KR20200045811A - 사가하이드로퀴노익산을 포함하는 관절염 예방 또는 치료용 조성물 - Google Patents

사가하이드로퀴노익산을 포함하는 관절염 예방 또는 치료용 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 사가하이드로퀴노익산을 유효성분으로 포함하는 관절염의 예방 또는 치료용 약학적 조성물에 관한 것이다. 본 발명에 따른 사가하이드로퀴노익산은 염증성 사이토카인 IL-1β, IL-6 또는 TNF-a의 활성을 감소 또는 억제시키는 활성이 우수하고, 관절염 동물모델에서 관절염을 개선하는 효과가 우수하여 관절염 치료용 조성물로 유용하게 사용할 수 있다. 또한, 사가하이드로퀴노익산은 약물에 대한 독성 및 부작용도 없어 장기간 복용 시에도 안심하고 사용할 수 있으며, 체내에서도 안정한 효과가 있다.

Description

하이드로퀴노익산을 포함하는 관절염 예방 또는 치료용 조성물{COMPOSITION FOR PREVENTING OR TREATING OSTARTHRITIS COMPRISING HYDROQUINOIC ACID}
본 발명은 톱니모자반 추출물로부터 분리된 사가하이드로퀴노익산을 유효성분으로 포함하는 관절염 예방 또는 치료용 조성물에 관한 것이다.
인체는 약 200 여개의 관절로 이루어져 있다. 관절이란 뼈와 뼈가 만나는 부위이다. 관절은 뼈와 뼈 사이가 부드럽게 운동할 수 있도록, 연골, 관절낭, 활막, 인대, 힘줄, 근육 등으로 구성되어 있으며, 움직임에 따라 발생하는 충격을 흡수하는 역할을 한다.
이러한 관절에 나타나는 염증성 질환은 자가면역이 원인인 것으로 이해되는 만성 관절 류마티스, 세균 감염에 의한 감염성 관절염, 여러 원인으로 인하여 관절 연골이나 뼈에 변성이나 파괴가 일어나는 변형성 관절염, 결합조직의 퇴행성 변화로 인하여 가용성 대사 산물이 관절 주변의 결합 조직 내에 결정으로 침착되는 결정성 관절염 등으로 크게 구분될 수 있다.
퇴행성 관절염, 즉 골관절염은 관절을 구성하는 연골세포(chondrocytes)에 노화로 인한 퇴행이 발생하여, 연골세포에서 관절의 기질 물질들인 유형II 콜라겐(type II collagen) 및 프로테오글리칸 등의 합성이 저해됨과 동시에, 인터루킨-1β(interleukin-1β) 및 종양괴사인자-α(tumor necrosis factor-α) 등의 염증성 사이토카인이 생성됨에 따라, 관절기질을 분해하는 기질 금속단백질 분해효소 (matrix metalloproteinase; MMP)의 합성 및 활성이 관절세포에서 증가됨으로 인해 관절조직이 파괴됨으로써 유발되는 질병이다.
또한, 관절염은 염증성 사이토카인에 의한 일산화질소의 생성과, 생성된 일산화질소에 의한 자가 증폭적인 사이토카인의 생성으로 인해 더욱 많은 MMP의 합성이 유발되어 관절기질의 분해가 촉진됨으로써 더욱 악화된다. 이와 동시에, 염증성 사이토카인은 지질 대사산물인 프로스타글란딘 E2의 생성을 증가시켜 관절염에서의 염증반응을 유발시킨다.
생체에 있어서 염증반응은 다양한 생화학적인 현상이 관여하고 있으며, 특히, 면역세포에 의해 생산되는 염증반응과 관련된 다양한 효소에 의해 반응이 개시되거나 조절된다. 구체적으로, 상기 면역세포들은 히스타민(histamine), 일산화질소(nitric oxide, NO) 또는 프로스타글라딘 E2(prostaglandin E2, PGE2) 등의 도움으로 혈관을 통해 손상된 부위로 이동하여 염증반응을 개시한다. 상기 손상된 부위로 이동한 면역세포는 TNF-α(tumor necrosis factor-α), IL-1β(interleukin-1β) 또는 IL-6(interleukin-6)와 같은 사이토카인(cytokine)이나 MIP-1, IL-8 또는 MCP-1 등과 같은 케모카인(chemokine)을 분비하여 직접적인 외부침입물질을 파괴하거나 다른 면역세포들을 모아 염증반응을 개시한다.
상기 염증반응을 일으키는 인터페론-γ(interferon-γ), 리포테이코산(lipoteichoic acid), lipopolysaccharide(LPS) 등의 염증유발 물질이나 다양한 염증 유도 사이토카인에 노출될 경우, iNOS(inducible Nitric Oxide synthase)와 COX-2(cyclooxygenase-2)가 발현되어, NO와 PGE2가 과량 생성된다. 이들 여러 염증 개시인자들(iNOS, COX-2, TNF-α, IL-6 등)은 활성화된 NF-κB에 의해 전사가 촉진되며, 이로 인해 NO가 필요이상으로 생성되면 쇼크에 의한 혈관확장, 염증반응에 의해 유발되는 조직손상, mutagenesis, 신경조직의 손상 등을 일으킨다.
산화질소(Nitric oxide; NO)는 NO 합성효소 (NOS)에 의하여 L-arginine과 분자상의 산소로써 만들어진다. 포유동물에는 세가지 형태의 NOS가 존재한다; 즉, neuronal NOS (nNOS), endothelial NOS (eNOS) 및 inducible NOS(iNOS). nNOS와 eNOS는 센경세포와 내피세포에서 구성적으로 발현된다. 그러나, iNOS는 유도성으로 LPS나 전구성 염증 사이토카인(cytokine)의 노출에 의하여 거식세포나 단구세포에서 만들어진다 (Vane et al., 1994). iNOS에 생성된 NO는 염증이나 면역반응을 일으켜 세포로 침입한 병원체의 증식억제제나 세포독성물질로 작용한다. 그러나 iNOS의 과발현에 의하여 생성된 과잉의 NO는 병리적인 상태를 야기시키는 것으로 알려져 있다 (Kim et al., 2005; Pan et al., 2011). 세포내에서 과잉의 NO에 의한 유해한 효과는 자체로써 염증매개인자로 작용할 뿐만 아니라 superoxide와 반응하여 퍼옥시니트리트(peroxynitrite)를 생성한다. 퍼옥시니트리트는 단백질, 지방, DNA와 같은 세포내 분자의 산화적 손상을 야기시킬뿐만 아니라 정상적인 유전자 조절을 변형시키기도 한다. 따라서 다량의 NO 뿐만 아니라 iNOS의 과발현은 여러 가지 염증성 질환과 관련된 병리적인 상태와 밀접한 관련이 있다(MacMicking et al., 1997; Maeda and Akaike, 1998).
Nuclear factor kappa B (NF-κB)는 세포의 성장은 물론 면역과 급성 염증반응에 주요한 역할을 한다(Li and Verma, 2002; Makarov, 2001). NF-κB 활성화는 iNOS와 여러 가지 전구염증성 유전자들의 발현을 촉진한다(Kim et al., 2005; Makarov, 2001). NF-κB의 활성화 경로는 LPS에 의해 inhibitor of kB (IκB)-α kinase의 인산화 다음으로 IκB-α가 인산화되어 ubiquitine에 의해 인산화된 IκB-α가 분해됨으로써 유리상태의 NF-kB가 핵으로 이동하게 되어 염증관련 유전자들의 발현을 조절한다(Chen et al., 1995). 또 다른 NF-kB의 활성화는 mitogen-activated protein kinases (MAPKs) (Guha and Mackman, 2001)나 phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K)/protein kinase B (Akt) 경로 (Sheu et al., 2005)를 통하여 일어난다. MAPKs에는 extracellular signal-regulated kinase (ERK), c-Jun NH2-terminal kinase(JNK) 및 p38 MAPK이 있으며, 이들은 NF-κB 활성화를 통한 염증 유전자들의 전사조절과 관련이 있다 (Bhat et al., 1998; Kao et al., 2005; Shin et al., 2010). PI3K 또한 NF-kB 활성화를 통한 염증성 사이토카인의 생성에 관여하고 있다 (Cremer et al., 2011; Sheu et al., 2005). PI3K 활성화는 포스파티딜인오시타이드(phosphatidylinositide)를 인산화시켜 Akt 단백질을 활성화 시킨다. 활성화된 PI3K/Akt은 거식세포의 활성화에 주요한 역할을 한다 (MacMicking et al., 1997; Sheu et al., 2005). 따라서, 항염증제를 개발하기 위하여 NK-kB의 활성화를 억제시키거나, NF-kB를 활성화시키는 MAPKs과 Akt의 활성화를 억제시키는 물질을 찾기 위한 많은 연구가 진행되고 있다.
MMPs는 골 및 연골의 기질 구성요소를 파괴하는 단백질 분해효소로서, 염증질환상태일 때 염증성 사이토카인(cytokine)에 의해서 자극을 받은 연골조직에서 발현되어 활성이 증가한다. MMPs는 최소 21개의 효소를 구성하는데, collagenase (MMP-1,8,13), stromelysin (MMP-3,10,11), gelatinase (MMP-2,9)와 matrix type-1 metalloproteinase (MMP-14)의 하위그룹으로 세분화된다. 이 중 MMP-2와 MMP-9은 젤라틴나아제 서브패밀리(gelatinase subfamily)로써, 연골조직의 콜라겐 분해에 특히 중요한 효소이다. 이 두 가지 효소는 연골에 다량 존재하는 섬유성 콜라겐 I과 II 및 aggrecan을 포함한 다른 기질들을 분해한다.
류마티스와 퇴행성 관절염은 관절 활막조직 내로의 염증세포 침윤이 그 특징이며, 이는 chemokine에 의해서 매개된다. 관절염의 활막조직에는 monocyte chemoattractant protein-1 (MCP-1) 등의 chemokine이 발현되며, 이들은 활막섬유아세포(synovial fibroblast) 등에서 생성되는 것으로 알려져 있다. 관절염에 의해 생성된 과잉의 MCP-1은 염증부위로 단구세포와 거식세포를 불러들이고, 이들세포들을 활성화함으로써 염증성 사이토카인의 생성을 촉진하여 염증을 더욱 악회시키는 역할을 한다.
류마티스와 퇴행성 관절염의 활막 조직에서 사이토카인에 의해 혈관 내피세포에서 vascular cellular adhesion molecule 1 (VCAM-1), intercellular adhesion molecule 1 (ICAM-1)과 E-selectin 등과 같은 유착 분자 (adhesion molecule) 발현을 증가시켜 염증 세포의 침윤을 유도한다. 과발현된 ICAM-1과 VCAM-1은 류마티스성 관절염, 퇴행성 관절염과 같은 만성염증과 관련이 있다.
류마티스와 퇴행성 관절염은 만성 전신성 염증 질환으로 대칭성, 다발성의 관절염과 이에 따른 관절의 손상 및 변형이 생기는 질환이다. 이러한 관절염에 대한 치료를 받지 않을 경우에는 경과가 불량하여 관절 기능의 장애를 나타내며, 더 지속되면 관절 기능의 장애로 인하여 일상생활에 지장을 받는다. 국내에서는 전인구의 약 1%가 류마티스성 관절염으로 고생하고 있을 것으로 추정되는데, 류마티스성 관절염의 발생률은 남성보다 여성이 3배 정도 높으며 주로 20 ~ 40대에서 발생하는 것으로 알려져 있다.
류마티스성 관절염의 주요 원인이 점차 밝혀지고 있으며, 유전적인 요인과 감염, 호르몬의 이상 등이 원인 인자로 생각되고 있다. 이러한 원인 인자로 인하여 '자가면역' 현상이 생기는데, 자가면역이란, 우리 몸의 면역조절 기능 이상으로 인해 만성 염증이 몸의 여러 부위에서 다발적, 지속적으로 일어나는 현상이다.
한편, 상기 관절염 치료에 사용되는 약물은 염증의 감소, 질병 진행의 지연, 요산 농도의 감소라는 주된 작용기전을 근거로 대별할 수 있는데, 많은 신경관절염 치료 약물들이 염증을 감소시키는 작용을 한다. 염증은 통증, 부종, 열감, 발작, 경직을 일으키는 병적 과정이며, 염증을 신속히 완화시키는 약물에는 아스피린을 비롯한 비스테로이드성 항염제와 코티손을 비롯한 스테로이드성 항염제가 있다.
비스테로이드성 항염제는 통증을 감소시켜서 신경관절을 편안하게 하고 염증을 완화시키는 효과가 있으나, 위장장애가 나타나거나 복통을 유발하는 경우도 있기 때문에, 활동성 소화성 궤양이나 위장 부위의 출혈적 병력이 있는 사람에게는 사용이 금지된다. 스테로이드성 항염제는 그 효과에 비해 체중 증가나 고혈압 등의 부작용이 심각하여 퇴행성 신경관절염에는 잘 사용하지 않는다.
특히, 스테로이드성 항염제는 질환의 원인 치료와는 전혀 무관하고, 단순히 통증을 일시적으로 감소시켜 관절의 과잉 사용을 유도할 소지가 있으며, 이는 신경관절을 파괴하고 장애를 악화시키는 요인이 되기 때문에 사용에 주의를 요한다.
따라서, 관절염 등의 관절손상에 사용되는 종래의 치료법은 한정적인 유효성을 갖고, 명백한 유독성 부작용을 수반하며, 장기간 동안 지속적으로 사용할 수 없어 그 유효성이 제한되므로, 기존의 치료법이 갖는 단점을 극복한 새로운 신규 치료법 내지는 치료제가 절실히 요구되고 있는 실정이다.
대한민국등록특허 제10-1745338호
따라서 본 발명자는 톱니모자반 추출물로부터 분리된 사가하이드로퀴노익산이 관절염의 예방 및 치료 효과가 있음을 발견하여 본 발명을 완성하였다.
이에 따라 본 발명은 사가하이드로퀴노익산을 유효성분으로 포함하는 관절염의 예방 또는 치료용 약학적 조성물 및 기능성 건강식품을 제공하는 것이다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 사가하이드로퀴노익산을 유효성분으로 포함하는 관절염의 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 사가하이드로퀴노익산을 유효성분으로 포함하는 관절염의 예방 또는 개선용 기능성 건강식품을 제공한다.
본 발명은 톱니모자반 추출물로부터 분리된 사가하이드로퀴노익산을 유효성분으로 포함하는 관절염의 예방 또는 치료용 약학적 조성물에 관한 것으로, 염증성 사이토카인 IL-1β, IL-6 또는 TNF-a의 활성을 감소 또는 억제시키는 활성이 우수하고, 관절염 동물모델에서 관절염을 개선하는 효과가 우수하여 관절염 치료용 조성물로 유용하게 사용할 수 있다.
또한, 사가하이드로퀴노익산은 천연물질로서 세포독성이 일어나지 않으며, 약물에 대한 독성 및 부작용도 없어 장기간 복용 시에도 안심하고 사용할 수 있으며, 체내에서도 안정한 효과가 있다.
도 1은 톱니모자반의 주정추출물로부터 사가하이드로퀴노익산을 분리하는 과정을 나타낸 모식도이다.
도 2는 톱니모자반의 주정추출물로부터 분리된 사가하이드로퀴노익산의 순도를 측정한 결과를 나타낸 것이다.
도 3은 류마티스 관절염 실험동물모델 제작 과정을 나타낸 모식도이다.
도 4는 본 발명의 사가하이드로퀴노익산을 류마티스 관절염 실험동물에 투여한 후 7주 동안의 체중 변화를 확인한 결과이다.
도 5는 본 발명의 사가하이드로퀴노익산을 류마티스 관절염 실험동물에 투여한 후 발 두께의 변화를 확인한 결과이다.
도 6은 본 발명의 사가하이드로퀴노익산을 류마티스 관절염 실험동물에 투여한 후 6주째에 실험동물을 희생시킨 다음 체중 당 비장의 무게를 확인한 결과이다.
도 7은 본 발명의 사가하이드로퀴노익산을 류마티스 관절염 실험동물에 투여한 후 관절염 지수의 변화를 확인한 결과이다.
도 8은 본 발명의 사가하이드로퀴노익산을 류마티스 관절염 실험동물에 투여한 후 육안으로 관절염 정도를 확인한 결과이다.
도 9는 본 발명의 사가하이드로퀴노익산을 류마티스 관절염 실험동물에 투여한 후 마이크로 CT로 촬영한 발가락을 확인한 결과이다.
도 10은 본 발명의 사가하이드로퀴노익산을 류마티스 관절염 실험동물에 투여한 후 마이크로 CT로 촬영한 관절부분을 확인한 결과이다.
도 11은 본 발명의 사가하이드로퀴노익산을 류마티스 관절염 실험동물에 투여한 후 마이크로 CT로 촬영한 관절을 수치화한 결과이다.
도 12는 본 발명의 사가하이드로퀴노익산을 류마티스 관절염 실험동물에 투여한 후 혈청 내 염증성 사이토카인 TNF-α 생성 억제 정도를 확인한 결과이다.
도 13은 본 발명의 사가하이드로퀴노익산을 류마티스 관절염 실험동물에 투여한 후 혈청 내 염증성 사이토카인 IL-1β 생성 억제 정도를 확인한 결과이다.
도 14는 본 발명의 사가하이드로퀴노익산을 류마티스 관절염 실험동물에 투여한 후 혈청 내 염증성 사이토카인 IL-6 생성 억제 정도를 확인한 결과이다.
본 발명은 톱니모자반 추출물로부터 분리한 사가하이드로퀴노익산을 유효성분으로 포함하는 관절염 예방 또는 치료용 약학적 조성물 및 건강기능식품에 관한 것이다.
톱니모자반은 조간대에서 점심대에 걸쳐 생육하는 식물로서 1~4m인 다년생 대형 갈조류이다. 뿌리는 지름 4~5cm로 원뿔상이고, 고무와도 같으며 나이테가 있고, 줄기는 원주상으로 짧고 다수의 중심가지로 나뉘며 편압되어 있다. 또한 줄기의 양 가장자리가 얇고, 세로로 중륵처럼 한쪽으로 융기하며, 가장자리에서 짧은 가지를 내고 있으며 줄기잎은 기부로 향하여 있고, 가장자리에 2중으로 된 톱니가 있으며, 기포는 둥근 모양에 가까우며 그 꼭대기에 관엽(冠葉) 또는 가시 모양의 돌기가 있다. 특히 우리나라의 남해안과 제주에 생육하는 것으로 알려져 있으며, 지질강하, 혈압강하, 방사성 동위원소 배출작용에 대한 기능을 가지고 있는 것으로 알려져 있다.
상기 사가하이드로퀴노익산은 상기 조성물 내에 10 mg/kg 내지 200 mg/kg, 예를 들어 50 mg/kg 내지 200 mg/kg 또는 10 mg/kg 내지 40 mg/kg의 농도로 포함될 수 있다.
본 발명에서 “관절염”이란 퇴행성 관절염, 류마티스 관절염 또는 루푸스(Lupus) 관절염을 포함하며, 예를 들어, 류마티스 관절염 또는 퇴행성 관절염일 수 있다. 본 발명의 사가하이드로퀴노익산은 염증성 사이토카인 IL-1β, IL-6 또는 TNF-a의 활성을 감소 또는 억제시켜 관절염을 개선시킬 수 있다.
본 발명에서 "치료"란, 달리 언급되지 않는 한, 상기 용어가 적용되는 질환 또는 질병, 또는 상기 질환 또는 질병의 하나 이상의 증상을 역전시키거나, 완화시키거나, 그 진행을 억제하거나, 또는 예방하는 것을 의미하며, 본원에서 사용된 상기 치료란 용어는 "치료하는"이 상기와 같이 정의될 때 치료하는 행위를 말한다. 따라서 포유동물에 있어서 관절염의 "치료" 또는 "치료요법"은 하기의 하나 이상을 포함할 수 있다:
(1) 관절염의 발달을 저지시킴,
(2) 관절염의 확산을 예방함,
(3) 관절염을 경감시킴,
(4) 관절염의 재발을 예방함 및
(5) 관절염의 증상을 완화함(palliating)
본 발명에 따른 톱니모자반 추출물은 당업계에 공지된 추출 및 분리하는 방법을 사용하여 천연으로부터 추출 및 분리하여 수득한 것을 사용할 수 있으며, 본 발명에서 정의된 '추출물'은 적절한 용매를 이용하여 톱니모자반으로부터 추출한 것이며, 예를 들어, 톱니모자반 조추출물, 극성용매 가용 추출물 또는 비극성용매 가용 추출물을 모두 포함할 수 있다.
상기 톱니모자반으로부터 추출물을 추출하기 위한 적절한 용매로는 이에 제한되지 않으나, 유기용매를 사용할 수 있으며, 예를 들어, 메탄올(methanol), 에탄올(ethanol), 프로판올(propanol), 이소프로판올(isopropanol), 부탄올(butanol) 등을 포함하는 탄소수 1 내지 4의 알코올, 아세톤(acetone), 에테르(ether), 벤젠(benzene), 클로로포름(chloroform), 에틸아세테이트(ethyl acetate), 메틸렌클로라이드(methylene chloride), 헥산(hexane) 및 시클로헥산(cyclohexane) 등의 각종 용매를 단독으로 혹은 혼합하여 사용할 수 있다. 바람직하게는 에탄올(주정), n-헥산 및 에틸아세테이트 용매를 사용할 수 있다.
추출 방법으로는 열수추출법, 냉침추출법, 환류냉각추출법, 용매추출법, 수증기증류법, 초음파추출법, 용출법, 압착법 등의 방법 중 어느 하나를 선택하여 사용할 수 있다. 또한, 목적하는 추출물은 추가로 통상의 분획 공정을 수행할 수도 있으며, 통상의 정제 방법을 이용하여 정제될 수도 있다. 본 발명의 톱니모자반 추출물의 제조방법에는 제한이 없으며, 공지되어 있는 어떠한 방법도 이용될 수 있다.
예를 들면, 톱니모자반 추출물은 상기한 용매 추출법으로 추출된 1차 추출물을, 감압 증류 및 동결 건조 또는 분무 건조 등과 같은 추가적인 과정에 의해 분말 상태로 제조할 수 있다. 또한 상기 1차 추출물을 실리카겔 컬럼 크로마토그래피(silica gel column chromatography), 박층 크로마토그래피(thin layer chromatography), 고성능 액체 크로마토그래피(high performance liquid chromatography) 등과 같은 다양한 크로마토그래피를 이용하여 추가로 정제된 분획을 얻을 수도 있다.
따라서 본 발명에 있어서 사가하이드로퀴노익산은 추출, 분획 또는 정제의 각 단계에서 얻어지는 모든 추출액, 분획 및 정제물, 그들의 희석액, 농축액 또는 건조물을 모두 포함하는 개념이다.
본 발명의 사가하이드로퀴노익산은 당업계에 공지된 추출 및 분리하는 방법을 사용하여 천연으로부터 추출 및 분리하여 수득한 것을 사용할 수 있다. 예를 들어, 사가하이드로퀴노익산은 톱니모자반 주정 추출물로부터 실리카 칼럼을 통하여 분리한 것이며, 전체 분리물중의 80% 이상이 사가하이드로퀴노익산을 포함한다.
상기 사가하이드로퀴노익산을 유효성분으로 포함하는 본 발명의 조성물은 약제학적 조성물이나 식품 조성물로 사용될 수 있다.
본 발명의 약제학적 조성물은 상기 유효성분 이외에 약제학적으로 적합하고 생리학적으로 허용되는 보조제를 사용하여 제조될 수 있으며, 상기 보조제로는 부형제, 붕해제, 감미제, 결합제, 피복제, 팽창제, 윤활제, 활택제 또는 향미제 등을 사용할 수 있다.
상기 약제학적 조성물은 투여를 위해서 상기 기재한 유효성분 이외에 추가로 약제학적으로 허용 가능한 담체를 1종 이상 포함하여 약제학적 조성물로 바람직하게 제제화할 수 있다.
상기 약제학적 조성물의 제제 형태는 과립제, 산제, 정제, 피복정, 캡슐제, 좌제, 액제, 시럽, 즙, 현탁제, 유제, 점적제 또는 주사 가능한 액제 등이 될 수 있다. 예를 들어, 정제 또는 캡슐제의 형태로의 제제화를 위해, 유효 성분은 에탄올, 글리세롤, 물 등과 같은 경구, 무독성의 약제학적으로 허용 가능한 불활성 담체와 결합될 수 있다. 또한, 원하거나 필요한 경우, 적합한 결합제, 윤활제, 붕해제 및 발색제 또한 혼합물로 포함될 수 있다. 적합한 결합제는 이에 제한되는 것은 아니나, 녹말, 젤라틴, 글루코스 또는 베타-락토오스와 같은 천연 당, 옥수수 감미제, 아카시아, 트래커캔스 또는 소듐올레이트와 같은 천연 및 합성 검, 소듐 스테아레이트, 마그네슘 스테아레이트, 소듐 벤조에이트, 소듐 아세테이트, 소듐 클로라이드 등을 포함한다. 붕해제는 이에 제한되는 것은 아니나, 녹말, 메틸 셀룰로스, 아가, 벤토니트, 잔탄 검 등을 포함한다. 액상 용액으로 제제화되는 조성물에 있어서 허용 가능한 약제학적 담체로는, 멸균 및 생체에 적합한 것으로서, 식염수, 멸균수, 링거액, 완충 식염수, 알부민 주사용액, 덱스트로즈 용액, 말토 덱스트린 용액, 글리세롤, 에탄올 및 이들 성분 중 1 성분 이상을 혼합하여 사용할 수 있으며, 필요에 따라 항산화제, 완충액, 정균제 등 다른 통상의 첨가제를 첨가할 수 있다. 또한 희석제, 분산제, 계면활성제, 결합제 및 윤활제를 부가적으로 첨가하여 수용액, 현탁액, 유탁액 등과 같은 주사용 제형, 환약, 캡슐, 과립 또는 정제로 제제화할 수 있다. 더 나아가 해당분야의 적절한 방법으로 Remington's Pharmaceutical Science, Mack Publishing Company, Easton PA에 개시되어 있는 방법을 이용하여 각 질환에 따라 또는 성분에 따라 바람직하게 제제화 할 수 있다.
본 발명의 사가하이드로퀴노익산은 조성물의 총 중량에 대하여 0.001 내지 20 중량%로 포함될 수 있다.
본 발명의 조성물은 또한 식품 조성물일 수 있으며, 본 발명의 식품 조성물은 유효성분인 사가하이드로퀴노익산을 함유하는 것 외에 통상의 식품 조성물과 같이 여러 가지 향미제 또는 천연 탄수화물 등을 추가 성분으로서 함유할 수 있다.
상술한 천연 탄수화물의 예는 모노사카라이드, 예를 들어, 포도당, 과당 등; 디사카라이드, 예를 들어 말토스, 슈크로스 등; 및 폴리사카라이드, 예를 들어 덱스트린, 시클로덱스트린 등과 같은 통상적인 당, 및 자일리톨, 소르비톨, 에리트리톨 등의 당알콜이다. 상술한 향미제는 천연 향미제 (타우마틴), 스테비아 추출물(예를 들어 레바우디오시드 A, 글리시르히진 등) 및 합성 향미제 (사카린, 아스파르탐 등)를 유리하게 사용할 수 있다.
본 발명의 식품 조성물은 상기 약제학적 조성물과 동일한 방식으로 제제화되어 기능성 식품으로 이용하거나, 각종 식품에 첨가할 수 있다. 본 발명의 조성물을 첨가할 수 있는 식품으로는 예를 들어, 음료류, 육류, 초코렛, 식품류, 과자류, 피자, 라면, 기타 면류, 껌류, 사탕류, 아이스크림류, 알코올 음료류, 비타민 복합제 및 건강보조식품류 등이 있다.
또한 상기 식품 조성물은 유효성분인 톱니모자반 추출물 외에 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, 알콜, 탄산음료에 사용되는 탄산화제 등을 함유할 수 있다. 그밖에 본 발명의 식품 조성물은 천연 과일 쥬스 및 과일 쥬스 음료 및 야채 음료의 제조를 위한 과육을 함유할 수 있다.
본 발명의 유효성분인 사가하이드로퀴노익산은 천연물질로서 화학약품과 같은 부작용은 거의 없으므로 관절염의 예방 또는 치료를 목적으로 장기간 복용시에도 안심하고 사용할 수 있다.
본 발명은 또한 사가하이드로퀴노익산을 유효성분으로 포함하는 관절염 개선용 건강기능식품을 제공한다.
본 발명의 건강기능식품은 관절염 개선을 목적으로, 정제, 캅셀, 분말, 과립, 액상, 환 등의 형태로 제조 및 가공할 수 있다.
본 발명에서 "건강기능식품"이라 함은 건강기능식품에 관한 법률 제6727호에 따른 인체에 유용한 기능성을 가진 원료나 성분을 사용하여 제조 및 가공한 식품을 말하며, 인체의 구조 및 기능에 대하여 영양소를 조절하거나 생리학적 작용 등과 같은 보건 용도에 유용한 효과를 얻을 목적으로 섭취하는 것을 의미한다.
본 발명의 건강기능식품은 통상의 식품 첨가물을 포함할 수 있으며, 식품 첨가물로서의 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 "식품 첨가물 공전"에 수재된 품목으로는 예를 들어, 케톤류, 글리신, 구연산칼슘, 니코틴산, 계피산 등의 화학적 합성물; 감색소, 감초추출물, 결정셀룰로오스, 고량색소, 구아검 등의 천연첨가물; L-글루타민산나트륨제제, 면류첨가알칼리제, 보존료제제, 타르색소제제 등의 혼합제제류 등을 들 수 있다.
예를 들어, 정제 형태의 건강기능식품은 본 발명의 유효성분인 톱니모자반 추출물을 부형제, 결합제, 붕해제 및 다른 첨가제와 혼합한 혼합물을 통상의 방법으로 과립화한 다음, 활택제 등을 넣어 압축성형하거나, 상기 혼합물을 직접 압축 성형할 수 있다. 또한 상기 정제 형태의 건강기능식품은 필요에 따라 교미제 등을 함유할 수도 있다.
캅셀 형태의 건강기능식품 중 경질 캅셀제는 통상의 경질 캅셀에 본 발명의 유효성분인 톱니모자반 추출물을 부형제 등의 첨가제와 혼합한 혼합물을 충진하여 제조할 수 있으며, 연질 캅셀제는 톱니모자반 추출물을 부형제 등의 첨가제와 혼합한 혼합물을 젤라틴과 같은 캅셀기제에 충진하여 제조할 수 있다. 상기 연질 캅셀제는 필요에 따라 글리세린 또는 소르비톨 등의 가소제, 착색제, 보존제 등을 함유할 수 있다.
환 형태의 건강기능식품은 본 발명의 유효성분인 사가하이드로퀴노익산과 부형제, 결합제, 붕해제 등을 혼합한 혼합물을 기존에 공지된 방법으로 성형하여 조제할 수 있으며, 필요에 따라 백당이나 다른 제피제로 제피할 수 있으며, 또는 전분, 탈크와 같은 물질로 표면을 코팅할 수도 있다.
과립 형태의 건강기능식품은 본 발명의 유효성분인 사가하이드로퀴노익산과 부형제, 결합제, 붕해제 등을 혼합한 혼합물을 기존에 공지된 방법으로 입상으로 제조할 수 있으며, 필요에 따라 착향제, 교미제 등을 함유할 수 있다.
상기 건강기능식품은 음료류, 육류, 초코렛, 식품류, 과자류, 피자, 라면, 기타 면류, 껌류, 사탕류, 아이스크림류, 알코올 음료류, 비타민 복합제 및 건강보조식품류 등일 수 있다.
또한 본 발명은 포유동물에게 사가하이드로퀴노익산을 투여하는 것을 포함하는 관절염의 예방 또는 치료방법을 제공한다.
여기에서 사용된 용어 "포유동물"은 치료, 관찰 또는 실험의 대상인 포유동물을 말하며, 바람직하게는 인간을 말한다.
여기에서 사용된 용어 "치료상 유효량"은 연구자, 수의사, 의사 또는 기타 임상에 의해 생각되는 조직계, 동물 또는 인간에서 생물학적 또는 의학적 반응을 유도하는 유효 성분 또는 약학적 조성물의 양을 의미하는 것으로, 이는 치료되는 질환 또는 장애의 증상의 완화를 유도하는 양을 포함한다. 본 발명의 유효 성분에 대한 치료상 유효 투여량 및 투여횟수는 원하는 효과에 따라 변화될 것임은 당업자에게 자명하다. 그러므로, 투여될 최적의 투여량은 당업자에 의해 쉽게 결정될 수 있으며, 질환의 종류, 질환의 중증도, 조성물에 함유된 유효성분 및 다른 성분의 함량, 제형의 종류, 및 환자의 연령, 체중, 일반 건강 상태, 성별 및 식이, 투여 시간, 투여 경로 및 조성물의 분비율, 치료기간, 동시 사용되는 약물을 비롯한 다양한 인자에 따라 조절될 수 있다. 본 발명의 치료방법에 있어서, 성인의 경우, 본 발명의 톱니모자반 추출물을 1일 1회 내지 수회 투여시, 0.01㎎/kg~100㎎/kg의 용량으로 투여하는 것이 바람직하다.
본 발명의 치료방법에서 본 발명의 톱니모자반 추출물을 유효성분으로 포함하는 조성물은 경구, 직장, 정맥내, 동맥내, 복강내, 근육내, 흉골내, 경피, 국소, 안구내 또는 피내 경로를 통해 통상적인 방식으로 투여할 수 있다.
이하 본 발명을 실시예에 의하여 더욱 상세하게 설명한다. 하기 실시예는 단지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 국한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
<실시예 1>
사가하이드로퀴노익산(SHQA)의 분리
톱니모자반(S. serratifolium)은 한국의 통영 해안에서 2017년 5월에 채취한 것을 사용하였다. 표본은 부경대학교 생태학과의 해조류 분류학자(C.G. Choi)에게 확인받았다. 신선한 톱니모자반을 자연 건조시킨 후 추후 추출 전까지 냉동보관하였다. 톱니모자반으로부터 사가하이도로퀴노익산의 분리 공정은 도 1에 나타낸 바와 같다. 건조된 톱니모자반(2.0 kg)을 20배량의 수돗물에 2시간 동안 침지한 후 95% (v/v) 에틸알코올 (8 L/each)로 6시간 동안 70℃에서 2회 추출하였다. 추출물을 혼합한 후 ultrafiltration unit (5 kDa)을 사용하여 여과하였다. 여과물을 진공 컨트롤러(NVC-2200) 및 냉각장치(CA-2600)가 구비된 회전 증발기(Eyela N-3010)로 농축시켰다. 추출물을 농축시키는 동안, 친유성 분획의 반복된 가용화에 의해 염 및 수용성 당류가 제거되고 최종적으로 meroterpenoid가 풍부한 분획(160 g)을 수득하였다. 추출물의 추가 분획화를 위해, 추출물을 H2O:에탄올 (9:1, v/v)에 현탁하고 n-헥산 (120 g), 에틸아세테이트, n-부탄올, 및 물로 분할하였다. 분취량의 n-헥산 분획을 디클로로메탄에 용해시킨 후 실리카겔(70-230 mesh, Merck) 컬럼(10 × 100 cm)을 이용하여 CH2Cl2 중의 0.2%, 2.0% 및 5.0% 메탄올의 혼합물로 단계적으로 용출시켰다. CH2Cl2 중의 0.2% 메탄올로 용출된 분획이 가장 강한 항염증 활성을 보였으며 고농도의 사가하이드로퀴노익산을 함유하였다. 사가하이드로퀴노익산을 정제하기 위하여 시리카겔획분 20 g을 200 ml의 메탄올에 녹여 membrane filter로 여과 후 200 uL을 주입하여 Phenomenex C18(2) (15 μm, 21.2 mm × 250 mm) 칼럼이 장착된 HPLC로 분리하였다. 크로마토그래피의 이동상으로는 메탄올 (A)과 물 (B)의 혼합용매를 사용하였으며 유속은 7 mL로 설정하였다. 크로마토그래피 조건은 처음 A/B(85/15) ~ A/B(95/5) 농도로 30분간, A/B(95/5)에서 A/B(100/0) 농도로 2 분간의 선형 구배 및 A/B(100/0)로 10 분간 씻어준 후에 A/B (78/22)에서 10분간의 재평형화로 구성하였다. 크로마토그래피는 Autosampler로 자동으로 시료를 주입하는 방식으로 100회 실시하여 대량의 사가하이드로퀴노익산을 얻었다. 대량으로 얻은 사가하이드로퀴노익산의 순도를 높이기 위하여 동일한 기기로 Phenomenex C18(2) (5 μm, 10 mm × 250 mm) 칼럼을 사용하였다. 크로마토그래피 조건은 처음 A/B(78/22) ~ A/B(87/13) 농도로 20분간, A/B(87/13) ~ A/B(100/0) 농도로 2 분간의 선형구배 및 A/B(100/0)로 6 분간 씻어준 후에 A/B(78/22) 농도로 10분간 칼럼을 평형화하였다. 크로마토그래피는 Autosampler로 자동으로 시료를 주입하는 방식으로 실시하여 보다 순도가 높은 사가하이드로퀴노익산을 얻었다.
사가하이드로퀴노익산 함량의 분석
실리카겔 컬럼으로부터 분취량의 0.2% 메탄올 분획을 Phenomenex Luna RP-18(2) 컬럼(3 μm, 3.0 x 150 mm, Phenomenex, Torrence, CA, USA)이 구비된 HPLC 시스템으로 분리하였다. 이동상은 메탄올 중의 0.1% 포름산 (A) 및 물 중의 0.1% 포름산 (B)으로 구성되어 있다. HPLC로 사가하이드로퀴노익산의 순도를 분석하기 위해, 용출 조건을 A/B (78/22)에서 A/B (95/5)로 88분, A/B (95/5)에서 A/B (100/0)로 2분의 선형구배 및 A/B (78/22)에서 10분간의 재-평형화로 구성하였다. 유동속도는 0.34 mL/min이고 주입 부피는 3 μL이었다. 사가하이드로퀴노익산의 순도는 약 95% 이상으로 측정되었다(도 2).
<실시예 2>
사가하이드로퀴노익산의 류마티스 관절염 치료 효과
8주령의 수컷 DBA/1J 마우스(Central Lab Animal Inc., Seoul, Korea)를 온도(25 ± 2℃), 습도(55%) 및 12 시간의 명암 사이클을 유지하는 환경에서 1주일간 사육하였다. 모든 실험은 Korean National Institute of Health Guide for the Care and Use of Laboratory Animals의 가이드라인에 따라 실시하였으며, 동물 실험 과정은 부경대학교의 동물 윤리 위원회에서 승인받았다(2015-12). 류마티스 관절염을 수컷 DBA/1J 마우스에 발생시켰다. II 유형 콜라겐을 동일 부피의 완전 프로인드 아주번트에 에멀젼화시켰다(CFA; 2 mg/mL). 0일에, DBA/1J 마우스의 꼬리 아래 부분에 100 μg의 CFA를 피내 주입하여 면역화시켰다. 21일 후, 마우스의 꼬리 아래 부분에 동일 부피의 불완전 프로인드 아주번트로 에멀젼화된 100 μg의 CII(IFA; 2 mg/mL)를 피내 주입하여 부스팅시켰다. 42일에 모든 마우스를 에테르로 마취시킨 후 희생시키고 혈액 (혈장 샘플), 비장, 간 및 관절 조직을 즉시 제거하여 -80℃에 보관하였다.
CIA 마우스의 류마티스 관절염에 대한 사가하이드로퀴노익산(SHQA)의 효과를 평가하기 위해, DBA/1J 마우스를 무작위로 4개 그룹(각 그룹당 n=10)으로 할당하였다: 대조군(비처리 그룹), CIA 유도된 관절염 그룹, 및 CIA 유도 및 SHQA-처리 그룹. 대조군 및 CIA 그룹 모두에게 AIN-76A 정제된 식이를 제공하였다. CIA 유도 및 SHQA 처리 마우스에게는 10.0 mg SHQA/kg 및 40 mg SHQA/kg을 각각 함유하는 AIN-76A을 제공하였다. 모든 마우스는 42일 동안 먹이 및 물에 자유롭게 접근할 수 있었다(도 3).
<2-1> 사가하이드로퀴노익산 처리에 따른 체중 변화 측정
아무것도 처리하지 않은 대조군, 관절염 동물군(CIA 처리군), 관절염 실험동물에 10 mg과 40 mg의 SHQA를 처리한 처리군을 대상으로 7주까지 매주 체중을 측정하였는데, 그 결과, 그룹별 체중변화는 유의적으로 나타나지 않았다(도 4).
<2-2> 사가하이드로퀴노익산 처리에 따른 발 두께의 변화 측정
본 발명자들은 SHQA에 의한 류마티스 관절염 치료효과를 확인하기 위하여 관절염의 지표가 되는 발 두께(paw thickness) 변화를 측정하였다.
상기 <2-1>의 류마티스 관절염이 유도된 실험동물 제작 과정 중 2차 피하 주사 후 25일간 전자 caliper를 사용하여 5일마다 SHQA 처리에 따른 발 두께 변화를 측정하였다.
그 결과, 관절염이 유도된 실험동물은 염증에 의해 발 두께가 증가한 반면에, SHQA 처리군의 발 두께는 관절염 유도 실험동물군에 비하여 유의적으로 두께가 감소하였음을 알 수 있었고, 25일 후에는 대조군과 비슷한 정도의 두께로 나타났음을 확인하였다(도 5).
<2-3> 사가하이드로퀴노익산 처리에 따른 체중 당 비장의 무게 측정
본 발명자들은 SHQA가 류마티스 관절염을 치료할 수 있는지 여부를 확인하기 위하여 비장의 무게를 측정하였다.
비장은 인체 면역 시스템의 주요한 조직으로써, 상대적인 무게는 흔히 테스트하고자하는 샘플의 면역조정활성을 평가하기 위한 예비지표로써 많이 사용된다.
체중 당 비장의 무게를 측정한 결과, 관절염이 유도된 실험동물에서는 비종(비장이 부어서 커진 상태)을 드러냈지만, 본 발명의 SHQA를 처리한 군에서는 비종이 나타나지 않았으며, 이는 SHQA에 의한 비장의 확장과 면역 세포의 침투성의 억제를 확인할 수 있었다(도 6).
<2-4> 사가하이드로퀴노익산 처리에 따른 관절염 지수 측정
본 발명자들은 SHQA의 류마티스 관절염 치료효과를 확인하기 위하여 육안으로 관절염 지수를 관찰하였으며, 각각에 대한 관절염 지수는 0 ~ 4점으로 점수를 매기고, 비실험자 5인에 의해 측정되었다.
관절염 지수는 한 마리당 각각의 발에 대한 점수를 합산하여 얻게 되었다(최고점수=16점).
-평가 기준-
0점: 아무 증상이 없음
0.5점: 하나의 손가락이 붉고 부음
1점: 2 ~ 5개의 손가락이 붉고 조금의 부음
2점: 2 ~ 5개의 관절의 붉음과 중도의 부음
3점: 전체 발의 붉음과 부음
4점: 감소된 부음과 기형
각각의 처리군을 대상으로 류마티스 관절염 평가점수를 확인한 결과, 관절염이 유도된 실험동물군에서는 관절염지수가 높게 나타났으나, 본 발명의 SHQA를 처리한 처리군에서는 관절염 평가 지수가 유의적으로 낮아졌음을 알 수 있었다(도 7).
<2-5> 사가하이드로퀴노익산 처리에 따른 관절염 치료 정도 육안 관찰
본 발명자들은 SHQA 처리에 따른 관절염 치료 정도를 육안으로 관찰한 결과, 관절염이 유발된 실험동물군에서는 뒷발이 심하게 부었으며, 홍반 증세를 보였다. 그러나, 본 발명의 SHQA를 10 mg/kg과 40 mg/kg으로 25일간 처리한 처리군에서는 붓기가 감소되었고, 홍반 증상이 완화되었음을 확인할 수 있었다(도 8).
<2-6> 사가하이드로퀴노익산 처리에 따른 마이크로시티 및 골관련 지수 변화효과
관절의 컴퓨터 단층촬영은 SKYScan 1172 scanner (Bruker, Belgium, VA, USA)를 이용하여 행하였다. 3차원 미세구조 이미지 데이터는 CTAn software (Bruker, Belgium)를 이용하여 구조적인 지수들을 계산하여 재구성하였다. 관절염이 유발된 실험동물군에서는 관절의 균열이 관찰되었으나, 본 발명의 SHQA 10 mg/kg과 40 mg/kg으로 25일간 처리한 처리군과 라이프리놀로 처리환 군에서는 뼈와 관절의 균열이 관찰되지 않았다(도 9 및 10). 또한 뼈의 건강도를 나타내는 지수인 골밀도가 CIA군에 비해 SHQA와 라이프리놀군에서 향상되었으며, 뼈의 부피대비 표면적도 현저하게 저하되었다 (도 11).
<2-7> 톱니모자반 추출물 처리에 따른 염증성 사이토카인 억제 효과
보통 류마티스 관절염이 발달하면 염증부위로 모여든 활성화된 면역세포에 의해 인터루킨(IL)과 PGE2와 같은 염증매개체(inflammatory mediator)들이 관절과 혈액으로 방출되는데, 특히 TNF-α, IL-6, IL-1β는 류마티스 관절염의 질병 정도 유무를 파악할 수 있는 지표로 사용될 수 있다.
본 발명자들은 실험동물의 혈액 중 상기 염증성 사이토카인 발현 정도를 측정하기 위하여 ELISA kit를 사용하여 측정한 결과, 류마티스 관절염이 유도된 실험동물군에서는 염증성 사이토카인이 급격히 증가하였지만, 본 발명의 SHQA를 25일간 급이한 처리군에서는 TNF-α(도 12), IL-1β(도 13) 및 IL-6(도 14)와 같은 염증성 사이토카인 발현이 유의적으로 억제되는 것을 알 수 있었다.
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 (6)

  1. 사가하이드로퀴노익산을 유효성분으로 포함하는 관절염의 예방 또는 치료용 약학적 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 사가하이드로퀴노익산은 유기용매를 이용하여 톱니모자반 추출물에서 수득한 것인 조성물.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 유기용매는 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 부탄올, 아세톤, 에테르, 벤젠, 클로로포름, 에틸아세테이트, 메틸렌클로라이드, 헥산 및 시클로헥산으로 이루어진 군 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 사가하이드로퀴노익산은 염증성 사이토카인 IL-1β, IL-6 또는 TNF-a의 활성을 감소 또는 억제하는 것인 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 관절염은 퇴행성 관절염, 류마티스 관절염 또는 루푸스(Lupus) 관절염인 것인 조성물.
  6. 사가하이드로퀴노익산을 유효성분으로 포함하는 관절염의 예방 또는 개선용 건강기능식품.
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