KR20200015015A - 발효 키토산을 함유하는 항혈전 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 혈전 질환의 예방 및 치료와 혈행 개선에 유용한 항혈전용 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 키토산을 유효성분으로 하는 항혈전용 조성물에 관한 것이다.
Description
본 발명은 혈전 질환의 예방 및 치료와 혈행 개선에 유용한 항혈전용 조성물에 관한 것이다.
최근 인구 고령화와 함께 소득수준의 향상과 라이프 스타일의 변화로 식생활이 서구화되면서, 고콜레스테롤증, 고지혈증, 고혈압, 동맥경화와 같은 심혈관계 질환이 증가하고 있다. 심혈관계 질환은 개발도상국에서의 주요한 사망원인이다. 병태생리에는 많은 위험 요소가 포함되지만, 혈소판이 심혈관계 질환에서 주요한 역할을 담당하는 주된 병인으로 여겨진다. 혈전은 과다한 혈소판의 응집에 의해 매개되는 병리현상으로, 혈관벽에 붙어서 혈관을 좁혀고 혈액의 점도를 변화시켜 혈액순환을 방해하며 궁극적으로 뇌졸중과 심장마비를 야기할 수 있다. 이러한 혈소판의 응집은 혈관에 생긴 상처부로 드러난 콜라겐 섬유에 혈소판이 점착되어 활성화되고, 혈소판에서 분비되는 세로토닌, 아데노신 디포스페이트(ADP) 및 트롬복산 A2(Thromboxane A2)등이 혈소판의 응집을 유도한다.
혈소판의 기능은 약리학적으로 억제될 수 있으며, 혈전증 발생을 크게 감소시킬 수 있다. 이를 이용하여 많은 항-혈소판 약물들이 심혈관계 질환의 치료에 임상적으로 승인되었다. 그러나 이들 약물은 일부 환자에게는 효과가 없을 뿐 아니라, 위장관 출혈이나 소화성 궤양과 같은 심각한 합병증을 일으킬 수 있어 혈전의 형성을 예방하고, 형성된 혈전을 용해시킬 수 있는 효과적이고 안전한 방법의 개발이 필요하다. 이러한 접근법 중 하나는 항혈전 효능을 갖는 천연물의 사용이나 대체의학에 의한 접근으로, 많은 음식물과 약초들이 항혈전 효과를 나타내어 심혈관질환의 위험을 감소시키는 것으로 보고되고 있다. 일예로, 땃두릅나무 추출물을 유효성분으로 포함하는 혈전 질환의 예방 또는 치료용 조성물에 관한 등록특허 제10-1671847호, 벼메뚜기로부터 분리된 화합물을 함유하는 항혈전용 조성물에 관한 등록특허 제10-1811588호를 들 수 있다.
한편, 키토산은 자연계에 풍부하게 존재하는 천연고분자인 키틴을 탈아세틸화한 생체 고분자이다. 키틴과 키토산은 한때 소화 흡수가 불가능하여 생리기능이 없는 유용하지 못한 물질로서 취급되어 미이용 자원으로 방치되어 왔다. 근래의 많은 연구에 의해, 키토산이 흡착성, 보습성, 유화성 및 생분해성을 가진 무독성 물질로서 항균작용, 항위궤양작용, 항콜레스테롤, 장내 유용세균 생장촉진작용, 항종양활성, 식물세포의 활성화작용 및 면역부활작용 등 다양한 생기활성을 나타냄이 알려졌다. 이에 건강기능 식품, 의약품, 식품보존제, 중금속 흡착제, 효소고정화제, 화장품, 사료 및 토양개량제 등 다양한 분야에 응용가능성이 주목받고 있다. 최근 키토산이 혈청 중 콜레스테롤 형증 및 동맥경화증의 예방과 치료에 효과가 있음이 알려지면서, 등록특허 제10-1163380호는 키토산을 나노수준으로 분말화한 나노키토산 조성물이 혈중 콜레스테롤과 중성지질의 저하, 담즙산 및 비만 억제에 효과적으로 이용될 수 있음을 개시하였다. Jiang 등은 키토산을 살리실산으로 수식화한 SA-chitosan이 혈소판의 응집과 부착을 억제하는 효과가 있음을 보고하였다. 그러나 키토산 그 자체 또는 키토산의 발효물이 항혈전 효과를 나타낸다는 것은 보고된 바 없다.
Jiang G-B 등, Carbohydrate polymers. 2012. 88: 232-238.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해소하기 위하여 부작용이 없어 안전하게 사용할 수 있으면서도, 항혈전 효과가 우수한 항혈전 약학 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 평소 꾸준한 섭취에 의해 혈전을 예방하여 혈행을 개선하고 혈전 관련 질환의 예방에 효과적인 건강기능식품을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 키토산을 유효성분으로 하는 항혈전 약학 조성물에 관한 것이다. 키토산은 콜라겐이나 ADP에 의해 유도된 혈전 형성을 억제하였으며, 혈소판 활성화의 초기 단계의 특징인 ATP의 분비를 효과적으로 억제하였다.
따라서 본 발명의 항혈전 약학 조성물은 혈전 및 혈소판 응집으로 인한 동맥 혈전증, 정맥 혈전증, 간문맥 혈전증, 폐동맥 색전증, 만성정맥허혈, 하지정맥류, 심부정맥혈전증, 협심증, 뇌경색, 및 뇌출혈로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 질환의 예방 및 치료에 효과적으로 사용될 수 있다.
특히 상기 키토산은 키토산아제 존재 하에서 발효된 발효 키토산인 것을 특징으로 한다. 키토산아제는 키토산을 가수분해하여 올리고당의 형태로 분해하는 효소로서, 발효 키토산은 키토산 그 자체보다 항혈전 효능이 더욱 우수하였다. 상기 발효 키토산의 제조에는 하기 실시예와 같이 키토산아제를 정제된 형태로 추가하여 발효시킬 수도 있으나, 키토산아제를 분비하는 미생물과 함께 발효하여도 무방하다. 키토산아제를 분비하는 미생물은 바실러스, 스트렙토마이세스, 엔테로박터 등이 보고되어 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
키토산 또는 발효 키토산은 생체 내 흡수율을 향상시키기 위하여 나노분말의 형태인 것이 더욱 바람직하다. 키토산 나노분말은 입자의 크기가 10~1000 nm 범위의 것으로서, 표면적이 증가함에 따라 용해가 더 용이하며 체내에 흡수율 또한 높은 것으로 알려져 있다.
본 발명의 조성물은 항혈전용 약제로 이용하기 위하여, 약제학적 분야에서 공지의 방법에 의하여 제조될 수 있으며, 그 자체 또는 약학적으로 허용되는 담체(carrier), 부형제(forming agent), 희석제 등과 혼합하여 사용될 수 있다. 본 발명의 조성물은 경구 또는 비경구 투여용 제제로 제형화하여 사용할 수 있다. 본 발명에 따른 유효성분의 투여량은 체내에서 활성성분의 흡수도, 제제의 형태, 환자의 연령, 성별 및 상태, 증상의 정도 등에 따라 적절히 선택될 수 있으며, 투여는 하루에 한번 투여할 수도 있고, 수회 나누어 투여할 수도 있다. 일반적인 투여량은 0.001mg/kg·일~10g/kg·일이다. 본 발명의 조성물은 독성 및 부작용이 없이 안전하게 사용할 수 있으므로 예방 목적으로 장기간 복용 시에도 안심하고 사용할 수 있다.
본 발명은 또한 키토산을 유효성분으로 하는 항혈전용 건강기능식품 조성물에 관한 것이다. 특히 상기 키토산은 키토산아제 존재 하에서 발효된 발효 키토산인 것을 특징으로 한다. 본 발명의 키토산 및 발효 키토산에 대한 상세한 설명은 약학 조성물에 대한 설명에서와 동일하게 적용될 수 있다.
상기 키토산은 본 발명의 건강기능식품에 바람직하게는 0.01~100 중량%로 하여 첨가될 수 있다. 본 발명의 건강식품 조성물의 유효용량은 상기 약학적 조성물의 유효용량에 준해서 사용할 수 있으나, 건강 및 위생을 목적으로 하거나 또는 건강 조절을 목적으로 하는 장기간의 섭취의 경우에는 상기 범위 이하일 수 있으며, 유효성분은 항혈전 효능 이외에도 항균, 항콜레스테롤, 항암 효능 등 유용한 생리활성을 나타내며 안전성 면에서도 문제가 없기 때문에 상기 범위 이상의 양으로도 사용될 수 있다. 본 발명의 건강기능식품은 정제, 캡슐제, 환제 또는 액제 등의 형태를 포함하며, 본 발명의 조성물을 첨가할 수 있는 식품으로는, 예를 들어, 각종 식품류, 음료, 껌, 차, 과자, 주류, 초콜릿, 비타민 복합제, 건강기능성식품류 등이 있다.
이상과 같이 항혈전 효능을 갖는 본 발명의 조성물은 부작용이 없어 안전하게 사용할 수 있을 뿐 아니라 인체에 유용한 다양한 생리활성을 갖는 것으로 알려져 있어, 항혈전용 약학 조성물 및 건강기능식품 조성물로 유용하게 사용될 수 있다.
도 1은 키토산과 발효 키토산의 시험관 내 항혈전 효능을 보여주는 그래프.
도 2는 키토산과 발효 키토산의 생체 외 항혈전 효능을 보여주는 그래프.
도 3은 키토산과 발효 키토산의 생체 외 ATP 방출 억제 효능을 보여주는 그래프.
도 2는 키토산과 발효 키토산의 생체 외 항혈전 효능을 보여주는 그래프.
도 3은 키토산과 발효 키토산의 생체 외 ATP 방출 억제 효능을 보여주는 그래프.
이하 첨부된 실시예를 들어 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나 이러한 실시예는 본 발명의 기술적 사상의 내용과 범위를 쉽게 설명하기 위한 예시일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되거나 변경되는 것은 아니다. 이러한 예시에 기초하여 본 발명의 기술적 사상의 범위 안에서 다양한 변형과 변경이 가능함은 당업자에게는 당연할 것이다.
[실시예]
실시예 1 : 발효 키토산의 제조
키토산(미래바이오텍, 경기도 포천) 10 g을 1 M 농도의 HCl 100 mL에 용해시킨 후, 키토산아제(아미코젠, 경상남도 진주) 1g을 가하여 40℃의 항온수조에서 24시간 교반하였다. 이후, 반응액을 분무건조한 후 하기 항혈전 효능 평가에 사용하였다.
실시예 2 : 키토산 및 발효 키토산의 항혈전 효능 평가
1) 혈소판의 분리
흰쥐(Sprague-Dawley, SD 240-260 g)를 Orient Co. (Seoul, Korea)에서 구입하여 약 23±2 ℃ 및 50±10%의 온도와 상대습도를 갖춘 실험동물실에서 실험 전 1 주간 순환 적응시켰다. 각 군당 4마리씩 무작위로 대조구(CTL), 키토산 투여구(NFC), 발효 키토산 투여구(FC) 3개의 그룹으로 나누었다. 키토산 투여구와 발효 키토산 투여구에는 각각 키토산과 실시예 1에서 제조한 발효 키토산을 300 mg/kg의 농도로 1일 1회 7일동안 반복 경구투여 하였다.
마지막 경구 투여 2 시간 후, 심장 천자를 통하여 SD 흰쥐에서 전혈을 채취하고 항응고제인 구연산덱스트로스 용액이 담긴 튜브로 옮겼다. 혈액을 170xg에서 7분 동안 원심분리하여 혈소판이 많은 혈장(PRP)을 얻었다. PRP를 350xg에서 7분간 원심 분리하여 세척된 혈소판을 분리하였다. Tyrode's 완충액(137 mM NaCl, 12 mM NaHCO3, 5.5 mM 포도당, 2 mM KCl, 1 mM MgCl2 및 NaHPO4, pH 7.4)을 사용하여 혈소판 농도를 3×108 세포/mL로 조정하고 하기 혈소판 응집 분석에 사용하였다. 모든 준비 절차는 실온 (23 ± 2℃)에서 수행하였다.
2) 시험관 내(in-vitro) 항혈전 효능 평가
상기 1)의 대조군으로부터 분리한 혈소판을 사용하여 시험관 내에서 키토산 또는 발효 키토산이 혈전 형성에 미치는 효과를 평가하였다. 혈전을 유도하기 위하여 화학콜라겐(말 종에서 유래한 천연콜라겐 섬유소(I 형)), ADP(Chrono-log, USA) 또는 트롬빈(Chrono-log, USA)을 처리하였으며, 광투과 응집 검출계(light transmission aggregometer, Chrono-log, USA)를 사용하여 혈소판 응집 효과를 평가하였다.
구체적으로, 생체 내 칼슘 농도와 유사한 환경을 조성하기 위하여 세척된 혈소판에 염화칼슘(CaCl2)을 1 mM의 농도가 되도록 처리하고, 키토산 또는 발효 키토산을 400 또는 800 ㎍/mL의 단위로 처리하였다. 대조구에는 염화칼슘(CaCl2)만을 1 mM의 농도가 되도록 처리하였다. 37℃에서 2분간 해당 시료들을 처리한 후, 혈전을 유도하기 위하여 콜라겐 2.5 ㎍/mL, ADP 2.5 μM 또는 트론빈 0.1 U/mL로 자극하였다. 혼합물을 연속적으로 교반하면서 추가로 5분간 배양하였다. 광투과 응집 검출계로 측정한 배양액의 투과도로 응집율을 측정하고 대조군의 응집율을 100으로 하여 그 결과를 도 1에 도시하였다.
도 1에서 키토산은 콜라겐과 ADP에 의해 유도된 혈전 형성을 억제하는 효과를 보여주며, 트롬빈에 의해 유도된 혈전 억제에는 거의 영향을 미치지 못함을 확인할 수 있다. 발효된 키토산은 저용량에서는 항혈전 효과가 미미하였으나, 용량이 증가함에 따라 항혈전능이 크게 증가하여 특히 ADP에 의해 유도된 혈전에 대한 억제효과가 탁월하였다.
3) 생체 외(ex-vivo) 항혈전 효능 평가
상기 1)의 대조구와 키토산 투여구 또는 발효 키토산 투여구로부터 각각 준비한 세척된 혈소판을 37℃에서 교반하면서 콜라겐 0.625 ㎍/mL 또는 ADP 2.5 μM로 5분간 자극하였다. 이후, 2)와 동일한 방법에 의해 항혈전 효과를 평가하고, 그 결과를 도 2에 도시하였다. 도 2는 생체 외 실험에서도 발효 키토산이 키토산에 비해 우수한 항혈전 효과를 나타내는 것을 보여준다.
4) ATP 방출에 대한 생체 외(ex-vivo) 효능 평가
활성화된 혈소판은 알파 및 고밀도 과립과 같은 과립의 많은 량을 방출하고 이러한 과립 함량 분비는 세포 내 신호 전달 경로를 포함하여 혈소판 활성화를 향상시킨다. 혈소판 활성화의 초기 단계는 ATP의 빠른 방출을 특징으로 한다. 따라서 콜라겐과 ADP에 의해 유도된 ATP 분비를 평가하였다.
이를 위하여 3)에 기재된 방법으로 콜라겐 또는 ADP로 5분간 자극한 혈소판 혼합물을 원심분리하였다. 얻어진 상등액을 ATP분석 키트(Biomedical Research Service Center)를 사용하여 사용자의 매뉴얼에 따라 luminometer (GloMax 20/20, Promega, Madison, WI, USA)로 ATP 분비를 측정하였다.
도 3은 그 결과를 보여주는 그래프로, 키토산과 발효 키토산은 콜라겐 및 ADP로 자극된 혈소판에서 조밀한 과립으로부터 ATP 방출을 유의적으로 억제하였으며, 항혈전능과 마찬가지로 발효 키토산이 키토산에 비해 ATP 방출에 더 효과적이었다. 이러한 결과는 키토산과 발효 키토산이 혈소판 과립 분비에 대한 억제 효과를 통해 항 혈소판 효과를 나타냄을 시사한다.
Claims (6)
- 키토산을 유효성분으로 하는 항혈전 약학 조성물.
- 제 1 항에 있어서,
상기 키토산은 키토산아제 존재 하에서 발효된 발효 키토산인 것을 특징으로 하는 항혈전 약학 조성물.
- 제 2 항에 있어서,
키토산아제를 분비하는 미생물 존재하에서 발효하는 것을 특징으로 하는 항혈전 약학 조성물.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 키토산은 나노분말의 형태인 것을 특징으로 하는 항혈전 약학 조성물.
- 키토산을 유효성분으로 하는 항혈전 건강기능식품 조성물.
- 제 5 항에 있어서,
상기 키토산은 키토산아제 존재하에서 발효된 발효 키토산인 것을 특징으로 하는 항혈전 건강기능식품 조성물.
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