KR20220040856A - 천연 미네랄추출물을 포함하는 미토콘드리아 기능이상 관련 장애 예방, 개선 또는 치료용 조성물 - Google Patents
천연 미네랄추출물을 포함하는 미토콘드리아 기능이상 관련 장애 예방, 개선 또는 치료용 조성물 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 천연 미네랄추출물을 포함하는 미토콘드리아 기능이상 관련 장애 예방, 개선 또는 치료용 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 경도가 100~2,000ppm 인 해양심층수 미네랄추출물을 포함하는 미토콘드리아 기능이상 관련 장애 예방, 개선 또는 치료용 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 조성물은 미토콘드리아 생합성 증진 효과가 매우 뛰어나, 미토콘드리아의 기능 저하, 기능 이상 등으로 인한 질환의 치료제 개발에 매우 유용하게 활용될 수 있다.
본 발명의 조성물은 미토콘드리아 생합성 증진 효과가 매우 뛰어나, 미토콘드리아의 기능 저하, 기능 이상 등으로 인한 질환의 치료제 개발에 매우 유용하게 활용될 수 있다.
Description
본 발명은 천연 미네랄추출물을 포함하는 미토콘드리아 기능이상 관련 장애 예방, 개선 또는 치료용 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 경도가 100~2,000ppm 인 해양심층수 미네랄추출물을 포함하는 미토콘드리아 기능이상 관련 장애 예방, 개선 또는 치료용 조성물에 관한 것이다.
미토콘드리아는 세포의 '발전소(powerhouse)'를 구성하는 필수 소기관(organelle)이다. 이들 소기관 내의 결함은 종종 근육 및 뇌와 같이 고에너지 수요를 갖는 기관들에게 영향을 미치는 여러 심각한 질환을 초래한다. 5000명의 개체(개인)(individual)들 중 적어도 1명의 발병률로, 이는 대사의 선천성 오류(inborn error)의 가장 일반적인 군으로서 인식된다. 더욱이, 프로그램된 세포 사멸(cell death)(세포사(apoptosis))이 미토콘드리아에 의해 유발되기 때문에, 이들 소기관의 결함은 질환을 넘어서는 결과들을 가졌고, 이는 초기에 우리의 관심을 끌었으며, 알츠하이머와 파킨슨병과 같은 신경퇴행성 질환 및 암에서의 관련성이 입증되어 있다. 통상적으로 사용되는 많은 약물, 예컨대 NRTI, 특정 항생제 및 항간질 약물은 미토콘드리아 기능이상을 초래할 수 있다. 지금까지는 이들 질환 상태를 치료 또는 개선하기 위한 어떠한 이용 가능한 효과적인 치료가 존재하지 않는다.
미토콘드리아의 주요한 기능들 중 하나는 산화적 인산화(oxidative phophorylation)(OXPHOS)이다. 분자 아데노신 삼인산(adenosine triphosphate)(ATP)은 세포에서 에너지 "통화(currency)" 또는 에너지 캐리어로서 기능하며, 진핵 세포는, 미토콘드리아에 의해 수행된 생화학 과정으로부터, 예컨대 산화된 NAD+로부터 환원된 NADH + H+를 생성시키는 시트르산 회로로부터, 및 NADH + H+가 NAD+로 산화되는 OXPHOS로부터 그들의 ATP 대부분을 유도한다. NADH + H+의 산화에 의해 방출된 전자들은, 미토콘드리아 호흡 쇄로서 알려져 있는 일련의 단백질 복합체(복합체 I, 복합체 II, 복합체 III 및 복합체 IV)를 왕복한다(shuttle down). 이들 복합체는 미토콘드리아의 내부 막에 매립되어 있다. 복합체 IV는 쇄의 단부에서 전자들을 산소에 전송하며, 이는 물로 환원된다. 이들 전자가 복합체를 가로지름에 따라 방출되는 에너지는, 미토콘드리아의 내부 막을 가로지르는 양성자 구배를 생성하는 데 사용되며, 이는 내부 막을 가로지르는 전기화학적 포텐셜(potential)을 생성시킨다. 또 다른 단백질 복합체, 복합체 V(이는 복합체 I, II, III 및 IV와 직접 연관되어 있지 않음)는 전기화학적 구배에 의해 저장된 에너지를 사용하여서 ADP를 ATP로 변환시킨다.
인간 질환에 대한 미토콘드리아 기능이상의 기여는 이미 1980년대 후반에 인지되었는 데, 이때 개발 과정에서 자연적으로 발생하는 결실(deletion)뿐만 아니라 모계 점 돌연변이(maternally inherited point mutation)가 희귀한 신경학적 증후군(syndrome)과 연관되어 있는 것으로 밝혀졌다. 미토콘드리아 기능이상은 다양한 질환 상태에 기여한다. 일부 미토콘드리아 질환은 미토콘드리아 게놈의 돌연변이 또는 결실에 기인한다. 세포에서 미토콘드리아의 임계 비율에 결함이 있는 경우, 그리고 조직 내에서 이들 세포의 역치 비율이 결함 미토콘드리아를 갖는 경우, 조직 또는 기관 기능이상의 증상들이 발생할 수 있다. 실제적으로 모든 조직이 영향을 받을 수 있으며, 조직이 관여하는 정도에 따라 매우 다양한 증상들이 존재할 수 있다. 미토콘드리아 질환의 일부 예로는 프리이드라이히 실조(Friedreich's ataxia)(FRDA), 레버씨 선천성 시신경병증(Leber's Hereditary Optic Neuropathy)(LHON), 우성유전 시신경 위축(Dominant Optic atrophy)(DOA); 미토콘드리아 근병증, 뇌병증, 고젖산혈증, 뇌졸중(Mitochondrial Myopathy, Encephalopathy, Lactacidosis, Stroke)(MELAS), 불균일 적색근육 섬유를 갖는 근간대성 간질(Myoclonus Epilepsy Associated with Ragged-Red Fibers)(MERRF) 증후군, 레이(Leigh) 증후군, 및 산화적 인산화 장애가 있다. 대부분의 미토콘드리아 질환은 신경퇴행성 질환, 뇌졸중, 실명, 청각 장애, 당뇨병 및 심부전을 포함하는 가속화된 노화의 징후와 증상을 나타내는 아이들에서 수반된다.
이들 미토콘드리아 질환을 앓고 있는 환자에게 허용 가능한 치료는 거의 없다. 약물 이데베논(idebenone)(CoQ10 변형체)은 프리이드라이히 실조의 치료에 대해 승인되었다(문헌 [Benit et al., 2010, Trends Mol Med, 16:210-7]; 문헌 [Klopstock et al., 2011, Brain, 134:2677-86]). 또 다른 화합물, MitoQ10(미토퀴논(mitoquinone))은 미토콘드리아 질환을 치료하기 위해 제안되었지만(US 7,179,928), MitoQ에 대한 임상 결과는 아직 보고되지 않았다.
이에, 본 발명자는 천연에서 유래되는 물질들 중에서 미토콘드리아의 기능이상으로 인한 장애 또는 질환에 대한 예방 또는 치료 효과를 나타내는 물질을 개발하기 위해 예의 연구를 거듭한 결과, 일정한 범위의 경도를 갖는 해양심층수 미네랄추출물이 미토콘드리아 생합성과 기능을 향상시켜 미토콘드리아 기능이상으로 인한 질환에 예방 또는 치료 효과를 나타낼 수 있음을 발견하고 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 경도가 100~2,000ppm인 해양심층수 미네랄추출물을 유효성분으로 포함하는 미토콘드리아 기능이상 관련 질환의 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 경도가 100~2,000ppm인 해양심층수 미네랄추출물을 유효성분으로 포함하는 미토콘드리아 기능이상 관련 질환의 예방 또는 개선용 식품 조성물을 제공하는 것이다.
전술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 경도가 100~2,000ppm인 해양심층수 미네랄추출물을 유효성분으로 포함하는 미토콘드리아 기능이상 관련 질환의 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공한다.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 경도가 100~2,000ppm인 해양심층수 미네랄추출물을 유효성분으로 포함하는 미토콘드리아 기능이상 관련 질환의 예방 또는 개선용 식품 조성물을 제공한다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 경도가 100~2,000ppm인 해양심층수 미네랄추출물을 유효성분으로 포함하는 미토콘드리아 기능이상 관련 질환의 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공한다.
본 발명의 해양심층수(Deep-sea water, DSW)는 200m 이상의 깊이에서 발견되는 해수로 안정적인 천연 자원이며 다른 천연 제품에 비해 무한한 공급이 가능하다. 해양 심층수는 마그네슘 (Mg), 칼슘 (Ca), 칼륨 (K)과 같은 필수 미네랄뿐만 아니라, 인간의 건강에 유익한 미네랄인 크롬(Cr), 셀레늄(Se), 아연(Zn) 및 바나듐(V) 등을 포함하고 있다.
구체적으로, 본 발명의 해양심층수 미네랄 추출물은 경도가 100~2,000ppm으로, 미토콘드리아 생합성과 기능을 증가시키는 효능이 있다.
본 발명의 해양심층수 미네랄 추출물의 경도는 100 내지 2000 일 수 있으며, 바람직하게는 300 내지 2000, 보다 바람직하게는 500 내지 2000, 보다 더 바람직하게는 1000 내지 2000일 수 있다.
본 발명의 해양심층수 미네랄추출물은 그 조성비가 제한되지 않으나, 바람직하게는 마그네슘과 칼슘의 중량비가 1:1 내지 5:1일 수 있으며, 바람직하게는 1:1 내지 4:1, 보다 더 바람직하게는 1:1 내지 3:1, 가장 바람직하게는 2:1 내지 3:1 일 수 있다.
한편, 생체 에너지를 생산하는 중요한 세포 기관인 미토콘드리아의 활성 저하는 여러 가지 질환의 원인이 되기 때문에, 미토콘드리아의 활성화는 건강을 위해 유용성이 높다. 미토콘드리아 관련 질환은 적혈구 세포를 제외한 신체의 모든 세포에 존재하는 전문화된 구획인 미토콘드리아의 부전으로부터 초래된다. 미토콘드리아의 기능이상이 발생하면 세포 내에서 만들어지는 에너지는 점점 줄어들며, 세포 손상 또는 심지어 세포사가 뒤따른다. 이 과정이 신체 전체적으로 반복되면, 이것이 일어나는 사람의 수명은 심각하게 위태롭게 된다. 미토콘드리아 기능이상 관련 질환은 뇌, 심장, 간, 골격근, 신장 및 내분비계 및 호흡계와 같이 에너지를 많이 요구하는 기관에서 가장 흔하게 나타난다.
바람직하게는, 상기 미토콘드리아 기능이상 관련 질환은 프리이드라이히 실조(Friedreich's Ataxia)(FRDA); 콩팥 요세관 산증(renal tubular acidosis); 파킨슨병(Parkinson's disease); 알츠하이머병; 헌팅톤병(Huntington's disease); 전반적 발달 장애(developmental pervasive disorder); 청력 소실(hearing loss); 난청(deafness); 노화; 근간대성 간질(Myoclonic epilepsy); 불균일 적색근육 섬유를 갖는 근간대성 간질(Myoclonic Epilepsy Associated with Ragged-Red Fibers)(MERRF); 레버씨 선천성 시신경병증(Leber's Hereditary Optic Neuropathy)(LHON); 신경병증 실조 망막색소변성(neuropathy ataxia and retinitis pigmentosa)(NARP); 미토콘드리아 근병증; 뇌병증; 뇌졸중(Mitochondrial Myopathy, Encephalopathy, Lactacidosis, Stroke)(MELAS); 레이 증후군(Leigh syndrome); 레이-유사 증후군(Leigh-like syndrome); 우성유전 시신경 위축(Dominant Optic atrophy)(DOA); 컨스-세이어 증후군(Kearns-Sayre Syndrome)(KSS); 알퍼스-후텐로처 증후군(Alpers-Huttenlocher syndrome); 실조 신경병증 스펙트럼(Ataxia Neuropathy spectrum); 만성 진행성 외안근마비(Chronic Progressive External Ophthalmoplegia)(CPEO); 피어슨 증후군(Pearson syndrome); 미토콘드리아 신경위장관 뇌병증(Mitochondrial Neuro-Gastro-Intestinal Encephalopathy)(MNGIE); 셍거즈 증후군(Sengers syndrome); 3-메틸글루타콘 산성뇨, 감각신경성 난청, 뇌병증 및 레이-유사 증후군의 신경-방사선적 발견(MEGDEL); 심근증(cardiomyopathy); 및 뇌근병증(encephalomyopathy)으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
본 발명에서 제공하는 조성물은 미토콘드리아 생합성을 향상시킴으로써 미토콘드리아의 기능 향상에 기여할 수 있고, 다양한 장기에서 발생하는 미토콘드리아의 기능이상을 예방하거나 치료하는 효과를 나타낼 수 있다.
본 발명에 따른 약학적 조성물은 본 발명의 해양심층수 미네랄추출물을 단독으로 함유하거나 또는 하나 이상의 약학적으로 허용되는 담체, 부형제 또는 희석제를 추가로 함유할 수 있다. 상기에서 "약학적으로 허용되는" 이란 생리학적으로 허용되고 인간에게 투여될 때, 활성성분의 작용을 저해하지 않으며 통상적으로 위장 장애, 현기증과 같은 알레르기 반응 또는 이와 유사한 반응을 일으키지 않는 비독성의 조성물을 말한다.
본 발명의 약학적 조성물은 약학적으로 유효한 양의 해양심층수 미네랄추출물을 단독으로 포함하거나 하나 이상의 약학적으로 허용되는 담체를 포함할 수 있다. 본 발명의 약학적 조성물에 해양심층수 미네랄추출물이 0.01 내지 99.99% 포함될 수 있으며, 잔량은 약학적으로 허용 가능한 담체가 차지할 수 있다.
본 발명에 따른 해양심층수 미네랄추출물의 약학적으로 유효한 양으로는 0.001 내지 8mg/day/체중kg, 바람직하게는 0.01 내지 6mg/day/체중kg이다. 그러나, 상기 약학적으로 유효한 양은 질환 및 이의 중증정도, 환자의 연령, 체중, 건강상태, 성별, 투여 경로 및 치료기간 등과 같은 여러 인자에 따라 적절히 변화될 수 있다
약학적으로 허용되는 담체로는 예컨대, 경구 투여용 담체 또는 비경구 투여용 담체를 추가로 포함할 수 있다. 경구 투여용 담체는 락토스, 전분, 셀룰로스 유도체, 마그네슘 스테아레이트, 스테아르산 등을 포함할 수 있다. 또한, 비경구 투여용 담체는 물, 적합한 오일, 식염수, 수성 글루코오스 및 글리콜 등을 포함할 수 있으며, 안정화제 및 보존제를 추가로 포함할 수 있다. 적합한 안정화제로는 아황산수소나트륨, 아황산나트륨 또는 아스코르브산과 같은 항산화제가 있다. 적합한 보존제로는 벤즈알코늄 클로라이드, 메틸- 또는 프로필-파라벤 및 클로로부탄올이 있다. 본 발명의 약학적 조성물은 상기 성분들 이외에 윤활제, 습윤제, 감미제, 향미제, 유화제, 현택제 등을 추가로 포함할 수 있다. 그 밖의 약학적으로 허용되는 담체 및 제제는 다음의 문헌에 기재되어 있는 것을 참고로 할 수 있다(Remington's Pharmaceutical Sciences, 19th ed., Mack Publishing Company, Easton, PA, 1995).
본 발명의 조성물은 인간을 비롯한 포유동물에 어떠한 방법으로도 투여할 수 있다. 예를 들면, 경구 또는 비경구적으로 투여할 수 있다. 비경구적인 투여방법으로는 이에 한정되지는 않으나, 정맥내, 근육내, 동맥내, 골수내, 경막내, 심장내, 경피, 피하, 복강내, 비강내, 장관, 국소, 설하 또는 직장내 투여일 수 있다.
본 발명의 약학적 조성물은 상술한 바와 같은 투여 경로에 따라 경구 투여용 또는 비경구 투여용 제제로 제형화 할 수 있다.
경구 투여용 제제의 경우에 본 발명의 조성물은 분말, 과립, 정제, 환제, 당의정제, 캡슐제, 액제, 겔제, 시럽제, 슬러리제, 현탁액 등으로 당업계에 공지된 방법을 이용하여 제형화될 수 있다. 예를 들어, 경구용 제제는 활성성분을 고체 부형제와 배합한 다음 이를 분쇄하고 적합한 보조제를 첨가한 후 과립 혼합물로 가공함으로써 정제 또는 당의정제를 수득할 수 있다. 적합한 부형제의 예로는 락토즈, 덱스트로즈, 수크로즈, 솔비톨, 만니톨, 자일리톨, 에리스리톨 및 말티톨 등을 포함하는 당류와 옥수수 전분, 밀 전분, 쌀 전분 및 감자 전분 등을 포함하는 전분류, 셀룰로즈, 메틸 셀룰로즈, 나트륨 카르복시메틸셀룰로오즈 및 하이드록시프로필메틸-셀룰로즈 등을 포함하는 셀룰로즈류, 젤라틴, 폴리비닐피롤리돈 등과 같은 충전제가 포함될 수 있다. 또한, 경우에따라 가교결합 폴리비닐피롤리돈, 한천, 알긴산 또는 나트륨 알기네이트 등을 붕해제로 첨가할 수 있다. 나아가, 본 발명의 약학적 조성물은 항응집제, 윤활제, 습윤제, 향료, 유화제 및 방부제 등을 추가로 포함할 수 있다.
또한, 비경구적으로 투여하는 경우 본 발명의 약학적 조성물은 적합한 비경구용 담체와 함께 주사제, 경피 투여제 및 비강 흡입제의 형태로 당 업계에 공지된 방법에 따라 제형화 될 수 있다. 상기 주사제의 경우에는 반드시 멸균되어야 하며 박테리아 및 진균과 같은 미생물의 오염으로부터 보호되어야 한다. 주사제의 경우 적합한 담체의 예로는 이에 한정되지는 않으나, 물, 에탄올, 폴리올(예를 들어, 글리세롤, 프로필렌 글리콜 및 액체 폴리에틸렌 글리콜 등), 이들의 혼합물 및/또는 식물유를 포함하는 용매 또는 분산매질일 수 있다. 보다 바람직하게는, 적합한 담체로는 행크스 용액, 링거 용액, 트리에탄올 아민이 함유된 PBS(phosphate buffered saline) 또는 주사용 멸균수, 10% 에탄올, 40% 프로필렌 글리콜 및 5% 덱스트로즈와 같은 등장 용액 등을 사용할 수 있다.
상기 주사제를 미생물 오염으로부터 보호하기 위해서는 파라벤, 클로로부탄올, 페놀, 소르빈산, 티메로살 등과 같은 다양한 항균제 및 항진균제를 추가로 포함할 수 있다. 또한, 상기 주사제는 대부분의 경우 당 또는 나트륨 클로라이드와 같은 등장화제를 추가로 포함할 수 있다.
경피 투여제의 경우 연고제, 크림제, 로션제, 겔제, 외용액제, 파스타제, 리니멘트제, 에어롤제 등의 형태가 포함된다. 상기에서 "경피 투여"는 약학적 조성물을 국소적으로 피부에 투여하여 약학적 조성물에 함유된 유효한 양의 활성성분이 피부 내로 전달되는 것을 의미한다. 이들 제형은 제약 화학에 일반적으로 공지된 처방서인 문헌(Remington's Pharmaceutical Science, 15th Edition, 1975, Mack Publishing Company, Easton,Pennsylvania)에 기술되어 있다.
흡입 투여제의 경우, 본 발명에 따라 사용되는 화합물은 적합한 추진제, 예를 들면, 디클로로플루오로메탄, 트리클로로플루오로메탄, 디클로로테트라플루오로에탄, 이산화탄소 또는 다른 적합한 기체를 사용하여, 가압 팩또는 연무기로부터 에어로졸 스프레이 형태로 편리하게 전달할 수 있다. 가압 에어로졸의 경우, 투약 단위는 계량된 양을 전달하는 밸브를 제공하여 결정할 수 있다. 예를 들면, 흡입기 또는 취입기에 사용되는 젤라틴 캡슐 및 카트리지는 화합물, 및 락토즈 또는 전분과 같은 적합한 분말 기제의 분말 혼합물을 함유하도록 제형화할 수 있다.
그 밖의 약학적으로 허용되는 담체로는 다음의 문헌에 기재되어 있는 것을 참고로 할 수 있다(Remington'sPharmaceutical Sciences, 19th ed., Mack Publishing Company, Easton, PA, 1995).
또한, 본 발명에 따른 약학적 조성물은 하나 이상의 완충제(예를 들어, 식염수 또는 PBS), 카보하이트레이트(예를 들어, 글루코스, 만노즈, 슈크로즈 또는 덱스트란), 항산화제, 정균제, 킬레이트화제(예를 들어, EDTA 또는 글루타치온), 아쥬반트(예를 들어, 알루미늄 하이드록사이드), 현탁제, 농후제 및/또는 보존제를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명은 또한 경도가 100~2,000ppm인 해양심층수 미네랄추출물을 유효성분으로 포함하는 미토콘드리아 기능이상 관련 질환의 예방 또는 개선용 식품 조성물을 제공한다.
본 발명의 식품 조성물은 기능성 식품(functional food), 영양 보조제(nutritional supplement), 건강식품(health food) 및 식품 첨가제(food additives) 등의 모든 형태를 포함한다. 상기 유형의 식품 조성물은 당 업계에 공지된 통상적인 방법에 따라 다양한 형태로 제조할 수 있다.
예를 들면, 건강식품으로는 본 발명의 해양심층수 미네랄추출물을 차, 쥬스 및 드링크의 형태로 제조하여 음용하도록 하거나, 과립화, 캡슐화 및 분말화 하여 섭취할 수 있다. 또한, 본 발명의 해양심층수 미네랄추출물을 미토콘드리아 기능이상 관련 질환에 대하여 효과가 있다고 알려진 공지의 물질 또는 활성 성분과 함께 혼합하여 조성물의 형태로 제조할 수 있다. 예를 들어 본 발명의 식품 조성물은 해양심층수 미네랄추출물 성분 이외에 미량의 미네랄, 비타민, 지질, 당류 및 공지의 피로회복 효과 또는 미토콘드리아 기능이상 관련 질환의 예방 또는 치료 효과를 가진 성분 등을 추가로 함유할 수 있다. 상기 미네랄로는 칼슘, 철 등 성장기에 필요한 영양성분이 함유될 수 있으며 비타민으로는 비타민 C, 비타민 E, 비타민B1, 비타민 B2, 비타민 B6 등이 함유될 수 있다. 지질로는 알콕시글리세롤 또는 레시틴 등이 함유될 수 있으며 당류로는 프락토올리고당 등이 함유될 수 있다.
또한, 기능성 식품으로는 음료(알콜성 음료 포함), 과실 및 그의 가공식품(예: 과일통조림, 병조림, 잼, 마아말레이드 등), 어류, 육류 및 그 가공식품(예: 햄, 소시지콘비이프 등), 빵류 및 면류(예: 우동, 메밀국수, 라면, 스파게티, 마카로니 등), 과즙, 각종 드링크, 쿠키, 엿, 유제품(예: 버터, 치이즈 등), 식용식물유지, 마아가린, 식물성 단백질, 레토르트 식품, 냉동식품, 각종 조미료(예: 된장, 간장, 소스 등) 등에 본 발명의 해양심층수 미네랄추출물을 첨가하여 제조할 수 있다.
또한, 본 발명의 해양심층수 미네랄추출물을 식품 첨가제의 형태로 사용하기 위해서는 분말 또는 농축액 형태로 제조하여 사용할 수 있다.
본 발명의 식품 조성물 중 해양심층수 미네랄추출물의 바람직한 함량은 식품 조성물 총 중량에 대하여 식품의 전체 중량을 기준으로 0.01∼100%, 바람직하게는 0.1∼50%의 비율로 함유될 수 있다.
본 발명의 조성물은 미토콘드리아 생합성 증진 효과가 매우 뛰어나, 미토콘드리아의 기능 저하, 기능 이상 등으로 인한 질환의 치료제 개발에 매우 유용하게 활용될 수 있다.
도 1은 미토콘드리아 생합성 증가 효과의 정량적 (미토콘드리아 DNA 증가율) 분석 결과이다.
도 2는 미토콘드리아 생합성 증가 효과의 정성적 (미토콘드리아 염색) 분석 결과이다.
도 3a는 지방전구세포에서 미토콘드리아 생합성과 기능에 관련된 미토콘드리아 특이적 유전자 발현의 정량적 분석 결과이다.
도 3b는 간세포에서 미토콘드리아 생합성과 기능에 관련된 미토콘드리아 특이적 유전자 발현의 정량적 분석 결과이다.
도 4는 미토콘드리아 특이 효소 활성 분석에 의한 미토콘드리아 기능의 효과 분석 결과이다.
도 5는 에너지 대사 관련 신호전달물질 활성 분석 결과이다.
도 6은 미토콘드리아 합성 저해제에 의한 AMPK 활성 검증 결과이다.
도 7은 미토콘드리아 합성 저해제에 의한 미토콘드리아 활성 검증 결과이다.
도 2는 미토콘드리아 생합성 증가 효과의 정성적 (미토콘드리아 염색) 분석 결과이다.
도 3a는 지방전구세포에서 미토콘드리아 생합성과 기능에 관련된 미토콘드리아 특이적 유전자 발현의 정량적 분석 결과이다.
도 3b는 간세포에서 미토콘드리아 생합성과 기능에 관련된 미토콘드리아 특이적 유전자 발현의 정량적 분석 결과이다.
도 4는 미토콘드리아 특이 효소 활성 분석에 의한 미토콘드리아 기능의 효과 분석 결과이다.
도 5는 에너지 대사 관련 신호전달물질 활성 분석 결과이다.
도 6은 미토콘드리아 합성 저해제에 의한 AMPK 활성 검증 결과이다.
도 7은 미토콘드리아 합성 저해제에 의한 미토콘드리아 활성 검증 결과이다.
이하, 본 발명을 하기 실시예에 의해 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명이 이들에 의해 제한되는 것은 아니다.
실시예 1: 해양심층수 추출 천연 미네랄 준비
1) 동해에서 취수한 해양심층수를 마이크로 필터(Micro-Filter)에 의해 여과 및 역삼투압장치(RO SYSTEM, Reverse Osmotic System)를 이용하여 여과함으로써 탈염 처리된 물(탈염수)과 미네랄 성분이 포함된 물(미네랄 농축수)로 분리해낸다.
2) 상기 미네랄 농축수를 전기분해하여 미네랄 추출물 (Mg:Ca=3:1과 Mg:Ca=2:1) 성분으로 맞추고 유해성분은 제거하여 정화시킨후 탈염수를 연속적으로 혼합 희석하여, 혼합수의 경도(hardness; 즉, 물에 녹아있는 마그네슘과 칼슘이온에 의해 결정되는 경도)가 100, 500, 1,000, 2,000 인 해양심층수 미네랄추출물를 얻는다.
참고로, 혼합수의 경도 계산법은 하기 식1과 같다.
식1) 경도 = 마그네슘 양(㎎/L) Х 4.1 + 칼슘 양(㎎/L)Х 2.5
경도가 100 (DSW100), 500 (DSW500), 1,000 (DSW1000), 2,000 (DSW2000)인 해양심층수(DSW) (Mg:Ca=3:1 또는 Mg:Ca=2:1)를 실험샘플로 사용한다. 그리고, 경도 2,000의 미네랄 함량을 측정하여 표 1에 나타내었다.
실시예 2: 미토콘드리아 생합성 촉진능
에너지 대사에 대한 해양심층수미네랄 추출물의 효능을 검증하기 위하여 세포내 에너지 대사의 중심축인 미토콘드리아 대사에 대한 효과를 조사했다.
지방전구세포(3T3-L1)와 간세포(FL83B)에서 3:1 또는 2:1 비율의 해양심층수와 동일한 비율의 비교화합물 (CaCl2, MgSO4)을 경도별로 처리하여 미토콘드리아 DNA와 내부 표준 핵 DNA 비율 분석을 통해 미토콘드리아 생합성율을 분석했다.
그 결과, 도 1에 나타낸 바와 같이 3:1 해양심층수에서는 경도 의존적인 생합성 증가가 확인되었고, 특히 경도 2000 처리군은 미토콘드리아 생합성 촉진제인 촉진제1 [ROSIGLITAZONE (ROSI)], 촉진제2 [BEZAFIBRIN (BEZA)], 촉진제3 [AICAR (AC)]의 효과와 비슷한 증가율을 보여주었다. 반면 비율 2:1의 해양심층수에서는 3:1 해양심층수 수준의 증가 효과는 없는 것으로 확인되었다.
그 다음으로, 미토콘드리아 생합성을 정성적으로 분석하기 위하여 미토콘드리아가 막전위 증가에 의해 특이적으로 흡수하는 형광물질인 MITOTRAKER로 세포를 염색하여 분석했다.
그 결과, 도 2에 나타낸 바와 같이 지방전구세포와 간세포에서 해양심층수에 의해 증가된 미토콘드리아 생합성이 증가함을 확인하였다. 또한 동일 비율의 비교화합물보다는 높은 증가효과를 확인하였고, 기존에 알려진 미토콘드리아 기능 촉진제들과는 유사한 미토콘드리아 생합성 증가효과를 확인하였다.
실시예 3: 미토콘드리아 생합성 관련 유전자 발현의 확인
지방전구세포와 간세포에 2:1과 3:1 해양심층수를 경도별로 24 시간 처리 후 미토콘드리아 생합성과 기능에 관련된 핵심 전사인자인 PGC-1α 유전자 발현을 분석한 결과 두 경우 모두 경도 의존적인 유전자 발현 증가를 확인하였다(도 3). 또한 경도 2000 처리군에서는 미토콘드리아 생합성 및 기능 촉진제들인 ROGI, BEZA, AC 처리군과 비슷한 수준의 증가 효과를 확인하였다.
또한, 미토콘드리아 자체의 DNA복제, 구조 기능에 관련된 유전자들의 핵심 전사인자인 Tfam의 유전자 발현의 경우 2:1 3:1 해양심층수 모두 경도 의존적인 유전자 발현 증가 효과를 확인하였고 특히 2:1 해양 심층수 보다 3:1 해양심층수 처리에 의해 높은 유전자 발현 증가 효과를 확인하였다(도 3).
또한, 미토콘드리아 핵심 전사인자의 하나인 NRF1의 유전자 발현의 경우도 2:1 3:1 해양심층수 모두 경도 의존적인 유전자 발현 증가 효과를 확인하였고 특히 지방전구세포보다 간세포에서 2:1 해양 심층수 보다 3:1 해양심층수 처리에 의해 높은 유전자 발현 증가 효과를 확인하였다(도 3).
실시예 4: 미토콘드리아 기능에 대한 효과 검증
해양심층수 미네랄 추출물의 미토콘드리아 기능에 대한 효능을 검증하기 위하여 지방전구세포에 상기 실시예 1에서 제조한 실험샘플(3:1 해양심층수) 을 처리하고 세포내 미토콘드리아 특이 효소 활성을 측정한 결과, TCA cycle의 첫 단계에 참여하는 효소인 Citrate synthase와 산화적 인산화 과정의 중요한 효소 중 하나인 Cytochrome C Oxidase의 활성이 해양심층수의 경도 의존적으로 증가됨을 확인할 수 있었으나, 산화적 인산화단계에서 만들어지는 NAD+합성의 척도인 NAD+/NADH 비율은 변화가 없음을 확인하였다(도 4).
실시예 5: 에너지 대사 관련 신호전달물질 활성 분석
지방전구세포와 간세포에서 에너지대사관련 특이 전사인자인 PGC-1α의 발현과, 에너지대사의 센서로 작용하는 AMPK와 SIRT1활성을 Western Blotting으로 확인하고자 실험을 진행했다.
즉, 해양심층수에 의한 미토콘드리아 합성과 기능 증가 효과에 대한 작용기전을 알아보기 위해서, 지방전구세포와 간세포에 2:1과 3:1 해양심층수를 경도별로 24 시간 처리 후 미토콘드리아 생합성과 기능에 관련된 핵심 전사인자인 PGC-1α의 단백질 발현을 분석한 결과, 3:1 해양심층수의 경우 경도 의존적인 증가 효과를 보였다. 특히 3:1 해양심층수 처리군은 미토콘드리아 생합성 촉진제인 촉진제1 [ROSIGLITAZONE (ROSI)], 촉진제2 [BEZAFIBRIN (BEZA)], 촉진제3 [AICAR (AC)]의 증가효과보다 우수한 효과를 보여주었다(도 5).
한편, AMP-activated protein kinase (AMPK)와 sirtuin 1 (SIRT)1은 세포 내의 에너지 항상성 유지의 센서 역할을 하는 주요 효소들이다. 이에 AMPK와 SIRT1활성을 Western Blotting으로 확인한 결과, 2:1과 3:1 해양심층수 모두 경도 의존적인 인산화 및 단백질 발현 증가 효과를 확인하였고, 특히 2:1 해양 심층수보다 3:1 해양심층수 처리에 의해 높은 증가 효과를 확인하였다(도 5).
보다 자세한 해양심층수 미네랄 추출물에 의한 신호전달물질의 활성증가 기전을 검증하기 위하여 지방전구세포에 해양심층수(경도2000)와 미토콘드리아 생합성 및 관련 신호전달물질의 저해제를 단독 혹은 혼합하여 24 시간 처리 후 에너지대사관련 주요 단백질의 하나인 AMPK의 활성을 Western Blotting으로 확인한 결과, 해양심층수에 의한 AMPK의 활성증가는 AMPK의 특이적 저해제(compound c, CC)에 의해 부분적으로 활성이 감소하였고, 미토콘드리아 생합성 저해제(etidiumbromide, EtBr)와 SIRT1 저해제(nicotinamide, NA)에 의해 급격히 감소됨을 확인할 수 있었다(도 6).
또한, 같은 조건에서 실험한 세포에서 추출한 DNA를 이용하여 미토콘드리아 생합성을 정량적 실시간 PCR을 실시하여 분석한 결과, 위와 동일한 결과를 확인할 수 있었다(도 7).
본 발명의 조성물은 미토콘드리아 생합성 증진 효과가 매우 뛰어나, 미토콘드리아의 기능 저하, 기능 이상 등으로 인한 질환의 치료제 개발에 매우 유용하게 활용될 수 있다.
Claims (7)
- 경도가 100~2,000ppm인 해양심층수 미네랄추출물을 유효성분으로 포함하는 미토콘드리아 기능이상 관련 질환의 예방 또는 치료용 약학적 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 해양심층수 미네랄추출물은 마그네슘과 칼슘의 중량비가 1:1 내지 5:1인 것을 특징으로 하는 약학적 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 조성물은 미토콘드리아 생합성 촉진능을 나타내는 것을 특징으로 하는 약학적 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 미토콘드리아 기능이상 관련 질환은 프리이드라이히 실조(Friedreich's Ataxia)(FRDA); 콩팥 요세관 산증(renal tubular acidosis); 파킨슨병(Parkinson's disease); 알츠하이머병;; 헌팅톤병(Huntington's disease); 전반적 발달 장애(developmental pervasive disorder); 청력 소실(hearing loss); 난청(deafness); 노화; 근간대성 간질(Myoclonic epilepsy); 불균일 적색근육 섬유를 갖는 근간대성 간질(Myoclonic Epilepsy Associated with Ragged-Red Fibers)(MERRF); 레버씨 선천성 시신경병증(Leber's Hereditary Optic Neuropathy)(LHON); 신경병증 실조 망막색소변성(neuropathy ataxia and retinitis pigmentosa)(NARP); 미토콘드리아 근병증; 뇌병증; 뇌졸중(Mitochondrial Myopathy, Encephalopathy, Lactacidosis, Stroke)(MELAS); 레이 증후군(Leigh syndrome); 레이-유사 증후군(Leigh-like syndrome); 우성유전 시신경 위축(Dominant Optic atrophy)(DOA); 컨스-세이어 증후군(Kearns-Sayre Syndrome)(KSS); 알퍼스-후텐로처 증후군(Alpers-Huttenlocher syndrome); 실조 신경병증 스펙트럼(Ataxia Neuropathy spectrum); 만성 진행성 외안근마비(Chronic Progressive External Ophthalmoplegia)(CPEO); 피어슨 증후군(Pearson syndrome); 미토콘드리아 신경위장관 뇌병증(Mitochondrial Neuro-Gastro-Intestinal Encephalopathy)(MNGIE); 셍거즈 증후군(Sengers syndrome); 3-메틸글루타콘 산성뇨, 감각신경성 난청, 뇌병증 및 레이-유사 증후군의 신경-방사선적 발견(MEGDEL); 심근증(cardiomyopathy); 및 뇌근병증(encephalomyopathy)으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 약학적 조성물.
- 경도가 100~2,000ppm인 해양심층수 미네랄추출물을 유효성분으로 포함하는 미토콘드리아 기능이상 관련 질환의 예방 또는 개선용 식품 조성물.
- 제5항에 있어서, 상기 해양심층수 미네랄추출물은 마그네슘과 칼슘의 중량비가 1:1 내지 5:1인 것을 특징으로 하는 식품 조성물.
- 제5항에 있어서, 상기 식품 조성물은 건강기능성식품인 것을 특징으로 하는 식품 조성물.
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| KR1020200124090A KR20220040856A (ko) | 2020-09-24 | 2020-09-24 | 천연 미네랄추출물을 포함하는 미토콘드리아 기능이상 관련 장애 예방, 개선 또는 치료용 조성물 |
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| KR1020200124090A KR20220040856A (ko) | 2020-09-24 | 2020-09-24 | 천연 미네랄추출물을 포함하는 미토콘드리아 기능이상 관련 장애 예방, 개선 또는 치료용 조성물 |
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ID=80935042
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