KR20170054959A - 흑미 호분층 추출물을 유효성분으로 함유하는 갱년기 질환의 예방 및 치료용 약학적 조성물 - Google Patents

흑미 호분층 추출물을 유효성분으로 함유하는 갱년기 질환의 예방 및 치료용 약학적 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 흑미 호분층(black rice aleurone layer) 추출물을 유효성분으로 함유하는 갱년기 질환(female menopausal disorder)의 예방 및 치료용 약학적 조성물에 관한 것으로서, 구체적으로 흑미로부터 채취한 호분층이 폐경기 여성의 동물모델인 난소절제 흰쥐에서 난소 절제로 인한 체중 증가를 억제하고, 체지방 함량, 체지방 지수, 간 총지질 및 중성지방을 감소시키며, 혈중 중성지방, 혈중 콜레스테롤 및 렙틴의 농도를 감소시키나, 아디포넥틴의 농도를 증가시키고, 경골의 골밀도와 발달에 영향을 미치고 칼슘 함량을 증가시킴으로써 골무기질 함량에 영향을 주며, 알카라인포스파타제(alkaline phosphatase; ALP) 활성을 낮추고, 혈중 에스트라디올(estradiol) 함량을 증가시키며, 부갑상선 호르몬(parathyroid hormone; PTH)의 혈중 농도를 감소시킴을 확인함으로써, 본 발명의 흑미 호분층 추출물은 갱년기 질환의 예방 또는 치료용 약학적 조성물로 유용하게 사용될 수 있다.

Description

흑미 호분층 추출물을 유효성분으로 함유하는 갱년기 질환의 예방 및 치료용 약학적 조성물{Pharmaceutical composition for preventing or treating female menopausal disorder comprising an extract of black rice aleurone layer}
본 발명은 흑미(black rice) 호분층(aleurone layer) 추출물을 유효성분으로 함유하는 갱년기 질환(female menopausal disorder)의 예방 및 치료용 약학적 조성물에 관한 것이다.
우리나라는 생활 및 의료 수준의 향상에 따라 2000년부터 고령화사회로 진입하였고, 평균수명의 증가와 함께 폐경 이후 여성에서 건강한 삶의 유지에 대한 관심이 더욱 높아지고 있다. 폐경을 전후로 겪게 되는 대사적 변화는 체지방 분포, 지질 및 각종 호르몬 대사 등과 관련이 있으며, 혈관 운동 장애와 비만, 심혈관 질환 및 골다공증의 유병률이 증가된다. 폐경과 관련된 에스트로겐 결핍은 체중 증가, 특히 복부지방의 증가를 초래하여 대사증후군 및 심혈관 질환 등의 위험을 증가시키고, 혈중 지질 수준의 증가나 간 조직에 지질이 침착된다. 따라서, 폐경기 여성에서 비만과 비만 관련 합병증을 개선하기 위해 에스트로겐 대체 요법(Estrogen replacement therapy; ERT)이 시도 되었으나, 생식기관의 암 발생이 보고되면서, 부작용이 없는 자연식품에서 해결책을 찾으려는 노력이 계속되고 있다.
또한, 폐경이 진행되는 여성은 골 대사 이상에 따른 골다공증이 문제되는데, 골다공증은 골 구성성분의 감소로 정상인에 비해 골밀도와 골 강도가 현저히 감소된 상태를 이르는 대사성 골 질환으로, 연령 증가에 따른 골 흡수와 골 형성의 불균형, 특히 폐경으로 인한 에스트로겐 결핍에 따라 갱년기 여성에게서 큰 문제가 되고 있다. 에스트로겐은 조골세포에 작용하여 파골세포 활성을 억제하는 물질을 합성함으로써 골격대사에 관여하는데, 골 소실 속도는 폐경 후 에스트로겐 결핍으로 인해 5~10년 후 빨라지며, 노화에 의해 서서히 골밀도가 감소된다. 골량의 감소는 개인차 또는 다른 여러 가지 원인으로 인해 그 정도의 차이가 있지만, 병적으로 과다하게 골량이 감소하여 일정치 이하로 저하되면 작은 충격에도 쉽게 골절이 생기게 된다. 골다공증은 그 증세 자체보다는 골의 약화에 따라 용이하게 초래되는 각종 골절, 특히 대퇴골 골절 등으로 장기간 활동을 제한하여 건강한 생활을 영위할 수 없고, 결과적으로 노인층 사망의 15%에 대한 원인이 되는 것으로 알려져 있다. 과도한 파골세포의 활성에 의해 유발된 골 질환의 치료나 예방의 목적으로 내인성 조절 인자들 이외에도 여러 종류의 약물들이 이용되고 있다. 그러나 이러한 약물들은 여러 가지 부작용과 복용상의 어려움이 알려져있어, 새로운 작용 및 약물구조를 가지면서 독성과 부작용이 적으며 골다공증의 예방 또는 치료에 효과적인 신물질의 개발이 요구되고 있다. 또한 이러한 신물질은 민간요법으로 예로부터 사용되어온 독성이 없는 천연물에서 발견될 가능성이 높기 때문에 천연물로부터 신약을 창출하려는 시도가 활발히 진행되고 있다.
민간에서 뼈 건강을 목적으로 사용되는 식품 중에 흑미는 우리나라에서 전국적으로 재배 및 생산량이 증가하고 있으며, 흑미 소재를 이용한 다양한 제품이 개발되고 있다. 흑미의 안토시아닌은 수용성의 플라보노이드계 천연색소로, 다양한 형태의 식품으로도 가공되며 진한 검붉은색을 띄는 몸에 좋은 자연식품이라 하여 ‘black food’로 많은 관심을 받고 있다. 또한, phenolics hydroxyl기를 갖기 때문에 거대분자들과 결합하는 성질을 지니고 있어 다양한 생리작용을 지니는 것으로 알려져 있는데, 흑미는 항산화(Sangkitikomol 등, Genet Mol. Res. 9: 2086-2095), 항당뇨(Guo, H. 등, Plant foods Hum. Nutr. 62: 1-6), 염증 완화(Guo, H. 등, J. Nutr. Biochem. 23: 349-360), 지방간 개선(Jang, H. 등, Nutr. Metab. 9: 27-38), 동맥경화 예방 및 치료(Xia, X. 등, J. Nutr. 136: 2220-2225), 면역기능 증진(Wang, Q. 등, Asia Pac. J. Clin. Nutr. 16: 295-301) 등이 있는 것으로 최근 보고되었다.
이에, 본 연구자들은 갱년기 질환에 효과적인 천연 물질을 찾고자 노력하던 중, 지질 대사에 효과가 있고 뼈 건강에 도움을 줄 수 있다고 알려진 흑미(black rice)로부터 채취한 호분층(aleurone layer)이 폐경기 여성의 동물모델인 난소절제 흰쥐에서 난소 절제로 인한 체중 증가를 억제하고, 체지방 함량, 체지방 지수, 간 총지질 및 중성지방을 감소시키며, 혈중 중성지방, 혈중 콜레스테롤 및 렙틴의 농도를 감소시키나, 아디포넥틴의 농도를 증가시키고, 경골의 골밀도와 발달에 영향을 미치고 칼슘 함량을 증가시킴으로써 골무기질 함량에 영향을 주며, 알카라인포스파타제(alkaline phosphatase; ALP) 활성을 낮추고, 혈중 에스트라디올(estradiol) 함량을 증가시키며, 부갑상선 호르몬(parathyroid hormone; PTH)의 혈중 농도를 감소시킴을 확인함으로써, 본 발명의 흑미 호분층 추출물은 갱년기 질환의 예방 또는 치료용 약학적 조성물로 유용하게 사용될 수 있음을 밝힘으로써 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 흑미(black rice) 호분층(aleurone layer) 추출물을 유효성분으로 함유하는 갱년기 질환(female menopausal disorder)의 예방 및 치료용 약학적 조성물 및 건강기능식품을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 흑미 호분층(black rice aleurone layer) 추출물을 유효성분으로 함유하는 갱년기 질환의 예방 및 치료용 약학적 조성물을 제공한다.
아울러, 본 발명은 흑미 호분층 추출물을 유효성분으로 함유하는 갱년기 질환의 예방 또는 개선용 건강기능식품을 제공한다.
본 발명에서 흑미(black rice)로부터 채취한 호분층(aleurone layer)이 폐경기 여성의 동물모델인 난소절제 흰쥐에서 난소 절제로 인한 체중 증가를 억제하고, 체지방 함량, 체지방 지수, 간 총지질 및 중성지방을 감소시키며, 혈중 중성지방, 혈중 콜레스테롤 및 렙틴의 농도를 감소시키나, 아디포넥틴의 농도를 증가시키고, 경골의 골밀도와 발달에 영향을 미치고 칼슘 함량을 증가시킴으로써 골무기질 함량에 영향을 주며, 알카라인포스파타제(alkaline phosphatase; ALP) 활성을 낮추고, 혈중 에스트라디올(estradiol) 함량을 증가시키며, 부갑상선 호르몬(parathyroid hormone; PTH)의 혈중 농도를 감소시킴을 확인함으로써, 본 발명의 흑미 호분층 추출물은 갱년기 질환의 예방 또는 치료용 약학적 조성물로 유용하게 사용될 수 있다.
도 1은 흑미 호분층 추출물(black rice aleurone layer)이 난소절제 실험동물의 체중 증가량에 미치는 영향을 나타낸 도이다.
도 2는 흑미 호분층 추출물이 난소절제 흰쥐의 신장주변, 복부 및 총 지방 무게에 미치는 영향을 나타낸 도이다.
도 3은 흑미 호분층 추출물이 난소절제 흰쥐의 비만지수에 미치는 영향을 나타낸 도이다.
도 4는 흑미 호분층 추출물이 난소절제 흰쥐의 혈중 중성지방 및 총콜레스테롤 수준에 미치는 영향을 나타낸 도이다.
도 5는 흑미 호분층 추출물이 난소절제 흰쥐의 혈중 아디포넥틴(adiponectin) 및 렙틴(leptin) 수준에 미치는 영향을 나타낸 도이다.
도 6은 흑미 호분층 추출물이 간 총지질, 중성지방 및 총콜레스테롤 함량에 미치는 영향을 나타낸 도이다.
도 7은 흑미 호분층 추출물이 지방조직의 지방세포 크기에 미치는 영향을 나타낸 도이다.
도 8은 흑미 호분층 추출물로 인한 실험동물의 체중에 대한 영향을 나타낸 도이다.
도 9는 흑미 호분층 추출물이 난소절제 흰쥐의 대퇴부에 존재하는 칼슘의 농도에 대한 영향을 나타낸 도이다.
도 10은 흑미 호분층 추출물이 난소절제 흰쥐의 혈청의 알카라인 포스파타제(alkaline phosphatase) 활성에 대한 영향을 나타낸 도이다.
도 11은 흑미 호분층 추출물이 난소절제 흰쥐의 혈청의 오스테로칼신(osteocalcin) 수치에 대한 영향을 나타낸 도이다.
도 12는 흑미 호분층 추출물이 난소절제 흰쥐의 혈청의 에스트라디올(estradiol) 수치에 대한 영향을 나타낸 도이다.
도 13은 흑미 호분층 추출물이 난소절제 흰쥐의 혈청의 부신호르몬(parathyroid hormone) 수치에 대한 영향을 나타낸 도이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 흑미 호분층(black rice aleurone layer) 추출물을 유효성분으로 함유하는 갱년기 질환의 예방 및 치료용 약학적 조성물을 제공한다.
상기 추출물은 물, C1 내지 C2 저급 알코올 또는 이들의 혼합물로 추출하는 것이 바람직하고, 상기 저급 알코올은 에탄올 또는 메탄올인 것이 바람직하다.
상기 갱년기 질환은 안면홍조, 발한, 피부건조, 질건조증, 질위축, 하부 요도 위축, 질염, 방광염, 배뇨통, 급뇨, 집중장애, 단기 기억장애, 불안, 신경과민, 기억력 감퇴, 체중 증가, 근육통, 관절통 또는 골다공증으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 바람직하고, 체중 증가 및 골다공증인 것이 가장 바람직하다.
본 발명의 구체적인 실시예에서, 흑미(black rice)로부터 채취한 호분층(aleurone layer)이 폐경기 여성의 동물모델인 난소절제 흰쥐에서 난소 절제로 인한 체중 증가를 억제하고(도 1 참조), 체지방 함량, 체지방 지수, 간 총지질 및 중성지방을 감소시키며, 혈중 중성지방, 혈중 콜레스테롤 및 렙틴의 농도를 감소시키나, 아디포넥틴의 농도를 증가시키고(도 2 내지 도 6 참조), 경골의 골밀도와 발달에 영향을 미치고 칼슘 함량을 증가시킴으로써 골무기질 함량에 영향을 주며(표 2 참조), 알카라인포스파타제(alkaline phosphatase; ALP) 활성을 낮추고, 혈중 에스트라디올(estradiol) 함량을 증가시키며, 부갑상선 호르몬(parathyroid hormone; PTH)의 혈중 농도를 감소시킴을 확인하였다(도 8 내지 도 11 참조).
따라서, 상기 흑미 호분층 추출물은 갱년기 질환의 예방 또는 치료용 약학적 조성물로 유용하게 사용될 수 있다.
상기 약학적 조성물은 약학적으로 허용되는 첨가물을 추가로 포함할 수 있다.
상기 첨가물은 약학적 조성물의 제조에 통상적으로 사용하는 적절한 담체, 부형제 및 희석제를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 조성물의 약학적 투여 형태는 이들의 약학적 허용 가능한 염의 형태로도 사용될 수 있고, 또한 단독으로 또는 타 약학적 활성 화합물과 결합뿐만 아니라 적당한 집합으로 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 조성물을 포함하는 약학적 제제는, 각각 통상의 방법에 따라 정제, 환제, 캡슐제, 산제, 현탁액, 과립제 또는 엑스제 등의 경구형 제형, 외용제, 좌제 및 멸균 주사용액의 형태로 제형화하여 사용될 수 있다. 조성물을 포함하는 약학적 제제에 포함될 수 있는 담체, 부형제 및 희석제로는 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, 메틸히드록시 벤조에이트, 프로필히드록시벤조에이트, 탈크, 마그네슘 스테아레이트 및 광물유를 들수 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 조성물에 적어도 하나 이상의 부형제 예를 들면, 전분, 칼슘카보네이트 (calcium carbonate), 수크로스(sucrose) 또는 락토오스 (lactose), 젤라틴 등을 섞어 조제된다. 또한 단순한 부형제 이외에 마그네슘 스테아레이트, 탈크 같은 윤활제들도 사용된다. 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, 동결건조 제제, 좌제가 포함된다. 비수성용제, 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 사용될수 있다.
본 발명의 조성물은 쥐, 생쥐, 가축, 인간 등의 포유동물에 다양한 경로로 투여될 수 있다. 투여의 모든 방식은 예상될 수 있는데, 예를 들면, 경구, 직장 또는 정맥, 근육, 피하, 자궁내 경막 또는 뇌혈관내(intracerebroventricular) 주사에 의해 투여될 수 있다.
아울러, 본 발명은 흑미 호분층 추출물을 유효성분으로 함유하는 갱년기 질환의 예방 또는 개선용 건강기능식품을 제공한다.
본 발명의 추출물은 갱년기질환으로 인한 체중 증가를 억제하고, 경골의 골밀도 증가 및 발달에 영향이 있음을 확인함으로써, 갱년기질환의 예방 또는 개선용 건강기능식품으로 사용될 수 있음을 확인하였다.
본 명세서의 "건강기능식품"이란 일상 식사에서 결핍되기 쉬운 영양소나 인체에 유용한 기능을 가진 원료나 성분 (기능성 원료)을 사용하여 제조한 것으로, 인체의 정상적인 기능을 유지하거나 생리기능 활성화를 통하여 건강을 유지하고 개선하는 식품으로 식품의약품안전처장이 정한 것을 의미하나, 이에 한정되지 않으며 통상적인 의미의 건강식품을 배제하는 의미로 사용된 것이 아니다.
본 발명의 조성물은 식품에 그대로 첨가하거나 다른 식품 또는 식품 성분과 함께 사용될 수 있고, 통상적인 방법에 따라 적절하게 사용될 수 있다. 유효 성분의 혼합량은 그의 사용 목적(예방 또는 개선용)에 따라 적합하게 결정될 수 있다. 일반적으로, 건강기능식품 중의 상기 화합물의 양은 전체 식품 중량의 0.01 내지 90 중량부로 가할 수 있다. 그러나 건강 및 위생을 목적으로 하거나 또는 건강 조절을 목적으로 하는 장기간의 섭취시에는 상기 양은 상기 범위 이하일 수 있으며, 안전성 면에서 아무런 문제가 없기 때문에 유효성분은 상기 범위 이상의 양으로도 사용될 수 있다.
본 발명의 건강 기능성 음료 조성물은 지시된 비율로 필수 성분으로서 상기 괴각을 함유하는 외에는 다른 성분에는 특별한 제한이 없으며 통상의 음료와 같이 여러 가지 향미제 또는 천연 탄수화물 등을 추가 성분으로서 함유할 수 있다. 상술한 천연 탄수화물의 예는 단당류, 예를 들어, 포도당, 과당 등; 이당류, 예를 들어 말토스, 수크로스 등; 및 다당류, 예를 들어 덱스트린, 시클로덱스트린 등과 같은 통상적인 당, 및 자일리톨, 소르비톨, 에리트리톨 등의 당알콜이다. 상술한 것 이외의 향미제로서 천연 향미제{타우마틴, 스테비아 추출물(예를 들어 레바우디오시드 A, 글리시르히진 등)} 및 합성 향미제(사카린, 아스파르탐 등)를 유리하게 사용할 수 있다.
상기 외에 본 발명의 조성물은 여러 가지 영양제, 비타민, 광물(전해질), 합성 풍미제 및 천연 풍미제 등의 풍미제, 착색제 및 중진제(치즈, 초콜릿 등), 펙트산 및 그의 염, 알긴산 및 그의 염, 유기산, 보호성 콜로이드 증점제, pH 조절제, 안정화제, 방부제, 글리세린, 알코올, 탄산음료에 사용되는 탄산화제 등을 함유할 수 있다. 그 밖에 본 발명의 조성물은 천연 과일 쥬스 및 과일쥬스 음료 및 야채 음료의 제조를 위한 과육을 함유할 수 있다.
이러한 성분은 독립적으로 또는 조합하여 사용할 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예 및 실험예에 의해서 상세히 설명한다.
단, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예 및 실험예에 의해서 한정되는 것은 아니다.
< 실시예 1> 흑미 추출물 및 흑미 호분층 추출물의 안토시아닌 함량 분석
<1-1> 흑미 추출물의 제조
흑미(black rice)를 분쇄하여 10배(w/v)의 50% 에탄올로 40℃에서 48시간 동안 추출하였다. 추출물을 여과지로 거른 후에 농축하고, 동결건조하여 본 발명의 실험에 사용하였다.
<1-2> 흑미 호분층 추출물의 제조
흑미(black rice)의 호분층(aleurone layer)을 분쇄하여 10배의 50% 에탄올로 40℃에서 48시간 동안 추출하였다. 추출물을 여과지로 거른 후에 농축하고, 동결건조하여 본 발명의 실험에 사용하였다.
<1-3> 안토시아닌 함량 분석
상기 실시예 <1-1> 및 <1-2>를 통해 제조한 흑미 추출물 및 흑미 호분층 추출물의 안토시아닌 함량을 분석하여 하기 표 1에 나타내었다.
안토시아닌 함량을 분석을 위해 건조시료 1g을 50ml 시험관에 넣고 5% 포름산 용액 20 ml를 가하여 40℃ 수조에서 24시간 동안 추출하여 원심분리(3000 rpm, 10분) 한후 사용하였다. 내부 표준물질(cyanidin 3,5-diglucoside 100 ppm)을 이용하여 비례식으로 계산한 값을 정량값으로 하였으며, 고성능 액체크로마토그라피(HPLC, high performance liquid chromatography)를 이용하여 분리 동정하였다. 칼럼은 Synergi Polar-RP 80A 역상칼럼(4.6×250 nm I.D., 4 μm; Phenomenex, USA)을 사용하였으며 525 nm 파장에서 이동상의 속도를 1 ml/min 속도로 하여 5 %의 포름산용액과 50 % 아세토나이트릴 용액을 사용하여 분리조건을 수립하였다.
C3G
(mg/g)		 P3G
(mg/g)		 Total
(mg/g)
흑미 1.30 ±0.05 0.43 ±0.01 1.73 ±0.05
흑미 호분층 7.18 ±0.83 1.79 ±0.02 8.97 ±0.84
그 결과, 흑미 추출물에 비하여, 흑미 호분층 추출물에 안토시아닌 함량이 약 5배 이상 많음을 확인하였다(표 1).
< 실시예 2> 갱년기 질환 동물 모델 제조 및 식이 조절
5주령의 Sprague Dalwley계 암컷 쥐를 Sham(Central Lab. Inc., Seoul, Korea) 또는 양측 난소를 절제한 난소절제군(ovariectomy, OVX)으로 나누고, 3주 후 난소절제 수술군을 두 군으로 나누어 식이 중 지방함량이 45%를 차지하는 고지방식이(Research Diets(D12451), New Brunswick, NJ, 미국)를 제공하였다. 흑미 추출물(black rice extract; BRE)은 체중 kg 당 30 mg 또는 90 mg으로 12주간 경구투여로 공급하였다. 흰쥐는 개별 사육하였고, 온도 23±1℃, 상대습도 65±5%, 12시간의 낮/밤 주기로 조절되었으며, 물과 실험식이는 자유급식으로 하였다. 체중은 일주일에 1회, 식이섭취량은 일주일에 3회 측정하였다. 모든 실험동물의 절차는 국립농업과학원 동물실험윤리위원회로부터 승인을 받아 수행하였다(승인번호NAAS 1408).
< 실시예 3> 시료 채취
증류수, IF(양성 대조군으로 대두 아이소플라본(aglycone을 10mg/체중 kg) 및 BRE(흑미 호분층 추출물 30mg 또는 90mg/체중 kg)를 12주간 투여하고, 15시간 절식 후 흰쥐를 CO2로 마취시키고 심장에서 혈액을 채취하였다. 혈액은 3,000rpm에서 20분간 원심분리하여 혈장을 분리하였고, 혈액 채취 후 간과 지방을 채취하여 무게를 측정하고 액체질소로 급속 냉동하였다. 체지방지수(adiposity index)는 다음과 같이 계산하였다.
Adiposity index = (총 지방 함량/최종 체중) × 100
또한, 모든 결과의 통계 처리를 위하여, 연구 결과는 SAS 프로그램(package version 9.2, Korea)을 이용하여 각 실험군마다 평균과 표준오차로 표시하였고, IF 및 BRE 공급에 따른 영향은 ANOVA로 분석한 후, p<0.05 수준에서 군 간의 차이를 Duncan’s multiple range test로 검증하였다.
< 실험예 1> 식이섭취량과 체중 증가량의 확인
실험식이와 흑미 호분층 추출물을 12주간 공급한 후의 체중 증가량은 도 1에 나타내었다. 실험을 시작하는 시점에서의 초기 체중 및 실험기간 동안의 식이섭취량은 모든 실험군 사이에 유의한 차이가 없었다. 그러나 최종 체중과 초기 체중에 의해 계산된 체중 증가량은 OVX군이 Sham군에 비해 유의적으로 증가하였고, BRE과 IF의 보충은 난소절제된 실험동물의 체중 증가량을 감소시켰으며 특히 BRE 보충군은 유의적인 차이를 보였다. 간 조직의 무게는 유의한 수준은 아니었으나 BRE군에서 OVX 및 IF군보다 낮은 경향을 보였다. 따라서, BRE는 12주간의 고지방실험식이 및 난소절제로 인한 체중 증가를 효과적으로 억제할 수 있는 것으로 나타났다(도 1).
< 실험예 2> 체지방 함량 및 체지방 지수의 확인
실험동물의 체지방 함량 및 체지방 지수를 상기 <실시예 3>의 방법으로 측정하였다.
그 결과, 실험동물의 신장주변 지방, 내장지방, 총 지방 함량 및 체지방 지수를 도 2 및 도 3에 제시하였다. 신장주변의 지방 함량은 OVX군에서 증가하였으나 BRE 군에서 유의하게 감소하였고, 내장지방 함량도 OVX군에서 Sham군에 비해 유의적으로 증가했으나, IF 및 BRE 투여에 의해 유의적으로 감소하였다(도 2).
총 지방도 신장주변 및 복부지방 함량과 같은 경향을 보였고, 체중에 대한 총 지방 함량의 비율(%)인 체지방지수도 난소절제술에 의해 유의적으로 증가하였으나, IF 및 BRE의 보충은 체지방 지수의 증가를 유의적으로 감소시켰다(도 3). 이것은 흑미 호분층에 다량 존재하는 cyanidin-3-O-glucoside(C3G) 및 peonidin-3-Oglucoside(P3G)에 의한 영향으로 해석된다.
< 실험예 3> 혈중 지질, 아디포넥틴 및 렙틴의 농도 확인
혈중 중성지방과 총 콜레스테롤은 효소 kit(ASAN Diagnostics, Korea)를 이용하여 혈장에서 측정하였고, 혈중 렙틴과 아디포넥틴은 Rat용 kit(R&D system, Minneapolis, MN)를 이용하여 분석하였다.
그 결과, 도 4 및 도 5에 나타난 바와 같이, 실험동물의 혈중 중성지방과 총 콜레스테롤 농도를 도 4에 제시하였다. IF 및 BRE-90의 보충은 혈중 중성지방 농도를 유의적으로 감소시켰고, 유의한 수준은 아니었으나 BRE 보충군에서 혈중 총 콜레스테롤 농도가 감소하는 경향을 보였다(도 4).
또한, 아디포넥틴과 렙틴은 지방세포로부터 분비되는 호르몬으로 식품 섭취와 에너지 항상성을 조절하는데, 보통 비만인에서 아디포넥틴의 수준이 정상인보다 낮은 것으로 보고되고 있으나, 본 연구에서 혈중 아디포넥틴의 농도가 OVX군에서 Sham군에 비해 증가하였고, 이것은 난소절제된 실험동물에서 증가된 체지방 상태를 보상하기 위해 나타난 증상으로 보이며, BRE 군에서 OVX군보다 유의하게 높게 나타났다(도 5).
또한, 혈중 렙틴 농도는 OVX군에서 Sham군에 비해 유의적으로 증가하였으나, IF군과 BRE 군에서는 유의적으로 감소하였다(도 5). 비만 모델에서는 렙틴에 대한 감수성이 감소하고 이를 보상하기 위해 혈중 렙틴 농도가 증가하며, 혈중 leptin 농도는 체지방 정도를 반영하는 지표로 알려져 있다.
또한, 난소절제 모델에서 에스트로겐 결핍은 체중과 체지방 함량 외에도 혈중 지질수준과 관련 호르몬 농도에 영향을 주나, 흑미 추출물은 이러한 변화를 조절하는 효과를 보여주었다.
< 실험예 4> 간 총지질, 중성지방 및 총콜레스테롤 함량의 확인
간의 총 지질은 Bligh 등(1959)의 방법으로 측정하였다. 구체적으로, 간 0.5g을 0.9% saline 1.5㎖로 균질화 하고 클로로포름(chloroform)과 메탄올(methanol)의 2:1(v/v) 혼합용액 7.5㎖를 첨가하여 30분 이상 정치하였다. 그런 다음, 클로로포름 2.5㎖, 증류수 2.5㎖를 가하여 3,000rpm에서 20분간 원심분리하여 분리된 클로로포름층을 소듐 설페이트(sodium sulfate)를 넣은 여과지(ADVANTEC paper(No.6)(ADVANTEC Co., Tokyo, Japan)로 여과 후 건조시켜 무게를 재어 정량하였다.
또한, 간의 중성 지방과 총 콜레스테롤 농도는 위에서 추출한 총 지방을 0.5% triton x-100을 넣은 ethanol로 녹여 혈중 지질과 같은 방법으로 효소 kit(Asanpharm, Korea)를 이용하여 측정하였다.
그 결과, 도 6에 나타난 바와 같이, 실험동물의 간 총지질과 중성지방은 Sham군에 비해 OVX군 모두에서 유의적으로 증가하였다. 총지질은 OVX군에 비해 IF군과 흑미 보충군에서 6-10% 감소하였고, 특히 중성지방은 20-22% 감소함을 나타내었다. 간의 총콜레스테롤은 혈중 총콜레스테롤과 마찬가지로 실험군 간에 차이를 보이지는 않았다(도 6).
< 실험예 5> 지방세포 크기의 확인
지방세포의 크기를 확인하기 위하여, 실험동물의 지방조직에서 지방세포 크기를 내장지방 조직의 일부를 10% 포르말린용액에 고정하여, H&E 염색 슬라이드를 제작하였고, 이미지는 Olympus AX 70 카메라로 촬영하였다. 서로 다른 고배율(×400)로 세 시야에서 제일 큰 지방세포 세 개의 장축의 길이를 구하여 평균을 구한 결과, 도 7에 나타난 바와 같이, IF군 및 BRE 군에서 낮은 경향을 보였으나 모든 실험군 사이에 유의성을 보이지는 않았다(도 7).
< 실험예 6> 흑미 호분층 추출물의 골밀도, 골무기질 함량 및 강도에 미치는 영향 확인
<실시예 2>의 실험동물을 이용하여, 흑미 추출물(black rice extract; BRE)은 체중 kg 당 90 mg으로 투여한 후, 대퇴골(femur) 및 경골(tibia)에서 골밀도(bone mineral density:BMD)와 골무기질 함량(bone mineral content: BMC)을 동물전용 골밀도 측정기(PIXImus 2 2.00, LUNAR, USA)를 사용하여 측정하였다. 대퇴골과 경골의 강도는 조직특성 분석기(Texture analyzer, System micro systems, UK)를 이용하여 분석하였는데, pre speed 0.6 mm/sec, test speed 0.6 mm.sec, force 0.005 kg 조건으로 뼈의 중간 부분에서 일정하게 측정하였다.
경골의 칼슘과 인 함량을 식품공전 시험법에 의하여 분석하였는데, 경골을 600oC 회화로에서 건식 회화시키고, 질산용액에 분해시킨 후 분석용 시료로 이용하였다. 칼슘의함량은 원자방출분광기(ICP-OES, Perkinelmer, USA)를 이용하여 분석하였고, 인의 함량은 몰리브덴청 비색법에 따라 분광광도계(UV/VIS spectrophotometer, Mecasys, Korea)를 이용하여 측정하였다.
그 결과, 표 2에 나타난 바와 같이, 대체적으로 대퇴골과 경골의 골밀도가 골다공증 모델에서 5~6%씩 감소하였는데, 흑미 호분층 추출물을 섭취한 실험군(OVX-BRE)에서 대퇴골과 경골의 골밀도가 OVX군보다 각각 2%와 8%가 증가하였고, 경골의 경우, OVX군과 유의한 차이를 보였다. 골무기질 함량(BMC)도 난소절제한 동물 모델에서 감소하는 경향을 보였고, BRE를 급여한 경우, 대퇴골과 경골에서 각각 3%와 18%가 증가하는 경향을 보였으나 실험군 사이에 유의한 차이를 보이지는 않았다(표 2). 특히 난소 절제에 의해 경골의 칼슘 함량이 유의하게 감소되었으나, BRE를 급여한 경우 Sham군과 가까운 수준으로 증가하였다. 그러나 경골의 인 함량은 모든 실험군 사이에 유의한 차이를 보이지 않았다. 따라서 BRE 공급은 경골에서 칼슘 함량을 증가시킴으로써 골무기질 함량에 영향을 줄 수 있음을 확인하였다.
또한, 뼈의 강도(strength)는 OVX군에서 Sham군에 비해 대퇴골과 경골에서 보다 각각 24%와 11%가 유의하게 증가하였고(p<0.05), 정상군인 Sham군보다 높게 나타났다(표 2). 그러므로 흑미 호분층의 추출물은 폐경기 여성에서 자주 일어나는 골절의 예방에 도움을 줄 수 있을 것으로 기대된다.
따라서 BRE의 공급은 대체적으로 대퇴골보다는 경골의 골밀도와 골무기질 함량 및 발달에 영향을 줄수 있는 것으로 보인다.
Sham OVX OVX-BRE
대퇴골(Femur)
BMD, g/cm2 1.99NS 1.88 1.92
BMC, g 4.67NS 4.57 4.70
Strength, kg 21.68b 20.37b 25.31a
경골(Tibia)
BMD, g/cm2 1.68ab 1.60b 1.72a
BMC, g 3.30NS 2.86 3.37
Strength, kg 18.74ab 17.81b 19.77a
상기 값은 평균±SEM(n=8); 같은 줄에서 서로 다른 글자는 Duncan's multiple range test에 따라 현저하게 다르다; NS: 현저하게 다르지 않음.
< 실험예 7> 혈중 생화학 지표의 활성 확인
흑미 호분층 추출물 투여에 따른 생화학 지표의 활성 변화를 확인하기 위하여, <실시예 2>의 실험동물에 흑미 추출물(black rice extract; BRE)은 체중 kg 당 90 mg으로 투여한 후, 하기 실험을 수행하였다.
구체적으로, 혈액은 실험동물을 탄산가스(CO2)로 마취시킨 후 심장으로부터 채취하였고, 실온에 30분 방치 후 3,000 rpm에서 20분간 원심분리하여 얻은 혈청을 칼슘대사 및 관련 호르몬 분비 분석에 사용하였다. 생화학적 항목으로 혈중 alkaline phosphatase(ALP) 활성도(아산제약, Korea)와 parathyroid hormone(PTH ELISA Kit, USCN life science, China), osteoclacin(Osteocalcin ELISA kit, Biomedical technologies Inc., USA) 및 estradiol(Estradiol ELISA kit, Biovision., USA)의 농도를 측정하였다.
그 결과, 도 8 내지 도 11 에 나타난 바와 같이, 흑미 호분층 추출물이 혈청 ALP 활성에 미치는 영향은, OVX군이 난소를 절제하지 않은 Sham군에 비해 혈청 ALP 활성이 높아졌으나, BRE의 투여로 인해 OVX-BRE군은 OVX군보다 ALP 활성이 유의적으로 감소하였다(p<0.05)(도 8). ALP는 조골 대사와 관련이 깊어 대사성 골 질환 등 조골세포의 활동이 증가하여 골 교체율이 빠를 때 혈액 내에서 농도가 증가하는데, BRE 투여군에서 OVX군보다 ALP 활성이 낮아진 것은 BRE 투여군에서 OVX군보다 골대사가 안정적인 상태이기 때문인 것으로 보인다.
또한, Osteocalcin(OC)은 골아세포에서 합성되어 뼈의 세포내 기질에 침착되고, 새로 합성된 일부가 혈액 내로 분비되므로 뼈의 무기질 대사 지표로 사용된다. 특히 혈청 OC농도는 폐경 후에 증가되며 폐경 후에 나타나는 골소실율을 잘 예측할 수 있는 지표로 알려져 있다. 본 발명에서 OVX군의 혈중 OC농도는 Sham군보다 유의적으로 증가하였으나 BRE 투여에 따른 영향은 나타나지 않았는데(도 9), 이는 식물 추출물이 다른 생화학 지표에는 영향을 주었으나 OC에는 영향을 주지 못했던 이 등(2005)의 보고와 일치하는 결과이다.
또한, 골다공증의 진단 지표로 사용되는 혈중 estradiol 함량은 OVX군에서 Sham군에 비하여 45% 감소하였으나, BRE를 급여한 OVX-BRE은 OVX군에 비하여 23% 증가하여 유의한 효과를 보였다(도 10).
또한, 부갑상선 호르몬(PTH)은 혈중 칼슘농도에 따라 분비가 조절되는데, 칼슘 농도가 낮아지면 부갑상선에서 이 호르몬의 분비를 증가시킨다. 본 발명에서 Sham군에 비해 OVX군의 혈중 PTH 농도가 증가하였으나, 흑미 추출물(BRE)의 공급으로 혈중 PTH 수준이 유의적으로 감소하였고 Sham군과 유의한 차이를 보이지 않았다(도 11).

Claims (7)

  1. 흑미 호분층(black rice aleurone layer) 추출물을 유효성분으로 함유하는 갱년기 질환의 예방 및 치료용 약학적 조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 추출물은 물, C1 내지 C2 저급 알코올 또는 이들의 혼합물로 추출하는 것을 특징으로 하는 갱년기 질환의 예방 및 치료용 약학적 조성물.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 저급 알코올은 에탄올 또는 메탄올인 것을 특징으로 하는 갱년기 질환의 예방 및 치료용 약학적 조성물.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 갱년기 질환은 안면홍조, 발한, 피부건조, 질건조증, 질위축, 하부 요도 위축, 질염, 방광염, 배뇨통, 급뇨, 집중장애, 단기 기억장애, 불안, 신경과민, 기억력 감퇴, 체중 증가, 근육통, 관절통 또는 골다공증으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 갱년기 질환의 예방 및 치료용 약학적 조성물.
  5. 흑미 호분층 추출물을 유효성분으로 함유하는 갱년기 질환의 예방 또는 개선용 건강기능식품.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 추출물은 물, 에탄올 또는 이들의 혼합물로 추출하는 것을 특징으로 하는 갱년기 질환의 예방 또는 개선용 건강기능식품.
  7. 제 5항에 있어서, 상기 갱년기 질환은 안면홍조, 발한, 피부건조, 질건조증, 질위축, 하부 요도 위축, 질염, 방광염, 배뇨통, 급뇨, 집중장애, 단기 기억장애, 불안, 신경과민, 기억력 감퇴, 체중 및 체지방 증가, 근육통, 관절통 또는 골다공증으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 갱년기 질환의 예방 또는 개선용 건강기능식품.
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