WO2016137085A1 - 홍화씨 추출물, 보스웰리아 추출물 및 황금 추출물을 유효성분으로 함유하는 뼈 길이 성장 촉진용 및 골밀도 증가용 식품 조성물 - Google Patents

홍화씨 추출물, 보스웰리아 추출물 및 황금 추출물을 유효성분으로 함유하는 뼈 길이 성장 촉진용 및 골밀도 증가용 식품 조성물 Download PDF

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김지훈
심태진
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주식회사 진용
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Definitions

  • the present invention relates to a food composition for promoting bone length growth and increasing bone density, and more specifically, for promoting bone length growth and increasing bone density containing a complex composed of safflower seed extract, boswellia extract and golden extract as an active ingredient. It relates to a food composition for.
  • growth refers to the increase in the number of cells, the growth and strengthening of the skeleton and muscles, and the increase in the anatomical and morphological size and function of each organ of the body as well as the increase of the kidneys.
  • This growth is achieved by the action of hormones.
  • Growth hormone produced by the pituitary gland mainly acts on the liver, but also on bone growth plates, gonads, and adipose tissue to induce the production of intermediate product, Insulin-like Growth Factor-1 (IGF-1). do.
  • IGF-1 Insulin-like Growth Factor-1
  • Growth hormone acts on target cells to induce IGF-1 production and cell differentiation, after which IGF-1 induces cell proliferation (Waters MJ et al. Clin Exp Pharmacol Physiol. 1999. 26: 760-764). Therefore, the physiological activity of growth hormone is known to be associated with IGF-1 in many ways.
  • the genetic effect is considered to be the largest in human height growth, but in fact, the genetic effect is 23%, the remaining 77% is determined by the acquired effect has been reported.
  • Key growth caused by acquired effects is achieved by proper nutrition and the combination of hormones in the body. If any of these external and internal mechanisms occur, normal growth cannot be expected. Therefore, to achieve normal growth, it is important to ensure normal hormone secretion and proper nutrition.
  • growth hormone therapy is used for the treatment of growth hormone deficiency such as pediatric growth hormone deficiency, Turner syndrome, short stature due to chronic renal failure, Prader-Willley syndrome, Nuran syndrome, and short stature due to intrauterine growth delay.
  • growth hormone deficiency such as pediatric growth hormone deficiency, Turner syndrome, short stature due to chronic renal failure, Prader-Willley syndrome, Nuran syndrome, and short stature due to intrauterine growth delay.
  • growth hormone deficiency such as pediatric growth hormone deficiency, Turner syndrome, short stature due to chronic renal failure, Prader-Willley syndrome, Nuran syndrome, and short stature due to intrauterine growth delay.
  • growth hormone deficiency such as pediatric growth hormone deficiency, Turner syndrome, short stature due to chronic renal failure, Prader-Willley syndrome, Nuran syndrome, and short stature due to intrauterine growth delay.
  • hormone therapy used for nephropathy can have several side effects, including leukemia, central nervous system tumors, hypothyroid
  • Korean Patent Publication No. 10-2009-0011654 published date: 2009.02.02
  • growth promoting food composition containing a complex herbal extracts of Astragalus, Baekchul, Baekbokyeong, Dermis, Sinus, Angelica and Licorice A description of is described.
  • Korean Patent Registration No. 10-1376052 (Registration Date: 2014.03.13)
  • bone growth containing bokbunja extract obtained by heating and reflux heating for 8 hours by adding 70% (v / v) ethanol to the bokbunja as an active ingredient
  • 10-0890991 (Registration Date: 2009.03.23), containing a compound herbal extract extract consisting of 2 parts by weight and 1 part by weight of soybean extract extracted with C1 to C4 lower alcohol or an aqueous solution thereof as an active ingredient
  • a compound herbal extract extract consisting of 2 parts by weight and 1 part by weight of soybean extract extracted with C1 to C4 lower alcohol or an aqueous solution thereof as an active ingredient
  • the present invention is a bone, characterized in that containing a complex composed of 30 ⁇ 65% by weight safflower seed extract, 10 ⁇ 40% by weight Boswellia extract and 10 ⁇ 55% by weight golden extract as an active ingredient
  • a food composition for promoting length growth and increasing bone density containing a complex composed of 30 ⁇ 65% by weight safflower seed extract, 10 ⁇ 40% by weight Boswellia extract and 10 ⁇ 55% by weight golden extract as an active ingredient
  • a food composition for promoting length growth and increasing bone density is provided.
  • the complex prepared as described above exhibits an excellent osteoblast proliferation effect, osteoblast differentiation and activity enhancing effect, and IGF-1 and BMP-2 gene expression increase effect.
  • the composite composition as described above than the single extract safflower seed extract, boswellia extract, golden extract shows more excellent activity.
  • Osteoblasts originate from mesenchymal stem cells, and mineralization such as calcium formation by osteoblast differentiation not only maintains bone strength but also plays an important role in the homeostasis of calcium and hormone metabolism throughout the body.
  • Calcium formation by osteoblast differentiation is regulated by vitamin D and parathyroid hormone
  • bone formation by osteoblast differentiation is bone morphogenetic protein (BMP), Wnt in cells ), MAP kinase (mitogen activated protein kinase), calcineurin-calmodulin kinase (calcineurin-calmodulin kinase), NF- ⁇ B ( ⁇ B nuclear factor kappa B), AP-1 (activator protein 1), etc.
  • Alkalinephosphatase which is associated with osteoblast differentiation, is synthesized at an early differentiation stage, followed by synthesis of osteopontin, osteocalcin, type I collagen, etc., associated with mineralization. It is known. Since the promoter for activating such osteoblasts generally requires long-term administration to patients, it is desirable to have low toxicity and to be orally administered, and there is a need for development of functional foods for promoting osteoblast activity without toxicity.
  • the present invention as a result of research on a new food raw material exhibiting the effect of promoting osteoblast activity from natural substances without toxicity and side effects, derived the optimal combination ratio of safflower seed extract, boswellia extract and golden extract, safflower seed extract 30 It was confirmed that the composite composition consisting of ⁇ 65% by weight, Boswellia extract 10-40% by weight and 10-55% by weight of the golden extract is excellent in bone length growth promoting effect and bone mineral density increasing effect.
  • safflower is an annual herbaceous plant belonging to the Asteraceae family called safflower, and has been cultivated mainly in medicinal plants in Korea, Japan, and China.
  • Safflower seed is rich in vitamins (vitamins E, B1, B2), minerals (K, P, Ca, Mg), and also has 15 to 30% lipids, and the fatty acid composition shows the saturated fatty acid palmitic acid (palmitic acid). ), Palmitoeic acid, stearic acid and unsaturated fatty acids such as oleic acid, linoleic acid, linolenic acid, etc.
  • the percentage is high. In particular, it contains 69 to 79% of linoleic acid, which is known to be effective in lowering cholesterol concentrations that cause high blood pressure and atherosclerosis.
  • Boswellia is an extract of granular resin from twigs, one of the tallest shrubs in the Indian highlands. It is used in India for medicinal purposes such as diabetes, skin diseases, fever, neurological diseases, rheumatism and diarrhea. Currently, it is recognized as a functional food having an antisteroidal anti-inflammatory effect.
  • the main components of boswellia are ⁇ -boswellic acid, AKBA, and terpenoids. Among them, ⁇ -boswellic acid prevents chondrocyte necrosis, promotes cartilage cell proliferation, and anti-inflammatory response. And so on.
  • Golden Scutellaria baicalensis
  • Golden is the root of perennial herbaceous perennial herbaceous plant, which belongs to the dicotyledonous plant Lamiaceae. Less toxic and the main component is separated 30 kinds of flavonoid compounds.
  • These pharmacological actions of gold include antipyretic, diuretic, antiviral, antibacterial, sedative, blood pressure lowering, blood sugar elevation, diarrhea, intestinal motility, anaphylaxis, anti-inflammatory, Anti-allergic, anti-oxidant and cell-immune promoting action, etc.
  • oriental medicine is used as a commercial prescription drug of various Chinese medicines, such as 70 kinds of golden tang based on these actions.
  • the safflower seed extract or boswellia extract or golden extract is preferably extracted with water, a lower alcohol having 1 to 4 carbon atoms or a mixture thereof as an extraction solvent.
  • the extraction method of the safflower seed extract or boswellia extract or golden extract may be extracted using hot water extraction, cold extraction, reflux cooling extraction or ultrasonic extraction.
  • the extract preferably includes a concentrate obtained by filtration, extraction under reduced pressure or vacuum concentration after extraction, and may be in powder form obtained by freeze drying or hot air drying.
  • the composite is preferably contained 0.01 to 50% by weight of the whole food composition. Less than 0.01% by weight of the bone length growth and bone mineral growth effect is insignificant, if it exceeds 50% by weight is not economically effective increase effect compared to the amount used.
  • the food composition for promoting bone length growth and increasing bone density of the present invention is preferably meat, grains, caffeine drink, general beverage, chocolate, bread, snacks, confectionery, pizza, jelly, noodles, gum, ice cream, vitamin It is preferable that it is any one selected from the combination and other health supplements, but is not necessarily limited thereto.
  • the food composition for promoting bone length growth and bone density increase of the present invention may preferably further comprise suitable carriers, excipients and diluents commonly used in food production.
  • Carriers, excipients and diluents are, for example, lactose, dextrose, sucrose, sorbitol, mannitol, xylitol, erythritol, maltitol, starch, acacia rubber, alginate, gelatin, calcium phosphate, calcium silicate, cellulose, Methyl cellulose, microcrystalline cellulose, polyvinyl tolidone, water, honey, methylhydroxybenzoate, propylhydroxy benzoate, magnesium stearate and mineral oil.
  • diluents or excipients such as fillers, weights, binders, wetting agents, disintegrating agents, surfactants, etc. which are commonly used are prepared.
  • Solid preparations for oral administration include tablets, pills, powders, granules, capsules, and the like, and the solid preparations include at least one excipient such as starch, calcium carbonate, sucrose or lactose, gelatin, and the like. Mix is prepared. In addition to simple excipients, lubricants such as magnesium stearate are also used.
  • Oral liquid preparations include suspensions, solvents, emulsions, and syrups, and may include various excipients, such as wetting agents, sweeteners, fragrances, and preservatives, in addition to commonly used simple diluents such as water and liquid paraffin. .
  • the food composition for promoting bone length growth and bone density increase of the present invention is a variety of nutrients, vitamins, minerals (electrolytes), synthetic flavors and natural flavors, such as flavoring agents, colorants and fillers (such as cheese, chocolate), Pectic acid and salts thereof, alginic acid and salts thereof, organic acids, protective colloidal thickeners, pH adjusting agents, stabilizers, preservatives, glycerin, alcohols, carbonation agents used in carbonated drinks and the like. In addition it may contain flesh for the production of natural fruit juices and fruit drinks and vegetable drinks. These components can be used independently or in combination. The ratio of such additives is not so important but is generally selected in the range of 0 to 50 parts by weight relative to 100 parts by weight of the composite of the present invention.
  • a complex composed of safflower seed extract, boswellia extract and golden extract as an active ingredient can provide a food composition excellent in bone length growth promoting effect and bone mineral density increasing effect.
  • the present invention may provide a food composition for promoting bone length growth and increasing bone density containing a complex composed of a natural extract that is not toxic, has no side effects, and is harmless to the human body.
  • the food composition for promoting bone length growth and bone mineral density increase of the present invention is excellent in osteoblast promoting effect, osteoblast activity and differentiation promoting effect, IGF-1 gene and BMP-2 gene expression increase effect, the height of growth children It can help promote growth.
  • 1 is a graph showing the results of experiments confirming the effect of the complex on osteoblast proliferation.
  • Figure 2 is a graph of the results of the measurement of basic phosphatase (ALP) activity to determine the effect of the complex on osteoblast activity.
  • ALP basic phosphatase
  • Figure 3 is a graph of the results of experiments measuring the degree of calcification by alizarin staining to determine the effect of the complex on osteoblast differentiation.
  • 5 is a graph showing the results of experiments confirming the effect of the complex on BMP-1 gene expression.
  • boswellia gum resin After putting 300 g of boswellia gum resin into a home jar, 1.8 L of 95% alcohol was added thereto, and extracted three times at 70 ° C. for 6 hours to obtain boswellia extract. Thereafter, the resultant was filtered under reduced pressure with a filter paper (whatman No. 1, England), concentrated under reduced pressure at 60 ° C. with a vacuum rotary concentrator, and dried with hot air to prepare boswellia extract powder.
  • a filter paper whatman No. 1, England
  • Safflower seed extract powder, boswellia extract powder, golden extract powder prepared in Preparation Examples 1 to 3 were prepared by varying the blending ratio as shown in Table 1 by weight ratio.
  • Osteoblast MG-63 cell line was distributed from the American Tissue Culture Collection (ATCC) and used in the experiment. MG-63 cells were cultured in 10% FBS (Hyclone Laboratories, Logan, Utah, USA) and 1% penicillin-streptomycin (Hyclone Laboratories, Logan, Utah, USA) in minimal essential medium (MEM) (ATCC), Add 1% L-glutamine (L-glutamine, Hyclone Laboratories, Logan, Utah, USA), 0.1% gentamycin (Gentamycin, Gibco, Grand Island, NY, USA) to a 75T flask and add 37 ° C, 5% CO 2 Incubated under the conditions of. Thereafter, the cells were changed in the medium once every two days and passaged at about 4-5 days.
  • FBS Hyclone Laboratories, Logan, Utah, USA
  • penicillin-streptomycin Hyclone Laboratories, Logan, Utah, USA
  • MEM minimal essential medium
  • MG-63 cells were dispensed into a 96-well plate (96-well plate) in a MEM culture solution with 10% FBS at a concentration of 1 ⁇ 10 4 cells / well and stabilized for 12 hours, followed by a sample (preparation examples 1 to 1). 3, Examples 1 to 4) were dissolved in 0.2% DMSO, treated at 5 ⁇ g / ml, and incubated for 48 hours. After incubation, each well was treated with 20 ⁇ l of MTT (3- (4,5-methylthiazol-2-yl) -2,5-diphenyltetrazolium bromide) reagent and incubated in a 37 ° C. incubator for up to 3 hours.
  • MTT 3- (4,5-methylthiazol-2-yl) -2,5-diphenyltetrazolium bromide
  • Example 2 (50% by weight of safflower seed extract, Boswellia extract 33.3% by weight, golden extract 16.7% by weight) of the complex was confirmed to exhibit the highest osteoblast viability.
  • Example 2 50% by weight of safflower seed extract, Boswellia extract 33.3% by weight, golden extract 16.7% by weight
  • Example 2 50% by weight of safflower seed extract, Boswellia extract 33.3% by weight, golden extract 16.7% by weight) of the complex was confirmed to exhibit the highest osteoblast viability.
  • Example 2 50% by weight of safflower seed extract, Boswellia extract 33.3% by weight, golden extract 16.7% by weight
  • the complex (Example 2) Were dissolved in 0.2% DMSO and treated at concentrations of 0, 1, 5, 10, 20, 30, and 40 ⁇ g / ⁇ l respectively and incubated for 48 hours. After incubation, each well was treated with 20 ⁇ l of MTT reagent, incubated in an incubator for 37 hours at maximum for 3 hours, and then the medium and MTT reagent were removed, and 200 ⁇ l of DMSO was added and absorbed at 560 nm using an ELISA reader. Was measured three times and the average value and standard error were obtained. The group not treated with the composite was used as a control.
  • Osteoblasts have basic phosphatase (ALP) in their cell membranes, which are found in high concentrations in the cell's outer membrane and calcified tissues, which regulate transport, cell division and differentiation during calcification and activate osteoblast activity. Known as a factor (Cancedda et al. Int Rev Cytol. 1995. 159: 265-358).
  • ALP basic phosphatase
  • MG-63 cells were dispensed in a 96-well plate in a MEM medium containing 10% FBS at a concentration of 1 ⁇ 10 4 cells / well and stabilized for 12 hours, after which the complex (Example 2) was zero. , 5, 10, 20, 30 ⁇ g / ⁇ l of each treatment was incubated for 48 hours. After 48 hours of incubation, the medium was removed and ALP activity was measured using an ALP measurement kit. For the measurement, the experiment was conducted using the abcam 'Alkaline Phosphatase Assay Kit (abcam, Massachusetts, USA)' according to the manufacturer's method, and measured using an ELISA reader.
  • the basic phosphatase activity was 56.31 U / mL in the control group without treatment of the complex, whereas it was confirmed that the basic phosphatase activity increased more than 20% in the cells treated with the complex at different concentrations. . In particular, it was confirmed that the increase of 25% or more increased to 76.88 U / mL and 75.88 U / mL at 10 ⁇ g / ⁇ l and 20 ⁇ g / ⁇ l. From the above results, the complex was confirmed that the osteoblast activity promoting effect is excellent (Fig. 2).
  • Osteoblast differentiation occurs as bones form as bone grows, and calcification is an important indicator for cell differentiation (Goldstein et al. New York: McGraw-Hill. 2001. 2863-2913).
  • MG-63 cells were placed in a 6-well plate (6-well plate) at a concentration of 5 ⁇ 10 5 cells / well in a MEM medium added with 10% FBS, stabilized for 12 hours, and then the complex (Example 2) Were incubated for 6 days by treatment at concentrations of 0, 5, 10, 20, 30 ⁇ g / ⁇ l, respectively. After incubation, the medium was removed, washed with PBS, fixed at room temperature for 15 minutes with 4% paraformaldehyde (paraformaldehyde) solution, and washed once more by removing paraformaldehyde solution. After washing, 1 ml of 2% Alizarin Red S solution was treated and left to stand at room temperature for 20 minutes for staining.
  • the degree of calcification was significantly increased in the cells treated with the complexes by concentration compared to the control without the complexes.
  • the lime levels increased by 22.49% and 27.36% at 10 ⁇ g / ⁇ l and 20 ⁇ g / ⁇ l, respectively. I could confirm that. From the above results, it could be confirmed that the treatment of the complex increased the calcification according to osteoblast differentiation (Fig. 3).
  • IGF-1 Insulin-like Growth Factor-1
  • IGF-1 is a profound growth factor associated with growth hormone, which is secreted from the anterior pituitary gland stimulated by growth hormone. IGF-1 is known to affect the proliferation of chondrocytes, especially in growth plates (Hallahan et al. Nat Med. 2003. 9: 1033-1038). In addition, it is involved in the mechanism of expression of growth hormone, regulates the expression process of growth hormone, and regulates the differentiation, proliferation, and maturation of cells in most places of the human body (Schiller et al. Bone. 2001). 28: 362-369).
  • BMP-2 (Bone morphogenetic protein-2) is a growth factor belonging to the transforming growth factor- ⁇ superfamily and has a significant effect on bone formation (Stein et al. FASEB J. 1990. 4 3111-3123). In particular, it is known to regulate a substance responsible for the proliferation of chondrocytes called retinoids (Wang EA et al. Proc Natl Acad Sci USA. 1990. 87: 2220-2224), and osteogen-inhibiting factor noggins. May be used to promote bone formation (Stein et al. FASEB J. 1990. 4: 3111-3123).
  • MG-63 cells were injected into a 6-well plate (6-well plate) at a concentration of 5 ⁇ 10 5 cells / well in a MEM medium to which 10% FBS was added and stabilized for 12 hours, followed by a complex (Example 2).
  • a complex Example 2
  • RNA was extracted.
  • the machine used in the Real-Time PCR experiment was 'Step One Real-Time PCR system (Applied Biosystems, Foster, CA, USA)' and was performed according to the method of 'iQ SYBR Green Supermix (BIO-RAD, Singapore, Singapore)'. .
  • the final concentration of the mixed solution for PCR was 2 ⁇ l of cDNA (10-100 ng), 10 ⁇ l of 2 ⁇ iQ SYBR Green Supermix, 1 ⁇ l of Forward & Reverse Primer (250 nM), and 7 ⁇ l of H 2 O. After heat treatment at 95 ° C.
  • PCR was performed by 40 cycling for 15 seconds at 95 ° C., 15 seconds at 58 ° C., 30 seconds at 72 ° C., and finally 15 minutes at 95 ° C. and 1 minute at 60 ° C. PCR was performed after finishing 15 seconds at 95 °C. Primer used in the reaction was as Table 3 below.
  • IGF-1 expression increased 1.3-fold and 1.5-fold in the cells treated with the complex at 20 ⁇ g / ⁇ l and 30 ⁇ g / ⁇ l, respectively, compared to the control group (FIG. 4).
  • a food composition for promoting bone length growth and increasing bone density was prepared as follows.
  • Brown rice, barley, glutinous rice, and yulmu were alphatized by a known method, and then dried and roasted to prepare a powder having a particle size of 60 mesh using a grinder.
  • Black beans, black sesame seeds and perilla were each steamed and dried in a known manner, then roasted and ground to prepare a powder having a particle size of 60 mesh.
  • Chewing gum was prepared in a conventional manner by combining 20% by weight of gum base, 76.9% by weight of sugar, 1% by weight of perfume, 2% by weight of water, and 0.1% by weight of the composite (Example 2).
  • Example 2 A health beverage was prepared in a conventional manner by blending 1% by weight.
  • Example 2 50% by weight, 16% by weight guar gum enzyme digest, 0.01% by weight vitamin B 1 hydrochloride, 0.01% by weight vitamin B6 hydrochloride, 0.23% by weight DL-methionine, 0.7% by weight magnesium stearate, 31.2% by weight lactose and 1.85% by weight of corn starch was formulated to prepare a dietary supplement food in a conventional manner.

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Abstract

본 발명은 홍화씨 추출물, 보스웰리아 추출물 및 황금 추출물으로 조성된 복합물을 유효성분으로 함유하는 뼈 길이 성장 촉진용 및 골밀도 증가용 식품 조성물에 관한 것으로, 본 발명의 식품 조성물은 천연 추출물로부터 조성된 복합물을 유효성분으로 함유하여 독성이 없고 부작용이 없으며 인체에 무해하다. 또한, 본 발명의 식품 조성물은 조골세포 증진 효과, 조골세포 활성 및 분화 촉진 효과, IGF-1 유전자 및 BMP-2 유전자 발현 증가 효과가 우수하여, 성장기 어린이들의 키 성장을 촉진시키는데 도움을 줄 수 있다.

Description

홍화씨 추출물, 보스웰리아 추출물 및 황금 추출물을 유효성분으로 함유하는 뼈 길이 성장 촉진용 및 골밀도 증가용 식품 조성물
본 발명은 뼈 길이 성장 촉진용 및 골밀도 증가용 식품 조성물에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 홍화씨 추출물, 보스웰리아 추출물 및 황금 추출물로 조성된 복합물을 유효성분으로 함유하는 뼈 길이 성장 촉진용 및 골밀도 증가용 식품 조성물에 관한 것이다.
현재 외모에 대한 관심이 높아지면서 큰 키가 경쟁력이 되는 시대가 되었다. 이러한 사회적 분위기는 아이들에게 키에 대한 스트레스로, 부모에게는 아이의 키 성장에 대한 관심으로 표현되고 있다. 다만, 많은 성장기 아이들이 남자 180 cm, 여자 165 cm까지 자라길 바라지만 한국 성인 남녀의 평균키는 남자 174 cm, 여자 161 cm로 희망하는 키와 실제 평균키는 차이가 나고 있는 실정이다. 또한 현대사회의 서구화된 식습관은 인스턴트 식품, 정제가공 식품을 증가시켰으며 가공 식품 제조과정 중 미량 영양소가 소실되는 등의 영양 불균형이 초래되었다. 또한, 화학조미료, 발색제, 방부제 등의 과다 사용에 의하여 체내의 항상성이 왜곡되어 유아 또는 성장기 어린이의 키 성장이 저해되거나, 성인병의 조기발생 촉진 등의 부작용이 나타나고 있다.
한편, 성장이란 세포의 수가 증가하고 골격과 근육이 커지고 강화되며 단순히 신장의 증가뿐 아니라 신체 각 기관의 해부학적 및 형태학적 크기와 기능이 증가하는 것을 말한다. 이와 같은 성장은 호르몬의 작용에 의하여 이루어지게 된다. 뇌하수체에서 생성된 성장호르몬은 중점적으로 간에 작용하나, 그 외 뼈의 성장판, 생식소, 지방조직 등에 작용하여 중간 산물인 인슐린유사 성장인자(IGF-1, Insulin-like Growth Factor-1)의 생성을 유도한다. 성장호르몬은 표적세포에 작용하여 IGF-1 생성과 세포의 분화를 유도하고, 이후 IGF-1이 세포 증식을 유도한다 (Waters MJ et al. Clin Exp Pharmacol Physiol. 1999. 26:760-764). 따라서 성장호르몬의 생리적 활성은 많은 부분에서 IGF-1과 연관되어 있는 것으로 알려져 있다.
일반적으로 사람의 키 성장에서 유전적인 영향이 가장 큰 것으로 여겨지고 있으나 실제로 유전적인 영향은 23%이며 나머지 77%가 후천적 영향에 의해 결정된다는 연구결과가 보고되었다. 후천적 영향에 의한 키성장은 적절한 영양 공급과 체내 호르몬의 복합작용에 의하여 이루어지고 있으며, 이런 외부적, 내부적 작용기전중 한 가지라도 이상이 생기면 정상적인 성장은 기대할 수 없다. 그러므로 정상적인 성장이 이루어지기 위해서는 정상적인 호르몬 분비가 이루어지고 적절한 영양 공급이 이루어질 수 있도록 하는 것이 중요하다.
한편, 소아 성장호르몬 결핍증, 터너증후군, 만성신부전에 의한 저신장, 프래더-윌리 증후군, 누난 증후군, 자궁내 성장지연에 의한 저신장과 같은 성장호르몬 결핍증에 대한 치료로 성장호르몬 치료가 사용되어지며 비교적 안전한 치료방법으로 알려져 있다. 또한 현대의학에서 성장상태가 같은 연령과 성별군에서 3백분위수 이내에 해당될 경우 저신장증으로 진단하고 성장호르몬을 투여하는 요법을 시행하고 있다. 그러나 저신장증에 사용되는 호르몬 요법의 경우 백혈병, 중추신경계 종양, 갑상선 기능저하증, 간질, 고혈당 및 당뇨병 등 여러 가지 부작용을 가져올 수 있고(Yang. J Korean Soc Endocrinol. 2003. 18:561-570), 효과에 있어서 개인차가 커 고가의 치료비 대비 성장효과에서 경제적 비효율성이 논의되고 있다. 그 밖에 주 5~7회로 거의 매일 주사를 맞아야 하는 아이에게 정신적인 부담을 줄 수 있으며, 치료기간이 길어질수록 성장효과가 떨어져 고용량으로 사용하는 성장호르몬의 용량을 계속 늘려야하고, 질병이 없는 아이에게 치료 약제를 쓰는 것에 대한 윤리적인 문제 등의 문제점들이 제기되고 있다.
이러한 문제점들이 제기되고 있는 어린이 키 성장을 위한 호르몬 요법을 대체하기 위하여 영양의 균형을 보조하여 키 성장을 촉진할 수 있는 다양한 건강보조식품이 개발 되고 있지만 단순히 성장을 위하여 도움이 되는 여러 가지 성분들의 조합에만 그침으로써 효과가 미비할 뿐만 아니라 골격의 성장만을 지나치게 중시한 나머지 복용자의 체내 대사를 비정상적으로 활성화 시킬 수 있는 부작용이 고려되지 않아 실질적으로 활용되지 못하고 있다.
한편, 선행특허로서, 대한민국 공개특허 제10-2009-0011654호 (공개일자: 2009.02.02)에는, 황기, 백출, 백복령, 진피, 사인, 당귀 및 감초의 복합 생약재 추출물을 함유하는 성장 촉진 식품 조성물에 대한 기술이 기재되어 있다. 또한, 대한민국 등록특허 제10-1376052호 (등록일자: 2014.03.13)에는, 복분자에 70%(v/v) 에탄올을 첨가하여 8시간 환류가열 추출하여 얻은 복분자 추출물을 유효성분으로 함유하는 뼈 성장 촉진용 식품 조성물에 대한 기술이 기재되어 있다. 또한, 대한민국 등록특허 제10-0890991호 (등록일자: 2009.03.23)에는, C1 내지 C4의 저급 알코올 또는 이의 수용액으로 추출한 속단 2 중량부 및 두충 1 중량부로 구성된 복합 생약재 추출물을 유효성분으로 함유하는 골길이 성장 촉진용 건강보조식품에 대한 기술이 기재되어 있다.
본 발명은 홍화씨 추출물, 보스웰리아 추출물 및 황금 추출물로 조성된 복합물을 유효성분으로 함유하여 뼈 길이 성장 촉진 효과 및 골밀도 증가 효과가 우수한 식품 조성물을 개발하여 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 홍화씨 추출물 30~65중량%, 보스웰리아 추출물 10~40중량% 및 황금 추출물 10~55중량%로 조성된 복합물을 유효성분으로 함유하는 것을 특징으로 하는 뼈 길이 성장 촉진용 및 골밀도 증가용 식품 조성물을 제공한다. 상기와 같이 조성된 복합물은 우수한 조골세포 증식효과, 조골세포 분화 및 활성 증진 효과, IGF-1 및 BMP-2 유전자 발현 증가 효과를 발휘한다. 또한, 단일 추출물인 홍화씨 추출물, 보스웰리아 추출물, 황금 추출물보다 상기와 같이 조성된 복합물이 더욱 우수한 활성을 나타낸다.
조골세포는 간엽줄기세포에서 기원하여 형성되는데 조골세포의 분화에 의한 칼슘 형성과 같은 무기질화는 뼈의 세기를 유지시켜 줄 뿐만 아니라, 신체 전체의 칼슘 및 호르몬 대사의 항상성에도 매우 중요한 기능을 하고 있다. 조골세포의 분화에 의한 칼슘 형성은 비타민 D 및 부갑상선 호르몬(parathyroid hormone) 등에 의해 조절되며, 조골세포의 분화에 의한 골 형성은 세포내에서 뼈 형태 형성 단백질(bone morphogenetic protein; BMP), 윈트(Wnt), MAP 키나아제(mitogen activated protein kinase), 칼시뉴린-칼모듈린 키나아제(calcineurin-calmodulin kinase), NF-κB(κB nuclear factor kappa B), AP-1(activator protein 1) 등의 다양한 신호전달 체계의 상호작용에 의해 조골세포의 분화와 관련된 알칼리성 포스파타제(alkalinephosphatase; ALP)가 초기 분화단계에서 합성된 후, 무기질화와 관련된 오스테오폰틴(osteopontin), 오스테오칼신(osteocalcin), 타입 I 콜라겐 등이 합성됨으로써 이루어진다고 알려져 있다. 이와 같은 조골세포를 활성시키기 위한 촉진제는 일반적으로 환자에게 장기 투여하여야 하기 때문에 독성이 적고 경구투여가 가능한 것이 바람직하며, 독성이 없는 조골세포 활성 촉진용 기능성 식품의 개발이 요구되고 있다. 이에, 본 발명은 독성 및 부작용이 없는 천연물질로부터 조골세포 활성 촉진 효과를 발휘하는 새로운 식품 원료에 대해 연구한 결과, 홍화씨 추출물, 보스웰리아 추출물 및 황금 추출물의 최적 배합비를 도출하였고, 홍화씨 추출물 30~65중량%, 보스웰리아 추출물 10~40중량% 및 황금 추출물 10~55중량%로 조성된 복합물이 뼈 길이 성장 촉진 효과 및 골밀도 증가 효과가 우수함을 확인하였다.
한편, 홍화(safflower)는 잇꽃이라 하는 국화과에 속하는 일년생 초목으로 한국, 일본, 중국 등지에서 약용을 주목적으로 재배해 왔다. 홍화씨는 비타민(비타민 E, B1, B2)이 풍부하고 무기질(K, P, Ca, Mg)이 많으며, 또한 15~30%의 지질을 가지고 있으며 그 지방산 조성을 살펴보면 포화지방산인 팔미트산(palmitic acid), 팔미토익산(palmitoeic acid), 스테아르산(stearic acid) 등과 불포화지방산인 올레산(oleic acid), 리놀레산(linoleic acid), 리놀렌산(linolenic acid) 등을 함유하고 있고, 불포화지방산 함량이 83~87%로 높은 편이다. 특히, 고혈압과 동맥경화유발의 원인이 되는 콜레스테롤 농도 저하에 효과가 큰 것으로 알려진 리놀레산을 69~79% 함유하고 있다.
보스웰리아(boswellia)는 인도 고산지대에 사는 키 작은 관목의 하나인 나뭇가지에서 과립형 수지를 추출한 것으로 인도에서는 당뇨병, 피부병, 해열, 신경질환, 류마티스, 설사 등에 약용으로 사용한다. 현재는 비스테로이드 소염진통효과가 있는 기능성 식품으로서 인지되고 있다. 보스웰리아의 주요성분으로는 β-보스웰산(β-boswellic acid), AKBA, 테르페노이드(terpenoid) 등이 알려져 있으며 이중 β-보스웰산은 연골세포 괴사방지, 연골세포 증식촉진, 항염증 반응 등에 관련되어 있다.
황금(Scutellaria baicalensis)은 쌍떡잎식물 꿀풀과에 속하는 여러해살이 초본식물인 속서근풀의 뿌리이다. 독성이 적고 주성분은 후라보노이드계 화합물 30여종이 분리되어 있다. 이러한 황금의 약리작용으로는 해열작용, 이뇨작용, 항바이러스작용, 항균작용, 진정작용, 혈압강하작용, 혈당상승작용, 이담작용, 장관운동억제작용, 아나필라시스(anaphylaxis) 작용, 소염작용, 항알러지작용, 항산화작용 및 세포면역 촉진 작용 등이 있어서, 한방에서는 이들 작용을 기초로 하여 각종 한약의 상용 처방약으로 70여종의 황금탕 등에 사용하고 있다.
한편, 상기 홍화씨 추출물 또는 보스웰리아 추출물 또는 황금 추출물은 바람직하게 물, 탄소수가 1 내지 4의 저급 알코올 또는 이의 혼합물을 추출 용매로 하여 추출된 것이 좋다.
또한, 상기 홍화씨 추출물 또는 보스웰리아 추출물 또는 황금 추출물의 추출방법으로는 열수 추출, 냉침 추출, 환류냉각 추출 또는 초음파 추출을 이용하여 추출된 것일 수 있다.
또한, 상기 추출물은 바람직하게 추출 후, 여과하여 감압 농축 또는 진공 농축하여 수득된 농축물을 포함하며, 동결 건조 또는 열풍 건조하여 수득된 분말 형태일 수 있다.
또한, 상기 복합물은 바람직하게 식품 조성물 전체 중 0.01~50중량% 포함되는 것이 좋다. 0.01중량% 미만이면 뼈 길이 성장 촉진 및 골밀도 증가 효과가 미미하며, 50중량%를 초과하면 사용량 대비 효과 증가가 미미하여 경제적이지 못하다.
한편, 본 발명의 뼈 길이 성장 촉진용 및 골밀도 증가용 식품 조성물은, 바람직하게 육류, 곡류, 카페인 음료, 일반음료, 초콜렛, 빵류, 스넥류, 과자류, 피자, 젤리, 면류, 껌류, 아이스크림류, 비타민 복합제 및 그 밖의 건강보조식품류 중 선택되는 어느 하나인 것인 것이 좋으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 발명의 뼈 길이 성장 촉진용 및 골밀도 증가용 식품 조성물은, 바람직하게 식품 제조에 통상적으로 사용하는 적절한 담체, 부형제 및 희석제를 더 포함할 수 있다. 담체, 부형체 및 희석제는 예를 들면, 락토즈, 덱스트로즈, 수크로즈, 솔비톨, 만니톨, 자일리톨, 에리스리톨, 말티톨, 전분, 아카시아 고무, 알지네이트, 젤라틴, 칼슘 포스페이트, 칼슘 실리케니트, 셀룰로즈, 메틸 셀룰로즈, 미정질 셀룰로스, 폴리비닐 톨리돈, 물, 꿀, 메틸히드록시벤조에이트, 프로필히드록시 벤조에이트, 마그네슘 스테아레이트 및 광물유일 수 있다. 제제화할 경우 보통 사용하는 충진제, 중량제, 결합제, 습윤제, 붕해제, 계면활성제 등의 희석제 또는 부형제를 사용하여 조제된다. 경구투여를 위한 고형제제에는 정제, 환제, 산제, 과립제, 캡슐제 등이 포함되며, 이러한 고형제제는 상기 조성물에 적어도 하나 이상의 부형제 예를 들면, 전분, 칼슘카보네이트, 수크로스 또는 락토오스, 젤라틴 등을 섞어 조제된다. 또한 단순한 부형제 이외에 마그네슘 스테아레이트 같은 윤활제들도 사용된다. 경구를 위한 액상 제제로는 현탁제, 내용액제, 유제, 시럽제 등이 해당되는데 흔히 사용되는 단순 희석제인 물, 리퀴드 파라핀 이외에 여러 가지 부형제, 예를 들면 습윤제, 감미제, 방향제, 보존제 등이 포함될 수 있다.
또한, 본 발명의 뼈 길이 성장 촉진용 및 골밀도 증가용 식품 조성물은 여러 가지 영양제, 비타민, 광물(전해질), 합성 풍미제 및 천연 풍미제 등의 풍미제, 착색제 및 충진제(치즈, 초콜렛 등), 펙트산 및 그의 염, 알긴산 및 그의 염, 유기산, 보호성 콜로이드 증점제, pH조절제, 안정화제, 방부제, 글리세린, 알코올, 탄산 음료에 사용되는 탄산화제 등을 함유할 수 있다. 그 밖에도 천연 과일 쥬스 및 과일 음료 및 야채 음료의 제조를 위한 과육을 함유 할 수 있다. 이러한 성분은 독립적으로 또는 조합하여 사용할 수 있다. 이러한 첨가제의 비율은 그렇게 중요하진 않지만 본 발명의 복합물 100중량부 대비 0~50중량부의 범위에서 선택되는 것이 일반적이다.
본 발명에 의할 경우, 홍화씨 추출물, 보스웰리아 추출물 및 황금 추출물으로 조성된 복합물을 유효성분으로 함유하여 뼈 길이 성장 촉진 효과 및 골밀도 증가 효과가 우수한 식품 조성물을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 독성이 없고 부작용이 없으며 인체에 무해한 천연 추출물로 조성된 복합물을 유효성분으로 함유하는 뼈 길이 성장 촉진용 및 골밀도 증가용 식품 조성물을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 뼈 길이 성장 촉진용 및 골밀도 증가용 식품 조성물은 조골세포 증진 효과, 조골세포 활성 및 분화 촉진 효과, IGF-1 유전자 및 BMP-2 유전자 발현 증가 효과가 우수하여, 성장기 어린이들의 키 성장을 촉진시키는데 도움을 줄 수 있다.
도 1은 복합물이 조골세포 증식에 미치는 영향을 확인한 실험 결과 그래프이다.
도 2는 복합물이 조골세포 활성에 미치는 영향을 확인하고자 염기성 인산분해효소(ALP) 활성을 측정한 실험 결과 그래프이다.
도 3은 복합물이 조골세포의 분화에 미치는 영향을 확인하고자 알리자린 염색에 의한 석회화 정도를 측정한 실험 결과 그래프이다.
도 4는 복합물이 IGF-1 유전자 발현에 미치는 영향을 확인한 실험 결과 그래프이다.
도 5는 복합물이 BMP-1 유전자 발현에 미치는 영향을 확인한 실험 결과 그래프이다.
이하, 본 발명의 구성을 하기 실시예를 통해 구체적으로 설명하고자 한다. 다만, 본 발명의 권리범위가 하기 실시예에만 한정되는 것은 아니고, 그와 등가의 기술적 사상의 변형까지를 포함한다.
[제조예 1: 홍화씨 추출물의 제조]
홍화씨 1 kg을 건조 후, 마쇄하여 얻은 분말 300 g을 집기병에 담은 후 물 3 ℓ를 넣고 90℃에서 6시간으로 3회 반복 추출하여 홍화씨 추출물을 수득하였다. 그 후, 여과지(whatman No.1, England)로 감압 여과한 후, 진공회전농축기로 60℃에서 감압 농축한 다음 열풍 건조하여 홍화씨 추출분말을 제조하였다.
[제조예 2: 보스웰리아 추출물의 제조]
보스웰리아 검레진 300 g을 집기병에 담은 후 95% 주정 1.8 ℓ를 넣고 70℃에서 6시간으로 3회 반복 추출하여 보스웰리아 추출물을 수득하였다. 그 후, 여과지(whatman No.1, England)로 감압 여과한 후, 진공회전농축기로 60℃에서 감압 농축한 다음 열풍 건조하여 보스웰리아 추출분말을 제조하였다.
[제조예 3: 황금 추출물의 제조]
황금 1 kg을 건조 후, 마쇄하여 얻은 분말 300 g을 집기병에 담은 후 물 3 ℓ를 넣고 90℃에서 6시간으로 3회 반복 추출하여 황금 추출물을 수득하였다. 그 후, 여과지(whatman No.1, England)로 감압 여과한 후, 진공회전농축기로 60℃에서 감압 농축한 다음 열풍 건조하여 황금 추출분말을 제조하였다.
[실시예 1 내지 4: 복합물의 제조]
상기 제조예 1 내지 3에서 제조한 홍화씨 추출분말, 보스웰리아 추출분말, 황금 추출분말을 무게비로 하기 표 1과 같이 배합비를 달리하여 복합물을 제조하였다.
홍화씨 추출물(중량%) 보스웰리아 추출물(중량%) 황금 추출물(중량%)
실시예 1 58.3 25 16.7
실시예 2 50 33.3 16.7
실시예 3 50 16.7 33.3
실시예 4 33.3 16.7 50
[ 실험예 1: 복합물이 조골세포 생존율에 미치는 영향 확인]
본 실험예에서는 제조예 1에서 제조한 단일 추출물과 실시예 1 내지 4에서 제조한 복합물이 조골세포 생존율에 미치는 영향을 확인하고자 하였다.
(1) 조골세포 배양
조골세포 MG-63세포주는 ATCC(American Tissue Culture Collection)로부터 분양받아 실험에 사용하였다. MG-63 세포는 10% FBS (Hyclone Laboratories, Logan, Utah, USA)와 MEM(minimal essential medium)(ATCC)에 1% 페니실린-스트렙토마이신(penicillin-streptomycin, Hyclone Laboratories, Logan, Utah, USA), 1% L-글루타민(L-glutamine, Hyclone Laboratories, Logan, Utah, USA), 0.1% 겐타마이신(Gentamycin, Gibco, Grand Island, N.Y, USA)을 첨가하여 75T 플라스크에 넣고 37℃, 5% CO2의 조건 하에서 배양하였다. 그 후, 세포는 2일에 한 번씩 배지를 갈아주고 약 4~5일에 계대하여 사용하였다.
(2) 복합물이 조골세포 생존율에 미치는 영향 확인
MG-63세포를 96-웰 플레이트(96-well plate)에 1×104 cells/well의 농도로 10% FBS를 첨가한 MEM 배양액에 분주하여 12시간 동안 안정화시킨 후, 시료(제조예 1 내지 3, 실시예 1 내지 4)를 0.2% DMSO에 녹여 5 ㎍/㎖ 농도로 처리하고 48시간 동안 배양하였다. 배양 후 각 웰(well)에 MTT(3-(4,5-methylthiazol-2-yl)-2,5- diphenyltetrazolium bromide) 시약을 20 ㎕ 처리하여 최대 3시간 37℃ 인큐베이터(incubator)에서 배양한 후, 배지와 MTT 시약을 제거하고 DMSO 200 ㎕를 가하여 560 nm에서 ELISA reader(VERSAMAXSL-20 Molecular Devices, Seoul, Korea)를 이용하여 흡광도를 측정하였으며 3회 측정하여 그의 평균값과 표준 오차를 구하였다. 시료를 처리하지 않은 군을 대조군으로 하였으며, 그 결과는 하기 표 2에 나타내었다.
세포 생존율(%)
대조군 100±10.4
실시예 1 118.4±12.1
실시예 2 162.9±8.1
실시예 3 130.5±5.0
실시예 4 108.4±12.9
제조예 1 117.5±7.1
제조예 2 110.5±9.2
제조예 3 102.7±13.3
실험결과, 단일 추출물 (홍화씨 추출물, 보스웰리아 추출물, 황금 추출물)보다 복합물이 높은 조골세포 생존율을 나타냄을 확인할 수 있었다. 또한, 복합물 중 실시예 2 (홍화씨 추출물 50중량%, 보스웰리아 추출물 33.3중량%, 황금 추출물 16.7중량%)가 가장 높은 조골세포 생존율을 나타냄을 확인할 수 있었다. 이하에서는 효과가 가장 우수한 것으로 나타난 실시예 2를 이용하여 실험을 진행하였다.
[실험예 2: 복합물이 조골세포 증식에 미치는 영향 확인]
본 실험예에서는 복합물이 조골세포 증식에 미치는 영향을 확인하고자 하였다.
MG-63세포를 96-웰 플레이트(96-well plate)에 1×104 cells/well의 농도로 10% FBS를 첨가한 MEM 배양액에 분주하여 12시간 동안 안정화시킨 후, 복합물(실시예 2)을 0.2% DMSO에 녹여 0, 1, 5, 10, 20, 30, 40 ㎍/㎕의 농도로 각각 처리하고 48시간 동안 배양하였다. 배양 후 각 웰(well)에 MTT 시약을 20 ㎕로 처리하여 최대 3시간 37℃ 인큐베이터(incubator)에서 배양한 후 배지와 MTT 시약을 제거하고 DMSO 200 ㎕를 가하여 560 nm에서 ELISA reader를 이용하여 흡광도를 측정하였으며, 3회 측정하여 그의 평균값과 표준 오차를 구하였다. 복합물을 처리하지 않은 군을 대조군으로 하였다.
실험결과, 복합물을 처리하지 않은 대조군을 기준으로 복합물을 처리한 모든 농도에서 MG-63세포의 증식이 증가한 것을 확인할 수 있었다. 특히 40 ㎍/㎕ 농도를 제외한 모든 처리 농도에서 대조군과 비교하여 유의적으로 세포의 증식이 증가한 것을 확인할 수 있었다. 상기와 같은 결과로부터, 복합물은 세포독성을 나타내지 않으며, 조골세포 증식 효과가 우수함을 확인할 수 있었다 (도 1).
[ 실험예 3: 복합물이 조골세포의 활성에 미치는 영향 확인- 염기성 인산분해효소(Alkaline phosphatase, ALP) 활성측정]
본 실험예에서는 복합물이 조골세포의 활성에 미치는 영향을 확인하고자 염기성 인산분해효소(Alkaline phosphatase, ALP)의 활성을 측정하였다.
조골세포는 세포막에 염기성 인산분해효소(ALP)를 가지고 있는데, 이 효소는 세포의 외막과 석회화 조직에서 높은 농도로 발견되어 석회화 과정 동안 운반, 세포 분열 및 분화의 조절 작용을 하며 조골세포의 활성 표지인자로 알려져 있다 (Cancedda et al. Int Rev Cytol. 1995. 159: 265-358).
MG-63세포를 96-웰 플레이트(well plate)에 1×104 cells/well의 농도로 10% FBS를 첨가한 MEM 배양액에 분주하여 12시간 동안 안정화 시킨 후, 복합물 (실시예 2)을 0, 5, 10, 20, 30 ㎍/㎕의 농도로 각각 처리하여 48시간 동안 배양하였다. 48시간 배양 후 배지를 제거하고 ALP 측정 Kit를 이용하여 ALP 활성을 측정하였다. 측정을 위하여 abcam의 'Alkaline Phosphatase Assay Kit(abcam, Massachusetts, USA)'를 이용하여 제조사의 방법을 따라 실험하였으며, ELISA reader를 이용하여 측정하였다.
실험결과, 복합물을 처리하지 않은 대조군의 염기성 인산분해효소 활성이 56.31 U/㎖로 나타났으며, 이에 비하여 복합물을 농도별로 처리한 세포에서 염기성 인산분해효소 활성이 20% 이상 증가함을 확인할 수 있었다. 특히 10 ㎍/㎕과 20 ㎍/㎕에서 76.88 U/㎖과 75.88 U/㎖으로 25% 이상 증가함을 확인할 수 있었다. 상기와 같은 결과로부터, 복합물은 조골세포 활성 촉진 효과가 우수함을 확인할 수 있었다 (도 2).
[ 실험예 4: 복합물이 조골세포의 분화에 미치는 영향 확인- 알리자린 염색(Alizarin-red staining)에 의한 석회화(mineralization) 측정]
본 실험예에서는 복합물이 조골세포 분화에 미치는 영향을 확인하고자 알리자린 염색(Alizarin-red staining)에 의한 석회화(mineralization) 정도를 측정하였다.
골성장에 따라 뼈가 형성되면서 조골세포의 분화가 일어나며 이때 나타나는 석회화 정도는 세포 분화에 중요한 지표이다 (Goldstein et al. New York:McGraw-Hill. 2001. 2863-2913).
MG-63세포를 6-웰 플레이트(6-well plate)에 5×105 cells/well의 농도로 10% FBS를 첨가한 MEM 배양액에 분주하여 12시간 동안 안정화시킨 후, 복합물 (실시예 2)을 0, 5, 10, 20, 30 ㎍/㎕의 농도로 각각 처리하여 6일 동안 배양하였다. 배양 후, 배지를 제거하고 PBS로 세척한 뒤 4% 파라포름알데하이드(paraformaldehyde) 용액으로 상온에서 15분간 고정하고, 파라포름알델하이드(paraformaldehyde) 용액을 제거하여 한 번 더 세척하였다. 세척 후, 2% 알리자린 레드 S(Alizarin Red S)용액을 1 ㎖ 처리하고 상온에서 20분간 방치하여 염색하였다. 그 후, PBS로 3~4회 세척 후 10%(w/v) 세틸피리디늄클로라이드(cetylpyridinium chloride)를 첨가한 10 mM 소듐 포스페이트(sodium phosphate) 용액 (pH=7.0)을 각 웰(well)마다 1 ㎖씩 첨가하여 10분간 녹이고 염색된 정도를 ELISA reader를 이용하여 570 nm에서 흡광도를 측정하였다. 복합물을 처리하지 않은 군을 대조군으로 하였으며, 대조군의 흡광도를 기준으로 석회화 정도를 계산하였다.
실험결과, 복합물을 처리하지 않은 대조군에 비하여 복합물을 농도별로 처리한 세포에서 석회화 정도가 유의적으로 증가하였으며, 특히 10 ㎍/㎕과 20 ㎍/㎕에서 석회도가 각각 22.49%, 27.36%가 증가한 것을 확인할 수 있었다. 상기와 같은 결과로부터, 복합물의 처리가 조골세포 분화에 따른 석회화를 우수하게 증가시킴을 확인할 수 있었다 (도 3).
[ 실험예 5: 복합물이 IGF -1(Insulin-like Growth Factor-1), BMP-2(Bone morphogenetic protein-2) 유전자 발현에 미치는 영향 확인]
본 실험예에서는 복합물이 IGF-1(Insulin-like Growth Factor-1)과 BMP-2(Bone morphogenetic protein-2)의 유전자 발현에 미치는 영향을 확인하기 위하여 실시간 중합효소 연쇄반응(Real-Time PCR)을 실시하였다.
IGF-1(Insulin-like Growth Factor-1)은 성장호르몬(growth hormone)과 관련 깊은 성장인자로 성장호르몬의 자극을 받은 뇌하수체 전엽에서 분비한다. IGF-1은 특히 성장판에서 연골세포의 증식에 영향을 미치는 것으로 알려져 있다 (Hallahan et al. Nat Med. 2003. 9: 1033-1038). 또한, 성장호르몬의 발현 기전에도 관여하여 성장호르몬의 발현과정을 조절하며 인체 대부분의 장소에서 세포의 분화(differentiation)와 증식(proliferation), 성숙(maturation)을 조절한다 (Schiller et al. Bone. 2001. 28: 362-369).
BMP-2(Bone morphogenetic protein-2)는 TGF-β(Transforming growth factor-β) 상과(superfamily)에 속해 있는 성장인자로서 뼈 형성에 중요한 영향을 미친다 (Stein et al. FASEB J. 1990. 4: 3111-3123). 특히 레티노이드(retinoid)라는 연골세포의 증식을 담당하는 물질을 조절하는 것으로 알려져 있으며 (Wang EA et al. Proc Natl Acad Sci USA. 1990. 87: 2220-2224), 노긴(noggins)이라는 골형성 억제 인자를 억제하여 골형성을 촉진시키기도 한다 (Stein et al. FASEB J. 1990. 4: 3111-3123).
MG-63세포를 6-웰 플레이트(6-well plate)에 5×105 cells/well의 농도로 10% FBS를 첨가한 MEM 배양액에 분주하여 12시간 동안 안정화 시킨 후, 복합물 (실시예 2)을 0, 5, 10, 20, 30 ㎍/㎕의 농도로 각각 처리하여 6일 동안 배양 후, 세포를 수집하여 'RNeasy extraction kit(QIAGEN, Germantown, Maryland, USA)'의 제조사의 방법에 따라 total RNA를 추출하였다. 그 후, cDNA의 합성을 위해 'iScript Select cDNA Synthesis Kit(BIO-RAD, Singapore, Singapore)'를 이용하여 5 ㎍의 total RNA에 5×iScript select reaction mix를 4 ㎕, Oligo(dT) Primer set 2 ㎕, RNA sample 5 ㎕, Nuclease-Free Water 8 ㎕를 각각 넣고 마지막에 iScript Reverse Transcriptase 1 ㎕를 넣어 골고루 섞어 주었다. 그 후, 42℃에서 60분, 85℃에서 5분간 반응시킨 후 합성된 cDNA를 PCR 반응에 사용하였다. Real-Time PCR 실험시 사용한 기계는 'Step One Real-Time PCR system(Applied Biosystems, Foster, CA, USA)'이며 'iQ SYBR Green Supermix(BIO-RAD, Singapore, Singapore)'의 방법에 따라 수행하였다. PCR을 위한 혼합액 최종농도는 cDNA 2 ㎕ (10~100 ng), 2×iQ SYBR Green Supermix 10 ㎕, Forward&Reverse Primer 각 1 ㎕ (250 nM), H2O 7 ㎕이 되도록 하였다. 95℃에서 10분간 열처리한 후 95℃에서 15초간, 58℃에서 15초간, 72℃에서 30초간 40 사이클링(cycling)으로 PCR을 수행한 후, 마지막으로 95℃에서 15초, 60℃에서 1분, 95℃에서 15초간 마무리과정을 거쳐 PCR 분석을 시행하였다. 반응에 사용한 Primer는 하기 표 3과 같았다.
β-actin forward 5'- GAC CCA GAT CAT GTT TGA GAC CTT - 3'
reverse 5'- CCA GTA GTA CGG CCA GAG GTG TA - 3'
RUNX2 forward 5'- TGC TTC CAT CAC AGT ACC ATC ATT - 3'
reverse 5'- AAA AAC GAA CCC AAC AGT TCA GA - 3'
IGF-1 forward 5'- TTC CGG AGC TGT GAT CTA AGG - 3'
reverse 5'- CGG ACA GAG CGA GCT GAC TT - 3'
BMP2 forward 5'- TGC TAG TAA CTT TTG GCC ATG ATG - 3'
reverse 5'- GCG TTT CCG CTG TTT GTG T - 3'
IGF-1 발현량 측정결과, 복합물을 20 ㎍/㎕와 30 ㎍/㎕로 처리한 세포에서 대조군에 비해 각각 1.3배, 1.5배로 IGF-1 발현이 증가한 것을 확인할 수 있었다 (도 4).
BMP-2의 발현량 측정결과, 복합물을 20 ㎍/㎕와 30 ㎍/㎕로 처리한 세포에서 대조군에 비해 각각 1.6배, 1.7배로 BMP-2의 발현이 증가한 것을 확인할 수 있었다 (도 5).
상기와 같은 결과로부터, 복합물은 우수한 조골세포의 분화 및 증식효과를 발휘함을 확인할 수 있었다.
[실시예 5: 뼈 길이 성장 촉진용 및 골밀도 증가용 식품 조성물의 제조]
본 실시예에서는 하기와 같이 뼈 길이 성장 촉진용 및 골밀도 증가용 식품 조성물을 제조하였다.
(1) 선식 제조
현미, 보리, 찹쌀, 율무를 공지의 방법으로 알파화시켜 건조시킨 것을 배전한 후 분쇄기로 입도 60메쉬의 분말로 준비하였다. 검정콩, 검정깨 및 들깨 각각을 공지의 방법으로 쪄서 건조시킨 후 배전 및 분쇄하여 입도 60메쉬의 분말로 준비하였다. 이후, 현미 30중량%, 율무 15중량%, 보리 20중량%, 찹쌀 9중량%, 들깨 7중량%, 검정콩 8중량%, 검정깨 7중량%, 복합물 (실시예 2) 3중량%, 영지 0.5중량% 및 지황 0.5중량%을 혼합하여 선식을 제조하였다.
(2) 츄잉껌 제조
껌 베이스 20중량%, 설탕 76.9중량%, 향료 1중량%, 물 2중량% 및 복합물 (실시예 2) 0.1중량%를 배합하여 통상의 방법으로 츄잉껌을 제조하였다.
(3) 캔디 제조
설탕 60중량%, 물엿 39.8중량%, 향료 0.1중량% 및 복합물 (실시예 2) 0.1중량%를 배합하여 통상의 방법으로 캔디를 제조하였다.
(4) 비스킷 제조
박력 1급 25.59중량%, 중력 1급 22.22중량%, 정백당 4.80중량%, 식염 0.73중량%, 포도당 0.78중량%, 팜쇼트닝 11.78중량%, 암모니움 1.54중량%, 중조 0.17중량%, 중아황산나트륨 0.16중량%, 쌀가루 1.45중량%, 비타민 B₁0.0001중량%, 비타민 B₂0.0001중량%, 밀크향 0.04중량%, 물 20.6998중량%, 전지분유 1.16중량%, 대용분유 0.29중량%, 제일인산칼슘 0.03중량%, 살포염 0.29중량% 및 분무유 7.27중량%와 복합물 (실시예 2) 1중량%를 배합하여 통상의 방법으로 비스킷을 제조하였다.
(5) 건강음료 제조
꿀 0.26중량%, 치옥토산아미드 0.0002중량%, 니코틴산아미드 0.0004중량%, 염산리보플라빈나트륨 0.0001중량%, 염산피리독신 0.0001중량%, 이노시톨 0.001중량%, 오르트산 0.002중량%, 물 98.7362중량% 및 복합물 (실시예 2) 1중량%를 배합하여 통상의 방법으로 건강 음료를 제조하였다.
(6) 소시지 제조
돈육 65.18중량%, 계육 25중량%, 전분 3.5중량%, 대두단백 1.7중량%, 식염 1.62중량%, 포도당 0.5중량% 및 글리세린 1.5중량%와 복합물 (실시예 2) 1중량%를 배합하여 통상의 방법으로 소시지를 제조하였다.
(7) 건강보조식품 제조
복합물 (실시예 2) 50중량%, 구아검효소 분해물 16중량%, 비타민 B₁염산염 0.01중량%, 비타민 B6 염산염 0.01중량%, DL-메티오닌 0.23중량%, 스테아린산 마그네슘 0.7중량%, 유당 31.2중량% 및 옥수수전분 1.85중량%를 배합하여 통상의 방법으로 정제형 건강보조식품을 제조하였다.

Claims (3)

  1. 홍화씨 추출물 50중량%, 보스웰리아 추출물 33.3중량% 및 황금 추출물 16.7중량%로 조성된 복합물; 또는
    홍화씨 추출물 50중량%, 보스웰리아 추출물 16.7중량% 및 황금 추출물 33.3중량%로 조성된 복합물; 을 유효성분으로 함유하는 것을 특징으로 하는 뼈 길이 성장 촉진 및 골밀도 증가용 식품 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 홍화씨 추출물 또는 보스웰리아 추출물 또는 황금 추출물은,
    물, 탄소수가 1 내지 4의 저급 알코올 또는 이의 혼합물을 추출 용매로 하여 추출된 것을 특징으로 하는 뼈 길이 성장 촉진 및 골밀도 증가용 식품 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복합물은,
    식품 조성물 전체 중 0.01~50중량% 포함되는 것을 특징으로 하는 뼈 길이 성장 촉진 및 골밀도 증가용 식품 조성물.
PCT/KR2015/011431 2015-02-25 2015-10-28 홍화씨 추출물, 보스웰리아 추출물 및 황금 추출물을 유효성분으로 함유하는 뼈 길이 성장 촉진용 및 골밀도 증가용 식품 조성물 WO2016137085A1 (ko)

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