KR101364690B1 - 대나무를 유효성분으로 포함하는 골 성장 촉진용 조성물 - Google Patents

대나무를 유효성분으로 포함하는 골 성장 촉진용 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 대나무의 골 길이성장 촉진 효과에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 대나무를 유효성분으로 포함하는 골 성장 촉진용 약학적 조성물, 식품 조성물 및 동물 사료용 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 대나무를 유효성분으로 포함하는 조성물은 성장판 및 장골의 성장 촉진 효과가 있어, 성장기의 유소아 및 청소년의 성장 및 골격 형성을 촉진하는데 효과적일뿐만 아니라 본 발명의 조성물 단독으로 또는 성장호르몬 치료와 병행요법을 통해 키 성장 치료에 효과적이다.

Description

대나무를 유효성분으로 포함하는 골 성장 촉진용 조성물{Composition for promoting bone growth comprising bamboo}
본 발명은 대나무의 골 길이성장 촉진 효과에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 대나무를 유효성분으로 포함하는 골 성장 촉진용 약학적 조성물, 식품 조성물 및 동물 사료용 조성물에 관한 것이다.
최근 들어 체형의 서구화 및 평균 신장의 상승으로 인하여 키 성장인자에 대한 관심이 높아지고 있다. 성장을 광의의 개념으로 정의하면 신장의 증가뿐 아니라 신체 각 기관의 크기와 기능의 증대를 포함하는 것이라 할 것이나, 이를 협의의 개념으로 정의하자면 신장의 증가를 의미하는 것으로 볼 수 있다. 이러한 신장의 증가는 영양과 성장 호르몬 등의 여러 요인에 의한 연골 조직의 합성, 골격 길이 성장 및 골격 조직의 광범위한 증식을 포함하는 골격대사를 통하여 이루어진다. 골(뼈) 조직은 특수하게 분화된 형태의 결합 조직으로, 간엽세포, 연골세포, 조골세포, 파골세포, 골수세포 등 여러 종류의 세포로 구성된 결합조직이다. 파골세포에 의한 골흡수 양과 조골세포에 의한 골형성 양 사이에는 균형이 유지되고 있는데, 성장기에는 조골세포에 의한 골 형성 능력이 최고치에 이르러 골형성 양이 골흡수 양을 훨씬 능가하게 되므로 뼈 성장이 이루어지게 된다.
성장판(growth plate)은 장골의 양단에 위치해 있는 수평적으로 정형화된 구조를 지닌 연골세포집단으로서 뼈몸통끝(metaphysis)과 뼈끝(epiphysis) 사이에 위치하고 있다. 성장판 내 연골세포(chondrocyte)의 증식, 비대(hypertrophy), 세포외간질(extracellular matrix) 분비, 혈관과 골전구세포의 침입과 이에 따른 골화(ossification)과정을 거쳐 결국 연골이 골로 변화하게 되는 연골내 골화(endochondral ossification) 과정을 거치면서, 성장판의 뼈몸통끝 부위에 새로운 골이 지속적으로 형성되고, 이에 따라 장골의 길이가 길어지게 된다. 성장판은 성장호르몬, 인슐리양 성장인자(insulin-like growth factor,IGF), 갑상샘호르몬, 성호르몬, 글루코코르티코이드 등의 호르몬과 여러 시토카인에 의해 조절을 받으며, 결국 사춘기 후에 골화되면서 주위 뼈와 융합된다(신충호,2006,호르몬의 성장판 조절,대한소아내분비학회지,vol 11,117-122).
한편, 지금까지 성장을 촉진시키기 위한 방법으로는 성장 호르몬 제제 투여법, 일리자노프 수술법 및 건강보조식품 복용법 등이 사용되어 왔다. 특히 과거 병적인 상태의 성장부진에 쓰이던 성장호르몬 요법이 근래에 키 성장에 대한 관심이 높아져감에 따라 정상 신장을 가지고 있는 성장기 어린이 및 청소년에게도 적용 되고 있다. 그러나 상기 성장 호르몬 제제 투여법은 성장 호르몬이 부족한 사람의 경우에는 뛰어난 효과를 보이지만, 호르몬 분비가 정상적인 대다수의 사람들에게는 말단 비대증, 성장 호르몬 항체 양성, 전신 알레르기 반응, 갑상선기능 저하증 등의 여러 가지 부작용을 야기할 수 있는 문제점이 있다. 뿐만아니라 성장호르몬 요법의 기간과 비용이 과도하고, 암발생 및 다른 성장인자들의 교란을 일으키는 등의 문제점이 발견되고 있다. 또한, 일리자노프 수술은 다리의 뼈를 절단한 후 늘리는 수술로서 환자의 고통 및 비용 측면에서 일반인에게 사용하기에는 많은 무리가 있으며, 성장 촉진용 건강보조식품은 과학적으로 검증되지 않은 경우가 대부분이다.
따라서, 성장 촉진에 있어서 그 효능이 과학적으로 검증되고, 안전한 식품소재의 개발이 필요한 실정이다.
이에 본 발명자들은 부작용 없이 골 성장을 효과적으로 촉진하는 활성을 가진 식품소재를 개발하고자 연구하던 중, 대나무를 투여한 실험동물에서 성장판 촉진 및 장골 길이 증가 효과를 확인하고 본 발명을 완성하였다.
따라서 본 발명의 목적은 대나무를 유효성분으로 포함하는 골 성장 촉진용 약학적 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 대나무를 유효성분으로 포함하는 골 성장 촉진용 식품 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 대나무를 유효성분으로 포함하는 골 성장 촉진용 동물 사료용 조성물을 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 대나무를 유효성분으로 포함하는 골 성장 촉진용 약학적 조성물을 제공한다.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 대나무를 유효성분으로 포함하는 골 성장 촉진용 식품 조성물을 제공한다.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 대나무를 유효성분으로 포함하는 골 성장 촉진용 동물 사료용 조성물을 제공한다.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 대나무를 유효성분으로 포함하는 골 성장 촉진용 조성물을 제공한다.
대나무(Bamboo)는 외떡잎식물 벼목 화본과 대나무아과에 속하는 여러해살이 식물의 총칭이다. 대나무는 화본과 식물로 세계적으로 약 280여종이 알려져 있으며, 우리나라에는 약 70종의 대나무 종류가 자생 또는 재배되고 있다. 대의 종류에는 솜대, 왕대(참죽), 맹종죽(죽순대), 오죽, 반죽, 섬대, 해장죽(신우대), 갓대, 조릿대, 산죽, 이대 등 11종의 대표적인 품종이 있고 이 중 주 재배 품종은 왕대(참죽), 솜대, 맹종죽(죽순대)이다.
본 발명의 대나무는 공지의 대나무 종이라면 이에 한정되지 않으나, 바람직하게 본 발명의 대나무는 솜대(Phyllostachys nigra var . henonis), 왕대(Phyllostachys bambusoides Sieb . et Zucc .) 화미죽(Bambusa tuldoides), 죽변(Sinocalamus beecheyanus var pubesceus)으로 이루어지는 군에서 선택된 하나 이상의 것일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 솜대(Phyllostachys nigra var . henonis) 또는 왕대 (Phyllostachys bambusoides Sieb . et Zucc .) 일 수 있다.
본 발명의 대나무는 대나무를 구성하는 부위라면 어디든지 제한되지 않지만, 바람직하게 대나무의 잎, 진액, 어린순, 뿌리 및 줄기의 겉껍질을 제거한 중간층으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 것 일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 대나무 줄기의 겉껍질을 제거한 중간층 일 수 있다.
상기 대나무 줄기의 겉껍질을 제거한 중간층은 죽여(竹茹 ,Bambusae Caulis in Taeniam),청죽여, 죽피, 담죽피여 등으로도 불리우며, 본 발명의 명세서에 있어서 상기 용어들을 혼용하여 지칭할 수 있다.
본 발명의 대나무는 그대로 또는 동물에게 투여 가능한 형태로 가공되어 사용될 수 있으며, 이에 제한되지 않으나 예를 들어 분말, 현탁액, 추출물 등일 수 있고, 바람직하게 대나무 추출물일 수 있다.
상기 대나무 추출물은 공지의 천연물 추출방법에 의하여 추출될 수 있으며, 바람직하게는 물, 탄소수 1 내지 6개의 유기용매 및 아임계 또는 초임계 유체로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 용매로 추출될 수 있으며, 상기 탄소수 1 내지 6개의 유기용매는 탄소수 1 내지 6개의 알코올(alcohol), 아세톤(acetone), 에테르(ether), 벤젠(benzene), 클로로포름(chloroform), 에틸아세테이트(ethyl acetate), 메틸렌클로라이드(methylene chloride), 헥산(hexane), 시클로헥산(cyclohexane), 디에틸에테르(diethyl ether) 및 석유에테르(petroleum ether)로 이루어진 군 중에서 선택된 것일 수 있다. 바람직하게 물 또는 탄소수 1 내지 6개의 알코올을 사용하여 추출할 수 있다.
상기 대나무 추출물은 추출효율을 증대시키기 위해 전처리 과정을 포함할 수 있으며, 예를 들어 대나무를 분쇄기로 분쇄하여 사용할 수 있다.
본 발명의 추출물 추출온도는 특별히 제한되지 아니하며, 예를 들어 0℃ 내지 150℃일 수 있으며, 바람직하게는 80℃ 내지 120℃일 수 있다. 본 발명의 추출물 추출시간은 추출 온도에 따라 특별히 제한되지 아니하며 , 예를 들어 1시간 내지 10일일 수 있으며, 바람직하게는 0.5시간 내지 6시간 일 수 있으며, 바람직하게 1시간 내지 3시간 동안 추출할 수 있다.
본 발명 추출물은 공지의 천연물 추출법으로 추출될 수 있다. 예를 들어 냉침추출, 열수추출, 초음파 추출, 환류냉각 추출, 가열 추출법으로 추출할 수 있으며, 바람직하게는 열수추출 또는 환류 냉각 추출법으로 추출할 수 있으며, 1회 내지 10회, 바람직하게는 2회 내지 7회 반복 추출할 수 있다.
본 발명의 추출물은 여과하여 액상으로 사용할 수 있으며, 바람직하게는 분무건조 또는 동결건조의 건조 공정을 통하여 고형화하여 사용할 수 있다. 더욱 바람직하게는 분무건조 또는 동결건조 전 덱스트린을 혼합하여 건조할 수 있다.
본 발명의 가장 바람직한 실시형태는 죽여(竹茹) 추출물이다.
상기 죽여 추출물은 이에 제한되지 않으나, 바람직하게 솜대(Phyllostachys nigra var henonis), 왕대(Phyllostachys bambusoides), 화미죽(Bambusa tuldoides), 죽변(Sinocalamus beecheyanus var pubesceus)등의 대나무 속껍질에서 추출된 액체를 의미한다. 또한 상기 죽여추출물은 이에 제한되지 않으나, 가장 바람직하게 물을 용매로 이용하여 열수 추출방법에 의해 제조될 수 있다.
상기 열수 추출시 대나무와 물의 비율은 특별히 한정되지 않으나, 대나무에 물을 3배∼20배(중량기준)로 첨가할 수 있다. 바람직하게는, 추출효율을 증가시키기 위해서 대나무에 대하여 물을 8배∼15배(중량기준)로 첨가할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는, 본 발명의 대나무추출물은 대나무를 20∼40mesh의 크기로 분쇄한 다음 음용수를 대나무 분말에 10배로 첨가하고 100℃에서 2시간 동안 열수 추출한다. 상기 열수 추출액을 1시간 동안 방치하여 불순물 있는 하등액 10%를 제외한 상등액을 회수하여 동결건조 함으로써 대나무추출물을 제조하였다.
본 발명의 상기 ‘골 성장’이란 골(뼈)의 조직의 크기, 굵기, 밀도, 길이 및 기능 증대를 포함하며, 바람직하게는 골의 길이 성장을 의미한다.
본 발명의 조성물은 대나무를 유효성분으로 포함하여 골 길이 성장 및 성장판 연골조직 증식 촉진에 효과적이다.
이는 본 발명의 명세서 실시예에 잘 나타나있다.
본 발명의 일실시예에서는 랫트(rat)에 10일간 죽여를 투여한 후, 경골(tibia)의 길이 변화를 관찰 하였다. 그 결과 성장호르몬 투여군과 비슷한 수준으로 경골의 길이가 길어진 것을 확인하였다.
본 발명의 또 다른 일실시예에서는 랫트(rat)에 10일간 죽여를 투여한 후, 성장판 조직의 변화를 관찰하였다. 그 결과 성장판의 proliferative zone 및 hypertrophic zone의 길이가 성장 호르몬 투여군과 비슷한 수준으로 증가됨을 확인하였다.
본 발명의 또 다른 실시예에서는 랫트(rat)에 10일간 죽여를 투여한 후, 연골조직에서 활성화된 연골 세포수의 변화를 BrdU staining으로 확인하였다. 그 결과 BrdU positive cell 비율이 증가된 것을 확인하였고, 이로써 죽여 투여군에서 연골세포증식이 촉진됨을 확인하였다.
본 발명의 또 다른 실시예에서는 랫트(rat)에 10일간 죽여를 투여한 후, 혈장 속의 오스테오칼신(osteocalcin) 농도를 측정하였다. 그 결과 죽여 투여군에서 혈장 속 오스테오칼신 농도가 증가된 것을 확인하였고, 이로써 죽여 추출물이 골형성 및 골아세포 활성을 증가시키는 것을 확인하였다.
따라서 본 발명은 대나무를 유효성분으로 포함하는 골 성장 촉진용 약학적 조성물을 제공한다.
본 발명에 따른 약학적 조성물은 본 발명의 대나무를 단독으로 함유하거나 또는 하나 이상의 약학적으로 허용되는 담체, 부형제 또는 희석제를 추가로 함유할 수 있다. 상기에서 "약학적으로 허용되는" 이란 생리학적으로 허용되고 인간에게 투여될 때, 활성성분의 작용을 저해하지 않으며 통상적으로 위장 장애, 현기증과 같은 알레르기 반응 또는 이와 유사한 반응을 일으키지 않는 비독성의 조성물을 말한다.
약학적으로 허용되는 담체로는 예컨대, 경구 투여용 담체 또는 비경구 투여용 담체를 추가로 포함할 수 있다. 경구 투여용 담체는 락토스, 전분, 셀룰로스 유도체, 마그네슘 스테아레이트, 스테아르산 등을 포함할 수 있다. 아울러, 펩티드 제제에 대한 경구투여용으로 사용되는 다양한 약물전달물질을 포함할 수 있다. 또한, 비경구 투여용 담체는 물, 적합한 오일, 식염수, 수성 글루코오스 및 글리콜 등을 포함할 수 있으며, 안정화제 및 보존제를 추가로 포함할 수 있다. 적합한 안정화제로는 아황산수소나트륨, 아황산나트륨 또는 아스코르브산과 같은 항산화제가 있다. 적합한 보존제로는 벤즈알코늄 클로라이드, 메틸- 또는 프로필-파라벤 및 클로로부탄올이 있다. 본 발명의 약학적 조성물은 상기 성분들 이외에 윤활제, 습윤제, 감미제, 향미제, 유화제, 현택제 등을 추가로 포함할 수 있다. 그 밖의 약학적으로 허용되는 담체 및 제제는 다음의 문헌에 기재되어 있는 것을 참고로 할 수 있다(Remington's Pharmaceutical Sciences, 19th ed., Mack Publishing Company, Easton, PA, 1995).
본 발명의 조성물은 인간을 비롯한 포유동물에 어떠한 방법으로도 투여할 수 있다. 예를 들면, 경구 또는 비경구적으로 투여할 수 있다. 비경구적인 투여방법으로는 이에 한정되지는 않으나, 정맥내, 근육내, 동맥내, 골수내, 경막내, 심장내, 경피, 피하, 복강내, 비강내, 장관, 국소, 설하 또는 직장내 투여일 수 있다.
본 발명의 약학적 조성물은 상술한 바와 같은 투여 경로에 따라 경구 투여용 또는 비경구 투여용 제제로 제형화 할 수 있다.
경구 투여용 제제의 경우에 본 발명의 조성물은 분말, 과립, 정제, 환제, 당의정제, 캡슐제, 액제, 겔제, 시럽제, 슬러리제, 현탁액 등으로 당업계에 공지된 방법을 이용하여 제형화될 수 있다. 예를 들어, 경구용 제제는 활성성분을 고체 부형제와 배합한 다음 이를 분쇄하고 적합한 보조제를 첨가한 후 과립 혼합물로 가공함으로써 정제 또는 당의정제를 수득할 수 있다. 적합한 부형제의 예로는 락토즈, 덱스트로즈, 수크로즈, 솔비톨, 만니톨, 자일리톨, 에리스리톨 및 말티톨 등을 포함하는 당류와 옥수수 전분, 밀 전분, 쌀 전분 및 감자 전분 등을 포함하는 전분류, 셀룰로즈,메틸 셀룰로즈, 나트륨 카르복시메틸셀룰로오즈 및 하이드록시프로필메틸-셀룰로즈 등을 포함하는 셀룰로즈류, 젤라틴, 폴리비닐피롤리돈 등과 같은 충전제가 포함될 수 있다. 또한, 경우에 따라 가교결합 폴리비닐피롤리돈, 한천, 알긴산 또는 나트륨 알기네이트 등을 붕해제로 첨가할 수 있다. 나아가, 본 발명의 약학적 조성물은 항응집제, 윤활제, 습윤제, 향료, 유화제 및 방부제 등을 추가로 포함할 수 있다.
비경구 투여용 제제의 경우에는 주사제, 크림제, 로션제, 외용연고제, 오일제, 보습제, 겔제, 에어로졸 및 비강 흡입제의 형태로 당업계에 공지된 방법으로 제형화할 수 있다. 이들 제형은 모든 제약 화학에 일반적으로 공지된 처방서인 문헌(Remington's Pharmaceutical Science, 19th ed., Mack Publishing Company, Easton, PA,1995)에 기재되어 있다.
본 발명의 조성물의 총 유효량은 단일 투여량(single dose)으로 환자에게 투여될 수 있으며, 다중 투여량(multiple dose)으로 장기간 투여되는 분할 치료 방법(fractionated treatment protocol)에 의해 투여될 수 있다. 본 발명의 약학적 조성물은 질환의 정도에 따라 유효성분의 함량을 달리할 수 있다. 바람직하게 본 발명의 약학적 조성물의 바람직한 전체 용량은 1일당 환자 체중 1㎏ 당 약 0.01㎍ 내지 10,000mg, 가장 바람직하게는 0.1㎍ 내지 500mg일 수 있다. 그러나 상기 약학적 조성물의 용량은 제제화 방법, 투여 경로 및 치료 횟수뿐만 아니라 환자의 연령, 체중, 건강 상태, 성별, 질환의 중증도, 식이 및 배설율등 다양한 요인들을 고려하여 환자에 대한 유효 투여량이 결정되는 것이므로, 이러한 점을 고려할 때 당 분야의 통상적인 지식을 가진 자라면 본 발명의 조성물의 적절한 유효 투여량을 결정할 수 있을 것이다. 본 발명에 따른 약학적 조성물은 본 발명의 효과를 보이는 한 그 제형, 투여 경로 및 투여 방법에 특별히 제한되지 아니한다.
본 발명은 대나무를 유효성분으로 포함하는 골 성장 촉진용 식품 조성물을 제공한다.
본 발명의 식품 조성물은 기능성 식품(functional food), 영양 보조제(nutritional supplement), 건강식품(health food) 및 식품 첨가제(food additives) 등의 모든 형태를 포함한다. 상기 유형의 식품 조성물은 당 업계에 공지된 통상적인 방법에 따라 다양한 형태로 제조할 수 있다.
예를 들면, 건강식품으로는 본 발명의 대나무를 차, 쥬스 및 드링크의 형태로 제조하여 음용하도록 하거나, 과립화, 캡슐화 및 분말화 하여 섭취할 수 있다. 또한, 본 발명의 대나무를 골성장 촉진 효과가 있다고 알려진 공지의 물질 또는 활성 성분과 함께 혼합하여 조성물의 형태로 제조할 수 있다. 예를 들어 본 발명의 식품 조성물은 대나무 또는 대나무 추출물 성분 이외에 미량의 미네랄, 비타민, 지질, 당류 및 공지의 성장촉진 활성을 가진 성분 등을 추가로 함유할 수 있다. 상기 미네랄로는 칼슘, 철 등 성장기에 필요한 영양성분이 함유될 수 있으며 비타민으로는 비타민 C, 비타민 E, 비타민 B1, 비타민 B2, 비타민 B6 등이 함유될 수 있다. 지질로는 알콕시글리세롤 또는 레시틴 등이 함유될 수 있으며 당류로는 프락토올리고당 등이 함유될 수 있다.
또한, 기능성 식품으로는 음료(알콜성 음료 포함), 과실 및 그의 가공식품(예: 과일통조림, 병조림, 잼, 마아말레이드 등), 어류, 육류 및 그 가공식품(예: 햄, 소시지콘비이프 등), 빵류 및 면류(예: 우동, 메밀국수, 라면, 스파게티, 마카로니 등), 과즙, 각종 드링크, 쿠키, 엿, 유제품(예: 버터, 치이즈 등), 식용식물유지, 마아가린, 식물성 단백질, 레토르트 식품, 냉동식품, 각종 조미료(예: 된장, 간장, 소스 등) 등에 본 발명의 대나무를 첨가하여 제조할 수 있다.
또한, 본 발명의 대나무를 식품 첨가제의 형태로 사용하기 위해서는 분말 또는 농축액 형태로 제조하여 사용할 수 있다.
본 발명의 식품 조성물 중 대나무의 바람직한 함량은 식품 조성물 총 중량에 대하여 식품의 전체 중량을 기준으로 0.01∼90%, 바람직하게는 0.1∼50%의 비율로 함유될 수 있다.
본 발명은 대나무를 유효성분으로 포함하는 골 성장 촉진용 동물 사료용 조성물을 제공한다.
본 발명에 따른 사료용 조성물은 발효사료, 배합 사료, 펠렛형태 및 사일레지(silage) 등의 형태로 제조될 수 있다. 상기 발효사료 는 본 발명의 대나무를 포함하고, 추가적으로 여러 가지 미생물 균 또는 효소들을 첨가함으로써 유기물을 발효시켜 제조될 수 있다. 상기 배합사료는 여러 종류의 일반 사료와 본 발명의 대나무 를 혼합하여 제조될 수 있다. 펠렛 형태의 사료는 상기 발효사료 또는 배합사료를 펠렛기로 제형화하여 제조될 수 있다. 사일레지는 청예사료와 본 발명의 대나무를을 혼합하여 유산균으로 발효시킴으로서 제조될 수 있다.
본 발명의 대나무를 유효성분으로 포함하는 조성물은 성장판 및 장골의 성장 촉진 효과가 있어, 성장기의 유소아 및 청소년의 성장 및 골격 형성을 촉진하는데 효과적이다. 뿐만 아니라 본 발명의 조성물 단독으로 또는 성장호르몬 치료와 병행요법을 통해 키 성장 치료에 효과적이다.
도 1은 투여 군별로 10일간 랫트(rat)의 몸무게 변화 추이를 나타낸 도식이다.
도 2는 투여 군별로 랫트 경골(tibia)의 micro-CT 촬영 결과를 나타낸다.
도 3은 투여 군별로 랫트 경골의 X-ray 촬영 결과를 나타낸다.
도 4는 투여 군별로 랫트 총 경골 길이(total tibia length)를 나타낸 것이다.
도 5는 각 투여 군별로 랫트의 성장판에서 증식부(proliferative zone) 및 비대부(hypertrophic zone)의 위치 및 상대적 길이를 나타낸 것이다(빨간색 화살표: proliferative zone, 초록색 화살표: hypertrophic zone, control: saline 투여군, GH: 성장호르몬 투여군, 죽여: 죽여 추출물 투여군).
도 6은 각 투여군의 성장판(growth plate) 영역 중 증식부(proliferative zone)의 길이를 나타낸 도식이다.
도 7은 각 투여군의 성장판(growth plate) 영역 중 비대부(hypertrophic zone)의 길이를 나타낸 도식이다.
도 8은 각 투여군의 연골조직을 BrdU staining한 결과를 이미지로 나타낸다.
도9는 각 투여군의 연골조직에서 BrdU positive cell의 비율을 나타낸다.
도 10은 각 투여군에서 혈장속의 오스테오칼신(osteocalcin)농도를 측정한 결과를 나타낸다.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.
단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
대나무(죽여) 추출물의 제조
솜대의 겉껍질을 제거하고 긁어낸 중간층(죽여)을 동양산업제약사(충북 보은군 보은읍 풍취리 18번지)에서 구입하였고, 20∼40mesh의 크기로 분쇄한 다음 음용수를 대나무 분말에 10배로 첨가하고 100℃에서 2시간 동안 열수 추출한다. 상기 열수 추출액을 1시간 동안 방치하여 불순물 있는 하등액 10%를 제외한 상등액을 회수하여 대나무 추출물을 제조하였고, 이를 동결건조(-50℃에서 3시간 동안 동결한 후 건조) 함으로써 대나무추출물의 분말을 제조하였다.
<실험예 1>
동물모델을 이용한 대나무 추출물의 골 성장 촉진 효과 조사
<1-1> 대나무 추출물의 투여
3주령의 Male Sprague-Dawley rat를 구입하여 사흘 동안 안정화시켰다. 사육 환경은 24±2℃, 명암주기는 12시간 간격을 유지하고 사료는 항생제가 첨가되지 않은 일반 고형사료를 사용하였다. Control 군에는 saline을 주입하며, 죽여 추출물(상기 <실시예 1>에서 제조한 죽여 추출물 분말을 물에 녹여 투약함)을 경구투여로써 일일 1회 경구 투여하였다. Positive 군에는 유트로핀주(LG생명과학)를 20μg/ kg의 용량으로써 일일 1회 피하 주사하였다. 본 발명의 죽여 투여 방법은, Rat에게 positive 군을 제외한 모든 군에서 oral cavity에 투여하며 모든 동물은 daily 1회 투여한다. 각 군의 구성은 아래와 같다.
- Control 투여군 : Normal saline 1ml
- Positive Control : growth hormone, 20μg/ kg
-죽여 투여군 200mg/ kg
10일간의 사료의 섭취와 죽여 추출물의 투여가 끝난 후에 부검하여 아래 내용을 확인한다.
<1-2> 실험동물의 체중 변화
상기 실험예 <1-1>의 각 그룹의 식이 투여 전 체중과 10일간 식이 투여 후 체중을 측정하였다. 측정은 주 2회 실시되었다. 측정된 값은 통계처리하여 평균값과 표준편차를 계산하였다.
[도 1]에서 보는바와 같이, 10일간 관찰한 결과 Control군, 실험군, 성장호르몬 투여군 모두에서 몸무게의 차이가 거의 없는 것으로 나타났다. 이는 마우스의 몸무게가 죽여 투약의 효과와 상관관계가 크게 없다는 것을 나타낸다.
<1-3> 뼈의 이상 증식 및 골다공증(Osteoporosis) 독성 평가
상기 실험예 <1-1>에서 10일 간의 투여가 완료된 후 본 발명에 따른 대나무 추출물을 섭취시킨 실험군 및 대조군에서, 뼈의 과잉성장 또는 골다공증(osteoporosis) 이상 유무를 micro-CT 방법으로 평가하였다.
왼쪽 경골의 골밀도와 관련된 소주골(trabecular bone)의 용적 및 두께를 micro-CT 검사로 확인하였다. 랫트를 치사시켜 왼쪽 경골을 추출한 상태에서 micro-CT를 이용하여 소주골 용적 및 소주골 두께를 측정하였다. Micro-CT시스템은 SKYSCAN 1172 micro-CT 기기를 사용하였으며 X-ray source는 50kV, 200mA로 하였다. 소스와 디텍터가 고정되어 있고 그 사이에 물체가 회전함으로 투영데이테를 얻는다. 영상은 0.8um ~ 25um 픽셀의 크기를 가진다. Micro-CT로 왼쪽 경골부 목부분에 전체적 FOV(field of view) 스캔하고 제한된 영역(region of interest (ROI)의 부분 FOV 스캔하여 정확한 ratios 를 파악한다. (Chunet al 2004). 이 FOV영역을 재구성하여 골소주(trabeculae)의 비율과 두께를 구한다. 2D 영상의 왼쪽 대퇴골의 직사각형의 내부에 있는 소주골(trabecula)의 용적비율(BV/TV, %)과 골소주 두께(Tb.Th, mm)을 계산하기 위해 fuzzy distance transform (FDT) 알고리즘을 적용하였다(In Kon Chun1.,et al., In vivo trabecular thickness measurement in cancellous bones : longitudinal rat imaging studies. Physiol. Meas. 27(2006)695-702)
micro-CT를 통해 살펴본 골 부피의 백분율(percentage bone volume), 골소주 간극(trabecular separation), 골소주 두께(trabecular thickness) 등은 주로 osteoporosis 유무 및 뼈 이상을 평가하는 지표로 사용된다. [도 2] 및 표 1에서 보는 바와 같이, 각 군 간의 차이가 거의 없는 것으로 보아, 실험 기간 동안 이 생약들이 뼈의 이상증식 또는 Osteoporosis 독성 등에 영향이 없음을 알 수 있다.
control 죽여 GH
Percent bone volume (%) 28.66 23.26 27.87
Bone surface / volume ratio
(1/mm)		 32.56 33.96 31.26
Trabecular thickness(mm) 0.13 0.13 0.13
Trabecular number(1/mm) 2.20 1.84 2.13
Trabecular separation(mm) 0.32 0.39 0.34
<1-4> 실험동물의 경골( tibia ) 길이 변화 측정
상기 실험예 <1-1>에서 10일 간의 투여가 완료된 후, 본 발명에 따른 대나무 추출물을 섭취시킨 실험군 및 대조군의 좌우 경골(정강이뼈)를 적출하여 뼈 조직에 부착되어 있는 근육, 지방, 인대 등을 전부 제거하고 70% 알코올에 보관하고 X-ray 촬영기기(OM-FORTE -10121, DK 메디칼시스템)를 이용하였다. X-ray source는 55kV, 320mA로 하였다. 경골의 X-ray 촬영을 통해 경골 길이(tibia length)를 측정하였다.
[도 3] 및 [도 4]에서 보는 바와 같이, Control 군에 비해 성장호르몬을 투여한 군의 total tibia length가 증가하였으며, 죽여를 투여한 군에서도 Control 군에 비하여 total tibia length가 증가하는 효과를 보였다.
<1-5> 실험동물의 성장판 연골조직 변화 측정
성장판 영역(Growth plate zone)의 길이는 부검 후 연골조직을 고정하여 H&E staining 기법으로 염색 후 현미경을 이용한다. 각 zone의 길이를 한 sample당 5번씩 측정하여 평균을 낸 값을 대표값으로 사용하여 유의성을 평가한다.
[도 5] 내지 [도 7]에서 보는 바와 같이, Control 군에 비해 성장호르몬을 투여한 군의 proliferative zone 및 hypertrophic zone의 길이가 증가하였으며, 죽여 투여군의 경우도 proliferative zone의 길이가 Control 군에 비해 유의성 있게 증가하였고 hypertrophic zone의 길이는 성장호르몬 투여군과 비슷한 정도의 길이가 증가를 나타냈다.
<1-6> 연골세포( chondrocyte ) 증식 효과
chondrocyte proliferation의 정도를 측정하기 위하여, Rat 경골(tibia)의 연골조직을 이용하였고 이 부위의 성장판에 있는 S phase상태의 proliferative cell에 brdU staining 방법을 적용하였다. Sigma사의 5-Bromo-2′-deoxyuridine(제품번호:B9285)를 ammonium hydroxide(NH4OH)0.1M에 30mg/kg의 용량으로 녹여 실험종료 1시간 전에 복강 투여하였으며, 부검 후 연골조직을 고정하여 paraffin embedded tissue를 만들었고 BrdU staining kit (Invitrogen, 93-3943)의 방법대로 staining을 진행하였다. BrdU positive cell은 cell counter를 이용하여 counting 하였다.
그 결과 [도 8] 및 [도 9]에서 보는 바와 같이, Control군에 비해 성장호르몬군(GH로 표기)과 죽여투여군 모두 BrdU positive cell 비율이 증가하였다. 이는 죽여 투여군이 연골세포 증식효과가 있음을 나타낸다.
<1-7> 골아세포 활성인자 혈장 오스테오칼신 ( osteocalcin ) 측정
rat의 혈액을 투약이 끝난 후 심장에서 채취하여 응고시킨후 serum을 분리하여 샘플을 만들었고, Rat Ostecalcin/Bone Gla Protein. OT/BGP ELISA Kit (Cusabio, 제품번호: CSB-E05129r)를 사용하여 serum내 total osteocalcin level을 측정하였다.
그 결과 [도 10]에서 보는 바와 같이, 성장호르몬 투여군 및 죽여 추출물 투여군 모두에서 혈장 내 오스테오칼신 레벨이 control 군에 비하여 유의적으로 증가하는 것을 확인하였다. 오스테오칼신은 골아세포에서 형성된 후에 골기질속에 침착되며 새로이 형성되는 오스테오칼신의 일부는 혈액 내로 방출되므로 혈중 농도를 측정하면 골형성 정도를 알 수 있어, 혈장내 오스테오칼신 농도는 골아세포의 활성을 반영하는 것으로 보고 있다. 본 발명의 죽여 추출물이 혈장내 오스테오칼신의 농도를 유의성있게 증가시는 것으로 보아, 골형성 및 골아세포 활성이 증가되는 것으로 보여진다.
이상 살펴본 바와 같이, 본 발명은 대나무의 골 길이성장 촉진 효과에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 대나무를 유효성분으로 포함하는 골 성장 촉진용 약학적 조성물, 식품 조성물 및 동물 사료용 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 대나무를 유효성분으로 포함하는 조성물은 성장판 및 장골의 성장 촉진 효과가 있어, 성장기의 유소아 및 청소년의 성장 및 골격 형성을 촉진하는데 효과적일뿐만 아니라 본 발명의 조성물 단독으로 또는 성장호르몬 치료와 병행요법을 통해 키 성장 치료에 효과적이므로 산업상 이용가능성이 크다.

Claims (7)

  1. 대나무를 유효성분으로 포함하는 골 길이 성장 촉진용 약학적 조성물.
  2. 대나무를 유효성분으로 포함하는 골 길이 성장 촉진용 식품 조성물.
  3. 대나무를 유효성분으로 포함하는 골 길이 성장 촉진용 동물 사료용 조성물.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 대나무는 솜대(Phyllostachys nigra var henonis), 왕대(Phyllostachys bambusoides), 화미죽(Bambusa tuldoides), 죽변(Sinocalamus beecheyanus var pubesceus)으로 이루어지는 군에서 선택된 하나 이상의 것임을 특징으로 하는 골 길이 성장 촉진용 조성물.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 대나무는 대나무의 잎, 진액, 어린순, 뿌리, 줄기의 겉껍질을 제거한 중간층으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 것임을 특징으로 하는 골 길이 성장 촉진용 조성물.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 대나무는 대나무 추출물인 것을 특징으로 하는 골 길이 성장 촉진용 조성물.
  7. 제6항에 있어서, 상기 대나무 추출물은 물, 탄소수 1 내지 6개의 알코올, 아세톤, 에테르, 클로로포름, 에틸아세테이트, 메틸렌클로라이드, 헥산, 시클로헥산, 석유에테르(petroleum ether), 디에틸에테르, 벤젠 및 아임계 또는 초임계 유체로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 용매에 의한 추출물인 것을 특징으로 하는 조성물.
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