin), 비오틴(biotin), 폴레이트(folate), 판토텐산(panthotenic acid) 등을 포함할 수 있다. 또한, 아연(Zn), 철(Fe), 칼슘(Ca), 크롬(Cr), 마그네슘(Mg), 망간(Mn), 구리(Cu), 크륨(Cr) 등의 미네랄; 및 라이신, 트립토판, 시스테인, 발린 등의 아미노산을 포함할 수 있다.
또한, 상기 식품 조성물은 방부제(소르빈산 칼륨, 벤조산나트륨, 살리실산, 데히드로초산나트륨 등), 살균제(표백분과 고도 표백분, 차아염소산나트륨 등), 산화방지제(부틸히드록시아니졸(BHA), 부틸히드록시톨류엔(BHT) 등), 착색제(타르색소 등), 발색제(아질산 나트륨, 아초산 나트륨 등), 표백제(아황산나트륨), 조미료(MSG 글루타민산나트륨 등), 감미료(둘신, 사이클레메이트, 사카린, 나트륨 등), 향료(바닐린, 락톤류 등), 팽창제(명반, D-주석산수소칼륨 등), 강화제, 유화제, 증점제(호료), 피막제, 검기초제, 거품억제제, 용제, 개량제 등의 식품 첨가물(food additives)을 포함할 수 있다. 상기 첨가물은 식품의 종류에 따라 선별되고 적절한 양으로 사용될 수 있다.
본 발명의 식품 조성물의 일 예로 건강음료 조성물로 사용될 수 있으며, 이 경우 통상의 음료와 같이 여러 가지 향미제 또는 천연 탄수화물 등을 추가 성분으로 함유할 수 있다. 상술한 천연 탄수화물은 포도당, 과당과 같은 모노사카라이드; 말토스, 슈크로스와 같은 디사카라이드; 덱스트린, 사이클로덱스트린과 같은 폴리사카라이드; 자일리톨, 소르비톨, 에리트리톨 등의 당알콜일 수 있다. 감미제는 타우마틴, 스테비아 추출물과 같은 천연 감미제; 사카린, 아스파르탐과 같은 합성 감미제 등을 사용할 수 있다. 상기 천연 탄수화물의 비율은 본 발명의 건강음료 조성물 100 ml 당 일반적으로 약 0.01 ~ 0.04 g, 구체적으로 약 0.02 ~ 0.03 g이 될 수 있다.
상기 외에 건강음료 조성물은 여러 가지 영양제, 비타민, 전해질, 풍미제, 착색제, 펙트산, 펙트산의 염, 알긴산, 알긴산의 염, 유기산, 보호성 콜로이드 증점제, pH 조절제, 안정화제, 방부제, 글리세린, 알코올 또는 탄산화제 등을 함유할 수 있다. 그 밖에 천연 과일주스, 과일주스 음료, 또는 야채 음료의 제조를 위한 과육을 함유할 수 있다. 이러한 성분은 독립적으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 이러한 첨가제의 비율은 크게 중요하진 않지만 본 발명의 건강음료 조성물 100 중량부당 0.01 ~ 0.1 중량부의 범위에서 선택되는 것이 일반적이다.
본 발명의 또 다른 실시양태는 상기 생산된 스피루리나 속 조류를 유효성분으로 포함하는, 제1형 당뇨병 치료 또는 예방용 약학 조성물 및 상기 조성물을 이용하여 제1형 당뇨병을 치료하는 방법을 제공한다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 방법으로 생산된 스피루리나 속 조류는 당뇨병 증상개선 효과를 나타내므로, 제1형 당뇨병 치료 또는 예방용 약학 조성물의 유효성분으로 사용될 수 있고, 상기 약학 조성물을 사용하여 제1형 당뇨병을 치료할 수 있다.
약학 조성물의 구성 및 제1형 당뇨병의 치료방법에 대한 구체적인 설명은 상술한 간질환 관련 항목에서 설명한 바와 동일하다.
본 발명의 또 다른 실시양태는 상기 생산된 스피루리나 속 조류를 유효성분으로 포함하는, 제1형 당뇨병 개선용 식품 조성물을 제공한다.
스피루리나 속 조류를 유효성분으로 포함하는 제1형 당뇨병 개선용 식품 조성물에 대한 구체적인 설명은 상술한 간기능 개선용 식품 조성물 항목에서 설명한 바와 동일하다.
본 발명의 또 다른 실시양태는 상기 생산된 스피루리나 속 조류를 유효성분으로 포함하는, 사료 조성물을 제공한다.
본 발명의 용어 "사료"란 동물이 먹고, 섭취하며, 소화시키기 위한 또는 이에 적당한 임의의 천연 또는 인공 규정식, 한끼식 등 또는 상기 한끼식의 성분을 의미한다. 구체적으로, 본 발명의 방법에 의해 생산된 스피루리나 속 조류를 포함하는 사료는 당업계의 공지된 다양한 형태의 사료로 제조가능하며, 구체적으로는 농후사료, 조사료 및/또는 특수사료가 포함될 수 있다.
농후사료에는 밀, 귀리, 옥수수 등의 곡류를 포함하는 종자열매류, 곡물을 정제하고 얻는 부산물로서 쌀겨, 밀기울, 보릿겨 등을 포함하는 겨류, 콩, 유체, 깨, 아마인, 코코야자 등을 채유하고 얻는 부산물인 깻묵류와 고구마, 감자 등에서 녹말을 뺀 나머지인 녹말찌꺼기의 주성분인 잔존녹말질류 등의 찌꺼기류, 어분, 물고기찌꺼기, 어류에서 얻은 신선한 액상물(液狀物)을 농축시킨 것인 피시솔루블(fish soluble), 육분(肉粉), 혈분, 우모분, 탈지분유, 우유에서 치즈, 탈지유에서 카제인을 제조할 때의 잔액인 훼이(whey)를 건조한 건조훼이 등의 동물질사료, 효모, 클로렐라, 해조류가 있으나 이에 제한되지 않는다. 조사료에는 야초, 목초, 풋베기 등의 생초(生草)사료, 사료용 순무, 사료용 비트, 순무의 일종인 루터베어거 등의 뿌리채소류, 생초, 풋베기작물, 곡실(穀實) 등을 사일로에 채워 놓고 젖산발효시킨 저장사료인 사일리지(silage), 야초, 목초를 베어 건조시킨 건초, 종축용(種畜用) 작물의 짚, 콩과 식물의 나뭇잎이 있으며, 이에 제한되지 않는다. 특수사료에는 굴껍테기, 암염 등의 미네랄 사료, 요소나 그 유도체인 디우레이드이소부탄 등의 요소사료, 천연사료원료만을 배합했을 때 부족하기 쉬운 성분을 보충하거나, 사료의 저장성을 높이기 위해서 배합사료에 미량으로 첨가하는 물질인 사료첨가물, 식이보조제가 있으나 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 방법에 의해 생산된 스피루리나 속 조류를 포함하는 사료는 당업계에 공지된 다양한 사료제조방법에 따라 적절한 유효 농도 범위에서 상기 스피루리나 속 조류를 첨가하여 제조 가능하다.
본 발명에서 제공하는 사료는 당뇨병 또는 간질환의 예방 또는 치료를 목적으로 하는 개체이면 특별히 한정되지 않고, 어떠한 것이든 적용가능하다. 예를 들면, 원숭이, 개, 고양이, 토끼, 모르모트, 랫트, 마우스, 소, 양, 돼지, 염소 등과 같은 비인간동물, 조류 및 어류 등이 있으나, 이에 한정된 것은 아니며, 어느 개체에도 적용이 가능하다.
본 발명의 또 다른 실시양태는 NaHCO3, K2HPO4, MgSO4·7H2O 및 NaNO3 를 포함하는 스피루리나 속 조류 생산용 최소배지를 제공한다.
본 발명에서 제공하는 스피루리나 속 조류의 생산방법을 이용하면, 배지에 포함되는 성분을 최소화할 수 있어, 스피루리나 속 조류를 경제적으로 생산할 수 있고, 상기 방법으로 생산된 스피루리나 속 조류는 당뇨병 증상 개선, 간기능 손상 예방, 간손상의 치료 등의 다양한 약리활성을 나타내므로, 약학적으로 향상된 활성을 나타내는 스피루리나 속 조류의 경제적인 생산에 널리 활용될 수 있을 것이다.
도 1은 UTEX 배지, Zarrouk 배지 또는 SOT 배지를 이용하여 배양된 스피루리나 속 조류의 성장속도를 비교한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 2는 본 발명에서 제공하는 최소배지를 사용하여 스피루리나 속 조류를 배양함에 있어서, 배양시간 및 배지의 유속변화에 따른 스피루리나 속 조류의 증식율 변화를 나타내는 그래프 및 도표이다.
도 3a는 사이토카인(IL-1β+IFN-γ)이 처리되어 세포자멸이 유도된 RINm5F 세포에서 발현되는 인산화된 JNK의 수준에 미치는 스피루리나 추출물 또는 PC의 효과를 비교한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 3b는 사이토카인(IL-1β+IFN-γ)이 처리되어 세포자멸이 유도된 RINm5F 세포에서 발현되는 인산화된 p38의 수준에 미치는 스피루리나 추출물 또는 PC의 효과를 비교한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 3c는 사이토카인(IL-1β+IFN-γ)이 처리되어 세포자멸이 유도된 RINm5F 세포에서 발현되는 인산화된 ERK의 수준에 미치는 스피루리나 추출물 또는 PC의 효과를 비교한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 3d는 사이토카인(IL-1β+IFN-γ)이 처리되어 세포자멸이 유도된 RINm5F 세포에서 발현되는 카스파제 3 활성에 미치는 스피루리나 추출물 또는 PC의 효과를 비교한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 3e는 사이토카인(IL-1β+IFN-γ)이 처리되어 세포자멸이 유도된 RINm5F 세포에서 나타나는 DNA 분절화에 미치는 스피루리나 추출물 또는 PC의 효과를 비교한 결과를 나타내는 형광현미경 사진이다.
도 4a는 당뇨병 동물모델을 이용한 실험설계를 개괄적으로 나타내는 도표이다.
도 4b는 스트렙토조토신(STZ)과 스피루리나 추출물의 조합 처리에 따른, 췌장의 랑게르한스섬(islet)의 세포형상을 촬영한 현미경 사진(상단); 췌장조직을 항-인슐린 항체로 면역염색한 결과를 나타내는 형광현미경 사진(중단); 및 췌장조직을 항-니트로티로신 항체로 면역염색한 결과를 나타내는 형광현미경 사진이다.
도 4c는 스트렙토조토신(STZ)과 스피루리나 추출물의 조합 처리에 따른, 췌장의 랑게르한스섬(islet)의 크기변화를 비교한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4d는 스트렙토조토신(STZ)과 스피루리나 추출물의 조합 처리에 따른, 혈액내 인슐린 수준 및 NO의 수준 변화를 비교한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 5a는 3가지 형태의 스피루리나 시료를 투여한 정상 마우스의 혈액에서 측정한 콜레스테롤 수준을 비교한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 5b는 3가지 형태의 스피루리나 시료를 투여한 급성간질환 모델동물의 혈액에서 측정한 콜레스테롤 수준을 비교한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 5c는 슬러지 형태의 스피루리나 시료를 투여한 정상 마우스 또는 급성간질환 모델동물의 혈액에서 측정한 콜레스테롤 수준을 비교한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 6a는 3가지 형태의 스피루리나 시료를 투여한 정상 마우스의 혈액에서 측정한 AST 수준을 비교한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 6b는 3가지 형태의 스피루리나 시료를 투여한 급성간질환 모델동물의 혈액에서 측정한 AST 수준을 비교한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 6c는 슬러지 형태의 스피루리나 시료를 투여한 정상 마우스 또는 급성간질환 모델동물의 혈액에서 측정한 AST 수준을 비교한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 7a는 3가지 형태의 스피루리나 시료를 투여한 정상 마우스의 혈액에서 측정한 ALT 수준을 비교한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 7b는 3가지 형태의 스피루리나 시료를 투여한 급성간질환 모델동물의 혈액에서 측정한 ALT 수준을 비교한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 7c는 슬러지 형태의 스피루리나 시료를 투여한 정상 마우스 또는 급성간질환 모델동물의 혈액에서 측정한 ALT 수준을 비교한 결과를 나타내는 그래프이다.
이하 본 발명을 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1: 스피루리나 속 조류 배양용 배지의 개발
실시예 1-1: 스피루리나 속 조류 배양용 배지에 따른 비교
지금까지 스피루리나 속 조류를 배양할 때 사용된 배지로는 UTEX 배지 또는 Zarrouk 배지가 알려져 있고, 최근 들어, 상기 Zarrouk 배지를 개량한 SOT 배지가 개발되었다(한국등록특허 제10-0704436호). 상기 SOT 배지를 사용하여 배양된 스피루리나 속 조류의 성장속도를 UTEX 배지 또는 Zarrouk 배지를 사용하여 배양된 스피루리나 속 조류의 성장속도와 비교하였다(표 1 및 도 1). 이때, 스피루리나 속 조류로는 Spirulina maxima UTEX LB2342 균주(UTEX Culture Collection of Algae)를 사용하였고, 상기 배양은 32 ℃에서 3,000 Lux의 광조건으로 12시간 명조건/12시간 암조건에서 수행하였으며, 배양된 스피루리나 속 조류의 개체수준은 565 nm에서 배양물의 흡광도를 측정하여 산출하였다.
스피루리나 속 조류 배양용 배지의 성분비교(1ℓ당 함량)
성분 UTEX 배지 Zarrouk 배지 SOT 배지
NaHCO3
Na2CO3
K2HPO4
NaNO3
K2SO4
NaCl
MgSO4
CaCl2
FeSO4
EDTA
Micronutrient Sol.
PIV Solution
Chu Solution
Vitamin B12
미네랄 Mix 		13.61g
4.03g
0.5g
2.5g
1g
1g
0.2g
0.04g
-
-
10.00 ml
6.00 ml
1.00 ml
1.00 ml
-		 16.8g
-
0.5g
2.5g
1g
1g
0.2g
0.04g
0.01g
0.08g
-
-
-
-
-		 16.8g
-
0.5g
2.5g
1g
1g
0.2g
0.04g
0.01g
0.08g
-
-
-
-
1.00 ml
도 1은 UTEX 배지, Zarrouk 배지 또는 SOT 배지를 이용하여 배양된 스피루리나 속 조류의 성장속도를 비교한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 1에서 보듯이, SOT 배지에서 배양된 스피루리나 속 조류의 성장속도는 UTEX 배지에서 배양된 것보다도 상대적으로 높은 수준을 나타내고, Zarrouk 배지에서 배양된 것과 동등한 수준을 나타냄을 확인하였다.
실시예 1-2: 스피루리나 속 조류 배양용 최소 배지의 개발
상기 실시예 1-1에서 사용된 SOT 배지는 다양한 성분으로 구성되어 있으므로, 이들 성분 중에서 스피루리나 속 조류의 배양에 필수적인 성분으로 구성된 필수배지를 선별하고자 하였다.
이를 위하여, 상기 SOT 배지를 구성하는 다양한 성분의 조합으로 구성된 각각의 배지를 사용하는 것을 제외하고는, 상술한 바와 동일한 조건하에서 스피루리나 속 조류를 배양하고, 이들의 배양여부 를 확인하였다.
그 결과, NaHCO3, K2HPO4, MgSO4·7H2O 및 NaNO3로 구성된 배지를 사용할 경우, 최소한의 배지성분을 사용하여 스피루리나 속 조류를 정상적으로 배양할 수 있음을 확인하였다. 아울러, 상기 성분으로 구성된 배지에 H3BO3, MnSO4·7H2O, ZnSO4·7H2O, CoCl2·6H2O 또는 Na2MoO4·7H2O가 추가된 배지를 사용할 경우, 스피루리나 속 조류의 성장속도가 증가됨을 확인하였다.
실시예 1-3: 스피루리나 속 조류의 배양에 미치는 배지 유속의 효과
상기 실시예 1-2에서 결정된 성분을 포함하는 최소배지를 사용하여 스피루리나 속 조류를 생산할 경우, 배지의 유속에 따라 스피루리나 속 조류의 생산이 크게 영향받음을 확인하였다. 사전 실험을 통하여 관형 배양기에서 30 cm/sec 보다 낮은 유속으로 배지를 순환시키면서 배양할 경우에는, 배양이 진행되는 스피루리나 속 조류의 일부가 관형 배양기의 바닥에 침전되고, 시간의 경과에 따라 부패되어 배양이 진행되지 않음을 확인하였다. 이에 반하여, 공지된 스피루리나 배양용 배지(UTEX 배지, Zarrouk 배지 또는 SOT 배지)를 사용하여 배양할 경우에는, 10 cm/sec 이상의 속도로 배양할 경우, 일부가 배양기의 바닥에 침전되어도 침전된 스피루리나 속 조류가 부패되지 않고 증식함을 확인하였다.
이에, 상기 실시예 1-2에서 결정된 성분을 포함하는 최소배지를 사용하여, 상기 배지의 유속을 변화시키면서 배양하고, 이러한 배지 유속의 변화가 스피루리나 속 균주의 성장에 어떠한 영향을 미치는지 확인하고자 하였다.
대략적으로, 상기 최소배지에 스피루리나 속 조류를 접종하고, 32 ℃에서 3,000 Lux의 광조건으로 12시간 명조건/12시간 암조건에서 57일 동안 배양하면서, 구간별로, 배지의 유속을 30 내지 60 cm/sec의 유속으로 변화시켰다. 이때, 배지의 유속변화 구간별 스피루리나 속 조류의 일 성장율을 측정하고, 이를 비교하였다(도 2).
도 2는 본 발명에서 제공하는 최소배지를 사용하여 스피루리나 속 조류를 배양함에 있어서, 배양시간 및 배지의 유속변화에 따른 스피루리나 속 조류의 증식율 변화를 나타내는 그래프 및 도표이다.
도 2에서 보듯이, 30 내지 45 cm/sec의 범위에서는 일일 성장율이 0.02 이상의 흡광도(565 nm)를 나타내었으나, 52.5 및 60 cm/sec의 범위에서는 일일 성장율이 0.02 보다 낮은 수준의 흡광도(565 nm)를 나타냄을 확인하였다. 이처럼 45 cm/sec 보다 빠른 속도로 배지를 순환시킬 경우에는 스피루리나 속 조류의 일일 성장율이 감소되었는데, 이의 원인을 분석한 결과, 너무 빠른 유속으로 배지를 순환시킬 경우에는, 스피루리나 속 조류 간의 충돌빈도가 증가하고, 이로 인하여 스피루리나 속 조류의 손실률이 증가하기 때문인 것으로 확인되었다.
실시예 1-4: 스피루리나 속 조류의 배양에 미치는 광주기의 효과
상기 실시예 1-3의 결과로부터, 관형 배양기에서 너무 낮은 유속(30 cm/sec 이하) 또는 너무 높은 유속(45 cm/sec 이상)으로 배지를 배지를 순환시키면서 배양할 경우에는, 스피루리나 속 조류의 배양이 정상적으로 수행되지 못함을 알 수 있었는데, 이러한 배지 유속에 따른 배양결과에 광주기가 영향을 미칠 수 있는지 확인하고자 하였다.
대략적으로, 상기 실시예 1-2에서 결정된 성분을 포함하는 최소배지에 스피루리나 속 조류를 접종하고, 32 ℃에서 3,000 Lux의 광조건과 다양한 조건의 광주기(명조건(h):암조건(h) = 12:12, 13:11, 14:10, 15:9, 16:8, 17:7, 18:6, 19:5, 20:4, 21:3, 22:2, 23:1 및 24:0) 조건으로 57일 동안 배양하면서, 구간별로, 배지의 유속을 30 내지 75 cm/sec의 유속으로 변화시켰다. 이때, 배지의 유속변화 구간별 스피루리나 속 조류의 일 성장율을 측정하고, 이를 비교하였다(표 2).
광주기와 유속의 변화에 따른 스피루리나 속 조류의 일 성장율 비교
광주기
(명:암)		 배지유속(cm/sec)
30 37.5 45 52.5 60 67.5 75
12:12
13:11
14:10
15:9
16:8
17:7
18:6
19:5
20:4
21:3
22:2
23:1
24:0		 0.024
0.024
0.022
0.022
0.020
0.019
0.010
0.010
0.010
0.006
0.005
0.003
0.003		 0.032
0.033
0.031
0.030
0.028
0.028
0.027
0.027
0.023
0.014
0.010
0.008
0.008		 0.029
0.032
0.035
0.038
0.040
0.038
0.038
0.035
0.032
0.027
0.022
0.018
0.014		 0.017
0.020
0.024
0.029
0.035
0.036
0.037
0.038
0.039
0.005
0.005
0.005
0.002		 0.014
0.016
0.022
0.025
0.029
0.033
0.035
0.037
0.054
0.025
0.022
0.008
0.002		 0.011
0.012
0.016
0.020
0.023
0.027
0.029
0.033
0.005
0.005
0.003
0.003
0.002		 <0.008
<0.008
<0.008
<0.008
<0.008
<0.008
<0.008
<0.008
<0.008
<0.008
<0.008
<0.003
<0.002
상기 표 2에서 보듯이, 광주기의 명조건 시간이 증가되면, 스리루리나 속 조류의 일 성장율이 최대값을 나타내는 배지유속이 증가되는 경향을 나타냄을 확인하였다. 이는 배지유속의 증가에 따른 스피루리나 속 조류의 손실율 보다도, 명조건의 시간증가에 따른 스피루리나 속 조류의 증식율이 상대적으로 높은 수준을 나타내기 때문인 것으로 분석되었다.
그러나, 광주기의 명조건 시간이 20시간을 초과하는 경우에는 배지유속을 증가시켜도 스리루리나 속 조류의 일 성장율이 급격히 감소됨을 확인하였는데, 이는 명조건의 시간증가에 따른 스피루리나 속 조류의 증식율이 과다하여 과다증식된 스리루리나 속 조류가 관형 배양기의 바닥에 침전 및 부패되기 때문인 것으로 분석되었다.
따라서, 광주기의 명조건과 배지유속을 증가시켜도, 스피루리나 속 조류의 생산성이 더 이상 증가되지 않는 조건이 존재함을 확인하였는데, 스피루리나 속 조류의 최대 생산성을 나타내는 조건은 명조건:암조건이 20:4이고, 배지유속이 60cm/sec임을 알 수 있었다.
실시예 1-5: 스피루리나 속 조류의 배양유지관리 및 생산시의 비교
상기 실시예 1-3에서 확인된 스피루리나 속 조류를 생산하기 위한 최소 배지유속을 포함하는 배양조건과 실시예 1-4에서 확인된 스피루리나 속 조류의 최대 생산성을 나타내는 최대 배지유속을 포함하는 배양조건으로 스피루리나 속 조류를 배양하고, 배양결과를 비교하였다(표 3). 배양결과는, 배양이 종료된 배지의 pH, 배양물의 OD, 배양물내의 클로로필 a의 함량, 배양물 1L의 건조중량, 스피루리나 속 조류의 부상 활성도(Floating activity) 및 스피루리나 속 조류의 감겨진 코일 수(No. of Coils)를 대상으로 하였다. 상기 부상 활성도(Floating activity)는 암조건에서는 침강하고 명조건에서는 부상하는 스피루리나 속 조류의 특성을 비율로 환산한 결과로서, 부상 활성도가 증가될 수록 스피루리나 속 조류의 생체기능 활성화 수준이 높은 것으로 판정할 수 있다. 또한, 감겨진 코일 수(No. of Coils)는 스피루리나 속 조류가 나타내는 형태적인 특성인 코일 형태의 수를 의미하는데, 상기 코일 수가 증가되면 형태적인 안정성이 향상되고, 상기 코일 수가 감소되면 스피루리나의 안정성이 감소된다고 알려져 있다.
배지유속에 따른 배양결과 비교
배지유속(cm/sec) 30 60
광주기(명:암)
배양시간
배지 pH
OD
Chlorophyll a (ug/mL)
Dry weight (g/L)
Floating activity (%)
No. of Coils		 12:12
30일
9.3
0.171
7.14
0.07
-71%
1.5		 20:4
30일
9.46
0.526
17.94
0.22
71%
1.3
상기 표 3에서 보듯이, 배지유속이 증가되고, 이에 부합되도록 광주기를 부여한 조건에서는, 배지유속이 감소된 경우보다도, OD 값, 클로로필 a의 함량, 건조중량 및 부상 활성도가 현저하게 증가되었으므로, 스피루리나 속 조류의 생산성이 현저하게 증가됨을 확인할 수 있었다.
뿐만 아니라, 배지유속이 증가된 경우에는, 코일 수가 배지유속이 감소된 경우와 유사한 수준을 나타내었으므로, 배양된 스피루리나 속 조류의 형태적 안정성이 배지유속이 감소된 경우와 동등한 수준을 나타냄을 확인할 수 있었다.
상기 결과로부터, 스피루리나 속 조류를 유지관리하기 위하여는 광주기(명:암) 12:12 및 배지유속 30m/sec의 조건으로 배양하고, 스피루리나 속 조류를 생산하기 위하여는, 광주기(명:암) 20:4 및 배지유속 60m/sec의 조건으로 배양함이 바람직함을 알 수 있었다.
실시예 2: 스피루리나 속 조류의 약리활성 효과 검증
실시예 2-1: 스피루리나 속 조류 시료의 준비
상기 실시예 1-2에서 결정된 유속범위 및 실시예 1-3에서 결정된 배지를 사용하여, 스피루리나 속 조류를 배양한 후, 이를 다음과 같은 4가지 형태의 시료로 제작하였다: 시료 1은 배양된 스피루리나 속 조류를 완전 건조시킨 후, 분말화한 시료이고; 시료 2는 상기 분말화된 시료를 고형화하여 타블렛 형태로 제조한 시료이며; 시료 3은 스피루리나 속 조류의 배양물을 원심분리하고, 원심분리를 통해 침전된 균체를 증류수에 현탁시키는 과정을 반복수행하여 수득한 슬러지 형태로 제조한 시료이고; 시료 4는 스피루리나 속 조류를 에탄올 추출하여 수득한 추출물 시료이다. 상기 추출물 시료의 제조방법을 대략적으로 설명하면 다음과 같다: 배양된 스피루리나 속 조류를 40 ℃에서 70 % 에탄올로 4시간씩 3회 추출하여 추출물을 수득하고, 이를 동결건조시켜 분말화 한 후, 상기 분말을 다시 40 ℃에서 70 % 에탄올에 가하여 1시간 동안 용해시켰으며, 용해된 시료를 3,500 rpm으로 5분 동안 원심분리하여 상층액을 수득하고, 수득한 상층액을 동결건조시켜서 제조하였다.
실시예 2-2: 당뇨병 치료효과
실시예 2-2-1: 인슐린종양 세포의 세포자멸에 미치는 효과
랫트의 인슐린종양 세포(insulinoma cell)인 RINm5F 세포에 사이토카인(IL-1β 및 IFN-γ)을 30분 동안 처리하여 유도되는 세포자멸에 미치는 스피루리나 속 조류의 효과를 시험하였다. 이때, 사용된 스피루리나 속 조류는 실시예 2-1에서 준비된 스피루리나 추출물(시료 4)을 사용하고, 비교군으로는 스피루리나 속 조류의 공지된 성분으로서 색소단백질(phycobiliprotein)의 일종인 PC(Phycocyanin)를 사용하였다. 상기 PC는 항산화효과, 항염증효과, 신경세포 보호효과, 간세포 보호효과 등을 나타낸다고 알려져 있다.
대략적으로, RINm5F 세포를 배양하고, 이에 상기 스피루리나 추출물(1 ㎍/㎖), PC(1 ㎍/㎖), IL-1β(50 U/㎖) 및 IFN-γ(100 U/㎖)를 단독으로 또는 복합적으로 처리하여 배양하였다. 이어, RINm5F 세포를 회수하고, 상기 각 세포로부터 추출물을 수득한 다음, 웨스턴블럿 분석을 통해 인산화된 JNK의 수준, 인산화된 p38의 수준, 인산화된 ERK의 수준 및 카스파제 3의 활성을 비교하였다(도 3a 내지 3d). 또한, 상기 회수된 각각의 RINm5F 세포를 대상으로 TUNEL 염색을 수행하여 DNA 분절화(fragmentation) 수준을 비교하였다(도 3e).
도 3a는 사이토카인(IL-1β+IFN-γ)이 처리되어 세포자멸이 유도된 RINm5F 세포에서 발현되는 인산화된 JNK의 수준에 미치는 스피루리나 추출물 또는 PC의 효과를 비교한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 3a에서 보듯이, 사이토카인의 처리에 의해 인산화된 JNK의 수준이 증가하였으나, 사이토카인과 함께 스피루리나 추출물 또는 PC를 처리하면 인산화된 JNK의 수준증가가 억제됨을 확인하였다. 또한, 인산화된 JNK의 수준증가 억제효과는 스피루리나 추출물이 PC에 비하여 상대적으로 높은 수준임을 확인하였다.
도 3b는 사이토카인(IL-1β+IFN-γ)이 처리되어 세포자멸이 유도된 RINm5F 세포에서 발현되는 인산화된 p38의 수준에 미치는 스피루리나 추출물 또는 PC의 효과를 비교한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 3b에서 보듯이, 사이토카인의 처리에 의해 인산화된 p38의 수준이 증가하였으나, 사이토카인과 함께 스피루리나 추출물 또는 PC를 처리하면 인산화된 p38의 수준증가가 억제됨을 확인하였다. 또한, 인산화된 p38의 수준증가 억제효과는 스피루리나 추출물이 PC에 비하여 상대적으로 높은 수준임을 확인하였다.
도 3c는 사이토카인(IL-1β+IFN-γ)이 처리되어 세포자멸이 유도된 RINm5F 세포에서 발현되는 인산화된 ERK의 수준에 미치는 스피루리나 추출물 또는 PC의 효과를 비교한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 3c에서 보듯이, 스피루리나 추출물, PC, IL-1β 및 IFN-γ는 인산화된 ERK의 수준에 별다른 영향을 미치지 못함을 확인하였다.
도 3d는 사이토카인(IL-1β+IFN-γ)이 처리되어 세포자멸이 유도된 RINm5F 세포에서 발현되는 카스파제 3의 활성에 미치는 스피루리나 추출물 또는 PC의 효과를 비교한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 3d에서 보듯이, 사이토카인의 처리에 의해 카스파제 3의 활성이 증가하였으나, 사이토카인과 함께 스피루리나 추출물 또는 PC를 처리하면 카스파제 3의 활성증가가 억제됨을 확인하였다. 또한, 카스파제 3의 활성증가 억제효과는 스피루리나 추출물과 PC가 유사한 수준을 나타냄을 확인하였다.
도 3e는 사이토카인(IL-1β+IFN-γ)이 처리되어 세포자멸이 유도된 RINm5F 세포에서 나타나는 DNA 분절화에 미치는 스피루리나 추출물 또는 PC의 효과를 비교한 결과를 나타내는 형광현미경 사진이다.
도 3e에서 보듯이, 사이토카인의 처리에 의해 DNA 분절화가 나타난 TUNEL-양성세포가 증가되었으나, 사이토카인과 함께 스피루리나 추출물 또는 PC를 처리하면 TUNEL-양성세포의 증가가 억제됨을 확인하였다.
실시예 2-2-2: 당뇨병 동물모델에 미치는 효과
실시예 2-2-2-1: 시료의 준비
스트렙토조토신(STZ)을 랫트에 경구투여하면, 랫트로부터 제1형 당뇨병 증상을 유도할 수 있다고 알려져 있으므로, 상기 STZ를 이용하여 제1형 당뇨병이 유도된 당뇨병 동물모델을 대상으로 스피루리나 속 조류 추출물의 당뇨병 치료효과를 시험하였다.
대략적으로, 랫트를 이용하여 다음과 같은 6개의 그룹을 설정하고 4주동안 사육하였다(도 4a): 사육기간 동안 물만을 경구투여한 대조군; 사육기간 동안 체중(Kg)당 200 mg의 스피루리나 추출물(시료 4)을 경구투여한 실험군 1(Spi); 2주 동안 사육한 시점에서 스트렙토조토신을 경구투여하고, 다시 2주 동안 사육한 실험군 2(STZ(2 wks)); 사육기간 동안 체중(Kg)당 200 mg의 스피루리나 추출물(시료 4)을 경구투여하면서 2주 동안 사육한 시점에서 스트렙토조토신을 경구투여하고 다시 2주 동안 사육한 (Spi+STZ); 스트렙토조토신을 투여하고 4주 동안 사육한 실험군 4(STZ(4 wks)); 및 스트렙토조토신과 체중(Kg)당 200 mg의 스피루리나 추출물(시료 4)을 경구투여하고 4주 동안 사육한 실험군 5(STZ+Spi).
사육이 완료된 각 실험군의 랫트의 체중을 측정하여, 실험이전의 체중과 비교하였다(표 4).
당뇨병 동물모델의 체중변화
실험군 최초 체중(g) 최종 체중(g)
대조군
실험군 1
실험군 2
실험군 3
실험군 4
실험군 5		 230.0± 5.32
235.0± 4.20
235.0± 5.44
230.0± 6.03
260.0± 2.56
260.0± 5.13		 346.6 ± 4.21
353.0 ± 3.65
284.0 ± 7.55
295.3 ± 7.35
234.8 ± 13.01
284.0 ± 6.97
상기 표 4에서 보듯이, 스트렙토조토신(STZ)을 투여한 경우, 대조군에 비하여 체중이 상대적으로 적은 수준으로 증가되었으나, 스피루리나 추출물이 처리된 경우에는 스트렙토조토신(STZ)을 투여한 경우에 비하여 체중이 상대적으로 높은 수준으로 증가됨을 확인하였다.
또한, 상기 각 랫트를 마취후 희생시키고, 각각의 랫트로부터 췌장을 적출함과 동시에 혈액을 수득하였다. 상기 수득한 혈액을 3,500 rpm으로 5분간 원심분리하여 상층액을 수득하고, 이를 이후 혈액시료로서 사용하였다.
실시예 2-2-2-2: 췌장분석
상기 실시예 2-2-2-1에서 적출한 각각의 췌장에 포함된 랑게르한스섬(islet)의 세포형상을 확인하기 위하여 헤마톡실린&에오신 염색을 수행하고, 췌장조직에서 발현된 인슐린과 니트로티로신의 수준을 비교하기 위하여, 항-인슐린 항체 및 항-니트로티로신 항체를 이용한 면역염색을 수행한 후 형광현미경으로 관찰하였다(도 4b). 아울러, IMT i-solution 소프트웨어를 사용하여 랑게르한스섬의 크기를 측정하였다(도 4c).
도 4b는 스트렙토조토신(STZ)과 스피루리나 추출물의 조합 처리에 따른, 췌장의 랑게르한스섬(islet)의 세포형상을 촬영한 현미경 사진(상단); 췌장조직을 항-인슐린 항체로 면역염색한 결과를 나타내는 형광현미경 사진(중단); 및 췌장조직을 항-니트로티로신 항체로 면역염색한 결과를 나타내는 형광현미경 사진이다.
도 4b에서 보듯이, 스트렙토조토신을 처리한 경우에는 랑게르한스섬 세포의 퇴행성 및 괴저성의 변화(degenertive and necrotic change)가 나타났으나, 스피루리나 추출물이 처리된 경우에는 상기 퇴행성 및 괴저성의 변화수준이 감소됨을 확인하였다. 또한, 스트렙토조토신을 처리한 경우에는 췌장조직내 인슐린의 수준이 급격히 감소되었으나, 스피루리나 추출물이 처리된 경우에는 인슐린 감소가 억제됨을 확인하였다. 끝으로, 스트렙토조토신을 처리한 경우에는 췌장조직내 니트로티로신의 수준이 증가되었으나, 스피루리나 추출물이 처리된 경우에는 니트로티로신 증가가 억제됨을 확인하였다.
도 4c는 스트렙토조토신(STZ)과 스피루리나 추출물의 조합 처리에 따른, 췌장의 랑게르한스섬(islet)의 크기변화를 비교한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4c에서 보듯이, 스트렙토조토신을 처리한 경우에는 췌장조직내 랑게르한스섬의 크기가 감소되었으나, 스피루리나 추출물이 처리된 경우에는 랑게르한스섬의 크기감소가 억제됨을 확인하였다.
실시예 2-2-2-3: 혈액시료 분석
상기 실시예 2-2-2-1에서 혈액시료를 이용하여, 인슐린 수준 및 NO 수준을 측정하였다(도 4d).
도 4d는 스트렙토조토신(STZ)과 스피루리나 추출물의 조합 처리에 따른, 혈액내 인슐린 수준 및 NO의 수준 변화를 비교한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 4d에서 보듯이, 스트렙토조토신을 처리한 경우, 혈액내 인슐린 수준이 감소되고 NO의 수준이 증가되었으나, 스피루리나 추출물이 처리된 경우에는 인슐린 수준감소 및 No 수준증가가 억제됨을 확인하였다.
한편, 상기 혈액시료에 포함된 혈당(BG) 수준, 총 콜레스테롤(CH) 수준, 중성지방(TG) 수준, BUN(blood urea nitrogen) 수준 및 크레아티닌(CR) 수준을 측정하고, 이들을 비교하였다(표 5).
혈액내 다양한 성분의 수준비교(단위: ㎎/㎗)
실험군 BG CH TG BUN CR
대조군
실험군 1
실험군 2
실험군 3
실험군 4
실험군 5		 200.5 ± 15.3
252 ± 16.1
522.3 ± 4.36
469.7 ± 19.93
639 ± 7.8
574 ± 16.7		 81.0 ± 1.47
77.0 ± 1.05
125.5 ± 3.24
108.0 ± 2.22
129.3 ± 5.31
105.3 ± 1.83		 54 ± 6.9
48.0 ± 5.9
414.0 ± 37.28
360.0 ± 14.71
232 ± 34.2
126.8 ± 11.1		 20.6 ± 1.0
20.7 ± 0.4
38.8 ± 2.05
31.1 ± 1.10
43.7 ± 3.0
39.9 ± 2.0		 0.5 ± 0.01
0.6 ± 0.02
0.5 ± 0.02
0.5 ± 0.02
0.5 ± 0.02
0.5 ± 0.02
상기 표 5에서 보듯이, 스트렙토조토신이 처리된 랫트는 일반적인 당뇨병증(혈당 수준 증가, 인슐린 수준 감소 등)이 나타났으나, 스피루리나 추출물이 처리된 경우에는 이러한 당뇨병증이 개선됨을 확인하였다.
따라서, 상기 실시예 2-2-1 및 2-2-2의 결과로부터, 본 발명에서 제공하는 배양액으로 배양된 스피루리나 추출물이 당뇨병 증상을 완화하는 효과를 나타냄을 알 수 있었다.
실시예 2-3: 간기능 개선효과
마우스에 사염화탄소를 투여하여 제작한 급성간질환 모델동물에 상기 실시예 2-1에서 수득한 다양한 형태의 스피루리나(시료 1 내지 3)를 투여하고, 혈액내 콜레스테롤 수준, ALT 수준 및 AST 수준을 측정하여, 스피루리나 속 조류의 제형에 따른 간기능 개선효과를 비교하였다.
실시예 2-3-1: 실험군의 준비
대략적으로, 정상 마우스에 아무것도 투여하지 않고 37일 동안 사육한 1차 대조군(Nor_Sham), 정상 마우스에 시료 1(분말)을 투여하고 37일 동안 사육한 실험군 11(Nor_Powder), 정상 마우스에 시료 2(타블렛)를 투여하고 37일 동안 사육한 실험군 12(Nor_Tablet), 정상 마우스에 시료 3(슬러지)을 투여하고 37일 동안 사육한 실험군 13(Nor_Sludge), 정상 마우스에 시료 3(슬러지)을 투여하고 37일 동안 사육한 다음 사염화탄소를 투여하고 다시 3일 동안 사육한 실험군 14(CCl4_Pre_Sludge), 사염화탄소를 투여한 마우스에 아무석도 투여하지 않고 3일 동안 사육한 2차 대조군(CCl4_Sham), 사염화탄소를 투여한 마우스에 시료 1(분말)을 투여하고 3일 동안 사육한 실험군 21(CCl4_Powder), 사염화탄소를 투여한 마우스에 시료 2(타블렛)를 투여하고 3일 동안 사육한 실험군 22(CCl4_Tablet) 및 사염화탄소를 투여한 마우스에 시료 3(슬러지)을 투여하고 3일 동안 사육한 실험군 23(CCl4_Sludge)을 각각 준비하였다. 이때, 각 군의 마우스는 수컷 5마리 및 암컷 5마리씩 배정하였다.
실시예 2-3-2: 콜레스테롤 수준 비교
먼저, 정상 마우스를 대상으로 한 대조군 1, 실험군 11, 실험군 12 및 실험군 13의 혈액에서 측정한 콜레스테롤 수준을 비교한 결과(도 5a), 각 군별로 별다른 차이를 나타내지 않았다.
그러나, 급성간질환 모델동물을 대상으로 한 대조군 2, 실험군 21, 실험군 22 및 실험군 23의 혈액에서 측정한 콜레스테롤 수준을 비교한 결과(도 5b), 대조군 1에 비하여 대조군 2에서 혈중 콜레스테롤의 수준이 급격히 증가하였고, 스피루리나 시료를 처리한 경우(실험군 21 내지 23)에는 혈중 콜레스테롤의 수준이 대조군 2에 비하여 상대적으로 감소됨을 확인하였다.
또한, 슬러지 형태의 스피루리나 시료를 처리한 경우(실험군 13, 14 및 23)를 비교하면(도 5c), 정상 마우스(실험군 13)에 비하여 급성간질환 모델동물(실험군 14 및 23)에서 모두 혈중 콜레스테롤 수준이 증가하였고, 사전에 스피루리나 시료를 투여한 경우(실험군 14)에 비하여, 나중에 스피루리나 시료를 투여한 경우(실험군 23)에 혈중 콜레스테롤 수준이 더욱 증가됨을 확인하였으며, 이 중에서도 슬러지 형태의 스피루리나 시료를 처리한 경우(실험군 23)에 가장 낮은 혈중 콜레스테롤 수준을 나타냄을 확인하였다.
실시예 2-3-3: AST 수준 비교
먼저, 정상 마우스를 대상으로 한 대조군 1, 실험군 11, 실험군 12 및 실험군 13의 혈액에서 측정한 AST 수준을 비교한 결과(도 6a), 각 군별로 별다른 차이를 나타내지 않았다.
그러나, 급성간질환 모델동물을 대상으로 한 대조군 2, 실험군 21, 실험군 22 및 실험군 23의 혈액에서 측정한 AST 수준을 비교한 결과(도 6b), 대조군 1에 비하여 대조군 2에서 혈중 AST의 수준이 급격히 증가하였고, 스피루리나 시료를 처리한 경우(실험군 21 내지 23)에는 실험군 21 및 23의 혈중 AST 수준이 대조군 2에 비하여 상대적으로 감소되었고, 실험군 21에 비하여 실험군 23의 혈중 AST 수준이 상대적으로 낮은 값을 나타냄을 확인하였다
또한, 슬러지 형태의 스피루리나 시료를 처리한 경우(실험군 13, 14 및 23)를 비교하면(도 6c), 정상 마우스(실험군 13)에 비하여 급성간질환 모델동물(실험군 14 및 23)에서 모두 혈중 AST 수준이 증가하였고, 사전에 스피루리나 시료를 투여한 경우(실험군 14)에 비하여, 나중에 스피루리나 시료를 투여한 경우(실험군 23)에 혈중 AST 수준이 더욱 증가됨을 확인하였다.
실시예 2-3-4: ALT 수준 비교
먼저, 정상 마우스를 대상으로 한 대조군 1, 실험군 11, 실험군 12 및 실험군 13의 혈액에서 측정한 ALT 수준을 비교한 결과(도 7a), 분말형의 스피루리나 시료를 처리한 경우(실험군 11)를 제외하고는 각 군별로 별다른 차이를 나타내지 않았다.
그러나, 급성간질환 모델동물을 대상으로 한 대조군 2, 실험군 21, 실험군 22 및 실험군 23의 혈액에서 측정한 ALT 수준을 비교한 결과(도 7b), 대조군 1에 비하여 대조군 2에서 혈중 ALT 수준이 급격히 증가하였고, 스피루리나 시료를 처리한 경우(실험군 21 내지 23)에는 혈중 ALT 수준이 대조군 2에 비하여 상대적으로 감소됨을 확인하였으며, 이 중에서도 슬러지 형태의 스피루리나 시료를 처리한 경우(실험군 23)에 가장 낮은 혈중 ALT 수준을 나타냄을 확인하였다.
또한, 슬러지 형태의 스피루리나 시료를 처리한 경우(실험군 13, 14 및 23)를 비교하면(도 7c), 정상 마우스(실험군 13)에 비하여 급성간질환 모델동물(실험군 14 및 23)에서 모두 혈중 ALT 수준이 증가하였고, 사전에 스피루리나 시료를 투여한 경우(실험군 14)에 비하여, 나중에 스피루리나 시료를 투여한 경우(실험군 23)에 혈중 ALT 수준이 상대적으로 낮은 값을 나타냄을 확인하였다.
따라서, 상기 실시예 2-3-2 내지 2-3-4의 결과로부터, 본 발명에서 제공하는 배양액으로 배양된 스피루리나를 슬러지 형태로 가공한 제형을 사용할 경우, 상대적으로 우수한 간손상 예방 및 손상된 간기능 치료효과를 나타냄을 알 수 있었다.
이상의 설명으로부터, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이와 관련하여, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (2)

  1. NaHCO3, K2HPO4, MgSO4·7H2O, 및 NaNO3 로 구성되는 스피루리나 속 조류 생산용 최소배지.
  2. H3BO3, MnSO4·7H2O, ZnSO4·7H2O, CoCl2·6H2O, Na2MoO4·7H2O 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 성분, NaHCO3, K2HPO4, MgSO4·7H2O, 및 NaNO3로 구성되는 스피루리나 속 조류 생산용 최소배지.
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