KR20140064262A - 골다공증 예방 및 치료용 활성화 이온 칼슘 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 골다공증 예방 및 치료용 활성화 이온 칼슘 조성물에 관한 것으로, 구체적으로 생체 내 칼슘 흡수도가 우수한 시그마 반결합 탄산칼슘(Sigma Anti-bonding Molecule Calcium Carbonate, SAC)을 포함하는 활성화 이온 칼슘 조성물의 골다공증 예방 및 치료 용도에 관한 것이다. 본 발명의 SAC을 함유한 칼슘 조성물은 골전환율 마커인 17β-에스트라디올, 오스테오칼신 및 CTx의 혈중 농도를 정상적인 수준으로 회복시키며, 골무기질밀도, 칼슘 및 인 농도를 증가시켰다. 따라서 본 발명의 SAC 함유 조성물은 골다공증 예방 및 치료용 조성물 및 건강기능식품으로 유용하게 이용될 수 있다.

Description

골다공증 예방 및 치료용 활성화 이온 칼슘 조성물{Activated ionic calcium composition for preventing and treating osteoporosis}

본 발명은 골다공증 예방 및 치료용 활성화 이온 칼슘 조성물에 관한 것으로, 구체적으로 생체 내 칼슘 흡수도가 우수한 시그마 반결합 탄산칼슘(Sigma Anti-bonding Molecule Calcium Carbonate, SAC)을 포함하는 활성화 이온 칼슘 조성물의 골다공증 예방 및 치료 용도에 관한 것이다.

골다공증(osteoporosis)은 병리학적으로 골(bone) 양의 절대적 감소로 특징지어지는 골격장애이며, 최소한의 외상으로 골절을 일으킨다[Riggs BL. Osteoporosis. In: Textbook of Medicine (Wyngaarden JB, ed), 19th ed, Saunders, Philadelphia, 1992; pp 1426-1430]. 골다공증의 원인은 폐경기 동안의 에스트로겐 결핍에 따른 칼슘 손실의 증가, 장의 칼슘 흡수능력의 감소, 불충분한 칼슘 섭취 등으로 인한 칼슘 균형의 파괴에 있다. 골다공증은 연령과 관련이 있는 대표적인 보건 문제 중의 하나이다[Kaplan B, Hirsch M. Current approach to fracture prevention in postmenopausal osteoporosis. Clin Exp Obstet Gynecol 2004; 31(4): 251-255].

골다공증 환자에게서 골절이 일어나는 주된 원인은 골 손실에 의해 골의 약화(bone fragility)가 증가하기 때문이다. 골절의 위험은 연령에 관계없이 절대적인 골무기질밀도(bone mineral density, BMD)에 의해 결정된다. 낮은 BMD 수치는 골다공증을 일으킬 수 있는 가장 중요한 위험인자이다. 사람의 골다공증은, 폐경기 후 골다공증(타입 I), 연령-연관 골다공증(타입 II) 및 2차 골다공증(유형 III)의 세 유형으로 나뉜다. 폐경기 후 골다공증은 일반적으로 폐경기 후 15-20년 사이에 에스트로겐 결핍으로 인하여 발생한다. 양쪽 난소절제술을 받은 여성의 BMD는 정상적인 난소 기능을 갖는 비슷한 연령의 여성들에 비하여 상당히 낮으며, 약 30세에 난소를 절제한 50세의 여성은 50세에 폐경이 된 70세의 여성과 비슷한 수준의 골밀도를 갖는다[Mueller K, Hsiao S. Estrus- and ovariectomy-induced body weight changes: evidence for two estrogenice mechanisms. J comp Physiol Psychol 1980; 94(6): 1126-1134]. 이러한 결과들은 난소 기능의 감소가 나이보다 더 중요한 위험 인자임을 보여준다. 따라서, 폐경 후 에스트로겐의 투여는 골다공증과 관련된 골절을 약 절반 정도 감소시킬 수 있다[Riggs BL, 1992].

골다공증 환자로부터 골전환율(bone turnover) 및 골의 질(quality)을 나타내는 생화학적 마커들을 측정하는 것은 폐경기 여성의 골 손실율을 예측하는데 유용한 방법이 된다[Kim SW, et al. Early changes in biochemical markers of bone turnover predict bone mineral density response to antiresorptive therapy in Korean postmenopausal women with osteoporosis. Endocr J 2005; 52(6): 667-674, Garnero P, et al. Markers of bone turnover predicts postmenopausal forearm bone loss over 4 years: the OFFLY study. J Bone Miner Res 1999; 14:1614-1621, 및 Rogers A, Hannon RA, Eastell R. Biochemical markers as predictors of rates of bone loss after menopause. J Bone Miner Res 2000; 15: 1398-1404]. 골의 질은 골전환율에 의해 영향 받는 구조적 및 물질적 특성들에 의해 결정된다[Martin RM, Correa PH. Bone quality and osteoporosis therapy. Arq Bras Endocrinol Metabol 2010; 54(2): 186-199]. 새로운 이미징 기술들과 함께 골조직형태 계측은 골의 질을 측정하는 방법이 될 수 있다. 하지만 이러한 기술들은 그들의 제한된 가용성, 고비용 및 상대적으로 높은 방사선 노출 등으로 인해 그 사용이 제한적이다. 증가된 골전환율은 일부 trabeculae의 비가역적인 손실을 야기하며, 그 결과 뼈가 더 약해지고, 골절의 위험이 증가하게 된다. 따라서, 골전환율은 임상적으로 생화학적 마커들을 측정함으로써 측정한다. 검출 가능한 골전환율 마커들은, 각각 골 형성(bone formation) 및 골 재흡수(bone resorption)를 나타내는 골아세포(osteoblast)/골세포(osteocyst) 및 파골세포(osteoclast) 타입 I 콜라겐(CTx)의 산물이다. CTx와 골 타입 I 콜라겐 C-텔로펩티드(telopeptides)는 콜라겐 분해산물들이므로, 골 재흡수를 나타낸다; 즉, 증가된 CTx 수준은 일반적으로 증가된 골전환율을 나타낸다. 따라서, BMD 및 CTx의 측정은 골절 위험을 예측하는데 유용할 것이다.

골다공증 치료제들은, 항-재흡수 또는 골형성 자극제의 두 개의 그룹으로 나뉠 수 있다. 항-재흡수 약물은 칼슘, 에스트로겐, 칼시토닌(calcitonin) 및 비스포스포네이트(bisphosphonates)를 포함한다. 골다공증 치료를 위한 식물 에스트로겐은 골 재흡수를 억제하는데 사용되고 있다. 그러나, 에스트로겐 투여의 불연속성으로 인해 골 재흡수가 다시 일어나며, 그 정도는 난소 절제 이후의 골 재흡수와 유사한 수준이다. 또한, 자궁내막암과 같은 에스트로겐 치료에 따른 심각한 부작용이 문제된다. 비스포스포네이트는 일반적으로 효과가 좋고, 부작용이 적은 것으로 알려져 있었다. 하지만, 최근의 연구들은 비스포스포네이트가 턱뼈 괴사, 심박 세동 등을 일으켜, 안전성에 문제가 있다고 보고하였다[Muratore M, et al. Clinical utility of clodronate in the prevention and management of osteoporosis in patients intolerant of oral bisphosphonates. Drug Des Devel Ther 2011; 5: 445-454]. 따라서, 부작용이 없는 새로운 골다공증 치료제를 개발할 필요성이 높아지고 있다.

어패류 껍질에서 추출한 시그마 반결합 탄산칼슘[Sigma Anti-bonding Molecule Calcium Carbonate, SAC; 활성화 이온 칼슘(Activated Ionic Calcium, AICAL)]은 산화칼슘(calcium oxide)을 생성하며, 이 칼슘은 다른 분자, 라디칼 또는 원자들과의 결합력이 약하다. 따라서, 이 칼슘은 세포 내로 쉽게 흡수되며, 동물의 대사를 증진시킨다. 또한, SAC은 성장에 도움을 주며, 대사가 필요한 세포 내로 칼슘을 효과적으로 공급하여 내생적 성장호르몬을 증가시킨다.

이에, 본 발명자들은 SAC의 골다공증 치료제로서의 이용 가능성을 알아보기 위하여, 골전환율과 관계된 생화학적 마커들 뿐만 아니라 BMD, 골 및 무기질 대사에 미치는 영향 등을 실험하고 본 발명을 완성하게 되었다.

대한민국등록특허 10-0509177

본 발명의 목적은 활성화 이온 칼슘을 함유하는 골다공증 예방 및 치료용 조성물 및 골다공증 예방 및 개선용 건강기능식품을 제공하는 것이다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 시그마 반결합 탄산칼슘(Sigma Anti-bonding Molecule Calcium Carbonate, 이하 'SAC'이라 함)을 유효성분으로 함유하는 골다공증 예방 및 치료용 조성물을 제공한다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 시그마 반결합 탄산칼슘(SAC)은 탄산칼슘(CaCO₃)을 98중량% 이상 함유할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 시그마 반결합 탄산칼슘(SAC)의 조성은 탄산칼슘(CaCO₃)이 98 내지 99 중량%이며, Na₂O, MgO, SiO₂, Fe₂O₃, K₂O, MnO₂, TiO₂, Al₂O₃, Cl, S, P, Cu 및 Ni로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 물질(들)이 나머지 1 내지 2 중량%를 차지할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 시그마 반결합 탄산칼슘은 굴을 포함한 어패류 껍질에서 추출한 것일 수 있다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 본 발명의 조성물은 17β-에스트라디올(estradiol)의 혈중 농도를 증가시켜 정상 수준으로 회복시킬 수 있다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 본 발명의 조성물은 오스테오칼신(osteocalcin) 및 CTx의 혈중 농도를 감소시켜 정상 수준으로 회복시킬 수 있다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 본 발명의 조성물은 골무기질밀도(BMD), 칼슘 및 인의 농도를 증가시켜 정상 수준으로 회복시킬 수 있다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 골다공증은 난소 절제 또는 폐경에 의해 유도된 것일 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 시그마 반결합 탄산칼슘(Sigma Anti-bonding Molecule Calcium Carbonate)을 유효성분으로 함유하는 골다공증 예방 및 개선용 건강기능식품을 제공한다.

본 발명의 SAC을 함유한 칼슘 조성물은 골전환율 마커인 17β-에스트라디올, 오스테오칼신 및 CTx의 혈중 농도를 정상적인 수준으로 회복시키며, 골무기질밀도, 칼슘 및 인 농도를 증가시켰다. 따라서 본 발명의 SAC 함유 조성물은 골다공증 예방 및 치료용 조성물 및 건강기능식품으로 유용하게 이용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 조성물에 포함된 활성화 이온 칼슘의 작용기작을 나타낸 그림이다(http://ntsresearch.com/2008/calcium 에서 인용). 본 발명의 조성물에 포함된 칼슘(좌측)은 일반적인 산화칼슘(우측)에 비하여 다른 원자나 라디칼 등과의 결합이 느슨해져 있기 때문에 생체 내로 유입되는 것이 용이하다.

본 발명은 생체 내 칼슘 흡수도가 우수한 시그마 반결합 탄산칼슘(Sigma Anti-bonding Molecule Calcium Carbonate, SAC)을 포함하는 활성화 이온 칼슘 조성물[Activated Ionic Calcium (AICAL) 또는 Biotechnical Calcium (BTCAL)]의 골다공증 예방 및 치료 용도에 관한 것이다. 산소결합 칼슘 분자는 도 1에 나타낸 바와 같이 매우 견고하게 결합되어 있어 용해도가 낮아 장에서 흡수될 때 수송단백질(carrier proteins)의 도움 없이는 흡수되기 어렵다. 반면, SAC는 반결합 상태로, 물에서 400배 이상 이온화율이 높아 복용후 소화과정(anti-bonding) 없이도 쉽게 흡수된다. 또한 SAC는 강력한 항산화효과를 가지고 있어 다양한 질환 및 산화반응으로부터 조직을 보호해 주는 항산화 칼슘(Antioxidant Calcium)이다.

골다공증은 많은 의료종사자들 및 영양학자들에 의해 연구되고 있는 질병 중 하나이다. 골다공증을 진단하기 위하여 영상의학(radiology) 및 생화학적 방법의 두 가지 방법이 주로 사용된다. 골 상태의 정적인 분석에 사용되는 영상의학에 비하여, 생화학적 진단은 골 마커들 사이의 상호 연관관계를 비교함으로써 골의 동적 상태를 분석할 수 있다[Price PA & Williamson MK, Origin of the vitamine Kdependent bone protein found in plasma and its clearance by kidney and bone. J Biol Chem 1981; 256: 12760-12766].

이전의 연구들에서 난소제거(ovariectomy, OVX) 쥐들의 체중 변화를 조사한 결과, OVX 그룹은 대조군(sham) 그룹에 비하여 상당히 큰 체중 증가를 나타냈다[Li M, Shen Y, Wronski TJ. Time course of femoral neck osteopenia in ovariectomized rats. Bone 1997; 20: 55-61, Bagi CM, et al. Effect of estrogen deficiency on cancellous and cortical bone structure and strength of the femoral neck in rats. Calcif Tissue Int 1997; 61(4): 336-344, 및 Shiraishi A, et al. A comparison of alfacalcidol and menatetrenone for the treatment of bone loss in an ovariectomized rat model of osteoporosis. Calcif Tissue Int 2002; 71(1): 69-79]. 수술 후 처음 1-2일간은 스트레스에 의해 체중이 감소하지만, 그 후 체중은 12주 이상 증가한다[Tarttelin MF, Gorski RA. Variations in food and water intake in the normal and acyclic female rat. Physiol Gehav 1971; 7(6): 847-851 및 Tarttelin MF, Gorski RA. The effects of ovarian steroids on food and water intake and body weight in the female rat. Acta Endocrinologica 1973; 72: 551-568]. 위와 같은 연구결과들과 유사하게, 본 발명자들이 실험쥐들의 양쪽 난소를 제거하였을 때, 난소제거 쥐들의 체중은 상당히 증가하였다.

한편, 골 조직의 형태 및 칼슘 동위원소를 이용하여 칼슘 대사의 동역학을 밝히려는 시도가 계속되고 있다. 하지만, 실험의 복잡함과 임상적인 제한 때문에, 골다공증과 관련한 골전환율(bone turnover)의 측정을 위해 고감도 및 높은 적용능력을 가진 생물학적 마커에 대한 필요성이 점점 증가하고 있다. 골 기질(bone matrix)의 형성 및 흡수를 평가하기 위하여, 골아세포(osteoblasts) 및 파골세포(osteoclasts)의 염기성 또는 산성 산화효소의 활성을 측정할 수 있다. 또한, 골 형성 및 흡수 과정 동안 분비되어 시스템 내에서 순환하는 골 기질 성분들을 측정하는 방법도 있다.

Alkaline phosphatase (ALP)는 골아세포의 활성에 따라 혈청 내에서 증가한다. 혈청 내의 ALP는 다른 생물학적 마커들과 양의 상관관계를 나타내지만, 골 밀도와는 음의 상관관계를 나타내며, 그것은 난소절제 이후의 골 손실에 의해 증가된 골전환율을 반영한다. 하지만, 골전환율은 갑상선기능항진증과 같은 다른 질병에 의해서도 증가될 수 있으므로, ALP와 골다공증 간의 상관관계는 왜곡된 측면이 있다. Delmas의 연구[Delmas PD, et al, Effect of renal function on plasma level of bone gla-protein. J Clin Endoclinol Metab 1983; 57: 1028-1030]에 따르면, ALP는 골전환율의 마커가 될 수는 있지만, 효소의 생성이 골 조직에만 한정되지 않기 때문에(간은 실험의 감도와 특이성을 감소시키는 ALP의 동위효소를 생성한다) 골 손실에 대해서는 적절하지 않다. 본 발명의 실험 결과, 혈청 내 효소의 농도는 증가하였으나, 골다공증과의 연관을 나타내지는 않았다.

골 대사와 밀접하게 관련된 화합물로 알려진, 17β-에스트라디올(estradiol)은 주로 난소, 황체(corpus luteum), 태반(placenta), 부신 및 고환에서 생성되며, 여성의 월경주기 및 임신기간 동안 상당한 변화가 발생한다. Albright의 연구[Albright F. Osteoporosis. Ann Intern Med 1947; 27(6): 861-882]에서 처음 성호르몬의 결핍이 골다공증을 야기할 수 있다는 사실이 언급되었다. Wroolie 등[Wroolie TE, et al. Differences in verbal memory performance in postmenopausal women receiving hormone therapy: 17β-estradiol versus conjugated equine estrogens. Am J Geriatr Psychiatry 2011; 19(9): 792-802] 및 Durador 등[Dourador EB, et al. Hormonal and biochemical parameters in postmenopausal osteoporosis. Rev Hosp Clin Fac Med Sao Paulo 1997; 52(2): 60-62]은 난소절제-유도 골다공증 및 폐경이 혈액 내 17β-에스트라디올을 상당히 감소시켜 골다공증을 유도한다는 사실을 보고하였다. 본 발명에서, 대조군과 비교하여 실험군에서 혈액 17β-에스트라디올이 상당히 감소하였으며, 난소절제에 의한 17β-에스트라디올의 감소는 SAC 처리에 의해 상당히 회복되었다(표 6). 이는 이전의 연구결과들과 일치한다. 골전환율은 에스트로겐의 감소에 따라 증가하였으며, 골 손실은 골 형성에 비하여 증가한 골 흡수에 의해 급격히 증가하였다.

오스테오칼신(osteocalcin)은 뼈와 상아질(dentin)에 존재하며, 뼈 속 비-콜라겐 단백질의 약 20%에 달한다. 오스테오칼신이 실험관(in vitro) 실험에서 무기질화(mineralization)을 억제하고, 오스테오칼신 유전자가 없는 마우스에서 골 밀도가 증가한다는 사실이 보고되었다[Loke YK, Jeevanantham V, Singh S. Bisphosphonates and atrial fibrillation: systematic review and meta-analysis. Drug Saf 2009; 32(3): 219-228]. 오스테오칼신의 농도는 폐경 이후의 빠른 골전환율 때문에 증가하지만, 에스트로겐 투여 시 감소된다. 따라서, 오스테오칼신의 증가는 골전환율을 증가시킬 것이다[Delmas PD, et al. 1983]. 본 발명에서는 난소 절제 이후 오스테오칼신의 농도가 증가하였고, SAC 처리 이후 농도가 상당히 감소하였다. 이것은 골전환율의 변화를 나타내며, SAC의 골다공증 치료제로서의 가능성을 보여준다.

여성 대퇴부 골절(femoral fractures) 환자들을 대상으로 한 2년간의 연구에 따르면, CTx 기준치가 정상 대조군에 비하여 증가하였다[Kim SW, et al. Early changes in biochemical markers of bone turnover predict bone mineral density response to antiresorptive therapy in Korean postmenopausal women with osteoporosis. Endocr J 2005; 52(6): 667-674, Martin RM, Correa PH. Bone quality and osteoporosis therapy. Arq Bras Endocrinol Metabol 2010; 54(2): 186-199, 및 Garnero P, et al. Markers of bone resorption predict hip fracture risk in elderly women: the EPIDOS prospective study. J Bone Miner Res 1996; 11: 337-349]. 본 발명에서도, 난소 절제 이후 CTx 가 상당히 증가하였으나 SAC 처리에 의해 상당히 감소하였다.

낮은 골밀도는 골절 위험 인자이며, 폐경 이후 대퇴부 골밀도 감소로 발전하는 경향이 있다[Li M, Shen Y, Wronski TJ. Time course of femoral neck osteopenia in ovariectomized rats. Bone 1997; 20: 55-61 및 Martshall D, Johnell O, Wedel H. Meta-analysis of how well measures of bone mineral density predict occurrence of osteoporotic fractures. BMJ 1996; 312: 1254-1259]. 본 발명에서, OVX 그룹의 골밀도는 sham 그룹에 비해 낮았으며, 난소 절제 이후 SAC 처리는 BMD를 증가시켰다.

에스트로겐 결핍으로 인해 가장 먼저 나타나는 변화는 골격으로부터의 칼슘 유출 증가이다. 급격한 골 손실로 인해, 부갑상선호르몬의 분비는 감소하며, 이것은 장의 칼슘 흡수 감소를 야기하고 결국 신체 및 뼈로부터 칼슘의 손실을 초래한다[Kaplan B, Hirsch M. Current approach to fracture prevention in postmenopausal osteoporosis. Clin Exp Obstet Gynecol 2004; 31(4): 251-255 및 Nordin BE, et al. Nutrition, osteoporosis, and aging. Ann N Y Acad Sci 1998; 854: 336-351]. 칼슘 보충이 폐경 여성의 골밀도 및 골절에 미치는 영향을 조사한 최근의 연구 결과에 따르면, 2년 이상의 칼슘 투여는 플라시보(placebo) 그룹의 골 손실 감소에 효과적이었다[Fraser LA, et al. Fracture risk associated with continuation versus discontinuation of bisphosphonates after 5 years of therapy in patients with primary osteoporosis: a systematic review and meta-analysis. Ther Clin Risk Manag 2011; 7: 157-166 및 Loke YK, et al. Bisphosphonates and atrial fibrillation: systematic review and meta-analysis. Drug Saf 2009; 32(3): 219-228]. 본 발명에서, sham 그룹에 비하여 OVX는 칼슘이 상당히 감소한 반면에, OVX+SAC 그룹은 sham 그룹과 큰 차이가 없었으며, 이것은 골다공증으로의 진행이 감소함을 나타낸다. 요컨대, 난소 절제나 폐경에 의해 유도되는 골다공증은 SAC 처리에 의해 감소될 수 있다.

따라서 본 발명은 본 발명의 SAC 조성물을 유효성분으로 포함하는 골다공증 예방 및 치료용 조성물을 제공한다. 상기 "예방"은 본 발명의 조성물의 투여로 골다공증의 형성을 억제시키거나 진행을 지연시키는 모든 행위를 의미하며, 상기 "치료" 및 "개선"은 본 발명의 조성물의 투여로 골다공증의 증상이 호전 또는 이롭게 변경되는 모든 행위를 의미한다. 본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 본 발명의 SAC 조성물에 사용되는 SAC은 굴을 포함한 어패류의 껍질로부터 추출될 수 있다. SAC의 추출 및 SAC 조성물의 제조방법은 당업계에 공지되어 있는 방법을 이용할 수 있다. 예를 들어, 상기 SAC 조성물은 하기와 같은 단계를 포함하는 방법으로 제조될 수 있다: (a) 굴 껍질을 파쇄하는 단계; (b) 상기 파쇄된 굴 껍질을 가열하는 단계; (c) 상기 가열된 굴 껍질을 냉각시키는 단계.

본 발명의 일실시예에 있어서, 본 발명의 칼슘 조성물은 생체 내 흡수가 용이하도록 이온화된 칼슘을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 이온화된 칼슘은 필요에 따라 높은 이온화도를 가질 수 있다. 이에 제한되는 것은 아니나, 본 발명의 일실시예에 있어서, 본 발명의 칼슘 조성물에 함유된 SAC 화합물의 농도는 90중량% 이상, 바람직하게는 95중량% 이상, 더욱 바람직하게는 98중량% 이상이다. 본 발명의 조성물은 칼슘 이온뿐만 아니라 다양한 무기질 등을 함유할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 칼슘 조성물은 경구 투여를 위하여 에멀젼 형태로 제조될 수 있다.

본 발명의 조성물을 약학적 조성물로 사용할 경우 동일 또는 유사한 기능을 나타내는 유효성분을 추가로 포함할 수 있다. 본 발명의 조성물은 임상적으로 경구 또는 비경구로 투여가 가능하며 일반적인 의약품 제제의 형태로 사용될 수 있다. 본 발명의 조성물을 제제화할 경우 보통 사용하는 충진제, 증량제, 결합제, 습윤제, 붕해제, 계면활성제 등의 희석제 또는 부형제를 사용하여 조제할 수 있다. 상기 경구투여를 위한 고형제제에는 정제, 환제, 산제, 과립제, 캡슐제 등이 포함되며, 이러한 고형제제는 본 발명의 활성화 이온 칼슘에 적어도 하나 이상의 부형제 예를 들면, 전분, 칼슘카보네이트(Calcium carbonate), 수크로스(Sucrose) 또는 락토오스(Lactose), 젤라틴 등을 섞어 조제될 수 있다. 또한 단순한 부형제 이외에 마그네슘 스티레이트 탈크 같은 윤활제도 사용될 수 있다. 경구를 위한 액상 제제로는 현탁제, 내용액제, 유제, 시럽제 등이 해당되는데 흔히 사용되는 단순희석제인 물, 리퀴드 파라핀 이외에 여러 가지 부형제, 예를 들면 습윤제, 감미제, 방향제, 보존제 등이 포함될 수 있다. 비경구 투여를 위한 제제에는 멸균된 수용액, 비수성용제, 현탁제, 유제, 동결건조제제, 좌제가 포함된다. 비수성용제, 현탁용제로는 프로필렌글리콜(Propylene glycol), 폴리에틸렌 글리콜, 올리브 오일과 같은 식물성 기름, 에틸올레이트와 같은 주사 가능한 에스테르 등이 사용될 수 있다. 좌제의 기제로는 위텝솔(witepsol), 마크로골, 트윈(tween) 61, 카카오지, 라우린지, 글리세로제라틴 등이 사용될 수 있다.

본 발명의 조성물의 투여량은 환자의 체중, 연령, 성별, 건강상태, 식이, 투여시간, 투여방법, 배설율 및 질환의 중증도에 따라 그 범위가 다양하며, 일일 투여량은 활성화 이온 칼슘의 양을 기준으로 0.0001 내지 100㎎/㎏이고, 바람직하게는 0.001 내지 10 ㎎/㎏이며, 하루 1 ~ 6 회 투여될 수 있다. 본 발명의 이온 칼슘은 단독으로, 또는 수술, 방사선 치료, 호르몬 치료, 화학 치료 및 생물학적 반응 조절제를 사용하는 방법들과 병용하여 사용할 수 있다.

또한, 본 발명은 SAC을 유효성분으로 함유하는 골다공증 예방 및 개선용 건강기능식품을 제공한다. 상기 SAC은 굴을 포함한 어패류 껍질에서 추출한 것일 수 있다. 상기 SAC은 식용, 의약용 또는 농수축산물 투여용 등의 다양한 목적 하에서 고순도의 칼슘을 인체 및 농수축산물에 제공하기 위하여 칼슘을 이온화시켜 생체 내 흡수가 용이하도록 제조하는 것이 바람직하다. 상기 이온 칼슘은 생체 내 흡수도가 우수하고, 혈중 17β-에스트라디올의 농도를 증가시키며, 오스테오칼신 및 CTx의 농도를 감소시킬 수 있다. 또한, 골 밀도, 칼슘 및 인의 농도를 증가시킴으로써 골다공증 예방 및 개선용 건강기능식품의 유효성분으로 유용하게 사용될 수 있다.

상기 이온 칼슘을 식품첨가물로 사용하는 경우, 상기 SAC를 그대로 첨가하거나 다른 식품 또는 식품 성분과 함께 사용할 수 있다. 유효 성분의 혼합양은 그의 사용목적에 따라 적절하게 결정될 수 있다. 일반적으로, 식품 또는 음료의 제조시에 본 발명의 SAC는 전체 원료에 대하여 15 중량부 이하, 바람직하게는 10 중량부 이하의 양으로 첨가될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 건강 및 위생을 목적으로 하거나 또는 건강 조절을 목적으로 하는 장기간의 섭취의 경우에는 상기 양은 상기 범위 이하일 수 있으며, 안전성 면에서 아무런 문제가 없기 때문에 유효성분은 상기 범위 이상의 양으로도 사용될 수 있다.

상기 식품의 종류에는 특별한 제한이 없다. 상기 물질을 첨가할 수 있는 식품의 예로는 육류, 소세지, 빵, 쵸코렛, 캔디류, 스넥류, 과자류, 피자, 라면, 기타 면류, 껌류, 아이스크림류를 포함한 낙농제품, 각종 스프, 음료수, 차, 드링크제, 알콜 음료 및 비타민 복합제 등이 있으며, 통상적인 의미에서의 건강식품을 모두 포함한다. 상기 건강음료 조성물은 통상의 음료와 같이 여러 가지 향미제 또는 천연 탄수화물 등을 추가 성분으로서 함유할 수 있다. 상술한 천연 탄수화물은 포도당, 과당과 같은 모노사카라이드, 말토스, 슈크로스와 같은 디사카라이드, 및 덱스트린, 사이클로덱스트린과 같은 폴리사카라이드, 자일리톨, 소르비톨, 에리트리톨 등의 당알콜이다. 감미제로서는 타우마틴, 스테비아 추출물과 같은 천연 감미제나, 사카린, 아스파르탐과 같은 합성 감미제 등을 사용할 수 있다. 상기 천연 탄수화물의 비율은 본 발명의 조성물 100 ㎖당 일반적으로 약 0.01 ~ 0.04 g, 바람직하게는 약 0.02 ~ 0.03 g 이다. 그 외에 본 발명의 조성물은 여러가지 영양제, 비타민, 전해질, 풍미제, 착색제, 펙트산 및 그의 염, 알긴산 및 그의 염, 유기산, 보호성 콜로이드 증점제, pH 조절제, 안정화제, 방부제, 글리세린, 알콜, 탄산 음료에 사용되는 탄산화제 등을 함유할 수 있다. 그 밖에 본 발명의 조성물은 천연 과일쥬스, 과일쥬스 음료 및 야채 음료의 제조를 위한 과육을 함유할 수 있다. 이러한 성분은 독립적으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 이러한 첨가제의 비율은 크게 중요하진 않지만 본 발명의 조성물 100 중량부당 0.01 ~ 0.1 중량부의 범위에서 선택되는 것이 일반적이다.

또한, 본 발명은 약학적으로 유효한 양의 상기 조성물을 개체에 투여하는 단계를 포함하는 골다공증 예방 또는 치료 방법을 제공한다. 상기 "약학적으로 유효한 양"은 의학적 치료에 적용 가능한 합리적인 수혜 또는 위험 비율로 질환을 치료하기에 충분한 양을 의미하며, 이는 개체의 질환의 종류, 중증도, 약물의 활성, 약물에 대한 민감도, 투여 시간, 투여 경로 및 배출비율, 치료기간, 동시에 사용되는 약물을 포함한 요소 및 기타 의학 분야에 잘 알려진 요소에 따라 결정될 수 있다. 상기 "개체"는 본 발명의 조성물을 투여하여 골다공증의 증상이 호전될 수 있는 질환을 가진 인간, 원숭이, 개, 염소, 돼지 또는 쥐 등 모든 동물을 의미한다. 상기 조성물은 본 발명의 SAC에 추가로 동일 또는 유사한 기능을 나타내는 유효성분을 1종 이상 함유할 수 있다. 상기 조성물은 임상 투여 시에 경구 또는 비경구로 투여가 가능하며 일반적인 의약품 제제의 형태로 사용될 수 있다. 상기 조성물의 투여량은 환자의 체중, 연령, 성별, 건강상태, 식이, 투여시간, 투여방법, 배설율 및 질환의 중증도에 따라 그 범위가 다양하다. 상기 방법은 단독으로, 또는 수술, 방사선 치료, 호르몬 치료, 화학 치료 및 생물학적 반응 조절제를 사용하는 방법들과 병용하여 사용할 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명하기로 한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

< 실시예 1>

실험재료

<1-1> 화합물

캐나다의 NTS Research & Inc.사(Coquitlam, BC, Canada)로부터 SAC (Sigma Anti-bonding Molecule Calcium Carbonate)을 입수하였다. SAC (순도 98% 이상)의 조성은 아래 표 1과 같다.

20℃에서의 비중은 7.0 - 7.5였고, 중금속(As, Pb, Cd 및 Hg) 함량은 1 ppm 미만이었다.

<1-2> 실험동물

12주령의 암컷 SPF Sprague-Dawley 쥐(체중 250g; n=15)를 대한실험동물센터(대한민국, 음성)에서 구입하였다. 사육조건은 다음과 같다: 온도, 23±3℃; 상대습도, 55±10%; 조명시간(lighting time), 12 h (08:00-20:00); 환기수(ventilation frequency), 10-20 changes/h; 조도, 150-300 lux. 온도와 습도는 온습도계를 사용하여 시간 단위로 측정하였으며, 실험 결과에 영향을 미칠만한 변수는 없었다. 실험동물들에게 일반적인 설치류 사료와 정제수를 먹였다.

<실시예 2>

실험동물의 체중변화 및 섭식 관찰

<2-1> 분류 및 SAC 처리

실험동물들을 임의로 3개의 그룹으로 나누었다. 적응을 마친 생쥐들에 측면 개복술(bilateral laparotomy)(sham) 또는 양측 난소절제술(bilateral ovariectomy)(OVX)을 실시하였다. 수술에서 회복된 지 3주째, 위 OVX 쥐들을 임의로 운반체(vehicle)-처리(OVX) 및 SAC-처리(OVX+SAC)군의 2개의 그룹으로 나누었다. OVX+SAC 쥐들에게만 수술 3주 후부터 12주간 0.0012% SAC이 포함된 물을 마시게 하였다. 일정한 시간 간격으로 체중의 변화와 사료 및 물의 섭취를 측정하였다.

<2-2> 체중 및 섭식의 변화

수술 후 2일까지 OVX 및 OVX+SAC 그룹 모두에서 수술 후 스트레스로 인한 체중 감소가 나타났으나, 그 후 지속적인 체중 및 섭식 증가는 나타나지 않았다. 난소절제수술 이후의 체중 증가는 sham 그룹(0.84 g/day)에 비하여 난소절제(ovariectomy) 그룹(0.98 g/day)에서 약간 더 높았다(표 2). 통계적 유의성은 없었지만, SAC 처리는 체중을 더 증가시켰다.

섭식(feed intake)과 관련하여, sham 그룹(19.15 g/day)에 비하여 OVX 그룹(20.53 g/day)에서 일일 섭식의 유의적 변화(P<0.05)가 관찰되었다. 또한, SAC은 추가로 섭식을 증가시켰으며, 그 결과 식이효율(feed efficiency ratio, FER)을 증가시켰다. SAC 처리에 따른 섭식의 차이는 체중 변화에 영향을 미쳤을 것으로 생각된다. 반면에 물 섭취량은 양 그룹간에 차이가 없었다.

<2-3> 장기(organ) 무게의 변화

여러 장기들의 무게를 표 3에 나타내었다.

생식기관(자궁 및 질)의 무게는 난소절제에 의해 상당히 감소하였으며, SAC에 의해 회복되지 않았다. 대퇴골을 포함한 다른 기관들의 무게는 난소절제 후에 약간 감소하였으나 SAC 처리에 의해 유의성 있는 변화가 나타나지는 않았다. 실험 결과 SAC이 기관들의 무게에 큰 영향을 미치지는 않는다는 것을 알 수 있었다.

<실시예 3>

혈액학(hematology) 및 혈액 생화학

<3-1> 혈액채취

수술 후 12주째 혈액 샘플들을 채취하였다. 혈액채취 전에 동물들을 16시간 동안 굶기고 마취시켰다(Zoletile 50, Virbac, Korea). 복부 동맥에서 0.5 mL의 혈액을 채취하고, 냉장(4℃)보관하였다. 혈액 일부를 혈액학적 실험에 사용하고, 남은 혈액을 3,000 rpm으로 10분간 원심분리하여 혈청을 얻었다. 상기 혈청을 혈액 생화학적 실험 및 골대사 표지자들인 17β-에스트라디올(estradiol), 오스테오칼신(osteocalcin) 및 CTx 분석에 사용하였다.

<3-2> 혈액학 및 혈액생화학적 분석방법

T-540 Coulter Counter (Coulter Electronics Inc, Hialeah, USA) 및 ADVIA120 Hematology System (Bayer Healthcare LLC, Tarrytown, USA)을 사용하여 혈액학적 실험들을 수행하였다. 백혈구(WBC), 백혈구감별계수(differential leukocyte counts), 헤마토크릿(hematocrit), 적혈구(RBC), 평균 적혈구 용적(MCV), 평균적혈구혈색소량(MCH), 평균적혈구혈색소농도(MCHC) 및 혈소판수를 분석하였다.

혈액생화학적 분석(Ciba-Corning 644 Na/K/Cl Analyzer, Ciba-Corning, Medfield, USA)을 위해 측정한 파라미터들은 다음과 같다: 알라닌 아미노산전달효소(alanine aminotransferase, ALT), 아스파르트산 아미노산전달효소(aspartate aminotransferase, AST), 알칼리성 인산가수분해효소(alkaline phosphatase, ALP), 요소질소(blood urea nitrogen, BUN), 혈당(glucose), 중성지방(triglycerides, TG), 총 콜레스테롤(total cholesterol, TC), 고밀도 지질단백질(high-density lipoproteins, HDL), 저밀도 지질단백질(low-density lipoproteins, LDL), 총 단백질(total proteins, TP), 알부민(albumin), 칼슘 및 인. 골 대사의 파라미터인 혈청 17β-에스트라디올 농도는 17β-에스트라디올 키트(Coat-A-CountEstradiol: Diagnostic Products Corporation, Los Angeles, USA)를 사용하여 분석하였다. 오스테오칼신 수준은 샌드위치 ELISA 키트(Biomedical Technologies Inc., Stoughton, USA)를 사용하여, CTx 수준은 혈청 RatLaps ELISA 키트(IDS Inc., Fountain Hills, USA)를 사용하여 각각 측정하였다.

<3-3> 혈액학 및 혈액생화학적 분석 결과

혈액학적 분석 결과, 큰 편차는 없었지만, 난소절제 이후 SAC 처리 그룹에서 호산구(eosinophils)의 유의성 있는 증가가 관찰되었다(표 4).

간 독성(AST, ALT 및 ALP), 간 에너지 저장 및 췌장 손상(glucose), 간 지질대사(중성지방, 총 콜레스테롤, DHL 및 LDL), 간 단백질 합성(총 단백질 및 알부민), 콩팥손상 및 전해질 균형(BUN, 칼슘 및 인)과 관련된 혈액 파라미터들에서는 유의성 있는 변화가 나타나지 않았다(표 5).

하지만, 특히, 골 성장 마커인 ALP는 SAC-처리 동물들에서 증가하였다.

<3-4> 골 대사의 혈액 마커

혈액 17β-에스트라디올 농도는 난소절제에 의해 상당히 감소하였으며, 난소절제에 의한 17β-에스트라디올의 감소는 SAC 처리에 의해 상당히 회복되었다(표 6).

상기 결과는 에스트로겐 농도의 감소가 파골세포(osteoclast) 생성 및 골 재흡수(bone resorption)를 증가시키며, 이것은 SAC에 의해 억제될 수 있다는 것을 보여준다. Sham 그룹에 비하여 난소절제(OVX) 그룹에서 오스테오칼신 및 CTx의 증가가 관찰되었다. 그러나 상기 골 대사 인자들의 증가는 SAC 처리에 의해 정상적인 수준으로 회복되었다.

<실시예 4>

물리적 특성 관찰

<4-1> 골 밀도 및 무기질 함량 측정

Dual energy X-ray absorptionmetry (DEXA; Prodigy Advance, Donga imaging, Korea)를 사용하여 대퇴골(femur)의 골밀도를 측정하였다. BMD 측정 직후 물질 테스팅 기계(MZ500D; Maruto, Tokyo, Japan)를 사용하여 실온에서 대퇴골의 기계적 테스트를 수행하였다. 안정화를 위해, 대퇴부의 중간 장축(mid-diaphysis)을 시험 기구의 4 mm 간격의 두 지지대 위에 올려놓았다. 양 지지대 사이의 중간지점에서 전후방향으로 3점 굽힘시험(three-point bending test)을 수행하였다. 파괴력(breaking force)은 뼈의 강도를 측정하는 소프트웨어(CTR win, Ver 1.05)를 사용하여 측정하였다. 파괴력을 측정한 후에, 전기로(muffle furnace)에서 상기 대퇴부를 120℃로 6시간 동안 건조시킨 후 건조 중량을 기록하였다. 그 후 상기 대퇴부를 800℃에서 16시간 동안 태운 뒤, 그 재의 무게를 측정하였다. 그 후 100㎎의 재를 2 mL의 37% HCl에 녹이고 증류수로 희석하였다. 원자흡광분광광도계 (PerkinElmer; A Analyst 100 Spectrophotometer, Boston, USA)를 사용하여 칼슘 및 인 함량을 측정하였다.

<4-2> 대퇴골 파괴정도

난소절제 그룹의 대퇴골의 파괴력(breaking force)은 상당히 감소하였으며, 이는 골 건전성(bone integrity)의 약화를 의미한다(표 7).

파괴력의 변화와 함께, 재, 칼슘 및 인의 농도뿐만 아니라 BMD 역시 난소절제에 의해 감소하였다. 하지만, 파괴력 및 그와 관련된 성분들(BMD, 칼슘 및 인)은 SAC 처리에 의해 완전히 회복되었다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (9)

1. 시그마 반결합 탄산칼슘(Sigma Anti-bonding Molecule Calcium Carbonate, SAC)을 유효성분으로 함유하는 골다공증 예방 및 치료용 조성물.
2. 제1항에 있어서,
   상기 시그마 반결합 탄산칼슘(SAC)은 탄산칼슘(CaCO₃)을 98중량% 이상 함유하는 것을 특징으로 하는 조성물.
3. 제2항에 있어서,
   상기 시그마 반결합 탄산칼슘(SAC)의 조성은 탄산칼슘(CaCO₃)이 98 내지 99 중량%이며, Na₂O, MgO, SiO₂, Fe₂O₃, K₂O, MnO₂, TiO₂, Al₂O₃, Cl, S, P, Cu 및 Ni로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 물질이 1 내지 2 중량%인 것을 특징으로 하는 조성물.
4. 제1항에 있어서,
   상기 시그마 반결합 탄산칼슘은 굴 껍질에서 추출한 것을 특징으로 하는 골다공증 예방 및 치료용 조성물.
5. 제1항에 있어서,
   상기 조성물은 17β-에스트라디올(estradiol)의 혈중 농도를 증가시키는 것을 특징으로 하는 골다공증 예방 및 치료용 조성물.
6. 제1항에 있어서,
   상기 조성물은 오스테오칼신(osteocalcin) 및 CTx의 혈중 농도를 감소시키는 것을 특징으로 하는 골다공증 예방 및 치료용 조성물.
7. 제1항에 있어서,
   상기 조성물은 골무기질밀도(BMD), 칼슘 및 인의 농도를 증가시키는 것을 특징으로 하는 골다공증 예방 및 치료용 조성물.
8. 제1항 내지 제7항 중의 어느 한 항에 있어서,
   상기 골다공증은 난소 절제 또는 폐경에 의해 유도된 것을 특징으로 하는 골다공증 예방 및 치료용 조성물.
9. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항의 시그마 반결합 탄산칼슘(SAC)을 유효성분으로 함유하는 골다공증 예방 및 개선용 건강기능식품.

Images