WO2020180025A1 - 스피룰리나 추출물 제조방법, 스피룰리나 추출물을 포함하는 인지능 개선용 약학적 조성물 및 건강기능식품 - Google Patents

스피룰리나 추출물 제조방법, 스피룰리나 추출물을 포함하는 인지능 개선용 약학적 조성물 및 건강기능식품 Download PDF

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spirulina extract
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spirulina maxima
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김태호
이영득
최운용
유용균
이원규
박아름이
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Definitions

  • the present invention relates to a method for preparing a spirulina extract, a pharmaceutical composition and a health functional food for preventing or treating degenerative cranial nerve diseases comprising a spirulina extract, and a method for treating a degenerative cranial nerve disease using a spirulina extract, and more specifically, to increase the extraction yield
  • a method for preparing a spirulina extract capable of preserving the total content of chlorophyll contained in the extract, a pharmaceutical composition and health functional food for preventing or treating degenerative cranial nerve diseases including spirulina extract, and a method for treating degenerative cranial nerve diseases using spirulina extract It is about.
  • Dementia is characterized by general impairments in mental function, such as memory impairment and loss of judgment, and is a disease that devastates human life.
  • the prevalence of dementia among the elderly over 65 in Korea is about 8%, and it is estimated that about 350,000 out of about 4.3 million elderly people in Korea are suffering from dementia (Seoul Dementia Center, 2015 Report on Dementia Patients) ).
  • Alzheimer's disease which accounts for 71% of the types of dementia, has yet to be accurately identified, but observing the brain tissue of Alzheimer's disease patients reveals that severe cholinergic nerve damage occurred. have.
  • the choline hypothesis the theory that attempts to explain the cause of Alzheimer's disease according to damage to the cholinergic nerve is called the choline hypothesis, and recently, many attempts to inhibit the activity of acetylcholinesterase in order to induce a decrease in the function of acetylcholine have been made. It is being done.
  • an abnormal toxic protein called Amyloid beta is deposited, forming a neural plaque and a nerve knot, causing cognitive impairment.
  • acetylcholinesterase inhibitors such as tacrine, donepezil, rivastigmine, and galantamine.
  • galantamine is the most recently approved by the Food and Drug Administration (FDA), and it prevents the decomposition of acetylcholine and maintains the concentration of acetylcholine at the synapse, thereby reducing cognitive ability. It shows the effect of improving.
  • Spirulina is a microorganism belonging to an extremely small algae that grows vigorously on the surface of alkaline lakes in tropical regions such as Lake Chad in Africa and Lake Texcoco in Mexico. Spirulina's cells contain a large amount of chlorophyll and phycocyanin, so they can absorb sunlight and actively perform carbon assimilation. Pigments such as chlorophyll and phycocyanin have a blue-blue color, and since ancient times, spirulina has been classified as a blue-green algae.
  • Spirulina is a human edible microorganism, containing 55-70% protein, 6-9% fat, 15-20% carbohydrates, and contains a large amount of minerals, vitamins, fiber and pigments. Spirulina is not only high in protein, but also contains 8 essential amino acids. Among the fat components, free-fatty acid reaches 70-80%, linoleic acid, ⁇ -linolenic acid, etc. Fatty acids occupy a large proportion. Although Spirulina has a low carbohydrate content, it is mainly composed of rhamnose and glycogen, so it can be absorbed without the help of insulin and used as an energy source for diabetic patients. Locals have collected these microalgae for a long time and used them for food. As a result of nutritional studies, it has been found that the high content of protein and the composition of various nutrients including amino acids are very beneficial ingredients for human health.
  • Korean Patent Publication No. 10-1418545 provides a pharmaceutical composition for preventing or treating degenerative neurological brain diseases, but the composition for treating degenerative neurological diseases using natural functional materials as in the present invention There is no disclosure about it.
  • An object of the present invention is to provide a method for producing a spirulina extract capable of increasing the extraction yield of spirulina extract for the prevention or treatment of degenerative neurological diseases.
  • an object of the present invention is to provide a pharmaceutical composition and a health functional food capable of preventing or treating degenerative neurological diseases, including spirulina extract as an active ingredient.
  • the present invention (a) preparing a spirulina powder; (b) adding 50 to 80% of alcohol to the spirulina powder and pretreating with ultrasonic waves at 15 to 35°C; (c) extracting the spirulina extract at 50 to 80 °C; (d) concentrating the spirulina extract in vacuum; And (e) freeze-drying the vacuum-concentrated spirulina extract; provides a spirulina extract manufacturing method comprising a.
  • the spirulina powder and the alcohol may be mixed in a ratio of 1:8 to 1:10 (w/w).
  • the frequency of ultrasonic waves may be 30 to 50 kHz.
  • the ultrasonic pretreatment in step (b) may be performed for 6 to 10 hours.
  • step (c) may be performed for 2 to 6 hours.
  • the vacuum concentration in step (d) may be performed at 30 to 60° C. at a pressure of 50 to 150 hPa.
  • step (e) may be performed at -70 to -40 °C at a pressure of 0 to 10 mTorr.
  • the present invention prepares a spirulina powder, 50 to 80% of alcohol is added to the spirulina powder, ultrasonically pretreated at 15 to 35°C, then extracts a spirulina extract at 50 to 80°C, and the extract is concentrated in vacuo. And it provides a pharmaceutical composition for the prevention or treatment of degenerative neurological diseases comprising the spirulina extract obtained by freeze drying as an active ingredient.
  • the spirulina extract may contain chlorophyll a.
  • the degenerative neurological disease may be Alzheimer's type dementia, cerebrovascular dementia, Pick's disease, Crutzfeldt-Jacob's disease, dementia caused by head injury, or Parkinson's disease.
  • the composition can restore cognitive decline, which is a symptom of a degenerative neurological disease.
  • the present invention prepares a spirulina powder, 50 to 80% of alcohol is added to the spirulina powder, ultrasonically pretreated at 15 to 35°C, then extracts a spirulina extract at 50 to 80°C, and the extract is concentrated in vacuo. And freeze-dried spirulina extract as an active ingredient to prevent or treat degenerative neurological diseases.
  • the spirulina extract may contain chlorophyll a.
  • the degenerative neurological disease may be Alzheimer's type dementia, cerebrovascular dementia, Pick's disease, Crutzfeldt-Jacob's disease, dementia caused by head injury, or Parkinson's disease.
  • the composition can restore cognitive decline, which is a symptom of a cranial nerve disease.
  • the present invention prepares a spirulina powder, 50 to 80% of alcohol is added to the spirulina powder, ultrasonically pretreated at 15 to 35°C, then extracts a spirulina extract at 50 to 80°C, and the extract is concentrated in vacuo. And it provides a method for treating a degenerative cranial nerve disease comprising the step of administering a spirulina extract obtained by lyophilization to an individual suffering from a degenerative cranial nerve disease.
  • One dose of the spirulina extract may be 150 mg/kg to 450 mg/kg.
  • the method for preparing a spirulina extract according to the present invention has an effect of increasing the extraction yield of the spirulina extract and at the same time preserving the total content of chlorophyll contained in the extract.
  • a pharmaceutical composition and a health functional food comprising the spirulina extract extracted according to the present invention as an active ingredient, it is possible to prevent and treat degenerative neurological diseases such as Alzheimer's.
  • FIG. 1 is a flowchart of a method for preparing a spirulina extract according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a graph comparing the escape latency time (escape latency time) of the control group and the spirulina extract administration group in an underwater maze experiment (* personally ⁇ 005, ** personally ⁇ 001, *** personally ⁇ 0001).
  • BDNF neurotrophic factor
  • 6 is a graph measuring the activation of the expression of the upper transcription factor (p-CBEB) of the control group and the spirulina extract administration group (* personally ⁇ 005, ** personally ⁇ 001, *** personally ⁇ 0001).
  • FIG. 8 is a photograph comparing the results of antibody fluorescence staining of the control group and the group to which the spirulina extract was administered by tissue dissection of the brain hippocampus of the experimental mouse induced degenerative brain disease.
  • FIG. 1 is a flowchart of a method for preparing a spirulina extract according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a flowchart of a method for preparing a spirulina extract according to an embodiment of the present invention.
  • spirulina powder is prepared (S10).
  • Spirulina is a blue-green blue-green algae that has a spiral shape, and the size is 10 ⁇ m in width and 300 to 500 ⁇ m in length, and each cell can be observed with the naked eye.
  • the word spirulina coincides with the word spiral, and both come from the Latin word meaning twisted or spiral.
  • Spirulina was known only after the presentation of spirulina native to Lake Aranguadi near Ethiopia at the International Conference on Applied Microorganisms in 1967. This new plant is similar to chlorella, but has a much higher protein content and a higher digestibility and absorption rate. It is very good, easy to cultivate and harvest, and shows strong alkalinity.
  • Algae are classified into blue, green, red, and brown according to their main hue.
  • Spirulina is a kind of blue-green, and its color is the color emitted by phycocyanin (blue) in chlorophyll (green) in cells.
  • Such spirulina is currently known to have an atopic prevention effect, is known to have an effect of inhibiting skin aging, and is known to have an effect of improving lipid metabolism, but studies on other physiological activities are still insufficient.
  • the present inventors completed the present invention by confirming that the spirulina extract has such an effect while searching for a therapeutic agent for the treatment and prevention of degenerative neurological diseases that is stable in the body and has excellent therapeutic effect.
  • spirulina extract has an excellent effect on improving cognitive ability and has a high activity to protect cranial nerve cells, so that it has an excellent effect in treating or preventing degenerative cranial nerve diseases.
  • the Spirulina used in the present invention is Spirulina maxima (Spirulina maxima), Spirulina platen sheath (Spirulina platensis), Spirulina gate Larry (Spirulina geitleri), Spirulina between American claim (Spirulina siamese), Spirulina Meyer (Spirulina major), Spirulina sub Salsa ( Spirulina subsalsa ), Spirulina princeps ( Spirulina princeps ), Spirulina laxissima ( Spirulina laxissima ), Spirulina curta ( Spirulina curta ), and Spirulina spirulinoides ( Spirulina spirulinoides ) can be selected from the group consisting of, Preferably, Spirulina maxima or Spirulina platensis may be used, and more preferably Spirul
  • the spirulina powder may be in a dry powder state or a freeze-dried state, but is not limited thereto.
  • spirulina powder is dissolved in alcohol (ethanol) as a solvent.
  • the alcohol is preferably 50 to 80% alcohol, and more preferably 70% alcohol.
  • a pharmaceutically acceptable organic solvent may be used.
  • an alcohol having 1 to 4 carbon atoms including purified water, methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, acetone, ether , Benzene (benzene), chloroform (chloroform), ethyl acetate (ethyl acetate), methylene chloride (methylene chloride), hexane (hexane), and various solvents such as cyclohexane (cyclohexane) may be used alone or in combination.
  • the spirulina powder and the alcohol may be mixed in a ratio of 1:8 to 1:10 (w/w).
  • the solution in which spirulina powder is dissolved is subjected to ultrasonic pretreatment. Extracting after ultrasonic pretreatment is preferable because the total chlorophyll content contained in the spirulina extract is higher than that of the case without pretreatment, and impurities are removed from the spirulina extract.
  • the ultrasonic pretreatment may be performed at a frequency of 30 to 50 kHz, and is preferably performed at a frequency of 40 kHz.
  • the ultrasonic pretreatment may be performed at a temperature of 15 to 35°C, and is preferably performed at room temperature (25°C).
  • the ultrasonic pretreatment may be performed for 6 to 10 hours, preferably for 8 hours.
  • the pretreatment condition is less than the above range, the effect of ultrasonic pretreatment is insignificant, and if the pretreatment condition exceeds the above range, a spirulina extract denatured into a structure that is not effective for improving cognitive ability can be obtained, which is not preferable.
  • Spirulina extract is extracted at 50 to 80° C. (S30).
  • the extraction may be performed at 50 to 80° C., but is preferably performed at 65° C.
  • ultrasonic pretreatment is performed before extraction, and the temperature at which the ultrasonic pretreatment and extraction are performed is set differently to increase the extraction yield and increase the total content of chlorophyll contained in the extract.
  • the vacuum concentration is preferably a vacuum vacuum concentrator or a vacuum rotary evaporator, but is not limited thereto.
  • the vacuum concentration may be performed at 30 to 60 °C, and is preferably performed at 45 °C.
  • the vacuum concentration may be performed at a pressure of 50 to 150 hPa, and is preferably performed at a pressure of 100 hPa.
  • the freeze drying may be performed at -70 to -40 °C, preferably at -55 °C.
  • the freeze drying may be performed at a pressure of 0 to 10 mTorr, and is preferably performed at a pressure of 5 mTorr.
  • composition containing spirulina extract as an active ingredient
  • the present invention provides a pharmaceutical composition for preventing or treating degenerative cranial nerve diseases comprising the spirulina extract prepared according to the above preparation method as an active ingredient.
  • Spirulina extract may contain chlorophyll a.
  • Chlorophyll a is a kind of anabolic pigment that photosynthetic organisms have, and exists in chloroplasts within cells, and in nature, it exists in a state bound to proteins or lipoproteins.
  • Chlorophyll a contains polyphenol, which is a kind of chemical substance found in plants, and is characterized by having two or more phenols groups per molecule. Polyphenols have an antioxidant effect that turns active oxygen (harmful oxygen) in our body into harmless substances. It is excellent in preventing degenerative neurological diseases such as Parkinson's disease.
  • the formulation form of the pharmaceutical composition may be granules, powders, tablets, coated tablets, capsules, suppositories, solutions, syrups, juices, suspensions, emulsions, drops, or injectable solutions.
  • the active ingredient may be combined with an oral, non-toxic pharmaceutically acceptable inert carrier such as ethanol, glycerol, water, and the like.
  • suitable binders are natural sugars such as starch, gelatin, glucose or beta-lactose, natural and synthetic gums such as corn sweeteners, acacia, trackcanth or sodium oleate, sodium stearate, magnesium stearate, sodium benzoate, sodium acetate, Sodium chloride and the like are included, but are not limited thereto.
  • Disintegrants include, but are not limited to, starch, methyl cellulose, agar, bentonite, xanthan gum, and the like.
  • acceptable pharmaceutical carriers for compositions formulated as liquid solutions, sterilization and biocompatible saline, sterile water, Ringer's solution, buffered saline, albumin injection solution, dextrose solution, maltodextrin solution, glycerol, ethanol, and One or more of these components may be mixed and used, and other conventional additives such as antioxidants, buffers, and bacteriostatic agents may be added as necessary.
  • injectable formulations such as aqueous solutions, suspensions, emulsions, etc., pills, capsules, granules, or tablets. Further, it can be preferably formulated according to each disease or ingredient using a method disclosed in Remington's Pharmaceutical Science, Mack Publishing Company, Easton PA as an appropriate method in the field.
  • the pharmaceutical composition according to the present invention can treat or prevent degenerative neurological diseases through cognitive improvement.
  • the degenerative neurological disease may be Alzheimer's type dementia, cerebrovascular dementia, Pick's disease, Crutzfeldt-Jacob's disease, dementia caused by head injury, or Parkinson's disease.
  • the present invention provides a health functional food for the prevention or treatment of degenerative neurological diseases comprising the spirulina extract prepared according to the above manufacturing method as an active ingredient.
  • Spirulina extract may contain chlorophyll a.
  • Chlorophyll a is a kind of anabolic pigment that photosynthetic organisms have, and exists in chloroplasts within cells, and in nature, it exists in a state bound to proteins or lipoproteins.
  • Chlorophyll a contains polyphenol, which is a kind of chemical substance found in plants, and is characterized by having two or more phenols groups per molecule. Polyphenols have an antioxidant effect that turns active oxygen (harmful oxygen) in our body into harmless substances. It is excellent in preventing degenerative neurological diseases such as Parkinson's disease.
  • the health functional food can be manufactured and processed in the form of tablets, capsules, powders, granules, liquids, and pills.
  • the term "health functional food” refers to a food manufactured and processed using raw materials or ingredients having useful functions for the human body according to the Health Functional Food Act No.6727, and nutrients for the structure and function of the human body It refers to ingestion for the purpose of controlling or obtaining beneficial effects for health purposes such as physiological effects.
  • the health functional food of the present invention may contain ordinary food additives, and whether it is suitable as a food additive is determined according to the general rules and general test methods for food additives approved by the Food and Drug Administration, unless otherwise specified. It is judged according to standards and standards.
  • Items listed in the "Food Additives Code” include, for example, chemical compounds such as ketones, glycine, calcium citrate, nicotinic acid, and cinnamic acid; Natural additives such as reduced pigment, licorice extract, crystalline cellulose, high color pigment, and guar gum; Mixed preparations, such as a sodium L-glutamate preparation, an alkali additive for noodles, a preservative preparation, and a tar color preparation, etc. are mentioned.
  • a mixture of spirulina extract, an active ingredient of the present invention, mixed with an excipient, a binder, a disintegrant, and other additives, is granulated by a conventional method, and then a lubricant is added and compressed. Molding, or compression molding of the mixture directly.
  • the health functional food in the form of a tablet may contain a mating agent or the like if necessary.
  • hard capsules can be prepared by filling a mixture of spirulina extract, an active ingredient of the present invention, with additives such as excipients in a conventional hard capsule, and soft capsules include spirulina extract as additives such as excipients. It can be prepared by filling the mixture mixed with the capsule base such as gelatin.
  • the soft capsules may contain a plasticizer such as glycerin or sorbitol, a colorant, a preservative, and the like, if necessary.
  • Ring-shaped health functional foods can be prepared by molding a mixture of spirulina extract, an active ingredient of the present invention, excipients, binders, disintegrants, etc., by conventionally known methods, and can be coated with white sugar or other coating agents if necessary. Alternatively, the surface may be coated with a material such as starch or talc.
  • the health functional food in the form of granules can be prepared in granular form by a mixture of spirulina extract, an active ingredient of the present invention, an excipient, a binder, and a disintegrant, etc., by a conventionally known method. It may contain.
  • the health functional food may be beverages, meat, chocolate, foods, confectionery, pizza, ramen, other noodles, gums, candy, ice cream, alcoholic beverages, vitamin complexes and health supplements.
  • the health functional food according to the present invention can treat or prevent degenerative neurological diseases through cognitive improvement.
  • the degenerative neurological disease may be Alzheimer's type dementia, cerebrovascular dementia, Pick's disease, Crutzfeldt-Jacob's disease, dementia caused by head injury, or Parkinson's disease.
  • the present invention provides a method of treating degenerative cranial nerve diseases comprising administering to a subject a pharmaceutically effective amount of spirulina extract.
  • the degenerative neurological disease may be dementia, Alzheimer's, cerebrovascular dementia, Pick's disease, Crutzfeldt-Jacob's disease, dementia caused by head injury, or Parkinson's disease.
  • the individual can be any animal including humans.
  • the spirulina extract may further contain one or more active ingredients exhibiting the same or similar function.
  • the administration may be administered orally, or parenterally through subcutaneous injection, intravenous injection, or intramuscular injection, and may be used in the form of a general pharmaceutical formulation.
  • the dosage unit of the administration may contain 1, 2, 3, or 4 times the individual dose, or may contain 1/2, 1/3 or 1/4 times. Individual dosages preferably contain the amount of the effective drug administered at one time, which usually corresponds to all, 1/2, 1/3 or 1/4 times the daily dosage.
  • the dosage of the administration may vary depending on the patient's age, weight, sex, dosage form, health condition, and degree of disease, and may be dividedly administered once a day or several times a day at regular time intervals according to the judgment of a doctor or pharmacist. have.
  • One dose may be 150 mg/kg to 450 mg/kg. If it is less than the dosage range, a significant effect cannot be obtained, and if the dosage range is exceeded, it is not only uneconomical, but also outside the range of the normal dosage, there is a possibility that undesirable side effects may occur.
  • the frequency of administration of the administration is not particularly limited thereto, but may be administered once a day or divided into several doses.
  • the Spirulina Maxima 100 g (Spirulina maxima) of the first dry powder form to obtain a Spirulina extract were mixed in a ratio of 70% alcohol (ethanol) and 1:10 (w / w). Thereafter, ultrasonic pretreatment was performed at 25° C. for 8 hours at a frequency of 40 kHz, and then spirulina extract was extracted at 65° C. for 4 hours.
  • the spirulina extract obtained after extraction was concentrated in vacuo at 45° C. at a pressure of 100 hPa, and then freeze-dried at -55° C. at a pressure of 5 mTorr to prepare a powder, and the following experiment was performed.
  • the extraction yield of the spirulina extract obtained in Example 1 was about 11.6%, which was similar to or higher than that of other conventional processes.
  • the extraction processes of Comparative Examples 1 and 2 showing higher yields than 11.6% it was confirmed that the content of total chlorophyll as an indicator component was lower than that of Example 1.
  • Example 1 the extraction process according to Example 1 has a yield similar to or higher than that of other existing processes, and the total content of chlorophyll contained in the extract can be increased.
  • a ⁇ 1-42 Amyloid beta 1-42
  • ICR mice Biolink, Eumseong-gun, Chungbuk, Korea
  • mice were purchased and adapted to the laboratory animal room for 1 week, and 6 mice were randomly formed for each group.
  • SM70EE the group to which the spirulina extract prepared according to Example 1
  • chlorophyll a chlorophyll a was administered
  • a control group a group that was not treated with spirulina extract was used, and as a control group, a group administered with scopolamine, which causes dementia, and a group administered with donepezil, a dementia treatment, were used.
  • feed and water were freely supplied without any restrictions, the temperature was maintained at 22 ⁇ 2 °C, the humidity was 50 ⁇ 10%, and the contrast was adjusted in a 12-hour cycle (09:00 ⁇ 21:00).
  • the passive avoidance analysis evaluation experiment was performed by applying Morris's method. Fill the water maze pool (diameter: 90cm, height: 45cm) with milk mixed water (water temperature: 20 ⁇ 1 °C). The pool was divided into quarters, and a white platform (diameter: 6cm, height: 29cm) was placed in the center and the platform was submerged about 1cm so that it was not visible from the water surface.
  • a test trial was conducted in a pool where the platform was placed for 4 days, which is the time it takes for the experimental rats administered with the drug to escape to the top of the platform. Time (escape latency time) was measured.
  • Sample administration was carried out daily for 4 days from the second day, prepared by dissolving scopolamine (1 mg/kg) in physiological saline, and injected subcutaneously 30 minutes before training to induce dementia.
  • scopolamine spirulina extract
  • Chlorophyll a 10 mg/kg
  • donepezil 1 mg/kg
  • the avoidance box (40 X 20 X 20 cm) of the manual evasion measurement device was divided into a light box and a dark box, and a door through which the experimental rat could move was installed between the rooms.
  • mice placed in a bright box with a stainless steel rod of 3 mm thick at the bottom of the box at 0.5 cm intervals entered the dark box they were trained to give an electrical stimulation of 0.1 mA/10 g body weight through the stainless rod. After 24 hours, the same test was conducted, and the time that the experimental mice stayed in the bright room was measured as an index to remember the previous day's training.
  • the sample was administered orally, and scopolamine was administered subcutaneously.
  • Spirulina extract 200, 400 mg/kg
  • Chlorophyll a 10 mg/kg
  • donepezil 1 mg/kg
  • the control group was treated with normal saline. It was administered subcutaneously, and scopolamine (1 mg/kg) was administered subcutaneously to the other group. 30 minutes after administration of scopolamine, the experiment was conducted. After 24 hours, the same experiment was conducted, and the time at which the experimental mice moved to the avoidance box (escape latency time) was measured. The experiment was stopped when there was no movement of the rat for 180 seconds.
  • Figure 2 is a graph comparing the escape latency time (escape latency time) of the control group and the spirulina extract administration group in an underwater maze experiment (* personally ⁇ 005, ** personally ⁇ 001, *** personally ⁇ 0001).
  • the escape waiting time was significantly reduced from day 1 to day 4, and the group treated with only scopolamine increased the escape waiting time.
  • Spirulina extract (SM70EE) reduced the escape wait time increased by scopolamine in a concentration-dependent manner on day 4, and showed similar low escape wait times at both concentrations of 200 and 400 mg/kg, but 400 mg At the concentration of /kg, it was confirmed that it showed the lowest level with an escape waiting time of 66.39 ⁇ 25.70 seconds.
  • chlorophyll a (10 mg/kg)
  • Spirulina extract (SM70EE) was measured through passive avoidance experiment.
  • Acetylcholinesterase is an enzyme that breaks down acetylcholine, a neurotransmitter in the cholinergic system of the brain, and when its activity increases, it decreases memory and cognition.
  • Phosphate buffer was added to the hippocampus of each control and experimental group rats, homogenized through a homogenizer, and centrifuged at 4° C. for 20 min at 12,000 rpm, and the supernatant was taken. 50 ⁇ L of supernatant, standard, and blank were dispensed into a 96 well plate. 50 ⁇ L of 20 ⁇ M Acetylcholinesterase assay solution was added each, followed by incubation for 15 min, and absorbance was measured at 410 nm.
  • acetylcholinesterase activity 140.39 ⁇ 7.55% was measured and increased compared to the control group.
  • the cognitive activity increased in a concentration-dependent manner at the concentrations of 200 mg/kg and 400 mg/kg.
  • a dose of 200 mg/kg is considered to be suitable for the cognitive improvement activity in consideration of economic feasibility during production.
  • Figure 5 is a graph measuring the activation of neurotrophic factor (BDNF) expression of the control group and the spirulina extract-administered group
  • Figure 6 is a graph measuring the activation of the expression of the upper transcription factor (p-CREB) of the control group and the spirulina extract-administered group
  • Figure 7 Is a graph measuring the activation of the expression of the upper transcription factor (p-ERK) between the control group and the group administered with spirulina extract (* personally ⁇ 005, ** personally ⁇ 001, *** personally ⁇ 0001).
  • BDNF creates new neurites to reinforce connections between neurons and increases the number of connections to increase cognitive abilities.
  • CREB is a necessary gene in the learning and memory process, and acts as an upper transcription factor for BDNF expression.
  • Phosphate buffer was added to the hippocampus of the mice of the experimental group and the control group and homogenized through a homogenizer, followed by centrifugation at 12,000 rpm for 20 min at 4° C., and the supernatant was taken. 100 ⁇ L of the supernatant, standard, and blank were dispensed into a 96 well plate, and incubated in an incubator at 37° C. for 1 h 30 min. The supernatant in the plate was discarded, and 100 ⁇ L biotinylated anti-Mouse BDNF antibody working solution was added and incubated in an incubator at 37° C. for 1 h. The supernatant in the plate was discarded and washed 3 times with 0.01 M phosphate buffer.
  • the experimental mice to which scopolamine was administered showed an expression value lower than the BDNF expression value of the control group. It was confirmed that the amount of BDNF, a neurotrophic factor reduced by scopolamine, was significantly activated in the hippocampus of experimental rats administered with spirulina extract (SM70EE) at 200 and 400 mg/kg concentrations. In addition, it was confirmed that spirulina extract (SM70EE) significantly activated the amount of p-CREB, and it was confirmed that it also induced ERK activity.
  • SM70EE spirulina extract
  • spirulina extract increases the expression levels of reduced neurotrophic factors (BDNF) and higher transcription factors (CREB, ERK) to improve cognitive performance.
  • BDNF reduced neurotrophic factors
  • CREB higher transcription factors
  • FIG. 8 is a photograph comparing the results of antibody fluorescence staining of the control group and the group to which the spirulina extract was administered by tissue dissection of the brain hippocampus of the experimental mouse induced degenerative brain disease.
  • Glial Fibrillary acidic protein is localized in astrocytes, which are astrocytes or astrocytes in the brain, and is used as a marker for these cells. Immunostaining of GFAP was performed to confirm the level of astrocyte expression.
  • GFAP-positive astrocytes were evenly distributed in the hippocampus of the brain, and some astrocytes were found to be in a plump form, that is, in an activated state in the Dentate Gyrus (DG).
  • DG Dentate Gyrus
  • the positive response of GFAP increased, whereas in the group administered with donepezil and spirulina extract, activated astrocytes in the tooth gyrus decreased and the hippocampal region stabilized.

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Abstract

본 발명의 목적은 스피룰리나 추출물의 추출 수율을 높임과 동시에 추출물에 포함된 클로로필의 총 함량을 보존하고자 하기 위함이다. 또한, 스피룰리나 추출물을 유효성분으로 포함한 퇴행성 뇌신경 질환의 예방 또는 치료를 위한 약학적 조성물 및 건강기능식품을 제공하고, 스피룰리나 추출물을 이용한 퇴행성 뇌신경 질환의 치료방법을 제공하기 위함이다. 본 발명은(a) 스피룰리나 분말을 준비하는 단계; (b) 상기 스피룰리나 분말에 50 내지 80 %의 주정을 가하고, 15 내지 35 ℃에서 초음파 전처리하는 단계; (c) 50 내지 80 ℃에서 스피룰리나 추출물을 추출하는 단계; (d) 상기 스피룰리나 추출물을 진공 농축하는 단계; 및 (e) 상기 진공 농축된 스피룰리나 추출물을 동결 건조하는 단계;를 포함하는 스피룰리나 추출물 제조방법을 제공한다.

Description

스피룰리나 추출물 제조방법, 스피룰리나 추출물을 포함하는 인지능 개선용 약학적 조성물 및 건강기능식품
본 발명은 스피룰리나 추출물 제조방법, 스피룰리나 추출물을 포함하는 퇴행성 뇌신경 질환 예방 또는 치료용 약학적 조성물 및 건강기능식품, 및 스피룰리나 추출물을 이용한 퇴행성 뇌신경 질환 치료방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 추출 수율을 높임과 동시에 추출물에 포함된 클로로필의 총 함량을 보존할 수 있는 스피룰리나 추출물 제조방법, 스피룰리나 추출물을 포함하는 퇴행성 뇌신경 질환 예방 또는 치료용 약학적 조성물 및 건강기능식품, 및 스피룰리나 추출물을 이용한 퇴행성 뇌신경 질환 치료방법에 관한 것이다.
치매는 기억력 장애, 판단력 상실 등 정신 기능에 전반적인 장애가 나타나는 것을 특징으로 하며 인간의 삶을 황폐하게 하는 질환이다. 우리나라 65 세 이상 노인에게서 치매 유병률은 약 8 % 정도인데, 현재 우리나라 노인 인구 약 430 만 명 중 35 만 명 정도가 치매 질환을 앓고 있을 것으로 추정된다(서울특별시 치매센터, 2015년 치매환자 실태조사 보고서).
인구의 급속한 고령화가 진행됨에 따라 치매환자의 수가 급증할 것으로 예상되어 치매에 따른 대책 마련이 시급한 실정이다. 게다가 노인 진료비가 계속 늘고 있는 가운데 2010년 노인 치매 진료비가 전년대비 32 % 급증한 것으로 나타났다(건강보험심사 평가원, 2010년 진료비통계지표).
치매 종류 중 71 %로 가장 큰 부분을 차지하고 있는 알츠하이머(Alzheimer's disease, AD)는 아직까지 발병 원인이 정확하게 밝혀지진 않았지만, 알츠하이머병 환자의 뇌조직을 관찰해보면 콜린성 신경의 손상이 심각하게 일어난 것을 확인할 수 있다. 이와 같이 알츠하이머병 원인을 콜린성 신경의 손상에 맞추어 설명하려는 설을 콜린 가설이라 하며, 최근 아세틸콜린(acetylcholine)의 기능 저하를 유도하기 위해 아세틸콜린에스터라제(acetylcholinesterase)의 활성을 저해시키려는 시도가 많이 이루어지고 있다. 또한, 알츠하이머병 환자의 뇌에서는 β, γ-secretase의 활성으로 인해 Amyloid beta라는 비정상적인 독성단백질이 침착되어 신경반과 신경매듭이 형성되어 인지능의 손상을 초래한다고 알려져 있다.
현재, 알츠하이머병의 치료제로 사용되는 약물은 아세틸콜린에스터라제 저해제로서, 타크린(tacrine), 도네페질(donepezil), 리바스티그민(rivastigmine), 및 갈란타민(galantamine) 등이 있다. 이 중 갈란타민(galantamine)은 가장 최근에 미국 식품의약국(Food and Drug Administration, FDA)의 승인을 받아 사용되고 있는데, 아세틸콜린의 분해를 막아 시냅스에서의 아세틸콜린 농도를 유지시킴으로써 저하된 인지능을 개선시키는 효과를 나타낸다.
하지만, 이 같은 의약품들은 합성을 통해 만들어진 단일제제 약물로서 효과가 일시적이고 미약하며, 뇌에만 선택적으로 작용하지 않기 때문에 여러 가지 부작용으로 인해 오랜 기간 약물투여가 어려운 단점을 가지고 있다. 또한, 갈란타민은 독성과 부작용으로 인해 안전성이 의심되고 있으며, 이와 같은 부작용은 소비자의 신뢰도를 떨어뜨리고 있는 실정이다. 따라서, 더욱 안전하고, 효능이 우수한 천연 기능성 소재의 의약품 개발이 요구되고 있다. 또한, 차세대 알츠하이머 치료제로서 가장 기대되고 있는 Amyloid beta 침착과 관련된 β-secretase의 활성 억제물질은 아직 개발되지 않고 있는 실정이다.
한편, 스피룰리나(Spirulina)는 아프리카의 챠드 호수 및 멕시코의 텍스코코 호수와 같은 열대지역 알칼리성 호수의 수면에서 왕성하게 자생하는 극히 작은 조류(藻類, algae)에 속하는 미생물이다. 스피룰리나의 세포 속에는 다량의 클로로필과 피코시아닌 등이 들어있어서 태양광선을 흡수하여 탄소동화작용을 활발하게 수행할 수 있다. 클로로필과 피코시아닌 등의 색소는 청남색을 띄고 있어, 예로부터 스피룰리나를 남조류(blue-green algae)로 분류했었다.
스피룰리나는 사람이 먹을 수 있는 미생물로 단백질이 55-70 %, 지방이 6-9 %, 탄수화물이 15-20 % 함유되어 있고 다량의 무기질, 비타민, 섬유질 및 색소 성분을 함유하고 있다. 스피룰리나는 단백질의 함량이 높을 뿐 아니라 8가지 필수아미노산을 포함하고 있으며 지방성분 중에는 지방산(free-fatty acid)이 70-80 %에 달하고 리놀레산(linoleic acid), γ-리놀렌산(γ-linolenic acid) 등의 지방산이 큰 비중을 차지하고 있다. 스피룰리나의 탄수화물 함유량은 적지만 주로 람노스와 글리코겐으로 구성되어 있어 인슐린의 도움 없이 흡수되어 당뇨환자의 에너지원으로 이용될 수 있다. 현지인들은 오랫동안 이 미세조류를 채취하여, 식용으로 사용해 왔고 영양학적 연구결과 단백질의 높은 함량과 아미노산을 비롯한 각종 영양소 성분조성이 인체의 건강에 매우 유익한 성분들로 되어있음을 알았다.
한편, 본 발명과 관련된 선행기술로 한국 등록특허공보 제10-1418545호는 퇴행성 신경계 뇌질환의 예방 또는 치료용 약학 조성물을 제공하고 있으나 본 발명과 같이 천연 기능성 소재를 사용한 퇴행성 뇌신경 질환 치료용 조성물에 대한 개시는 없다.
본 발명의 목적은 퇴행성 뇌신경 질환의 예방 또는 치료를 위한 스피룰리나 추출물의 추출 수율을 높일 수 있는 스피룰리나 추출물 제조방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 스피룰리나 추출물의 추출 수율을 높임과 동시에 추출물에 포함되어 있는 클로로필의 총 함량을 보존할 수 있는 스피룰리나 추출물 제조방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 스피룰리나 추출물을 유효성분으로 포함하여 퇴행성 뇌신경 질환을 예방 또는 치료할 수 있는 약학적 조성물 및 건강기능식품을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 (a) 스피룰리나 분말을 준비하는 단계; (b) 상기 스피룰리나 분말에 50 내지 80 %의 주정을 가하고, 15 내지 35 ℃에서 초음파 전처리하는 단계; (c) 50 내지 80 ℃에서 스피룰리나 추출물을 추출하는 단계; (d) 상기 스피룰리나 추출물을 진공 농축하는 단계; 및 (e) 상기 진공 농축된 스피룰리나 추출물을 동결 건조하는 단계;를 포함하는 스피룰리나 추출물 제조방법을 제공한다.
상기 (a) 단계의 상기 스피룰리나는 스피룰리나 맥시마(Spirulina maxima), 스피룰리나 플라텐시스(Spirulina platensis), 스피룰리나 게이트레리(Spirulina geitleri), 스피룰리나 사이아메제(Spirulina siamese), 스피룰리나 메이어(Spirulina major), 스피룰리나 서브살사(Spirulina subsalsa), 스피룰리나 프린세프스(Spirulina princeps), 스피룰리나 락시시마(Spirulina laxissima), 스피룰리나 쿠르타(Spirulina curta), 및 스피룰리나 스피룰리노이데스(Spirulina spirulinoides)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
상기 (b) 단계에서 상기 스피룰리나 분말과 상기 주정을 1:8~1:10(w/w)의 비율로 혼합할 수 있다.
상기 (b) 단계의 상기 초음파 전처리에서 초음파의 주파수가 30 내지 50 kHz일 수 있다.
상기 (b) 단계의 상기 초음파 전처리는 6 내지 10 시간 동안 수행될 수 있다.
상기 (c) 단계의 상기 추출은 2 내지 6 시간 동안 수행될 수 있다.
상기 (d) 단계의 상기 진공 농축은 30 내지 60 ℃에서 50 내지 150 hPa의 압력으로 수행될 수 있다.
상기 (e) 단계의 상기 동결 건조는 -70 내지 -40 ℃에서 0 내지 10 mTorr의 압력으로 수행될 수 있다.
또한, 본 발명은 스피룰리나 분말을 준비하고, 상기 스피룰리나 분말에 50 내지 80 %의 주정을 가하고, 15 내지 35 ℃에서 초음파 전처리한 다음, 50 내지 80 ℃에서 스피룰리나 추출물을 추출하고, 상기 추출물을 진공 농축하고 동결 건조하여 얻은 스피룰리나 추출물을 유효성분으로 포함하는 퇴행성 뇌신경 질환의 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공한다.
상기 스피룰리나 추출물은 클로로필 a를 포함할 수 있다.
상기 퇴행성 뇌신경 질환은 알츠하이머형 치매, 뇌혈관성 치매, 픽병, 크루츠펠트-야곱병, 두부손상에 의한 치매, 또는 파킨슨병일 수 있다.
상기 조성물은 퇴행성 뇌신경 질환의 증상인 인지능 저하를 회복시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 스피룰리나 분말을 준비하고, 상기 스피룰리나 분말에 50 내지 80 %의 주정을 가하고, 15 내지 35 ℃에서 초음파 전처리한 다음, 50 내지 80 ℃에서 스피룰리나 추출물을 추출하고, 상기 추출물을 진공 농축하고 동결 건조하여 얻은 스피룰리나 추출물을 유효성분으로 포함하는 퇴행성 뇌신경 질환의 예방 또는 치료용 건강기능식품을 제공한다.
상기 스피룰리나 추출물은 클로로필 a를 포함할 수 있다.
상기 퇴행성 뇌신경 질환은 알츠하이머형 치매, 뇌혈관성 치매, 픽병, 크루츠펠트-야곱병, 두부손상에 의한 치매, 또는 파킨슨병일 수 있다.
상기 조성물은 뇌신경 질환의 증상인 인지능 저하를 회복시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 스피룰리나 분말을 준비하고, 상기 스피룰리나 분말에 50 내지 80 %의 주정을 가하고, 15 내지 35 ℃에서 초음파 전처리한 다음, 50 내지 80 ℃에서 스피룰리나 추출물을 추출하고, 상기 추출물을 진공 농축하고 동결 건조하여 얻은 스피룰리나 추출물을 퇴행성 뇌신경 질환에 걸린 개체에 투여하는 단계를 포함하는 퇴행성 뇌신경 질환 치료방법을 제공한다.
상기 스피룰리나 추출물의 1회 투여량은 150 mg/kg 내지 450 mg/kg일 수 있다.
본 발명에 따른 스피룰리나 추출물 제조방법은 스피룰리나 추출물의 추출 수율을 높임과 동시에 추출물에 포함된 클로로필의 총 함량을 보존할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따라 추출된 스피룰리나 추출물을 유효성분으로 포함하는 약학적 조성물 및 건강기능식품을 제공하여, 알츠하이머와 같은 퇴행성 뇌신경 질환을 예방하고 치료할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스피룰리나 추출물 제조방법의 공정순서도이다.
도 2는 수중 미로 실험에서 대조군과 스피룰리나 추출물 투여군의 탈출 대기 시간(escape latency time)을 비교한 그래프이다(*р＜005, **р＜001, ***р＜0001).
도 3은 수동 회피 실험에서 대조군과 스피룰리나 추출물 투여군의 지체시간(latency time)을 비교한 그래프이다(*р＜005, **р＜001, ***р＜0001).
도 4는 대조군과 스피룰리나 추출물 투여군의 아세틸콜린에스터라제 억제 활성을 측정한 그래프이다(*р＜005, **р＜001, ***р＜0001).
도 5는 대조군과 스피룰리나 추출물 투여군의 신경 영양인자(BDNF) 발현 활성화를 측정한 그래프이다(*р＜005, **р＜001, ***р＜0001).
도 6은 대조군과 스피룰리나 추출물 투여군의 상위 전사인자(p-CBEB) 발현 활성화를 측정한 그래프이다(*р＜005, **р＜001, ***р＜0001).
도 7은 대조군과 스피룰리나 추출물 투여군의 상위 전사인자(p-ERK) 발현 활성화를 측정한 그래프이다(*р＜005, **р＜001, ***р＜0001).
도 8은 퇴행성 뇌질환을 유도한 실험 쥐의 뇌 해마를 조직 절개하여 대조군과 스피룰리나 추출물을 투여한 군의 항체 형광 염색 결과를 비교한 사진이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스피룰리나 추출물 제조방법의 공정순서도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 스피룰리나 추출물은
(a) 스피룰리나 분말을 준비하는 단계; (b) 상기 스피룰리나 분말에 50 내지 80 %의 주정을 가하고, 15 내지 35 ℃에서 초음파 전처리하는 단계; (c) 50 내지 80 ℃에서 스피룰리나 추출물을 추출하는 단계; (d) 상기 스피룰리나 추출물을 진공 농축하는 단계; 및 (e) 상기 진공 농축된 스피룰리나 추출물을 동결 건조하는 단계에 의해 제조된다.
하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않는 범위에서 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
스피룰리나 추출물 제조방법
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스피룰리나 추출물 제조방법의 공정순서도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 스피룰리나 추출물은
(a) 스피룰리나 분말을 준비하는 단계; (b) 상기 스피룰리나 분말에 50 내지 80 %의 주정을 가하고, 15 내지 35 ℃에서 초음파 전처리하는 단계; (c) 50 내지 80 ℃에서 스피룰리나 추출물을 추출하는 단계; (d) 상기 스피룰리나 추출물을 진공 농축하는 단계; 및 (e) 상기 진공 농축된 스피룰리나 추출물을 동결 건조하는 단계에 의해 제조된다.
우선, 스피룰리나 분말을 준비한다(S10).
스피룰리나는 청녹색의 남조류로서 나선형태를 하고 있으며 크기는 폭 10 μm, 길이 300～500 μm 정도로 세포 하나하나를 육안으로도 관찰할 수 있다. 스피룰리나라는 말은 나선(spiral)이라는 말과 어원을 같이 하며 두 가지 모두 꼬였다거나 나선형이라는 의미를 가진 라틴어로부터 유래되었다. 스피룰리나가 알려진 것은 1967년 응용미생물 국제회의에서 이디오피아 근처의 아랑구아디 호수에서 자생하는 스피룰리나에 관한 발표가 된 이후부터였는데, 이 새로운 식물은 클로렐라와 비슷한 것이면서도 단백질의 함량이 훨씬 많고, 소화흡수율이 대단히 좋고 배양, 수확이 용이하며, 강알칼리성을 보이고 있다. 해조류는 주 색조에 의해 청, 녹, 적, 갈색으로 분류되는데 스피룰리나는 청록의 일종으로 그 색은 세포 속의 엽록소(녹색)의 피코시아닌(청색)이 발산해 내고 있는 색이다.
이러한 스피룰리나는 현재 아토피 예방 효과가 있는 것으로 알려져 있고, 피부 노화 억제 효과가 있는 것으로 알려져 있으며, 지방질 대사를 개선시키는 효과가 있는 것으로 알려져 있으나, 아직까지 다른 생리활성에 대한 연구가 미비한 실정이다.
이에 본 발명자들은 체내에서 안정하면서 치료 효과가 우수한 퇴행성 뇌신경 질환 치료 및 예방용 치료제를 찾던 중, 스피룰리나 추출물이 이러한 효과를 가지고 있음을 확인함으로써 본 발명을 완성하였다.
특히 본 발명에서는 스피룰리나 추출물이 인지능 개선에 우수한 효과를 가지며 뇌신경 세포를 보호하는 활성이 높으므로 퇴행성 뇌신경 질환을 치료하거나 예방하는데 탁월한 효과가 있음을 확인하였다.
본 발명에서 사용하는 상기 스피룰리나는 스피룰리나 맥시마(Spirulina maxima), 스피룰리나 플라텐시스(Spirulina platensis), 스피룰리나 게이트레리(Spirulina geitleri), 스피룰리나 사이아메제(Spirulina siamese), 스피룰리나 메이어(Spirulina major), 스피룰리나 서브살사(Spirulina subsalsa), 스피룰리나 프린세프스(Spirulina princeps), 스피룰리나 락시시마(Spirulina laxissima), 스피룰리나 쿠르타(Spirulina curta), 및 스피룰리나 스피룰리노이데스(Spirulina spirulinoides)로 이루어진 군에서 선택될 수 있으며, 바람직하게는 스피룰리나 맥시마(Spirulina maxima) 또는 스피룰리나 플라텐시스(Spirulina platensis)를, 더 바람직하게는 스피룰리나 맥시마(Spirulina maxima)를 사용할 수 있다.
상기 스피룰리나 분말은 건조분말된 상태 또는 동결건조된 상태일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
스피룰리나 분말에 50 내지 80 %의 주정을 가하고, 15 내지 35 ℃에서 초음파 전처리한다(S20).
스피룰리나 추출물을 수득하기 위해 스피룰리나 분말에 주정(에탄올)을 용매로 하여 용해시킨다. 상기 주정은 50 내지 80 %의 주정을 사용하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 70 % 주정을 사용하는 것이 좋다.
그러나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않으며, 약학적으로 허용되는 유기용매를 사용할 수 있다. 예를 들어, 정제수, 메탄올(methanol), 에탄올(ethanol), 프로판올(propanol), 이소프로판올(isopropanol), 부탄올(butanol) 등을 포함하는 탄소수 1 내지 4의 알코올, 아세톤(acetone), 에테르(ether), 벤젠(benzene), 클로로포름(chloroform), 에틸아세테이트(ethyl acetate), 메틸렌클로라이드(methylene chloride), 헥산(hexane), 및 시클로헥산(cyclohexane) 등의 각종 용매를 단독으로 혹은 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 스피룰리나 분말과 상기 주정은 1:8~1:10(w/w)의 비율로 혼합될 수 있다.
스피룰리나 분말이 용해된 상기 용액에 초음파 전처리를 한다. 초음파 전처리 한 후 추출하는 것이, 전처리 하지 않은 경우에 비하여 스피룰리나 추출물에 함유된 총 클로로필 함량이 높고, 불순물이 제거된 스피룰리나 추출물을 얻을 수 있어 바람직하다.
상기 초음파 전처리는 30 내지 50 kHz의 주파수에서 수행될 수 있으며, 40 kHz의 주파수에서 수행되는 것이 바람직하다.
상기 초음파 전처리는 15 내지 35 ℃의 온도에서 수행될 수 있으며, 상온(25 ℃)에서 수행되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 초음파 전처리는 6 내지 10 시간 동안 수행될 수 있으며, 바람직하게는 8 시간 동안 수행될 수 있다.
전처리 조건이 상기 범위 미만이면 초음파 전처리에 의한 효과가 미미하며, 전처리 조건이 상기 범위를 초과하면 인지능 개선에 효과적이지 않은 구조로 변질된 스피룰리나 추출물을 수득할 수 있으므로 바람직하지 않다.
50 내지 80 ℃에서 스피룰리나 추출물을 추출한다(S30).
상기 추출은 50 내지 80 ℃에서 수행될 수 있으나, 65 ℃에서 수행되는 것이 바람직하다.
이와 같이 본 발명에 따른 스피룰리나 추출물 제조방법은 추출 전에 초음파 전처리를 수행하고, 초음파 전처리와 추출이 시행되는 온도를 상이하게 설정하여 추출 수율을 높이고 추출물에 포함되어 있는 클로로필의 총 함량도 높일 수 있다.
다음으로 스피룰리나 추출물을 진공 농축한다(S40).
상기 진공 농축은 진공감압농축기 또는 진공회전증발기를 이용하는 것이 바람직하나 이에 한정하지 않는다.
상기 진공 농축은 30 내지 60 ℃에서 수행될 수 있으며, 45 ℃에서 수행되는 것이 바람직하다.
상기 진공 농축은 50 내지 150 hPa의 압력에서 수행될 수 있으며, 100 hPa의 압력에서 수행되는 것이 바람직하다.
마지막으로, 스피룰리나 추출물을 동결 건조한다(S50).
상기 동결 건조는 -70 내지 -40 ℃에서 수행될 수 있으며, 바람직하게는 -55 ℃에서 수행될 수 있다.
상기 동결 건조는 0 내지 10 mTorr의 압력에서 수행될 수 있으며, 5 mTorr의 압력에서 수행되는 것이 바람직하다.
스피룰리나 추출물을 유효성분으로 포함하는 약학적 조성물
본 발명은 상기 제조방법에 따라 제조된 스피룰리나 추출물을 유효성분으로 포함하는 퇴행성 뇌신경 질환의 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공한다.
스피룰리나 추출물은 클로로필 a(chlorophyll a)를 포함할 수 있다. 클로로필 a는 광합성을 하는 생물이 가지는 동화색소의 일종이며 세포 내 엽록체에 존재하고, 자연 상태에서는 단백질 또는 지단백질과 결합한 상태로 존재한다.
클로로필 a는 폴리페놀(polyphenol)을 함유하고 있는데, 폴리페놀은　식물에서 발견되는 화학물질의 일종으로서 분자 하나에　페놀　그룹이 두 개 이상 있는 것이 특징이다. 폴리페놀은 우리 몸에 있는　활성 산소(유해 산소)를 해가 없는 물질로 바꾸어 주는　항산화 효과가 있어, 알츠하이머형 치매, 뇌혈관성 치매, 픽병, 크루츠펠트-야곱병, 두부손상에 의한 치매, 또는 파킨슨병과 같은 퇴행성 뇌신경 질환을 예방하는데 뛰어난 효과가 있다.
상기 약학적 조성물의 제제 형태는 과립제, 산제, 정제, 피복정, 캡슐제, 좌제, 액제, 시럽, 즙, 현탁제, 유제, 점적제 또는 주사 가능한 액제 등이 될 수 있다. 예를 들어, 정제 또는 캡슐제의 형태로의 제제화를 위해, 유효성분은 에탄올, 글리세롤, 물 등과 같은 경구, 무독성의 약제학적으로 허용 가능한 불활성 담체와 결합될 수 있다.
또한, 원하거나 필요한 경우, 적합한 결합제, 윤활제, 붕해제 및 발색제 또한 혼합물로 포함될 수 있다. 적합한 결합제는 녹말, 젤라틴, 글루코스 또는 베타-락토오스와 같은 천연 당, 옥수수 감미제, 아카시아, 트래커캔스 또는 소듐올레이트와 같은 천연 및 합성 검, 소듐 스테아레이트, 마그네슘 스테아레이트, 소듐 벤조에이트, 소듐 아세테이트, 소듐 클로라이드 등을 포함하고 있으나, 이들로 제한되는 것은 아니다.
붕해제는 이에 제한되는 것은 아니나, 녹말, 메틸 셀룰로스, 아가, 벤토니트, 잔탄 검 등을 포함한다. 액상 용액으로 제제화되는 조성물에 있어서 허용 가능한 약제학적 담체로는, 멸균 및 생체에 적합한 것으로서, 식염수, 멸균수, 링거액, 완충 식염수, 알부민 주사용액, 덱스트로즈 용액, 말토 덱스트린 용액, 글리세롤, 에탄올 및 이들 성분 중 1 성분 이상을 혼합하여 사용할 수 있으며, 필요에 따라 항산화제, 완충액, 정균제 등 다른 통상의 첨가제를 첨가할 수 있다.
또한 희석제, 분산제, 계면활성제, 결합제 및 윤활제를 부가적으로 첨가하여 수용액, 현탁액, 유탁액 등과 같은 주사용 제형, 환약, 캡슐, 과립 또는 정제로 제제화할 수 있다. 더 나아가 해당분야의 적절한 방법으로 Remington's Pharmaceutical Science, Mack Publishing Company, Easton PA에 개시되어 있는 방법을 이용하여 각 질환에 따라 또는 성분에 따라 바람직하게 제제화 할 수 있다.
본 발명에 따른 상기 약학적 조성물은 인지능 개선을 통해 퇴행성 뇌신경 질환을 치료하거나 예방할 수 있다.
상기 퇴행성 뇌신경 질환은 알츠하이머형 치매증, 뇌혈관성 치매증, 픽병, 크루츠펠트-야곱병, 두부손상에 의한 치매 또는 파킨슨병일 수 있다.
스피룰리나 추출물을 유효성분으로 포함하는 건강기능식품
본 발명은 상기 제조방법에 따라 제조된 스피룰리나 추출물을 유효성분으로 포함하는 퇴행성 뇌신경 질환의 예방 또는 치료용 건강기능식품을 제공한다.
스피룰리나 추출물은 클로로필 a(chlorophyll a)를 포함할 수 있다. 클로로필 a는 광합성을 하는 생물이 가지는 동화색소의 일종이며 세포 내 엽록체에 존재하고, 자연 상태에서는 단백질 또는 지단백질과 결합한 상태로 존재한다.
클로로필 a는 폴리페놀(polyphenol)을 함유하고 있는데, 폴리페놀은　식물에서 발견되는 화학물질의 일종으로서 분자 하나에　페놀　그룹이 두 개 이상 있는 것이 특징이다. 폴리페놀은 우리 몸에 있는　활성 산소(유해 산소)를 해가 없는 물질로 바꾸어 주는　항산화 효과가 있어, 알츠하이머형 치매, 뇌혈관성 치매, 픽병, 크루츠펠트-야곱병, 두부손상에 의한 치매, 또는 파킨슨병과 같은 퇴행성 뇌신경 질환을 예방하는데 뛰어난 효과가 있다.
상기 건강기능식품은 정제, 캅셀, 분말, 과립, 액상, 환 등의 형태로 제조 및 가공할 수 있다.
본 발명에서 “건강기능식품”이라 함은 건강기능식품에 관한 법률 제6727호에 따른 인체에 유용한 기능성을 가진 원료나 성분을 사용하여 제조 및 가공한 식품을 말하며, 인체의 구조 및 기능에 대하여 영양소를 조절하거나 생리학적 작용 등과 같은 보건 용도에 유용한 효과를 얻을 목적으로 섭취하는 것을 의미한다.
본 발명의 건강기능식품은 통상의 식품 첨가물을 포함할 수 있으며, 식품 첨가물로서의 적합 여부는 다른 규정이 없는 한, 식품의약품안전청에 승인된 식품 첨가물 공전의 총칙 및 일반시험법 등에 따라 해당 품목에 관한 규격 및 기준에 의하여 판정한다.
상기 “식품 첨가물 공전”에 수재된 품목으로는 예를 들어, 케톤류, 글리신, 구연산칼슘, 니코틴산, 계피산 등의 화학적 합성물; 감색소, 감초추출물, 결정셀룰로오스, 고량색소, 구아검 등의 천연첨가물; L-글루타민산나트륨제제, 면류첨가알칼리제, 보존료제제, 타르색소제제 등의 혼합제제류 등을 들 수 있다.
예를 들어, 정제 형태의 건강기능식품은 본 발명의 유효성분인 스피룰리나 추출물을 부형제, 결합제, 붕해제, 및 다른 첨가제와 혼합한 혼합물을 통상의 방법으로 과립화한 다음, 활택제 등을 넣어 압축 성형하거나, 상기 혼합물을 직접 압축 성형할 수 있다. 또한 상기 정제 형태의 건강기능식품은 필요에 따라 교미제 등을 함유할 수도 있다.
캅셀 형태의 건강기능식품 중 경질 캅셀제는 통상의 경질 캅셀에 본 발명의 유효성분인 스피룰리나 추출물을 부형제 등의 첨가제와 혼합한 혼합물을 충전하여 제조할 수 있으며, 연질 캅셀제는 스피룰리나 추출물을 부형제 등의 첨가제와 혼합한 혼합물을 젤라틴과 같은 캅셀기제에 충전하여 제조할 수 있다. 상기 연질 캅셀제는 필요에 따라 글리세린 또는 소르비톨 등의 가소제, 착색제, 보존제 등을 함유할 수 있다.
환 형태의 건강기능식품은 본 발명의 유효성분인 스피룰리나 추출물과 부형제, 결합제, 붕해제 등을 혼합한 혼합물을 기존에 공지된 방법으로 성형하여 조제할 수 있으며, 필요에 따라 백당이나 다른 제피제로 제피할 수 있으며, 또는 전분, 탈크와 같은 물질로 표면을 코팅할 수도 있다.
과립 형태의 건강기능식품은 본 발명의 유효성분인 스피룰리나 추출물과 부형제, 결합제, 붕해제 등을 혼합한 혼합물을 기존에 공지된 방법으로 입상으로 제조할 수 있으며, 필요에 따라 착향제, 교미제 등을 함유할 수 있다.
상기 건강기능식품은 음료류, 육류, 초콜릿, 식품류, 과자류, 피자, 라면, 기타 면류, 껌류, 사탕류, 아이스크림류, 알코올 음료류, 비타민 복합제 및 건강보조식품류 등일 수 있다.
본 발명에 따른 상기 건강기능식품은 인지능 개선을 통해 퇴행성 뇌신경 질환을 치료하거나 예방할 수 있다.
상기 퇴행성 뇌신경 질환은 알츠하이머형 치매증, 뇌혈관성 치매증, 픽병, 크루츠펠트-야곱병, 두부손상에 의한 치매 또는 파킨슨병일 수 있다.
퇴행성 뇌신경 질환 치료방법
본 발명은 약학적으로 유효한 양의 스피룰리나 추출물을 개체에 투여하는 단계를 포함하는 퇴행성 뇌신경 질환의 치료방법을 제공한다.
상기 퇴행성 뇌신경 질환은 치매, 알츠하이머, 뇌혈관성 치매증, 픽병, 크루츠펠트-야곱병, 두부손상에 의한 치매 또는 파킨슨병일 수 있다.
상기 개체는 인간을 포함한 모든 동물이 가능하다.
상기 스피룰리나 추출물은 추가로 동일 또는 유사한 기능을 나타내는 유효성분을 1종 이상 함유할 수 있다.
상기 투여는 경구 투여, 또는 피하주사, 정맥주사 또는 근육 내 주사를 통한 비경구로 투여가 가능하며 일반적인 의약품 제제의 형태로 사용될 수 있다.
상기 투여의 투여 단위는，개별 투여량의 1, 2, 3 또는 4 배를 함유하거나 또는 1/2，1/3 또는 1/4배를 함유할 수 있다. 개별 투여량은 바람직하게는 유효 약물이 1 회에 투여되는 양을 함유하며, 이는 통상 1일 투여량의 전부, 1/2, 1/3 또는 1/4 배에 해당한다.
상기 투여의 투여량은 환자의 나이, 몸무게, 성별, 투여형태，건강상태 및 질환 정도에 따라 달라질 수 있으며, 의사 또는 약사의 판단에 따라 일정 시간 간격으로 1일 1회 내지 수회로 분할 투여할 수도 있다.
1회 투여량은 150 mg/kg 내지 450 mg/kg일 수 있다. 상기 투여량 범위 미만이면 유의성 있는 효과를 얻을 수 없으며, 상기 투여량 범위를 초과하는 경우 비경제적일 뿐만 아니라 상용량의 범위를 벗어나므로 바람직하지 않은 부작용이 나타날 우려가 있으므로，상기 범위로 하는 것이 좋다.
상기 투여의 투여빈도는 특별히 이에 제한되지 않으나, 1일 1회 투여하거나 또는 용량을 분할하여 수회 투여할 수 있다.
실시예
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
실시예1 : 스피룰리나 추출물의 제조
스피룰리나 추출물을 수득하기 위해 먼저 건조된 분말 형태의 스피룰리나 맥시마(Spirulina maxima) 100 g을 70 %의 주정(에탄올)과 1:10(w/w)의 비율로 혼합하였다. 그 후 40 kHz의 주파수로 25 ℃에서 8시간 동안 초음파 전처리를 한 뒤, 65 ℃에서 4 시간 동안 스피룰리나 추출물을 추출하였다. 추출 후 얻어진 스피룰리나 추출물을 45 ℃에서 100 hPa의 압력으로 진공 농축한 후, -55 ℃에서 5 mTorr의 압력으로 동결 건조하여 분말형태로 제조한 후 하기 실험을 수행하였다.
실험예 1: 스피룰리나 추출물 추출 공정의 수율 비교
상기 실시예 1의 스피룰리나 추출물 추출 공정과, 종래의 열수 추출 공정, 70 % 및 100 % 에탄올 추출 공정별로 각각의 추출 수율 및 총 클로로필 함량을 비교하였다(표 1).
추출 조건 추출 수율(%) 총 클로로필 함량 (mg/g)
실시예 1 11.6 17.5
비교예 1(Water, 100 ℃, 24h) 13.2 3.51
비교예 2(70 % EtOH, 80 ℃, 24h) 12.4 7.86
비교예 3(100 % EtOH, 80 ℃, 24h) 11.1 13.42
실시예 1과 비교예 1 내지 3의 추출 공정의 수율은 10 내지 13 % 사이로 분포되는 것을 확인하였다.
실시예 1에 의해 얻어진 스피룰리나 추출물의 추출 수율은 약 11.6 %로 기존의 다른 공정과 비슷하거나 높은 수율을 나타냈다. 또한, 11.6 %보다 높은 수율을 보이는 비교예 1 및 비교예 2의 추출 공정의 경우 지표 성분인 총 클로로필(total chlorophyll)의 함량이 실시예 1에 비해 낮은 것을 확인할 수 있었다.
따라서, 실시예 1에 따른 추출 공정은 기존의 다른 공정과 비슷하거나 더 높은 수율을 가지면서, 추출물에 포함되어 있는 클로로필의 총 함량도 높일 수 있는 것을 확인할 수 있었다.
실험예 2: 스피룰리나 추출물의 Aβ1-42에 의해 유발된 인지능 장애의 개선능력 측정
실험동물 및 약물투여
Aβ1-42(Amyloid beta 1-42)에 의한 인지능의 저하는 4주령의 수컷 생쥐에서 평가되었다. ICR 생쥐(바이오링크, 충북 음성군, 한국)를 구입하여 실험동물실에 1 주일간 적응시키고, 임의로 각 군당 6 마리씩 구성하였다. 실험군으로 실시예 1에 의해 제조된 스피룰리나 추출물(이하, SM70EE)을 농도별로 투여한 군과 클로로필 a(Chlorophyll a)를 투여한 군을 사용하였다. 대조군으로는 스피룰리나 추출물을 처리하지 않은 군을 사용하고, 비교군으로는 치매를 유발하는 스코폴라민(scopolamine)을 투여한 군과 치매 치료제인 도네페질(donepezil)을 투여한 군을 사용하였다. 적응기간 동안 사료와 물을 제한 없이 자유 공급하였으며, 온도는 22±2 ℃, 습도는 50±10 %를 유지시키고, 명암은 12 시간을 주기(09:00 ~ 21:00)로 조절하였다.
인지능력 평가방법
(1) 수중미로 분석평가 실험(Morris Water maze test)
본 실험예에서 수동회피 분석평가 실험은 Morris의 방법을 응용하여 시행되었다. Water maze pool(직경: 90cm, 높이: 45cm)에 우유를 섞은 물(수온: 20±1 ℃)을 채운다. pool을 사등분 하고 한 부분에 흰색의 플랫폼(직경: 6cm, 높이: 29cm)을 중앙에 배치하고 플랫폼이 약 1 cm정도 잠기게 하여 수면에서 보이지 않게 하였다. 적응을 위해 실험의 첫째 날에는 플랫폼 없이 60초간 수영연습만 시키고 둘째 날부터 플랫폼을 배치한 pool에서 4 일 동안 test trial을 실시하여 약물을 투여한 실험 쥐가 플랫폼의 위로 도피하는데 걸리는 시간인 탈출 대기 시간(escape latency time)을 측정했다.
120 초 내에 플랫폼으로 도피하지 않는 실험 쥐는 실험자가 직접 플랫폼의 위로 올려 주어 10 초 동안 도피상태에 있게 하였다. 플랫폼의 위치는 4 일간 고정시키고 실험 쥐의 입수 위치는 다르게 하였다.
시료투여는 둘째 날부터 4 일간 매일 실시하고, 스코폴라민(1 mg/kg)을 생리식염수에 녹여 제조하고 훈련시행 30 분전에 피하 주사하여 치매를 유발시켰다. 스코폴라민 투여 1시간 전에 스피룰리나 추출물(SM70EE)(200, 400 mg/kg), Chlorophyll a(10 mg/kg) 그리고 양성대조군인 도네페질(1 mg/kg)을 경구투여하고 스코폴라민에 의해 유도된 치매에 시료가 어떤 영향을 미치는지를 확인하였다.
(2) 수동회피 분석평가 실험(Passive avoidance test)
수동 회피 측정 장치의 회피상자(40 X 20 X 20 cm)를 밝은 상자와 어두운 상자로 나누고 방 사이에 실험 쥐가 이동할 수 있는 문을 설치하였다. 상자 바닥에 두께 3 mm의 스테인리스 막대가 0.5 cm 간격으로 설치된 밝은 상자에 넣은 생쥐가 어두운 상자로 들어갔을 때, 스테인리스 막대를 통하여 0.1 mA/10g body weight의 전기자극을 주는 훈련을 시켰다. 24 시간 후 동일한 시험을 실시하여 실험 쥐가 밝은 방에 머무르는 시간을 측정하여 전일의 훈련을 기억하는 지표로 하였다. 시료는 경구 투여 하였으며, 스코폴라민은 피하 투여를 실시하였다.
실험 120 분 전에 스피룰리나 추출물(SM70EE)(200, 400 mg/kg), Chlorophyll a(10 mg/kg) 그리고 양성대조군인 도네페질(1 mg/kg)을 경구 투여하였고 90분 후에 대조군은 normal saline을 피하 투여하였고 다른 그룹에는 스코폴라민(1 mg/kg)을 피하 투여하였다. 스코폴라민을 투여하고 30 분 후, 실험을 진행하였다. 24시간 후, 같은 실험을 진행하고 실험 쥐가 회피상자로 이동하는 시간(escape latency time)을 측정하였다. 180 초 동안 실험 쥐의 움직임이 없으면 실험을 멈추었다.
실험 결과
(1) 수중미로 분석평가 실험에서 4일 동안의 탈출 대기 시간(escape latency time)
4 일 동안의 수중미로 분석평가 실험에서 스피룰리나 추출물(SM70EE)의 공간적 인지능 개선 활성을 확인하였다.
도 2는 수중 미로 실험에서 대조군과 스피룰리나 추출물 투여군의 탈출 대기 시간(escape latency time)을 비교한 그래프이다(*р＜005, **р＜001, ***р＜0001).
도 2를 참조하면, 대조군의 경우 day 1부터 day 4까지 유의적으로 탈출 대기 시간을 감소시켰으며, 스코폴라민만을 처리한 군은 탈출 대기 시간을 증가시켰다. 스피룰리나 추출물(SM70EE)은 day 4에서 농도 의존적으로 스코폴라민에 의해 증가된 탈출 대기 시간을 감소시켰으며, 200 및 400 mg/kg의 농도 모두에서 비슷한 수준의 낮은 탈출 대기 시간을 나타내었지만, 400 mg/kg의 농도에서 66.39±25.70 초의 탈출 대기 시간으로 가장 낮은 수준을 보이는 것을 확인하였다. Chlorophyll a(10 mg/kg)의 경우 역시 농도 의존적으로 탈출 대기 시간을 감소시키는 것을 확인하였다.
(2) 수동회피 분석평가 실험에서 지체시간(latency time)
수동 회피 실험을 통해 스피룰리나 추출물(SM70EE)의 기억력 개선 활성을 측정하였다.
도 3은 수동 회피 실험에서 대조군과 스피룰리나 추출물 투여군의 지체시간(latency time)을 비교한 그래프이다(*р＜005, **р＜001, ***р＜0001).
도 3을 참조하면, 스코폴라민을 처리한 실험 쥐의 경우 대조군과 비교하여 지체시간이 크게 감소되었다. 스피룰리나 추출물(SM70EE)은 200 및 400 mg/kg 농도에서 스코폴라민에 의해 감소된 지체시간을 유의적으로 증가시켰고, 400 mg/kg의 농도에서 73.33±19.35 초로 감소된 지체시간을 가장 높게 증가시키는 것을 확인하였다. 또한, Chlorophyll a(10 mg/kg) 역시 스코폴라민에 의해 감소된 지체시간을 증가시켰다.
실험예 3: 스피룰리나 추출물의 아세틸콜린에스터라제(AChE)의 억제 활성 측정
본 실험예에서는 상기 실험예 2의 동물 실험에서 사용된 각 실험군의 쥐의 해마를 적출하여 아세틸콜린에스터라제 억제 활성을 측정하고자 하였다.
도 4는 대조군과 스피룰리나 추출물 투여군의 아세틸콜린에스터라제 억제 활성을 측정한 그래프이다(*р＜005, **р＜001, ***р＜0001).
아세틸콜린에스터라제는 뇌의 콜린성 시스템에서 신경 전달 물질인 아세틸콜린을 분해하는 효소로 활성이 높아지면 기억력 및 인지능을 감소시킨다.
각 대조군과 실험군 쥐의 해마에 포스페이트 완충액(Phosphate buffer)을 넣고, homogenizer를 통해 균질화시킨 후 4 ℃에서 20 min 동안 12,000 rpm 조건으로 원심분리를 실시하고 상등액을 취하였다. 96 well plate에 상등액, standard, blank를 50 μL씩 분주하였다. 20 μM의 Acetylcholinesterase assay solution을 50 μL씩 넣어 준 후 15 min 동안 배양한 후, 410 nm에서 흡광도를 측정하였다.
도 4를 참조하면 스코폴라민을 투여한 실험 쥐의 경우, 140.39±7.55 %의 아세틸콜린에스터라제 활성이 측정되었으며, 대조군에 비해 증가하였다. 스피룰리나 추출물(SM70EE)의 경우 200, 400 mg/kg의 농도별로 각각 116.16±7.11 %, 117.55±25.96 %의 아세틸콜린에스터라제 활성이 측정되었으며, 스코폴라민에 의해 증가된 아세틸콜린에스터라제 활성을 유의하게 감소시키는 경향을 나타내었다. 이를 통해 스피룰리나 추출물(SM70EE)이 아세틸콜린에스터라제의 활성을 억제시켜 인지능력의 개선에 영향을 주는 것을 확인할 수 있다.
또한, 최적 투여량을 확인한 결과, 200 mg/kg과 400 mg/kg 농도에서 인지능 활성이 농도 의존적으로 증가하였다. 다만 그 편차가 미미하여 두 농도에서 활성도가 유사할 것으로 평가되므로 생산 시 경제성을 고려하여 200 mg/kg의 투여량이 인지능 개선 활성에 적합할 것으로 판단된다.
실험예 4: 스피룰리나 추출물의 신경 영양인자(BDNF) 발현, 상위 전사인자(CREB, ERK)의 발현 측정
본 실험예에서는 상기 실험예 2의 동물 실험에서 사용된 각 실험군 쥐의 해마를 적출하여 신경영양인자(BDNF) 발현 및 상위 전사 인자(CREB, ERK)의 발현을 측정하고자 하였다.
도 5는 대조군과 스피룰리나 추출물 투여군의 신경 영양인자(BDNF) 발현 활성화를 측정한 그래프이고, 도 6은 대조군과 스피룰리나 추출물 투여군의 상위 전사인자(p-CREB) 발현 활성화를 측정한 그래프이며, 도 7은 대조군과 스피룰리나 추출물 투여군의 상위 전사인자(p-ERK) 발현 활성화를 측정한 그래프이다(*р＜005, **р＜001, ***р＜0001).
BDNF는 새로운 신경돌기를 생성하여 신경세포간 연결을 강화하고 연결의 수를 늘려 인지 능력을 늘리며, CREB은 학습과 기억 과정에서 필요한 유전자로 BDNF 발현의 상위 전사인자로 활동한다.
실험군과 대조군의 쥐의 해마에 포스페이트 완충액(Phosphate buffer)을 넣고 homogenizer를 통해 균질화 시킨 후, 4 ℃에서 20 min 동안 12,000 rpm으로 원심분리를 실시하고 상등액을 취하였다. 96 well plate에 상등액, standard, blank를 100 μL씩 분주하고, 1 h 30 min동안 37 ℃에서 인큐베이터에 배양하였다. Plate 안에 있는 상등액들을 버리고 100 μL biotinylated anti-Mouse BDNF antibody working solution을 넣고 1 h 동안 37 ℃에서 인큐베이터에 배양하였다. Plate 안에 있는 상등액들을 버리고 0.01 M의 포스페이트 완충액으로 3 번 세척하였다. 100 μL ABC working solution을 넣고 30 min 동안 37 ℃에서 인큐베이터에 반응시켰다. 0.01 M 포스페이트 완충액으로 5 번 세척한 뒤, 90 μL TMB color developing agent을 넣고 37 ℃에서 인큐베이터에 20-25 min 동안 반응시킨 후, 450 nm의 흡광도로 측정하였다.
도 5 내지 도 7을 참고하면 스코폴라민을 투여한 실험 쥐의 경우, 대조군의 BDNF 발현 값보다 낮은 발현 값을 나타내었다. 스피룰리나 추출물(SM70EE)을 200 및 400 mg/kg 농도로 투여한 실험 쥐의 해마 부위에서 스코폴라민에 의해 줄어든 신경 영양 인자인 BDNF의 양이 유의하게 활성화된 것을 확인하였다. 또한, 스피룰리나 추출물(SM70EE)은 p-CREB의 양도 유의하게 활성화시키는 것을 확인하였으며, ERK 활성도 유도한다는 결과를 확인하였다.
따라서, 스피룰리나 추출물(SM70EE)은 감소된 신경 영양인자(BDNF) 및 상위 전사인자(CREB, ERK)의 발현량을 증가시켜 인지능 개선에 영향을 주는 것을 확인할 수 있다.
또한, 동물 행동 실험을 통한 최적 투여량을 확인한 결과, 200 mg/kg과 400 mg/kg 농도에서 인지능 활성이 농도 의존적으로 증가하였다. 다만 그 편차가 미미하여 두 농도에서 활성도가 유사할 것으로 평가되므로 생산 시 경제성을 고려하여 200 mg/kg의 투여량이 인지능 개선 활성에 적합할 것으로 판단된다.
실험예 5: 항체 형광 염색법을 이용한 스피룰리나 추출물의 아세틸콜린에스터라제(AChE)의 억제 활성, 상위 전사 인자(CREB) 발현, 및 신경교섬유질산성단백질(GFAP) 발현 능력 측정
본 실험예에서는 스피룰리나 추출물의 뇌 해마에서의 아세틸콜린에스터라제(AChE) 억제 활성 능력, 상위 전사 인자(CREB) 발현 능력, 신경교섬유질산성단백질(GFAP) 발현 능력을 확인하기 위해 실험 쥐의 뇌 해마를 조직 절개하여 항체 형광 염색을 하였다.
도 8은 퇴행성 뇌질환을 유도한 실험 쥐의 뇌 해마를 조직 절개하여 대조군과 스피룰리나 추출물을 투여한 군의 항체 형광 염색 결과를 비교한 사진이다.
도 8을 참조하면, 스코폴라민을 투여한 군에서는 아세틸콜린에스터라제 의 활성도가 해마 전체와 대뇌 피질에서 전체적으로 증가함을 관찰할 수 있었다. 도네페질 투여군과 스피룰리나 추출물을 투여한 군에서는 스코폴라민 투여군보다 아세틸콜린에스터라제의 활성도가 떨어짐을 확인할 수 있었다.
또한, 스코폴라민 투여군에서는 control군에 비하여 CREB의 활성도가 두드러지게 감소하였으나, 도네페질과 스피룰리나 추출물을 투여한 군에서는 CREB 활성도 감소 정도가 미미함을 확인할 수 있었다.
한편, 신경교섬유질산성단백질(Glial Fibrillary acidic protein; GFAP)은 뇌에 있는 별아교세포 또는 성상세포인 astrocyte에 국재되어 있어, 이들 세포의 마커로서 사용된다. astrocyte의 발현 정도를 확인하기 위하여 GFAP의 면역염색을 수행하였다.
도 8을 참조하면, Control군에서 GFAP-positive astrocyte는 뇌의 해마에서 골고루 분포를 하였으며 일부 astrocyte는 치아　이랑(Dentate Gyrus; DG)에서 통통한 형태, 즉 활성화된 상태인 것을 확인할 수 있었다. 스코폴라민 투여군의 해마 전체에서는 GFAP의 양성 반응이 증가한 반면, 도네페질과 스피룰리나 추출물 투여군에서는 치아 이랑에서 활성화된 astrocyte가 줄어들고, 해마 부위가 안정되는 현상을 관찰할 수 있었다.
이러한 결과는 스피룰리나 추출물이 뇌 세포의 안팎에서 퇴행성 뇌질환을 일으키는 노폐물을 저감시킨 결과로 판단된다.
지금까지 본 발명의 일 실시예에 따른 스피룰리나 추출물 제조방법, 스피룰리나 추출물을 포함하는 퇴행성 뇌신경 질환 예방 또는 치료용 약학적 조성물 및 건강기능식품, 및 스피룰리나 추출물을 이용한 퇴행성 뇌신경 질환 치료방법에 관한 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.
그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (14)

  1. (a) 스피룰리나 맥시마(Spirulina maxima) 분말을 준비하는 단계;
    (b) 상기 스피룰리나 맥시마 분말에 50 내지 80 %(v/v)의 주정을 가하고, 15 내지 35 ℃에서 초음파 전처리하는 단계;
    (c) 50 내지 80 ℃에서 스피룰리나 맥시마 추출물을 추출하는 단계;
    (d) 상기 스피룰리나 맥시마 추출물을 진공 농축하는 단계; 및
    (e) 상기 진공 농축된 스피룰리나 맥시마 추출물을 동결 건조하는 단계;를 포함하는,
    스피룰리나 추출물 제조방법.
  2. (a) 스피룰리나 맥시마(Spirulina maxima) 분말을 준비하는 단계;
    (b) 상기 스피룰리나 맥시마 분말과 50 내지 80 %(v/v) 주정을 1:8~1:10(w/w)의 비율로 혼합하고, 15 내지 35 ℃에서 6 내지 10 시간 동안 초음파 전처리하는 단계;
    (c) 50 내지 80 ℃에서 스피룰리나 맥시마 추출물을 2 내지 6 시간 동안 추출하는 단계;
    (d) 상기 스피룰리나 맥시마 추출물을 진공 농축하는 단계; 및
    (e) 상기 진공 농축된 스피룰리나 맥시마 추출물을 동결 건조하는 단계;를 포함하는,
    스피룰리나 추출물 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 (b) 단계에서
    상기 스피룰리나 맥시마 분말과 상기 주정을 1:8~1:10(w/w)의 비율로 혼합하는 것을 특징으로 하는 스피룰리나 추출물 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 (b) 단계의
    상기 초음파의 주파수가 30 내지 50 kHz인 것을 특징으로 하는 스피룰리나 추출물 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 (b) 단계의
    상기 초음파 전처리는 6 내지 10 시간 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 스피룰리나 추출물 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 (c) 단계의
    상기 스피룰리나 맥시마 추출물의 추출은 2 내지 6 시간 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 스피룰리나 추출물 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 (d) 단계의
    상기 진공 농축은 30 내지 60 ℃에서 50 내지 150 hPa의 압력으로 수행되는 것을 특징으로 하는 스피룰리나 추출물 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 (e) 단계의
    상기 동결 건조는 -70 내지 -40 ℃에서 0 내지 10 mTorr의 압력으로 수행되는 것을 특징으로 하는 스피룰리나 추출물 제조방법.
  9. 스피룰리나 맥시마(Spirulina maxima) 분말을 준비하고, 상기 스피룰리나 맥시마 분말에 50 내지 80 %(v/v) 주정을 가하고, 15 내지 35 ℃에서 초음파 전처리한 다음, 50 내지 80 ℃에서 스피룰리나 맥시마 추출물을 추출하고, 상기 추출물을 진공 농축하고 동결 건조하여 얻은 스피룰리나 추출물을 유효성분으로 포함하는 인지능 개선용 약학적 조성물.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 스피룰리나 맥시마 추출물은 클로로필 a를 포함하는 것을 특징으로 하는 인지능 개선용 약학적 조성물.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 조성물은 퇴행성 뇌신경 질환의 증상인 인지능 저하를 회복시키는 것을 특징으로 하는 인지능 개선용 약학적 조성물.
  12. 스피룰리나 맥시마(Spirulina maxima) 분말을 준비하고, 상기 스피룰리나 맥시마 분말에 50 내지 80 %(v/v) 주정을 가하고, 15 내지 35 ℃에서 초음파 전처리한 다음, 50 내지 80 ℃에서 스피룰리나 맥시마 추출물을 추출하고, 상기 추출물을 진공 농축하고 동결 건조하여 얻은 스피룰리나 추출물을 유효성분으로 포함하는 인지능 개선용 건강기능식품.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 스피룰리나 맥시마 추출물은 클로로필 a를 포함하는 것을 특징으로 하는 인지능 개선용 건강기능식품.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 건강기능식품은 뇌신경 질환의 증상인 인지능 저하를 회복시키는 것을 특징으로 하는 인지능 개선용 건강기능식품.
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