KR20200109179A

KR20200109179A - 대사성 질환의 예방 또는 치료용 조성물

Info

Publication number: KR20200109179A
Application number: KR1020190028352A
Authority: KR
Inventors: 채현석
Original assignee: 가톨릭대학교 산학협력단
Priority date: 2019-03-12
Filing date: 2019-03-12
Publication date: 2020-09-22
Also published as: KR102187895B1

Abstract

본 발명은 새로운 조성으로 제조한 미네랄 수를 함유하는 대사질환의 예방 또는 치료용 조성물에 관한 것으로, 본 발명의 미네랄 수는 체중을 감소시키고, 혈중 지질 농도를 감소시키며, 혈중 간기능지표를 개선시키고 혈당을 감소시킬 뿐 아니라 대사성 염증반응을 억제함으로써 궁극적으로 비만, 당뇨, 이상지방혈증, 지방간 및 인슐린 저항성 증후군으로 구성된 군으로부터 선택되는 대사성 질환의 예방 또는 치료 활성을 나타내는 의약 또는 건강기능식품 제조에 유용하게 이용될 수 있다.

Description

대사성 질환의 예방 또는 치료용 조성물{Composition for preventing or treating metabolic diseases}

본 발명은 미네랄 성분을 포함하는 대사성 질환의 예방 또는 치료용 조성물에 관한 것이다.

최근 식생활 문화가 점점 서구화 및 간편화되면서, 이와 관련한 대사성 증후군 발병률이 점차 증가하고 있는데, 대표적인 질환 중 하나가 당뇨병(Diabetes)이다. 당뇨병은 발병 원인에 따라 제1형 당뇨와 제2형 당뇨로 구분되며, 전체 당뇨병의 90%에 해당하는 제2형 당뇨병은 근육, 간, 지방조직에서 다양한 요인에 의해 인슐린(insulin)작용이 저하되어 췌장의 베타세포가 인슐린 저항성을 극복할 수 있을 만큼 인슐린을 분비하지 못하여 혈중 포도당 농도가 높게 지속될 때 유발된다.

당뇨병에 걸리게 되면 당의 이용률이 낮아지고 소변을 통하여 당이 배출되기 때문에 에너지원으로 사용되어야 할 당을 세포가 이용하지 못하여 충분한 에너지를 생산할 수 없게 되며, 결국 체내의 단백질을 에너지원으로 사용하게 되면서 피로를 느끼고 체중이 감소하게 된다. 또한 당뇨병에 걸리면, 신장 기능의 저하, 동맥경화, 망막 출혈로 인한 시력 저하, 족부 궤양, 말초신경병증 같은 다양한 합병증을 유발하게 된다. 이처럼 당뇨병은 그 자체의 발병률이 점차 증가하고 있을 뿐만 아니라 수반되는 합병증 발병률이 높다는 특성을 가지고 있어 의료비용 및 인력손실 등 막대한 사회적 손실이 발생되고 있다. 그럼에도 불구하고 아직까지 당뇨병을 근원적으로 치료할 수 있는 약물을 개발하지 못하고 있는 실정이다.

상기의 당뇨병을 예방 또는 치료하는 방법으로 인슐린이나 경구용 혈당강하제의 투여가 이루어지고 있는데, 인슐린의 경우 그 지속시간이 짧고 경구적으로는 작용을 나타내지 못하므로 주사제로 사용하여야 하는 단점이 있다. 또, 현재까지 경구용 혈당강하제로 사용되는 설폰요산계 약물은 췌장의 베타세포에서 만들어진 인슐린의 분비를 촉진시켜 혈당강하작용을 나타내지만 간독성 및 저혈당을 야기시킨다는 부작용을 나타내고, 또 다른 경구용 혈당강하제인 비구아니드(biguanide)계 약물은 오심, 식욕부진, 설사 등의 부작용을 나타내는 것으로 보고된다.

한편, 건강에 관한 관심이 고조되면서 다양한 수자원에 대해서 그 기능성이 주목받고 있다. 특히 온천수는 여러 종류의 광물질을 포함하고 있고, 오랜 동안 이를 음용 및 좌욕으로 사용 시에 당뇨에 치료 효과가 있음을 구전이나 온천지역 주민의 경험에 의해 알려져 왔으나 국내 온천수 음용와 당뇨에 대한 연구는 미미한 실정이다.

본 발명자들은 경북 울진군 덕구 온천수 분석을 의뢰한 결과, 상기 온천수가 규산염 함량이 높고 다양한 미네랄이 풍부하게 존재하며 천연수에서 검출되지 않는 미량 미네랄 등이 다량 존재하고 있음을 확인하였다.

본 발명과 관련된 선행기술로서, 대한민국 등록특허 제10-0911949호에는 경도 100~4000이며 중량기준 Mg: Ca: K: Na = 3: 0.5~1.5: 0.5~1.5: 0.5~1.5로 함유하는 해양심층수 미네랄워터의 항비만 용도가 개시되어 있으나, 규산염을 필수 성분으로 포함하는 미네랄 복합물에 대하여는 개시된 바 없다.

본 발명에서는 다양한 미네랄 성분을 함유하는 온천수의 생리활성 및 약리 효과를 지속적으로 연구한 결과, 경북지역 온천수 조성을 기반으로 새롭게 제조한 미네랄수를 포함하는 조성물이 시험관 내 및 생체 내에서 혈당 조절, 혈액지질 감소 및 지방간 치료 효과가 있다는 결과를 통해 대사성 질환을 효과적으로 예방 및 치료할 수 있음을 입증함으로써 본 발명의 완성에 이르게 되었다.

이에, 본 발명의 목적은 대사성 질환 예방, 개선 또는 치료용 조성물을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 설명, 청구범위 및 도면에 의해 보다 명확해진다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 칼륨, 나트륨, 칼슘, 마그네슘, 산화규소, 리튬, 스트론튬, 철, 망간, 구리, 납, 아연, 알루미늄, 불소, 염소이온 및 황산이온을 포함하는 미네랄 수를 유효성분으로 함유하는, 대사성 질환의 예방 또는 치료용 조성물을 제공한다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 대사성 질환의 예방 또는 치료용 조성물은 미네랄 수 1L에 30~60 mg의 산화규소를 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 미네랄 수는 칼륨 0.10~0.50 mg/L, 나트륨 30.0~40.0 mg/L, 칼슘 1.50~3.50 mg/L, 마그네슘 0.01~0.05 mg/L, 산화규소 30~60 mg/L, 리튬 0.05~0.10 mg/L, 스트론튬 0.01~0.05 mg/L, 철 0.01~0.05 mg/L, 망간 0.01~0.05 mg/L, 구리 0.01~0.05 mg/L, 납 0.001~0.01 mg/L, 아연 0.01~0.05 mg/L, 알루미늄 0.01~0.05 mg/L, 불소 0.10~2.00 mg/L, 염소이온 5.00~7.00 mg/L 및 황산이온 0.10~6.00 mg/L를 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 미네랄 수는 전염증성 사이토카인 TNF-a, MCP-1 및 IL-6의 생산 감소와 비만관련인자 레시스틴 및 렙틴의 생산감소를 통해 대사성 질환 치료 효과를 갖는 것일 수 있다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 미네랄 수는 혈액지질 함량을 낮추거나, 혈당량을 낮추거나 간 손상을 억제함으로써 대사성 질환 치료 효과를 갖는 것일 수 있다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 대사성 질환은 비만, 당뇨병, 고지혈증, 고콜레스테롤증, 동맥경화증 및 지방간으로 이루어진 군에서 선택되는 것일 수 있다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 당뇨병은 고혈당 및 비만형 제2형 당뇨병일 수 있다.

다른 측면에서, 본 발명은 칼륨, 나트륨, 칼슘, 마그네슘, 산화규소, 리튬, 스트론튬, 철, 망간, 구리, 납, 아연, 알루미늄, 불소, 염소이온 및 황산이온을 포함하는 미네랄 수를 유효성분으로 함유하는 대사성 질환의 예방 또는 개선용 건강기능식품을 제공한다.

도 1은 실험식이를 섭취한 마우스의 14주 동안의 체중 증가량을 나타낸 도면이다.
도 2는 비교예의 식이를 섭취한 마우스의 14주 동안의 체중 증가량을 나타낸 도면이다.
도 3은 실험식이를 섭취한 마우스의 혈중 지질농도를 나타낸 도면이다: 도 3a는 경구 내당능 검사(OGTT) 결과를 나타낸 것, 도 3b는 OGTT 그래프의 면적을 나타낸 것.
도 4는 비교예의 식이를 섭취한 마우스의 혈중 지질농도를 나타낸 도면이다: 도 3a는 경구 내당능 검사(OGTT) 결과를 나타낸 것, 도 3b는 OGTT 그래프의 면적을 나타낸 것.
도 5는 마우스의 혈중 사이토카인 농도를 ELISA 방법으로 측정한 결과를 나타낸 도면이다: 도 5a는 혈청 내 대표적인 염증지표 TNF-a, MCP-1, IL-6의 농도, 도 5b는 비만관련인자 레시스틴(resistin), 렙틴(leptin)의 농도.
도 6은 마우스의 지질 함량의 지표인 총콜레스테롤(TC), 중성지방(TG), HDL-콜레스테롤, LDL-콜레스테롤의 수치와 간 기능의 지표인, GOT, GPT, ALP 및 LDH 수치를 나타낸 도면이다.
도 7은 마우스의 간조직 사진 및 동일 면적에서 나타나는 지방세포 면적을 나타낸 도면이다.
도 8은 실험식이를 섭취한 마우스에서 파나소이드 엑스 핵수용체(farnesoid X-activated receptor; FXR)의 발현도를 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명은 칼륨, 나트륨, 칼슘, 마그네슘, 산화규소, 리튬, 스트론튬, 철, 망간, 구리, 납, 아연, 알루미늄, 불소, 염소이온 및 황산이온을 포함하는 미네랄 수를 유효성분으로 함유하는, 대사성 질환의 예방 또는 치료용 조성물을 제공한다.

본 발명의 일실시예에서, 상기 미네랄 수 1L에 30~60 mg의 산화규소를 포함하는 것일 수 있다.

본 발명의 다른 일실시예에서, 상기 미네랄 수는 칼륨 0.10~0.50 mg/L, 나트륨 30.0~40.0 mg/L, 칼슘 1.50~3.50 mg/L, 마그네슘 0.01~0.05 mg/L, 산화규소 30~60 mg/L, 리튬 0.05~0.10 mg/L, 스트론튬 0.01~0.05 mg/L, 철 0.01~0.05 mg/L, 망간 0.01~0.05 mg/L, 구리 0.01~0.05 mg/L, 납 0.001~0.01 mg/L, 아연 0.01~0.05 mg/L, 알루미늄 0.01~0.05 mg/L, 불소 0.10~2.00 mg/L, 염소이온 5.00~7.00 mg/L 및 황산이온 0.10~6.00 mg/L를 포함하는 것일 수 있다.

본 발명자들은 비만, 당뇨, 이상지방혈증, 지방간 및 인슐린 저항성 증후군 등을 포함하는 대사질환의 예방 또는 치료 활성을 갖는 화합물을 개발하고자 예의 연구 노력하였다. 그 결과, 상기와 같은 조성으로 새롭게 제조한 미네랄 수가 체내 지방 및 혈당을 감소시키고 다양한 대사질환의 지표를 크게 개선시킴으로써 상기 대사질환에 대한 예방 및 치료 효과를 가진다는 사실을 발견하였다.

본 발명의 일실시예에서, 상기 미네랄 수는 전염증성 사이토카인 TNF-a, MCP-1 및 IL-6의 생산 감소와 비만관련인자 레시스틴 및 렙틴의 생산감소를 통해 대사성 질환 치료 효과를 갖는 것일 수 있다. 나아가, 상기 미네랄 수는 혈액지질 함량을 낮추거나, 혈당량을 낮추거나 간 손상을 억제함으로써 대사성 질환 치료 효과를 갖는 것일 수 있다.

본 발명에서, 상기 대사성 질환은 비만, 당뇨, 이상지방혈증, 지방간 및 인슐린 저항성 증후군으로 이루어진 군에서 선택되는 것일 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 용어 “당뇨”는 포도당-비관용(intolerance)을 초래하는 인슐린의 상대적 또는 절대적 부족으로 특징되는 만성질환을 의미한다. 당뇨는 제1형 당뇨, 제2형 당뇨 및 유전성 당뇨를 포함하고, 제1형 당뇨는 인슐린 의존성 당뇨병으로서, β-세포의 파괴에 의해 주로 초래된다. 제2형 당뇨는 인슐린 비의존성 당뇨병으로서, 식사 후 불충분한 인슐린 분비에 의해 초래되거나 또는 인슐린 내성에 의해 초래된다.

본 발명의 일실시예에서, 상기 당뇨는 고혈당 및 비만형 제2형 당뇨병일 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 용어 “이상지방혈증(dyslipidemia)”은 고지혈증을 포함하는 개념으로, 혈액내의 지방 수치 증가로 나타나는 고콜레스테롤혈증, 고중성지방혈증, 낮은 HDL-콜레스테롤혈증 외에도 지단백의 대사이상 등의 문제로 나타나는 비정상적 지질상태를 의미한다.

본 명세서에서 사용되는 용어 “지방간”은 간의 지방대사 장애로 지방이 간세포에 과도한 양으로 축적된 상태를 말하며, 이는 협심증, 심근경색, 뇌졸중, 동맥경화, 지방간 및 췌장염 등과 같은 다양한 질병의 원인이 된다.

본 명세서에서 사용되는 용어 “인슐린 저항성”은 혈당을 낮추는 인슐린의 기능이 떨어져 세포가 포도당을 효과적으로 연소하지 못하는 것을 말한다. 인슐린 저항성이 높을 경우, 인체는 너무 많은 인슐린을 만들어 내고 이로 인해 고혈압이나 이상지방혈증은 물론 심장병, 당뇨병 등까지 초래할 수 있다. 특히 제2형 당뇨병에서는 근육과 지방조직에서 인슐린의 증가를 알아채지 못하여, 인슐린의 작용이 일어나지 않는다.

본 명세서에서 사용되는 용어 “인슐린 저항성 증후군”은 상기 인슐린 저항성에 의하여 유발된 질환을 총칭하는 개념으로 인슐린 작용에 대한 세포의 저항성, 고인슐린혈증 및 초저밀도지단백(very low density lipoprotein, VLDL)과 중성지방의 증가, 고밀도지단백(high density lipoprotein, HDL)의 감소 및 고혈압 등을 특징으로 하는 질환을 의미하며, 심혈관질환과 제2형 당뇨병의 위험인자로 인식되고 있는 개념이다(Reaven GM, Diabetes, 37: 1595-607, (1988)). 또한 인슐린 저항성은 고혈압, 당뇨 및 흡연 등의 위험인자들과 함께 세포 내 산화스트레스를 증가시키고 신호전달체계를 변화시켜 염증반응을 유발하여 죽상경화증을 진행시킨다고 알려져 있다(Freeman BA et al, Lab Invest 47: 412-26, (1982)), Kawamura M et al, J Clin Invest 94: 771-8,(1994)).

본 명세서에서 사용되는 용어 “대사질환”은 각종 심혈관 질환과 제2형 당뇨병의 위험 요인들이 서로 군집을 이루는 현상을 한 가지 질환군으로 개념화시킨 것으로 인슐린 저항성 및 이와 관련된 복잡하고 다양한 여러 대사이상과 임상 양상을 모두 포괄하여 의미하는 개념이다. 1988년 Reaven은 이러한 증상들의 공통적인 원인이 체내의 인슐린 작용이 잘되지 않는 인슐린 저항성임을 주장하고 인슐린 저항성 증후군이라고 명명했으나 1998년 세계보건기구(WHO)는 인슐린 저항성이 이 증상들의 모든 요소를 다 설명할 수 없기에 대사증후군 또는 대사질환이라는 용어를 도입하였다.

본 발명의 구체적인 구현예에 따르면, 본 발명의 조성물로 치료 또는 예방되는 이상지방혈증은 고지혈증이다.

본 명세서에서 사용되는 용어 “고지혈증”은 중성 지방과 콜레스테롤 등의 지방대사가 제대로 이루어지지 않아 혈액 중에 지방량이 많아 유발되는 질환을 말한다. 보다 구체적으로 고지혈증이란 혈액내의 중성지방, LDL 콜레스테롤, 인지질 및 유리 지방산 등의 지질 성분이 증가된 상태로 발생빈도가 높은 고콜레스테롤혈증 또는 고중성지방혈증을 포함한다.

본 발명의 구체적인 구현예에 따르면, 본 발명의 조성물로 치료 또는 예방되는 지방간은 비알콜성 지방간이다.

본 명세서에서 용어 “비알콜성 지방간(Non-alcoholic fatty liver, NAFL)”은 과도한 알콜의 흡수와 무관하게 간세포에 과도한 양의 지방이 축적되는 질환을 의미한다.

본 발명의 구체적인 구현예에 따르면, 본 발명의 조성물은 지방세포 분화를 감소시킨다. 보다 구체적으로는, Remington's Pharmaceutical Sciences (19th ed., 1995)에 상세히 기재되어 있다.

본 발명의 조성물은 혈중 지방, 간 지방 또는 내장 지방을 감소시킨다. 보다 더 구체적으로는, 상기 내장 지방은 부고환지방, 신장주변지방, 장간막지방 및 후복강지방으로부터 선택되는 하나 또는 그 이상의 지방을 포함한다.

본 발명에서 용어 “간” 및 “내장”은 각각 세포 또는 조직을 포함한다.

본 발명의 구체적인 구현예에 따르면, 본 발명의 조성물은 혈액내 ALT(alanine aminotransferase) 또는 AST(aspartate aminotransferase)의 활성을 감소시킨다.

본 발명에 따르면, 본 발명의 조성물은 고지방식이 대조군보다 혈액 내 ALT 및 AST의 양을 각각 유의하게 감소시킴으로써, 지방간, 보다 구체적으로는 비알코올성 지방간 현상을 현저히 완화시켜 지방간을 개선하는 효과를 가짐이 확인되었다.

본 발명의 조성물이 약제학적 조성물로 제조되는 경우, 본 발명의 약제학적 조성물은 약제학적으로 허용되는 담체를 포함한다. 본 발명의 약제학적 조성물에 포함되는 약제학적으로 허용되는 담체는 제제시에 통상적으로 이용되는 것으로서, 락토스, 덱스트로스, 수크로스, 솔비톨, 만니톨, 전분, 아카시아 고무, 인산 칼슘, 알기네이트, 젤라틴, 규산 칼슘, 미세결정성 셀룰로스, 폴리비닐피롤리돈, 셀룰로스, 물, 시럽, 메틸 셀룰로스, 메틸히드록시벤조에이트, 프로필히드록시벤조에이트, 활석, 스테아르산 마그네슘및 미네랄 오일 등을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 약제학적 조성물은 상기 성분들 이외에 윤활제, 습윤제, 감미제, 향미제, 유화제, 현탁제, 보존제 등을 추가로 포함할 수 있다. 적합한 약제학적으로 허용되는 담체 및 제제는 Remington's Pharmaceutical Sciences (19th ed., 1995)에 상세히 기재되어 있다.

본 발명의 약제학적 조성물은 경구 또는 비경구 투여할 수 있으며, 비경구 투여인 경우에는 정맥내 주입, 피하 주입, 근육 주입, 복강 주입, 경피 투여 등으로 투여할 수 있다. 구체적으로는, 본 발명의 약제학적 조성물은 경구투여 될 수 있다.

본 발명의 약제학적 조성물의 적합한 투여량은 제제화 방법, 투여방식, 환자의 연령, 체중, 성, 병적 상태, 음식, 투여 시간, 투여 경로, 배설 속도 및 반응 감응성과 같은 요인들에 의해 다양하게 처방될 수 있다. 본 발명의 약제학적 조성물의 1일 투여량은 예컨대 0.001-100 ㎎/㎏이다.

본 발명의 약제학적 조성물은 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있는 방법에 따라, 약제학적으로 허용되는 담체 및/또는 부형제를 이용하여 제제화함으로써 단위 용량 형태로 제조되거나 또는 다용량 용기 내에 내입시켜 제조될 수 있다. 이때 제형은 오일 또는 수성매질 중의용액, 현탁액, 시럽제 또는 유화액 형태이거나 엑스제, 산제, 분말제, 과립제, 정제 또는 캅셀제 형태일 수도 있으며, 분산제 또는 안정화제를 추가적으로 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 본 발명은 칼륨, 나트륨, 칼슘, 마그네슘, 산화규소, 리튬, 스트론튬, 철, 망간, 구리, 납, 아연, 알루미늄, 불소, 염소이온 및 황산이온을 포함하는 미네랄 수를 유효성분으로 함유하는 대사성 질환의 예방 또는 개선용 식품 조성물을 제공한다.

본 발명에서 이용되는 미네랄 수의 조성에 대해서는 상술한 바와 같다.

본 발명의 조성물이 식품 조성물로 제조되는 경우, 유효성분으로서 본 발명의 미네랄 수뿐 만 아니라 식품 제조 시에 통상적으로 첨가되는 성분을 포함하며, 예를들어, 단백질, 탄수화물, 지방, 영양소, 조미제 및 향미제를 포함한다.

상술한 탄수화물의 예는 모노사카라이드, 예를 들어, 포도당, 과당 등 디사카라이드, 예를 들어 말토스, 슈크로스, 올리고당등 및 폴리사카라이드, 예를 들어 덱스트린, 사이클로덱스트 린 등과 같은 통상적인 당 및 자일리톨, 소르비톨, 에리트리톨 등의 당알콜이다. 향미제로서 천연 향미제 [타우마틴, 스테비아 추출물(예를 들어 레바우디오시드 A, 글리시르히진 등]) 및 합성 향미제(사카린, 아스파르탐 등)를 사용할 수 있다.

예컨대, 본 발명의 식품 조성물이 드링크제로 제조되는 경우에는 본 발명의 유효성분인 미네랄 수 이외에 구연산, 액상과당, 설탕, 포도당, 초산, 사과산, 과즙, 두충 추출액, 대추 추출액, 감초 추출액 등을 추가로 포함시킬 수 있다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 본 발명은 칼륨, 나트륨, 칼슘, 마그네슘, 산화규소, 리튬, 스트론튬, 철, 망간, 구리, 납, 아연, 알루미늄, 불소, 염소이온 및 황산이온을 포함하는 미네랄 수를 유효성분으로 함유하는 대사성 질환의 예방 또는 개선용 건강기능식품을 제공한다.

본 발명에서 용어 "건강기능식품"은 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 발명의 건강기능식품은 당 업계에서 통상적으로 사용되는 방법에 의하여 제조가능하며, 상기 제조 시에는 당 업계에서 통상적으로 첨가하는 원료 및 성분을 첨가하여 제조할 수 있다. 또한 상기 건강기능식품의 제형 또한 건강기능식품으로 인정되는 제형이면 제한 없이 제조될 수 있다. 본 발명의 건강기능식품 조성물은 일반 약품과는 달리 식품을 원료로 하여 장기 복용 시 발생할 수 있는 부작용 등이 없는 장점이 있고, 휴대성이 뛰어나, 대사성 질환을 개선시키기 위한 보조제로 섭취가 가능하다.

본 발명의 미네랄 수를 유효성분 포함하는 대사성 질환의 예방 또는 개선용 조성물이 건강기능식품 조성물로 제조되는 경우, 유효성분으로서 상기 미네랄 수뿐만 아니라, 식품 제조 시에 통상적으로 첨가되는 성분을 포함하며, 예를 들어, 단백질, 탄수화물, 지방, 영양소, 조미제 및 향미제를 포함한다. 상술한 탄수화물의 예는 모노사카라이드, 예를 들어, 포도당, 과당 등; 디사카라이드, 예를 들어 말토스, 슈크로스, 올리고당 등; 및 폴리사카라이드, 예를 들어 덱스트린, 사이클로덱스트린 등과 같은 통상적인 당 및 자일리톨, 소르비톨, 에리트리톨 등의 당알콜이다. 향미제로서 천연 향미제 [타우마틴, 스테비아 추출물(예를 들어 레바우디오시드 A, 글리시르히진 등)] 및 합성 향미제(사카린, 아스파르탐 등)를 사용할 수 있다. 예컨대, 본 발명의 식품 조성물이 드링크제로 제조되는 경우에는 본 발명의 천연물 추출물 이외에 구연산, 액상과당, 설탕, 포도당, 초산, 사과산, 과즙, 두충 추출액, 대추 추출액, 감초 추출액 등을 추가로 포함시킬 수 있다.

이하, 본 발명을 하기의 실시예에 의하여 더욱 상세하게 설명한다. 단, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

본 발명의 미네랄 수(Synthesis water)의 제조

하기 [비교예]의 오리지널 온천수 성분분석 결과를 토대로 ㈜시그마 알드리치에서 미네랄 성분들을 구매하여 유해한 미네랄 성분들은 음용 시 인체에 유해하지 않은 농도로 포함되게 하고, 핵심 성분으로 선택한 산화규소(SiO₂)는 문헌을 토대로 세포 독성이 없는 최대 농도로 포함되도록 하여 본 발명의 미네랄 수를 제조하였다.

하기 [표 1]은 본 발명의 미네랄 조성물(Synthesis water)의 미네랄 함량을 오리지널 온천수와 비교하여 나타낸 것이고, [표 2]는 본 발명의 미네랄 수 제조에 사용된 미네랄 성분을 나타낸 것이다.

성분	Hot spring water (mg/L)	Synthesis water (mg/L)
칼륨(K)	0.47	0.47
나트륨(Na)	42.3	34
칼슘(Ca)	3.1	3.1
마그네슘(Mg)	0.02	0.02
산화규소(SiO₂₎	32.7	30 / 60
리튬(Li)	0.08	0.08
스트론튬(Sr)	0.03	0.03
철(Fe)	0.02	0.02
망간(Mn)	0.01	0.01
구리(Cu)	0.03	0.03
납(Pb)	0.05	0.01
아연(Zn)	0.03	0.03
알루미늄(Al)	0.05	0.05
불소(F)	9.8	2.0
염소이온(Cl-)	4.9	6.2
황산이온(SO₄ ^2-)	5.82	5.82

성분	Sigma No.
KCl	P9333
CaCl2*2H₂O	C3306
MgSO₄	M2643
Na₂SiO₃	307815
LiCl	L9650
SrCl₂*6H₂O	255521
FeCl₃	157740
MnCl₂*4H₂O	M5005
CuCl₂*2H₂O	C3279
PbCl₂	268690
ZnCl₂	793523
AlCl₃	294713-
NaF	S7320
H₂SO₄	258105

[비교예]

오리지널 온천수에 기반한 다양한 조성의 미네랄 수 제조

오리지널 온천수의 준비

경상북도 울진군 북면에 위치한 덕구 온천에서 끌어올린 오리지널 온천수를 필터(whatman fiter paper, grade 1)를 이용하여 부유물을 제거한 후 성분을 분석하고 상기 [표 1]에 나타내었다.

다양한 조성의 미네랄 수 준비

미네랄의 조성에 따른 대사성 질환의 치료 효과를 비교하기 위하여, 미네랄의 조성에 따라 실험군을 하기 [표 3]의 실험군 3 내지 10과 같이 설정하였다.

구체적으로, A, B, C 세 그룹으로 미네랄의 조성을 분리하여 실험을 수행하였다. B 그룹(Ca, Mn, Zn, F)은 인슐린 활성과 관련이 있는 것으로 알려진 미네랄이 포함되도록 하고, C 그룹(SiO₂)은 SiO₂ 단독 성분이 포함되도록 하였으며, A 그룹(K, Na, Mg, Li, Sr, Fe, Cu, Pb, Al, SO₄)은 B, C 이외의 미네랄 성분을 그룹으로 포함하여 실험을 수행하였다.

[실험예 1]

실험동물의 사육 및 식이조성

체중이 20±1 g인 C57BL/6, 5주령 암컷 마우스를 (주)오리엔트(오산, Korea)로부터 분양 받았다.

사육실의 온도는 22℃, 습도는 50±5%, 명암주기는 12시간(07:00~19:00)으로 조절하였으며, 사육 기간 동안 물과 사료는 자유식이 하였다. 실험동물은 분양 후 동물사육실에서 1주일 적응 기간을 지낸 이후 하기 [표 3]과 같이 물과 사료를 자유급식하며 실험을 진행하였으며, 실험에 사용한 고지방식은 리서치 다이어트사의 D12451 제품을 사용하였다.

구분	식이	물
정상 대조군 (Normal control)	일반 식이	수돗물
고지방 식이군 (High fat diet)	고지방 식이	수돗물
실험군 1 (Synthesis spring water)	고지방 식이	미네랄 제조수
실험군 2 (Hot spring water)	고지방 식이	덕구 온천수
실험군 3 (ABC 30)	고지방 식이	A+B+C (SiO₂ = 30 ppm)
실험군 4 (ABC 60)	고지방 식이	A+B+C(SiO₂ = 60 ppm)
실험군 5 (BC)	고지방 식이	B+C
실험군 6 (AC)	고지방 식이	A+C
실험군 7 (AB)	고지방 식이	A+B
실험군 8 (A)	고지방 식이	A
실험군 9 (B)	고지방 식이	B
실험군 10 (C)	고지방 식이	C

- A: K, Na, Mg, Li, Sr, Fe, Cu, Pb, Al, SO₄

- B: Ca, Mn, Zn, F

- C: SiO₂(30 mg/L)

[실험예 2]

미네랄 제조수가 체중에 미치는 효과 확인

마우스의 몸무게는 매주 동일한 시간에 측정하였으며, 측정 시 오차를 줄이기 위하여 3회 반복하여 평균값을 분석하여 매주 몸무게 값으로 나타내었다.

그 결과, [도 1]에 나타난 바와 같이, 고지방 식이군과 미네랄 제조수 섭취군의 초기 체중은 25 g 정도로 비슷한 수준이었으나, 고지방 식이를 섭취한 군(HFD)은 체중이 급격하게 증가하여 14주째에 45g까지 체중이 증가했다. 반면, 본 발명의 미네랄 제조수가 첨가된 음수를 섭취한 군(Synthesis spring water)에서는 고지방 식이 대조군에 비해 몸무게 증가율이 유의적으로 낮았으며, 정상 대조군(NC)과 비슷한 수준의 몸무게를 유지하였다.

또한, [도 2]에 나타난 바와 같이, ABC (30, 60 ppm), AC 그룹 이외의 군에서는 고지방 식이군과 비하였을때 몸무게가 높거나 동일한 수준으로 성장하였으며, ABC(60 ppm), ABC(30 ppm), AC 그룹 순으로 고지방 식이군 과 몸무게의 차이 값이 큰 것으로 유의적인 차이를 나타냈다. 상기 세 그룹 이외의 실험 군에서 고지방 식이군 보다 몸무게의 증가 폭이 높은 군이 AB, B, C 그룹으로 나타났으며, ABC 그룹의 조합 이외의 그룹에서 오히려 증가하는 경향이 나타난 것은 A, B, C 그룹의 단독적인 효과는 배제되며, A, B, C 에 포함된 성분의 복합적인 효과로 예상된다.

[실험예 3]

미네랄 제조수가 공복혈당 및 당부하에 미치는 효과 확인

경구 내당능 검사(Oral Glucose Tolerance Test, OGTT)를 통해 혈당량을 확인하였다. 체중측정 실험이 종료되는 14주째에 8시간 절식시키고 대조군에는 생리식염수를 동량으로 투여하고, 대조군을 제외한 다른 군에게는 1g/ml 농도의 포도당을 200 ul 경구투여한 다음 30, 60, 120 분에 정맥으로부터 채혈하여 혈당 변화를 관찰하였다. 각 시점의 혈당 증가치를 계산하여 혈당증가곡선을 구하였다.

그 결과, [도 3a] 및 [도 3b]에 나타난 바와 같이, 대조군과 비교하였을 때 고지방식이 섭취군이 고혈당 및 당부하성이 악화된 당뇨병이 마우스에 유도되었다. 고지방 식이군의 경우 혈당은 250mg/dl을 나타내었고, 포도당 부하 후 측정기간 동안 혈당이 증가하여 400 mg/dl까지 상승한 후 고혈당을 유지하였다. 반면, 본 발명의 미네랄 제조수 섭취군의 초기 공복 혈당은 190 mg/dl로서 고지방 식이군과 비교 시 유의적으로 낮았으며, 포도당 부하 후 시간이 경과함에 따라 30분 후 250 mg/dl까지 올라갔으나, 이후부터는 점차 감소하여 60분 후 초기 혈당 수준과 비슷한 수준으로 회복되는 것을 확인하였다. 한편, OGTT 그래프의 면적은 시간에 따른 당 흡수량을 나타내며, 높은 수치의 분석값은 2형 당뇨의 지표로 활용된다. 고지방 식이군은 40000을 초과하여 체내의 세포가 당을 흡수하지 못한 반면, 본 발명의 미네랄 제조수 섭취군은 정상군과 동등 수준으로 체내 세포가 당을 흡수하였다.

따라서, 이로부터 본 발명의 미네랄 제조수가 고혈당 억제 및 당부하성 회복에 우수한 효과가 있음을 확인하였다.

또한, [도 4a] 및 [도 4b]에 나타난 바와 같이, 미네랄 성분의 구성비에 따른 당부하성 회복의 효과를 비교 분석하였다. A, B, C 각각의 그룹은, 다음과 같이 A 그룹(온천수의 성분 중 인슐린과 담즙산에 관여가 불확실한 그룹), B 그룹(인슐린 생성에 관여하는 것으로 알려진 미네랄 그룹), C 그룹(담즙산 저해작용에 관여하는 지지체 원료가 되는 성분)으로 분리하여 각각 그룹의 조성비에 따른 당부하성 회복실험을 수행하였다. 그 결과 A, B, C 모두 첨가된 그룹에서 당부하성 회복실험의 결과가 정상군과 비슷한 수준의 회복력을 나타냈으며, A, C 그룹이 혼합된 부분에서도 유의적인 회복력을 나타냈으나, 모두 첨가된 그룹과 비교하여 낮은 회복력을 확인하였다.

[실험예 4]

미네랄 제조수의 항염증 반응 및 대사성질환 치료 효과 확인

영양소 또는 대사물질 공급과잉에 의해 발생하는 염증반응에 대하여 최근 'metaflammation'이라는 용어가 등장하고, 비만을 'chronic and low-level inflammation'으로 해석하는 등, 비만과 면역체계와의 상관관계에 대한 연구가 활발히 진행 중에 있다. 그 예로 TNF-α 및 IL-6는 SOCS3(cytokine signaling 3)와 JNK를 활성화시킴으로서 IRS(insulin receptor substrate)의 세린 잔기를 인산화 하여 당수송을 저해하고, 간 또는 근육 등의 말초조직에서 인슐린저항성을 유도하는 것으로 알려져 있다. 이에, 혈청 내 대표적인 염증지표 TNF-a, MCP-1, IL-6 및 비만관련인자 레시스틴(resistin), 렙틴(leptin)을 ELISA 방법으로 측정하였다.

그 결과, [도 5a]에 나타난 바와 같이, 미네랄 제조수 섭취군에서 고지방식이대조군에 비해 TNF-a, MCP-1, IL-6가 유의하게 감소하였고(도 5b), 레시스틴과 렙틴이 유의하게 감소하였다.

[실험예 5]

미네랄 제조수의 지질 대사 장애 예방 또는 치료 효과 확인

상기 실험예 3의 절식 후 각 실험동물로부터 혈액을 채취한 후 혈청을 분리한 후 지질 함량의 지표인 총콜레스테롤(TC), 중성지방(TG), HDL-콜레스테롤, LDL-콜레스테롤의 수치를 측정하였다. 분석은 건강검진에서 사용하는 기본 지표를 사용하였으며, 그 상관관계를 분석하였다.

그 결과, [도 6]에 나타난 바와 같이, 총콜레스테롤과 중성지방은 고지방식에서 정상군 대비 높게 나타난 것에 비해 본 발명의 미네랄 제조수를 섭취한 시험군은 유의적으로 감소하였다. 또한, 인체에 좋은 영향을 주는 HDL은 고지방식이에서 감소하였으나, 본 발명의 미네랄 제조수 섭취군에서는 유의성 있게 증가하였다(P<0.1)

따라서, 상기 결과를 통해 본 발명의 미네랄 제조수가 혈중 총 콜레스테롤 및 중성지방의 함량을 감소시키는 효과가 우수할 뿐만 아니라 유리 지방산의 함량도 감소시키는 효과를 통해 비만으로 유도되는 지질 대사 장애를 개선하는데 탁월한 효과가 있음을 확인하였다.

[실험예 6]

미네랄 제조수의 지방간 예방 또는 치료 효과 확인

6-1. 혈중 간기능지표 분석

상기 실험예 3의 절식 후 각 실험동물로부터 혈액을 채취한 후 혈청을 분리한 후 간 기능의 지표인, GOT, GPT, ALP 및 LDH를 측정하였다. 분석은 건강검진에서 사용하는 기본 지표를 사용하였으며, 그 상관관계를 분석하였다.

그 결과, [도 6]에 나타난 바와 같이 14주 동안 기본식이를 섭취한 정상군에 비해 고지방식이를 섭취한 군은 지방간 증상을 나타냈고, 혈중 간독성 지표인 GOT(aspartate transaminase; AST) 및 GPT(alanine transaminase; ALT) 함량이 증가하였다. 반면, 본 발명의 미네랄 제조수 섭취군은 GOT 및 GPT 함량이 유의성 있게 현저히 감소하였으며(P<0.1), 정상군보다 더 낮아져 간보호 효과를 나타내는 것을 확인하였다. ALP (alaline phosphatase)는 미네랄 제조수에서 고지방식 군보다 증가하였고 담도 질환과 관계가 있으나 정상군과 비슷한 정도였다. LDH (lactate dehydrogenase)는 간, 심장 질환과 관계가 있고 미네랄 제조수에서 유의하게 감소되었다.

6-2. 지방간 형성여부 확인

상기 실험예 3의 절식 후 각 실험동물을 디에틸 에테르로 마취한 상테에서 간 조직을 채취하여 10% 중성포르말린 용액으로 고정하고 통상적인 고정절차 및 탈수과정을 거친 후 파라핀으로 조직을 포매하였다. 포매한 조직을 조직 절편하여 H&E로 염색을 실시한 후 광학현미경으로 지방축적 정도를 관찰하였다.

그 결과, [도 7]에 나타난 바와 같이, 고지방식이군의 간은 지방세포의 면적이 80~90%로 거의 대부분의 간 세포 내에서 지방 축적이 관찰된 반면, 본 발명의 미네랄 제조수 섭취군은 고지방식을 섭취한 그룹과 비교하여 지방간 형성이 현저하게 저하된 경향을 나타내었다.

따라서, 상기 결과를 통해 본 발명의 미네랄 제조수가 혈중 간기능지표가 낮아 간보호 효과를 나타낼 뿐 아니라, 지방축적을 억제하여 지방간을 예방하거나 치료하는데 탁월한 효과가 있음을 확인하였다.

[실험예 7]

미네랄 제조수의 담즙산 조절 효과 및 대사성질환 치료 효과 확인

소장 및 대장에서 담즙산 관련 수용체(receptor) 발현도를 PCR을 이용하여 분석하였다. 소장 및 대장에서 담즙산 관련 receptor (FXR)의 RNA 발현도를 비교하였다.

그 결과, [도 8]에 나타난 바와 같이, 온천수 및 미네랄수를 음용한 그룹에서 발현도가 증가하는 경향을 확인하였다. FXR은 인체 내에서 담즙산의 재흡수와 관련이 있는 수용체로 알려져 있다. 담즙산은 체내의 지방의 이동, 분해를 돕는 역할을 하며, 이러한 담즙산은 콜레스테롤로부터 합성이 시작된다. 담즙산의 재흡수는 70~80% 가량이 재 흡수 되며, 나머지는 대변으로 배출되는 시스템으로 항상성을 유지한다. 이러한 담즙산의 재흡수와 관련된 수용체의 발현도 증가는 더 많은 담즙산의 생산 또는 순환을 의미하며 이러한 현상은 보다 많은 콜레스테롤의 소비를 예상할 수 있는 현상이다. 이러한 발현으로 전체를 예상할 수는 없으나, 발현에 의한 콜레스테롤의 소비는 동일한 고 지방 식이를 섭취할 경우 보다 체중이 감소하는 현상과 인과관계가 필연적으로 예상된다.

Claims

칼륨, 나트륨, 칼슘, 마그네슘, 산화규소, 리튬, 스트론튬, 철, 망간, 구리, 납, 아연, 알루미늄, 불소, 염소이온 및 황산이온을 포함하는 미네랄 수를 유효성분으로 함유하는, 대사성 질환의 예방 또는 치료용 조성물.
제1항에 있어서,
상기 미네랄 수 1L에 30~60 mg의 산화규소를 포함하는 것을 특징으로 하는 대사성 질환의 예방 또는 치료용 조성물.
제1항에 있어서,
상기 미네랄 수는 칼륨 0.10~0.50 mg/L, 나트륨 30.0~40.0 mg/L, 칼슘 1.50~3.50 mg/L, 마그네슘 0.01~0.05 mg/L, 산화규소 30~60 mg/L, 리튬 0.05~0.10 mg/L, 스트론튬 0.01~0.05 mg/L, 철 0.01~0.05 mg/L, 망간 0.01~0.05 mg/L, 구리 0.01~0.05 mg/L, 납 0.001~0.01 mg/L, 아연 0.01~0.05 mg/L, 알루미늄 0.01~0.05 mg/L, 불소 0.10~2.00 mg/L, 염소이온 5.00~7.00 mg/L 및 황산이온 0.10~6.00 mg/L를 포함하는 것을 특징으로 하는 대사성 질환의 예방 또는 치료용 조성물.
제1항에 있어서,
상기 미네랄 수는 전염증성 사이토카인 TNF-a, MCP-1 및 IL-6의 생산 감소와 비만관련인자 레시스틴 및 렙틴의 생산감소를 통해 대사성 질환 치료 효과를 갖는 것을 특징으로 하는 대사성 질환의 예방 또는 치료용 조성물.
제1항에 있어서,
상기 미네랄 수는 혈액지질 함량을 낮추거나, 혈당량을 낮추거나 간 손상을 억제함으로써 대사성 질환 치료 효과를 갖는 것을 특징으로 하는 대사성 질환의 예방 또는 치료용 조성물.
제1항에 있어서,
상기 대사성 질환은 비만, 당뇨병, 고지혈증, 고콜레스테롤증, 동맥경화증 및 지방간으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는, 조성물.
제6항에 있어서,
상기 당뇨병은 고혈당 및 비만형 제2형 당뇨병인 것을 특징으로 하는, 조성물.
칼륨, 나트륨, 칼슘, 마그네슘, 산화규소, 리튬, 스트론튬, 철, 망간, 구리, 납, 아연, 알루미늄, 불소, 염소이온 및 황산이온을 포함하는 미네랄 수를 유효성분으로 함유하는 대사성 질환의 예방 또는 개선용 건강기능식품.
제8항에 있어서,
상기 미네랄 수 1L에 30~60 mg의 산화규소(SiO₂)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 건강기능식품.
제8항에 있어서,
상기 대사성 질환은 비만, 당뇨병, 고지혈증, 고콜레스테롤증, 동맥경화증 및 지방간으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는, 건강기능식품.
제10항에 있어서,
상기 당뇨병은 고혈당 및 비만형 제2형 당뇨병인 것을 특징으로 하는, 건강기능식품.