KR20130113626A - 양치식물의 추출물을 유효성분으로 포함하는 당뇨 또는 비만의 예방 또는 치료용 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 잔고사리과(Dennstaedtiaceae), 면마과(Dryopteridaceae), 고비과(Osmundaceae), 고란초과(Polypodiaceae), 부처손과(Selaginellaceae), 우드풀과(Woodsiaceae)로 구성된 군으로부터 선택되는 양치식물의 추출물을 유효성분으로 포함하는 당뇨 또는 비만의 예방 또는 치료용 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 유효성분은 알파-글루코시다제(α-glucosidase) 활성의 억제 효과가 우수하여 당뇨 또는 비만의 예방 또는 치료 효과를 갖는다. 또한, 천연물인 양치식물 추출물을 유효성분으로 포함하고 있기 때문에, 인체에 대한 부작용이 화학적 합성 의약보다 극히 적어 매우 안전하므로, 식품 및 약제학적 조성물에 안전하게 적용할 수 있다.

Description

양치식물의 추출물을 유효성분으로 포함하는 당뇨 또는 비만의 예방 또는 치료용 조성물{Composition for Preventing or Treating of Diabetes or Obesity Comprising Pteridophyta Extracts as Active Ingredients}

본 발명은 잔고사리과(Dennstaedtiaceae), 면마과(Dryopteridaceae), 고비과(Osmundaceae), 고란초과(Polypodiaceae), 부처손과(Selaginellaceae) 및 우드풀과(Woodsiaceae)로 구성된 군으로부터 선택되는 양치식물의 추출물을 유효성분으로 포함하는 당뇨 또는 비만의 예방 또는 치료용 조성물에 관한 것이다.

당뇨병은 혈액 내의 당의 농도가 높아 발생되는 질병으로 병이 오래 지속되고 치료가 적절히 이루어지지 않으면 혈액순환 장애를 비롯한 대혈관합병증, 미세혈관합병증, 당뇨병성 신경병증 신장 질환 또는 망막병증 등의 합병증을 야기시켜 환자의 건강상태를 더욱 악화시키는 것으로 알려져 있다. 당뇨병 환자의 90％ 정도를 차지하고 있는 제2형 당뇨병은 인슐린 비의존형으로 췌장에서 인슐린을 분비하지만 분비량이 상대적으로 부족하거나 인슐린 작용이 원활하지 않아 발병하며, 당질대사, 지질대사 및 단백질대사의 이상을 초래한다. 성인의 당뇨병 발생률은 증가하고 있는 추세이다. WHO에서 조사한 자료의 수치에 의하면 2030년에는 약 3억 6천명 이상의 당뇨병 환자가 발생할 것으로 예상하고 있다. 뿐만 아니라 우리나라에서도 당뇨병은 최근 30여 년간 폭발적인 증가세를 이어왔으며, 당뇨병은 사회적 비용을 증가시키며 최근 발표된 여러 실증적 자료에 의하면 우리나라의 당뇨병이 한 개인을 넘어 전 사회적으로 심각한 부담이 될 수 있다고 보고되고 있다.

이 같은 당뇨병의 발생과 합병증은 혈액 내 당의 농도를 조절함으로써 예방과 치료를 할 수 있다. 그 방법 중 하나로 소장에서 작용하는 탄수화물 분해효소인 알파-글루코시다제(α-glucosidase)의 작용을 저해하는 알파-글루코시다제 저해제를 이용하여 당의 생성 속도와 혈액에 흡수되는 당의 양을 조절하는 방법이 있다. 현재 아카보스(acarbose), 보글리보스(voglibose) 및 미글리톨(miglitol) 등의 알파-글루코시다제 저해제가 임상에서 널리 사용되고 있는데[1-4], 알파-글루코시다제 저해제를 장기간 복용하면 공복혈당 및 당화혈색소 수치를 감소시켜 혈당조절에 도움이 되는 것으로 보고되었다. 그러나 알파-글루코시다제 저해제들을 장기간 복용한 경우 일부환자에 있어서 복부팽만감, 변비 또는 구토 등 부작용이 존재하며[5-6], 알파-글루코시다제를 완전히 저해시킬 경우 흡수되는 당의 양이 없어 저혈당 현상이 일어나는 단점이 있으며, 이를 보완하기 위하여 알파-글루코시다제 저해제와 천연물을 병용 처리하여 부작용을 줄이려는 연구가 진행되고 있다[7-8].

최근에는 생활수준이 높아지면서 동 서양 모두 건강과 대체의학에 대한 관심의 고조, 합성 의약품에 대한 부작용 우려 또는 각종 천연 식품의 가공기술 발달과 더불어 다양한 식물들이 알파-글루코시다제 저해활성 연구에 사용되고 있다. 이에, 알파-글루코시다제의 천연소재를 개발하기 위해 많은 연구가 수행되었지만 합성 저해제인 아카보스에 비해 억제활성이 우수한 식물은 다소 적었다. 따라서 용매, 추출방법을 달리하여 알파-글루코시다제 저해활성을 높일 수 있는 연구가 절실히 필요한 실정이다.

양치식물은 약 4억년 동안 다양한 환경변화에 적응하면서 플라보노이드(flavonoids), 스테로이드(steroids) 또는 알칼로이드(alkaloids) 등의 다양한 2차 대사산물을 함유하고 있을 것으로 기대되며[9], 특히 다수의 양치식물은 기타 고등식물에서는 발견되지 않는 독특한 구조의 플라보노이드, phytoecdysteroids, 트리터펜(triterpenes) 또는 폴리페놀 등이 분리되어 보고되어 있다[10-11]. 한국 내에서 양치식물을 식용 보다는 약용으로 많이 이용하고 있으며, 국내 자생하는 251종 양치식물 중 133종(53.0%)이 약용으로 사용되고 있다[12]. 최근에 전통 약용식물을 대상으로 한 과학적 연구에서 전통 약용식물이 식이 과채류보다 항산화활성 등 기능성이 뛰어나다는 연구 결과가 보고되어 있으며, 전통 의약식물 및 그와 유사한 종을 대상으로 생리활성을 검정할 필요가 있다[13-14]. 양치식물은 기능성 물질 및 생리활성에 대한 연구가 진행되어 왔으나, 천연 항당뇨제 개발을 위한 알파-글루코시다제 억제활성에 대한 연구는 전무한 상태이다.

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 양치식물을 대상으로 알파-글루코시다제 억제활성을 가지는 식물을 선별하고자 노력하였다. 그 결과, 잔고사리과(Dennstaedtiaceae), 면마과(Dryopteridaceae), 고비과(Osmundaceae), 고란초과(Polypodiaceae), 부처손과(Selaginellaceae) 또는 우드풀과(Woodsiaceae) 양치식물의 추출물이 우수한 알파-글루코시다제 억제 활성을 보임을 확인함으로써, 본 발명을 완성하게 되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 당뇨 또는 비만의 예방 또는 치료용 조성물을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명, 청구범위 및 도면에 의해 보다 명확하게 된다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명은 잔고사리과(Dennstaedtiaceae), 면마과(Dryopteridaceae), 고비과(Osmundaceae), 고란초과(Polypodiaceae), 부처손과(Selaginellaceae) 및 우드풀과(Woodsiaceae)로 구성된 군으로부터 선택되는 양치식물의 추출물을 유효성분으로 포함하는 당뇨 또는 비만의 예방 또는 치료용 조성물을 제공한다.

본 명세서에서 용어 “양치식물(羊齒植物, Pteridophyta)”은 관다발식물(tracheophyta) 중에서 꽃이 피지 않고 포자로 번식하는 종류에 대한 총칭을 말한다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 잔고사리과(Dennstaedtiaceae) 양치식물은 점고사리(Hypolepis punctata) 또는 고사리(Pteridium aquilinum var . latiusculum)이다.

본 발명의 다른 바람직한 구현예에 따르면, 상기 면마과(Dryopteridaceae) 양치식물은 쇠고비(Cyrtomium fortunei), 관중(Dryopteris crassirhizoma), 주저리고사리(Dryopteris fragrans var. remotiuscula), 참지네고사리(Dryopteris nipponensis), 더부살이고사리(Polystichum lepidocaulon) 또는 나도히초미(Polystichum polyblepharum)이다.

본 발명의 또 다른 바람직한 구현예에 따르면, 상기 고비과(Osmundaceae) 양치식물은 꿩고비(Osmunda cinnamomea var . fokiensis), 음양고비(Osmunda claytoniana) 또는 고비(Osmunda japonica)이다.

본 발명의 다른 바람직한 구현예에 따르면, 상기 고란초과(Polypodiaceae) 양치식물은 석위(Pyrrosia lingu)이고, 상기 부처손과(Selaginellaceae) 양치식물은 개부처손(Selaginella stauntoniana) 또는 부처손(Selaginella tamariscina)이다.

본 발명의 또 다른 바람직한 구현예에 따르면, 상기 우드풀과(Woodsiaceae) 양치식물은 개고사리(Athyrium niponicum), 청나래고사리(Matteuccia struthiopteris), 개면마(Onoclea orientalis), 야산고비(Onoclea sensibilis var . interrupta) 또는 우드풀(Woodsia polystichoides)이다.

본 발명의 유효성분으로 이용되는 상기 양치식물의 추출물을 얻기 위한, 용매는 당업계에서 통상적으로 이용되는 어떠한 용매도 포함한다. 예를 들어, 상기 추출용매는 (a) 탄소수 1-4의 무수 또는 함수 저급 알코올 (예: 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 노말-프로판올, 이소-프로판올 및 노말-부탄올 등), (b) 상기 저급 알코올과 물과의 혼합용매, (c) 아세톤, (d) 에틸 아세테이트, (e) 클로로포름, (f) 1,3-부틸렌글리콜, (g) 헥산, (h) 디에틸에테르, (i) 부틸아세테이트 또는 (j) 물을 포함한다. 바람직하게는, 상기 추출용매는 탄소수 1-4의 무수 또는 함수 저급 알코올, 보다 바람직하게는 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 노말-프로판올, 이소-프로판올 또는 노말-부탄올이며, 보다 더 바람직하게는 메탄올이다.

한편, 본 발명의 추출물은 상기한 추출 용매뿐만 아니라, 다른 추출 용매를 이용하여도 실질적으로 동일한 효과를 나타내는 본 발명의 추출물이 얻어질 수 있다는 것은 당업자에게 자명한 것이다. 또한, 상기 추출 용매와 함께 초음파 처리를 하여 추출물을 수득할 수 있다. 본 발명의 구체적인 일 실시예에 의하면, 추출 대상인 양치식물을 동결건조하고, 분쇄기를 이용하여 분쇄하고 동결 보관한 다음, 상기 동결보관한 양치식물과 극성 용매를 혼합한 다음 초음파를 처리하여 추출하고 감압 여과한다.

본 발명의 추출물은 감압 증류 및 동결 건조 또는 분무 건조 등과 같은 추가적인 과정에 의해 분말 상태로 제조될 수 있다.

본 발명의 다른 바람직한 구현예에 따르면, 상기 유효성분은 잔고사리과(Dennstaedtiaceae), 면마과(Dryopteridaceae), 고비과(Osmundaceae), 고란초과(Polypodiaceae), 부처손과(Selaginellaceae) 및 우드풀과(Woodsiaceae)로 구성된 군으로부터 선택되는 양치식물 추출물의 분획물이다.

본 발명의 또 다른 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 유효성분인 상기 양치식물 추출물의 분획물은 노말-헥산(n-hexane), 클로로포름(chloroform), 에틸아세테이트(ethyl acetate), 노말-부탄올(n-butanol) 또는 물의 분획물이다.

또한, 본 발명의 유효성분은 상술한 추출 용매에 의한 추출물뿐만 아니라, 통상적인 정제 과정을 거친 분획물도 포함한다. 예컨대, 일정한 분자량 컷-오프 값을 갖는 한외여과막을 이용한 분리, 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 유효성분에 포함되는 것이다.

본 발명에서는 상술한 바와 같이 양치식물의 추출물을 준비한 다음 이를 감압농축하여 가용성 고형분을 준비하고, 가용성 고형분, 초순수 및 노말-헥산(n-hexane)을 1:9:10의 비율로 혼합하여 분획한다. 이어, 수층은 클로로포름(chloroform), 에틸아세테이트(ethyl acetate), 노말-부탄올(n-butanol) 또는 물의 순으로 용매 분획하여 각 분획층을 감압 농축하여 분획물을 수득한다.

본 발명의 보다 바람직한 구현예에 따르면, 상기 분획물은 쇠고비(Cyrtomium fortunei), 참지네고사리(Dryopteris nipponensis), 더부살이고사리(Polystichum lepidocaulon), 나도히초미(Polystichum polyblepharum) 및 고비(Osmunda japonica)로 구성된 군으로부터 선택되는 양치식물 추출물의 분획물이다.

본 발명의 또 다른 바람직한 구현예에 따르면, 상기 양치식물의 추출물은 양치식물의 성엽(frond) 또는 근경(rhizome)의 추출물이다.

본 발명의 유효성분은 알파-글루코시다제(α-glucosidase) 활성을 억제하여 당뇨 또는 비만의 예방 또는 치료용도를 갖는다.

본 명세서에서, 용어 “당뇨병”은 제1형 당뇨병(인슐린 의존형 당뇨병: insulin dependent diabetes mellitus, IDDM) 및 제2형 당뇨병(인슐린 비의존형 당뇨병: Noninsulin dependent diabetes mellitus, NIDDM)을 포괄하는 의미를 갖는다.

본 명세서에서, 용어 “예방”은 질환 또는 질병을 보유하고 있다고 진단된 적은 없으나, 이러한 질환 또는 질병에 걸리기 쉬운 경향이 있는 동물에서 질환 또는 질병의 발생을 억제하는 것을 의미한다. 본 명세서에서 용어“치료”는 (a) 질환 또는 질병의 발전의 억제 (b) 질환 또는 질병의 경감 및 (c) 질환 또는 질환의 제거를 의미한다.

본 발명의 조성물은 약제학적 조성물 또는 식품 조성물로 제조될 수 있다.

본 발명의 조성물이 약제학적 조성물인 경우, 본 발명의 조성물은 약제학적으로 허용되는 담체를 포함한다. 본 발명의 약제학적 조성물에 포함되는 약제학적으로 허용되는 담체는 제제시에 통상적으로 이용되는 것으로서, 탄수화물류 화합물(예: 락토스, 아밀로스, 덱스트로스, 수크로스, 솔비톨, 만니톨, 전분, 셀룰로스, 등), 아카시아 고무, 인산 칼슘, 알기네이트, 젤라틴, 규산 칼슘, 미세결정성 셀룰로스, 폴리비닐피롤리돈, 셀룰로스, 물, 시럽, 염 용액, 알코올, 아라비아 고무, 식물성 기름(예: 옥수수 기름, 목화 종자유, 두유, 올리브유, 코코넛유), 폴리에틸렌 글리콜, 메틸 셀룰로스, 메틸히드록시 벤조에이트, 프로필히드록시 벤조에이트, 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 비경구로 투여할 수 있고, 비경구 투여인 경우에는 정맥내 주입, 복강내 투여, 근육내 투여, 피하 투여 또는 국부 투여 등으로 투여할 수 있다.

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. 한편, 본 발명의 약제학적 조성물의 투여량은 바람직하게는 1일 당 0.001-1000 ㎎/kg(체중)이다.

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 용기내에 내입시켜 제조될 수 있다. 이때 제형은 오일 또는 수성 매질중의 용액, 현탁액 또는 유화액 형태이거나 엑스제, 분말제, 과립제, 정제 또는 캅셀제 형태일 수도 있으며, 분산제 또는 안정화제를 추가적으로 포함할 수 있다.

본 발명의 조성물이 식품 조성물인 경우, 본 발명의 조성물은 상기 유효성분 이외에, 식품 제조 시에 통상적으로 첨가되는 성분을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 단백질, 탄수화물, 지방, 영양소, 조미제 및 향미제를 포함할 수 있다. 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 유효성분 이외에 구연산, 액상과당, 설탕, 포도당, 초산, 사과산, 과즙, 두충 추출액, 대추 추출액, 감초 추출액 등을 추가로 포함시킬 수 있다. 식품에 대한 용이한 접근성을 고려한다면, 본 발명의 식품 조성물은 당뇨 또는 비만의 예방 또는 치료하는 데에 매우 유용하다.

본 발명의 조성물은 상술한 바와 같이 현저한 알파-글루코시다제(α-glucosidase) 활성을 통해 당뇨 또는 비만에 대하여 우수한 예방 또는 치료의 효능을 나타낼 뿐만 아니라, 천연물인 양치식물 추출물을 유효성분으로 포함하고 있기 때문에, 인체에 대한 부작용이 화학적 합성 의약보다 극히 적어 매우 안전하다.

본 발명의 특징 및 이점을 요약하면 다음과 같다:

(ⅰ) 본 발명은 잔고사리과(Dennstaedtiaceae), 면마과(Dryopteridaceae), 고비과(Osmundaceae), 고란초과(Polypodiaceae), 부처손과(Selaginellaceae) 및 우드풀과(Woodsiaceae)로 구성된 군으로부터 선택되는 양치식물의 추출물을 유효성분으로 포함하는 당뇨 또는 비만의 예방 또는 치료용 조성물에 관한 것이다.

(ⅱ) 본 발명의 유효성분은 알파-글루코시다제(α-glucosidase) 활성의 억제 효과가 우수하여 당뇨 또는 비만의 예방 또는 치료 효과를 갖는다.

(ⅲ) 또한, 천연물인 양치식물 추출물을 유효성분으로 포함하고 있기 때문에, 인체에 대한 부작용이 화학적 합성 의약보다 극히 적어 매우 안전하므로, 식품 및 약제학적 조성물에 안전하게 적용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따라 본 발명의 유효성분의 추출 및 분획 과정을 보여준다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명 하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 요지 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

실시예

실험 재료 및 실험 방법

식물 재료 채집

본 발명에 사용한 실험재료는 Shin(2010)[9]이 연구한 양치식물 13과 37종 중 에서 우수한 기능성 성분 및 생리활성을 보였고, 또한 전통의약식물로 사용되고 있는 종과 유사종인 6과 19종을 선정하여 사용하였다. 발명에 사용된 양치식물은 각 자생지에서 채집한 다음 충북 청주시에 위치한 충북대학교 내 비닐하우스에 식재 후 재배하여 발명에 사용하였다. 성엽은 엽색이 가장 진한 시기에 성숙한 잎 중에서 포자가 달리지 않은 영양엽을 채집하여 본 발명의 재료로 사용하였다. 근경은 신선한 것을 사용하기 위하여, 수확 후 절단하여 내부가 녹색인 것만을 골라 실험 재료로 사용하였다. 19종의 양치식물 중 석위의 근경은 수확량이 적어 실험재료로 사용하지 않았다. 수집한 식물 재료는 생체중을 측정한 다음 동결건조기(FD8512, IlShin Lab. Co. Ltd., 대한민국)를 이용하여 24-48 시간동안 동결건조 하였다. 건조한 다음 건물중을 측정하여 각 재료의 수분함량을 측정하였다. 건조된 시료는 분쇄기(FM-681C, Hanil Electric., 대한민국)로 곱게 분쇄하여 밀봉 후, -70±2℃의 초저온 냉동고(deep freezer)(Ultra-low temperature freezer SW-U5-200, Samwon, 대한민국)에 저장하여 사용하였다(표 1).

분획 재료 채집

분획 재료는 100％ 메탄올을 용매로 사용하여 초음파 추출한 조추출물 중에서 알파-글루코시다제 억제활성이 우수하였던 쇠고비, 참지네고사리, 더부살이고사리, 나도히초미 및 고비를 선정하였다(표 2). 분획 재료는 수확 직후 생체중을 측정하여 수세 후, 동결건조기(FD8512, IlShin Lab. Co. Ltd., 대한민국)를 이용하여 24-48 시간동안 동결건조 하였다. 건조 후, 건물중을 측정하여 각 재료의 수분함량을 측정하였다. 건조된 시료는 분쇄기(FM-681C, Hanil Electric., 대한민국)로 곱게 분쇄한 후, 밀봉하여 -70±2℃의 초저온 냉동고(deep freezer)(Ultra-low temperature freezer SW-U5-200, Samwon, 대한민국)에 저장한 후 분석 시 사용하였다.

초음파 추출 방법

초음파 추출은 30×24×14.5 cm 크기의 초음파 세척기(ultrasonic cleaner)(5510-DTH, Bransonic, 미국)를 이용하였다. 초음파 수조 크기의 아크릴판에 유리병 뚜껑을 부착하여 유리판이 초음파 수조의 하단에 직접 닿지 않도록 하였다. 건조시료와 메탄올을 유리병에 넣어 혼합한 후 아크릴판에 부착하였으며 초음파 수조 내부에 5 L의 물을 넣어 하단으로부터 약 9 cm 높이로 채운 후 30분 동안 추출하였다. 추출 당시 초음파 수조 내 수온은 20±2℃였으며, 30분 동안의 초음파 추출을 통하여 내부의 온도가 1.5±0.5℃ 상승하였다. 각 추출액은 여과지(Advantec No. 2, Toyo Roshi Kaisha Ltd., 일본)를 사용하여 진공 펌프(vacuum pump)(GAST)로 감압여과 하였다. 여과된 추출물은 질소 충전하여 -70℃(SW-UF-200, Samwon Engineering Co., 대한민국)에 보관하면서 실험에 사용하였다.

알파-글루코시다제(α-Glucosidase) 억제활성 측정 방법

양치식물의 19종 성엽 및 16종 근경의 조추출물 및 분획물의 알파-글루코시다제 억제활성은 Kim(2004)[15]의 방법에 의하여 측정하였다. 알파-글루코시다제(G5003, Sigma, 미국) 효소액은 0.1 M 소듐 완충용액(sodium buffer)(pH 7.0)에 0.7 unit으로 조절하여 사용하였으며, ρ-NPG(ρ-nitrophenyl α-D-glucopyranoside; N1377, Sigma, 스위스) 기질은 포스페이트 완충용액(pH 7.4)으로 1.5 mM의 농도로 조절하여 사용하였다. 각 4 단계의 농도로 조제한 농도별 추출물 50 μL에 0.7 유닛(unit)의 알파-글루코시다제 효소액 100 μL를 첨가하여 혼합하여 37℃에서 10분간 반응 시킨 후, 1.5 mM ρ-NPG를 가하여 37℃에서 20분간 반응시켰다. 1 M Na₂CO₃ 1 mL를 첨가하여 반응을 정지시킨 후, 405 nm에서 활성을 측정하였다. 각 농도별 억제활성(Inhibition activity, %)은 아래의 수학식 1을 이용하여 계산하였다:

[ 수학식 1]

알파-글루코시다제 억제 활성(%) = (1 - A / B) × 100

A : 추출물을 첨가한 반응물의 흡광도

B : 추출물 대신 동량의 용매를 첨가한 대조군의 흡광도

대조구의 알파-글루코시다제를 50％ 감소시키는데 필요한 시료의 농도(IC₅₀ μg·mL^-1)는 단순회귀분석으로 구하였다. 식물 추출물의 알파-글루코시다제 억제활성을 비교하기 위한 양성 대조군은 합성 저해제인 아카보스(Acarbose, 4”,6”-Dideoxy-4”-([1S]-[1,4,6/5]-4,5,6-trihydroxy-3-hydroxymethyl-2-yclohexenylamino)-maltotriose; A8980, Sigma, 중국)를 사용하였다.

용매 분획 방법

조추출물은 회전 진공 농축기(rotary vacuum evaporator)(N-1000, EYELA, 일본)로 감압농축하여 용매를 완전히 제거하여 가용성 고형분을 얻었다. 가용성 고형분, 초순수 및 n-헥산(n-hexane)(K3480974 526 Merck KGaA)을 1:9:10의 비율로 혼합하여 분획하였다. 분획한 다음 수층은 클로로포름(AC0684, Jin Chemical Co. Ltd, 대한민국), 에틸 아세테이트(E0190, Samchun Pure Chemical, 대한민국), 노말-부탄올(n-butanol)(AB0658, Junsei Chemical Co. Ltd, 일본) 및 물의 순으로 순차적으로 용매 분획하였으며, 각 분획층은 회전 진공 농축기(rotary vacuum evaporator)로 감압농축 하였다(도 1).

실험 결과

잔고사리과(Dennstaedtiaceae)의 알파- 글루코시다제 억제활성

잔고사리과 2종 메탄올 추출물의 IC₅₀ 값은 점고사리(Hypolepis punctata) 근경의 18.72 μg·mL^-1에서 점고사리 성엽의 913.33 μg·mL^-1의 범위에 들어있었다(표 3). 성엽에서 고사리(Pteridium aquilinum var . latiusculum)가 539.95 μg·mL^-1, 근경에서 점고사리가 18.72 μg·mL^-1로 억제활성이 가장 높았다.

¹⁾ IC₅₀ 값은 알파-글루코시다제의 50% 저해를 보이는 가용성 고형분 농도 값이다.

²⁾ Acarbose: 알파-글루코시다제 저해제.

³⁾ 값은 평균과 표준오차로 표기하였다.

면마과(Dryopteridaceae)의 알파-글루코시다제 억제활성

성엽에서는 참지네고사리(Dryopteris nipponensis)가 4.13 μg·mL^-1로 본 발명에 사용된 19종의 양치식물 성엽 중에서 가장 우수한 알파-글루코시다제 억제활성을 보였으며, 대조구인 아카보스 보다 각 342.30배 높았다. 근경에서는 쇠고비(Cyrtomium fortunei)가 1.84 μg·mL^-1로 19종의 양치식물 근경 중에서 가장 높은 알파-글루코시다제 억제활성을 보였으며, 아카보스 보다 768.32배 높았다. 성엽 추출물의 IC₅₀은 4.13(참지네고사리)-25.72 μg·mL^-1(관중), 근경 추출물의 IC₅₀은 1.84(쇠고비)-13.09 μg·mL^-1(관중)이었다. 아카보스와 면마과 6종 성엽 및 근경 추출물의 알파-글루코시다제 억제활성을 비교한 결과, 성엽은 대조구인 아카보스에 비해 54.97-342.30배, 근경은 108.00-768.32배 우수하였다. 면마과도 잔고사리과의 경우(표 3)와 같이 근경의 추출물이 성엽의 추출물보다 알파-글루코시다제 억제활성이 높았다.

¹⁾ IC₅₀ 값은 알파-글루코시다제의 50% 저해를 보이는 가용성 고형분 농도 값이다.

²⁾ Acarbose: 알파-글루코시다제 저해제.

³⁾ 값은 평균과 표준오차로 표기 하였다.

고비과(Osmundaceae)의 알파-글루코시다제 억제활성

고비과 3종의 메탄올 추출물의 IC₅₀ 값은 성엽에서 꿩고비(Osmunda cinnamomea var . fokiensis)가 16.18 μg·mL^-1, 근경에서 고비(Osmunda japonica)가 11.00 μg·mL^-1로 억제활성이 가장 높았다(표 5). 고비과의 경우에도 잔고사리과, 면마과와 같이 근경의 알파-글루코시다제 억제활성이 성엽에 비해 높았다. 아카보스와 고비과 3종 성엽 및 근경 추출물의 알파-글루코시다제 억제활성을 비교한 결과, 성엽은 아카보스에 비해 10.71(고비)-87.37(꿩고비)배, 근경은 88.30(음양고비)-128.52(고비)배 알파-글루코시다제 IC₅₀ 값이 우수하였다.

¹⁾IC₅₀ 값은 알파-글루코시다제의 50% 저해를 보이는 가용성 고형분 농도 값이다.

²⁾Acarbose: 알파-글루코시다제 저해제.

³⁾값은 평균과 표준오차로 표기 하였다.

고란초과(Polypodiaceae)의 알파-글루코시다제 억제활성

석위(Pyrrosia lingu) 성엽의 알파-글루코시다제 억제활성의 IC₅₀ 값은, 석위 성엽의 IC₅₀ 값은 14.00 μg·mL^-1로 아카보스에 비해 100.96배 높았다(표 6).

¹⁾ IC₅₀ 값은 알파-글루코시다제의 50% 저해를 보이는 가용성 고형분 농도 값이다.

²⁾ Acarbose: 알파-글루코시다제 저해제.

³⁾ 값은 평균과 표준오차로 표기 하였다.

부처손과( Selaginellaceae )의 알파-글루코시다제 억제활성

부처손과의 개부처손(Selaginella stauntoniana) 및 부처손(Selaginella tamariscina)의 성엽 및 근경의 메탄올 추출물의 알파-글루코시다제 억제활성을 분석한 결과, IC₅₀ 값은 부처손의 성엽(387.76 μg·mL^-1) 및 근경(52.56 μg·mL^-1)이 가장 우수하였다. 부처손과의 경우에도 잔고사리과(표 3), 면마과(표 4) 및 고비과(표 5)와 같이 근경의 알파-글루코시다제 억제활성이 성엽에 비해 높았다. 또한 부처손과의 성엽 및 근경 추출물은 아카보스 보다 성엽은 1.56 - 3.65 배, 근경은 3.33 - 26.90 배 높은 억제활성을 나타냈다(표 7).

¹⁾ IC₅₀ 값은 알파-글루코시다제의 50% 저해를 보이는 가용성 고형분 농도 값이다.

²⁾ Acarbose: 알파-글루코시다제 저해제.

³⁾ 값은 평균과 표준오차로 표기하였다.

우드풀과(Woodsiaceae)의 알파-글루코시다제 억제활성

우드풀과 3종의 성엽 및 근경 메탄올 추출물을 알파-글루코시다제 저해제인 아카보스와 억제활성을 비교한 결과, 성엽은 25.12(우드풀)-76.21(개고사리)배 높았으며, 근경은 10.38(개면마)-81.58(개고사리)배 높았다. 우드풀과도 개고사리(Athyrium niponicum)와 청나래고사리(Matteuccia struthiopteris)를 제외한 나머지 3종은 성엽이 근경보다 알파-글루코시다제 억제활성이 우수하였다. 종별로 보면 우드풀과의 성엽은 개고사리가 18.55 μg·mL^-1로 가장 높은 알파-글루코시다제 억제활성을 보였으며, 근경은 야산고비(Onoclea sensibilis var . interrupta)가 17.33 μg·mL^-1로 가장 높은 억제활성을 보였다.

¹⁾ IC₅₀ 값은 알파-글루코시다제의 50% 저해를 보이는 가용성 고형분 농도 값이다.

²⁾ Acarbose: 알파-글루코시다제 저해제.

³⁾ 값은 평균과 표준오차로 표기하였다.

쇠고비 ( Cyrtomium fortunei ) 분획물의 알파-글루코시다제 억제활성

쇠고비의 성엽과 근경의 알파-글루코시다제 억제활성을 분석한 결과, 대조구인 Acarbose(1413.70 μg·mL^-1)에 비해, 성엽은 물 분획물에서 아카보스에 비해 69.99배, 근경은 조추출물에서 768.32배 가장 높은 억제활성을 나타냈다(표 9). 쇠고비 성엽의 분획물별 알파-글루코시다제 억제활성을 아카보스와 비교한 결과, 물 분획물에서 가장 높았으며(69.99배), 노말-부탄올(n-butanol), 에틸 아세테이트, 클로로포름, 노말-헥산(n-hexane)의 순으로 각 4.40, 4.11, 1.81, 1.77배 우수하였다. 근경은 노말-부탄올(n-butanol) 분획물에서 가장 높았으며, 아카보스에 비해 71.54배 우수하였다. 다음으로 물(water), 에틸 아세테이트, 클로로포름, 노말-헥산의 순으로 아카보스에 비해 알파-글루코시다제 억제활성이 각 71.40, 44.01, 14.04, 8.23배 높은 것으로 분석되었다. 쇠고비는 부위에 상관없이 아카보스에 비해 모든 분획물에서 우수한 알파-글루코시다제 억제활성을 나타냈으며, 근경이 성엽에 비해 억제활성이 매우 높았다.

¹⁾ IC₅₀ 값은 알파-글루코시다제의 50% 저해를 보이는 가용성 고형분 농도 값이다.

²⁾ Acarbose: 알파-글루코시다제 저해제.

³⁾ 값은 평균과 표준오차로 표기하였다.

참지네고사리 ( Dryopteris nipponensis ) 분획물의 알파-글루코시다제 억제활성

면마과 참지네고사리 성엽과 근경 분획물의 알파-글루코시다제 억제활성을 분석한 결과는 아래 표 10과 같다: 참지네고사리의 성엽은 노말-부탄올 분획물(1.09 μg·mL^-1)에서 아카보스(1413.70 μg·mL^-1)보다 1296.97배, 근경은 조추출물(2.19 μg·mL^-1)에서 645.53배 높은 억제활성을 보였다(표 10). 참지네고사리의 분획물별 알파-글루코시다제 IC₅₀은 성엽에서 1.09-66.27 μg·mL^-1, 근경에서 2.19-90.23 μg·mL^{- 1} 로 높은 억제활성을 보였다. 참지네고사리의 알파-글루코시다제 억제활성은 쇠고비(표 9)와 같이 근경이 성엽에 비해 대체적으로 높은 것으로 나타났다.

¹⁾ IC₅₀ 값은 알파-글루코시다제의 50% 저해를 보이는 가용성 고형분 농도 값이다.

²⁾ Acarbose: 알파-글루코시다제 저해제.

³⁾ 값은 평균과 표준오차로 표기하였다.

더부살이고사리( Polystichum lepidocaulon ) 분획물의 알파- 글루코시다제 억제활성

더부살이고사리(Polystichum lepidocaulon)의 분획물별 알파-글루코시다제 억제활성을 분석한 결과, 성엽(4.16 μg·mL^-1)과 근경의 조추출물(4.12 μg·mL^-1)에서 가장 높았으며, 아카보스(1413.70 μg·mL^-1)에 비해 각 339.83, 343.13 배 억제활성이 높았다(표 11). 더부살이고사리 성엽의 분획물의 알파-글루코시다제 억제활성은 n-부탄올, 에틸 아세테에트, 물(water), 클로로포름, 및 n-헥산 분획물 순으로 모두 아카보스에 비해 각각 151.52, 28.81, 28.23, 23.01, 20.07 배 높은 활성을 보였다. 근경의 분획물은 에틸 아세테이트, 클로로포름, n-부탄올, 물(water), n-헥산 순으로 acarbose보다 각 258.92, 189.50, 183.36, 144.70, 54.69배 높은 알파-글루코시다제 억제활성을 보였다.

¹⁾ IC₅₀ 값은 알파-글루코시다제의 50% 저해를 보이는 가용성 고형분 농도 값이다.

²⁾ Acarbose: 알파-글루코시다제 저해제.

³⁾ 값은 평균과 표준오차로 표기 하였다.

나도히초미 ( Polystichum polyblepharum ) 분획물의 알파-글루코시다제 억제활성

성엽 및 근경 분획물의 알파-글루코시다제 억제활성을 분석한 결과, 나도히초미(Polystichum polyblepharum)의 성엽은 노말-부탄올 분획물(5.10 μg·mL^-1)에서 가장 높았으며, 근경은 조추출물(2.74 μg·mL^-1)에서 가장 높았으며, 아카보스(1413.70 μg·mL^-1)의 억제활성과 비교하였을 때, 각각 277.20배, 515.95배로 가장 높은 알파-글루코시다제 억제활성을 보였다(표 12). 나도히초미의 분획물별 알파-글루코시다제 억제활성을 비교한 결과, 성엽의 경우에는 n-부탄올 분획물(5.10 μg·mL^-1)이 아카보스에 비해 277.20배로 가장 높았으며, 다음은 에틸아세테이트(ethyl acetate), n-헥산(n-hexane), 물(water) 및 클로로포름(chloroform) 분획물 순으로 아카보스 보다 각 137.52, 74.88, 34.02, 29.87배의 억제활성을 보였다. 근경의 분획물의 경우에는 n-부탄올 분획물(4.47 μg·mL^-1)이 아카보스 보다 316.26배로 가장 우수하였다. 다음으로는 에틸아세테이트, n-헥산, 물 및 클로로포름 분획물의 순으로 아카보스에 비해 각 287.92, 167.90, 157.08, 39.30배의 매우 높은 알파-글루코시다제 억제활성을 보였다.

¹⁾ IC₅₀ 값은 알파-글루코시다제의 50% 저해를 보이는 가용성 고형분 농도 값이다.

²⁾ Acarbose: 알파-글루코시다제 저해제.

³⁾ 값은 평균과 표준오차로 표기하였다.

고비( Osmunda japonica ) 분획물의 알파- 글루코시다제 억제활성

고비의 성엽과 근경의 메탄올 추출물을 용매 분획하여 얻어진 분획물의 알파-글루코시다제 IC₅₀을 분석 한 결과, 성엽은 노말-부탄올 분획물(4.19 μg·mL^-1),에서 아카보스(1413.70 μg·mL^-1)에 비해 337.40배, 근경은 물 분획물(2.12 μg·mL^-1)에서 666.84배로 알파-글루코시다제 억제활성이 매우 우수하였다(표 13). 성엽 분획물의 알파-글루코시다제 억제활성은 노말-부탄올, 에틸 아세테이트, 물, 노말-헥산 순으로 대조구인 아카보스에 비해 각 337.40, 37.99, 31.89, 3.47배 높은 활성을 보였다. 근경의 분획물은 물, 노말-부탄올, 에틸 아세테이트, 노말-헥산, 클로로포름 순으로 아카보스 보다 각 666.84, 87.43, 17.58, 24.29, 3.34배 높은 알파-글루코시다제 억제활성을 보였다.

¹⁾ IC₅₀ 값은 알파-글루코시다제의 50% 저해를 보이는 가용성 고형분 농도 값이다.

²⁾ Acarbose: 알파-글루코시다제 저해제.

³⁾ 값은 평균과 표준오차로 표기 하였다.

이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 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.

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Claims (14)

1. 잔고사리과(Dennstaedtiaceae), 면마과(Dryopteridaceae), 고비과(Osmundaceae), 고란초과(Polypodiaceae), 부처손과(Selaginellaceae) 및 우드풀과(Woodsiaceae)로 구성된 군으로부터 선택되는 양치식물의 추출물을 유효성분으로 포함하는 당뇨 또는 비만의 예방 또는 치료용 조성물.
   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 잔고사리과(Dennstaedtiaceae) 양치식물은 점고사리(Hypolepis punctata) 또는 고사리(Pteridium aquilinum var. latiusculum)인 것을 특징으로 하는 조성물.
   
3. 제 1 항에 있어서, 상기 면마과(Dryopteridaceae) 양치식물은 쇠고비(Cyrtomium fortunei), 관중(Dryopteris crassirhizoma), 주저리고사리(Dryopteris fragrans var . remotiuscula), 참지네고사리(Dryopteris nipponensis), 더부살이고사리(Polystichum lepidocaulon) 또는 나도히초미(Polystichum polyblepharum)인 것을 특징으로 하는 조성물.
   
4. 제 1 항에 있어서, 상기 고비과(Osmundaceae) 양치식물은 꿩고비(Osmunda cinnamomea var. fokiensis), 음양고비(Osmunda claytoniana) 또는 고비(Osmunda japonica)인 것을 특징으로 하는 조성물.
   
5. 제 1 항에 있어서, 상기 고란초과(Polypodiaceae) 양치식물은 석위(Pyrrosia lingu)인 것을 특징으로 하는 조성물.
   
6. 제 1 항에 있어서, 상기 부처손과(Selaginellaceae) 양치식물은 개부처손(Selaginella stauntoniana) 또는 부처손(Selaginella tamariscina)인 것을 특징으로 하는 조성물.
   
7. 제 1 항에 있어서, 상기 우드풀과(Woodsiaceae) 양치식물은 개고사리(Athyrium niponicum), 청나래고사리(Matteuccia struthiopteris), 개면마(Onoclea orientalis), 야산고비(Onoclea sensibilis var . interrupta) 또는 우드풀(Woodsia polystichoides)인 것을 특징으로 하는 조성물.
   
8. 제 1 항에 있어서, 상기 유효성분은 잔고사리과(Dennstaedtiaceae), 면마과(Dryopteridaceae), 고비과(Osmundaceae), 고란초과(Polypodiaceae), 부처손과(Selaginellaceae) 및 우드풀과(Woodsiaceae)로 구성된 군으로부터 선택되는 양치식물 추출물의 분획물인 것을 특징으로 하는 조성물.
   
9. 제 8 항에 있어서, 상기 양치식물 추출물의 분획물은 노말-헥산(n-hexane), 클로로포름(chloroform), 에틸아세테이트(ethyl acetate), 노말-부탄올(n-butanol) 또는 물의 분획물인 것을 특징으로 하는 조성물.
   
10. 제 8 항에 있어서, 상기 양치식물은 쇠고비(Cyrtomium fortunei), 참지네고사리(Dryopteris nipponensis), 더부살이고사리(Polystichum lepidocaulon), 나도히초미(Polystichum polyblepharum) 또는 고비(Osmunda japonica)인 것을 특징으로 하는 조성물.
    
11. 제 1 항에 있어서, 상기 양치식물의 추출물은 양치식물의 성엽(frond) 또는 근경(rhizome)의 추출물인 것을 특징으로 하는 조성물.
    
12. 제 1 항에 있어서, 상기 유효성분은 알파-글루코시다제(α-glucosidase) 활성을 억제하는 것을 특징으로 하는 조성물.
    
13. 제 1 항에 있어서, 상기 조성물은 약제학적 조성물인 것을 특징으로 하는 조성물.
    
14. 잔고사리과(Dennstaedtiaceae), 면마과(Dryopteridaceae), 고비과(Osmundaceae), 고란초과(Polypodiaceae), 부처손과(Selaginellaceae) 및 우드풀과(Woodsiaceae)로 구성된 군으로부터 선택되는 양치식물의 추출물 또는 분획물을 유효성분으로 포함하는 당뇨 또는 비만의 개선용 식품 조성물.
    

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