KR20160056554A - Compound K 성분이 강화된 홍삼농축액을 함유하는 비알코올성 지방간증의 예방 및 치료용 약제학적 조성물 및 건강기능 식품 - Google Patents
Compound K 성분이 강화된 홍삼농축액을 함유하는 비알코올성 지방간증의 예방 및 치료용 약제학적 조성물 및 건강기능 식품 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 효소전환 기술을 이용하여 Compound K 성분이 강화된 홍삼농축액을 유효 성분으로 함유하는 비알코올성 지방간증의 예방 및 치료용 약제학적 조성물 및 건강식품 조성물에 관한 것이다.
Description
본 발명은 Compound K 성분이 강화된 홍삼농축액을 유효성분으로 함유하는 비알코올성 지방간증의 예방 및 치료용 약제학적 조성물 및 Compound K 성분이 강화된 홍삼농축액을 유효성분으로 함유하는 비알코올성 지방간증의 예방 및 개선용 건강기능 식품에 관한 것이다.
인삼(Panax ginseng C.A. Mayer)은 식물학적으로 오갈피나무과(Araliaceae) 인삼 속에 속하는 식물로써, 중국에서는 기원전부터 약용으로 사용되었고, 국내에서는 삼국시대부터 교역, 약용으로 사용되어 왔으며, 현재까지도 여러 분야에 한약재나 건강식품으로 널리 사용 중에 있다.
인삼에는 진세노사이드(Ginsenoside)라는 프로사포닌이 약 3 내지 6% 함유되어 있고, 상기 진세노사이드는 인삼의 대표적인 생리활성 물질로서 약 33종의 진세노사이드가 보고되어 있다. 인삼의 진세노사이드는 고분자 구성성분과 연결되어 있어서 섭취 후 체내 흡수가 용이하지 않아 장내에 서식하는 미생물에 의해 분해된 후에 체내로 흡수된다. 즉, 진세노사이드에 결합된 당이 분해된 진세노사이드 형태가 최종적으로 체내에 흡수되고, 진세노사이드 각각은 서로 다른 생리활성을 나타낸다.
한편, 20-O-β-글루코피라노실-20(S)-프로토파낙사다이올(이하, Compound K)은 진세노사이드의 기본골격인 아글리콘(aglycon)의 20번 탄소에 하나의 글루코오스(glucose)가 결합되어 있는 프로토파낙사다이올(PPD)계 사포닌의 하나로 진세노사이드 Rb1, Rc, Rb2로부터 장내세균에 의해 생성된 전환체이다(Hasegawa, H. et al., Planta Medica, 62:453-457(1996)). Compound K는 암세포 증식 및 전이 억제, 항노화, 항알러지 및 면역증강작용이 있는 것으로 알려져 있으나, 인삼 또는 홍삼 자체에는 들어있지 않고, 장내세균에 의한 체내 대사 산물로만 얻을 수 있는데, 사람마다 장내 미생물의 종류 및 대사 능력이 다르기 때문에 개인에 따라 흡수 및 효능의 차이가 나타날 수 있다고 보고(Hasegawa, H. et al., Planta Medica, 63(5):436-440(1997))되어 있다.
이러한 인삼 사포닌을 Compound K로 전환시키는 방법으로는 열처리(Kitagawa et al., Yakugaku Zasshi., 103:612-622(1983); Kwon et al., J.Chromatography A., 921:335-339(2001); Park, Food Ind. Nutr., 9:23-27(2004)), 산처리(Han et al., Planta Medica., 44:146-149(1982), Bae et al., Arch Pharm Res. 27(1):61-67(2004)), 알칼리처리(Chen et al., Chem. Pharm. Bull. 35:1653-1655(1987); Im et al., Kor J Ginseng Sci. 19:291-294(1995)), 유기합성(Anufriev et al., Carbohydr Res. 304:179-182(1997)) 및 미생물의 효소에 의한 전환법 등이 보고되어 있다. 이들 방법 중 효소를 이용하는 효소전환법은 반응 부산물을 거의 생성하지 않고 기질에 특이적으로 작용하여 선택적 전환이 가능하다는 점, 비교적 안정된 조건에서 반응을 진행할 수 있다는 점, 높은 효율성을 나타낸다는 점 등 때문에 가장 효율적인 인삼 사포닌 전환법이라고 할 수 있다.
또한, 본 연구의 선행연구로서 대한민국 공개특허 제10-2013-0085970호에 나타낸 바와 같이, 효소전환법을 이용하여 Compound K가 강화된 Compound K 성분이 강화된 홍삼농축액의 최적의 제조방법을 보고한 바 있다.
간은 신체에서 해독작용을 담당할 뿐만 아니라 주요 영양소인 탄수화물, 단백질, 지질 등의 합성, 대사, 보관 및 재분배 대사과정을 담당하고 있으며, 이를 통해 신체의 대사 항상성을 유지하는 기능을 하고 있다. 그런데, 간 기능은 바이러스, 염증, 알코올 과음, 약물, 과로 등 다양한 원인에 의해 손상을 입을 수 있다.
간 기능 손상 및 간질환의 주요한 원인으로 생각되는 증상으로는 최근 서구화된 식생활 습관 및 음주와 스트레스 등의 영향으로 그 빈도가 급격하게 증가하고 있는 지방간(fatty liver)이라고 할 수 있다. 지방간은 음주나 과도한 지방 섭취 및 스트레스 등의 영향으로 간에 중성지방이 과도하게 축적(간 중량의 5% 이상)되는 증상이라고 할 수 있다. 지방간은 별다른 질환으로 발전하지 않고 건강에 큰 영향을 주지 않는 상태로 오래 유지될 수 있으나, 간혹 간염증 및 간경화 등의 질병으로 발전할 수 있어서 지속적인 주의와 관리가 필요하다.
지방간증(Fatty liver disease)은 과다한 알코올 섭취로 인한 알코올성 지방간증(alcoholic fatty liver disease)과 그렇지 않은 비알코올성 지방간증(non-alcoholic fatty liver disease, NAFLD)으로 구분된다.
비알코올성 지방간증은 음주와 관계없이 간 내에 중성지방이 축적되는 질환으로, 간세포에 지방의 과도한 축적만 있는 단순 지방증(simple steatosis), 간세포 괴사와 염증과 섬유화를 동반하는 비알코올성 지방간염(non-alcoholic steatohepatitis, NASH) 및 더 진행된 형태인 간경변증(liver cirrhosis, LC)을 포함하는 일련의 질환군을 의미한다.
비알코올성 지방간증의 유병률은 최근 서구의 여러 국가뿐만 아니라 국내에서도 증가하고 있으며, 이는 성인과 소아 비만의 증가와 관련이 있고, 국가마다 차이가 있지만 선진국가에서 전체 인구의 약 20~30%로 보고하고 있다.
최근 비알코올성 지방간증은 인슐린 저항성을 근간으로 한 비만, 고혈압, 제2형 당뇨병, 지질대사이상과 같이 간에 나타나는 대사증후군의 한 모습으로 간주하고 있다. 비알코올성 지방간증은 단순 지방증일 수 있으나, 비알코올성 지방간증 환자들 중에서 약 10~20%는 비알코올성 지방간염이 발생하며, 이 환자 중에서 약 9~25%는 간경변증으로 진행된다는 문제점이 있다.
비알코올성 지방간증은 영양성분의 적절한 섭취와 유관 대사성 질환의 조절에 의해 대개 회복될 수 있으나, 방치하게 되면 예후가 불량해진다. 따라서, 비알코올성 지방간증이 간경변증으로 진행하는 것을 차단하기 위해서 간에 지방이 축적되는 것을 예방해야 하나, 아직까지 간의 지방축적을 예방하기 위해 칼로리 섭취를 줄이거나 칼로리 소모를 증가시키는 방법 외에는 이렇다 할 방안이 제시되어 있지 않은 상황이다.
이에 본 발명자들은 비알코올성 지방간증을 예방 및 치료할 수 있는 조성물을 제공하고자 노력한 결과, 효소전환 기술을 이용하여 인삼 유래의 Compound K 성분이 강화된 Compound K 성분이 강화된 홍삼농축액을 제조하였고, 이를 포함하는 비알코올성 지방간증의 예방 및 치료용 조성물이 동물실험에서 고지방식이를 통해 유발된 지방간증에서의 간 내의 지방축적을 억제하는 효과를 확인함으로써 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명의 다른 목적은 상기 Compound K 성분이 강화된 홍삼농축액을 유효성분으로 함유하는 비알코올성 지방간증 예방 및 치료용 약제학적 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 Compound K 성분이 강화된 홍삼농축액을 유효성분으로 함유하는 비알코올성 지방간증의 예방 및 개선용 건강식품 조성물을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 상기 Compound K 성분이 강화된 홍삼농축액을 유효성분으로 함유하는 비알코올성 지방간증 예방 및 치료용 약제학적 조성물을 제공한다.
본 발명은 또한 Compound K성분이 강화된 홍삼농축액을 유효성분으로 함유하는 비알코올성 지방간증의 예방 및 개선용 건강식품 조성물을 제공한다.
본 발명은 물과 주정만을 사용하여 추출함으로써 안정성이 증가된 Compound K 성분이 강화된 홍삼농축액을 유효성분으로 함유하는 비알코올성 지방간증 예방 및 치료용 약제학적 조성물 및 건강기능식품 조성물을 제공하는 효과가 있으며, 상기 조성물은 혈액 및 간 조직에서의 중성지질(TG) 함량 감소 등을 통해 비알코올성 지방간증을 억제하는 효과를 제공할 수 있다.
도 1은 효소전환 기술을 이용하여 Compound K 성분이 강화된 홍삼농축액을 제조하는 과정을 나타낸 것이다.
도 2a 및 2b는 in vivo 지방간 동물모델에서 정상식이 대조군(ND), 고지방식이 대조군(HFD), 고지방식이+실리마린 처리군(HFD+sily) 및 고지방식이+본 발명에 따른 농도별 Compound K 성분이 강화된 홍삼농축액 처리군(HFD+Gx100, Gx250, Gx500)의 실험동물의 조직병리학적 변화를 나타낸 것이다. 도 2a는 각각 오일 레드 오 염색 후 사진 촬영한 결과를 나타낸다. 도 2b는 각각 헤마톡실린-에오진 염색 후 사진 촬영한 결과를 나타낸다.
도 3는 in vivo 지방간 동물모델에서 정상식이(ND) 대조군, 고지방식이(HFD) 대조군, 고지방식이(HFD)+실리마린 투여 및 고지방식이(HFD)+본 발명에 따른 농도별 Compound K 성분이 강화된 홍삼농축액 투여에 따른 실험동물의 혈중 생화학적 지표 중 중성지질 변화를 나타낸 것이다.
정상식이(ND) vs . 고지방식이(HFD): * p<0.05, ** p<0.01 / 고지방식이(HFD) vs. 고지방식이+샘플(HFD+samples): # p<0.05, ## p<0.01
도 4는 in vivo 지방간 동물모델에서 정상식이(ND) 대조군, 고지방식이(HFD) 대조군, 고지방식이(HFD)+실리마린 투여 및 고지방식이(HFD)+본 발명에 따른 농도별 Compound K 성분이 강화된 홍삼농축액 투여에 따른 실험동물의 간 조직 내 중성지질의 함량 변화를 나타낸 것이다.
ND vs . HFD: * p<0.05, ** p<0.01 / HFD vs . HFD+samples: # p<0.05, ## p<0.01
도 5는 간 조직에서 지질대사와 관련된 단백질들(SREBP-1c, LXR, FAS 및 ACC)의 유전자 발현 분석 결과를 나타낸 것이다.
ND vs . HFD: * p<0.05, ** p<0.01 / HFD vs . HFD+samples: # p<0.05, ## p<0.01
도 2a 및 2b는 in vivo 지방간 동물모델에서 정상식이 대조군(ND), 고지방식이 대조군(HFD), 고지방식이+실리마린 처리군(HFD+sily) 및 고지방식이+본 발명에 따른 농도별 Compound K 성분이 강화된 홍삼농축액 처리군(HFD+Gx100, Gx250, Gx500)의 실험동물의 조직병리학적 변화를 나타낸 것이다. 도 2a는 각각 오일 레드 오 염색 후 사진 촬영한 결과를 나타낸다. 도 2b는 각각 헤마톡실린-에오진 염색 후 사진 촬영한 결과를 나타낸다.
도 3는 in vivo 지방간 동물모델에서 정상식이(ND) 대조군, 고지방식이(HFD) 대조군, 고지방식이(HFD)+실리마린 투여 및 고지방식이(HFD)+본 발명에 따른 농도별 Compound K 성분이 강화된 홍삼농축액 투여에 따른 실험동물의 혈중 생화학적 지표 중 중성지질 변화를 나타낸 것이다.
정상식이(ND) vs . 고지방식이(HFD): * p<0.05, ** p<0.01 / 고지방식이(HFD) vs. 고지방식이+샘플(HFD+samples): # p<0.05, ## p<0.01
도 4는 in vivo 지방간 동물모델에서 정상식이(ND) 대조군, 고지방식이(HFD) 대조군, 고지방식이(HFD)+실리마린 투여 및 고지방식이(HFD)+본 발명에 따른 농도별 Compound K 성분이 강화된 홍삼농축액 투여에 따른 실험동물의 간 조직 내 중성지질의 함량 변화를 나타낸 것이다.
ND vs . HFD: * p<0.05, ** p<0.01 / HFD vs . HFD+samples: # p<0.05, ## p<0.01
도 5는 간 조직에서 지질대사와 관련된 단백질들(SREBP-1c, LXR, FAS 및 ACC)의 유전자 발현 분석 결과를 나타낸 것이다.
ND vs . HFD: * p<0.05, ** p<0.01 / HFD vs . HFD+samples: # p<0.05, ## p<0.01
이하, 본 발명의 상세히 설명한다.
본 발명의 첫 번째 양태로서, 본 발명은 Compound K 성분이 강화된 홍삼농축액을 유효성분으로 함유하는 비알코올성 지방간증 예방 및 치료용 약제학적 조성물을 제공한다.
본 발명에 사용하는 Compound K 성분이 강화된 홍삼농축액은 추출 용매로 물 또는 주정을 사용하여 홍삼 추출물을 수득하는 단계; 및 효소전환 기술을 이용하여 Compound K 성분이 강화된 Compound K 성분이 강화된 홍삼농축액을 수득하는 방법에 따라서 제조할 수 있다. 예를 들면, 대한민국 공개특허 제10-2013-0085970호에 기재된 방법에 따라서 제조할 수 있다.
본 발명은 추출 용매로서 국내 식품위생법상 허용되는 용매인 물 또는 주정을 사용한다. 따라서, 추출 용매로서 유기 용매를 이용하는 종래의 방법과 달리 본 발명에 따른 Compound K 성분이 강화된 홍삼농축액은 식품·의약품으로 제조하는 데 있어 안전하게 사용 가능하다.
상기 주정은 70 ~ 90%의 주정인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 80%의 주정을 사용한다.
본 발명은 홍삼 추출물을 Compound K로 전환시키기 위하여 추출된 홍삼 추출물 중의 인삼 사포닌을 다당류 또는 주정 분해효소와 반응시킨다. 상기 다당류 또는 주정 분해효소는 셀룰라아제, 펙티넥스 또는 β-글루코시다아제 역가를 가지는 다당류 또는 주정 분해효소일 수 있으며, 바람직하게는 진세노사이드 Compound K의 전환수율이 매우 높은 아스퍼질러스 니게르(Aspergillus niger) 유래의 사이토라아제 PCL5(cytolase PCL5)이다.
상기 분해효소는 효소분해기질의 양에 대하여 2%의 양으로 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, Compound K의 함량은 0.5~1.5mg/g 수준으로 강화된 것이 바람직하다.
상기 Compound K 성분이 강화된 홍삼농축액은 바람직하게는 약제학적 조성물 총 중량에 대하여 0.1 내지 99 중량%로 포함될 수 있다.
본 발명에 따른 상기 약제학적 조성물은 약제학적으로 허용 가능한 담체를 포함하여 다양한 형태, 예를 들어 산제, 과립제, 정제, 캡슐제, 현탁액, 에멀젼, 시럽, 에어로졸 등의 경구용 제형, 외용제, 좌제 및 멸균 주사용액의 형태로 제제화될 수 있다. 특히 바람직하게는, 경구용 제형으로 제제화될 수 있다.
상기 약제학적으로 허용 가능한 담체는 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 광물유 등을 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 약제학적 조성물은 충진제, 증량제, 결합제, 습윤제, 붕해제, 계면활성제 등의 희석제 또는 부형제를 포함한다.
경구용 고형 제제는 정제, 환제, 산제, 과립제, 캡슐제 등을 포함하며, 이러한 고형제제는 적어도 하나 이상의 부형제 예를 들면, 전분, 칼슘카보네이트 (calcium carbonate), 수크로스(sucrose) 또는 락토오스(lactose), 젤라틴 등을 포함할 수 있으며, 마그네슘 스테아레이트, 탈크 같은 윤활제 등을 포함할 수 있다.
경구용 액상 제제는 현탁제, 내용액제, 유제, 시럽제 등을 포함하며, 물, 리퀴드 파라핀 등의 희석제, 습윤제, 감미제, 방향제, 보존제 등을 포함할 수 있다.
비경구용 제제는 멸균된 수용액, 비수성용제, 현탁제, 유제, 동결건조 제제, 좌제를 포함하며, 비수성용제, 현탁제로는 프로필렌글리콜(propylene glycol), 폴리에틸렌 글리콜, 올리브 오일과 같은 식물성 기름, 에틸올레이트와 같은 주사 가능한 에스테르류 등을 포함한다.
좌제의 기제로는 위텝솔(witepsol), 마크로골, 트윈 (tween) 61, 카카오지, 라우린지, 글리세로 젤라틴 등이 사용될 수 있다.
본 발명에서 실험동물을 11주 동안 고지방식이만으로 사육한 실험동물에서는 간세포 내의 지방축적이 크게 증가한다. 그러나, 고지방식이로 사육하는 동안 본 발명에 따른 Compound K 성분이 강화된 홍삼농축액을 유효성분으로 함유하는 약제학적 조성물을 매일 경우 투여한 실험동물에서는 고지방식이만으로 사육한 실험동물에 비해 간세포 내의 지방축적이 현저히 감소한다. 따라서, 본 발명에 따른 Compound K 성분이 강화된 홍삼농축액을 유효성분으로 함유하는 약제학적 조성물은 실험동물에서 고지방식이로 유발한 비알코올성 지방간증의 발생을 억제하는 것을 확인할 수 있다.
본 발명의 두 번째 양태로서, 본 발명은 Compound K 성분이 강화된 홍삼농축액을 유효성분으로 함유하는 비알코올성 지방간증의 예방 및 개선용 건강식품 조성물을 제공한다.
상기 Compound K 성분이 강화된 홍삼농축액은 바람직하게는 건강식품 조성물 총 중량에 대하여 0.1 내지 99 중량%로 포함될 수 있다.
본 발명의 건강식품 조성물은 건강기능식품으로서 사용될 수 있다. 상기 용어 "건강기능식품"이라 함은 건강기능식품에 관한 법률 제6727호에 따른 인체에 유용한 기능성을 가진 원료나 성분을 사용하여 제조 및 가공한 식품을 의미하며, "기능성"이라 함은 인체의 구조 및 기능에 대하여 영양소를 조절하거나 생리학적 작용 등과 같은 보건 용도에 유용한 효과를 얻을 목적으로 섭취하는 것을 의미한다.
본 발명의 건강식품 조성물은 통상의 식품첨가물을 포함할 수 있으며, 상기 "식품첨가물"로서의 적합 여부는 다른 규정이 없는 한, 식품의약품안전청에 승인된 식품 첨가물 공전의 총칙 및 일반시험법 등에 따라 해당 품목에 관한 규격 및 기준에 의하여 판정한다.
상기 "식품첨가물공전"에 수재된 품목으로는 예를 들어, 케톤류, 글리신, 구연산칼륨, 니코틴산, 계피산 등의 화학적 합성물, 감색소, 감초추출물, 결정셀룰로오스, 고량색소, 구아검 등의 천연첨가물, L-글루타민산나트륨제제, 면류첨가알칼리제, 보존료제제, 타르색소제제 등의 혼합제제류들을 들 수 있다.
본 발명의 건강식품 조성물은 음료, 캅셀, 환, 과립으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나의 형태로 제조될 수 있다.
음료 형태의 건강기능식품의 경우, 필요에 따라 식품첨가물에 포함되는 보존제, 안정제, 유화제, 분산제, 착향료, 착색제 등을 함유할 수 있다.
캅셀 형태의 건강기능식품의 경우, 경질 캅셀제는 통상의 경질캅셀에 생약 추출물과 부형제 등의 첨가제의 혼합물 또는 그의 입상물 또는 제피한 입상물을 충전하여 제조할 수 있으며, 연질 캅셀제는 생약 추출물과 부형제 등의 첨가제의 혼합물을 젤라틴 등 캅셀기제에 충전하여 제조할 수 있다. 상기 연질 캅셀제는 필요에 따라 글리세린 또는 소르비톨 등의 가소제, 착색제, 보존제 등을 함유할 수 있다.
환 형태의 건강기능식품은 생약 추출물에 부형제, 결합제, 붕해제 등의 혼합물을 적당한 방법으로 성형하여 조제할 수 있으며, 필요에 따라 백당이나 다른 적당한 제피제로 제피를, 또는 전분, 탈크 또는 적당한 물질로 환의를 입힐 수도 있다.
과립형태의 건강기능식품은 상기 생약 추출물에 부형제, 결합제, 붕해제 등의 혼합물을 적당한 방법으로 입상으로 제조할 수 있으며, 필요에 따라 착향제, 교미제 등을 함유할 수 있다. 본원 발명의 상기 부형제, 결합제, 붕해제, 활택제, 교미제, 착향제 등에 대한 용어 정의는 당업계에 공지된 문헌에 기재된 것으로 그 기능 등이 동일 내지 유사한 것들을 포함한다(대한약전 해설편, 문성사, 한국약학대학협의회, 제 5 개정판, p33-48, 1989).
이하, 본 발명을 하기 실시예 및 실험예에 의해 더욱 구체적으로 설명한다. 그러나, 이들 실시예 및 실험예는 본 발명에 대한 이해를 돕기 위한 목적일 뿐이므로, 어떤 의미로든 본 발명의 범위가 이들에 의해 제한되는 것은 아니다.
[
실시예
]
실시예
1:
Compound
K 성분이 강화된 홍삼농축액의 제조
본 연구에 사용된 인삼은 건조된 홍삼(4년근)으로, 원료의 10배(w/v)의 물 또는 주정을 넣고 70~80℃에서 200rpm으로 15시간씩 3회 환류추출하여 홍삼추출물을 제조한 후, 이를 상온 또는 저온에서 중탕냉각하고 여과한 다음 감압농축하여 70 brix 이상의 농축물을 제조하였다.
상기 농축물을 다시 10배(w/v)의 물로 희석하고 구연산을 첨가하여 pH 4.3으로 조절한 다음, 효소 사이토라아제(Cytolase) PCL5(프랑스 DSM사)를 2%(v/v) 첨가하고 56℃에서 200rpm으로 24~85시간 반응시켰다.
다음으로 농축물을 비등수 욕조에서 30분간 가열함으로써 효소를 불활성화시켜 더이상의 반응이 일어나지 않도록 한 다음, 75 brix가 되도록 감압농축하여 Compound K가 강화된 Compound K 성분이 강화된 홍삼농축액을 제조하였다. 위의 과정을 도 1에 나타내었다.
실험예
1:
In
vivo
지방간 동물모델을 통한 효능 검증
Compound K 성분이 강화된 홍삼농축액의 비알코올성 지방간 개선에 대한 기능을 연구하기 위하여, 수컷 5주령의 C57BL/6 마우스를 이용하여 고지방식이로 유도된(High-fat diet induced obesity) 동물 모델을 구축하여 in vivo 실험을 진행하였다.
이 모델은 설치류에서 주로 사용되고 있으며, 고지방식이를 통해 비만을 유도한 후, 실험하고자 하는 시료를 투여하여 그 효과를 보는 것이 일반적으로 이루어지고 있는 현황이다. 따라서, 상기 실시예 1를 통해 제조된 Compound K 성분이 강화된 홍삼농축액에 대하여 동물실험을 통해 그 효능을 상세히 검토하고자 하였다.
하기 표 1에서와 같이, 실험동물은 총 6군으로 구분하여 11주 동안 정해진 식이 및 시료를 투여하였다. 대조군으로는 정상식이(Normal diet, ND) 또는 고지방식이(High Fat Diet, HFD)를, 양성 대조군으로는 고지방 식이+실리마린(HFD+Sily) (200mg/kg/day)를, 실험군으로는 고지방식이+Compound K 성분이 강화된 홍삼농축액(HFD+Gx)을 저, 중, 고농도(100, 250, 500mg/kg/day)로 구분하여 경구 투여하였다.
여기에서, 실리마린(silymarin)은 간을 치료하는 모든 종류의 성분 중에 가장 탁월한 효능을 갖고 있는 것으로, 특히 지방간, 간염, 간경변 등에 효능이 있는 것으로 알려져 있다.
| 실험군 | 식이 + 시료처리 조건 |
| ND | 정상식이 대조군 |
| HFD | 고지방식이 대조군 |
| HFD + Sily | 고지방식이 대조군 + 실리마린 200mg/kg day |
| HFD + Gx100 | 고지방식이 대조군 + CJ 홍삼농축액 100mg/kg/day |
| HFD + Gx250 | 고지방식이 대조군 + CJ 홍삼농축액 250mg/kg/day |
| HFD + Gx500 | 고지방식이 대조군 + CJ 홍삼농축액 500mg/kg/day |
1-1. 실험동물의 몸무게 및 간 무게 변화
11주의 사육기간 동안 동물의 몸무게를 매주 1회 간격으로 측정하였고, 통계학적 분석을 위하여 스튜던트 T 검정을 수행하였다. 고지방식이 대조군(HFD)은 정상식이 대조군(ND)과 비교한 반면, 고지방식이+실리마린 처리군(HFD+Sily) 또는 고지방식이+Compound K 성분이 강화된 홍삼농축액 처리군(HFD+Gx)은 고지방식이 대조군(HFD)과 비교하였다. 실험군별 평균 몸무게의 변화 추이를 하기 표 2에 나타내었다.
| ND | HFD | HFD+Sily | HFD+Gx100 | HFD+Gx250 | HFD+Gx500 | |
| 초기 체중 (g) | 20.2±0.5 | 20.0±0.3 | 20.0±0.5 | 19.9±0.3 | 19.9±0.3 | 20.3±0.6 |
| 최종 체중(g) | 24.0±1.0 | 35.3±1.9** | 30.8±2.6# | 32.9±2.7 | 32.5±5.1 | 33.3±2.7 |
| 체중 증가량 (g) | 3.9±1.0 | 14.9±1.7** | 10.8±2.7# | 13.1±2.7 | 12.7±5.1 | 13.0±2.4 |
정상식이 vs . 고지방식이: * (p<0.05), ** (p<0.01).
고지방식이 vs . 고지방식이+샘플: # (p<0.05), ## (p<0.01)
실험시작 시 실험동물의 평균 몸무게는 모든 실험군 간에 유의적인 차이가 없었으나, 실험기간 동안 고지방식이 대조군(HFD)의 몸무게는 정상식이 대조군(ND)에 비해 가파른 증가를 보여주었다. 이런 결과는 고지방식이의 에너지 효율이 매우 높다는 것을 의미하며, 고지방식이 대조군(HFD)의 경우 과도한 체중이 될 경우 지방간을 형성하게 될 가능성도 높다는 것을 의미한다.
상기 표 2에서와 같이, 최종 평균 몸무게의 경우, 고지방식이 대조군(HFD)이 35.3±1.9g으로 정상식이 대조군(ND)의 24.0±1.0g에 비해 약 47% 정도 높게 나타났다. Compound K 성분이 강화된 홍삼농축액 실험군(HFD+Gx)의 경우, 고지방식이 대조군(HFD)과 비교 시 최종 평균 몸무게가 HFD+Gx100(32.9±2.7g)은 약 6.8%, HFD+Gx250(32.5±5.1g)은 약 7.9%, HFD+Gx500(33.3±2.7g)은 약 5.7% 정도로 유의적 차이는 없으나, 평균몸무게가 감소하는 경향을 확인할 수 있었다.
11주간 실험이 끝난 후, 동물희생을 통하여 모든 동물로부터 간(liver)을 적출하여 무게를 측정해 그룹별 차이에 대한 통계분석을 수행하고, 통계학적 분석을 위하여 스튜던트 T 검정을 수행하였다. 고지방식이 대조군(HFD)은 정상식이 대조군(ND)과 비교한 반면, 고지방식이+실리마린 처리군(HFD+Sily) 또는 고지방식이+Compound K 성분이 강화된 홍삼농축액 처리군(HFD+Gx)은 고지방식이 대조군(HFD)과 비교하였다. 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
| ND | HFD | HFD+Sily | HFD+Gx100 | HFD+Gx250 | HFD+Gx500 | |
| 간무게 (g) |
0.78±0.07 | 0.88±0.05 * | 0.87±0.08 | 0.83±0.08 | 0.81±0.04 | 0.92±0.05 |
| 간/체중 (w/w %) |
2.9±0.4 | 2.6±0.1 | 2.8±0.2 | 2.5±0.1 | 2.6±0.2 | 2.8±0.2 |
정상식이 vs . 고지방식이: * (p<0.05), ** (p<0.01).
고지방식이 vs . 고지방식이+샘플: # (p<0.05), ## (p<0.01)
몸무게로 인한 간무게의 차이를 고려하기 위하여, 간무게를 각 실험동물의 체중으로 나누어서 liver/body % (w/w %)로 환산한 후 다시 군별로 평균값을 계산하였다.
동물희생 시 적출된 간의 무게를 측정해서 비교해 본 결과, 고지방식이 대조군(HFD)의 평균 간무게는 0.88±0.05g으로 정상식이 대조군(ND)의 평균 간무게(0.78±0.07g)에 비해 약 13% 정도 유의적으로 증가함을 보였다. 이는 고지방 식이 섭취에 의해 간에 지방이 축적되어 간 비대현상이 나타난 것으로 볼 수 있다.
1-2. 조직병리학적 변화
고지방식이(HFD) 11주 처리에 의한 지방간을 유도하였다. 육안으로 관찰 시, 정상식이(ND) 대조군에 비해서 고지방식이(HFD) 대조군의 간 색깔은 상대적으로 노란색을 많이 띄고 있었다. 이는 고지방 식이에 의해 간 조직에 상당한 지방축적이 일어난 것으로 판단할 수 있었다.
11주간 실험이 끝난 후, 간 조직의 조직병리학적 변화를 확인하였다.
간 조직의 조직병리학적 변화를 확인하기 위하여, 동물희생 시 적출된 간 시료를 슬라이드에 고정시키고, 세포 내 지질을 확인하기 위한 오일 레드 오 염색(Oil Red O staining) 및 지방조직의 조직학적 분석을 위한 H&E 염색(Hematoxylin and Eosin staining)을 수행한 후 현미경을 통해 확인하였다. 그 결과를 도 2a 및 2b에 나타내었다.
도 2a에서 알 수 있는 바와 같이, 오일 레드 오 염색 후 현미경을 통해 확인한 결과, 고지방식이 대조군(HFD)에서 붉은색으로 염색된 지질 방울들이 세포 내 곳곳에서 발견되었다.
도 2b에서, 고지방식이 대조군(HFD)의 간에서는 간 세포 내의 지질 축적을 의미하는 원형의 거대 소포가 다수 출현하였으며, Compound K 성분이 강화된 홍삼농축액 실험군(HFD+Gx)의 경우 지질방울의 크기가 고지방식이 대조군(HFD)에서의 지질방울의 크기보다 현격하게 줄어들었다. 또한, 중성지질의 축적도가 고지방식이 대조군(HFD)에 비해 줄어드는 것을 확인할 수 있었다.
1-3. 혈중 생화학적 지표 변화
지방간에 의해 간 기능의 일부가 손상되면 혈액 내 관련 생화학적 지표들에 변화가 온다. 본 실험에서는 지방간 진단과 관련되어 사용할 수 있는 주요 간기능 지표들을 선정하여 그룹별로 그 차이를 분석하였다.
도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 혈중 중성지질인 TG 함량의 경우 고지방식이(HFD) 대조군이 정상식이(ND) 대조군에 비해 약 2.1배 이상 유의적으로 높은 수치를 보였고, Compound K 성분이 강화된 홍삼농축액 실험군(HFD+Gx)에서는 Compound K 성분이 강화된 홍삼농축액의 농도와 관계없이 고지방식이(HFD) 대조군에 비해 중성지질의 함량이 모두 유의적으로 감소함을 보였다.
이 결과는 Compound K 성분이 강화된 홍삼농축액이 혈중 지질대사에 직접적인 영향을 줄 수 있다는 의미로 해석된다.
1-4. 간 조직 내 중성지질 함량 변화
간 조직 내 중성지질(Triglycerides, TG)의 함량을 분석하였으며, 그 결과를 도 4에 나타내었다.
도 4에서와 같이 고지방식이 대조군(HFD)은 정상식이 대조군(ND)에 비해 평균 TG 함량이 2배 이상 증가하였으며, Compound K 성분이 강화된 홍삼농축액 실험군(HFD+Gx100, HFD+Gx250, HFD+Gx500)에서는 TG 함량이 다시 감소하는 경향을 보여 주었다.
이러한 결과는 Compound K 성분이 강화된 홍삼농축액이 혈액과 간 조직 내의 중성지질 대사를 조절하는 기능이 있다는 것을 의미한다.
실험예
2: 간 조직에서 지질대사와 관련된 단백질들의 유전자 발현 분석
Compound K 성분이 강화된 홍삼농축액이 간 조직에서 지질대사를 조절하는 기작을 연구하기 위한 첫 단계로, 간 조직에서 지질의 생합성(Lipogenesis)과 분해(Lipolysis)에 관여하는 주요 단백질들의 유전자 발현을 Real-time RT-PCR방법으로 분석하였으며, 그 결과를 도 5에 나타내었다.
간세포에서 지질 신생합성(de novo Lipogenesis)을 조절하는 단백질로는 SREBP-1c(Sterol Regulatory Element Binding transcription factor 1), FAS(Fatty Acid Synthase), ACC(Acety-CoA Carboxylase), LXRα(Liver X Receptor Alpha)를 분석하였다.
유전자 발현 분석의 내부 표준물질(Internal standard)로는 하우스키핑 유전자(housekeeping gene)인 36B4(acidic ribosomal phosphoprotein P0)의 PCR이 사용되었다.
SREBP-1c는 간세포에서 FAS와 ACC 등 지질 생합성 유전자들의 발현을 조절하는 전사인자인데 간세포 내 지질 센서(Lipid sensor)로 작동하는 LXRα의 주요한 표적 유전자이기도 하다. 따라서, 어떠한 외부 신호에 의해 LXRα가 활성화되면 SREBP-1c 발현의 촉진을 통해 FAS 및 ACC 등 지질 생합성 효소 유전자들의 발현이 활성화되게 된다.
도 5 에 나타낸 바와 같이, Real-time RT-PCR 실험 결과, 간 세포 내 지방생성 유전자(Lipogenic genes)의 발현은 HFD 식이에 의해 유의적으로 활성화되었는데, Compound K 성분이 강화된 홍삼농축액 처리에 의해 다시 그 발현이 억제됨을 알 수 있었다. 이러한 결과는 Compound K 성분이 강화된 홍삼농축액이 LXRα-매개성 SREBBP-1c 유도 기작을 억제하여 HFD에 의해 활성화되었던 지질의 생합성을 제어하는 작용을 하는 것으로 추론할 수 있다.
Claims (6)
- Compound K 성분이 강화된 홍삼농축액을 유효성분으로 함유하는 비알코올성 지방간증의 예방 및 치료용 약제학적 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 Compound K 성분이 강화된 홍삼농축액은 약제학적 조성물 총 중량에 대하여 0.1 내지 99 중량%로 함유되는 것을 특징으로 하는 약제학적 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 Compound K의 함량은 0.5 내지 1.5mg/g 범위로 강화된 것임을 특징으로 하는 약제학적 조성물. - Compound K 성분이 강화된 홍삼농축액을 유효 성분으로 함유하는 건강식품 조성물.
- 제4항에 있어서,
상기 Compound K 성분이 강화된 홍삼농축액은 건강식품 조성물 총 중량에 대하여 0.1 내지 99 중량%로 함유되는 것을 특징으로 하는 건강식품 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 Compound K의 함량은 0.5 내지 1.5mg/g 범위로 강화된 것임을 특징으로 하는 건강식품 조성물.
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