WO2023200171A1 - 함초 추출물 또는 이의 분획물을 포함하는 골 질환 예방, 치료 또는 개선용 조성물 - Google Patents

함초 추출물 또는 이의 분획물을 포함하는 골 질환 예방, 치료 또는 개선용 조성물 Download PDF

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WO2023200171A1
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salicornia
dicaffeoylquinic acid
extract
bone
bone disease
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PCT/KR2023/004546
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박종환
장아라
조정용
오지수
조은서
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전남대학교산학협력단
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    • A23V2200/306Foods, ingredients or supplements having a functional effect on health having an effect on bone mass, e.g. osteoporosis prevention

Definitions

  • This invention was made under the support of the Ministry of Science and ICT under the task number 1711141590 and detailed task number 2021C200.
  • the research management agency for the above project is the Korea Science and Technology Job Promotion Agency, and the research project name is "Promotion of Utilization of Public Research Results ( R&D)", the research project title is "Development and commercialization of osteoporosis control material technology based on natural materials and low molecular compounds", the host institution is Chonnam National University, and the research period is 2022-01-01 to 2022-12-31.
  • the present invention relates to a composition for preventing, treating or improving bone diseases comprising Salicornia ( Salicornia europaea ) extract or fractions thereof, and more specifically, to a composition for preventing, treating or improving bone disease, comprising Salicornia (Salicornia europaea) extract or fractions thereof. It relates to a composition for preventing, treating or improving bone disease containing dicaffeoylquinic acid (DCQA).
  • DCQA dicaffeoylquinic acid
  • Osteoporosis is a disease in which bone mass decreases due to various causes and the risk of fractures continuously increases due to deterioration of the microstructure of bone tissue.
  • osteoporosis is a condition in which bone minerals (especially calcium) and matrix are reduced, and the balance of bone formation is broken, causing osteoclastic activity to increase over osteoblastic activity.
  • the inside of a normal bone has a dense mesh-like structure, but in the case of osteoporosis, the gaps between structures widen and the microstructure becomes thinner and weaker, leading to a state where the bone can easily fracture even with a small impact.
  • Osteoporosis is largely classified into primary osteoporosis and secondary osteoporosis.
  • Primary osteoporosis includes postmenopausal osteoporosis, age-related osteoporosis, and idiopathic osteoporosis.
  • Secondary osteoporosis is caused by disease or medication regardless of age.
  • menopausal symptoms appear in menopausal women.
  • calcium is lost from the bones, resulting in a decrease in bone mass, and increased bone loss increases the number of holes, increasing the incidence of osteoporosis.
  • late-stage changes after menopause may take some time for symptoms to appear, the problem is often not easily recognized.
  • osteoporosis According to recent national health statistics from the Ministry of Health and Welfare, the prevalence of osteoporosis among those aged 30 or older was 1% for men and 9% for women, with the prevalence in women being nine times higher than that in men.
  • Agents currently used to treat osteoporosis include estrogen, latoxyfen, alendronate, and bisphosphonate, which are used as bone resorption inhibitors to reduce the risk of fractures.
  • research is also being actively conducted on osteoporosis prevention, improvement, or treatment using calcium, vitamin D, calcitonin, biophosphonate, androgens, and flavonoids.
  • the present inventors isolated methyl 3,4-dicaffeoylquinic acid, 3,4-dicaffeoylquinic acid, isolated from desalted salicornia ( Salicornia europaea ) hot water extract. 3,4-dicaffeoylquinic acid, 3,5-dicaffeoylquinic acid, and 4,5-dicaffeoylquinic acid promote bone fracture. It was confirmed that it was effective in inhibiting cell differentiation.
  • the purpose of the present invention is to provide a pharmaceutical composition for preventing or treating bone diseases containing a Salicornia extract or a fraction thereof.
  • Another object of the present invention is to provide a health functional food for improving bone disease containing a seaweed extract or a fraction thereof.
  • Another object of the present invention is to provide a method for producing Salicornia extract comprising the following steps:
  • Another object of the present invention relates to the use of Salicornia extract or fractions thereof to prevent, treat or improve bone diseases.
  • the present invention relates to a composition for preventing, treating or improving bone diseases comprising Salicornia europaea extract or a fraction thereof.
  • the composition according to the present invention is a composition for osteoclasts induced in macrophages. It exhibits activity that can prevent, treat, or improve bone diseases by inhibiting differentiation into cells and suppressing the expression of differentiation-related genes.
  • the present inventors isolated methyl 3,4-dicaffeoylquinic acid, 3,4-dicaffeoylquinic acid, 3, Inhibition of osteoclast differentiation that induces bone disease to confirm the utility and potential of 5-dicaffeoylquinic acid (3,5-dicaffeoylquinic acid) and 4,5-dicaffeoylquinic acid (4,5-dicaffeoylquinic acid) As the efficacy was verified, it was confirmed that four types of compounds could be used to prevent, treat, or improve bone diseases by inhibiting osteoclast differentiation.
  • One aspect of the present invention is a pharmaceutical composition for preventing or treating bone disease comprising a Salicornia extract or a fraction thereof.
  • the seaweed may be desalted by immersing in 20 to 80 times (v/w) water at 0 to 20°C for 0.5 to 5.0 hours, preferably 20 to 60 times (v/w) at 0 to 10°C. It may be desalted by immersing in water for 1.0 to 5.0 hours, for example, it may be desalted by immersing in 30 to 50 times (v/w) water at 4 to 10°C for 1.0 to 3.0 hours. It is not limited to this.
  • the Salicornia extract may be obtained by extracting Salicornia with water and one or more extraction solvents selected from the group consisting of straight-chain or branched alcohols having 1 to 4 carbon atoms, for example, the extraction solvent may be water, but is not limited thereto.
  • the Salicornia extract may be extracted by adding 5 to 20 times (v/w) water to Salicornia at 70 to 100°C for 5 to 300 minutes.
  • the Salicornia extract is preferably 5 to 15 times (v/w), 5 to 12 times (v/w), 8 to 15 times (v/w), or 7 to 13 times (v/w) of water. It may be extracted by adding , for example, it may be extracted by adding 8 to 12 times (v/w) of water, but it is not limited to this.
  • the Salicornia extract may preferably be extracted at 80 to 100°C or 85 to 100°C, for example, may be extracted at 90 to 100°C, but is not limited thereto.
  • the Salicornia extract is preferably used for 5 to 240 minutes, 5 to 180 minutes, 5 to 120 minutes, 5 to 60 minutes, 5 to 20 minutes, 10 to 300 minutes, 10 to 240 minutes, 10 to 180 minutes, 10 to 120 minutes. minutes, may be extracted for 10 to 60 minutes, for example, may be extracted for 10 to 20 minutes, but is not limited thereto.
  • the fraction may be obtained by eluting the Salicornia extract with a concentration gradient of 100:0 to 0:100 (v/v) using a mixed solvent of water (H 2 O)/acetonitrile (MeCN), preferably 100:00.
  • a mixed solvent of water (H 2 O)/acetonitrile (MeCN) preferably 100:00.
  • the fraction may be a compound eluted with a concentration gradient of 100:0 to 0:100 (v/v) using a mixed solvent of water/acetonitrile, preferably 100:0 to 100. :90(v/v), 100:0 to 20:80(v/v), 100:0 to 30:70(v/v), 100:0 to 40:60(v/v), 100:0 to 50:50 (v/v), 100:0 to 60:40 (v/v), 100:0 to 70:30 (v/v), 100:0 to 80:20 (v/v), 90 :10 to 0:100 (v/v), 90:10 to 10:90 (v/v), 90:10 to 20:80 (v/v), 90:10 to 30:70 (v/v) , 90:10 to 40:60 (v/v), 90:10 to 50:50 (v/v), 90:10 to 60:40 (v/v), or 90:10 to 70:30 (v) /v), for example, it may be
  • the fraction may be dicaffeoylquinic acid (DCQA), and preferably the dicaffeoylquinic acid is 3,4-dicaffeoylquinic acid (3,4-dicaffeoylquinic acid), a compound represented by the following formula 1: 3,4-dicaffeoylquinic acid), 3,5-dicaffeoylquinic acid, a compound represented by Formula 2 below, 4,5-dicaffeoylquinic acid, a compound represented by Formula 3 below It may be one or more types selected from the group consisting of nic acid (4,5-dicaffeoylquinic acid) and methyl 3,4-dicaffeoylquinic acid, which is a compound represented by the following formula (4),
  • the dicaffeoylquinic acid may be 4,5-dicaffeoylquinic acid, but is not limited thereto.
  • the bone disease is from the group consisting of bone damage caused by osteoporosis, rickets, osteomalacia, aplastic bone disease, bone metastasis of cancer cells, rheumatoid arthritis, metabolic bone disease, periodontal disease, osteoarthritis, and osteopenia. There may be one or more types selected.
  • the pharmaceutical composition of the present invention can be used as a pharmaceutical composition containing a pharmaceutically effective amount of Salicornia extract and/or a pharmaceutically acceptable carrier.
  • the term “pharmaceutically effective amount” refers to an amount sufficient to achieve the efficacy or activity of the above-described Salicornia extract.
  • Pharmaceutically acceptable carriers included in the pharmaceutical composition of the present invention are those commonly used in preparation, and include lactose, dextrose, sucrose, sorbitol, mannitol, starch, gum acacia, calcium phosphate, alginate, gelatin, Includes, but is limited to, calcium silicate, microcrystalline cellulose, polyvinylpyrrolidone, cellulose, water, syrup, methyl cellulose, methylhydroxybenzoate, propylhydroxybenzoate, talc, magnesium stearate, and mineral oil. It doesn't work.
  • the pharmaceutical composition of the present invention may further include lubricants, wetting agents, sweeteners, flavoring agents, emulsifiers, suspending agents, preservatives, etc.
  • the pharmaceutical composition according to the present invention can be administered to mammals, including humans, through various routes.
  • the administration method may be any commonly used method, for example, oral, dermal, intravenous, intramuscular, subcutaneous, etc. administration, and is preferably administered orally.
  • the appropriate dosage of the pharmaceutical composition of the present invention varies depending on factors such as formulation method, administration method, patient's age, body weight, gender, pathological condition, food, administration time, administration route, excretion rate, and reaction sensitivity. Usually, a skilled physician can easily determine and prescribe an effective dosage for the desired treatment or prevention.
  • the pharmaceutical composition of the present invention is prepared in unit dosage form by formulating it using a pharmaceutically acceptable carrier and/or excipient according to a method that can be easily performed by a person skilled in the art. Alternatively, it can be manufactured by placing it in a multi-capacity container. At this time, the formulation may be in the form of a solution, suspension, or emulsion in an oil or aqueous medium, or may be in the form of an extract, powder, granule, tablet, capsule, or gel (e.g., hydrogel), and may additionally contain a dispersant or stabilizer. .
  • Another aspect of the present invention is a health functional food for improving bone disease comprising a seaweed extract or a fraction thereof.
  • the seaweed may be desalted by immersing in 20 to 80 times (v/w) water at 0 to 20°C for 0.5 to 5.0 hours, preferably 20 to 60 times (v/w) at 0 to 10°C. It may be desalted by immersing in water for 1.0 to 5.0 hours, for example, it may be desalted by immersing in 30 to 50 times (v/w) water at 4 to 10°C for 1.0 to 3.0 hours. It is not limited to this.
  • the Salicornia extract may be obtained by extracting Salicornia with water and one or more extraction solvents selected from the group consisting of straight-chain or branched alcohols having 1 to 4 carbon atoms, for example, the extraction solvent may be water, but is not limited thereto.
  • the Salicornia extract may be extracted by adding 5 to 20 times (v/w) water to Salicornia at 70 to 100°C for 5 to 300 minutes.
  • the Salicornia extract is preferably 5 to 15 times (v/w), 5 to 12 times (v/w), 8 to 15 times (v/w), or 7 to 13 times (v/w) of water. It may be extracted by adding , for example, it may be extracted by adding 8 to 12 times (v/w) of water, but it is not limited to this.
  • the Salicornia extract may preferably be extracted at 80 to 100°C or 85 to 100°C, for example, may be extracted at 90 to 100°C, but is not limited thereto.
  • the Salicornia extract is preferably used for 5 to 240 minutes, 5 to 180 minutes, 5 to 120 minutes, 5 to 60 minutes, 5 to 20 minutes, 10 to 300 minutes, 10 to 240 minutes, 10 to 180 minutes, 10 to 120 minutes. minutes, may be extracted for 10 to 60 minutes, for example, may be extracted for 10 to 20 minutes, but is not limited thereto.
  • the fraction may be obtained by eluting the Salicornia extract using a mixed solvent of water/acetonitrile with a concentration gradient of 100:0 to 0:100 (v/v), preferably 100:0 to 10:90 (v/v). /v), 100:0 to 20:80 (v/v), 100:0 to 30:70 (v/v), 100:0 to 40:60 (v/v), 100:0 to 50:50 (v/v), 100:0 to 60:40 (v/v), 100:0 to 70:30 (v/v), 100:0 to 80:20 (v/v), 90:10 to 0 :100(v/v), 90:10 to 10:90(v/v), 90:10 to 20:80(v/v), 90:10 to 30:70(v/v), 90:10 to 40:60 (v/v), 90:10 to 50:50 (v/v), 90:10 to 60:40 (v/v), or 90:10 to 70:30 (v/v). It may be
  • the fraction may be a compound eluted with a concentration gradient of 100:0 to 0:100 (v/v) using a mixed solvent of water/acetonitrile, preferably 100:0 to 100. :90(v/v), 100:0 to 20:80(v/v), 100:0 to 30:70(v/v), 100:0 to 40:60(v/v), 100:0 to 50:50 (v/v), 100:0 to 60:40 (v/v), 100:0 to 70:30 (v/v), 100:0 to 80:20 (v/v), 90 :10 to 0:100 (v/v), 90:10 to 10:90 (v/v), 90:10 to 20:80 (v/v), 90:10 to 30:70 (v/v) , 90:10 to 40:60 (v/v), 90:10 to 50:50 (v/v), 90:10 to 60:40 (v/v), or 90:10 to 70:30 (v) /v), for example, it may be
  • the fraction may be dicaffeoylquinic acid, preferably the dicaffeoylquinic acid is 3,4-dicaffeoylquinic acid, a compound represented by the following formula (1), or a compound represented by the following formula (2) Consisting of phosphorus 3,5-dicaffeoylquinic acid, 4,5-dicaffeoylquinic acid, a compound represented by the following formula (3), and methyl 3,4-dicaffeoylquinic acid, a compound represented by the formula (4) It may be one or more types selected from the group
  • the dicaffeoylquinic acid may be 4,5-dicaffeoylquinic acid, but is not limited thereto.
  • the bone disease is one selected from the group consisting of bone damage caused by osteoporosis, rickets, osteomalacia, aplastic bone disease, bone metastasis of cancer cells, rheumatoid arthritis, metabolic bone disease, periodontal disease, osteoarthritis, and osteopenia. It may be more than one species.
  • the health functional food composition of the present invention can be added as is or used together with other foods or food ingredients, and can be used appropriately according to conventional methods.
  • the health functional food composition of the present invention may be added in an amount of 15% by weight or less, preferably 10% by weight or less, based on the raw materials.
  • foods to which the above substances can be added include meat, sausages, bread, chocolate, candies, snacks, confectionery, pizza, ramen, other noodles, gum, dairy products including ice cream, various soups, beverages, tea, drinks, etc. These include alcoholic beverages and vitamin complexes, and include all foods in the conventional sense.
  • the beverage may contain various flavors or natural carbohydrates as additional ingredients.
  • the above-mentioned natural carbohydrates may include monosaccharides such as glucose and fructose, disaccharides such as maltose and sucrose, natural sweeteners such as dextrin and cyclodextrin, and synthetic sweeteners such as saccharin and aspartame. .
  • the ratio of the natural carbohydrates can be appropriately determined by the selection of a person skilled in the art.
  • the health functional food composition of the present invention includes various nutrients, vitamins, electrolytes, flavors, colorants, pectic acid and its salts, alginic acid and its salts, organic acids, protective colloidal thickeners, pH adjusters, stabilizers, preservatives, and glycerin. , alcohol, and carbonating agents used in carbonated beverages.
  • the health functional food composition of the present invention may contain pulp for the production of natural fruit juice, fruit juice drinks, and vegetable drinks. These ingredients can be used independently or in combination. The proportions of these additives can also be appropriately selected by those skilled in the art.
  • Another aspect of the present invention is a method for preparing a Salicornia extract comprising the following steps:
  • the seaweed may be desalted by immersing in 20 to 80 times (v/w) water at 0 to 20°C for 0.5 to 5.0 hours, preferably 20 to 60 times (v/w) at 0 to 10°C. It may be desalted by immersing in water for 1.0 to 5.0 hours, for example, it may be desalted by immersing in 30 to 50 times (v/w) water at 4 to 10°C for 1.0 to 3.0 hours. It is not limited to this.
  • the Salicornia extract may be extracted by adding 5 to 20 times (v/w) water to Salicornia at 70 to 100°C for 5 to 300 minutes.
  • the Salicornia extract is preferably 5 to 15 times (v/w), 5 to 12 times (v/w), 8 to 15 times (v/w), or 7 to 13 times (v/w) of water. It may be extracted by adding , for example, it may be extracted by adding 8 to 12 times (v/w) of water, but it is not limited to this.
  • the Salicornia extract may preferably be extracted at 80 to 100°C or 85 to 100°C, for example, may be extracted at 90 to 100°C, but is not limited thereto.
  • the Salicornia extract is preferably used for 5 to 240 minutes, 5 to 180 minutes, 5 to 120 minutes, 5 to 60 minutes, 5 to 20 minutes, 10 to 300 minutes, 10 to 240 minutes, 10 to 180 minutes, 10 to 120 minutes. minutes, may be extracted for 10 to 60 minutes, for example, may be extracted for 10 to 20 minutes, but is not limited thereto.
  • the extraction step may be performed using a mixed solvent of water/acetonitrile with a concentration gradient of 100:0 to 0:100 (v/v), preferably 100:0 to 10:90 (v/v). ), 100:0 to 20:80 (v/v), 100:0 to 30:70 (v/v), 100:0 to 40:60 (v/v), 100:0 to 50:50 (v) /v), 100:0 to 60:40 (v/v), 100:0 to 70:30 (v/v), 100:0 to 80:20 (v/v), 90:10 to 0:100 (v/v), 90:10 to 10:90 (v/v), 90:10 to 20:80 (v/v), 90:10 to 30:70 (v/v), 90:10 to 40 :60(v/v), 90:10 to 50:50(v/v), 90:10 to 60:40(v/v), or 90:10 to 70:30(v/v). It may be performed with a concentration gradient of, for example, 90
  • the method further includes a separation step of obtaining fractions by eluting the eluate obtained in the fractionation step with a concentration gradient of 100:0 to 0:100 (v/v) using a mixed solvent of water/acetonitrile.
  • the separation step is preferably 100:0 to 10:90 (v/v), 100:0 to 20:80 (v/v), 100:0 to 30:70 (v/v) ), 100:0 to 40:60 (v/v), 100:0 to 50:50 (v/v), 100:0 to 60:40 (v/v), 100:0 to 70:30 (v) /v), 100:0 to 80:20 (v/v), 90:10 to 0:100 (v/v), 90:10 to 10:90 (v/v), 90:10 to 20:80 (v/v), 90:10 to 30:70 (v/v), 90:10 to 40:60 (v/v), 90:10 to 50:50 (v/v), 90:10 to 60 :40 (v/v), or may be performed with a concentration gradient of 90:10 to 70:30 (v/v), for example, a concentration gradient of 90:10 to 80:20 (v/v). It may be performed, but is not limited to this.
  • the present invention relates to a composition for preventing, treating or improving bone diseases comprising an extract of Salicornia ( Salicornia europaea ) or a fraction thereof, wherein the decaffeoyl radical fractionated from the hot water extract of Salicornia herbacea Since dicaffeoylquinic acid (DCQA) inhibits the differentiation of macrophages into osteoclasts and suppresses the expression of differentiation-related genes, it can be effectively used to prevent, treat, or improve bone diseases.
  • DCQA dicaffeoylquinic acid
  • Figure 1 is a diagram showing the structural formulas of six types of dicaffeoylquinic acid (DCQA) and their main HMBC correlations (arrows) according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2a is a photograph showing the effect of inhibiting osteoclast differentiation by dicaffeoylquinic acid according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2b is a graph showing the effect of inhibiting osteoclast differentiation by dicaffeoylquinic acid according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2c is a graph showing the cell survival rate for confirming the cytotoxicity of decaffeoylquinic acid according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 3a is a graph showing the effect of suppressing the expression of the osteoclast differentiation-related gene NFATc1 by dicaffeoylquinic acid according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 3b is a graph showing the effect of suppressing the expression of the osteoclast differentiation-related gene TRAP by dicaffeoylquinic acid according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 3c is a graph showing the effect of suppressing the expression of the osteoclast differentiation-related gene cathepsin K by dicaffeoylquinic acid according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 3d is a graph showing the effect of suppressing the expression of the osteoclast differentiation-related gene DC-STAMP by dicaffeoylquinic acid according to an embodiment of the present invention.
  • the present invention relates to a pharmaceutical composition for preventing or treating bone diseases comprising Salicornia europaea extract or fractions thereof.
  • % used to indicate the concentration of a specific substance means (weight/volume)% for solid/solid, (weight/volume)% for solid/liquid, and Liquid/liquid is (volume/volume)%.
  • Example 1 Isolation of decaffeoylquinic acid from desalted seaweed hot water extract
  • Salicornia ( Salicornia europaea ) was grown and freeze-dried in Shinan-gun in 2021, purchased from Dasarang Co., Ltd., and used in the production of desalted salicornia hot water extract.
  • the components were separated from the desalted seaweed hot water extract using MPLC (medium pressure liquid chromatography; Isolera One, Biotage) connected to an octadecylsilane column (ODS; Sfar Ultra C18 120 g, Biotage, Uppsala, Sweden). and purified.
  • MPLC medium pressure liquid chromatography
  • ODS octadecylsilane column
  • desalted seaweed hot water extract (1.82 g) was injected into ODS-MPLC, and then eluted and fractionated using a mixed solvent of water (H 2 O) and acetonitrile (MeCN).
  • Example 2 Confirmation of the effect of decaffeoylquinic acid in preventing or treating bone disease
  • Bone marrow was isolated from the femur of C57BL/6 mice between 8 and 12 weeks of age and supplemented with 10% FBS, 1% Penicillin/Streptomycin (P/S) and 25 ng/ml of Macrophage-colony stimulating factor (M-CSF). Bone marrow-derived macrophages (BMDMs) were obtained by plating on the added MEM alpha medium and culturing in an incubator at 37°C and 5% CO 2 for 3 days.
  • P/S Penicillin/Streptomycin
  • M-CSF Macrophage-colony stimulating factor
  • Mouse macrophages were cultured in a 12-well plate at a density of 2x10 5 cells/well in medium supplemented with 10% FBS, 1% PS, and M-CSF (25 ng/ml). 24 hours later, medium of the same composition was replaced with methyl 3,4-dicaffeoylquinic acid, 3,4-dicaffeoylquinic acid, 3,5-dicaffeoylquinic acid, and 4,5-decaffeoyl. Quinic acid was pretreated at concentrations of 1 ⁇ M and 10 ⁇ M for 2 hours. Afterwards, RANKL was treated and reacted for 24 hours. Differentiation was carried out in the same manner as above for 4 days.
  • TRAP Temporal acid phosphatase
  • TRAP positive cells When macrophages are treated with RANKL, they bind to RANK and differentiate into TRAP (Tartrate resistant acid phosphatase) positive cells.
  • TRAP positive cells When these TRAP positive cells are stimulated with inflammatory factors such as RANKL and TNF- ⁇ , the cells fuse together and become multinucleated TRAP positive cells. differentiates into cells.
  • the nuclei were stained by adding a chromogenic substrate to TRAP, a chemical labeling enzyme for osteoclasts, and multinucleated cells with three or more nuclei were imaged and quantified. The number of differentiated osteoclasts is shown in Table 4.
  • osteoclast differentiation increased. It was confirmed that osteoclast differentiation was inhibited in a concentration-dependent manner when four types of dicaffeoylquinic acids were treated at a concentration of 1 ⁇ M or 10 ⁇ M.
  • Mouse macrophages were cultured in a 12-well plate at a density of 2x10 5 cells/well in medium supplemented with 10% FBS, 1% PS, and M-CSF (25 ng/ml). 24 hours later, the medium was replaced with the same composition, and then 3,4-dicaffeoylquinic acid, 3,5-dicaffeoylquinic acid, and 4,5-dicaffeoylquinic acid were added at concentrations of 1 ⁇ M and 10 ⁇ M. It was pretreated for 2 hours and then RANKL was treated and reacted for 24 hours. Differentiation was carried out in the same manner as above for 4 days.
  • the expression suppression effect was compared in relative amount compared to the control gene, ⁇ -actin.
  • the primers used are shown in Table 5.
  • the three compounds isolated from the desalted seaweed hot water extract reduce the activity of the transcription factor NFATc1 and the expression of TRAP, Cathepsin K, and DC-STAMP, genes related to the osteoclast differentiation mechanism, thereby promoting osteoclast formation. It was confirmed that it inhibits differentiation, and among the isolated compounds, 4,5-dicaffeoylquinic acid was the most effective.
  • the present invention relates to a composition for preventing, treating or improving bone diseases comprising Salicornia ( Salicornia europaea ) extract or fractions thereof, and more specifically, to a composition for preventing, treating or improving bone disease, comprising Salicornia (Salicornia europaea) extract or fractions thereof. It relates to a composition for preventing, treating or improving bone disease containing dicaffeoylquinic acid (DCQA).
  • DCQA dicaffeoylquinic acid

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Abstract

본 발명은 함초(퉁퉁마디, Salicornia europaea; 살리코르니아 유로파에아) 추출물 또는 이의 분획물을 포함하는 골 질환 예방, 치료 또는 개선용 조성물에 관한 것으로서, 상기 함초의 열수 추출물로부터 분획된 디카페오일퀴닉산(dicaffeoylquinic acid; DCQA)은 대식세포에서 유도된 파골세포로의 분화를 억제하고 분화 관련 유전자들의 발현을 억제하므로, 이를 효과적으로 골 질환의 예방, 치료 또는 개선에 이용할 수 있다.

Description

함초 추출물 또는 이의 분획물을 포함하는 골 질환 예방, 치료 또는 개선용 조성물
본 발명은 과학기술정보통신부의 지원 하에서 과제고유번호 1711141590, 세부과제번호 2021C200에 의해 이루어진 것으로서, 상기 과제의 연구관리전문기관은 (재단)과학기술일자리진흥원, 연구사업명은 "공공연구성과활용촉진(R&D)", 연구과제명은 "천연 소재 및 저분자 화합물 기반 골다공증 제어 소재기술 개발 및 실용화", 주관기관은 전남대학교, 연구기간은 2022-01-01~2022-12-31이다.
본 특허출원은 2022년 4월 13일에 대한민국 특허청에 제출된 대한민국 특허출원 제10-2022-0045805호에 대하여 우선권을 주장하며, 상기 특허출원의 개시 사항은 본 명세서에 참조로서 삽입된다.
본 발명은 함초(퉁퉁마디, Salicornia europaea; 살리코르니아 유로파에아) 추출물 또는 이의 분획물을 포함하는 골 질환 예방, 치료 또는 개선용 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 함초의 열수 추출물로부터 분획된 디카페오일퀴닉산(dicaffeoylquinic acid; DCQA)을 포함하는 골 질환 예방, 치료 또는 개선용 조성물에 관한 것이다.
골다공증(osteoporosis)은 여러 가지 원인에 의하여 뼈의 질량이 감소하고 뼈 조직의 미세구조의 퇴화로 인하여 골절의 위험이 지속적으로 증가하는 질환이다. 특히, 골다공증은 뼈를 구성하는 미네랄(특히 칼슘)과 기질이 감소한 상태이며, 골재 형성의 균형이 깨져서 파골 작용이 조골 작용보다 증가한 상태에서 발생한다.
정상적인 뼈의 내부는 그물망처럼 치밀한 구조를 이루고 있으나, 골다공증의 경우에는 구조 사이의 간격이 넓어지고 미세구조가 얇아져 약해지므로 작은 충격에도 뼈가 쉽게 골절될 수 있는 상태로 진행된다.
골다공증은 크게 일차성 골다공증(primary osteoporosis)과 이차성 골다공증(secondary osteoporosis)으로 분류된다. 일차성 골다공증은 폐경 후 골다공증(postmenopausal osteoporosis), 노인성 골다공증(age-related osteoporosis), 및 특발성 골다공증(idiopathic osteoporosis)을 포함한다. 이차성 골다공증(secondary osteoporosis)은 연령에 상관없이 질병이나 약물로 인해 발생한다.
갱년기의 여성에게는 여러 폐경 증후들이 나타나는데, 특히 에스트로겐의 감소로 인하여 뼈에서는 칼슘이 빠져나가 질량이 감소하고, 골 손실의 증가 등으로 구멍이 많아져 골다공증의 발병률이 높아지게 된다. 폐경기 이후 후기 변화는 증상이 나타나기까지 다소 시간이 걸릴 수 있으므로 문제를 쉽게 자각하지 못하는 경우가 많다.
최근 보건복지부 국민 건강 통계에 따르면, 30세 이상에서 골다공증 유병률이 남성은 1%, 여성은 9%로 나타나, 여성 유병률이 남성 대비 9배나 높게 나타났다. 현재 골다공증 치료제로써 사용되고 있는 제제는 에스트로겐, 라톡시펜, 알렌드로네이트 및 비스포스포네이트 등이 있으며, 이들은 골 흡수 억제제로써 골절 위험을 줄여 주기 위해 사용되고 있다. 이와 같은 종래의 치료제 이외에도 칼슘, 비타민 D, 칼시토닌, 바이오포스포네이트, 안드로겐 및 플라보노이드 등을 이용한 골다공증 예방, 개선 또는 치료제에 대한 연구도 활발히 진행되고 있다.
그러나 이러한 치료제들은 인체에 부작용이 있고 근본적인 골다공증의 치료제라고 하기에도 한계가 있다. 따라서, 기존 치료제의 단점을 보완하면서 부작용이 적은 천연 소재 유래의 골다공증 예방, 개선 또는 치료제의 개발이 절실히 요구되는 실정이다. 천연물로부터 질병을 예방 또는 억제할 수 있는 생리활성 물질에 대한 연구가 진행되고 있고, 특히 생리활성물질의 보고로 알려진 해양식물의 탐색에 관한 연구 및 해조류로부터 질병을 억제하거나 개선시킬 수 있는 소재를 찾으려는 연구가 활발히 진행되고 있다.
이에 본 발명자들은 탈염 함초(퉁퉁마디, Salicornia europaea; 살리코르니아 유로파에아) 열수추출물로부터 분리된 메틸 3,4-디카페오일퀴닉산(methyl 3,4-dicaffeoylquinic acid), 3,4-디카페오일퀴닉산(3,4-dicaffeoylquinic acid), 3,5-디카페오일퀴닉산(3,5-dicaffeoylquinic acid), 4,5-디카페오일퀴닉산(4,5-dicaffeoylquinic acid)이 파골세포 분화 억제에 효과를 발휘하는 것을 확인하였다.
이에, 본 발명의 목적은 함초 추출물 또는 이의 분획물을 포함하는 골 질환 예방 또는 치료용 약제학적 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 함초 추출물 또는 이의 분획물을 포함하는 골 질환 개선용 건강기능식품을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 다음 단계를 포함하는 함초 추출물의 제조 방법을 제공하는 것이다:
함초에 물, 및 탄소수 1 내지 4개의 직쇄 또는 분지형 알코올로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 추출용매를 가하여 함초 추출물을 제조하는 추출 단계; 및
상기 함초 추출물을 물(H2O)/아세토니트릴(MeCN)의 혼합용매를 이용하여 100:0 내지 0:100(v/v)의 농도구배로 용출하여 용출액을 수득하는 분획 단계.
본 발명의 또 다른 목적은 함초 추출물 또는 이의 분획물의 골 질환 예방, 치료 또는 개선 용도에 관한 것이다.
본 발명은 함초(퉁퉁마디, Salicornia europaea; 살리코르니아 유로파에아) 추출물 또는 이의 분획물을 포함하는 골 질환 예방, 치료 또는 개선용 조성물에 관한 것으로, 본 발명에 따른 조성물은 대식세포에서 유도된 파골세포로의 분화를 억제하고 분화 관련 유전자들의 발현을 억제함으로써 골 질환을 예방, 치료 또는 개선할 수 있는 활성을 나타낸다.
본 발명자들은 탈염 함초 열수추출물에서 분리한 메틸 3,4-디카페오일퀴닉산(methyl 3,4-dicaffeoylquinic acid), 3,4-디카페오일퀴닉산(3,4-dicaffeoylquinic acid), 3,5-디카페오일퀴닉산(3,5-dicaffeoylquinic acid), 및 4,5-디카페오일퀴닉산(4,5-dicaffeoylquinic acid)의 활용성과 가능성을 확인하고자 골 질환을 유도하는 파골세포 분화 억제 효능을 검증함에 따라, 4종의 화합물을 이용하여 파골세포 분화를 억제함으로써 골 질환을 예방, 치료 또는 개선하는 효능을 제공할 수 있음을 확인하였다.
이하 본 발명을 더욱 자세히 설명하고자 한다.
본 발명의 일 양태는 함초 추출물 또는 이의 분획물을 포함하는 골 질환 예방 또는 치료용 약제학적 조성물이다.
상기 함초는 20 내지 80배수(v/w)의 0 내지 20℃ 물에 0.5 내지 5.0시간 동안 침지하여 탈염 처리한 것일 수 있고, 바람직하게는 20 내지 60배수(v/w)의 0 내지 10℃ 물에 1.0 내지 5.0시간 동안 침지하여 탈염 처리한 것일 수 있고, 예를 들어, 30 내지 50배수(v/w)의 4 내지 10℃ 물에 1.0 내지 3.0시간 동안 침지하여 탈염 처리한 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서 상기 함초 추출물은 함초를 물, 및 탄소수 1 내지 4개의 직쇄 또는 분지형 알코올로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 추출용매로 추출하여 수득한 것일 수 있고, 예를 들어, 상기 추출용매는 물인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 함초 추출물은 함초에 5 내지 20배수(v/w)의 물을 가하여 70 내지 100℃에서 5 내지 300분 동안 추출된 것일 수 있다.
상기 함초 추출물은 바람직하게는 함초에 5 내지 15배수(v/w), 5 내지 12배수(v/w), 8 내지 15배수(v/w) 또는 7 내지 13 배수(v/w)의 물을 가하여 추출된 것일 수 있고, 예를 들어, 8 내지 12배수(v/w)의 물을 가하여 추출된 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 함초 추출물은 바람직하게는 80 내지 100℃ 또는 85 내지 100℃에서 추출된 것일 수 있고, 예를 들어, 90 내지 100℃에서 추출된 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 함초 추출물은 바람직하게는 5 내지 240분, 5 내지 180분, 5 내지 120분, 5 내지 60분, 5 내지 20분, 10 내지 300분, 10 내지 240분, 10 내지 180분, 10 내지 120분, 10 내지 60분 동안 추출된 것일 수 있고, 예를 들어, 10 내지 20분 동안 추출된 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 분획물은 함초 추출물을 물(H2O)/아세토니트릴(MeCN)의 혼합용매를 이용하여 100:0 내지 0:100(v/v)의 농도구배로 용출된 것일 수 있고, 바람직하게는 100:0 내지 10:90(v/v), 100:0 내지 20:80(v/v), 100:0 내지 30:70(v/v), 100:0 내지 40:60(v/v), 100:0 내지 50:50(v/v), 100:0 내지 60:40(v/v), 100:0 내지 70:30(v/v), 100:0 내지 80:20(v/v), 90:10 내지 0:100(v/v), 90:10 내지 10:90(v/v), 90:10 내지 20:80(v/v), 90:10 내지 30:70(v/v), 90:10 내지 40:60(v/v), 90:10 내지 50:50(v/v), 90:10 내지 60:40(v/v), 또는 90:10 내지 70:30(v/v)의 농도구배로 용출된 것일 수 있으며, 예를 들어, 90:10 내지 80:20(v/v)의 농도구배로 용출된 용출액인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 분획물은 상기 용출액을 물/아세토니트릴의 혼합용매를 이용하여 100:0 내지 0:100(v/v)의 농도구배로 용출된 화합물인 것일 수 있고, 바람직하게는 100:0 내지 10:90(v/v), 100:0 내지 20:80(v/v), 100:0 내지 30:70(v/v), 100:0 내지 40:60(v/v), 100:0 내지 50:50(v/v), 100:0 내지 60:40(v/v), 100:0 내지 70:30(v/v), 100:0 내지 80:20(v/v), 90:10 내지 0:100(v/v), 90:10 내지 10:90(v/v), 90:10 내지 20:80(v/v), 90:10 내지 30:70(v/v), 90:10 내지 40:60(v/v), 90:10 내지 50:50(v/v), 90:10 내지 60:40(v/v), 또는 90:10 내지 70:30(v/v)의 농도구배로 용출된 것일 수 있으며, 예를 들어, 90:10 내지 80:20(v/v)의 농도구배로 용출된 화합물인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서 상기 분획물은 디카페오일퀴닉산(dicaffeoylquinic acid; DCQA)인 것일 수 있고, 바람직하게는 상기 디카페오일퀴닉산은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물인 3,4-디카페오일퀴닉산(3,4-dicaffeoylquinic acid), 하기 화학식 2로 표시되는 화합물인 3,5-디카페오일퀴닉산(3,5-dicaffeoylquinic acid), 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물인 4,5-디카페오일퀴닉산(4,5-dicaffeoylquinic acid), 및 하기 화학식 4로 표시되는 화합물인 메틸 3,4-디카페오일퀴닉산(methyl 3,4-dicaffeoylquinic acid)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것일 수 있고
<화학식 1>
Figure PCTKR2023004546-appb-img-000001
<화학식 2>
Figure PCTKR2023004546-appb-img-000002
<화학식 3>
Figure PCTKR2023004546-appb-img-000003
<화학식 4>
Figure PCTKR2023004546-appb-img-000004
,
예를 들어, 상기 디카페오일퀴닉산은 4,5-디카페오일퀴닉산인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서 상기 골 질환은 골다공증(osteoporosis), 구루병, 골연화증, 무형성 골질환, 암세포의 골전이, 류마티스 관절염, 대사성 골질환, 치주질환, 골관절염 및 골감소증에 의해 초래되는 뼈의 손상으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것일 수 있다.
본 발명의 약제학적 조성물은 함초 추출물의 약제학적 유효량 및/또는 약제학적으로 허용되는 담체를 포함하는 약제학적 조성물로 이용될 수 있다.
본 명세서에서 용어 "약제학적 유효량"은 상술한 함초 추출물의 효능 또는 활성을 달성하는 데 충분한 양을 의미한다.
본 발명의 약제학적 조성물에 포함되는 약제학적으로 허용되는 담체는 제제시에 통상적으로 이용되는 것으로서, 락토스, 덱스트로스, 수크로스, 솔비톨, 만니톨, 전분, 아카시아 고무, 인산 칼슘, 알기네이트, 젤라틴, 규산칼슘, 미세결정성 셀룰로스, 폴리비닐피롤리돈, 셀룰로스, 물, 시럽, 메틸 셀룰로스, 메틸히드록시벤조에이트, 프로필히드록시벤조에이트, 활석, 스테아르산 마그네슘 및 미네랄 오일 등을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 약제학적 조성물은 상기 성분들 이외에 윤활제, 습윤제, 감미제, 향미제, 유화제, 현탁제, 보존제 등을 추가로 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 약제학적 조성물은 인간을 포함하는 포유동물에 다양한 경로로 투여될 수 있다. 투여 방식은 통상적으로 사용되는 모든 방식일 수 있으며, 예컨대, 경구, 피부, 정맥, 근육, 피하 등의 경로로 투여될 수 있으며, 바람직하게는 경구로 투여될 수 있다.
본 발명의 약제학적 조성물의 적합한 투여량은 제제화 방법, 투여방식, 환자의 연령, 체중, 성별, 병적 상태, 음식, 투여 시간, 투여 경로, 배설 속도 및 반응 감응성과 같은 요인들에 의해 다양하며, 보통으로 숙련된 의사는 소망하는 치료 또는 예방에 효과적인 투여량을 용이하게 결정 및 처방할 수 있다.
본 발명의 약제학적 조성물은 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있는 방법에 따라, 약제학적으로 허용되는 담체 및/또는 부형제를 이용하여 제제화함으로써 단위 용량 형태로 제조되거나 또는 다용량 용기내에 내입시켜 제조될 수 있다. 이때 제형은 오일 또는 수성 매질중의 용액, 현탁액 또는 유화액 형태이거나 엑스제, 분말제, 과립제, 정제, 캅셀제 또는 젤(예컨대, 하이드로젤) 형태일 수도 있으며, 분산제 또는 안정화제를 추가적으로 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 양태는 함초 추출물 또는 이의 분획물을 포함하는 골 질환 개선용 건강기능식품이다.
상기 함초는 20 내지 80배수(v/w)의 0 내지 20℃ 물에 0.5 내지 5.0시간 동안 침지하여 탈염 처리한 것일 수 있고, 바람직하게는 20 내지 60배수(v/w)의 0 내지 10℃ 물에 1.0 내지 5.0시간 동안 침지하여 탈염 처리한 것일 수 있고, 예를 들어, 30 내지 50배수(v/w)의 4 내지 10℃ 물에 1.0 내지 3.0시간 동안 침지하여 탈염 처리한 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서 상기 함초 추출물은 함초를 물, 및 탄소수 1 내지 4개의 직쇄 또는 분지형 알코올로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 추출용매로 추출하여 수득한 것일 수 있고, 예를 들어, 상기 추출용매는 물인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 함초 추출물은 함초에 5 내지 20배수(v/w)의 물을 가하여 70 내지 100℃에서 5 내지 300분 동안 추출된 것일 수 있다.
상기 함초 추출물은 바람직하게는 함초에 5 내지 15배수(v/w), 5 내지 12배수(v/w), 8 내지 15배수(v/w) 또는 7 내지 13 배수(v/w)의 물을 가하여 추출된 것일 수 있고, 예를 들어, 8 내지 12배수(v/w)의 물을 가하여 추출된 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 함초 추출물은 바람직하게는 80 내지 100℃ 또는 85 내지 100℃에서 추출된 것일 수 있고, 예를 들어, 90 내지 100℃에서 추출된 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 함초 추출물은 바람직하게는 5 내지 240분, 5 내지 180분, 5 내지 120분, 5 내지 60분, 5 내지 20분, 10 내지 300분, 10 내지 240분, 10 내지 180분, 10 내지 120분, 10 내지 60분 동안 추출된 것일 수 있고, 예를 들어, 10 내지 20분 동안 추출된 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 분획물은 함초 추출물을 물/아세토니트릴의 혼합용매를 이용하여 100:0 내지 0:100(v/v)의 농도구배로 용출된 것일 수 있고, 바람직하게는 100:0 내지 10:90(v/v), 100:0 내지 20:80(v/v), 100:0 내지 30:70(v/v), 100:0 내지 40:60(v/v), 100:0 내지 50:50(v/v), 100:0 내지 60:40(v/v), 100:0 내지 70:30(v/v), 100:0 내지 80:20(v/v), 90:10 내지 0:100(v/v), 90:10 내지 10:90(v/v), 90:10 내지 20:80(v/v), 90:10 내지 30:70(v/v), 90:10 내지 40:60(v/v), 90:10 내지 50:50(v/v), 90:10 내지 60:40(v/v), 또는 90:10 내지 70:30(v/v)의 농도구배로 용출된 것일 수 있으며, 예를 들어, 90:10 내지 80:20(v/v)의 농도구배로 용출된 용출액인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 분획물은 상기 용출액을 물/아세토니트릴의 혼합용매를 이용하여 100:0 내지 0:100(v/v)의 농도구배로 용출된 화합물인 것일 수 있고, 바람직하게는 100:0 내지 10:90(v/v), 100:0 내지 20:80(v/v), 100:0 내지 30:70(v/v), 100:0 내지 40:60(v/v), 100:0 내지 50:50(v/v), 100:0 내지 60:40(v/v), 100:0 내지 70:30(v/v), 100:0 내지 80:20(v/v), 90:10 내지 0:100(v/v), 90:10 내지 10:90(v/v), 90:10 내지 20:80(v/v), 90:10 내지 30:70(v/v), 90:10 내지 40:60(v/v), 90:10 내지 50:50(v/v), 90:10 내지 60:40(v/v), 또는 90:10 내지 70:30(v/v)의 농도구배로 용출된 것일 수 있으며, 예를 들어, 90:10 내지 80:20(v/v)의 농도구배로 용출된 화합물인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서 상기 분획물은 디카페오일퀴닉산인 것일 수 있고, 바람직하게는 상기 디카페오일퀴닉산은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물인 3,4-디카페오일퀴닉산, 하기 화학식 2로 표시되는 화합물인 3,5-디카페오일퀴닉산, 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물인 4,5-디카페오일퀴닉산, 및 하기 화학식 4로 표시되는 화합물인 메틸 3,4-디카페오일퀴닉산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것일 수 있고
<화학식 1>
Figure PCTKR2023004546-appb-img-000005
<화학식 2>
Figure PCTKR2023004546-appb-img-000006
<화학식 3>
Figure PCTKR2023004546-appb-img-000007
<화학식 4>
Figure PCTKR2023004546-appb-img-000008
,
예를 들어, 상기 디카페오일퀴닉산은 4,5-디카페오일퀴닉산인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서 상기 골 질환은 골다공증, 구루병, 골연화증, 무형성 골질환, 암세포의 골전이, 류마티스 관절염, 대사성 골질환, 치주질환, 골관절염 및 골감소증에 의해 초래되는 뼈의 손상으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것일 수 있다.
본 발명의 건강기능식품 조성물을 식품 첨가물로 사용할 경우, 상기 건강기능식품 조성물을 그대로 첨가하거나 다른 식품 또는 식품 성분과 함께 사용할 수 있고, 통상적인 방법에 따라 적절하게 사용할 수 있다. 일반적으로, 식품 또는 음료의 제조 시에 본 발명의 건강기능식품 조성물은 원료에 대하여 15 중량% 이하, 바람직하게는 10 중량% 이하의 양으로 첨가될 수 있다.
상기 식품의 종류에는 특별한 제한은 없다. 상기 물질을 첨가할 수 있는 식품의 예로는 육류, 소세지, 빵, 초콜릿, 캔디류, 스넥류, 과자류, 피자, 라면, 기타 면류, 껌류, 아이스크림류를 포함한 낙농제품, 각종 스프, 음료수, 차, 드링크제, 알콜 음료 및 비타민 복합제 등이 있으며, 통상적인 의미에서의 식품을 모두 포함한다.
상기 음료는 여러 가지 향미제 또는 천연 탄수화물 등을 추가 성분으로서 함유할 수 있다. 상술한 천연 탄수화물은 포도당, 과당과 같은 모노사카라이드, 말토스, 슈크로스와 같은 디사카라이드, 및 덱스트린, 사이클로덱스트린과 같은 천연 감미제나, 사카린, 아스파르탐과 같은 합성 감미제 등을 사용할 수 있다. 상기 천연 탄수화물의 비율은 당업자의 선택에 의해 적절하게 결정될 수 있다.
상기 외에 본 발명의 건강기능식품 조성물은 여러 가지 영양제, 비타민, 전해질, 풍미제, 착색제, 펙트산 및 그의 염, 알긴산 및 그의 염, 유기산, 보호성 콜로이드 증점제, pH 조절제, 안정화제, 방부제, 글리세린, 알콜, 탄산 음료에 사용되는 탄산화제 등을 함유할 수 있다. 그 밖에 본 발명의 건강기능식품 조성물은 천연 과일쥬스, 과일쥬스 음료 및 야채 음료의 제조를 위한 과육을 함유할 수 있다. 이러한 성분은 독립적으로 또는 조합하여 사용할 수 있다. 이러한 첨가제의 비율 또한 당업자에 의해 적절히 선택될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태는 다음 단계를 포함하는 함초 추출물의 제조 방법이다:
함초에 물, 및 탄소수 1 내지 4개의 직쇄 또는 분지형 알코올로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 추출용매를 가하여 함초 추출물을 제조하는 추출 단계; 및
상기 함초 추출물을 물(H2O)/아세토니트릴(MeCN)의 혼합용매를 이용하여 100:0 내지 0:100(v/v)의 농도구배로 용출하여 용출액을 수득하는 분획 단계.
상기 함초는 20 내지 80배수(v/w)의 0 내지 20℃ 물에 0.5 내지 5.0시간 동안 침지하여 탈염 처리한 것일 수 있고, 바람직하게는 20 내지 60배수(v/w)의 0 내지 10℃ 물에 1.0 내지 5.0시간 동안 침지하여 탈염 처리한 것일 수 있고, 예를 들어, 30 내지 50배수(v/w)의 4 내지 10℃ 물에 1.0 내지 3.0시간 동안 침지하여 탈염 처리한 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 함초 추출물은 함초에 5 내지 20배수(v/w)의 물을 가하여 70 내지 100℃에서 5 내지 300분 동안 추출된 것일 수 있다.
상기 함초 추출물은 바람직하게는 함초에 5 내지 15배수(v/w), 5 내지 12배수(v/w), 8 내지 15배수(v/w) 또는 7 내지 13 배수(v/w)의 물을 가하여 추출된 것일 수 있고, 예를 들어, 8 내지 12배수(v/w)의 물을 가하여 추출된 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 함초 추출물은 바람직하게는 80 내지 100℃ 또는 85 내지 100℃에서 추출된 것일 수 있고, 예를 들어, 90 내지 100℃에서 추출된 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 함초 추출물은 바람직하게는 5 내지 240분, 5 내지 180분, 5 내지 120분, 5 내지 60분, 5 내지 20분, 10 내지 300분, 10 내지 240분, 10 내지 180분, 10 내지 120분, 10 내지 60분 동안 추출된 것일 수 있고, 예를 들어, 10 내지 20분 동안 추출된 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 추출 단계는 물/아세토니트릴의 혼합용매를 이용하여 100:0 내지 0:100(v/v)의 농도구배로 수행되는 것일 수 있고, 바람직하게는 100:0 내지 10:90(v/v), 100:0 내지 20:80(v/v), 100:0 내지 30:70(v/v), 100:0 내지 40:60(v/v), 100:0 내지 50:50(v/v), 100:0 내지 60:40(v/v), 100:0 내지 70:30(v/v), 100:0 내지 80:20(v/v), 90:10 내지 0:100(v/v), 90:10 내지 10:90(v/v), 90:10 내지 20:80(v/v), 90:10 내지 30:70(v/v), 90:10 내지 40:60(v/v), 90:10 내지 50:50(v/v), 90:10 내지 60:40(v/v), 또는 90:10 내지 70:30(v/v)의 농도구배로 수행되는 것일 수 있으며, 예를 들어, 90:10 내지 80:20(v/v)의 농도구배로 수행되는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서 상기 방법은 분획 단계에서 얻은 용출액을 물/아세토니트릴의 혼합용매를 이용하여 100:0 내지 0:100(v/v)의 농도구배로 용출하여 분획물을 수득하는 분리 단계를 추가로 포함하는 것일 수 있고, 상기 분리 단계는 바람직하게는 100:0 내지 10:90(v/v), 100:0 내지 20:80(v/v), 100:0 내지 30:70(v/v), 100:0 내지 40:60(v/v), 100:0 내지 50:50(v/v), 100:0 내지 60:40(v/v), 100:0 내지 70:30(v/v), 100:0 내지 80:20(v/v), 90:10 내지 0:100(v/v), 90:10 내지 10:90(v/v), 90:10 내지 20:80(v/v), 90:10 내지 30:70(v/v), 90:10 내지 40:60(v/v), 90:10 내지 50:50(v/v), 90:10 내지 60:40(v/v), 또는 90:10 내지 70:30(v/v)의 농도구배로 수행되는 것일 수 있으며, 예를 들어, 90:10 내지 80:20(v/v)의 농도구배로 수행되는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명은 함초(퉁퉁마디, Salicornia europaea; 살리코르니아 유로파에아) 추출물 또는 이의 분획물을 포함하는 골 질환 예방, 치료 또는 개선용 조성물에 관한 것으로서, 상기 함초의 열수 추출물로부터 분획된 디카페오일퀴닉산(dicaffeoylquinic acid; DCQA)은 대식세포에서 유도된 파골세포로의 분화를 억제하고 분화 관련 유전자들의 발현을 억제하므로, 이를 효과적으로 골 질환의 예방, 치료 또는 개선에 이용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 6종의 디카페오일퀴닉산(dicaffeoylquinic acid; DCQA)의 구조식들과 그 주요 HMBC 상관관계(화살표)를 나타낸 그림이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 디카페오일퀴닉산에 의한 파골세포 분화 억제 효과를 나타낸 사진이다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 디카페오일퀴닉산에 의한 파골세포 분화 억제 효과를 나타낸 그래프이다.
도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 디카페오일퀴닉산의 세포독성 확인을 위한 세포 생존율을 나타낸 그래프이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 디카페오일퀴닉산에 의한 파골세포 분화 관련 유전자 NFATc1의 발현 억제 효과를 나타낸 그래프이다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 디카페오일퀴닉산에 의한 파골세포 분화 관련 유전자 TRAP의 발현 억제 효과를 나타낸 그래프이다.
도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 디카페오일퀴닉산에 의한 파골세포 분화 관련 유전자 cathepsin K의 발현 억제 효과를 나타낸 그래프이다.
도 3d는 본 발명의 일 실시예에 따른 디카페오일퀴닉산에 의한 파골세포 분화 관련 유전자 DC-STAMP의 발현 억제 효과를 나타낸 그래프이다.
본 발명은 함초(Salicornia europaea) 추출물 또는 이의 분획물을 포함하는 골 질환 예방 또는 치료용 약제학적 조성물에 관한 것이다.
이하, 본 발명을 하기의 실시예에 의하여 더욱 상세히 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
본 명세서 전체에 걸쳐, 특정 물질의 농도를 나타내기 위하여 사용되는 "%"는 별도의 언급이 없는 경우, 고체/고체는 (중량/중량)%, 고체/액체는 (중량/부피)%, 그리고 액체/액체는 (부피/부피)%이다.
실시예 1: 탈염 함초 열수추출물로부터의 디카페오일퀴닉산 분리
1-1. 탈염 함초 열수추출물의 제조
함초(퉁퉁마디, Salicornia europaea; 살리코르니아 유로파에아)는 2021년에 신안군에서 재배하여 동결건조한 것을 주식회사 다사랑에서 구입하여 탈염 함초 열수추출물의 제조에 사용하였다.
동결건조된 함초 분말 100 g의 40배 중량인 냉수 4,000 mL를 가하고, 4℃에 2시간 동안 침지한 다음, 여과지(No. 2, Whatman)를 이용하여 감압 여과하였다. 이후 증류수 1,000 mL를 가하여 95℃에서 15분 동안 중탕하여 추출한 다음, 여과지로 여과하여 탈염 함초 열수추출액을 얻었다. 탈염 함초 열수추출액을 40℃에서 아스피레이터(aspirator)를 이용하여 감압 농축하여 탈염 함초 열수추출물 분말을 제조하였다.
1-2. 디카페오일퀴닉산의 분리
상기 탈염 함초 열수추출물을 대상으로 옥타데실실란 컬럼(octadecylsilane column, ODS; Sfar Ultra C18 120 g, Biotage, Uppsala, Sweden)이 연결된 MPLC(medium pressure liquid chromatography; Isolera One, Biotage)를 이용하여 성분을 분리 및 정제하였다. 구체적으로, 탈염 함초 열수추출물(1.82 g)을 ODS-MPLC에 주입한 다음, 물(H2O)과 아세토니트릴(MeCN)의 혼합용매를 이용하여 용출 및 분획하였다. 즉 초기 10분 동안 H2O/MeCN = 90:10(v/v)로 유지한 다음 이후 40분까지 H2O/MeCN = 0:100(v/v)가 되도록 한 농도구배(gradient) 방법으로 용출하였다. 이때 유속은 50 mL/min으로, 그리고 성분은 210 nm와 254 nm에서 검출하였다.
ODS-MPLC의 분석 결과, 탈염 함초 열수추출물에 함유되어 있는 주요 성분으로 추정되는 10~20% MeCN 획분(획분 A, 202 mg)을 얻을 수 있었다. 상기 획분 A를 ODS(Sfar Ultra C18 30 g)가 장착된 MPLC에 주입한 다음, 물과 아세토니트릴의 혼합용매를 이용하여 용출 및 분획하였다. 즉 0-15분은 H2O/MeCN = 86:14(v/v), 15-30분은 H2O/MeCN = 84:16(v/v), 30-45분은 H2O/MeCN = 82:18(v/v), 그리고 45-60분은 H2O/MeCN = 80:20(v/v)이 되도록 한 단계적(step-wise) 방법으로 용출하였다. 이때 유속은 20 mL/min으로, 그리고 성분은 210 nm와 254 nm에서 검출하였다.
이상의 ODS-MPLC 분석을 통해, 획분 A로부터 6 종의 디카페오일퀴닉산(dicaffeoylquinic acid; DCQA) 류(1, 7.9 mg; 2, 11.2 mg; 3, 11.0 mg; 4, 8.4 mg; 5, 1.7 mg; 6, 3.3 mg)를 분리할 수 있었다.
1-3. 분리된 디카페오일퀴닉산의 구조 해석
상기에서 탈염 함초 열수추출물로부터 분리한 6종의 화합물을 대상으로 LC-ESI-MS 분석과 더불어 중수소 메탄올로 용해시켜 1D- 및 2D-NMR 분석을 실시하여 그 구조를 해석하였으며, 그 해석 결과를 표 1 내지 3, 및 도 1에 나타내었다.
화합물 1-6의 HR-ESI-MS (negative) 결과
화합물 Analytic mass (m/z, [M-H]-) Calc. Mass (m/z, [M-H]-) mDa 분자식
1 515.1187 515.1190 -0.3 C25H23O12
2 515.1290 515.1190 0.0 C25H23O12
3 515.1291 515.1190 +0.1 C25H23O12
4 529.1348 529.1346 +0.2 C26H25O12
5 529.1345 529.1346 -0.1 C26H25O12
6 529.1351 529.1346 +0.5 C26H25O12
화합물 1의 HRESIMS 분석 결과에서 탈양성자 분자 이온 피크(deprotonated molecular ion peak)로 m/z 515.1915 [M-H]-가 관찰되어, 이 화합물의 분자식이 C25H24O12임을 알 수 있었다. 화합물 1의 1H-NMR 스펙트럼(500 MHz, CD3OD)에서 2종의 트랜스(trans)형 카페익산(caffeic acid)에 해당하는 10종의 양성자 시그날(proton signal)들(δ 7.56~6.26)이 관찰되었다. 또한, 2종의 메틸렌 양성자 시그날(methylene proton signal)들[δ 2.32 (1H, m, H-2), 2.20 (1H, m, H-6), 2.15 (1H, m, H-2), 2.13 (1H, m, H-6)]과 3종의 산화 메틴 양성자 시그날(oxygenated methine proton signal)들[δ 5.42 (1H, m, H-3), 5.03 (1H, dd, 3.0, 3.0, H-4), 4.32 (1H, m, H-5)]이 관찰되었으므로, 이 부분 구조는 퀴닉산(quinic acid)으로 시사되었다.
화합물 1의 13C-NMR 스펙트럼(125 MHz, CD3OD)에서 3종의 카보닐 카본 시그날(carbonyl carbon signal)들[(δ 178.6 (C-7), 168.7 (C-9''), 168.6 (C-9')]과 1종의 산화 카본 시그날(oxygenated carbon signal) [(δ 70.2 (C-1)]을 포함한 총 21종의 카본 시그날들이 관찰되었으며, 그 카본 시그날들은 HSQC 분석 결과에서 추가적으로 확인되었다. 1H-1H COSY와 HMBC 분석을 통해 화합물 1은 2종의 카페익산이 퀴닉산에 결합된 디카페오일퀴닉산으로 해석되었다.
특히, 도 1에서 제시한 바와 같이 HMBC 스펙트럼에서 δ 5.42 (H-3)와 168.6 (C-9'), 그리고 δ 5.03 (H-4)과 δ 168.7 (C-9'') 간의 상관관계들이 관찰되었다. 화합물 1은 3,4-디카페오일퀴닉산으로 해석되었으며 이의 MS 및 NMR 결과는 기 보고된 3,4-디카페오일퀴닉산(3,4-dicaffeoylquinic acid)과 일치하였다.
화합물 2 내지 6의 MS 및 1D-NMR 분석 결과는, 화합물 1의 것과 매우 유사하였으며, 특히, 이들 화합물들은 퀴닉산에 카페익산의 결합위치와 메틸(methyl) 결합 유무에 따라 그 구조가 상이한 디카페오일퀴닉산류로 시사되었다.
화합물 2의 1H-NMR 스펙트럼에서는 화합물 1의 것과 비교하였을 때, 2H의 산화 메틴 양성자 시그날[δ 5.42 (H-3, H-5)]이 down-field shift된 것으로 보아 이 화합물은 2종의 카페익산이 퀴닉산의 3위와 5위에 결합된 3,5-디카페오일퀴닉산(3,5-dicaffeoylquinic acid)으로 시사되었다.
화합물 3의 1H-NMR 스펙트럼에서는 화합물 1의 것과 비교하였을 때, 퀴닉산에 해당하는 2종의 산화 메틴 양성자 시그날[δ 5.67(H-5)와 δ 5.12 (H-3)]이 특이적으로 화학적 이동(chemical shift)의 차이를 나타내, 이 화합물은 2종의 카페익산이 퀴닉산의 4위와 5위에 결합된 4,5-디카페오일퀴닉산(4,5-dicaffeoylquinic acid)으로 시사되었다.
도 1에서 확인할 수 있듯이, MS, 13C-과 2D-NMR 분석과 더불어 선행문헌과의 비교를 통해, 화합물 2 및 3은 3,5-디카페오일퀴닉산과 4,5-디카페오일퀴닉산으로 각각 구조해석되었다.
화합물 4, 5, 그리고 6의 1H- 및 13C-NMR 스펙트럼은 메틸기(methyl group)의 존재를 제외하고 화합물 1, 2, 그리고 3의 경우와 각각 매우 유사하였으며, 이 화합물들은 3,4-디카페오일퀴닉산 메틸에스테르(3,4-dicaffeoyl quinic acid methyl ester; methyl 3,4-dicaffeoylquinic acid)(4), 3,5-디카페오일퀴닉산 메틸에스테르(5), 그리고 4,5-디카페오일퀴닉산 메틸에스테르(6)로 각각 시사되었다.
특히, 도 1에 제시한 바와 같이 화합물 4, 5, 그리고 6의 HMBC 분석을 통해 상기 화합물들의 메틸기가 퀴닉산과 에스테르 결합하고 있음을 확인할 수 있었다. 그러므로 화합물 4, 5, 및 6은 선행문헌과의 비교를 통해 3,4-디카페오일퀴닉산 메틸에스테르, 3,5-디카페오일퀴닉산 메틸에스테르, 그리고 4,5-디카페오일퀴닉산 메틸에스테르로 각각 구조해석되었다.
position δH (Int., Multi., J in Hz)
1 2 3 4 5 6
2a 2.32 (1H, m) 2.20 (2H, m) 2.20 (1H, br. d, 5.4) 2.35 (1H, dd, 14.5, 3.5) 2.34 (1H, dd, 13.2, 3.6) 2.33 (1H, dd, 14.5, 3.0)
2b 2.15 (1H, br. d, 4.0) 2.13 (1H, m) 2.10 (1H, dd, 14.5, 3.5) 2.15 (1H, dd, 13.2, 8.4) 2.15 (1H, dd, 14.5, 8.4)
3 5.42 (1H, m) 5.42 (1H, m)a) 4.36 (1H, m) 5.62 (1H, m) 5.31 (1H, dt, 8.4, 3.6) 4.35. (1H, m)
4 5.03 (1H, dd, 3.0, 3.0) 3.95 (1H, dd, 3.0, 3.0) 5.12 (1H, br. d, 8.5) 5.04 (1H, dd, 8.0, 8.5) 3.98 (1H, dd, 3.6, 3.6) 5.11 (1H, dd, 3.5, 3.0)
5 4.32 (1H, m) 5.42 (1H, m)a) 5.67 (1H, br. s) 4.32 (1H, d, 14.5.) 5.40 (1H, m) 5.54 (1H, m)
6a 2.20 (1H, m) 2.32 (1H, m) 2.32 (1H, br. d, 12.5) 2.21-2.13 (2H, m) 2.31 (1H, dd, 14.4, 5.4) 2.27-2.20 (2H, m)
6b 2.13 (1H, m) 2.15 (1H, m) 2.15 (1H, br. d, 4.0) 2.21 (1H, dd, 14.4, 3.0)
-OCH3 - - - 3.76 (3H, s) 3.70 (3H, s) 3.72 (3H, s)
2' 7.03 (1H, d, 2.0) 7.07 (2H, d, 1.8) 6.98 (1H, br. s) 7.02 (1H, d, 2.0 7.06 (1H, d, 2.4) 7.01 (1H, d, 2.0)
5' 6.78 (1H, d, 8.0) 6.79 (1H, s) 6.75 (1H, d, 8.0) 6.74 (1H, d, 8.0) 6.78 (1H, d, 8.4) 6.76 (1H, d, 8.0)
6' 6.88 (1H, dd, 8.0, 2.0) 6.97 (1H, t) 6.91 (1H, br. d, 8.0) 6.89 (1H, dd, 8.0, 2.0) 6.96 (1H, dd, 8.4, 2.4) 6.92 (1H, dd, 8.0, 2.0)
7' 7.55 (1H d, 16.0) 7.58 (1H d, 15.6) 7.58 (1H d, 16.0) 7.56 (1H, d, 16.0) 7.55 (1H, d, 16.2) 7.51 (1H, d, 16.0)
8' 6.28 (1H, d, 16.0) 6.37 (1H, d 15.6) 6.32 (1H, d, 16.0) 6.26 (1H, d, 16.0) 6.22 (1H, d, 16.2) 6.17 (1H, d, 16.0)
2” 7.03 (1H, d, 2.0) 7.06 (2H, d, 1.8) 7.01 (1H, br. s) 7.00 (1H, d, 2.0) 7.06 (1H, d, 2.4) 7.03 (1H, d, 2.0)
5” 6.78 (1H, d, 8.0) 6.78 (1H, s) 6.74 (1H, br. d, 8.0) 6.76 (1H, d, 8.0) 6.79 (1H, d, 8.4) 6.76 (1H, d, 8.0)
6” 6.92 (1H, br. d, 8.0) 6.96 (1H, t) 6.88 (1H, br. d, 8.0) 6.91 (1H, dd, 8.0, 2.0) 6.97 (1H, dd, 8.4, 2.4) 6.93 (1H, dd, 8.0, 2.0)
7” 7.56 (1H, d, 16.0) 7.62 (1H, d, 15.6) 7.50 (1H, d, 15.6) 7.57 (1H, d, 16.0) 7.62 (1H, d, 16.2) 7.61 (1H, d, 16.0)
8” 6.26 (1H, d, 16.0) 6.28 (1H, d, 15.6) 6.28 (1H, d, 15.6) 6.27 (1H, d, 16.0) 6.34 (1H, d, 16.2) 6.32 (1H, d, 16.0)
(a) H-3과 H-5의 시그날은 중첩되어 관찰됨)
position δC
1 2 3 4 5 6
1 74.3 75.4 71.5 75.3 74.8 75.9
2 41.6 38.7 38.7 37.0 35.8 38.5
3 70.2 73.3 69.5 70.0 72.4 68.7
4 76.2 71.5 76.7 75.3 69.8 70.1
5 66.3 72.4 70.4 66.1 72.1 69.2
6 37.3 36.6 40.3 41.5 36.8 38.4
7 178.6 178.6 178.6 176.3 175.8 175.3
-OCH3 - - - 53.1 53.2 53.2
1' 127.9 128.1 128.1 127.9 127.8 127.7
2' 115.3 115.3 115.3 115.2 115.3 115.3
3' 146.9 146.9 146.9 146.9 147.0 146.8
4' 147.5 149.7 149.7 149.8 149.9 149.8
5' 116.6 116.6 116.6 116.6 116.6 116.6
6' 123.4 123.2 123.2 123.4 123.1 123.3
7' 149.8 147.3 147.3 147.5 147.6 147.8
8' 115.4 115.4 115.4 115.3 115.0 114.7
9' 168.6 169.2 169.2 168.7 168.1 168.6
1” 127.9 128.0 128.0 127.8 127.9 127.8
2” 115.1 115.3 115.3 115.1 115.3 115.3
3” 146.9 146.9 146.9 146.9 147.0 147.0
4” 147.5 149.6 149.6 149.8 149.8 149.9
5” 116.6 116.6 116.6 116.6 116.7 116.7
6” 123.2 123.1 123.1 123.3 123.2 123.3
7” 149.7 147.1 147.1 147.5 147.3 147.9
8” 115.1 115.4 115.4 115.0 115.6 114.9
9” 168.7 168.7 168.7 168.6 168.9 168.0
실시예 2: 디카페오일퀴닉산의 골 질환 예방 또는 치료 효과 확인
2-1. 골수 유래 대식세포 분리 및 배양
8 내지 12주령 사이의 C57BL/6 마우스의 대퇴골(femur)에서 골수를 분리하고 10% FBS, 1% P/S(Penicillin/Streptomycin)와 M-CSF(Macrophage-colony stimulating factor) 25 ng/ml가 첨가된 MEM alpha 배지에 도말하여 3일 동안 37℃ 및 5% CO2 조건의 인큐베이터에서 배양하여 골수 유래 대식세포(bone marrow-derived macrophages; BMDMs)를 얻었다.
2-2. 디카페오일퀴닉산에 의한 파골세포 분화 억제 평가
마우스 대식세포를 2x105 cell/well의 밀도로 12 웰 플레이트(well plate)에 10% FBS, 1% PS 및 M-CSF(25 ng/ml)가 첨가된 배지에 배양하였다. 24시간 후, 동일한 조성의 배지로 교체해준 후 메틸 3,4-디카페오일퀴닉산, 3,4-디카페오일퀴닉산, 3,5-디카페오일퀴닉산, 4,5-디카페오일퀴닉산을 1 μM과 10 μM의 농도로 2시간 동안 전처리하였다. 이후 RANKL을 처리하여 24시간 동안 반응시켰다. 위와 같은 방법으로 4일 동안 분화시켰다.
대식세포에 RANKL을 처리하면 RANK에 결합하며 TRAP(Tartrate resistance acid phosphatase) 양성 세포로 분화하게 되는데, 이 TRAP 양성 세포에 RANKL, TNF-α와 같은 염증인자로 자극하면 세포끼리 융합되어 다핵형 TRAP 양성 세포로 분화된다. 파골세포의 화학적 표지효소인 TRAP에 발색성 기질을 첨가하여 핵을 염색하고, 핵이 3개 이상으로 다핵화된 세포를 이미지화 및 정량화함으로써 분화된 파골세포의 수를 표 4로 나타내었다.
물질명 농도 (μM) 파골세포 수 (평균)
RANKL - 1,410
메틸 3,4-디카페오일퀴닉산 1 909
10 626
3,4-디카페오일퀴닉산 1 578
10 377
3,5-디카페오일퀴닉산 1 572
10 340
4,5-디카페오일퀴닉산 1 485
10 269
도 2a 및 2b에서 확인할 수 있듯이, 대식세포에 RANKL을 처리했을 때 파골세포의 분화가 증가하였다. 4종의 디카페오일퀴닉산을 1 μM 또는 10 μM의 농도로 처리하였을 때 파골세포 분화가 농도의존적으로 억제된 것을 확인하였다.
이에 4종의 디카페오일퀴닉산에 의한 파골세포 분화 억제 효능이 온전히 파골세포 분화 또는 증식 억제에 의한 것인지 평가하기 위해서 MTT assay를 이용하여 세포 독성을 평가하였다.
도 2c에서 확인할 수 있듯이, 4종의 화합물에서 모두 세포 증식 억제는 나타나지 않음을 확인하였다.
탈염 함초 열수추출물로부터 분리된 4종의 디카페오일퀴닉산은 파골세포 분화 억제 효과가 있으며, 이 중 4,5-디카페오일퀴닉산이 파골세포 분화 억제에 가장 효과적임을 알 수 있었다. 추가로 3,4-디카페오일퀴닉산의 메틸 결합 유무에 따른 파골세포 분화 억제 효능을 비교해보았을 때, 메틸기가 없는 형태가 파골세포 분화 억제에 더 효과적임을 확인하였다. 이에 다음 실험에서는 메틸이 결합되지 않은 3,4-디카페오일퀴닉산만을 평가하였다.
2-3. 디카페오일퀴닉산에 의한 파골세포 분화 관련 유전자 발현 억제 평가
마우스 대식세포를 2x105 cell/well의 밀도로 12 웰 플레이트에 10% FBS, 1% PS 및 M-CSF(25 ng/ml)가 첨가된 배지에 배양하였다. 24시간 후, 동일한 조성의 배지로 교체해준 후 3,4-디카페오일퀴닉산, 3,5-디카페오일퀴닉산, 4,5-디카페오일퀴닉산을 1 μM과 10 μM의 농도로 2시간 동안 전처리하였으며 이후 RANKL을 처리하여 24시간 동안 반응시켰다. 위와 같은 방법으로 4일 동안 분화시켰다.
이후 TRIzol 용액을 이용하여 세포 내 RNA를 분리하고 RNA 정량값을 토대로 RT premix를 이용하여 cDNA를 합성하였다. 합성된 cDNA는 프라이머를 이용하여 Real time PCR을 통해 증폭시킴으로써 파골세포 분화에 관여하는 NFATc1, TRAP, Cathepsin K, DC-STAMP 유전자의 발현 억제 효과를 확인하였다. 발현 억제 효과는 대조군 유전자인 β-actin과 비교하여 상대적 양을 비교하였다. 사용된 프라이머는 표 5에 나타내었다.
서열번호 명칭 서열
1 mNFATc1 Forward primer 5'-CTCGAAAGACAGTGGAGCAT-3'
2 mNFATc1 Reverse primer 5'-CGGCTGCCTTCCGTCTCATAG-3'
3 mTRAP Forward primer 5'-CTGGAGTGCACGATGCCAGCGACA-3'
4 mTRAP Reverse primer 5'-TCCGTGCTCGGCGATGGACCAGA-3'
5 mCathepsin K Forward primer 5'-GGCCAACTCAAGAAGAAAAC-3'
6 mCathepsin K Reverse primer 5'-GTGCTTGCTTCCCTTCTGG-3'
7 mDC-STAMP Forward primer 5'-CCAAGGAGTCGTCCATGATT-3'
8 mDC-STAMP Reverse primer 5'-GGCTGCTTTGATCGTTTCTC-3'
RANKL - + + +
3,4-디카페오일퀴닉산 - - 1 μM 10 μM
NFATc1 1.00 7.72 4.26 2.46
TRAP 1.00 333.03 338.70 132.10
Cathepsin K 1.00 2953.48 1869.54 416.69
DC-STAMP 1.00 171.77 135.15 83.50
RANKL - + + +
3,5-디카페오일퀴닉산 - - 1 μM 10 μM
NFATc1 1.00 7.72 3.39 2.85
TRAP 1.00 333.03 205.43 159.60
Cathepsin K 1.00 2953.48 931.65 290.50
DC-STAMP 1.00 171.77 132.80 117.95
RANKL - + + +
4,5-디카페오일퀴닉산 - - 1 μM 10 μM
NFATc1 1.00 7.72 1.97 1.25
TRAP 1.00 333.03 127.83 47.22
Cathepsin K 1.00 2953.48 227.61 88.20
DC-STAMP 1.00 171.77 95.88 41.94
표 6 내지 8, 도 3a 내지 3d에서 확인할 수 있듯이, RANKL 처리에 의하여 증가된 TRAP, Cathepsin K, DC-STAMP, NFATc1의 발현은 3,4-디카페오일퀴닉산, 3,5-디카페오일퀴닉산, 4,5-디카페오일퀴닉산에 의해서 감소하였다. 특히 10 μM 농도에서 4,5-디카페오일퀴닉산이 4종의 유전자 발현을 가장 많이 억제하였다.
이로부터 탈염한 함초 열수추출물로부터 분리된 3종의 화합물은 전사인자인 NFATc1의 활성을 감소시키고, 파골세포 분화 기전 관련 유전자인 TRAP, Cathepsin K, DC-STAMP의 발현을 감소시킴으로써, 파골세포로의 분화를 억제시킴을 확인할 수 있었고, 분리된 화합물 중 4,5-디카페오일퀴닉산의 형태가 가장 효과적이었다.
본 발명은 함초(퉁퉁마디, Salicornia europaea; 살리코르니아 유로파에아) 추출물 또는 이의 분획물을 포함하는 골 질환 예방, 치료 또는 개선용 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 함초의 열수 추출물로부터 분획된 디카페오일퀴닉산(dicaffeoylquinic acid; DCQA)을 포함하는 골 질환 예방, 치료 또는 개선용 조성물에 관한 것이다.

Claims (12)

  1. 함초(Salicornia europaea) 추출물 또는 이의 분획물을 포함하는 골 질환 예방 또는 치료용 약제학적 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 함초 추출물은 함초를 물, 및 탄소수 1 내지 4개의 직쇄 또는 분지형 알코올로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 추출용매로 추출하여 수득한 것인, 골 질환 예방 또는 치료용 약제학적 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 분획물은 디카페오일퀴닉산(dicaffeoylquinic acid; DCQA)인 것인, 골 질환 예방 또는 치료용 약제학적 조성물.
  4. 제3항에 있어서, 상기 디카페오일퀴닉산은 3,4-디카페오일퀴닉산(3,4-dicaffeoylquinic acid), 3,5-디카페오일퀴닉산(3,5-dicaffeoylquinic acid), 4,5-디카페오일퀴닉산(4,5-dicaffeoylquinic acid), 및 메틸 3,4-디카페오일퀴닉산(methyl 3,4-dicaffeoylquinic acid)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것인, 골 질환 예방 또는 치료용 약제학적 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 골 질환은 골다공증(osteoporosis), 구루병, 골연화증, 무형성 골질환, 암세포의 골전이, 류마티스 관절염, 대사성 골질환, 치주질환, 골관절염 및 골감소증에 의해 초래되는 뼈의 손상으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것인, 골 질환 예방 또는 치료용 약제학적 조성물.
  6. 함초(Salicornia europaea) 추출물 또는 이의 분획물을 포함하는 골 질환 개선용 건강기능식품.
  7. 제6항에 있어서, 상기 함초 추출물은 함초를 물, 및 탄소수 1 내지 4개의 직쇄 또는 분지형 알코올로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 추출용매로 추출하여 수득한 것인, 골 질환 개선용 건강기능식품.
  8. 제6항에 있어서, 상기 분획물은 디카페오일퀴닉산(dicaffeoylquinic acid; DCQA)인 것인, 골 질환 개선용 건강기능식품.
  9. 제8항에 있어서, 상기 디카페오일퀴닉산은 3,4-디카페오일퀴닉산(3,4-dicaffeoylquinic acid), 3,5-디카페오일퀴닉산(3,5-dicaffeoylquinic acid), 4,5-디카페오일퀴닉산(4,5-dicaffeoylquinic acid), 및 메틸 3,4-디카페오일퀴닉산(methyl 3,4-dicaffeoylquinic acid)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것인, 골 질환 개선용 건강기능식품.
  10. 제6항에 있어서, 상기 골 질환은 골다공증(osteoporosis), 구루병, 골연화증, 무형성 골질환, 암세포의 골전이, 류마티스 관절염, 대사성 골질환, 치주질환, 골관절염 및 골감소증에 의해 초래되는 뼈의 손상으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것인, 골 질환 개선용 건강기능식품.
  11. 다음 단계를 포함하는 함초(Salicornia europaea) 추출물의 제조 방법:
    함초에 물, 및 탄소수 1 내지 4개의 직쇄 또는 분지형 알코올로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 추출용매를 가하여 함초 추출물을 제조하는 추출 단계; 및
    상기 함초 추출물을 물(H2O)/아세토니트릴(MeCN)의 혼합용매를 이용하여 100:0 내지 0:100(v/v)의 농도구배로 용출하여 용출액을 수득하는 분획 단계.
  12. 제11항에 있어서, 상기 방법은 분획 단계에서 얻은 용출액을 물/아세토니트릴의 혼합용매를 이용하여 100:0 내지 0:100(v/v)의 농도구배로 용출하여 분획물을 수득하는 분리 단계를 추가로 포함하는 것인, 함초 추출물의 제조 방법.
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