KR20160102626A - 백작약 추출물을 함유하는 골대사성 질환 예방 및 치료용 조성물 - Google Patents

백작약 추출물을 함유하는 골대사성 질환 예방 및 치료용 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 백작약 추출물을 유효성분으로 포함하는 골대사성 질환 예방 또는 개선용 조성물에 관한 것으로서 본 발명의 조성물은 파골세포에서 RANKL에 의해 유도되는 NFATc1의 발현을 저해함으로써 파골세포 형성 억제의 효과를 나타내며, 파골세포에 의한 골 흡수를 억제하는 효과를 나타낸다. 따라서 파골세포 형성 억제 및 골 흡수 억제를 통해 골대사성 질환의 치료에 유용하게 사용될 수 있으며, 구체적으로는 뼈전이암(bone metastatic cancer), 고형암 뼈전이, 고형암 뼈전이에 의한 근골격 합병증, 악성 종양으로 인한 과칼슘혈증, 다발성 골수종, 원발성(primary)뼈 종양, 골다공증, 류마티스성 관절염, 퇴행성 관절염, 치주질환, 염증성 치조골 흡수질환, 염증성 뼈흡수 질환 및 파게트병(Paget's disease)과 같은 골대사성 질환의 치료제로 사용될 수 있으며, 특히 유방암과 같은 고형암의 뼈전이 예방 또는 치료에 유용하게 활용될 수 있다.

Description

백작약 추출물을 함유하는 골대사성 질환 예방 및 치료용 조성물{ Composition Containing Paeonia Radix Alba Extract for Preventing and Treating Osseous Metabolic Disease}
본 발명은 백작약 추출물을 함유하는 골대사성 질환 예방 및 치료용 조성물에 관한 것으로서, 상세하게는 파골세포 분화, 생성을 억제함으로써 골대사성 질환의 예방 및 치료에 유용한 약학적 또는 식품학적 조성물로서 활용될 수 있다.
백작약(Paeoniae Radix Alba)은 미나리아재비과인 작약 뿌리를 말려서 사용하는 약재로 부족해진 간혈(肝血)을 자양(滋養)하는 효능인 양혈유간(養血柔肝), 음액(陰液)을 수렴하고 땀을 멎게 하는 효능인 염음수한(斂陰收汗), 속을 완화시키고 통증을 그치게 하는 효능인 완중지통(緩中止痛)의 효능이 있다고 알려져 있다. 또한 백작약은 복통, 두통, 생리불순, 생리통, 팔다리의 경련과 통증 등 각종 통증에 효과가 있다고 보고되었다. 백작약의 성분은 배당체로서 파에오니플로린(paeoniflorin)과 알칼로이드인 파에오닌(paeonine)을 함유하고 탄닌수지안식향산도 함유하고 있다. 백작약의 대표성분인 파에오니플로린(paeoniflorin)이 분리되었고, 이후 항염증 작용 및 스트레스성 궤양 예방효과가 보고되면서 이에 대한 다양한 연구가 진행되었다. 약리작용으로 중추신경계 억제, 평활근 이완 작용, 항혈소판응집, 항염증, 항스트레스 및 항경련 효과 등이 보고되었으며, 항암효과, 식중독 유발 세균 증식 억제효과, 면역증강효과, 방사선에 대한 방호효과, 피부 미백 및 주름 예방효과 및 산화적 스트레스에 대한 항산화 효과 등이 보고된바 있다.
한편, 대한민국 등록특허 제10-1235238호에서는 백작약이 연골세포 손상을 억제시키고, 연골세포의 성장을 촉진함으로써 퇴행성 질환 치료효과를 나타낼 수 있다는 점을 개시하고 있다.
대한민국 공개특허 제10-2006-0078305호에서는 유근피, 백합, 반하, 백급 및 백작약 추출물을 함유하는 화장료 조성물이 피부 탄력에 중요한 엘라스틴 섬유를 가수분해시키는 엘라스타제에 대한 억제활성을 가지며, 세포자극완화효과, 세포증식효과, 항염증 활성를 가지고 있어 피부 탄력 증진 및 항염 효과를 가진다는 점을 개시하고 있다.
대한민국 공개특허 제10-2006-0023884 호에서는 백작약 추출물이 항산화활성을 가지고 있어서 뇌허혈에 의해 유도되는 신경세포 손상을 보호하는 효과가 있으므로, 이를 포함하는 조성물은 신경세포의 사멸에 의해 발생되는 퇴행성 뇌질환 즉, 뇌졸중, 중풍, 치매, 알츠하이머병, 파킨슨병, 헌팅턴병, 피크(Pick)병 및 크로이츠펠트-야콥(Creutzfeld-Jakob)병 등의 예방 및 치료에 이용될 수 있다는 점이 개시되어 있다. 그러나 백작약 추출물의 골대사성 질환의 예방 및 치료효과에 대해서는 알려진 바가 없다.
한편, 뼈를 이루는 주성분은 콜라겐을 비롯한 여러 단백질과 하이드록시아파타이트로 이루어진 미네랄이다. 이러한 뼈기질을 분해하는 세포인 파골세포는 골대사(bone remodeling) 과정에서 뼈의 흡수(resorption)를 담당하는 특화된 세포로서 전구세포인 단핵구(monocyte)나 대식세포(macrophage)로 부터 분화 프로그램을 통해서 형성된다. (Hadjidakis DJ, and Androulakis II, Ann. N. Y. Acad. Sci. 1092: 385396, 2006). 골대사(bone metabolism)와 골재형성(bone remodeling)은 뼈 기질(bone matrix)를 만드는 조골세포(osteoblasts)와 뼈를 흡수하는 파골세포(osteoclasts) 사이의 조화로운 균형을 통해 이루어진다. 다핵 성체 파골세포(multinucleated mature osteoclasts)는 조혈모세포(hematopoietic stem cells)로부터 증식(proliferation), 분화(differentiation), 융합(fusion) 그리고 활성화(activation)를 포함하는 일련의 과정을 통하여 생성된다. 파골세포는 분화 동안 단핵세포들이 융합하여 다핵세포로 전환되는 특성이 있으며 TRAP (tartrate-resistant acid phosphatase) 활성을 띠게 되므로 분화한 파골세포를 동정할 때에는 TRAP 염색을 하여 다핵의 TRAP 양성 세포를 관측함으로써 알아낼 수 있다 (Lee SE et al., Bone 30: 71-77, 2002).
RANKL에 의한 파골세포의 분화는 일부 염증성 싸이토카인 및 키모카인의 존재 하에 더욱 촉진된다. 조골세포에서 생산되는 대식세포증식자극인자(macrophage colony-stimulating factor; M-CSF)와 RANKL(receptor activator of nuclear factor kappa-B ligand)은 조혈모세포로부터 분화된 단핵구(monocyte)/대식세포(macrophage) 전구세포들을 파골세포로 분화 생성시키는 역할을 하는 중요한 사이토카인이다. 조골세포에서 생성된 RANKL이 파골세포 전구세포의 표면에 있는 RANK(receptor activator of nuclear factor kappa-B)라는 수용체에 결합을 하게 되면, 파골세포 분화, 활성 및 생성에 중요한 역할을 하는 세포내 신호전달 체계인 c-Jun JNK(N-terminal kinase), ERK(extracellular signal-regulated kinase), p38 등의 MAPKs(mitogen-activated protein kinases), NF-κB 와 Akt의 활성화가 일어난다. RANKL은 파골세포 분화 및 생성의 양성조절자(positive modulator)로 작용하는 NF-κB, c-Fos, NFAT(nuclear factor of activated T cells) c1 등의 다양한 전사인자의 발현을 조절한다. 파골세포 생성과정 동안 RANKL이 RANK에 결합하게 되면 c-Fos의 발현이 증가하게 된다. 발현 증가된 c-Fos가 NFATc1의 프로모터 부위에 결합하면 NFATc1의 발현을 유도시킨다. 그 후 NFATc1은 자신의 프로모터에 결합하여 자동증폭(auto-amplification)에 의해 자신의 발현을 증가시킴으로써 RANKL에 의해 유도된 파골세포 생성과정 동안 NFATc1의 급격한 발현을 유도한다. 파골세포 전구세포에 구성 활성화 형태(constitutive active form)의 NFATc1을 발현시켰을 때 RANKL이 없어도 파골세포의 생성이 유도되었고, NFATc1이 결손된 배아세포에 RANKL을 처리했을 때 파골세포로 분화되지 않았다는 이전의 결과들은 NFATc1이 파골세포의 분화 및 생성 과정을 조절하는 역할을 하는 가장 중요한 전사인자임을 보여주고 있다. NFATc1은 파골세포의 분화와 기능에 중요한 역할을 하는 TRAP(tartrate resistant acidic phosphatase), CtsK(Cathepsin K), OSCAR(osteoclast-associated receptor) 같은 표적 유전자들의 발현을 유도한다. 최근, 파골세포 융합단계를 조절한다고 알려진 ATP6v0d2(d2 isoform of vacuolar H+-ATPase V0 domain) 와 DC-STAMP(dendritic cell-specific transmembrane protein) 유전자의 발현도 NFATc1에 의해 유도된다고 보고되었다. 따라서 NFATc1은 RANKL에 의해 유도되는 파골세포 분화, 융합, 활성 및 생성의 모든 단계에서 가장 중요한 조절자로 작용한다고 사료된다.
대한민국 등록특허 제10-1235238호 대한민국 공개특허 제10-2006-0078305호 대한민국 공개특허 제10-2006-0023884호
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본 발명은 백작약 추출물을 함유하는 골대사성 질환 예방 및 치료용 조성물을 제공하고자 한다.
본 발명은 구체적으로 백작약 추출물을 유효성분으로 함유하는 골대사성 질환 예방 또는 치료용 약학적 조성물, 골대사성 질환 예방 또는 개선용 식품 조성물, 건강기능식품 조성물을 제공하고자 한다.
본 발명은 백작약 추출물을 유효성분으로 포함하는 골대사성 질환 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공한다.
본 발명의 일 양태에서, 골대사성 질환은 뼈전이암(bone metastatic cancer), 고형암 뼈전이, 고형암 뼈전이에 의한 근골격 합병증, 악성 종양으로 인한 과칼슘혈증, 다발성 골수종, 원발성(primary) 뼈 종양, 골다공증, 류마티스성 관절염, 퇴행성 관절염, 치주질환, 염증성 치조골 흡수질환, 염증성 뼈흡수 질환 및 파게트병(Paget's disease)으로 구성된 그룹으로부터 선택될 수 있으나, 이로 한정되는 것은 아니고 골의 파괴 흡수가 과대하여 생리적 병리상태를 초래하는 질병에 사용될 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 백작약 추출물은, 물, 탄소수 1-4의 저급 알코올, 탄소수 1-4의 저급 알코올과 물과의 혼합용매, 아세톤, 에틸 아세테이트, 클로로포름, 부틸아세테이트, 1,3-부틸렌글리콜, 헥산 및 디에틸에테르로 이루어진 그룹으로부터 선택된 용매로 추출할 수 있고, 보다 구체적으로 물, 탄소수 1-4의 저급 알코올, 탄소수 1-4의 저급 알코올과 물과의 혼합용매로 추출할 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 백작약 추출물은 파골세포의 분화 또는 생성 억제, 파골세포의 분화에 관여하는 NFATc1 전사인자의 발현을 억제하는 활성을 나타냄으로써 골대사성 질환의 예방 또는 치료효과를 나타낼 수 있다.
본 발명은 또한 백작약 추출물을 함유하는 골대사성 질환 예방 또는 개선용 식품 조성물, 또는 건강기능식품을 제공한다.
본 발명의 일 양태에서, 골대사성 질환은 뼈전이암(bone metastatic cancer), 고형암 뼈전이, 고형암 뼈전이에 의한 근골격 합병증, 악성 종양으로 인한 과칼슘혈증, 다발성 골수종, 원발성(primary) 뼈 종양, 골다공증, 류마티스성 관절염, 퇴행성 관절염, 치주질환, 염증성 치조골 흡수질환, 염증성 뼈흡수 질환 및 파게트병(Paget's disease)으로 구성된 그룹으로부터 선택될 수 있으나, 이로 한정되는 것은 아니고 골의 파괴 흡수가 과대하여 생리적 병리상태를 초래하는 질병의 예방 또는 개선목적으로 사용될 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 백작약 추출물은, 물, 탄소수 1-4의 저급 알코올, 탄소수 1-4의 저급 알코올과 물과의 혼합용매, 아세톤, 에틸 아세테이트, 클로로포름, 부틸아세테이트, 1,3-부틸렌글리콜, 헥산 및 디에틸에테르로 이루어진 그룹으로부터 선택된 용매로 추출할 수 있고, 보다 구체적으로 물, 탄소수 1-4의 저급 알코올, 탄소수 1-4의 저급 알코올과 물과의 혼합용매로 추출할 수 있다.
본 발명은 또한 백작약 추출물을 유효성분으로 함유하는 파골세포 분화 억제제를 제공한다.
본 발명의 조성물은 파골세포에서 RANKL에 의해 유도되는 NFATc1의 발현을 저해함으로써 파골세포 형성 억제의 효과를 나타내며, 파골세포에 의한 골 흡수를 억제하는 효과를 나타낸다. 따라서 파골세포 형성 억제 및 골 흡수 억제를 통해 골대사성 질환의 예방 및 치료에 유용하게 사용될 수 있으며, 구체적으로는 뼈전이암(bone metastatic cancer), 고형암 뼈전이, 고형암 뼈전이에 의한 근골격 합병증, 악성 종양으로 인한 과칼슘혈증, 다발성 골수종, 원발성(primary)뼈 종양, 골다공증, 류마티스성 관절염, 퇴행성 관절염, 치주질환, 염증성 치조골 흡수질환, 염증성 뼈흡수 질환 및 파게트병(Paget's disease)과 같은 골대사성 질환의 예방 또는 치료제나 기능성 식품의 첨가제로 사용될 수 있으며, 특히 유방암과 같은 고형암의 뼈전이 예방 또는 치료에 유용하게 활용될 수 있다.
도 1은 PRAE를 처리하였을 때 파골세포에 대한 세포독성 실험결과를 나타낸 그래프이다. 데이터는 3개의 실험의 평균 값을 나타낸다(± SD). NS : 유의성 없음
도 2는 파골세포의 다양성에 따른 PRAE의 영향들을 보여주는 그림이다. 데이터는 3개의 독립된 실험 결과의 평균값을 나타낸다(± SD). NS : 유의성 없음, * P < 0.05 and † P < 0.01 vs 대조군(0 ㎍ of PRAE)
도 3은 PRAE의 다양한 파골세포 마커 유전자들의 발현에 대한 효과를 real-time PCT로 분석한 결과를 보여주는 그래프이다. 데이터는 3개의 독립된 실험의 평균값을 나타낸다(± SD). * P < 0.05, † P < 0.01 vs 대조군 (0 ㎍/㎖ of PRAE).
도 4는 PRAE의 RANKL에 의해 유도되는 파골세포 내의 신호전달과 전사인자 발현에 대한 효과를 보여주는 그림이다.
본 발명은 백작약 추출물을 함유하는 골대사성 질환 예방 및 치료용 조성물을 제공한다.
본 발명에 사용되는 백작약은 작약(Paeonia lactiflora)의 뿌리로서, 주피를 제거한 후 삶아서 말린 것을 말한다.
본 명세서에서 백작약을 언급하면서 사용되는 용어 ‘추출물’은 백작약에 추출용매를 처리하여 얻은 추출 결과물뿐만 아니라 백작약 자체를 동물에게 투여할 수 있도록 제형화(예컨대, 분말화)된 백작약 가공물도 포함하는 의미를 갖는다.
본 발명의 조성물에서 이용되는 백작약 추출물을 백작약에 추출용매를 처리하여 얻는 경우에는, 다양한 추출용매가 이용될 수 있다. 구체적으로는, 극성 용매 또는 비극성 용매를 이용할 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 극성 용매로서 적합한 것은, (i) 물, (ii) 알코올(바람직하게는, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 노말-프로판올, 이소-프로판올, 노말-부탄올, 1-펜탄올, 2-부톡시에탄올 또는 에틸렌글리콜), (iii) 아세트산, (iv) DMFO(dimethylformamide)및 (v) DMSO(dimethyl sulfoxide)를 포함한다.
본 발명의 일 양태에서, 비극성 용매로서 적합한 것은, 아세톤, 아세토나이트릴, 에틸 아세테이트, 메틸 아세테이트, 플루오로알칸, 펜탄, 헥산, 2,2,4-트리메틸펜탄, 데칸, 사이클로헥산, 사이클로펜탄, 디이소부틸렌, 1-펜텐, 1-클로로부탄, 1-클로로펜탄, o-자일렌, 디이소프로필 에테르, 2-클로로프로판, 톨루엔, 1-클로로프로판, 클로로벤젠, 벤젠, 디에틸 에테르, 디에틸 설파이드, 클로로포름, 디클로로메탄, 1,2-디클로로에탄, 어닐린, 디에틸아민, 에테르, 사염화탄소 및 THF를 포함한다.
본 발명의 일 양태에서, 보다 구체적으로는, 본 발명에서 이용되는 추출용매는 (a) 물, (b) 탄소수 1-4의 무수 또는 함수 저급 알코올(메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올 등), (c) 상기 저급 알코올과 물과의 혼합용매, (d) 아세톤, (e) 에틸 아세테이트, (f) 클로로포름, (g) 부틸아세테이트, (h) 1,3-부틸렌글리콜, (i) 헥산 및 (j) 디에틸에테르를 포함한다. 구체적으로는 본 발명의 추출물은 물, 메탄올, 에탄올 또는 이의 조합을 백작약에 처리하여 수득한 것이다.
본 명세서에서 사용되는 용어 ‘추출물’은 상술한 바와 같이 당업계에서 조추출물(crude extract)로 통용되는 의미를 갖지만, 광의적으로는 추출물을 추가적으로 분획(fractionation)한 분획물도 포함한다. 즉, 백작약 추출물은 상술한 추출용매를 이용하여 얻은 것뿐만 아니라, 여기에 정제과정을 추가적으로 적용하여 얻은 것도 포함한다. 예컨대, 상기 추출물을 상술한 용매를 사용하여 추가 추출 분획한 분획물, 일정한 분자량 컷-오프 값을 갖는 한외 여과막을 통과시켜 얻은 분획, 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 백작약 추출물에 포함되는 것이다. 본 발명에서 이용되는 백작약 추출물은 감압 증류 및 동결 건조 또는 분무 건조 등과 같은 추가적인 과정에 의해 분말 상태로 제조될 수 있다.
본 발명에서 사용되는 용어 “골대사성 질환”이란 골의 파괴 흡수가 과대하여 생리적 병리상태를 초래하는 질병을 말한다. 본 발명에 따른 백작약 추출물은 파골세포에 의한 골 흡수(bone resorption)를 저해함으로써 골대사성 질환의 치료 효과를 나타낼 수 있다.
본 발명의 일 양태에서 골대사성 질환의 예로는 골다공증, 골감소증, 파제트병(Paget's disease), 골수염, 골상실로 인한 감염성 병소, 고칼슘혈증, 류머티즘에 따른 골파괴, 관절파괴 또는 골감소증, 골관절염, 치주골상실, 암의 골전이, 외상성 부상, 고세병, 겸상 적혈구 빈혈, 전신성 홍반성 낭창 또는 비외상성 부상에 수반되는 골괴사 또는 골세포사, 골이영양증 및 뼈의 고형 종양을 포함하며, 구체적으로는 뼈전이암(bone metastatic cancer), 고형암 뼈전이, 고형암 뼈전이에 의한 근골격 합병증, 악성 종양으로 인한 과칼슘혈증, 다발성 골수종, 원발성(primary) 뼈 종양, 골다공증, 류마티스성 관절염, 퇴행성 관절염, 치주질환, 염증성 치조골 흡수질환, 염증성 뼈흡수 질환 및 파게트병(Paget's disease)을 말하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 조성물은 파골세포 분화에 관여하는 NFATc1(nuclear factor of activated T cells c1) 전사인자의 발현을 억제함으로써 파골세포의 분화를 억제하고 파골세포에 의한 골 흡수를 억제할 수 있다. 이러한 파골세포의 분화 억제 및 골 흡수 억제를 통해 상기 골대사성 질환의 예방 및 치료에 효과적으로 이용될 수 있다.
본 발명의 약학 조성물은 목적하는 방법에 따라 경구 투여하거나 비경구 투여(예를 들어, 정맥 내, 피하, 복강 내, 국소 적용 등)할 수 있으며, 투여량은 환자의 체중, 연령, 성별, 건강상태, 식이, 투여시간, 투여방법, 배설율 및 질환의 중증도 등에 따라 그 범위가 다양하다.
본 발명의 일 양태에 따르면 본 발명은 백작약 추출물을 유효성분으로 포함하는 파골세포 분화 억제제를 제공한다. 본 발명자들은 구체적인 실시예에서, TRAP 염색 분석 및 real-time PCR 분석을 통하여 백작약 추출물을 처리하는 경우 NFATc1 전사인자의 발현이 억제되고 파골 세포 분화 및 생성이 억제된다는 사실을 확인하였다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 약학적 조성물은 정제, 과립제, 환제, 캅셀제, 액제, 주사제, 연고제, 좌제 및 산제로 구성된 그룹으로부터 선택되는 제형으로 제형화될 수 있으나, 이로 한정되는 것은 아니다.
백작약 추출물을 포함하는 조성물에 포함될 수 있는 담체, 부형제 및 희석제로는 락토즈, 덱스트로즈, 수크로스, 솔비톨, 만니톨, 자일리톨, 에이스리톨, 말티톨, 전분, 아카시아 고무, 알지네이트, 젤라틴, 칼슘 포스페이트, 칼슘 실리케이트, 셀룰로오스, 메틸 셀룰로오스, 미정질 셀룰로오스, 폴리비닐리롤리돈, 물, 메틸히드록시벤조에이트, 프로필히드록시벤조에이트, 탈크, 마그네슘 스테아레이트, 및 광물유를 들 수 있다.
제제화할 경우에는 보통 사용하는 충진제, 증량제, 결합제, 습윤제, 붕해제, 계면활성제 등의 희석제 또는 부형제를 사용하여 조제된다. 경구투여를 위한 고형제제에는 정제, 환제, 산제, 과립제, 캡슐제 등이 포함되며, 이러한 고형제제는 상기 추출물에 적어도 하나 이상의 부형제, 예를 들면 전분, 칼슘 카보네이트(calcium carbonate), 수크로오스(sucrose) 또는 락토오스(lactose), 젤라틴 등을 섞어 조제된다. 또한, 단순한 부형제 이외에 마그네슘스테아레이트, 탈크 같은 윤활제들도 사용된다. 경구 투여를 위한 액상 제제로는 현탁액, 내용액제, 유제, 시럽제 등이 해당되는데 흔히 사용되는 단순 희석제인 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, 동결건조 제제, 좌제가 포함된다. 비수용제, 현탁제로는 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.
상기 본 발명의 조성물은 약학적으로 유효한 양으로 투여한다.
본 발명에서 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, 치료기간, 동시 사용되는 약물을 포함한 요소 및 기타 의학 분야에 잘 알려진 요소에 따라 결정될 수 있다. 그러나 바람직한 효과를 위해서, 본 발명의 백작약 추출물 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염은 성인의 경우, 1일 1회 내지 수회 투여 시, 0.0001 내지 50 mg/kg 또는 0.001 내지 50 mg/kg의 용량으로 투여될 수 있다. 상기 투여량은 어떠한 면으로든 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.
본 발명의 조성물은 개별 치료제로 투여하거나 다른 골대사성 질환 치료제와 병용하여 투여될 수 있고, 종래의 치료제와 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.
본 발명에서 용어 "개체”란 파골세포 분화 또는 생성 억제 활성을 통해 예방 또는 치료할 수 있는 질환이 이미 발병되었거나, 발병될 수 있는 인간을 포함한 모든 동물을 의미하고 본 발명의 추출물을 함유하는 조성물을 개체에게 투여함으로써, 상기 질환을 효과적으로 예방 및 치료할 수 있다.
본 발명에서 “치료”는 본 발명의 약학적 조성물을 골대사성 질환에 적용한 결과로서 골대사성 질환의 완치는 물론 골대사성 질환 증세의 부분적 완치, 호전 및 경감을 포함한다.
본 발명에서 “예방”은 본 발명의 약학적 조성물을 골대사성 질환에 적용하여 골대사성 질환 증세를 억제 또는 차단함으로써, 골대사성 질환이 사전에 발생되지 않도록 하는 것을 의미한다.
또한 본 발명에 있어서, “개선”이란 증상의 경감, 예방 또는 치료를 포함하는 의미이다.
또한 본 발명에 있어서, “유효성분”이란 단독으로 활성을 나타내거나 또는 그 자체는 활성이 없는 담체(carrier)와 함께 활성을 나타내는 성분을 의미한다.
본 발명의 일 양태에 따르면 본 발명은 백작약 추출물을 유효성분으로 함유하는 골대사성 질환 예방 또는 개선용 식품 조성물 또는 건강기능식품을 제공한다. 본 발명은 기능성 식품 또는 식품 보조제로서 이용될 수 있으며, 기능성 식품은 백작약 추출물을 그대로 첨가하거나 가공 처리하여 사용 또는 첨가하는 등 당업계의 통상적인 방법에 따라 적절하게 사용될 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 건강기능식품은 정제, 과립제, 환제, 캅셀제, 액제 및 산제로 구성된 그룹으로부터 선택되는 제형으로 제형화될 수 있으나, 이로 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 건강기능식품은, 상기 백작약 추출물을 포함하되, 적절한 식품보조첨가제가 포함될 수 있다.
본 발명에서 용어 "식품보조첨가제”란 식품에 보조적으로 첨가될 수 있는 구성요소를 의미하며, 각 제형의 건강기능식품을 제조하는데 첨가되는 것으로서 당업자가 적절히 선택하여 사용할 수 있다. 식품보조첨가제의 예로는 여러 가지 영양제, 비타민, 광물 (전해질), 합성 풍미제 및 천연 풍미제 등의 풍미제, 착색제 및 충진제, 펙트산 및 그의 염, 알긴산 및 그의 염, 유기산, 보호성 콜로이드 증점제, pH 조절제, 안정화제, 방부제, 글리세린, 알콜, 탄산음료에 사용되는 탄산화제 등이 포함되지만, 상기 예들에 의해 본 발명의 식품보조첨가제의 종류가 제한되는 것은 아니다.
본 발명에서 용어 "건강기능식품”이란 인체에 유용한 기능성을 가진 원료나 성분을 사용하여 정제, 캅셀, 분말, 과립, 액상 및 환 등의 형태로 제조 및 가공한 식품을 말한다. 여기서 “기능성”이라 함은 인체의 구조 및 기능에 대하여 영양소를 조절하거나 생리학적 작용 등과 같은 보건용도에 유용한 효과를 얻는 것을 의미한다. 본 발명에 따른 건강기능식품은 당업계에서 통상적으로 사용되는 방법에 의하여 제조가능하며, 상기 제조 시에는 당업계에서 통상적으로 첨가하는 원료 및 성분을 첨가하여 제조할 수 있다. 또한 일반 약품과는 달리 식품을 원료로 하여 약품의 장기 복용 시 발생할 수 있는 부작용 등이 없는 장점이 있고, 휴대성이 뛰어나, 본 발명의 건강기능식품은 골대사성 질환 예방 또는 개선 효과를 증진시키기 위한 보조제로 섭취가 가능하다.
유효 성분의 혼합양은 사용 목적(예방, 건강 또는 치료적 처치)에 따라 적합하게 결정될 수 있다. 일반적으로, 식품의 제조 시에 본 발명의 백작약 추출물은 원료 조성물 중 0.01 내지 5 중량%의 양으로 포함될 수 있다. 건강음료의 경우 100 mL를 기준으로 0.02 내지 2 g 또는 0.3 내지 1 g의 비율로 가할 수 있다. 그러나 건강 및 위생을 목적으로 하거나 또는 건강 조절을 목적으로 하는 장기간의 섭취의 경우에는 상기 양은 상기 범위 이하로도 사용될 수 있다.
상기 식품 또는 건강기능식품의 종류에는 특별한 제한은 없으며, 추출물을 첨가할 수 있는 식품의 예로는 육류, 소시지, 빵, 초콜릿, 캔디류, 스낵류, 과자류, 피자, 라면, 기타 면류, 껌류, 아이스크림류를 포함한 낙농제품, 각종 스프, 음료수, 차, 드링크제, 알코올음료 및 비타민 복합제 등이 있으며, 통상적인 의미에서의 식품 또는 건강기능식품을 모두 포함한다.
이하 본 발명을 실시예 및 실험예를 통해 보다 상세히 설명한다. 하기 실시예 및 실험예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것이고, 본 발명의 권리범위를 이로 한정하는 것을 의도하지 않는다.
< 재료 및 방법 >
실험준비 1. 시료의 추출 및 준비
본 실험에 사용한 백작약 (Paeoniae Radix Alba)은 2012년 5월 익산시 소재 대학한약국에서 구입하였으며, 형태학적 특징을 통하여 동정하였고, 표본품 (NNMBS-2012-066)은 원광대학교 천연물신약 표준화연구 소재은행에 보관하였다. 백작약 50 g을 70% 에탄올 수용액 50 ㎖로 70℃에서 2시간 동안 가열추출하고 여과한 후 여액을 감압 농축하여 백작약 추출물 7.5 g을 얻었다. 백작약 70% 에탄올 추출물 (NNMBS066, PRAE)은 원광대학교 천연물신약 표준화연구 소재은행에 보관하였다.
실험준비 2. 파골세포 분화 및 배양
본 실험에서는 파골세포를 배양하기 위하여 (주)오리엔트 바이오(성남, 대한민국)로부터 구입한 6∼8 주령의 C57BL/6 수컷 마우스들의 대퇴골(femur)과 경골(tibia)로부터 골수세포(bone marrow cells)를 분리하였다. 이 골수세포를 10% 소태아혈청(fetal bovine serum; FBS, Hyclone, Rockford, IL, USA), 1% 페니실린 100U/㎖/스트렙토마이신 100 ㎍/㎖이 첨가된 MEM-α(Minimum Essential Media Alpha, Hyclone) 배지에서 3일 동안, 37℃, 5% CO2 조건하에서 배양하면서 30 ng/㎖ 농도의 M-CSF을 처리하였다. 배양접시에 부착된 세포를 트립신으로 분리하고 원심분리 하여 모은 세포를 파골세포 전구세포(bone marrow-derived macrophages, BMMs)로 사용하였다. 파골세포를 생성하기 위하여 BMMs을 10% FBS, 1% 페니실린/트립토마이신이 첨가된 MEM-α 배지에 M-CSF 30 ng/㎖과 RANKL 100 ng/㎖을 처리한 후 4일 동안 배양하여 파골세포로의 분화를 유도하였다.
실험준비 3. 세포독성 평가 및 PRAE 농도의 결정
세포독성은 Itsbio사(Korea)의 EZ-Cytox Enhanced Cell Viability Assay Kit를 사용하여 제조자의 지시에 따라 측정하였다. 우선, 배양 분리한 BMMs 세포를 1 × 104 cells/well의 농도가 되도록 희석하고 M-CSF 30 ng/㎖과 RANKL 100 ng/㎖을 첨가하여 96 세포배양판(96 well culture plate, Greiner bio-one, Germany)에 분주한 후, 다양한 농도(1, 2, 5, 10, 20 및 40 ㎍/㎖)의 PRAE를 처리하여 37℃, 5% CO2 조건하에서 2일 동안 배양하였다. 배양 후 10 ㎕의 EZ-Cytox 시약을 각 well에 첨가해 준 후 37°C에서 4 시간 동안 반응시켰다. 반응이 끝난 후 ELISA 리더 (Tecan, Switzerland)를 이용하여 450 ㎚에서 흡광도를 측정하였다. 세포독성 값은 PRAE를 처리하지 않은 대조군(0 ㎍/㎖)에 대한 상대적인 % 값으로 표시하였다.
실험예 1. 파골세포 분화 및 생성에서의 PRAE 효과 측정
BMMs 세포를 1 × 104 cells/well의 농도가 되도록 M-CSF 30 ng/㎖과 RANKL 100 ng/㎖이 첨가된 MEM-α 배지에 희석하고 96 세포배양판(96 well culture plate)에 분주한 후, 다양한 농도(1, 2, 5, 10, 20 and 40 ㎍/㎖)의 PRAE를 처리한 후 37℃, 5% CO2 조건하에서 4일 동안 배양하면서 3일 마다 새로운 배지로 교환하였다. 배양 후 10% 포르말린 용액으로 세포를 고정시킨 다음 메탄올/아세톤 (1:1) 용액을 첨가하여 1 분 동안 세포를 처리한 후 상온에서 말렸다. 배양판 내 전체 TRAP (tartrate resistant acidic phosphatase) 활성을 측정하는 TRAP 솔루션 분석법을 위하여 각 웰에 150 ㎕의 TRAP 기질용액(substrate solution, pNPP in TRAP buffer, pH 5.2)을 넣은 후 상온에서 30 분간 반응시켰다. 반응 후 100 ㎕의 기질용액을 새로운 96 세포 배양판으로 옮기고 50 ㎕의 1N NaOH를 각 웰에 넣어 반응을 종결시켰다. ELISA 리더를 이용하여 405 ㎚에서 흡광도를 측정하였다. TRAP 솔루션 분석이 끝난 배양판은 파골세포 확인을 위한 TRAP 염색을 실시하였다. PBS로 3회 세척한 후 TRAP 염색용액(Naphthol AS phosphate and Fast Red Violet dye in TRAP buffer, pH 5.2)을 각 웰에 첨가하고 상온에서 파골세포가 염색될 때까지 반응시켰다. 반응 후 현미경으로 확인하며 핵이 3개 이상 가진 TRAP(+) 다핵세포(multinuclear cells, MNCs)를 성체 파골세포로 간주하였다.
실험예 2. RNA 분리 및 실시간 정량 PCR (real-time PCR) 분석
파골세포 분화 정도를 측정하기 위하여 BMMs 세포를 M-CSF 30 ng/㎖과 RNAKL 100 ng/㎖을 처리하고 PRAE 20 ㎍/㎖을 첨가하여 4일 동안 배양시켰다. 배양기간 동안 매일 배양된 세포를 트리졸 시약(Invitrogen, USA)을 처리하여 전체 RNA을 추출하였다. 1 ㎍의 전체 RNA를 Maxima 역전사 효소(Thermo Scientific, USA)와 무작위 프라이머(random primer)를 이용하여 역전사 반응을 시켜 cDNA를 얻어내었다. 합성한 cDNA와 각각 10 pmole의 프라이머를 veriQuest SYBR Green qPCR Master mix (Affymetrix, USA)에 첨가하고 StepOne Plus™ Real-Time PCR Systems (AppliedBiosystems, USA)을 이용하여 실시간 정량 PCR 분석을 실시하였다. GAPDH로 정량화시킨 파골세포 분화 인자들 (TRAP, CtsK, OSCAR, DC-STAMP, ATP6v0d2 및 NFATc1)의 발현 수준을 대조군 (0 ㎍/㎖ PRAE)과 비교하였다. 이때 사용된 프라이머는 표 1에 표시하였다.
실험예 3. 웨스턴 블롯 분석
BMMs을 3 × 105 cells/well의 농도가 되도록 M-CSF 30 ng/㎖이 첨가된 MEM-α 배지에 희석하고 6 세포 배양판에 분주한 후, 37℃, 5% CO2 조건하에서 24 시간 동안 배양시켰다. 이 세포에 RANKL 100 ng/㎖과 PRAE 20 ㎍/㎖을 동시에 처리하여 RANKL에 의한 세포 내 신호전달에서의 PRAE 효과를 측정하였다. 또는 BMMs을 M-CSF와 RNAKL이 첨가된 배지로 희석하여 분주한 다음 PRAE를 처리하여 4일 동안 배양하였다. 1 mM 페닐메틸설포닐 플루라이드(phenylmethylsulfonyl fluoride, PMSF), 프로테아제-억제 칵테일(protease-inhibitor cocktail, Roche, Germany)와 포스파타아제 억제 정제(phosphatase inhibitor tablets, Thermo Scientific, USA)이 첨가된 라이시스 완충액 (25 mM Tris-HCl, pH 7.6, 150 mM NaCl, 1% NP-40, 1% 소듐 디옥시콜레이트, 0.1% SDS)를 이용하여 배양된 세포를 용해시키고 원심분리하여 모은 상층액을 총 용해물(total lysate)로 이용하였다. 단백질 농도는 브레드포드법을 이용하여 측정하였다. 30 ㎍의 전체 용해물을 10% SDS-PAGE (sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis)를 사용하여 분리하였고, HybondTM-PVDF(polyvinylidene fluoride membranes, GE-Healthcare Life Science, USA)를 사용하여 이동하였다. 각각의 세포막(membrane)은 5% 스킨밀크(skin milk)를 사용하여 한 시간 동안 블로킹하였고, 일차항체는 1:1000으로 희석하여 상온에서 2시간 동안 반응시켰다. 이차항체는 HRP-공액(conjugated) IgG (1:5000 dilution)를 사용하였다. 단백질 발현양은 이미지 분석기(image analyzer, FluorChem E, PreoteinSimple, USA)를 사용하여 확인하였다.
< 통계분석 >
실험 결과는 각각의 세 번의 실험으로부터 얻은 mean ± SD로 표시하였으며, 통계분석은 one-way ANOVA test (SPSS 12.0, SPSS GmbH, Germany)로 처리하고, P < 0.05인 것만 유의한 것으로 정하였다.
Figure pat00001
상기 표 1은 real-time PCR에 사용된 프라이머의 핵산 염기서열을 나타낸다.
< 실험결과 >
1. 백작약 에탄올 추출물(PRAE)의 세포독성
PRAE의 파골세포에 대한 세포독성의 유무를 확인하기 위하여 M-CSF와 RANKL을 처리한 BMMs 세포에 PRAE를 각각 1, 2, 5, 10, 20, 40 ㎍/㎖의 농도로 처리하고 2일 동안 배양한 후 세포독성을 측정하였다. 그 결과 PRAE를 처리한 모든 실험군의 세포 활성도(cell viability)를 PRAE를 처리하지 않은 대조군과 비교했을 때 유의적인 차이를 보이지 않았다. 따라서 실험에 사용할 농도에서는 세포독성이 없음을 확인 하였다(도 1).
2. 파골세포 분화 및 생성에서의 PRAE 효과
BMMs 세포를 M-CSF와 RNAKL을 처리하여 파골세포로의 분화를 유도시키고, 다양한 농도(1, 2, 5, 10, 20, 40 ㎍/㎖)의 PRAE를 처리하여 파골세포 분화 및 생성에서의 PRAE 효과를 측정하였다. 파골세포를 TRAP 염색하고 현미경으로 관찰한 결과, 처리한 PRAE의 농도가 증가할수록 성체 파골세포인 TRAP(+) MNCs의 수가 감소됨을 관찰하였다(도 2A 및 2B). 1∼2 ㎍/㎖의 PRAE를 처리한 실험군에서는 성체 파골세포 생성에서 PRAE를 처리하지 않은 대조군과 유의성을 보이지 않았다. 그러나 5 ㎍/㎖의 PRAE를 처리한 실험군부터 현저하게 성체 파골세포의 생성이 감소되었고, 20 ㎍/㎖ PRAE를 처리한 실험군부터 성체 파골세포가 생성되지 않음을 확인하였다. 또한, TRAP을 발현하는 단일-, 2배-, 다중 세포의 총 TRAP 활성을 측정할 수 있는 TRAP 솔루션 분석 결과, 파골세포 염색의 결과와 마찬가지로 20과 40 ㎍/㎖의 PRAE를 처리한 그룹에서 급격히 TRAP 활성이 감소함을 관찰하였다(도 2C). 이러한 결과들은 PRAE가 파골세포의 분화뿐 아니라 생성에서도 억제 효과를 보인다는 것을 보여준다.
3. 파골세포 분화인자 발현에서의 PRAE 효과
도 2에서 PRAE가 파골세포의 분화 및 생성을 억제함을 관찰하였다. 이 결과를 보다 상세하게 검증하기 위하여 실제로 파골세포 분화 및 생성동안 발현양이 증가하는 파골세포 분화인자들(TRAP, CtsK, OSCAR, DC-STAMP, ATP6v0d2, NFATc1)의 발현양을 real-time PCR 분석으로 측정하였다. 그 결과 측정한 모든 파골세포 분화인자들의 발현양이 PRAE를 처리하지 않은 대조군에 비해 20 ㎍/㎖의 PRAE를 처리한 그룹에서 배양기간에 걸쳐 발현양이 현저히 감소됨이 관찰되었다(도 3). 특히 파골세포 분화와 생성의 모든 단계에서 가장 중요한 역할을 하는 전사인자인 NFATc1의 발현도 PRAE에 의해 감소되었다. 이 결과들은 PRAE가 파골세포 분화인자 및 전사인자의 발현을 감소시킴으로써 파골세포 분화 및 생성을 억제한다는 것을 보여준다.
4. 파골세포 내 신호전달 및 전사인자 발현에서의 PRAE 효과
PRAE에 의한 파골세포의 분화 및 생성 억제의 기전을 규명하기 위하여 RANKL에 의해 유도되는 파골세포 내의 신호전달을 조사하였다. BMMs 세포를 M-CSF 처리하여 24시간 동안 배양한 후 RANKL을 5, 15, 30 분 처리하여 mitogen activated protein kinases (MAPKs, ERK, JNK and p38) 및 IκBα 활성을 유도하였다. 20 ㎍/㎖을 동시에 처리하여 MAPKs 및 IκBα 활성 변화를 조사하였다. 이 결과 PRAE를 처리했을 때 ERK, JNK 그리고 p38의 인산화 정도는 PRAE를 처리하지 않은 대조군과 차이가 없었다. 그러나 PRAE를 처리했을 때 IκBα의 인산화가 현저하게 억제되었다(도 4A). 또한, 파골세포 분화와 생성에 가장 중요한 전사인자인 c-Fos와 NFATc1 발현에서의 PRAE의 효과를 측정하였다(도 4B). RANKL을 처리할 때 c-Fos의 발현이 점점 증가하여 24 시간 후 가장 많이 발현되었다. 그러나 PRAE를 같이 처리했을 때 c-Fos의 발현이 전혀 증가되지 않고 억제되었다. 그리고 NFATc1의 발현은 대조군에서는 2일 후부터 발현이 급격하게 증가되어 4일 후에도 발현양이 유지되었다. 그러나 PRAE를 처리했을 때는 2일 후 조금 증가하였다가 점점 감소하는 경향을 보였다. 이상의 결과들은 PRAE가 RANKL에 의한 파골세포 분화과정에서 IκBα 인산화와 c-Fos의 발현을 억제시킴으로써 NFATc1의 발현을 감소시킴을 보여준다. 이에 따라 NFATc1의 조절을 받는 많은 유전자들의 전사가 억제되어 파골세포의 분화와 생성이 감소되었다.
< 결론 >
본 발명에서 RANKL에 의해 유도되는 파골세포 분화 및 생성에서 백작약 추출물(PRAE)이 억제효과를 보임을 확인하였다(도 2). 20 ㎍/㎖의 PRAE를 처리한 결과 MAPKs (ERK, JNK, p38)의 활성은 변하지 않았지만, IκBα의 활성이 억제됨을 확인하였고, c-Fos의 발현양이 감소됨을 확인하였다. 이러한 신호 억제에 의해 최종 NFATc1의 단백질 발현양이 급격히 감소됨을 관찰하였다(도 4). 또한 NFATcl의 mRNA 발현양도 PRAE에 의해 파골세포 분화과정 동안 감소됨을 확인하였다(도 3). 전사인자인 NFATcl의 조절을 받는 파골세포 분화 인자들(TRAP, CtsK, OSCAR, DC-STAMP, ATP6v0d2)의 발현이 파골세포 분화과정 동안 억제된 것은 PRAE에 의한 NFATc1의 발현양 감소로 기인한 것이라 사료된다(도 3).

Claims (8)

  1. 백작약 추출물을 유효성분으로 포함하는 골대사성 질환 예방 또는 치료용 약학적 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    골대사성 질환은 뼈전이암(bone metastatic cancer), 고형암 뼈전이, 고형암 뼈전이에 의한 근골격 합병증, 악성 종양으로 인한 과칼슘혈증, 다발성 골수종, 원발성(primary) 뼈 종양, 골다공증, 류마티스성 관절염, 퇴행성 관절염, 치주질환, 염증성 치조골 흡수질환, 염증성 뼈흡수 질환 및 파게트병(Paget's disease)으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 골대사성 질환 예방 또는 치료용 약학적 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    백작약 추출물은, 물, 탄소수 1-4의 저급 알코올, 탄소수 1-4의 저급 알코올과 물과의 혼합용매, 아세톤, 에틸 아세테이트, 클로로포름, 부틸아세테이트, 1,3-부틸렌글리콜, 헥산 및 디에틸에테르로 이루어진 그룹으로부터 선택된 용매로 추출한 것을 특징으로 하는, 골대사성 질환 예방 또는 치료용 약학적 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    백작약 추출물은 파골세포의 분화 또는 생성 억제, 파골세포의 분화에 관여하는 NFATc1 전사인자의 발현을 억제하는 것을 특징으로 하는, 골대사성 질환 예방 또는 치료용 약학적 조성물.
  5. 백작약 추출물을 함유하는 골대사성 질환 예방 또는 개선용 식품 조성물.
  6. 제5항에 있어서,
    골대사성 질환은 뼈전이암(bone metastatic cancer), 고형암 뼈전이, 고형암 뼈전이에 의한 근골격 합병증, 악성 종양으로 인한 과칼슘혈증, 다발성 골수종, 원발성(primary) 뼈 종양, 골다공증, 류마티스성 관절염, 퇴행성 관절염, 치주질환, 염증성 치조골 흡수질환, 염증성 뼈흡수 질환 및 파게트병(Paget's disease)으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 골대사성 질환 예방 또는 개선용 식품 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    백작약 추출물은, 물, 탄소수 1-4의 저급 알코올, 탄소수 1-4의 저급 알코올과 물과의 혼합용매, 아세톤, 에틸 아세테이트, 클로로포름, 부틸아세테이트, 1,3-부틸렌글리콜, 헥산 및 디에틸에테르로 이루어진 그룹으로부터 선택된 용매로 추출한 것을 특징으로 하는, 골대사성 질환 예방 또는 개선용 식품 조성물.
  8. 백작약 추출물을 유효성분으로 함유하는 파골세포 분화 억제제.
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