KR20050001419A - 머위 추출물을 함유하는 뇌 기능 개선용 약학적 조성물 - Google Patents

머위 추출물을 함유하는 뇌 기능 개선용 약학적 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 혈뇌장벽을 통과하여 뇌 기능 보호 작용 및 기억력의 증강활성을 갖는 뇌 기능 개선을 위한 새로운 약물 소재인 머위 추출물에 관한 것이다.
또한 본 발명은 상기 머위 추출물을 유효성분으로 함유하는 뇌 기능 개선용 약학적 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 머위 추출물은 청소년, 성인 및 노인층의 광범위한 계층까지 뇌 기능 보호 작용 및 기억력 증강 효과를 기대할 수 있다.

Description

머위 추출물을 함유하는 뇌 기능 개선용 약학적 조성물{PHARMACEUTICAL COMPOSITIONS CONTAINING BUTTERBER-EXTRACT FOR ENHANCE OF BRAIN FUNCTION}
본 발명은 혈뇌장벽을 통과하여 뇌 기능 보호 작용 및 기억력의 증강활성을 갖는 뇌 기능 개선을 위한 새로운 약물 소재인 머위 추출물을 유효성분으로 함유하는 뇌 기능 개선용 약학적 조성물에 관한 것이다.
사회가 많은 정보의 홍수 속에 빠르고 다양하게 변하고 있어 이러한 시대에 사는 현대인들은 많은 스트레스를 받으며 살고 있다. 스트레스는 기억에 관계하는 뇌 '해마'의 노화를 촉진하여 기억력 감퇴를 야기한다. 인지기능은 일상적인 생활의 활동에 결정적인 영향을 미치는 정신적 과정(central process)으로써 집중력,단기기억(short term memory, working memory) 장기기억(long term memory), 논리성(reasoning), 운동조절능력 및 작업의 계획성 등 정신적인 과정들이 포함되어 있으며, 이러한 과정들이 명확하게 운영되도록 하는 효율성은 매일 우리의 지적인 활동능력과 직접적인 관계가 있어 궁극적으로는 QOL(Quality of Life)에 중요한 영향을 준다.
지금까지 뇌 기능 개선을 목적으로 하는 약물로는 중추신경계의 대사량을 증가시킨다고 판단되어지는 약물에 대한 연구들이 있어 왔는데, 이들은 대개 감마아미노부트릭산(γ-amino butyric acid)의 유도체들로서, 이와 같은 약물들은 콜린계에 작용하여 아세틸콜린이라는 신경전달물질의 합성과 배출을 촉진시킬 수 있다고 알려져 있으며, 현재까지 개발된 약물들에는 아세틸콜린 합성전구체(acetylcholine precursor), 수용체 활성제(Receptor agonist), 니코틴 등이 있으며, FDA의 승인을 받아 국내에서도 사용 중인 Tacrine 및 Aricept(donepezil) 등의 약물 역시 아세틸콜린이라고 하는 신경전달물질의 분해를 막아 주어 감퇴된 인지기능을 어느 정도 개선시켜 주는 효과를 가지고 있으나, 효과가 일시적이고 제한적이며 부작용이 심각한 것으로 알려져 있어 아직 이러한 제제의 효과에 대해서는 더 많은 연구가 필요하다.
그리고 비타민 C나 E, 베타카로틴, 세닐린(seniline), 은행잎 추출물(Egb 761)등의 제제들은 산화억제 기능을 통해 뇌 기능 장애에 효과를 나타낸다고 추측되어지나, 아직까지 체계적인 연구는 부족하여 그 효과에 대해서는 좀 더 많은 조사가 필요한 상태이다.
뇌 기능 개선을 목적으로 중추신경계의 대사량 촉진제 또는 항산화제를 이용한 기능성 소재에 대한 연구가 이루어지고 있으며, 천연소재로부터 부작용이 적은 효과적인 소재를 찾기 위한 연구가 활발히 이루어지고 있으나, 아직 명확한 효과를 가진 제제는 개발되어 있지 않은 상태이다.
또한 인지기능 증강제 및 항아밀로이드제 등이 개발되어 있으나, 이에 대한 약물개발에는 일차 검증된 약물이 반드시 신경계질환들의 혈뇌장벽(Blood Brain Barrier)을 통과해야만 효과를 발휘 할 수 있는 것이어서, 약물의 혈뇌장벽에 대한 연구가 현재 매우 낮은 수준에 있다는 점도 개발의 어려운 점의 하나이다.
현재 혈뇌장벽의 문제를 우회하는 유일한 대안은in vivo실험을 통한 경험적 효과검증이다. 이러한 점에서 수천년 동안 경험적으로 검증되어 온 뇌 신경계 관련 천연물들은 치매 또는 건망증 등의 뇌 기능 관련 질환을 치료하는 천연의약품의 개발이 기대되어진다.
한편 머위는 국화과(숙근초)에 속하며 습한 들이나 논, 밭 및 산기슭 등지에 자생하는 봉두근, 사두초, 야남곡으로 불리기도 하는 식물로써 어린잎과 어린 꽃줄기를 식용으로 이용하며, 기침, 담, 기관지천식, 건위, 해열, 종기와 뱀·벌레 물린 상처 치료 및 화상에 좋으며, 중독(복어탕)과 주독을 푸는 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 머위의 꽃봉오리는 건위, 진해, 해열, 고혈압에 효과가 있고, 이외에도 식욕을 증진하는 데 사용되기도 하며, 차로 만들어 이용하기도 하고 술에 담가약술을 만들기도 하며 어린 꽃봉오리를 베어서 음건하여 튀김을 만들어 먹기도 하지만, 머위의 생리활성에 관한 연구 결과들은 매우 빈약한 실정이며, 특히 뇌 기능 개선효과와 관련된 연구는 전무한 상태이다.
이에 본 발명자들은 부작용이 거의 없는 천연물에서in vivo실험을 통한 효과검증으로 혈뇌장벽의 문제를 해결하고 뇌 기능을 개선하여 증진시킬 수 있는 약물 소재를 찾기 위해 연구하던 중 머위 추출물을 동물에 투여하여 기억력의 증진효과를 확인하고 기억력의 전기생리학적 파라메타인 장기간 강화(LTP ; Long Term Potentiation)가 유의성 있게 증가되며, 기억학습의 신호전달 기전과 밀접한 관련이 있는 BDNF(Brain Derived Neurotropic Factor) 및 CREB(cAMP Responsive Element Binding Protein)의 발현이 증가되어 기억력 증강 효과가 나타나는 것을 확인하여 본 발명을 완성하였다.
본 발명은 천연물에서 혈뇌장벽을 통과하여 혈뇌장벽의 문제를 해결하고 뇌 기능을 개선하여 증진시킬 수 있는 약물 소재로서 머위 추출물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 상기 천연물 소재로부터 추출된 추출물을 함유하는 뇌 기능 개선용 약학적 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 머위 조추출물을 음수로 투여한 실험동물과 대조군의 LTP(Long Term Potentiation) 유발 정도를 비교한 그래프,
도 2는 머위 조추출물을 사료로 투여한 결과에 대한 LTP 유발 정도 비교 그래프,
도 3은 머위 조추출물 투여가 뇌 피질의 BDNF(Brain Derived Neurotropic Factor) 발현에 미치는 영향을 나타낸 사진,
도 4는 머위 조추출물 투여가 뇌 해마의 CREB(cAMP Responsive Element Binding Protein) 발현에 미치는 영향을 나타낸 사진,
도 5는 머위 조추출물을 음수로 투여한 정상 랫드에 대한 모리스 수미로 학습 결과를 나타낸 그래프,
도 6은 머위 조추출물을 음수로 투여한 정상 노령 랫드에 대한 모리스 수미로 학습 결과를 나타낸 그래프,
도 7은 정상 노령 랫드의 작업 기억에 대한 머위 추출물의 효과를 나타낸 그래프,
도 8은 머위 조추출물을 투여한 노령 랫드의 유영 궤적 사진,
도 9는 머위 조추출물을 용량별 음수로 투여한 정상 랫드에 대한 모리스 수미로 학습 결과를 나타낸 그래프,
도 10은 머위 분획추출물을 용량별 음수로 투여한 정상 랫드에 대한 모리스 수미로 학습 결과를 나타낸 그래프,
도 11은 머위 분획추출물을 용량별 음수로 투여한 모래쥐에 대한 수동회피반응을 나타낸 그래프이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 혈뇌장벽을 통과하여 뇌 기능 보호 작용 및 기억력의 증강활성을 갖는 머위 추출물을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 머위 추출물을 유효성분으로 함유하는 뇌 기능 개선용 약학적 조성물을 제공한다.
이와 같은 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 혈뇌장벽을 통과하여 뇌 기능 보호 작용 및 기억력의 증강활성을 갖는 머위 추출물로서, 이와 같은 본 발명에 사용되는 머위는 한국산 머위(Petasites japonicus) 및 서양 머위(Petasites officinalis)를 모두 포함한다.
본 발명에서 혈뇌장벽을 통과하여 뇌 기능 보호 작용 및 기억력의 증강활성을 갖는 머위 추출물은 머위에 물 또는 알코올을 첨가하여 추출한 머위의 조추출물 뿐만 아니라 상기 추출물에 에틸아세테이트를 첨가하여 에틸아세테이트 분획을 제거하고 수(Water)층에서 분리된 머위 분획추출물을 함유하는 것을 의미한다.
상기 머위 조추출물은 머위에 물을 첨가하여 열수추출하거나 알코올을 첨가하여 냉침 또는 저온 가열하여 추출함으로서 제조되는 것으로서 감압 건조하여 분말 형태로 제조될 수 있다. 바람직하게는 상기 머위 조추출물을 추출하는데 첨가되는 알코올은 5 내지 100% 에탄올 또는 메탄올 중에서 선택하여 사용할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 70% 에탄올을 사용하는 것이 좋다.
또한 본 발명은 상기 머위에 물 또는 알코올 수용액을 첨가하여 추출한 다음 상기 추출물에 에틸아세테이트를 첨가하여 에틸아세테이트 분획을 제거하고 수(Water)층을 분리하여 수층에서 수득되는 추출물에서 머위 분획추출물을 제조한다.
상기 머위 분획추출물은 컬럼박층크로마토그래프 확인 시험에서 이동상을 부탄올:메탄올:수산화암모늄:물=3:2:1:2의 비율로 하여 전개한 다음 254nm의 UV를 쬐이면 Rf값 0.5~0.8에서 암갈색으로 흡수가 일어나며, 10% 황산에 적신 후 100℃로 가열하면, Rf값 0.6에서 흑갈색 반점을 나타내고, 요오드 발색 시 Rf값 0.5~0.8에서 갈색 반점을 나타내며, 닌히드린발색시약과 드라겐드로프 발색시약의 정색 반응에서 음성을 나타낸다.
또한 본 발명에 따른 머위 분획추출물은 수용액에서 pH가 5.0~8.0이며, 헥산, 에틸아세테이트, 에탄올, 아세톤, 에테르, 벤젠에 불용이며 메탄올에 약간(0.1%) 녹고 증류수에는 용해되는 성질을 가진다.
본 발명은 상기 머위 추출물을 유효성분으로 함유하는 뇌 기능 개선용 약학적 조성물을 제공한다.
뇌 기능 질환과 관련된 약물의 작용은 장기간 강화(LTP ; Long Term Potentiation) 변화와 해마 및 내측피질(inferior temporal cortex)과 같은 국소적 영역에서의 BDNF(Brain Derived Neurotropic Factor)발현증가 및 TrkB수용체 활성화와 관련되어 있으며, BDNF의 박탈은 학습 및 기억의 손상을 가져오므로 기억학습에는 BDNF가 필수적인 요소이다. 또한 CREB(cAMP Responsive Element Binding Protein)은 뇌 손상 보호 외에도 공간(space) 및 사회적(social) 학습 등 여러 가지 다양한 기억 형성의 조절인자로 알려져 있다.
본 발명의 머위 조추출물을 랫드에 투여하여 모리스 수미로 학습을 시킨후 뇌 기능에 미치는 영향을 살펴 본 결과 기억력의 전기생리학적 파라메타인의 장기간 강화(LTP: Long Term Potentiation)를 유의성 있게 증가시키고(도 1 및 도 2), 기억학습의 신호전달 기전과 밀접한 관련이 있는 BDNF(Brain Derived Neurotropic Factor) 및 CREB(cAMP Responsive Element Binding Protein)의 발현을 증가시켰다(도 3 및 도 4).
본 발명의 머위 조추출물 및 머위 분획추출물을 랫드에 투여하여 뇌 기능에 미치는 영향을 살펴 본 결과 기억력 증진효과를 나타내었다(도 5). 특히 머위 조추출물에 비해 머위 분획추출물의 기억력 증강 효과가 뛰어나므로 머위 분획추출물에 기억력 증강활성성분이 농축되어 있음을 알 수 있다(도 9 내지 도 11). 또한 머위 조추출물을 노령 랫드에 투여하여 모리스 수미로 학습을 시킨 결과 기억력 증강 효과를 나타냈다(도 6 내지 도 8).
그러므로 본 발명의 머위 추출물은 혈뇌장벽을 통과하여 뇌 기능 보호 작용 및 기억력의 증강활성을 갖는 새로운 약물 소재로서 청소년, 성인 및 노인층의 광범위한 계층까지 뇌 기능 개선에 유용하게 사용할 수 있으며, 향후 노인성 뇌질환(건망증, 치매, 알츠하이머병 등)의 예방 및 치료하기 위한 의약품으로 개발될 수 있다.
본 발명은 상기 머위 추출물을 유효성분으로 함유하며, 통상적으로 사용되는 충진제, 증량제, 결합제, 습윤제, 붕해제 및 계면활성제 등의 희석제 또는 부형제 등과 혼합하여 뇌 기능 개선용 약학적 조성물을 제조할 수 있으며, 통상적인 방법에 의해 정제, 캅셀제, 산제, 과립제, 현탁제, 유화제, 시럽제, 액제 등의 경구 투여용 제제나 통상의 방법으로 주사용 증류수에 용해하여 주사제로 사용할 수도 있다.
본 발명은 목적하는 바에 따라 비경구 투여하거나 경구투여 할 수 있으며, 뇌 기능 개선용 약학적 조성물에 유효한 머위 추출물의 투여량은 성인(60kg 체중)에 대해 1일 0.8g 내지 3.2g의 양을 1회 내지 수회에 나누어 투여할 수 있고, 바람직하기로는 1일 1.6g 내지 3.2g 양을 투여하는 것이 좋다.
또한 본 발명의 머위 추출물은 급성독성 및 아급성 독성시험 결과 안전한 물질로 판명되었다.
이하 본 발명을 실시예에 의하여 상세히 설명한다.
하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 내용이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1> 머위 조추출물의 제조
건조되지 않은 머위 1.8톤을 깨끗이 세척하고 길이 10cm 내외로 잘라 건조시킨 머위 98kg을 얻었으며, 이를 70%의 에탄올 370L를 가하여 55℃∼60℃사이의 온도에서 8시간동안 섞으면서 추출한 후 다시 같은 양의 에탄올을 가하여 재추출하였다. 이 추출액을 감압농축기로 농축하여 수분함량 약 31%(67∼68˚Brix)의 머위 조추출물 42kg(수율 42%)를 얻었다.
<실시예 2> 머위 분획추출물 제조
실시예 1에서 제조된 머위 조추출물 중 4kg을 증류수 20L에 현탁하여 에틸아세테이트 18L로 2회 진탕추출 한 후 에틸아세테이트 가용성분획(36L)을 제거하고 분리된 수층을 50℃에서 감압 농축하여 머위 분획추출물(pH : 6.7) 2.8kg(수율 70%)을 얻었다.
상기 머위 분획추출물을 실리카겔 TLC (Merck)에 점적한 다음 이동상을 부탄올:메탄올:수산화암모늄:물=3:2:1:2의 비율로 하여 전개시켰다.
컬럼박층크로마토그래프 확인 시험에서 상기 분획추출물은 254nm의 UV를 쬐여 Rf값 0.6에서 암갈색으로 흡수가 일어나는 것을 확인하였으며, 10% 황산에 적신 후 100℃로 가열하였을 때 Rf값 0.6에서 흑갈색 반점을 나타내었다. 또한 상기 머위 분획추출물은 Rf값 0.6에서 요오드 발색으로 갈색 반점을 나타내었으며, 닌히드린발색시약과 드라겐드로프 발색시약의 정색 반응에서 음성을 나타내었다.
<실시예 3> 머위 추출물 투여에 의한 LTP(Long Term Potentiation)의 변화실험
(1) 머위 추출물 투여에 의한 LTP 변화
가. 실험재료 및 실험동물
실험재료는 상기 실시예 1에서 제조된 머위 조추출물을 사용하였고, 실험동물은 정상성장기 랫드(Sparague Dawley rat, 웅성)를 사용하였다.
나. 실험방법
머위 추출물의 기억력 증강에 미치는 영향과 관련된 LTP를 관찰하기 위해 실험동물에 상기 머위 조추출물을 3주 동안 음수[25%(2.5g/l)농도]를 통하여 투여하였고, 4주째부터 모리스 수미로 학습(Morris Water Maze)을 실시하였으며, 5주째에 뇌의 해마에서 LTP 측정실험을 실시하였다.
상기 모리스 수미로 학습의 방법은 실험동물을 동서남북 중 임의의 두 위치에서 출발시켜 목표물인 플랫폼을 찾아가도록 매일 일정시간에 하루 2회씩 5일 동안 수영학습을 시키는 것으로 이루어졌다.
상기 모리스 수미로 학습을 한 실험동물을 20% 우레탄(7 ml/kg, Sigma, USA)으로 복강내 주사하여 마취시킨 후 뇌 정위장치(stereotaxic, Stoelting, USA)에 고정시켜 두개골 절개술(craniotomy)을 실시하였다.
LTP의 측정을 위하여 기록용 tungsten-미세전극은 해마 CA1 세포에 위치시키고 자극용 전극은 치상회(dentate gyrus)의 과립형 세포에 위치 시켰다. 자극 전극은 샤퍼측지섬유 경로(Schaffer collateral 경로) 위에 놓이게 하며, 기록 전극은 CA1 신경 세포의 Dendrite 부위에 놓이게 한다. LTP를 유도하기 위해 자극 전극을 통해 경련성 자극을 가하고 LTP가 얻어지면 2시간 동안 관찰하며 기록하였다.
다. 실험결과
도 1에서 알 수 있는 바와 같이 대조군인 정상음료 투여군(n=8, n은 실험동물의 수, 이하 같다)은 평균 9.42±1.79%의 potential의 증가를 나타냈으며, 머위 조추출물 함유 음료 투여 군(n=8)은 25.10±4.4%의 LTP 증가를 나타냈다. 실험기간 동안 두 군 모두 유의한 차이(*p<0.05, **p<0.01 vs control)를 유지하였다.
도 1에서 화살표(↑) 표기는 경련성 자극을 준 시점을 나타낸 것이며, 데이터는 평균±표준편차로 나타낸 것이고, student's t-test로 유의성을 검정하였다. 하나의 * 표기는 p<0.05인 부분을, 두 ** 표기는 p<0.01인 부분을 나타낸 것이고, M은 머위 조추출물을 나타낸 것이다.
(2) 머위 추출물 함유 사료 투여에 의한 LTP 변화
가. 실험재료 및 실험동물
실험재료는 하기 표1과 같은 조성을 갖는 머위 조추출물 함유 사료를 사용하였다.
머위 조추출물 함유 사료의 조성
원 료 명 배합 비율(%) 단위 중량(mg) 제조 중량(kg)
실시예 1(고형분 60%) 44.45 80.01 72.009
대두단백분말 22.23 40.014 36.0126
미결정셀룰로오스 15.0 27.0 24.3
소맥배아분말 3.0 5.4 4.86
건조효모 2.4 4.32 3.888
대두레시틴 1.8 3.24 2.916
비타민C 1.8 3.24 2.916
분말비타민 E(50%) 0.9 1.62 1.458
옥타코사놀(10%) 0.3 0.54 0.486
디-말톨 0.15 0.27 0.243
비타민 B6-염산염 0.06 0.108 0.0792
스테아린산 마그네슘 0.77 0.33264 1.2474
옥수수 단백추출물 분말 0.57 0.24624 0.9234
글리세린지방산에스테르 0.03 0.01296 0.0486
기타(에리스리톨) 6.54 2.82528 10.5948
계 100% 180mg 162kg
실험동물은 상기 실험 (1)과 같은 랫드를 사용하였다.
나. 실험방법
사료로 공급되는 실시예 1에서 제조된 머위 조추출물이 LTP에 미치는 영향을 평가하기 위하여, 5주째에 실험동물을 마취하여 뇌 해마에서의 LTP의 변화를 기록하였다.
실험은 상기 (1)의 방법과 같은 방법으로 이루어졌다.
다. 실험결과
도 2에 나타난 바와 같이, 사료를 4주간 공급 투여한 후, 실험동물의 뇌 해마에서의 LTP의 변화(5주째)를 기록한 결과, 대조군인 일반 정상사료 투여군(n=8)은 10.55±5.57%, 실시예 1에서 제조된 머위 조추출물 제외사료(대두유, 소맥배아유, 비타민mix, α-tocopherol 등 포함) 투여군(n=6)은 22.53± 3.91%의 증가를, 표 1의 머위 조추출물 함유 사료 투여군(n=6)은 37.89± 7.04%의 증가를 나타내었으며, 자극(TBS)후 발생된 LTP는 정상사료 투여군과 머위 추출물 함유 사료 투여군모두에서 2시간 이상 유지되었다. 이와 같은 결과는 정상음료 및 머위 조추출물 함유 음료를 투여한 실험동물군의 비교에서도 동일한 경향을 보였다.
도 2에서 화살표(↑)는 10분 동안 base-line 기록 후 TBS 자극이 주어진 시점을 나타낸 것이다. 모든 결과는 평균±표준편차로 나타내었으며, student'st-test로 유의성(*, p<0.05; **, p<0.01)을 검정하였다. M은 머위 조추출물을 나타낸 것이다.
따라서 본 발명의 머위 추출물은 상기 실시예 3의 LTP 변화검정 동물실험에서 기억력의 증강에 효과가 있음을 확인할 수 있으며, 본 발명의 머위 추출물은 혈뇌장벽을 통과하여 뇌 기능 보호 작용 및 기억력의 증강활성을 갖는 새로운 약물 소재임을 알 수 있다.
<실시예 4> 머위 추출물 투여가 동물의 뇌 BDNF 및 CREB의 발현에 미치는 영향
기억학습에 대한 CREB 및 BDNF 방출의 활성 의존적 조절의 분자기전에 머위 추출물의 투여가 영향을 미치는지 확인하였다.
가. 실험재료 및 실험동물
실험재료는 실시예 1에서 제조된 머위 조추출물을 사용하였고, 실험동물은 정상성장기 랫드(Sparague Dawley rat, 웅성)를 사용하였다.
나. 실험방법
3주동안 실험동물에 음수를 통하여 상기 머위 조추출물을 투여(in 0.5% CMC)하였고, 4주째에 실험동물의 LTP data를 기록 분석하였다. LTP기록 후 가능한 빨리 전체 뇌로부터 대뇌 피질과 해마를 분리하고, 그 분리된 샘플에서 total RNA를 분리한 후, 스펙트로포토메타(spectro photometer)를 이용하여 그 RNA의 양을 측정하였다. 또 샘플로부터 일정량을 취하여 MMVL reverse transcriptase를 사용하여, cDNA를 합성하였으며 이와 같이 만들어진 샘플을 사용하여 BDNF 및 CREB의 발현 정도를 각각 측정하였다.
다. 실험결과
도 3 및 도 4의 사진에서 확인할 수 있는 바와 같이, 대조군(n=6)에 비해 머위 조추출물 투여 시험군(n=7)에서 BDNF(피질, 도 3) 및 CREB(해마, 도 4)의 발현이 현저히 증가하였음을 알 수 있다. 따라서 본 발명의 머위 추출물이 BDNF 및 CREB mRNA의 발현에 관여했음을 나타낸 것으로서, 본 발명의 머위 추출물은 혈뇌장벽을 통과하여 뇌 기능 보호 작용 및 기억력의 증강활성을 갖는 새로운 약물 소재임을 알 수 있다.
<실시예 5> 머위 추출물의 학습능력 및 기억력 증강 효과
가. 실험재료 및 실험동물
실험재료는 상기 실시예 1의 머위 조추출물을 사용하였고, 실험동물은 정상성장기 랫드(Sparague Dawley rat, Wister rat, 웅성, 180~200g 체중)를 준비하였다.
나. 실험방법
실험동물에 실시예 1에서 제조된 머위 조추출물을 3주 동안 음수[25%(2.5g/l)농도]를 통하여 투여하였고, 4주째부터 실험동물에 대해 상기 실시예 3과 같은 방법으로 모리스 수미로 학습을 실시(4 trials/day)하였다.
학습을 실시한 실험동물들에 대하여 학습이 완료되어 실험동물이 플랫폼에 도착하기까지의 시간(Escape time)이 10초 내외로 되었을 때부터 24시간 경과 후 프로브 테스트(probe trial test; 목표물이 있었던 1/4분면 영역 또는 목표물 주변반경 25cm 이내에 랫드가 들어와 머무른 시간 및 거리를 측정하여 비교하는 실험)를 1회 실시하였다. 이 때의 작업 기억(working memory) 또는 1차 학습을 완료 후 플랫폼을 다른 위치로 옮겼을 때 나타나는 전후의 시간 차이(short term working memory) 등을 비교 측정하여 도 5에 나타내었다.
다. 실험결과
도 5에서 보는 바와 같이 정상 랫드에서 머위 조추출물은 학습과 작업기억(working memory) 능력 모두의 증강에 효과적이었다. 이 결과에서 본 발명의 머위 추출물은 혈뇌장벽을 통과하여 기억력의 증강활성을 갖는 새로운 약물 소재임을 알 수 있다.
<실시예 6> 노령 랫드에 대한 학습능력 및 기억력 증강 효과
본 실시예는 머위 추출물이 청소년뿐만 아니라 성인 및 노인층의 광범위한 계층까지 기억력 증강기능이 기대되는지를 알아보기 위하여 노령 정상 랫드에 대한 학습능력 및 기억력 증강 효과를 측정한 것이다.
가. 실험재료 및 실험동물
실험재료는 상기 실시예 1의 머위 조추출물을 사용하였고, 실험동물로 22개월령 랫드(88주령, Sparague Dawley rat ,n=16)를 준비하였다.
나. 실험방법
실험동물에 상기 머위 조추출물을 12주동안 음수[25%(2.5g/l)농도]를 통하여 투여하고 상기 실시예 5와 같은 방법으로 모리스 수미로 학습에서 1차 학습에 대한 프로브 시험을 실시하여 작업기억을 측정하였으며 자발 운동량은 프로브 시험 24시간 후에 4시간동안 대조군과 비교 측정하였다.
다. 실험결과
도 6에 도시된 바와 같이, 모리스 수미로 학습에서 유의적(n=7∼8, * p<0.05 vs control)인 기억력의 차이를 보였다.
도 7에 도시된 바와 같이 프로브 시험에 의한 작업 기억(working memory)도 대조군에 비해 약 1.4배 증가하였다.
또한 도 8에 도시된 바와 같이 실험동물이 플랫폼 일사분면 영역(quadrant) 내에서 단위시간당 유영(遊泳)한 거리가 대조군에 비해 유의적으로 증가했음을 보여준다. 투여기간 동안 두 군간에 체중 및 음수량의 유의적인 차이는 관찰되지 않았다.
도 6, 도 7 및 도 8에서 MH는 머위 조추출물을 나타내는 것이다.
이와 같은 실험을 통하여 본 발명의 머위 추출물은 노인층까지 기억력 증진효과를 나타냄으로 광범위한 계층을 대상으로 기억력 감퇴로 인한 뇌 기능 저하와 관련된 질병을 예방 및 치료하는 의약품으로 사용될 수 있다.
<실시예 7> 머위 조추출물의 학습능력 및 단기기억력 증강 효과
가. 실험재료 및 실험동물
실험재료는 상기 실시예 1에서 제조된 머위 조추출물을 사용하였고, 실험동물은 정상성장기 랫드(Wister rat, 수컷)를 준비하였다.
나. 실험방법
실시예 1에서 제조된 머위 조추출물을 실험동물에 3주 동안 용량별(200mg/kg, 400mg/kg)로 음수를 통하여 투여하였으며, 4주째부터 실험동물에 대해 모리스 수미로 학습을 실시하였다.
상기 모리스 수미로 학습은 실험동물을 10초 이내에 목표물을 찾아가도록 1주간 1일 4회씩 반복해서 수영학습 시킨 뒤 24시간이 경과하여 목표물인 플랫폼을 반대 위치로 옮긴 후 모리스 수미로 학습을 실시했을 때 첫 번째와 두 번째 목표물을 찾아가는 시간(Escape time)의 차이(Learning Index)를 비교 측정하였다.
다. 실험결과
상기 시험에서는 Learning Index가 증가할수록 단기기억력이 향상된 것으로 도 9에서 알 수 있는 바와 같이 대조군의 Learning Index 시간은 대조군에 비해 머위 분획추출물 200mg/kg 투여량에서는 1.38배, 400mg/kg 투여량에서 1.87배의 기억력 증강 효과를 나타내었으므로 머위 조추출물이 투여한 실험동물에서 용량 의존적인(n=8, * p<0.01 vs control, ** p<0.05 vs control) 단기기억력의 증강 효과가 있음을 알 수 있다.
도 9에서 M은 머위 조추출물이고 C는 대조군을 나타내는 것이다.
<실시예 8> 머위 분획추출물의 학습능력 및 단기기억력 증강 효과
가. 실험재료 및 실험동물
실험재료는 상기 실시예 2에서 제조된 머위 분획추출물을 사용하였고, 실험동물은 정상성장기 랫드(Sparague Dawley rat, 수컷)를 준비하였다.
나. 실험방법
실시예 2에서 제조된 머위 분획추출물을 실험동물에 4주 동안 용량별(120mg/kg, 240mg/kg, 480mg/kg)로 음수를 통하여 투여하였으며, 5주째부터 실험동물에 대해 모리스 수미로 학습을 실시하였다.
상기 모리스 수미로 학습은 실험동물을 10초 이내에 목표물을 찾아가도록 1주간 1일 4회씩 반복해서 수영학습 시킨 뒤 24시간이 경과하여 목표물인 플랫폼을 반대 위치로 옮긴 후 모리스 수미로 학습을 실시했을 때 첫 번째와 두 번째 목표물을 찾아가는 시간(Escape time)의 차이(Memory Index)를 비교 측정하였다.
다. 실험결과
도 10에서 알 수 있는 바와 같이 대조군의 Memory Index 시간은 16.58±5.56(sec)이나, 머위 분획추출물을 투여한 실험동물은 120mg/kg 투여용량에서 32.46±5.15(sec), 240mg/kg 투여용량에서 45.28±5.90*(sec), 480mg/kg 투여용량에서 33.48±17.06(sec)으로 240mg/kg까지 용량 의존적인(n=5, * p<0.05 vs control) 단기기억력의 증강 효과를 나타내었다.
도 10에서 MW는 머위의 분획추출물을 나타낸 것이다.
상기 실시예 7과 8을 비교한 결과 머위 조추출물의 경우 200mg/kg ~ 400mg/kg 투여량에서 각각 1.38배 및 1.87배의 증강 효과를 보인 반면, 머위 분획추출물의 경우 120mg/kg, 240mg/kg의 투여량에서 각각 1.96배 및 2.73배의 증강 효과를 보여, 가장 현저한 증강 효과를 보인 추출물의 투여용량(240mg/kg)이 약 2배나 적게 소요된 반면에 기억력 증강 효과에 있어서는 240mg/kg 일 때 대조군의 2.73배로 머위 조추출물의 경우보다 1.5배 정도나 더 높은 기억력 증강 효과를 나타낸 것을 알 수 있다.
<실시예 9> 머위 분획추출물의 수동회피반응에 의한 기억력 증강 효과
가. 실험재료 및 실험동물
실험재료는 상기 실시예 2에서 제조된 머위의 분획추출물을 사용하였고, 실험동물은 정상의 성장기 모래쥐(Mongolian gerbil, 수컷)를 준비하였다.
나. 실험방법
실험동물에 머위의 분획추출물을 5주 동안 용량별(125mg/kg, 250mg/kg)로 음수를통하여 투여하였으며, 6주째부터 실험동물에 대해 Step down latency test(수동회피반응: passive avoidance test)를 실시하였다.
상기 수동회피반응시험은 실험동물이 그리드(Grid)로 내려올 때 0.4mA의 전기쇼크를 가하여 기억시키고 24시간 경과 후 플랫폼 위에서 그리드로 내려오지 않고 머무르는 시간(Latency time)을 비교 측정하였다.
다. 실험결과
상기 시험에서는 Latency time이 증가할수록 기억력이 향상된 것으로 도 11에서 알 수 있는 바와 같이 대조군의 수동회피반응 시간은 54.8± 17.6(sec)이나, 머위 분획추출물을 투여한 실험동물은 125mg/kg 투여용량에서 101.6± 21.5*(sec), 250mg/kg 투여용량에서 133.6±39.2*(sec)로 머위 분획추출물을 투여한 실험동물에서 용량 의존적으로(n=8~10, * p<0.05 vs control) 유의적인 기억력의 증강 효과를 나타내었다.
도 11에서 MW는 머위 분획추출물을 나타낸 것이다.
<실시예 10> 안전성(급성독성 및 아급성 독성) 실험
본 발명의 머위 추출물이 인체에 독성이 있는지를 확인하기 위하여 다음과 같은 동물 실험을 하였다.
(1) 급성독성 시험
가. 실험재료 및 실험방법
실험재료는 상기 실시예 1에서 제조된 머위 조추출물을 사용하였고, 실험동물은 ICR 마우스 14마리를 준비하였다.
나. 실험방법
실험동물에 머위 조추출물을 용량별로(수분함량 23%; 2g/kg, 4g/kg) 음수를 통하여 투여하고, 투여 전후 실험동물의 체중변화 및 생존여부를 72시간동안 관찰하였다.
다. 실험결과
72시간 내에 실험동물 모두가 생존하였으며 평균 체중 증가량도 2g/kg 및 4g/kg의 머위 조추출물 투여군에서 각각 3.3g, 2.5g으로 정상증가량의 오차 범위에 들어 있었으며, 6g/kg b.w. 투여량에서도 LD50를 관찰 할 수 없었다. 참고로 한국 식약청(KFDA)의 안전성 기준은 2g/kg bw이하이므로, 머위 추출물은 안전할 것으로 판단된다.
(2) 아급성 독성시험
가. 실험재료 및 실험동물
상기 (1)의 시험과 동일한 실험재료를 사용하였고, 실험동물은 ICR 마우스 13마리를 준비하였다.
나. 실험방법
실험동물에 2주동안 2g/kg bw/day의 투여량으로 경구 투여하여 평균체중 변화를 관찰하였다.
다. 실험결과
실험동물의 평균체중 증가량의 범위에서 변화가 관찰되지 않았으며, 모두 생존하였다.
이러한 안전성 실험을 통하여 본 발명의 머위 추출물은 인체에 악영향을 미치지 않을 것으로 판단된다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 머위 추출물은 부작용이 거의 없는 천연물에서in vivo실험을 통한 효과검증으로 혈뇌장벽을 통과하여 뇌 기능 보호 작용 및 기억력의 증강활성을 가짐으로써 혈뇌장벽의 문제를 해결한 뇌 기능 개선을 위한 새로운 약물 소재이다.
또한 본 발명에 따른 머위 추출물을 유효성분으로 함유하는 뇌 기능 개선용 약학적 조성물은 LTP 유발 정도 평가, BDNF(Brain Derived Neurotropic Factor) 및 CREB(cAMP Responsive Element Binding Protein) 발현 영향 평가와 관련된 전기생리학적 연구에서 확인된 바와 같이 혈뇌장벽을 통과하여 뇌 기능 보호 작용 및 기억력의 증강활성을 나타내어 뇌 기능 개선에 효과가 뛰어나며, 청소년, 성인 및 노인층의 광범위한 계층까지 뇌 기능 개선에 유용하게 사용할 수 있고, 향후 노인성 뇌질환(건망증, 치매, 알츠하이머병 등)의 개선을 위한 의약품으로도 유용하게 개발될 수 있다.

Claims (9)

  1. 머위에 물 또는 알코올 수용액을 첨가하여 추출한 뇌 기능 보호 작용 및 기억력의 증강활성을 갖는 머위 추출물.
  2. 제 1 항에 있어서, 머위에 첨가하여 추출하는 알코올 수용액은 5 내지 100% 에탄올인 것을 특징으로 하는 뇌 기능 보호 작용 및 기억력의 증강활성을 갖는 머위 추출물.
  3. 제 2 항에 있어서, 머위에 첨가하여 추출하는 알코올 수용액은 70% 에탄올인 것을 특징으로 하는 뇌 기능 보호 작용 및 기억력의 증강활성을 갖는 머위 추출물.
  4. 제 1 항에 있어서, 머위 추출물이 머위에 물 또는 알코올 수용액을 첨가하여 추출한 다음 에틸아세테이트 수용액을 첨가하여 수(Water)층을 분리하여 수층에서 수득되는 것으로서 하기에 기재된 성질을 보유하는 머위 분획추출물 함유 뇌 기능 보호 작용 및 기억력의 증강활성을 갖는 머위 추출물.
    컬럼박층크로마토그래프 확인 시험 ; 254nm의 UV : Rf값 0.5~0.8에서 암갈색으로 흡수(이동상 : 부탄올:메탄올:수산화암모늄:물=3:2:1:2),
    10% 황산에 적신 후 100℃로 가열 : Rf값 0.6에서 흑갈색 반점,
    요오드 발색 시 : Rf값 0.5~0.8에서 갈색 반점,
    용해성 : 증류수에 가용, 메탄올에 0.1% 가용, 헥산, 에틸아세테이트, 에탄올, 아세톤, 에테르, 벤젠에 불용,
    수용액의 pH : 5.0~8.0,
    정색반응 ; 닌히드린발색시약 및 드라겐드로프 발색시약 : 음성.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항의 어느 한 항에 기재된 머위 추출물을 유효성분으로 함유하며 약학적으로 허용 가능한 담체를 포함하는 뇌 기능 개선용 약학적 조성물.
  6. 제 5 항에 있어서, 뇌 기능 개선은 기억력의 증강활성을 갖는 뇌 기능 개선용 약학적 조성물.
  7. 제 5 항에 있어서, 경구 또는 비경구 투여 제형중에서 선택되는 뇌 기능 개선용 약학적 조성물.
  8. 머위에 물을 첨가하여 열수추출하거나 5 내지 100% 에탄올을 첨가하여 추출한 후 감압 건조하는 과정을 거쳐 이루어지는 뇌 기능 보호 작용 및 기억력의 증강활성을 갖는 머위 추출물의 제조방법.
  9. 머위에 물 또는 에탄올을 첨가하여 추출한 다음 에틸아세테이트 수용액을 첨가하여 수(Water)층을 분리한 후 수층에서 수득되는 과정을 거쳐 이루어지는 뇌 기능 보호 작용 및 기억력의 증강활성을 갖고 하기에 기재된 성질을 보유하는 머위 분획추출물의 제조방법.
    컬럼박층크로마토그래프 확인 시험 ; Rf값 0.5~0.8에서 254nm의 UV 를 암갈색으로 흡수(이동상 : 부탄올:메탄올:수산화암모늄:물=3:2:1:2),
    10% 황산에 적신 후 100℃로 가열 : Rf값 0.6에서 흑갈색 반점,
    요오드 발색 : Rf값 0.5~0.8에서 갈색 반점,
    용해성 : 증류수에 가용, 메탄올에 0.1% 가용, 헥산, 에틸아세테이트, 에탄올, 아세톤, 에테르, 벤젠에 불용,
    수용액의 pH : 5.0~8.0,
    정색반응 ; 닌히드린발색시약 및 드라겐드로프 발색시약 : 음성.
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