KR20220064011A - 적단심계 무궁화 추출물을 유효성분으로 함유하는 골다공증 예방 및 치료용 조성물 - Google Patents

적단심계 무궁화 추출물을 유효성분으로 함유하는 골다공증 예방 및 치료용 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 적단심계 무궁화 추출물을 유효성분으로 함유하는 골다공증 예방 및 치료용 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 적단심계 무궁화인 난파 당년지의 추출물을 유효성분으로 함유하는 골다공증 예방 및 치료용 약학적 조성물, 또는 골다공증 예방 및 개선용 건강식품 조성물에 관한 것이다. 본 발명에 따른 적단심계 무궁화 난파 품종 당년지 추출물이 파골세포 분화를 강력히 억제하고 파골세포의 분화의 분자 마커인 TRAP의 활성을 억제하나 파골세포 분화에 관여하는 전구세포인 대식세포에서는 세포 독성을 나타내지 않으므로 골다공증에 우수한 예방 및 치료 효과를 가질 수 있는 활성성분으로 유용하게 사용될 수 있다.

Description

적단심계 무궁화 추출물을 유효성분으로 함유하는 골다공증 예방 및 치료용 조성물{Composition for prevention and treatment of osteoporosis containing extracts of Jeoktanshim group of Hibiscus syriacus as an active ingredient}
본 발명은 적단심계 무궁화 추출물을 유효성분으로 함유하는 골다공증 예방 및 치료용 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 적단심계 무궁화인 난파 당년지의 추출물을 유효성분으로 함유하는 골다공증 예방 및 치료용 약학적 조성물, 또는 골다공증 예방 및 개선용 건강식품 조성물에 관한 것이다.
골다공증(osteoporosis)은 골흡수와 골형성의 균형이 무너져 발생하는 것으로 골형성보다 과다하게 골 흡수가 진행되는데 기인한 질환으로, 골다공증은 골 조직의 석회가 감소되어 골의 치밀질이 엷어지고 그로 인해 골수강(骨髓腔)이 넓어지고, 증세가 진전됨에 따라 골이 약해지기 때문에 작은 충격에도 골절되기 쉽다.
골조직은 조골세포에 의해 형성되고 파골세포에 의해 파괴 흡수가 끊임없이 반복되는 동적인 조직이다. 골의 항상성은 파골 세포(osteoclast)에 의한 골 흡수(bone resoprtion)와 조골세포(osteoblast)에 의한 골 형성(bone formation)의 대등한 작용에 의한 리모델링 과정(bone remodeling)이 지속적으로 조절되어 유지된다.
그러나 파골 세포의 지나친 활성이나 조골세포 활성의 저하는 리모델링 과정의 불균형을 초래하여, 골다공증(osteoporosis)과 같은 성인 골격계 질환을 유도한다. 이러한 불균형을 해소하기 위해서 일반적으로 파골세포의 지나친 활성을 억제하거나, 조골세포의 활성을 촉진시키거나, 또는 파골 세포의 활성을 억제하고 조골세포의 활성을 촉진하는 방법이 사용되고 있으며, 이들은 골다공증의 치료에 대한 효과적인 치료적 접근 방법으로 인지되고 있다.
파골세포는 조혈모세포의 단핵구로부터 유래되는 세포로서, 마우스의 RAW264.7 단핵구 세포는 RANKL(receptor activator of nuclear factor κB (RANK) ligand)에 의해 융합하여 다핵 파골세포(multinucleated osteoclasts)로 분화된다(참조: Boyle WJ, Simonet WS, Lacey DL. Osteoclast differentiation and activation. Nature. 2003 May 15;423(6937):337-42). 이러한 분화 과정은 세포 외부의 RANKL이 RANK에 결합하여 미토겐 활성 단백질 키나아제(mitogen-activated protein kinase, MAPK)의 활성을 촉진하고, 이는 NF-κB라는 전사 인자가 핵 내로 들어가서 파골세포 분화와 관련된 TRAP(tartrate-resistant acid phosphatase), MMP-9(matrix metalloproteinase-9), c-Src 티로신 키나아제(tyrosine kinase) 등의 발현을 증가시킴으로써 가능한데, 이러한 과정으로 형성된 다핵 파골세포는 무기질 골(mineralized bone)을 흡수할 수 있다. 또한, RANKL이 RANK에 결합하면 TRAF6(tumor necrosis factor receptor-associated factor 6)의 활성을 촉진시켜 MAPK, 또는 NF-κB, AP-1, NFATc1과 같은 전사인자들의 활성을 촉진시킨다(참조: Lee ZH, Kim HH. Signal transduction by receptor activator of nuclear factor kappa B in osteoclasts. Biochem Biophys Res Commun. 2003 May 30;305(2):211-4.). 특히, 파골세포의 생존 및 골 흡수 능력에서 중요한 역할을 하는 신호전달 분자로 밝혀진 ERK와 NF-κB에 의해 파골세포 분화에 특이적인 AP-1 또는 NFAT가 조절될 수 있다고 보고되어 있다. 따라서, RANKL에 의해 활성화되는 신호전달 경로의 차단은 골다공증을 비롯한 골 질환의 치료를 위한 치료적 접근 방법 중 하나로 인지되고 있다.
파골세포를 활성화시키는 중요한 싸이토카인은 Receptor activator of nuclear fractor-κB ligand (RANKL)로서 조골세포 또는 활성화된 면역세포에서 생성된다. 생성된 RANKL은 파골세포 및 전구세포에 위치한 수용체(RANK)와 결합하여 파골세포의 형성과 활성을 촉진시킨다. 또한 RANKL에 대한 생체 내 길항제인 Osteoprotegerin (OPG)가 존재하고 있다. 결국, RANKL과 OPG의 균형에 의하여 파골세포의 형성과 활성이 조절되는 것이다. 그러나 골 흡수를 자극하는 원인(에스트로겐 결핍, 부갑상선 호르몬 항진증 등)이 발생하게 되면 OPG와 RANKL의 균형이 깨지게 되어 파골세포가 활성화되어 골 흡수가 촉진되는 것이다. 활성화된 파골세포는 골 표면에 부착하여 강한 골 용해물질을 분비한다. 골 단백 용해제 중 하나인 카텝신(cathepsin) K가 파골세포 특이적으로 생성 분비되며, 풍부한 칼시토닌 수용체(calcitonin receptor, Cal-R)와 TRAP이 존재하며 실제적으로 골 흡수 작용을 하는 산 생성이 활발하고, acting ring을 형성하여 골 기질을 흡수한다고 알려졌다. 따라서 이들의 억제를 통하여 골 흡수 억제 효과를 이끌어낼 수 있을 것이다. 골 흡수를 억제하기 위해 파골 전구세포에서 파골세포로의 분화를 차단하는 분화 과정의 초기단계 저해와 분화된 파골세포의 사멸을 유도하여 골 흡수 과정을 저해하는 연구가 진행되고 있다. 골 흡수 억제제로는 칼슘, 비타민 D, 칼시토닌, 여성호르몬, 티볼론, 선택적 에스트로겐 수용체조절제(selective estrogen receptor modulator, SERM), 비스포스포네이트 등이 이용되고 있다. 그러나 이들 치료법들은 비전형적 골절, 체중증가, 위장장애, 자궁내막암과 유방암 발병 및 하악골 괴사 등 일부 부작용이 보고되고 있다.
무궁화(無窮花, Hibiscus syriacus)는 아욱과의 낙엽관목이다. 작은키나무로, 1~ 2미터의 높이에 팔목 정도의 굵기로 자란다. 줄기는 흰빛이 도는 회색을 띠고 있으며, 어린 가지에 있는 털은 자라면서 점차 없어진다. 달걀 모양 또는 마름모형 달걀 모양인 잎은 어긋나며, 세 갈래로 얕게 갈라진다. 잎자루는 짧고, 잎 가장자리에는 고르지 않은 톱니가 있다. 꽃은 7월 초부터 10월 중순까지 개화하며 새로 자란 가지의 잎겨드랑이에서 한 송이씩 핀다. 대부분의 품종은 이른 새벽에 꽃이 새로 피었다가 오후에는 오므라들기 시작하고 해질 무렵에는 꽃이 떨어지기를 반복하지만 반겹꽃이나 겹꽃 계통에 속하는 일부 품종의 경우 2~3일간 피어있기도 한다. 꽃의 모양은 대부분 종 모양으로 생겼으며 꽃자루는 짧은 편이다. 꽃 색깔은 붉은색, 분홍색, 연분홍색, 보라색, 자주색, 파란색, 흰색 등 다양하다. 꽃잎에는 보통 밑부분에 단심이라고 하여 색이 더 짙은 부분이 있는데, 이 곳에서 바깥쪽으로 같은 색깔의 선들이 뻗고 있다. 긴 타원형 열매는 방이 다섯 개로 나뉘며 완전히 익으면 갈라져서 씨를 퍼뜨린다. 씨는 편평하며 긴 털이 있다.
무궁화는 70여 종의 고유품종을 포함하여 국·내외에 250여 품종이 있으며, 우리나라에도 150여 품종이 있다.
꽃잎의 모양에 따라 보통 홑꽃, 반겹꽃, 겹꽃으로 무궁화의 계통을 구분할 수 있다. 홑꽃은 5개의 꽃잎으로 이루어져 있고 완전한 형태의 암술과 수술을 갖추고 있으며 지름이 약 6~10cm이다. 반겹꽃은 수술이 속꽃잎으로 발달한 것이며, 겹꽃은 암술까지 모두 속꽃잎으로 발달한 것이다.
꽃잎의 색깔에 따라 배달계, 단심계, 아사달계로 무궁화의 계통을 구분할 수도 있다. 단심계는 다시 백단심계, 적단심계, 자단심계, 청단심계로 구분할 수 있다. 백단심계는 백색계통의 꽃에 단심이 있는 꽃이고, 적단심계는 적색계통의 꽃에 단심이 있는 꽃이며, 자단심계는 자색계통의 꽃에 단심이 있는 꽃이고, 청단심계는 보라색계통의 꽃에 단심이 있는 꽃이다(참조: 《글로벌세계대백과사전》. 도서출판 범한. 2004. ISBN 89-8048-326-0; 및 권해연, 김세현, 박형순 (2012년 12월). <나라꽃 무궁화 재배 및 관리>. 국립산림과학원. ISBN 978-89-8176-949-9).
한편, 종래 무궁화의 품종에 따라 성분이나 효능에 차이가 있음이 알려져 있다. 예를 들면, 종별 무궁화 분말의 항산화활성 및 품질특성 연구(J. Korean Soc. Food Cult, 32(4):295-302. 2017)에서 적단심계인 환희, 홍단심계 삼천리, 백단심계 화합, 배달계 백구 등의 총 폴리페놀 함량과 그에 따른 항산화 효능을 분석한 결과 품종별 차이가 있었고, 효능은 환희 품종이 우수한 것으로 나타나는 것을 기재하고 있고, 무궁화의 피부보호와 항염증 효과 연구결과(Phcog Mag, Volume 16, Issue 67, 183-191, 2020)에 따르면 부위별 추출물의 성분의 차이가 나고 화합물의 함유량에 따라 생리활성의 효능의 차이가 나타나는 것을 기재하고 있다.
이에, 본 발명자들은 무궁화 추출물을 이용한 골대사 질환 치료제를 개발하기 위해 노력하던 중, 무궁화 당년지 추출물 32종의 파골세포 분화 억제 효능 검정한 결과 무궁화 당년지 추출물 중 적단심계 난파 품종 당년지 추출물이 파골세포 분화를 가장 강력히 억제하고, 파골세포의 분화의 분자 마커인 TRAP의 활성을 억제하나 파골세포 분화에 관여하는 전구세포인 대식세포에서는 세포 독성을 나타내지 않으며, 특히 적단심계 당년지 추출물이 흰꽃 당년지 추출물에 비해 현저히 우수한 활성을 나타냄을 확인하여, 골다공증에 우수한 치료효과를 가질 수 있는 활성성분으로 제공될 수 있음을 규명함으로써, 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 적단심계 무궁화 추출물을 이용하여 파골세포 분화를 억제하여 골형성을 촉진시키고 골흡수를 억제시키는 효능을 가지고 독성이 없는 골다공증 예방, 개선 또는 치료용 조성물을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 적단심계 무궁화 추출물을 유효성분으로 함유하는 골다공증 예방 및 치료용 약학적 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 적단심계 무궁화의 가지, 특히 당년지(當年枝) 추출물을 유효성분으로 함유하는 골다공증 예방 및 치료용 약학적 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 적단심계 무궁화 추출물을 유효성분으로 함유하는 골다공증 예방 및 개선용 건강식품을 제공한다.
또한, 본 발명은 적단심계 무궁화의 가지, 특히 당년지(當年枝) 추출물을 유효성분으로 함유하는 골다공증 예방 및 개선용 건강식품을 제공한다.
또한, 본 발명은 적단심계 무궁화 추출물을 유효성분으로 함유하는 골 대사질환의 예방 및 치료용 약학적 조성물을 제공한다.
아울러, 본 발명은 적단심계 무궁화 추출물을 유효성분으로 함유하는 골 대사질환의 예방 및 개선용 건강식품을 제공한다.
본 발명에 따른 적단심계 무궁화 추출물은 파골세포 분화를 억제하고, 파골세포의 분화의 분자 마커인 TRAP의 활성을 억제하며, 파골세포 분화에 관여하는 전구세포인 대식세포에서는 세포 독성을 나타내지 않는다.
특히, 본 발명에 따른 적단심계 무궁화의 당년지 추출물은 자단심계, 백단삼계 또는 순백색의 꽃색 품종의 당년지(가지 부위) 또는 다른 부위의 추출물에 비해 현저히 우수한 파골세포 분화 억제 효과를 나타냄으로써, 골다공증에 우수한 치료 효과를 가지고 있다.
도 1은 꽃색에 따른 무궁화 당년지 추출물들의 파골세포 분화 바이오마커인 TRAP 활성의 억제 효능 검정 결과를 보여주는 그림이다.
도 2는 난파 품종 무궁화 당년지 에탄올 추출물의 대식세포(파골세포 전구세포)에 대한 농도별 세포 독성 평가 결과를 보여주는 그림이다.
도 3은 난파 품종 무궁화 당년지 에탄올 추출물의 파골세포 분화에 대한 농도별 억제 효능 평가 결과를 보여주는 그림이다.
도 4는 난파 품종 무궁화 당년지 에탄올 추출물의 파골세포로 분화된 세포 수 평가 결과를 보여주는 그림이다.
도 5는 난파 품종 무궁화 당년지 에탄올 추출물의 파골세포 분화 마커인 TRAP의 농도별 활성 억제 효능 평가 결과를 보여주는 그림이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가진다.
본 발명은 적단심계 무궁화 추출물을 유효성분으로 함유하는 골다공증 예방 및 치료용 약학적 조성물을 제공한다.
상기 적단심계 무궁화 추출물은
1) 건조한 적단심계 무궁화를 분말로 만들거나 세절한 후 추출용매를 가하여 추출하는 단계;
2) 단계 1)의 추출물을 식힌 후 여과하는 단계; 및
3) 단계 2)의 추출물을 감압농축한 후 동결건조하는 단계를 포함하는 제조방법에 의해 제조되는 것이 바람직하다.
상기 적단심계 무궁화는 재배한 것 또는 시판되는 것 등 제한 없이 사용할 수 있다.
상기 적단심계 무궁화는 가지, 잎, 줄기 및 뿌리 부위가 모두 사용가능하며, 가지 부위를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 추출용매는 물, 알코올 또는 이들의 혼합물인 것이 바람직하고, 상기 알코올로는 C1 ~ C4 저급 알코올을 이용하는 것이 바람직하며, 저급 알코올로는 에탄올 또는 메탄올을 이용하는 것이 바람직하고, 에탄올을 이용하는 것이 더욱 바람직하다.
상기 추출방법으로는 진탕추출 또는 환류추출을 이용하는 것이 바람직하나 이에 한정하지 않는다. 상기 추출용매를 건조된 적단심계 무궁화의 총 분량에 2 내지 10배 첨가하여 추출하는 것이 바람직하다. 또한, 추출온도는 10 ~ 100℃인 것이 바람직하며, 15 ~ 35℃인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 추출시간은 1일 ~ 7일이 바람직하며, 1일 ~ 5일이 더욱 바람직하다. 추출 횟수는 1 ~ 5회인 것이 바람직하며, 2 ~ 4회 반복 추출하는 것이 더욱 바람직하다.
상기 감압농축은 감압농축기를 이용하는 것이 바람직하고 회전진공농축기를 이용하는 것이 더욱 바람직하다. 상기 감압농축은 10 ~ 70℃에서 농축하는 것이 바람직하고 10 ~ 50℃에서 농축하는 것이 더욱 바람직하다.
상기 추출물은 파골세포 분화를 억제하고, 파골세포의 분화의 분자 마커인 TRAP(Tartrate-resistant acid phosphatase)의 활성을 억제하며, 파골세포 분화에 관여하는 전구세포인 대식세포에서는 세포 독성을 나타내지 않는다.
본 발명의 실시예에 따르면, 적단심계 무궁화 추출물은 꽃색의 붉은색으로 갈수록 파골세포 형성 억제 효능이 우수한 것으로 나타나고, 적심단계인 난파 당년지 추출물은 파골세포 분화 및 활성을 효율적으로 억제함을 확인하였으며, 또한 파골세포의 전구세포인 마크로파지에서 파골세포 분화 억제 효능을 나타내는 농도에서는 세포 독성을 나타내지 않는 것으로 보아 난파 당년지 추출물의 우수한 파골세포 억제능력과 안전성을 확인할 수 있었다. 이는 파골세포 분화 및 형성이 과도하여 나타나는 인체의 질병인 치주염, 관절염 및 골다공증에서 활용할 수 있는 활성성분으로 제공될 수 있음을 알 수 있었다.
본 발명의 약학적 조성물은 상기 성분에 추가로 동일 또는 유사한 기능을 나타내는 유효성분을 1종 이상 함유할 수 있다. 본 발명의 약학적 조성물은, 조성물 총 중량에 대하여 무궁화 적단심계 추출물을 0.0001 내지 10 중량%로, 바람직하게는 0.001 내지 1 중량%를 포함할 수 있다.
본 발명의 약학적 조성물이 적용될 수 있는 개체는 척추동물이고 바람직하게는 포유동물이며, 이는 인간, 돼지, 소, 말, 양, 염소, 쥐, 토끼, 기니아피그, 햄스터, 개, 고양이, 침팬지, 고릴라 등을 모두 포함한다.
본 발명의 약학적 조성물은 경구 또는 비경구 투여할 수 있으며, 비경구 투여시 피부 외용 또는 복강내주사, 직장내주사, 피하주사, 정맥주사, 근육내 주사 또는 흉부내 주사 주입방식을 선택하는 것이 바람직하다.
본 발명의 약학적 조성물은 통상적으로 사용되는 부형제, 붕해제, 감미제, 활택제, 향미제 등을 추가로 포함할 수 있다. 상기 붕해제로는 전분글리콜산나트륨, 크로스포비돈, 크로스카멜로스나트륨, 알긴산, 카르복시메틸셀룰로오스 칼슘, 카르복시 메틸셀룰로오스 나트륨, 키토산, 구아검, 저치환도히드록시프로필셀룰로오스, 마그네슘 알루미늄 실리케이트, 폴라크릴린 칼륨 등이 있다. 또한, 본 발명에 따른 약학적 조성물은 약제학적으로 허용가능한 첨가제를 더 포함할 수 있으며, 이때 약제학적으로 허용가능한 첨가제로는 전분, 젤라틴화 전분, 미결정셀룰로오스, 유당, 포비돈, 콜로이달실리콘디옥사이드, 인산수소칼슘, 락토스, 만니톨, 엿, 아라비아고무, 전호화전분, 옥수수전분, 분말셀룰로오스, 히드록시프로필셀룰로오스, 오파드라이, 전분글리콜산나트륨, 카르나우바 납, 합성규산알루미늄, 스테아린산, 스테아린산마그네슘, 스테아린산알루미늄, 스테아린산칼슘, 백당, 덱스트로스, 소르비톨, 탈크 등이 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 약제학적으로 허용가능한 첨가제는 상기 약학적 조성물에 대해 0.1 ~ 90 중량부 포함되는 것이 바람직하다.
본 발명의 약학적 조성물은, 경구투여를 위한 고형 제제에로는 산제, 과립제, 정제, 캡슐제, 연질캅셀제, 환 등이 포함된다. 경구를 위한 액상 제제로는 현탁제, 내용액제, 유제, 시럽제, 에어로졸 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 제제로는 각각 통상의 방법에 따라 산제, 과립제, 정제, 캡슐제, 멸균된 수용액, 액제, 비수성용제, 현탁제, 에멀젼, 시럽, 좌제, 에어로졸 등의 외용제 및 멸균 주사제제의 형태로 제형화하여 사용될 수 있으며, 바람직하게는 크림, 젤, 패취, 분무제, 연고제, 경고제, 로션제, 리니멘트제, 파스타제 또는 카타플라스마제의 피부 외용 약학적 조성물을 제조하여 사용할 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 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 사용될 수 있다.
본 발명의 약학적 조성물은, 바람직한 투여량으로는 체내에서 활성성분의 흡수도, 불활성화율 및 배설속도, 환자의 연령, 성별 및 상태, 치료할 질병의 중증 정도에 따라 다르지만, 당업자에 의해 적절하게 선택될 수 있다. 그러나 바람직한 효과를 위해서, 경구 투여제의 경우 일반적으로 성인에게 1일에 체중 1 kg당 본 발명의 약학적 조성물을 1일 0.0001 내지 100 ㎎/㎏으로, 바람직하게는 0.001 내지 100 ㎎/㎏으로 투여하는 것이 좋다. 투여는 하루에 한번 투여할 수도 있고, 수회 나누어 투여할 수도 있다. 상기 투여량은 어떠한 면으로든 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.
본 발명의 약학적 조성물은 골다공증 예방 또는 치료를 위하여 단독으로, 또는 수술, 방사선 치료, 호르몬 치료, 화학 치료 및 생물학적 반응 조절제를 사용하는 방법들과 병용하여 사용할 수 있다.
본 발명의 약학적 조성물은 독성 및 부작용은 거의 없으므로 장기간 복용 시에도 안심하고 사용할 수 있는 조성물이다.
또한, 본 발명은 적단심계 무궁화 추출물을 유효성분으로 함유하는 골다공증 예방 및 개선용 건강식품을 제공한다.
상기 건강식품은 건강기능식품 또는 건강보조식품을 모두 포함한다.
상기 적단심계 무궁화는 가지, 잎, 줄기 및 뿌리 부위가 모두 사용가능하며, 가지 부위를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 추출물은 추출용매로서 물, 알코올 또는 이들의 혼합물인 것이 바람직하고, 상기 알코올로는 C1 ~ C4 저급 알코올을 이용하는 것이 바람직하며, 저급 알코올로는 에탄올 또는 메탄올을 이용하는 것이 바람직하고, 에탄올을 이용하는 것이 더욱 바람직하다.
본 발명의 실시예에 따르면, 적단심계 무궁화 추출물은 꽃색의 붉은색으로 갈수록 파골세포 형성 억제 효능이 우수한 것으로 나타나고, 적심단계인 난파 당년지 추출물은 파골세포 분화 및 활성을 효율적으로 억제함을 확인하였으며, 또한 파골세포의 전구세포인 마크로파지에서 파골세포 분화 억제 효능을 나타내는 농도에서는 세포 독성을 나타내지 않는 것으로 보아 난파 당년지 추출물의 우수한 파골세포 억제능력과 안전성을 확인할 수 있었다. 이는 파골세포 분화 및 형성이 과도하여 나타나는 인체의 질병인 치주염, 관절염 및 골다공증에서 활용할 수 있는 활성성분으로 제공될 수 있음을 알 수 있었다.
상기 건강식품 조성물은 상기 추출물을 조성물 총 중량을 기준으로 0.0001 ~ 10 중량%의 양으로 함유할 수 있고, 조성물 총 중량을 기준으로 0.001 ~ 1 중량%의 양으로 함유할 수 있다.
상기 건강식품 조성물은 당해 기술분야에 공지되어 있는 통상적인 건강기능식품의 제형으로 제제화될 수 있고, 과립제, 정제, 환제, 현탁액, 에멀젼, 시럽제, 드링크제 등으로 제조될 수 있으며, 상기 건강기능식품의 종류에는 특별한 제한이 없다.
상기 건강식품 조성물은 유효성분 이외에 식품학적으로 허용 가능한 첨가제를 포함할 수 있고, 예로는 여러 가지 영양제, 비타민, 광물(전해질), 합성 풍미제 및 천연 풍미제 등의 풍미제, 착색제 및 충진제, 펙트산 및 그의 염, 알긴산 및 그의 염, 유기산, 보호성 콜로이드 증점제, pH 조절제, 안정화제, 방부제, 글리세린, 알콜, 탄산화제 등이 포함되지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 본 발명은 적단심계 무궁화 추출물을 유효성분으로 함유하는 골다공증 예방 및 개선용 식품 조성물을 제공한다.
상기 식품 조성물은 본 발명의 추출물을 그대로 첨가하거나 다른 식품 또는 식품 성분과 함께 사용될 수 있고, 통상적인 방법에 따라 적절하게 사용될 수 있다. 유효 성분의 혼합양은 사용 목적(예방, 건강 또는 위생)에 따라 적합하게 결정될 수 있다. 일반적으로, 식품 또는 음료의 제조시에 본 발명의 추출물은 원료에 대하여 15 중량부 이하, 바람직하게는 10 중량부 이하의 양으로 첨가된다. 그러나 건강 및 위생을 목적으로 하거나 또는 건강 조절을 목적으로 하는 장기간의 섭취의 경우에는 상기 양은 상기 범위 이하일 수 있으며, 안전성 면에서 아무런 문제가 없기 때문에 유효성분은 상기 범위 이상의 양으로도 사용될 수 있다.
상기 식품 조성물의 상기 식품의 종류에는 특별한 제한은 없다. 본 발명의 추출물을 첨가할 수 있는 식품의 예로는 육류, 소세지, 빵, 쵸코렛, 캔디류, 스넥류, 과자류, 피자, 라면, 기타 면류, 껌류, 아이스크림류를 포함한 낙농제품, 각종 스프, 음료수, 차, 드링크제, 알콜 음료 및 비타민 복합제 등이 있으며, 통상적인 의미에서의 기능성 식품을 모두 포함한다.
상기 식품 조성물은 여러 가지 향미제 또는 천연 탄수화물 등을 추가 성분으로서 함유할 수 있다. 상술한 천연 탄수화물은 포도당, 과당과 같은 모노사카라이드, 말토스, 슈크로스와 같은 디사카라이드, 및 덱스트린, 사이클로덱스트린과 같은 폴리사카라이드, 자일리톨, 소르비톨, 에리트리톨 등의 당알콜이다. 감미제로서는 타우마틴, 스테비아 추출물과 같은 천연 감미제나, 사카린, 아스파르탐과 같은 합성 감미제 등을 사용할 수 있다.
상기 식품 조성물은 여러 가지 영양제, 비타민, 전해질, 풍미제, 착색제, 펙트산 및 그의 염, 알긴산 및 그의 염, 유기산, 보호성 콜로이드 증점제, pH 조절제, 안정화제, 방부제, 글리세린, 알콜, 탄산 음료에 사용되는 탄산화제 등을 함유할 수 있다. 이러한 첨가제의 비율은 크게 중요하진 않지만 본 발명의 기능성 식품 100 중량부당 0.01~0.1 중량부의 범위에서 선택되는 것이 일반적이다.
또한, 본 발명은 적단심계 무궁화 추출물을 유효성분으로 함유하는 골 대사질환의 예방 및 치료용 약학적 조성물을 제공한다.
아울러, 본 발명은 적단심계 무궁화 추출물을 유효성분으로 함유하는 골 대사질환의 예방 및 개선용 건강식품을 제공한다.
상기 골 대사 질환으로는 골감소증, 골연화증, 칼슘조절 이상(고칼슘혈증, 저칼슘혈증), 근골격 합병증, 류마티스성 관절염, 퇴행성 관절염, 치주질환, 염증성 치조골 흡수질환, 염증성 뼈흡수 질환 및 파게트병(Paget's disease)으로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나일 수 있다.
이하, 하기 실시예 및 실험예를 통해 본 발명을 더욱 구체적으로 상술한다. 그러나 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 범주가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
< 실시예 1> 무궁화 당년지 추출물의 제조
무궁화 당년지 추출물은 국립산림과학원 산림생명자원부(경기도 수원)의 시험림에 식재된 무궁화에서 새롭게 자란 1년생 무궁화 잔가지 수집하였다. 수집된 무궁화 당년지 1 kg은 세척 후 함수율 10% 이하로 기건하여 분쇄하고 2L 에탄올 용매를 첨가하여 암 조건에서 정치 추출하여 수득하였다. 구체적으로, 분쇄한 당년지에 에탄올 용매를 첨가한 후 교반하며 15 ~ 35℃의 온도에서 1 ~ 5일간 용출하였다. 정치 추출물은 2 ~ 4회 반복적으로 수행하여 추출액을 합하여 추출 수율을 높여 사용할 수 있다. 이렇게 수득한 에탄올 추출물은 감압 농축하여 무궁화 당년지 추출물을 제조하였다. 감압농축은 10 ~ 50℃의 온도에서 감압 농축기를 이용하여 수행하였다. 농축된 무궁화 당년지 추출물은 다음 실험에 사용하기 위하여 DMSO에 알맞은 농도로 녹여서 사용하였다.
< 실험예 1> 파골세포 분화 억제에 대한 우수 품종 확인
무궁화 당년지 추출물의 파골세포 분화 억제 대한 우수 품종을 확인하기 위하여 쥐의 골수에서 primary bone marrow macrophage(BMM)를 추출한 후, 96-well plate에 1×104/well로 M-CSF(10 ng/ml)와 함께 하루 동안 접종한 후, 무궁화 대표 품종 32종의 당년지 에탄올 추출물을 100 ug/ml, 30 ug/ml, 10 ug/ml로 BMM에 처리한 후 파골세포 분화 유도 싸이토카인인 RANKL(30 ng/ml)과 BMM의 생존과 관련된 M-CSF(30 ng/ml)를 같이 처리하여 파골세포의 분화를 유도하였다. 2 ~ 3일 마다 배양액, 사이토카인들과 추출물을 재처리하였고 분화유도 4일 차에 파골세포로의 분화가 유도되었다. 분화가 유도된 세포는 10% 포르말린으로 고정하고 0.1% triton으로 세포의 투과력을 높이고 파골세포 분화 분자마커인 TRAP 활성능을 측정하였고, 대조군(control)(DMSO 처리군, 분화유도)가 비교하여 TRAP 활성을 억제하는 비율로 표시하였다.
그 결과, 도 1에 나타난 바와 같이, 꽃잎이 붉은색으로 갈수록 TRAP의 활성을 억제하는 것으로 나타내었고, 꽃색의 따라 그룹화하여 비교하였다. 꽃색의 붉은색이 많을수록 당년지 추출물의 TRAP 억제활성은 효율적으로 증가하였다(도 1).
< 실험예 2> 대식세포(파골세포 전구세포 )에 대한 농도별 세포 독성 평가
상기 <실험예 1>에서 파골세포 분화 억제 효능이 우수한 품종인 난파(적단심계)의 파골세포 분화 억제 효능에 대한 세포 독성에 따라 나타나는 효과가 아닌지를 검정하기 위해 BMM 세포에 난파 당년지 추출물의 세포 영향을 알아보았다. BMM에 세포 생존인자인 M-CSF(30 ng/ml)와 함께 난파 당년지 에탄올 추출물을 표시한 농도와 함께 처리하고 3일 후에 dojindo사의 cell counting kit-8(CCK-8) 시약을 이용하여 450 nm 흡광도에서 수치를 구하고 상대적인 세포 생존력(%)으로 나타냈었다.
그 결과, 도 2에서 나타난 바와 같이, 난파 당년지 추출물은 BMM 세포에 세포독성은 나타나지 않음을 확인할 수 있었다(도 2).
< 실험예 3> 파골세포 분화에 대한 농도별 억제 효능 평가
세포의 독성 없이 표시된 농도에서 파골세포의 분화를 효율적으로 나타나는지 확인하였다.
적단심계인 난파 당년지 에탄올 추출물의 파골세포 분화의 활성 억제능이 우수한지를 검정하였다. 난파 당년지 에탄올 추출물의 파골세포 분화 억제능력을 확인하기 위해, 파골 전구세포에 vehicle(DMSO)과 난파 당년지 추출물을 농도별로 처리한 후에 파골세포 분화 유도 싸이토카인인 RANKL(30 ng/ml)과 생존인자 M-CSF(30 ng/ml)을 첨가하여 분화를 유도시키고, 3일 차에 재처리하였다. 4일 후에 세포는 포르말린으로 고정하고, triton으로 투과성을 확보하여 파골세포 분화 분자마커인 TRAP(tartrate resistant acid phosphatase)를 염색(sigma, TRAP 염색 시약)하여 광학현미경으로 사진을 찍어 비교하였다.
그 결과, 도 3에서 나타난 바와 같이, 보라빛으로 염색된 파골세포는 RANKL에 의해 증가하였으나, 난파 당년지 에탄올 추출물에 의해 농도 의존적으로 파골세포 formation이 감소하는 것을 확인할 수 있었다(도 3).
< 실험예 4> 파골세포로 분화된 세포 수 평가
난파 당년지 에탄올 추출물이 파골세포 형성을 억제하는 것을 더욱더 검정하기 위하여 보라빛으로 염색된 파골세포의 개수를 측정하여 확인해 보았다.
그 결과, 도 4에서 나타난 바와 같이, 파골세포로 형성된 세포 수가 난파 당년지 에탄올 추출물에 의해 유의하게 감소하는 것을 확인하였다. 대조군과 비교하여 student t-test를 수행한 결과, 난파 당년지 에탄올 추출물 10, 30, 100 ug/ml에서는 P < 0.001 보다 작은 유의성을 나타내었다(도 4).
< 실험예 5> 파골세포 분화 마커인 TRAP의 농도별 활성 억제 효능 평가
난파 당년지 에탄올 추출물의 파골세포 분화 분자마커인 TRAP의 활성 억제 효능을 검정하였다.
TRAP의 활성은 sigma Aldrich사의 Tartrate resistant acid phosphatase reagents를 활용하여 405 nm에서 흡광도를 측정하는 방법으로 수행하였다. 흡광도 수행에는 molecular device사의 ID3 장비를 활용하여 측정하고 각 농도별 최소 5개의 반복 실험을 통해 통계를 나타내었다.
그 결과, 도 5에서 나타난 바와 같이, 난파 당년지 에탄올 추출물은 농도 의존적으로 TRAP의 활성을 억제하는 것을 확인하였다. Student t-test를 통한 통계처리에 의해서도 30, 100 ug/ml에서 P <0.05, P <0.01로 유의하게 확인되었다(도 5).
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시태양일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

Claims (8)

  1. 적단심계 무궁화 추출물을 유효성분으로 함유하는 골다공증 예방 및 치료용 약학적 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 적단심계 무궁화는 가지 부위인 것을 특징으로 하는 골다공증 예방 및 치료용 약학적 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 추출물은 물, C1 내지 C4 알코올 또는 이의 수용액으로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나의 용매로 추출된 것을 특징으로 하는 골다공증 예방 및 치료용 약학적 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 추출물은 파골세포 분화를 억제하고, 파골세포의 분화의 분자 마커인 TRAP(Tartrate-resistant acid phosphatase)의 활성을 억제하며, 파골세포 분화에 관여하는 전구세포인 대식세포에서는 세포 독성을 나타내지 않는 것을 특징으로 하는 골다공증 예방 및 치료용 약학적 조성물.
  5. 적단심계 무궁화 추출물을 유효성분으로 함유하는 골다공증 예방 및 개선용 건강식품.
  6. 제5항에 있어서, 상기 적단심계 무궁화는 가지 부위인 것을 특징으로 하는 골다공증 예방 및 개선용 건강식품.
  7. 제5항에 있어서, 상기 추출물은 물, C1 내지 C4 알코올 또는 이의 수용액으로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나의 용매로 추출된 것을 특징으로 하는 골다공증 예방 및 개선용 건강식품.
  8. 제5항에 있어서, 상기 추출물은 파골세포 분화를 억제하고, 파골세포의 분화의 분자 마커인 TRAP(Tartrate-resistant acid phosphatase)의 활성을 억제하며, 파골세포 분화에 관여하는 전구세포인 대식세포에서는 세포 독성을 나타내지 않는 것을 특징으로 하는 골다공증 예방 및 개선용 건강식품.

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