불가사리 추출 분획물을 유효성분으로 함유하는 염증 또는 알러지 질환의 예방 및 치료용 조성물Composition comprising the fraction of starfishes having anti-inflammatory or anti-allergic activity
․본 신청기술은 불가사리 추출 분획물을 유효성분으로 함유하는 염증 또는 알러지 질환의 예방 및 치료용 조성물에 관한 것으로서, 다음과 같은 참고문헌을 갖는다. ․상기 염증이란 신체 국소에 일어나는 상해에 대하여 생체조직의 방어반응이다. 즉, 각종의 유해한 자극 (stressor)에 응답하여, 자극에 의한 상해를 제거하여 원래의 상태로 회복하려는 생체방어 반응이 염증반응이다. 염증의 자극에는, 감염 혹은 화학적, 물리적 자극 등이 있다. 염증반응에 관련된 생체구성인자는 자유라디칼 (free radical), 단백질, 당질, 지질 등의 저분자나 고분자의 화학물질과, 혈장, 혈구, 혈관 및 결합조직 등이 있다. 염증의 과정은 보통 2가지로 나누며, 급성 및 만성 염증으로 나눌 수 있다. 급성염증은 수일이내의 단기적인 반응이며, 혈장성분이나 혈구 등이 미소순환계를 개재하여 이물 제거에 관련한다. 만성염증은 지속시간이 길며, 조직의 증식 등이 나타난다. ․알러지성 질환은 대부분이 항원-항체 반응에 의해 활성화된 조직의 비만세포 및 혈액의 호염기성 세포 및 호산구에서 유리되는 매개체들 (주로 히스타민 (histamine), 류코트리엔 (leukotrienes), 종양괴사요인α(TNFα), 사이토카인 (cytokines) 등)에 의해서 야기된다. 현재 사용되는 알러지 치료 약물들의 용도는 증상완화에 머무르고 있기 때문에 보다 근본적인 치료 약물의 개발이 절실히 요구된다. ※ 염증 및 알러지성 질환을 유도하는 핵심적인 매개물질은 프로스타글란딘류 (prostaglandindes), 류코트리엔류 (leukotriens), 혈소판활성화인자 (PAF) 등은 포스포리파제 A2 (phospholipase A2, PLA2) 및 사이클로옥시게나제 (cyclooxygenase) 및 리폭시게나제 (lipoxygenase)에 의하여 전구체인 아라키돈산 (arachidonic acid)으로부터 생성된다. 아라키돈산 대사계 율속효소인 PLA2는 세포내 분포위치에 따라 세포내성 (cPLA2) 및 세포외성 (분비성 PLA2, sPLA2)으로 나누며, sPLA2의 동종효소 (isozyme)는 10종류가 있으며, 이 효소중에서 특히 sPLA2-IIA, sPLA2-V는 각종 염증질환, 알러지 반응에 직접 및 간접적으로 관여함이 알려져 있다 (Murakami M et al, Phospholipase A2 enzymes. Prostaglandins Other Lipid Mediat, 68-69, pp.3-58, 2002; Reid RC, Inhibitors of secretory phospholipase A2 group IIA. Curr. Med. Chem. 12, pp.3011-3026, 2005). ※ 프로스타글란딘류 (prostaglandines)는 특이한 세포표면 수용체와 결합하여 환식 아데노신모노포스페이트 (cyclic Adenosine MonoPhosphate, cAMP ;경우에 따라서는 환식 구아노신모노포스페이트, cGMP)의 세포내 농도를 증가시키는 작용을 한다. 환식 아데노신모노포스페이트의 증가에 의한 효과는 세포 종류에 따라 다르며 프로스타글란딘 A2 (Prostaglandin A2, PGA2), 프로스타글란딘 B2 (Prostaglandin B2, PGB2), 프로스타글란딘 C2 (Prostaglandin C2, PGC2)는 혈압을 강하시키고, 프로스타글란딘 D2 (Prostaglandin D2, PGD2), 프로스타글란딘 E1 (Prostaglandin E1, PGE1)은 혈소판 응집을 억제하고 동통, 발열 등의 염증과정에 관여한다고 알려져 있다. 프로스타글란딘 D2는 특히 기관지 천식환자의 평활근을 수축하여 천식을 악화시키는 주범으로 알려져 있다(Loewen PS, Review of the selective COX-2 inhibitors celecoxib and rofecoxib: focus on clinical aspects. CJEM. 4, pp.268-75, 2002; Ueno A, Inflammation-allergy and prostanoids. (1). Prostanoids in experimental inflammatory reaction. Nippon Yakurigaku Zasshi. 117, pp.255-61, 2001). ※ 류코트리엔은 아라키돈산 (arachidonic acid)으로부터 생체에서 생성되는 국소 작용성 호르몬 그룹을 구성하며, 중요한 류코트리엔으로는 류코트리엔 B4 (LTB4), 류코트리엔 C4 (LTC4), 류코트리엔 D4 (LTD4) 및 류코트리엔 E4 (LTE4)가 있다. 이들 류코트리엔의 생합성은 효소 5-리폭시게나제가 아라키돈산에 대하여 작용하여 류코트리엔 A4로서 알려진 에폭시드 (epoxide)를 생성시킴으로써 시작되며, 이것은 연속적인 효소 반응 단계에 의해 다른 류코트리엔 (LTB4, LTC4, LTD4, LTE4) 으로 전환된다. 류코트리엔은 폐동맥질환, 예를 들면, 천식, 만성 기관지염 및 관련 폐쇄성 기도 질환, 상기도염 및 알러지성 비염, 접촉성 피부염, 알러지성 결막염 등의 알러지 및 알러지 반응, 관절염 또는 염증성 장 질환, 통증, 아토피성피부염 등의 염증 및 동맥경화 (The 5-lipoxygenase pathway in arterial wall biology and atherosclerosis. Biochim Biophys Acta, 1736(1), pp.30-7, 2005) 및 심장병질환 (Leukotrienes: potential therapeutic targets in cardiovascular diseases. Bull Acad Natl Med, 190(7), pp.1511-1518; discussion pp.1518-1521, 2006)을 유발 시킨다고 보고되어있다. 최근 알러지성 천식 치료제로서 주목을 받고 있는 약물들은 히스타민 유리억제, 류코트리엔 C4 생성억제, 혈소판 활성화인자 생성억제 활성을 동시에 가지는 약물들이다. ※ 한편 산화질소 (Nitric Oxide; NO) 를 유도하는 유도형 산화질소 합성효소 (inducible forms of nitric oxide synthase; iNOS)와 프로스타글란딘 D2 (PGD2) 를 유도하는 사이클로옥시게나제-2 (COX-2) 는 다발성 경화증, 파킨슨씨 병, 알쯔하이머 병, 결장암 등을 비롯한 각종 만성 질병에 관여하는 효소로써 잘 알려져 있다 (Heiss, E. et al., Nuclear factor kappa B is a molecular target for sulforaphane-mediated anti-inflammatory mechanisms. J Biol Chem 276, p.32008, 2001). 이런 효소들을 생산하는 대표적인 것이 대식세포 (macrophage)이다. 엘-아르기닌 (L-arginine)으로부터 생산되어지는 산화질소는 활성화된 대식세포에 있는 유도형 산화질소 합성효소에 의해서 만들어지고 이것은 염증매개물질에 있어서 가장 중요한 것 중의 하나이다. 신체적으로, 이러한 활성은 조직손상, 폐혈증 (septic shock), 동맥경화를 포함한 다양한 자극에 의해 일어난다 (Kristof et al., Role of inducible nitric oxide synthase in endotoxin-induced acute lung injury, Am J Respir Crit Care Med 158, p.1883, 1998). 비유발성 산화질소 합성효소(constitutive NOS; cNOS)에 의해 생산되어지는 산화질소는 세포기능 유지에 있어서 중요한 역할을 하고, 반면에 유도형 산화질소 합성효소 (iNOS)에 의해 생산되어지는 산화질소는 급성, 만성 염증에 있어서 중요한 매개체 역할을 한다 (Arber N, Cyclooxygenase-2 inhibitors in colorectal cancer prevention: point. Cancer Epidemiol Biomarkers Prev. 17, pp.1852-7, 2008; Smith Cj, Diabetes, colorectal cancer and cyclooxygenase-2 inhibition. Int J Clin Pract. 62, pp.810-5, 2008; Inhibitor of cyclooxygenase-2 protects against amyloid beta peptide-evoked memory impairment in mice. Pharmacol Rep. 59, pp.164-72, 2007). 따라서 유도형 산화질소 합성효소의 발현을 억제하여 과잉 산화질소생산을 억제하는 것은 산화질소와 관련된 각종 염증성 질환을 치료하는데 유용한 것이다(Mayer, B., and B. Hemmens, Biosynthesis and action of nitric oxide in mammalian cells. Trends Biochem Sci 22, p.477, 1997; Batra J, Inducible nitric oxide synthase (iNOS): role in asthma pathogenesis. Indian J Biochem Biophys. 44, pp.303-9, 2007; Maniscalco M, Nitric oxide in upper airways inflammatory diseases. Inflamm Res. 56, pp.58-69, 2007; Struben VM, Nasal nitric oxide and nasal allergy. Allergy. 61, pp.665-70, 2006). ․불가사리는 몸이 편평한 별모양으로 연안에서 우리가 가장 흔하게 접할 수 있는 해양동물 중의 하나로서, 전국 연안에 30여종의 불가사리가 서식하고 있으며, 번식률은 대단히 높아서 마리당 200만∼300만개를 산란하며, 극피동물문의 바다나리강, 불가사리아강, 거미불가사리아강, 성게강, 해삼강에 포함되는 해산 무척추동물이다. 우리나라에는 불가사리류 47종이 보고되어 있으며 남쪽에 비해 북방계의 종이 풍부하다. 특히 아무르 불가사리 (Asterias amurensis (Lutken), 불가사리과)는 캄챠카나 홋카이도로부터 유입된 외래종으로서 우리나라의 전역에 퍼져 있으며 어민들에게는 가장 악명 높은 육식성 불가사리이다. 토속종인 별불가사리에 비해서 다리가 가늘고 길며, 크기는 보통 20㎝ 정도이며 큰 것은 40㎝가 넘게 자라기도 한다. 이 종은 엄청난 포식력과 강인한 생명력을 자랑하는데, 멍게, 전복, 홍합, 고둥, 조개 가리지 않고 닥치는대로 먹어치운다. 그리고 조사에 의하면, 하루에 멍게 4개, 전복 2개, 홍합 10개를 거뜬히 먹어치운다. 이들은 1미터 이하의 단거리의 경우에는 관족을 이용하여 이동하지만, 장거리를 이동할 때는 주로 몸에 가스를 채워서 집단으로 부유하여 이동을 한다. 특히 알에서 깨어난 비핀나리아일 때 물속을 떠다니며 살기에 적합한 곳을 찾는다고 한다. 주로 5~7월이 산란기인데, 이때 암놈은 거의 하루에 200만개의 알을 뿌려대는 것으로 알려져 있으며, 재생력이 강해, 팔을 잘라도 다시 개체로 자라는 특성을 지니고 있다. 현재 “해적생물”로 인식되어 각 나라 어민들의 골칫덩어리 중 하나이다(조사분석2팀 장지수, 불가사리의 기술에 대한 특허 동향, 한국특허정보원). ․불가사리의 특허에 대한 기록을 보면, 본격적인 연구가 이루어지지 않은 1990년대 중반까지는 불가사리의 몸을 구성하는 주요 성분인 칼슘 성분을 염두에 두고, 단순히 파쇄하여 사료, 비료의 첨가제로서 사용하는데 그치는 출원이었다. 하지만 2000년도가 넘어가는 시점에서 구제된 불가사리에 대한 이용에 대한 연구가 활발해지기 시작하면서, 사람이 먹을 수 있는 건강식품, 그리고 의약품, 공업용 성분 물질 등으로 그 출원의 범위가 확장되고 있는 중이다. 특히 의약품에 대한 연구는 가장 활발한 분야로서 2001년에 불가사리를 이용한 총 17건의 출원 중 거의 절반을 차지하고 있으며, 불가사리의 칼슘성분을 이용한 칼슘보충제에서, 추출방법을 다양화한 항콜레스테롤제, 항균조성물 등 연구가 활발히 진행되고 있다.
․본 신청기술은 폐자원인 불가사리의 재활용 및 새로운 기능성 소재의 발굴을 위하여 상기 불가사리 열수 추출물을 대상으로 보다 더 분획공정을 수행하여 열수 추출물보다 항염 활성 또는 항알레르기 활성 효과가 보다 탁월한 분획물들을 검색한 결과, 도출된 기술이다. ․보다 자세하게는, 불가사리 추출물의 일부 분획물들이 아라키돈산 대사계 효소인 사이클로옥시게나제-2 의존적인 프로스타글란딘 D2 생성을 억제하고, 5-리폭시게나제 의존적인 류코트리엔C4 생성을 억제하며, 동시에 비만세포로부터 탈과립 반응 억제작용을 나타내고, 또한 대식세포로부터 산화질소 생성을 억제하는 효능이 탁월함을 확인함으로써 완성된 기술이다. 이러한 본 신청기술에 의하면, 염증 또는 알러지 질환의 예방 및 치료에 유용한 약학조성물 및 건강기능식품에 이용될 수 있다는 장점을 갖는다. ․본 신청기술의 경우, 시험물질을 투여한 모든 동물에서 특기할 만한 임상증상이나 폐사된 동물은 없었으며, 체중변화, 혈액검사, 혈액생화학 검사, 부검소견 등에서도 독성변화는 관찰되지 않았다. 그 결과는 이들은 모두 2 g/㎏ body weight까지 어떠한 급성독성도 보이지 않았기 때문에 본 발명의 AS-B 상용량에서 무독하다고 판정하였다. 임상에서 이들은 50∼500 ㎎/㎏ body weight 에서 유효하고, 경구뿐만 아니라 주사제, 피부연고제 등으로 사용할 수 있다.
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