KR20230089989A - 밀양20호 수수 추출물을 유효성분으로 포함하는 비만 예방 또는 치료용 조성물 - Google Patents

밀양20호 수수 추출물을 유효성분으로 포함하는 비만 예방 또는 치료용 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 밀양20호 수수 추출물을 유효성분으로 포함하는 비만 예방 또는 개선용 건강기능식품 조성물, 비만 예방 또는 치료용 약학 조성물 및 비만 예방 또는 개선용 사료 조성물; 및 상기 조성물을 인간을 제외한 개체에 투여하는 단계를 포함하는 비만 예방 또는 치료방법에 관한 것이다.
본 발명은 밀양20호 수수 추출물을 유효성분으로 포함하는 조성물은 지방전구세포의 지방세포로의 분화를 억제하고, 지방세포의 분화과정과 관련된 유전자(C/EBPα 및 FABP4) 발현을 억제하며, 필요 종자 소요량을 계산한 결과 타 수수 품종에 비하여 활성이 우수하여, 항비만 활성이 우수한 것인바, 비만 예방 및 치료에 유용하게 사용될 수 있다.

Description

밀양20호 수수 추출물을 유효성분으로 포함하는 비만 예방 또는 치료용 조성물{A composition for prevention and treatment of obesity comprising Milyang20 sorghum extract}
본 발명은 밀양20호 수수 추출물을 유효성분으로 포함하는 비만 예방 또는 개선용 건강기능식품 조성물, 비만 예방 또는 치료용 약학 조성물 및 비만 예방 또는 개선용 사료 조성물; 및 상기 조성물을 인간을 제외한 개체에 투여하는 단계를 포함하는 비만 예방 또는 치료방법에 관한 것이다.
비만 (Obesity)은 일반적으로 여성에서는 35% 이상, 남성은 25% 이상의 체지방 함량을 비만이라고 하며, 유전적인 요인과 환경적 요인에 의해 유발되는 복합적이고 만성적인 상태로 최근에 들어 비만은 전 세계적으로 약 10억명이 과체중이고 3억명 이상이 비만으로 분류되어 있다.
실제로 미국의 경우 지난 20여년간 성인의 경우 2배 증가하여 2008년에 성인의 약 27%가 비만이고 60% 정도가 과체중으로 판단되었고, 어린이와 청소년의 경우는 더욱 심각하여 지난 30년간 3배 정도가 증가되어 심각한 사회문제로 대두되고 있으며, 국내의 경우에도 2015년 보건복지통계연보 발표와 같이 2013년 기준 비만율은 남성 37.6%, 여성 25.1%로 성인 3명 중 1명 수준으로 비만으로 나타나있다. 이와 같이, 비만은 현대사회에서 "대유행(epidemic)"이라 지칭될 정도로 심각하며 이의 증가 추세는 계속될 것으로 전망되고 있다.
비만은 단순한 체중 증가 외에 당뇨병 및 고지혈증, 심혈관계 질환, 그리고 일부의 암 등 각종 대사증후군의 증가를 수반하여 비만의 연구와 예방 및 치료제 개발은 더욱 큰 관심사로 여겨지고 있다. 지난 수십년 동안 서구화적인 식생활 습관의 변화는 비만의 증가의 요인으로 간주되고 있으나 식생활 습관 개선은 어렵기에 대사를 증가시켜 열량을 소모하려는 기능성 식품에 대한 수요가 증가되고 있으며, 이를 위한 천연유래 소재의 개발이 절실한 실정이다.
한편, 수수는 고량(高梁), 촉서, 고랑, 로속(蘆粟)이라고도 불리는 외떡잎식물 벼목 화본과의 한해살이로서, 높이는 1.5 내지 3m, 표면은 굳고 흰색의 납질물이 있으며 속이 차 있고, 줄기에는 10 내지 13개의 마디가 있으며 줄기 끝에 이삭이 달린다. 잎은 마주나고 길이 50 내지 60cm, 너비 5cm 정도로 1줄기에 10개 정도 달리며, 처음에는 잎과 줄기가 녹색이나 차츰 붉은 갈색으로 변한다. 열대아프리카가 원산지이며 이디오피아와 동부 아프리카에서 유전적으로 다양한 야생 수수들이 많이 발견되고 있다. 수수는 고온, 다조(多照)를 좋아하고 내건성(耐乾性)이 강하여 열대와 그에 준하는 건조지대에서 가장 많이 재배될 뿐만 아니라 흑조위축병에 강한 특성을 가지고 있다.
또한, 수수는 사람의 건강에 상당히 영향을 미치는 것으로 알려진, 탄닌, 석탄산, 안토시아닌, 식물 스테롤, 및 폴리코사놀(policosanols) 같은 2차대사산물이 풍부하다(Awika & Rooney, 2004, Phytochemistry, 65, 1199-1221). 최근의 연구는 수수가 항산화 활성 (Choi et al., 2006, Food Chemistry, 103, 130-138) 및 항암 효과 (Kwak et al., 2004, Journal of Korean Society Food Science Nutrition, 33, 921-929) 등을 가지며, 심혈관 질환을 감소시킬 수 있다고 보고하였다(Cho et al., 2000, Journal of the Federation of American Societies for Experimental Biology, 14, A249). 더욱이, 수수는 DPPH 라디칼 소거활성이 있으며, 항돌연변이 효과를 갖는 것으로 보고되었다. (Kwak et al., 2004, Journal of Korean Society Food Science Nutrition, 33, 921-929). HMG-CoA 환원효소 저해 활성이 수수의 메탄올 추출물에서 검출되었다. (Ha et al., 1998, Korean Journal of Food Science and Technology, 30, 224-229).
또한, 본 발명의 밀양 20호 수수의 지방전구세포 분화 억제를 통한 항비만 효과에 관하여는 본 발명자에 의해 최초로 규명되었다.
상기와 같은 배경 하에, 본 발명자들은 밀양20호 수수 추출물이 지방전구세포의 지방세포로의 분화를 억제하고, 지방세포의 분화과정과 관련된 유전자(C/EBPα 및 FABP4) 발현을 억제하며, 필요 종자 소요량을 계산한 결과 타 수수 품종에 비하여 활성이 우수하여, 항비만 활성이 우수하다는 것을 확인함으로써 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 밀양20호 수수 추출물을 유효성분으로 포함하는 비만 예방 또는 개선용 건강기능식품 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 밀양20호 수수 추출물을 유효성분으로 포함하는 비만 예방 또는 치료용 약학 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 밀양20호 수수 추출물을 유효성분으로 포함하는 비만 예방 또는 개선용 사료 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 밀양20호 수수 추출물을 유효성분으로 포함하는 조성물을 인간을 제외한 개체에 투여하는 단계를 포함하는 비만 예방 또는 치료방법을 제공하는 것이다.
이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 한편, 본 발명에서 개시된 각각의 설명 및 실시형태는 각각의 다른 설명 및 실시 형태에도 적용될 수 있다. 즉, 본 발명에서 개시된 다양한 요소들의 모든 조합이 본 발명의 범주에 속한다. 또한, 하기 기술된 구체적인 서술에 의하여 본 발명의 범주가 제한된다고 볼 수 없다.
또한, 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 통상의 실험만을 사용하여 본 발명에 기재된 본 발명의 특정 양태에 대한 다수의 등가물을 인지하거나 확인할 수 있다. 또한, 이러한 등가물은 본 발명에 포함되는 것으로 의도된다.
본 발명의 하나의 양태는 밀양20호 수수 추출물을 유효성분으로 포함하는 비만 예방 또는 개선용 건강기능식품 조성물을 제공한다.
본 발명의 용어, "밀양20호"는 2015년 찰수수인 BTx630과 밀양11호의 인공교배에 의해서 개발된 계통으로 단간이면서 찰성이고 2018년 생산력 검정시험을 위해 수수 밀양20호로 명명되었으며, 2019년 우량계통으로 선발되어 지역적응 시험을 위한 공시계통으로 지정되었다.
상기 밀양20호는, 2020년 6월 25일자로 부다페스트 조약 하의 기탁기관인 국립농업과학원에 기탁하여 기탁번호 KACC 98081P에 의해 수탁된 바 있다.
본 발명에 있어서, 상기 밀양20호의 추출물은 지방전구세포의 지방세포로의 분화를 억제하고, 지방세포의 분화과정과 관련된 유전자(C/EBPα 및 FABP4) 발현을 억제하며, 필요 종자 소요량을 계산한 결과 타 수수 품종에 비하여 활성이 우수하여, 항비만 활성이 월등히 우수한 수수 품종임을 확인하였다.
본 발명의 용어, "수수"는 고량(高梁), 촉서, 고랑, 로속(蘆粟)이라고도 불리는 외떡잎식물 벼목 화본과의 한해살이풀을 의미하며, 여러 나라에서 빵, 죽, 알코올 및 비알콜성 음료 등으로 다양하게 이용되고 있다고 알려져 있다.
본 발명의 용어, "추출물"은 어떤 물질을 추출 처리하여 얻어지는 물질을 의미하는 것으로, 구체적으로 추출처리에 의하여 얻어지는 추출액, 상기 추출액의 희석액이나, 농축액, 상기 추출액을 건조하여 얻어지는 건조물, 상기 추출액의 조정제물이나 정제물 또는 이들의 혼합물 등, 추출액 자체 및 추출액을 이용하여 형성 가능한 모든 제형의 추출물을 포함한다.
상기 추출 방법은 특별히 제한되지 않으며, 당해 기술 분야에서 통상적으로 사용하는 방법에 따라 추출할 수 있다. 상기 추출 방법의 비제한적인 예로는, 용매 추출법, 초음파 추출법, 여과법, 환류 추출법 등을 들 수 있으며, 이들은 단독으로 수행되거나 2종 이상의 방법을 병용하여 수행될 수 있다.
본 발명에서 추출에 사용되는 추출용매의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 당해 기술 분야에서 공지된 임의의 용매를 사용할 수 있다. 상기 추출용매는 추출물은 물, C1 내지 C10의 알코올, 헥산(Hexane) 및 이들의 혼합 용매일 수 있으며, 구체적으로는 C1 내지 C4의 알코올로 추출한 추출물일 수 있고, 보다 구체적으로는 에탄올로 추출한 추출물일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 용어, "유효성분"은 단독으로 목적으로 하는 활성을 나타내거나 또는 그 자체는 활성이 없는 담체 등과 함께 목적으로 하는 활성을 나타낼 수 있는 성분을 의미한다.
본 발명의 용어 "비만"은 일반적으로 체내에 지방조직이 과다한 상태이거나 또는 신체비만지수(체질량지수, Body mass index: 체중(kg)을 신장(m)의 제곱으로 나눈 값)가 25 이상인 경우를 의미한다. 남자는 체지방이 체중의 25％ 이상일 때, 여자는 체중의 30％ 이상일 때 비만이라고 하며, 음식으로 섭취하는 열량이 몸을 움직이며 소비하는 열량보다 많을 때 비만이 생긴다. 비만이 생기면 외형적으로 뚱뚱해 보이며, 숨이 쉽게 차고, 관절 통증, 당뇨병, 고혈압 등의 증상이 동반되기도 한다.
본 발명의 용어 "예방"은 본 발명에 따른 조성물의 투여로 상기 비만 또는 비만 관련 질환의 발병을 억제 또는 지연시키는 모든 행위를 의미하고, 용어 "치료"는 본 발명에 따른 조성물의 투여로 상기 비만 또는 비만 관련 질환의 증세가 호전되거나 이롭게 변경되는 모든 행위를 의미한다.
상기 비만 예방 또는 치료는 지방전구세포의 지방세포로의 분화억제에 의해 달성되는 것일 수 있다.
본 발명의 용어 "지방세포로의 분화" 는 지방전구세포가 지방세포로 전환되는 것을 의미하고, 본 발명의 목적상, 지방세포가 세포 내에 지방을 축적하는 것을 의미하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
상기 지방세포로의 분화는 지방전구세포(preadipocyte)가 증식 및 분화되는 과정을 거쳐 성숙한 지방세포(adipocyte)로 되는 과정인 지방세포형성(adipogenesis)에 관여하는 일련의 유전자 발현을 조절하는 전사인자의 발현을 억제함으로써 달성되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
본 발명의 일 실시예에서는, 밀양20호 수수 추출물이 지방전구세포의 지방세포로의 분화를 억제하고, 지방세포의 분화과정과 관련된 유전자(C/EBPα 및 FABP4) 발현을 억제하며, 필요 종자 소요량을 계산한 결과 타 수수 품종에 비하여 활성이 우수함을 확인하였는 바, 본 발명의 추출물이 기타 수수 품종 추출물 보다 뛰어난 항비만 효능이 있음을 확인하였다.
본 발명의 용어 "식품"은 육류, 소시지, 빵, 초콜릿, 캔디류, 스낵류, 과자류, 피자, 라면, 기타 면류, 껌류, 아이스크림류를 포함한 낙농제품, 각종 스프, 음료수, 차, 드링크제, 알코올음료, 비타민 복합제, 건강 기능 식품 및 건강 식품 등이 있으며, 통상적인 의미에서의 식품을 모두 포함한다.
본 발명의 식품 조성물은 일상적으로 섭취하는 것이 가능하기 때문에 비만의 예방 또는 개선 효과를 기대할 수 있어 매우 유용하다.
본 발명의 용어 "개선"은 본 발명의 밀양20호 수수 추출물을 유효성분으로 포함하는 조성물의 투여로 치료되는 상태와 관련된 파라미터, 예를 들면 증상의 정도를 적어도 감소시키는 모든 행위를 의미한다.
본 발명의 식품 조성물은 환제, 분말, 과립, 침제, 정제, 캡슐 또는 액제 등의 형태를 포함하며, 본 발명의 조성물을 첨가할 수 있는 식품으로는, 예를 들어, 각종 식품류, 예를 들어, 음료, 껌, 차, 비타민 복합제, 건강보조 식품류 등이 있다.
본 발명의 식품 조성물에서 포함할 수 있는 필수 성분으로 상기 밀양20호 수수 추출물을 함유하는 외에는 다른 성분에는 특별히 제한이 없으며 통상의 식품과 같이 여러 가지 생약추출물, 식품 보조 첨가제 또는 천연 탄수화물 등을 추가 성분으로서 함유할 수 있다. 또한, 상기 식품 보조 첨가제는 당업계에 통상적인 식품 보조 첨가제, 예를 들어 향미제, 풍미제, 착색제, 충진제, 안정화제 등을 포함한다.
상기 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 것 이외에 향미제로서 천연 향미제(예를 들어 레바우디오시드 A, 글리시르히진 등) 및 합성 향미제(사카린, 아스파르탐 등)를 유리하게 사용할 수 있다.
상기 외에 본 발명의 식품 조성물은 여러 가지 영양제, 비타민, 광물(전해질), 합성 풍미제 및 천연 풍미제 등의 풍미제, 착색제 및 충진제(치즈, 초콜릿 등), 펙트산 및 이의 염, 알긴산 및 이의 염, 유기산, 보호성 콜로이드 증점제, pH 조절제, 안정화제, 방부제, 글리세린, 알코올, 탄산 음료에 사용되는 탄산화제 등을 함유할 수 있다. 그밖에 천연 과일쥬스 및 과일 쥬스 음료 및 야채 음료의 제조를 위한 과육을 함유할 수 있다. 이러한 성분은 독립적으로 또는 조합하여 사용할 수 있다.
본 발명에서 상기 건강보조식품은 건강기능식품 및 건강식품 등을 포함한다.
상기 건강 기능(성) 식품(functional food)이란, 특정보건용 식품(food for special health use, FoSHU)과 동일한 용어로, 영양 공급 외에도 생체조절기능이 효율적으로 나타나도록 가공된 의학, 의료효과가 높은 식품을 의미한다. 여기서 "기능(성)"이라 함은 인체의 구조 및 기능에 대하여 영양소를 조절하거나 생리학적 작용 등과 같은 보건용도에 유용한 효과를 얻는 것을 의미한다. 본 발명의 식품은 당 업계에서 통상적으로 사용되는 방법에 의하여 제조가능하며, 상기 제조시에는 당 업계에서 통상적으로 첨가하는 원료 및 성분을 첨가하여 제조할 수 있다. 또한 상기 식품의 제형 또한 식품으로 인정되는 제형이면 제한 없이 제조될 수 있다. 본 발명의 식품 조성물은 다양한 형태의 제형으로 제조될 수 있으며, 일반 약품과는 달리 식품을 원료로 하여 약품의 장기 복용 시 발생할 수 있는 부작용 등이 없는 장점이 있고, 휴대성이 뛰어나, 본 발명의 식품은 비만의 예방 또는 개선의 효과를 증진시키기 위한 보조제로 섭취가 가능하다.
본 발명의 밀양20호 수수 추출물을 유효성분으로 포함하는 조성물은 비만의 예방 또는 개선 효과를 나타낼 수 있다면 다양한 중량%로 포함될 수 있으며, 구체적으로 본 발명의 추출물을 식품 조성물의 총 중량 대비 0.0001 내지 100 중량%, 구체적으로는 0.01 내지 80 중량%, 보다 구체적으로는 1 내지 10중량%의 함량으로 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 다른 하나의 양태는 밀양20호 수수 추출물을 유효성분으로 포함하는 비만 예방 또는 치료용 약학 조성물을 제공한다.
밀양20호, 그의 추출물, 비만 및 예방은 상기에서 설명한 것과 같다.
본 발명의 약학 조성물은, 약학 조성물의 제조에 통상적으로 사용하는 적절한 담체, 부형제 또는 희석제를 추가로 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 약학 조성물은, 각각 통상의 방법에 따라 산제, 과립제, 정제, 캡슐제, 현탁액, 에멀젼, 시럽, 에어로졸 등의 경구형 제형, 외용제, 좌제 및 멸균 주사용액의 형태로 제형화하여 사용될 수 있다.
본 발명에서, 상기 약학 조성물에 포함될 수 있는 담체, 부형제 및 희석제로는 락토즈, 덱스트로즈, 수크로스, 솔비톨, 만니톨, 자일리톨, 에리스리톨, 말티톨, 전분, 아카시아 고무, 알지네이트, 젤라틴, 칼슘 포스페이트, 칼슘 실리케이트, 셀룰로즈, 메틸 셀룰로즈, 미정질 셀룰로스, 폴리비닐 피롤리돈, 물, 메틸히드록시벤조에이트, 프로필히드록시벤조에이트, 탈크, 마그네슘 스테아레이트 및 광물유를 들 수 있다. 제제화 할 경우에는 보통 사용하는 충진제, 증량제, 결합제, 습윤제, 붕해제, 계면활성제 등의 희석제 또는 부형제를 사용하여 조제된다. 경구투여를 위한 고형제제에는 정제, 환제, 산제, 과립제, 캡슐제 등이 포함되며, 이러한 고형제제는 상기 추출물과 이의 분획물들에 적어도 하나 이상의 부형제 예를 들면, 전분, 칼슘 카보네이트(calcium carbonate), 수크로스(sucrose) 또는 락토오스(lactose), 젤라틴 등을 섞어 조제된다. 또한 단순한 부형제 이외에 마그네슘 스티레이트, 탈크 같은 윤활제들도 사용된다. 경구를 위한 액상 제제로는 현탁제, 내용액제, 유제, 시럽제 등이 해당되는 데 흔히 사용되는 단순 희석제인 물, 리퀴드 파라핀 이외에 여러 가지 부형제, 예를 들면 습윤제, 감미제, 방향제, 보존제 등이 포함될 수 있다. 비경구 투여를 위한 제제에는 멸균된 수용액, 비수성용제, 현탁제, 유제, 동결건조 제제, 좌제가 포함된다. 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 약학 조성물에 포함된 상기 밀양20호 수수 추출물의 함량은 약학 조성물이 비만 예방 또는 치료 효과를 가지는 한 제한되지 않으나, 최종 조성물 총 중량을 기준으로 0.0001 내지 99.9 중량%, 구체적으로는 0.01 내지 80 중량%, 보다 구체적으로는 1 내지 10중량%의 함량으로 포함될 수 있다.
본 발명의 약학 조성물은 약제학적으로 유효한 양으로 투여될 수 있는데, 본 발명의 용어 "약제학적으로 유효한 양"이란 의학적 치료 또는 예방에 적용 가능한 합리적인 수혜/위험 비율로 질환을 치료 또는 예방하기에 충분한 양을 의미하며, 유효 용량 수준은 질환의 중증도, 약물의 활성, 환자의 연령, 체중, 건강, 성별, 환자의 약물에 대한 민감도, 사용된 본 발명 조성물의 투여 시간, 투여 경로 및 배출 비율 치료기간, 사용된 본 발명의 조성물과 배합 또는 동시 사용되는 약물을 포함한 요소 및 기타 의학 분야에 잘 알려진 요소에 따라 결정될 수 있다. 본 발명의 약학 조성물은 개별 치료제로 투여하거나 다른 치료제와 병용하여 투여될 수 있고 종래의 치료제와는 순차적으로 또는 동시에 투여될 수 있다. 그리고 단일 또는 다중 투여될 수 있다. 상기 요소를 모두 고려하여 부작용 없이 최소한의 양으로 최대 효과를 얻을 수 있는 양을 투여하는 것이 중요하다.
본 발명의 약학 조성물의 투여량은 예를 들어, 본 발명의 약학 조성물을 사람을 포함하는 동물에 하루 동안 0.1 내지 500 mg/체중 kg으로 투여할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 본 발명의 조성물의 투여 빈도는 특별히 이에 제한되지 않으나, 1일 1회 투여하거나 또는 용량을 분할하여 수회 투여할 수 있다. 상기 투여량은 어떠한 면으로든 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.
본 발명의 다른 하나의 양태는 수수 추출물을 유효성분으로 포함하는 비만 예방 또는 개선용 사료 조성물을 제공한다.
밀양20호, 그의 추출물, 비만, 예방 및 개선은 상기에서 설명한 것과 같다.
상기 사료용 조성물은 사료 첨가제를 포함할 수 있다. 본 발명의 사료첨가제는 사료관리법상의 보조사료에 해당한다.
본 발명에서 용어, "사료"는 동물이 먹고, 섭취하며, 소화시키기 위한 또는 이에 적당한 임의의 천연 또는 인공 규정식, 한끼식 등 또는 상기 한끼식의 성분을 의미한다.
상기 사료의 종류는 특별히 제한되지 아니하며, 당해 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 사료를 사용할 수 있다. 상기 사료의 비제한적인 예로는, 곡물류, 근과류, 식품 가공 부산물류, 조류, 섬유질류, 제약 부산물류, 유지류, 전분류, 박 류 또는 곡물 부산물류 등과 같은 식물성 사료; 단백질류, 무기물류, 유지류, 광물성류, 유지류, 단세포 단백질류, 동물성 플랑크톤류 또는 음식물 등과 같은 동물성 사료를 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용되거나 2종 이상을 혼합하여 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 하나의 양태는 밀양20호 수수 추출물을 유효성분으로 포함하는 조성물을 인간을 제외한 개체에 투여하는 단계를 포함하는 비만 예방 또는 치료방법을 제공한다.
상기 밀양20호, 그의 추출물, 비만, 예방 및 치료는 상기에서 설명한 바와 같다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 밀양20호 수수 추출물은 비만 예방 또는 치료효과를 가지는 바, 이를 포함하는 조성물을 비만을 예방 또는 치료하는 데 사용할 수 있다.
본 발명의 용어 "개체"란 비만 및 관련된 질병이 발병될 가능성이 있거나 또는 발병된 쥐, 가축, 인간 등의 모든 동물을 의미하며, 구체적으로는 인간을 제외한 것일 수 있다.
본 발명의 상기 예방 또는 치료 방법은 구체적으로, 비만 및 관련된 질병의 증상이 나타나거나 또는 나타날 우려가 있는 개체에 상기 조성물을 약학적으로 유효한 양으로 투여하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에서 사용된 용어, "투여"는 어떠한 적절한 방법으로 비만 및 관련된 질병의 증상이 나타나거나 또는 나타날 우려가 있는 개체에게 본 발명의 조성물을 도입하는 것을 의미하며, 본 발명의 조성물의 투여 경로는 목적 조직에 도달할 수 있는 한 경구 또는 비경구의 다양한 경로를 통하여 투여될 수 있다.
구체적으로 본 발명의 조성물은 특별히 이에 제한되지 않으나, 목적하는 바에 따라 복강내 투여, 정맥내 투여, 근육내 투여, 피하 투여, 피내 투여, 경구 투여, 비내 투여, 폐내 투여, 직장내 투여 등의 경로를 통해 투여 될 수 있다.
본 발명의 밀양20호 수수 추출물을 유효성분으로 포함하는 조성물은 지방전구세포의 지방세포로의 분화를 억제하고, 지방세포의 분화과정과 관련된 유전자(C/EBPα 및 FABP4) 발현을 억제하며, 필요 종자 소요량을 계산한 결과 타 수수 품종에 비하여 활성이 우수하여, 항비만 활성이 우수한 것인바, 비만 예방 및 치료에 유용하게 사용될 수 있다.
도 1은 품종별 수수 추출물의 지방전구세포에 대한 농도별 세포 독성을 평가한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 2는 품종별 수수 추출물의 지방줄기세포 분화 억제효과를 Oil Red O 염색으로 확인한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 3은 밀양20호 수수 추출물의 지방줄기세포 분화 억제 효과를 Oil Red O 염색으로 확인한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4는 밀양20호 수수 추출물의 C/EBPα 및 FABP4 유전자 발현 억제 효과를 확인한 결과를 나타낸 그래프이다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1: 밀양20호를 포함하는 6종의 수수 준비, 추출물 제조 및 추출물 수율 비교
실시예 1-1: 밀양20호를 포함하는 6종의 수수 준비
실험에 사용된 밀양20호 및 수수 시료는 농촌진흥청 국립식량과학원 남부작물부에서 2019년 재배된 수수 품종 및 계통을 이용하여 분석을 수행하였다. 구체적으로, 밀양20호 외 수수 품종 및 계통으로는 소담찰, 동안메, 더하메, 노을찰 및 밀양18호를 준비하였다.
실시예 1-2: 추출물 제조
이어서, 상기 수수에 함유된 기능성분을 추출하고 활성을 분석하기 위하여, 상기 밀양20호를 포함하는 수수 실험재료를 분쇄기(BL935EKR, Tefal, Rumilly, France)로 마쇄하고 분말 시료의 10배량의 80% 에탄올을 혼합한 후 실온에서 24시간 추출하고 여과하였다. 여과액을 회전 감압 농축기(Eyela NE-2001, Tokyo, Japan)로 농축하고, 동결건조하여 수수 추출물을 제조하였다.
실시예 1-3: 추출물 수율 비교
제조된 추출물의 원물 대비 동결건조 후 추출물의 수율을 비교하였다.
품종 및 계통명 수율 (%)
수수1(소담찰) 1.23
수수2(동안메) 1.10
수수3(밀양15호, 더하메) 0.36
수수7(노을찰) 1.11
수수4(밀양18호) 0.25
수수5(밀양20호) 3.96
그 결과, 상기 표 1에 나타난 바와 같이, 0.25~3.96%의 분포로 품종과 계통에 따른 추출물의 수율에서 차이를 보임을 확인하였다. 특히, 밀양20호가 추출 수율에서 3.96%로 가장 많은 양의 추출물을 수득할 수 있음을 확인하였다.
실시예 1-4: 실험준비 및 통계처리
상기 실시예 1-2에서 제조한 밀양20호를 포함하는 6종의 수수 품종 및 계통 추출물은 dimethyl sulfoxide (DMSO)로 용해하여 stock solution 제조하였고, 0.2 um filter를 통해 여과 후 적정 농도로 배지에 희석하여 실험에 사용하였다.
실험 결과는 Prism version 8.4.3 (GraphPad Software, Sandiego, CA, USA)을 이용하여 분석하였다. 모든 측정 항목 결과는 평균 및 표준오차로 표시하였으며, 각 군 간의 통계적 유의성에 대한 검증은 one-way ANOVA로 유의성을 확인한 후, Fisher's LSD를 이용하여 p < 0.001, p < 0.01, p < 0.05 수준에서 유의성 여부를 판정하였다.
실시예 2: 지방세포를 이용한 세포 독성 평가(MTT assay)
수수 추출물의 3T3-L1 세포에 대한 세포 독성 여부를 측정하기 위하여 MTT assay를 수행하였다.
구체적으로, 3T3-L1 지방전구세포를 96 well plate에 1X104 cells/well로 분주하여 24시간 동안 배양하고, 이후, 상기 실시예 1-2에서 제조한 밀양20호를 포함하는 6종의 수수 품종 및 계통 추출물을 각각 0, 10, 25, 50, 100 ug/mL의 농도별로 처리하여 24시간 동안 배양하였다. MTT solution을 처리한 후, 4시간 동안 암실에서 반응시킨 후 5 mg/mL MTT 용액은 PBS에 녹인 뒤 사용하였다. 원심분리(1,500 rpm, 5 mins) 후 상등액을 제거하고, 각 well 당 DMSO 150 uL씩 처리하여 포마잔을 용해시키고, 이를 microplate reader (Bio Tek Instrument, Winooski, USA)를 이용하여 540 nm의 파장에서 측정하였다.
그 결과, 도 1에 나타난 바와 같이, 상기 실시예 1-2에서 제조한 밀양20호를 포함하는 6종의 수수 품종 및 계통 추출물 모두 최고실험농도인 100 ug/mL까지 세포 독성이 나타나지 않음을 확인하였다.
실시예 3: 지방세포를 이용한 지방 축적 억제 효능 평가(Oil Red O staining)
실시예 3-1: 실험방법
3T3-L1 지방전구세포를 10% BS와 1% penicillin-streptomycin을 함유한 high-glucose DMEM을 사용하여 37℃, 5% CO2에서 배양하였다. 2일마다 배양액을 교환하였으며, 세포가 80% 이상 부착하면 PBS 용액을 사용하여 세포 표면을 세척한 후, 0.25% typsin-EDTA를 첨가하여 세포를 뗀 후 계대하였다. 3T3-L1 지방전구세포를 12-well 플레이트에 3X104개/well을 분주하여 100% confluency 2일 후, 10% FBS와 1% penicillin-streptomycin이 포함된 DMEM에 분화유도 호르몬인 IBMX (0.5 mM), DEX (1 uM), insulin (10 ug/mL)를 혼합하여 분화유도를 시작하였으며, 이때, 상기 실시예 1-2에서 제조한 밀양20호를 포함하는 6종의 수수 품종 및 계통 추출물을 각각 100 ug/mL의 농도로 처리하였으며, 무처리군을 대조군으로 사용하였다. 분화유도 4일 후, 배양액을 insulin (10 ug/mL)만 포함된 DMEM으로 교체하였고, 6일 뒤 Oil Red O 염색하였다. 10% formalin을 넣고 1시간 동안 세포를 고정시킨 후, 60% isopropanol을 5분간 넣고 제거한 뒤, Oil Red O solution을 첨가하여 10분간 지방구를 염색하였다.
실시예 3-2: 흡광도 평가
품종 및 계통별 수수 에탄올 80% 추출물이 지방전구세포에서 지방세포로의 분화억제에 미치는 영향을 측정하기 위해 Oil Red O staining을 수행하여 지방전구세포 3T3-L1의 분화 억제 정도를 흡광도를 통해 확인하였다.
구체적으로, 상기 실시예 3-1의 방법으로 지방구를 염색한 후, 3차 증류수로 2회 세척한 후 100% isopropanol을 넣어 남아있던 Oil Red O 염색약을 용출한 뒤 microplate reader (Bio Tek Instrument, Winooski, USA)를 사용하여 480 nm 파장에서 흡광도를 측정하고 대조군의 흡광도 값에 대한 백분율로 나타내었다.
그 결과, 도 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 밀양20호 추출물을 처리한 지방전구세포에서 74.4%로 분화가 가장 많이 감소함을 확인하였다. 즉, 다른 수수 품종 및 계통에 비하여, 본 발명의 밀양20호 추출물이 월등하게 우수한 지방축척억제 효과를 보임을 확인하였다.
실시예 3-3: 형광현미경 관찰
상기 실시예 3-1의 방법으로 지방구를 염색한 후, 지방전구세포 3T3-L1의 분화 억제 효과를 형광현미경(20X)으로 관찰하였다.
그 결과, 도 3에 나타난 바와 같이, 대조군의 지방세포가 붉게 나타나는 것에 비해 밀양20호 추출물 처리세포에서는 지방세포의 침착으로 인한 적색이 감소함을 확인하였다.
실시예 4: 유효활성 농도인 에탄올 추출물 100ug 수득을 위한 종자 필요량 비교
에탄올 추출물의 수율을 고려한 활성을 비교하기 위하여, 지방세포 억제 유효 농도인 100ug 수득을 위한 종자 소요량을 계산하였다.
품종 및 계통명 100ug 추출에 필요한 종자량(mg) 밀양20호 대비 비만세포 억제 활성 비교(배수)
수수1(소담찰) 8.1 -3.2
수수2(동안메) 9.1 -3.6
수수3(밀양15호, 더하메) 27.8 -11.0
수수7(노을찰) 9.0 -3.6
수수4(밀양18호) 40.0 -15.8
수수5(밀양20호) 2.5 -
그 결과, 상기 표 2에 나타난 바와 같이, 밀양20호는 100ug 추출물을 얻는데 단지 2.5mg의 시료만 필요한데 비해, 다음으로 활성이 우수한 소담찰은 8.1mg이 필요하여 밀양20호가 3.2배 활성이 더 우수함을 확인하였다. 또한, 밀양18호의 종자 필요량 40.0mg과 비교해서는 밀양20호가 15.8배 활성이 더 뛰어남을 확인하였다.
실시예 5: 지방 분화 관련 유전자 마커 발현 분석(RT-PCR)
상기 실시예 3의 Oil Red O 결과를 통하여 지방 축적 억제 효능이 뛰어난 시료에 대해 지방세포 분화 관련 유전자 발현에 미치는 영향을 측정하기 위하여 RT-PCR을 통하여 유전자 발현량을 측정하였다.
지방 축적은 지방세포의 과형성과 지방세포 축적에 의한 지방세포의 비대에 의해 기인하게 된다. 지방세포의 과형성은 지방전구세포의 분화에 의해 조절되며, 지방세포의 비대는 지방의 합성과 분해의 균형에 의해 조절된다. 따라서, 지방세포의 분화과정을 조절하여 지방 축적을 억제함으로써 비만 예방 효과를 가질 수 있다. 3T3-L1 세포는 isobutyl methylxanthine, dexamethasone, insulin으로 조성된 분화유도 물질을 첨가하였을 때 지방세포가 분화되는 특징을 가지고, 지방세포 분화 과정에서 지방 조직세포에 특징적으로 발현되는 유전자들의 조절 부위에 작용하는 전사인자들이 발현되게 된다. 이러한 전사인자 중 주요 전사인자로 C/EBPα(CCAAT/enhancer binding protein-α)가 있고, 또한 FABP4(fatty acid binding protein 4)는 지방세포의 분화 과정에서 지방산과 결합하여 지방 축적에 관여하는 유전자이다.
따라서, 본 발명의 밀양20호 수수 추출물의 지방세포분화 억제 작용을 확인하기 위하여 C/EBPα, FABP4 유전자의 발현 억제 효과를 분석하였다.
구체적으로, 상기 실시예 3-1의 방법으로 지방세포의 분화가 완료된 후, NucleoSpin® RNA Plus kit (Macherey-Nagel, Duren, Germany)를 이용하여 total RNA를 추출하였고, 추출한 RNA는 PrimeScriptTM RT reagent Kit(Takara, shiga, Japan)를 이용하여 5X prime script buffer 2 uL, prime script RT enzyme mix 1 0.5 uL, 50 uM Oligo DT prime 0.5 uL, 100 uM Random 6 mers 0.5 uL를 6.5 uL의 RNA와 혼합하여 CFX96TM RT-PCR detection system (BIO-RAD, Hercules, CA)를 이용하여 single stranded cDNA로 합성하였다. 상대적인 mRNA 발현 수준은 SYBR® green analysis를 이용하여 각각의 cDNA 2 uL, forward primer 1 uL, reverse primer 1 uL, SsoAdvancedTM Universal SYBR® Green Supermix 10 uL 와 RNase Free H2O 6 uL를 혼합한 후 각각의 유전자 조건에 맞는 cycle을 이용하여 PCR을 CFX96TM RT-PCR detection system (BIO-RAD, Hercules, CA)을 통해 측정을 수행하였다. 정량 분석을 위하여 C/EBPα(CCAAT/enhancer binding protein-α), FABP4(fatty acid binding protein 4)와 대조군 유전자인 36B4를 이용하여 유전자의 발현 억제 효과를 측정하였고 36B4 mRNA의 발현량을 기준으로 하여 백분율로 나타내었다.
RT-PCR을 위한 유전자 특이 프라이머 염기서열은 하기 표 3에 나타내었다.
Gene Direction Sequence 서열번호
C/EBPα Forward 5’-TTA CAA CAG GCC AGG TTT CC-3’ 1
Reverse 5’-GGC TGG CGA CAT ACA GTA CA-3’ 2
FABP4 Forward 5’-AAG AAG TGG GAG TGG GCT TTG-3’ 3
Reverse 5’-CTG TCG TCT GCG GTG ATT TC-3’ 4
36B4 Forward 5’-TCT AGG ACC CGA GAA GAC CTC-3’ 5
Reverse 5’-GTT GTC AAA CAC CTG CTG GAT-3’ 6
그 결과, 도 4에 나타난 바와 같이, 밀양20호 추출물 100 ug/mL 처리 시, 비만 관련 유전자인 C/EBPα, FABP4의 발현을 억제함을 확인하였다.
이상의 설명으로부터, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이와 관련하여, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
국립농업과학원 KACC98081P 20200625
<110> REPUBLIC OF KOREA(MANAGEMENT : RURAL DEVELOPMENT ADMINISTRATION) <120> A composition for prevention and treatment of obesity comprising Milyang20 sorghum extract <130> KPA210933-KR <160> 6 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CEBP alpha_F <400> 1 ttacaacagg ccaggtttcc 20 <210> 2 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CEBP alpha_R <400> 2 ggctggcgac atacagtaca 20 <210> 3 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> FABP4_F <400> 3 aagaagtggg agtgggcttt g 21 <210> 4 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> FABP4_R <400> 4 ctgtcgtctg cggtgatttc 20 <210> 5 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> 36B4_F <400> 5 tctaggaccc gagaagacct c 21 <210> 6 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> 36B4_R <400> 6 gttgtcaaac acctgctgga t 21

Claims (8)

  1. 밀양20호 수수 추출물을 유효성분으로 포함하는 비만 예방 또는 개선용 건강기능식품 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 밀양20호는 수탁번호 KACC 98081P에 의해 기탁된 것인, 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 추출물은 물, C1 내지 C10의 알코올, 헥산(Hexane) 및 그의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나의 용매에 의한 추출물인 것인, 조성물.
  4. 제3항에 있어서, 상기 용매는 에탄올인 것인, 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 비만 예방 또는 치료는 지방전구세포 분화 억제에 의해 달성되는 것인, 조성물.
  6. 밀양20호 수수 추출물을 유효성분으로 포함하는 비만 예방 또는 치료용 약학 조성물.
  7. 밀양20호 수수 추출물을 유효성분으로 포함하는 비만 예방 또는 개선용 사료 조성물.
  8. 밀양20호 수수 추출물을 유효성분으로 포함하는 조성물을 인간을 제외한 개체에 투여하는 단계를 포함하는 비만 예방 또는 치료방법.
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