KR102434641B1 - 페디오코쿠스 펜토사세우스를 이용한 호흡기 기능 개선용 식품 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 페디오코쿠스 펜토사세우스(Pediococcus pentosaceus)를 이용한 염증, 만성폐쇄성폐질환 등의 폐질환 개선용 조성물을 개시한다. 페디오코쿠스 펜토사세우스(Pediococcus pentosaceus)는 COPD 동물모델에서 폐 세척액 내에서 주요 병인으로 관여하는 호중구, 대식세포 등의 염증세포의 수를 현저히 감소시키고, 폐 세척액와 폐 조직에서 IL-6, IL-1β, IL-17, TNF-α, IFN-γ, GM-CSF, MIP-2, KC, TARC, MCP-1, MDC 등의 염증성 사이토카인 및 케모카인의 발현을 억제함으로써 호흡기 질환 개선활성을 가진다.

Description

페디오코쿠스 펜토사세우스를 이용한 호흡기 기능 개선용 식품 조성물 {Food composition for improving respiratory function using Pediococcus pentosaceus}

본 발명은 페디오코쿠스 펜토사세우스(Pediococcus pentosaceus)를 이용한 염증 또는 만성폐쇄성폐질환 개선용 조성물에 관한 것이다.

염증은 물리적인 외상, 유해한 화학물질, 박테리아, 곰팡이, 바이러스에 의한 감염이나 생체 내 대사산물 중의 자극성 물질에 의하여 야기되는 병리적 상태에 대응하여 나타나는 국소적인 생체의 방어 반응이다. 염증 반응에는 다양한 생화학적 현상이 관여하지만, 특히 대식세포(Macrophage)가 여러 염증성 사이토카인(IL-1β, IL-6, IL-8)을 생성함으로써 염증반응에서 중요한 역할을 한다고 알려져 있다(Curr Drug Traget Inflamm Allergy, 2(3): 257-265, 2003).

한편, 만성 폐쇄성 폐질환(chronic obstructive pulmonary disease, COPD)은 기침, 객담, 호흡 곤란, 호기 유속의 감소, 가스 교환의 장애 등을 보이는 만성 기도 질환으로서, 해마다 전세계적으로 그 발병 인구가 증가하고 있으며, 2020년에는 인류의 사망원인 중 3번째 원인이 될 것으로 예측되고 있다(Am J Respir Crit Care Med, 2013, 187:347-365; Am J Respir Crit Care Med, 2009, 180:396-406).

COPD는 흡연, 대기오염, 화학물질, 직업성 인자, 유전적 소인 등 다양한 원인에 의해서 발병하는데, 이중 흡연이 주요한 원인으로 지목되고 있으며, 실제 COPD 환자의 80% 이상이 흡연자로 밝혀진 바 있다(Biol Pharm Bull, 2012, 35:1752-1760). COPD의 발병 기전에는 염증, 폐에서의 단백분해효소 활성화, 산화적 스트레스(oxidative stress) 등이 관여하며, 염증에 관여하는 세포는 주로 호중구와 대식세포, T 림프구 등이다. 이러한 염증세포들은 활성산소종(reactive oxygen species), 다양한 염증성 사이토카인, 조직 손상을 야기하는 여러 단백분해효소들을 생성한다(대한결핵 및 호흡기학회 호흡기학 서울: 군자출판사; 2007, p 301-5; Am J Respir Crit Care Med, 1997 155, 1441-1447; Am J Physiol Lung CellMol Physiol, 2010, 298:L262-L269). 특히, 호중구는 세포 외로 엘라스타아제, 콜라게나아제, MPO(myeloperoxidase)와 같은 단백분해효소(proteases), 아라키돈산 대사물(arachidonate), 활성산소종(reactive oxygen free radical) 등의 물질을 분비하여 폐손상을 야기함으로써 COPD가 발병하는데 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다(Am J Respir Cell Mol Biol, 2013, 48:531-539; Eur Respir J, 1998, 12: 1200-1208).

이제까지 COPD 등을 직접적으로 개선시키는 약물은 보고된 바 없으며, 현재의 COPD 치료제로는 증상과 합병증을 감소시키기 위한 것으로 기관지확장제(β2-작용제, 항콜린제, methylxanthines)와 스테로이드제(흡입, 경구) 등이 주로 사용되고 있으며, 최근 항염증 활성을 가지는 PDE-4(inhibitor of the enzyme phosphodiesterase-4) 억제제인 로플루미라스트(Roflumilast?)가 미국과 유럽에서 품목 허가를 얻은 바 있다.

본 발명은 COPD 모델의 실험동물의 폐 세척액을 이용하여 확인된, 페디오코쿠스 펜토사세우스(Pediococcus pentosaceus)의 항염증 활성과 이에 기초한 COPD 개선 활성을 개시한다.

본 발명의 목적은 페디오코쿠스 펜토사세우스(Pediococcus pentosaceus)를 이용한 항염증용 조성물; 호흡기 기능 강화 및 호흡기 질환 예방 또는 개선용 식품 조성물; 상기 식품 조성물을 포함하는 건강기능식품; 사료 조성물; 사료첨가제 조성물; 또는 호흡기 질환 예방 또는 치료용 약제학적 조성물을 제공하는 데 있다. 본 발명의 다른 목적이나 구체적인 목적은 이하에서 제시될 것이다.

본 발명은 아래의 실시예 및 실험예에서 확인되는 바와 같이, 페디오코쿠스 펜토사세우스(Pediococcus pentosaceus), 특히 페디오코쿠스 펜토사세우스 KF159 균주(기탁번호 KCCM 11674P)가 COPD 동물모델에서 폐 세척액 내 염증세포의 수를 감소시키고 염증성 사이토카인과 케모카인인 IL-6, IL-1β, TNF-α, GM-CSF, MIP-2, IFN-γ, IL-17, KC, TARK, MCP-1. MDC의 발현을 뚜렷하게 억제함을 확인함으로써 완성된 것이다.

전술한 바를 고려할 때, 본 발명은, 일 측면에 있어서, 페디오코쿠스 펜토사세우스(Pediococcus pentosaceus), 특히 본 출원인이 자체 분리, 동정하여 보유하고 있던 페디오코쿠스 펜토사세우스 KF159 균주(기탁번호 KCCM 11674P), 이의 배양액, 그의 농축액 또는 그의 건조물을 유효성분으로 포함하는 항염증용 조성물로 파악할 수 있고, 다른 측면에 있어서는 페디오코쿠스 펜토사세우스, 특히 페디오코쿠스 펜토사세우스 KF159 균주(기탁번호 KCCM 11674P), 이의 배양액, 그의 농축액 또는 그의 건조물을 유효성분으로 포함하는 호흡기 질환, 특히 COPD의 예방, 치료 또는 개선용 조성물로 파악될 수 있으며, 또 다른 측면에 있어서는 페디오코쿠스 펜토사세우스, 특히 페디오코쿠스 펜토사세우스 KF159 균주(기탁번호 KCCM 11674P)를 유효성분으로 포함하는 폐 기능 개선 또는 호흡 기능 개선용 조성물로도 파악할 수 있으며, 또한 본 발명은 페디오코쿠스 펜토사세우스, 특히 페디오코쿠스 펜토사세우스 KF159 균주(기탁번호 KCCM 11674P)를 유효성분으로 포함하는, 기침, 객담, 호흡 곤란, 기도 과민성, 기도 폐쇄, 점액 과분비, 호기 유속의 감소 및/또는 가스 교환의 장애 증상을 수반하는 폐질환 개선용 조성물로도 파악할 수 있다.

이러한 폐질환은 앞서 언급한 천식이나 COPD 뿐 아니라 미만성 간질성 폐질환, 급성호흡곤란증후군(acute respiratory distress syndrome, ARDS), 급성 폐손상 등을 포함하며, 발생 원인을 불문하고 앞서 언급한 흡연, 대기오염, 유전적 소인 등에 의한 폐질환 이외에 특히, 최근 문제가 되고 있는 미세먼지에 의한 폐질환을 포함한다. 검댕, 생물체 유기탄소 등 탄소성분과 염소, 질산, 암모늄, 나트륨, 칼슘 등의 이온성분, 납, 비소, 수은과 같은 금속성분, 벤조피렌 등과 같은 다환방향족 탄화수소 등 다양한 성분을 포함하고 있는 미세먼지는 상기도, 기관지, 소기도, 폐포 등에 침착하여 천식, COPD 등 다양한 폐질환을 일으키는 것으로 알려져 있다(J Korean Med Assoc, 2014;57:763-768).

또한, 본 발명은 일 측면에서 페디오코쿠스 펜토사세우스 KF159 균주(기탁번호 KCCM 11674P), 이의 배양액, 그의 농축액 또는 그의 건조물을 유효성분으로 포함하는, 호흡기 기능 강화 및 호흡기 질환 예방 또는 개선용 사료 조성물 또는 사료첨가제 조성물로 파악될 수 있다.

본 발명의 상기 페디오코쿠스 펜토사세우스 KF159 균주는 2015년 3월 6일 자로 부다페스트 조약 하의 국제기탁기관인 한국미생물보존센터(KCCM)에 기탁되어 기탁번호 KCCM 11674P를 부여받았다.

본 출원에서의 용어 "배양액" 또는 "배양물"은 균주를 배지에 배양하여 균주가 영양분을 섭취하고 물질대사를 통해 생겨난 부산물과 균주 등이 포함된 배지를 의미하는 것으로, 구체적으로 페디오코쿠스 펜토사세우스 KF159 균주의 배양액 또는 배양물을 의미할 수 있다. 또한, 상기 배지의 농축액 또는 희석액, 상기 배지를 건조하여 얻은 건조물, 상기 배지의 조정제물이나 정제물, 또는 이들의 혼합물 또한 본 발명의 조성물 내 유효성분으로 포함될 수 있다.

본 발명에서 용어 "호흡기 기능 강화"는 비강, 인두, 후두, 기관, 기관지 및 폐 등 호흡 기관의 본래 기능을 건강한 상태로 유지시키거나, 흡연, 미세먼지, 호중구 네토시스 활성화 또는 기타 호흡기 질환 등에 따른 증상으로 인해 저하된 호흡 기관의 기능을 본래 건강한 상태로 개선시키는 모든 행위를 의미한다.

또한, 본 발명에서 용어 "호흡기 질환"은 비강, 인두, 후두, 기관, 기관지 및 폐 등 개체의 호흡 기관에 발생하는 질환을 의미하는 것으로, 구체적으로 상기 호흡기 질환은 흡연 또는 미세먼지에 의한 호흡기 질환; 또는 네토시스(Netosis)를 수반하는 폐질환을 의미할 수 있으나, 이에 특별히 제한되는 것은 아니다. 보다 구체적으로, 상기 호흡기 질환은 객담, 호흡 곤란, 기도 과민성, 기도 폐쇄, 점액 과분비, 호기 유속의 감소 및/또는 가스 교환의 장애 증상을 수반하는 폐질환을 의미할 수 있고, 보다 더 구체적으로 천식, 만성폐쇄성폐질환(COPD), 기관염(tracheitis), 기관지염(bronchitis), 미만성 간질성 폐질환, 급성 호흡곤란 증후군(acute respiratory distress syndrome, ARDS), 급성 폐손상, 낭성 섬유증(cystic fibrosis), 모세기관지염(bronchiolitis), 인플루엔자 바이러스 감염증(influenza virus infection), 폐렴(pneumonia), 결핵(tuberculosis) 및 수혈관련급성폐장애(transfusion-related acute lung injury)로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상을 의미할 수 있으며, 가장 구체적으로는 천식 또는 COPD를 의미할 수 있다.

본 명세서에서 "유효성분"이란 단독으로 목적하는 활성을 나타내거나 또는 그 자체는 활성이 없는 담체와 함께 활성을 나타낼 수 있는 성분을 의미한다. 본 발명의 조성물에서 그 유효성분은 항염증 활성, COPD 개선 활성, 기타 폐질환 개선 활성, 폐 기능 또는 호흡 기능 개선 활성을 나타낼 수 있는 한, 그 구체적 용도, 제형, 배합 목적 등에 따라 임의의 양(유효량)으로 포함될 수 있는데, 통상적인 유효량은 조성물 전체 중량을 기준으로 할 때 0.001 중량 % 내지 20.0 중량 % 범위 내에서 결정될 것이다. 여기서 "유효량"이란 그 적용 대상인 포유동물 바람직하게는 사람에게 의료 전문가 등의 제언에 의한 투여 기간 동안 본 발명의 조성물이 투여될 때, 항염증 효과, COPD 개선 효과 등 의도한 기능적·약리학적 효과를 나타낼 수 있는, 본 발명의 조성물에 포함되는 유효성분의 양을 말한다. 이러한 유효량은 당업자의 통상의 능력 범위 내에서 실험적으로 결정될 수 있다.

본 발명의 조성물이 적용될 수 있는 대상은 포유동물 및 사람이며, 특히 사람인 경우가 바람직하다.

본 발명의 조성물은 유효성분 이외에, 항염증 활성의 상승·보강을 위해서, 또는 항알러지 활성 등 유사활성의 부가를 통한 복용이나 섭취의 편리성을 증진시키기 위하여, 당업계에서 이미 안전성이 검증되고 해당 활성을 갖는 것으로 공지된 임의의 화합물이나 천연 추출물을 추가로 포함할 수 있다. 이러한 화합물 또는 추출물에는 각국 약전(한국에서는 "대한민국약전"), 각국 건강기능식품공전(한국에서는 식약처 고시인 "건강기능식품 기준 및 규격"임) 등의 공정서에 실려 있는 화합물 또는 추출물, 의약품의 제조·판매를 규율하는 각국의 법률(한국에서는 "약사법"임)에 따라 품목 허가를 받은 화합물 또는 추출물, 건강기능식품의 제조·판매를 규율하는 각국 법률(한국에서는 「건강기능식품에 관한 법률」임)에 따라 기능성이 인정된 화합물 또는 추출물이 포함된다. 예컨대, 한국 「건강기능식품에 관한 법률」에 따를 경우, 항염증("관절염 개선") 기능성이 인정된 MSM(dimethylsulfonylmethane), N-아세틸글루코사민 등과, 항알러지("과민 면역반응 완화") 기능성이 인정된 Enterococcus faecalis 가열 처리 건조 분말, 구아바 잎 추출물 등의 복합물, 다래 추출물, 소엽 추출물, 피카오프레토 분말 등의 복합물, PLAG(1-palmitoyl-2-linoleoyl-3-acetyl-rac-glycerol) 등이 이러한 화합물 또는 추출물에 해당할 것이다. 이러한 화합물 또는 천연 추출물은 본 발명의 조성물에 그 유효성분과 함께 하나 이상 포함될 수 있다.

본 발명의 조성물은 구체적인 양태에 있어서, 식품 조성물로서 파악할 수 있으며, 상기 식품에는 건강기능(성)식품이 포함될 수 있다.

본 발명에서 용어 "건강기능식품"이란, 인체에 유용한 기능성을 가진 원료나 성분을 사용하여 정제, 캅셀, 분말, 과립, 액상 및 환 등의 형태로 제조 및 가공한 식품을 말한다. 상기 "기능성" 은 인체의 구조 및 기능에 대하여 영양소를 조절하거나 생리학적 작용 등과 같은 보건용도에 유용한 효과를 얻는 것을 의미한다. 본 발명의 건강기능식품은 당업계에서 통상적으로 사용되는 방법에 의하여 제조 가능하며, 상기 제조시에는 당업계에서 통상적으로 첨가하는 원료 및 성분을 첨가하여 제조할 수 있다. 또한 상기 건강기능식품의 제형 또한 건강기능식품으로 인정되는 제형이면 제한 없이 제조될 수 있다. 본 발명의 식품 조성물은 다양한 형태의 제형으로 제조될 수 있으며, 일반 약품과는 달리 식품을 원료로 하여 약품의 장기 복용 시 발생할 수 있는 부작용 등이 없는 장점이 있고, 휴대성이 뛰어나, 본 발명의 건강기능식품은 천식 또는 COPD 개선 효과, 나아가 호흡기 기능 강화 및 호흡기 질환 개선 효과를 증진시키기 위한 보조제로 섭취가 가능하다.

본 발명의 식품 조성물은 어떠한 형태로도 제조될 수 있으며, 예컨대 차, 쥬스, 탄산음료, 이온음료 등의 음료류, 우유, 요구루트 등의 가공 유류(乳類), 껌류, 떡, 한과, 빵, 과자, 면 등의 식품류, 정제, 캡슐, 환, 과립, 액상, 분말, 편상, 페이스트상, 시럽, 겔, 젤리, 바 등의 건강기능식품 제제류 등으로 제조될 수 있다. 본 발명의 식품 조성물은 법률상·기능상의 구분에 있어서 제조·유통 시점의 시행 법규에 부합하는 한 임의의 제품 구분을 띨 수 있다. 예컨대 한국 「건강기능식품에관한법률」에 따른 건강기능식품이거나, 한국 「식품위생법」의 식품공전(식약처 고시 「식품의 기준 및 규격」)상 각 식품유형에 따른 과자류, 두류, 다류, 음료류, 특수용도식품 등일 수 있다.

또한, 본 발명의 식품 조성물에는 그 유효성분 이외에 식품첨가물이 포함될 수 있다. 식품첨가물은 일반적으로 식품을 제조, 가공 또는 보존함에 있어 식품에 첨가되어 혼합되거나 침윤되는 물질로서 이해될 수 있는데, 식품과 함께 매일 그리고 장기간 섭취되므로 그 안전성이 보장되어야 한다. 식품의 제조·유통을 규율하는 각국 법률(한국에서는 「식품위생법」)에 따른 식품첨가물공전에는 안전성이 보장된 식품첨가물이 성분 면에서 또는 기능 면에서 한정적으로 규정되어 있다. 한국 식품첨가물공전(식약처 고시 「식품첨가물 기준 및 규격」)에서는 식품첨가물이 성분 면에서 화학적 합성품, 천연 첨가물 및 혼합 제제류로 구분되어 규정되어 있는데, 이러한 식품첨가물은 기능 면에 있어서는 감미제, 풍미제, 보존제, 유화제, 산미료, 점증제 등으로 구분된다.

상기 감미제는 식품에 적당한 단맛을 부여하기 위하여 사용되는 것으로, 천연의 것이거나 합성된 것을 사용할 수 있다. 바람직하게는 천연 감미제를 사용하는 경우인데, 천연 감미제로서는 옥수수 시럽 고형물, 꿀, 수크로오스, 프룩토오스, 락토오스, 말토오스 등의 당 감미제를 들 수 있다.

상기 풍미제는 맛이나 향을 좋게 하기 위하여 사용될 수 있는데, 천연의 것과 합성된 것 모두 사용될 수 있다. 바람직하게는 천연의 것을 사용하는 경우이다. 천연의 것을 사용할 경우에 풍미 이외에 영양 강화의 목적도 병행할 수 있다. 천연 풍미제로서는 사과, 레몬, 감귤, 포도, 딸기, 복숭아 등에서 얻어진 것이거나 녹차잎, 둥굴레, 대잎, 계피, 국화 잎, 자스민 등에서 얻어진 것일 수 있다. 또 인삼(홍삼), 죽순, 알로에 베라, 은행 등에서 얻어진 것을 사용할 수 있다. 천연 풍미제는 액상의 농축액이나 고형상의 추출물일 수 있다. 경우에 따라서 합성 풍미제가 사용될 수 있는데, 합성 풍미제로서는 에스테르, 알콜, 알데하이드, 테르펜 등이 이용될 수 있다.

상기 보존제로서는 소르브산칼슘, 소르브산나트륨, 소르브산칼륨, 벤조산칼슘, 벤조산나트륨, 벤조산칼륨, EDTA(에틸렌디아민테트라아세트산) 등이 사용될 수 있고, 또 유화제로서는 아카시아검, 카르복시메틸셀룰로스, 잔탄검, 펙틴 등이 사용될 수 있으며, 산미료로서는 연산, 말산, 푸마르산, 아디프산, 인산, 글루콘산, 타르타르산, 아스코르브산, 아세트산, 인산 등이 사용될 수 있다. 산미료는 맛을 증진시키는 목적 이외에 미생물의 증식을 억제할 목적으로 식품 조성물이 적정 산도로 되도록 첨가될 수 있다.

상기 점증제로서는 현탁화 구현제, 침강제, 겔형성제, 팽화제 등이 사용될 수 있다.

본 발명의 식품 조성물은 전술한 바의 식품첨가물 이외에, 기능성과 영양성을 보충, 보강할 목적으로 당업계에 공지되고 식품첨가물로서 안정성이 보장된 생리활성 물질이나 미네랄류를 포함할 수 있다. 상기 생리활성 물질로서는 녹차 등에 포함된 카테킨류, 비타민 B1, 비타민 C, 비타민 E, 비타민 B12 등의 비타민류, 토코페롤, 디벤조일티아민 등을 들 수 있으며, 미네랄류로서는 구연산칼슘 등의 칼슘 제제, 스테아린산마그네슘 등의 마그네슘 제제, 구연산철 등의 철 제제, 염화크롬, 요오드칼륨, 셀레늄, 게르마늄, 바나듐, 아연 등을 들 수 있다.

본 발명의 식품 조성물에는 전술한 바의 식품첨가물이 제품 유형에 따라 그 첨가 목적을 달성할 수 있는 적량으로 포함될 수 있으며,본 발명의 식품 조성물에 포함될 수 있는 기타의 식품첨가물과 관련하여서는 각국 식품공전이나 식품첨가물 공전을 참조할 수 있다.

본 발명의 조성물은 다른 구체적인 양태에 있어서, 페디오코쿠스 펜토사세우스(Pediococcus pentosaceus), 특히 본 출원인이 자체 분리, 동정하여 보유하고 있던 페디오코쿠스 펜토사세우스 KF159 균주(기탁번호 KCCM 11674P), 이의 배양액, 그의 농축액 또는 그의 건조물을 유효성분으로 포함하는, 호흡기 질환 예방 또는 치료용 약제학적 조성물로 파악될 수 있다.

본 발명의 용어 "예방"은 본 발명에 따른 페디오코쿠스 펜토사세우스 KF159 균주의 배양액 등을 포함하는 조성물의 투여로 개체의 호흡기 질환에 따른 증상을 억제 또는 지연시키는 모든 행위를 말한다.

본 발명의 용어 "치료"는 본 발명에 따른 페디오코쿠스 펜토사세우스 KF159 균주의 배양액 등을 포함하는 조성물의 투여로 개체의 호흡기 질환에 따른 증상이 호전되거나 완치되는 모든 행위를 의미한다.

본 발명의 약제학적 조성물은 유효성분 이외에 약제학적으로 허용되는 담체를 포함하여 당업계에 공지된 통상의 방법으로 투여 경로에 따라 경구용 제형 또는 비경구용 제형으로 제조될 수 있다. 여기서 투여 경로는 국소 경로, 경구 경로, 정맥 내 경로, 근육 내 경로, 및 점막 조직을 통한 직접 흡수를 포함하는 임의의 적절한 경로일 수 있으며, 두 가지 이상의 경로를 조합하여 사용할 수도 있다. 두 가지 이상 경로의 조합의 예는 투여 경로에 따른 두 가지 이상의 제형의 약물이 조합된 경우로서 예컨대 1차로 어느 한 약물은 정맥 내 경로로 투여하고 2차로 다른 약물은 국소 경로로 투여하는 경우이다.

약학적으로 허용되는 담체는 투여 경로나 제형에 따라 당업계에 주지되어 있으며, 구체적으로는 "대한민국약전"을 포함한 각국의 약전을 참조할 수 있다.

본 발명의 약제학적 조성물이 경구용 제형으로 제조될 경우, 적합한 담체와 함께 당업계에 공지된 방법에 따라 분말, 과립, 정제, 환제, 당의정제, 캡슐제, 액제, 겔제, 시럽제, 현탁액, 웨이퍼 등의 제형으로 제조될 수 있다. 이때 적합한 담체의 예로서는 락토오스, 글루코스, 슈크로스, 덱스트로스, 솔비톨, 만니톨, 자일리톨 등의 당류, 옥수수 전분, 감자 전분, 밀 전분 등의 전분류, 셀룰로오스, 메틸셀룰로오스, 에틸셀룰로오스, 나트륨 카르복시메틸셀룰로오스, 하이드록시프로필메틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스류, 폴리비닐 피롤리돈, 물, 메틸히드록시벤조에이트, 프로필히드록시벤조에이트, 마그네슘 스테아레이트, 광물유, 맥아, 젤라틴, 탈크, 폴리올, 식물성유, 에탄올, 그리세롤 등을 들 수 있다. 제제화활 경우 필요에 따라적절한 결합제, 윤활제, 붕해제, 착색제, 희석제 등을 포함시킬 수 있다. 적절한 결합제로서는 전분, 마그네슘 알루미늄 실리케이트, 전분페리스트, 젤라틴, 메틸셀룰로스, 소듐 카복시메틸셀룰로스, 폴리비닐피롤리돈, 글루코스, 옥수수 감미제, 소듐 알지네이트, 폴리에틸렌 글리콜, 왁스 등을 들 수 있고, 윤활제로서는 올레산나트륨, 스테아르산나트륨, 스테아르산마그네슘, 벤조산나트륨, 초산나트륨, 염화나트륨, 실리카, 탈쿰, 스테아르산, 그것의 마그네슘염과 칼슘염, 폴리데틸렌글리콜 등을 들 수 있으며, 붕해제로서는 전분, 메틸 셀룰로스, 아가(agar), 벤토나이트, 잔탄 검, 전분, 알긴산 또는 그것의 소듐 염 등을 들 수 있다. 또 희석제로서는 락토오스, 덱스트로즈, 수크로즈, 만니톨, 소비톨, 셀룰로스, 글라이신 등을 들 수 있다.

본 발명의 약제학적 조성물이 비경구용 제형으로 제조될 경우, 적합한 담체와 함께 당업계에 공지된 방법에 따라 주사제, 경피 투여제, 비강 흡입제 및 좌제의 형태로 제제화될 수 있다. 주사제로 제제화할 경우 적합한 담체로서는 수성 등장 용액 또는 현탁액을 사용할 수 있으며, 구체적으로는 트리에탄올 아민이 함유된 PBS(phosphate buffered saline)나 주사용 멸균수, 5% 덱스트로스 같은 등장 용액 등을 사용할 수 있다. 경피 투여제로 제제화할 경우 연고제, 크림제, 로션제, 겔제, 외용액제, 파스타제, 리니멘트제, 에어롤제 등의 형태로 제제화할 수 있다. 비강 흡입제의 경우 디클로로플루오로메탄, 트리클로로플루오로메탄, 디클로로테트라플루오로에탄, 이산화탄소 등의 적합한 추진제를 사용하여 에어로졸 스프레이 형태로 제제화할 수 있으며, 좌제로 제제화할 경우 그 담체로는 위텝솔(witepsol), 트윈(tween) 61, 폴리에틸렌글리콜류, 카카오지, 라우린지, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 지방산 에스테르류, 폴리옥시에틸렌 스테아레이트류, 소르비탄 지방산 에스테르류 등을 사용할 수 있다.

약제학적 조성물의 구체적인 제제화와 관련하여서는 당업계에 공지되어 있으며, 예컨대 문헌[Remington's Pharmaceutical Sciences(19th ed., 1995)] 등을 참조할 수 있다. 상기 문헌은 본 명세서의 일부로서 간주 된다.

본 발명의 약제학적 조성물의 바람직한 투여량은 환자의 상태, 체중, 성별, 연령, 환자의 중증도, 투여 경로에 따라 1일 0.001mg/kg ~ 10g/kg 범위, 바람직하게는 0.001mg/kg ~ 1g/kg 범위일 수 있다. 투여는 1일 1회 또는 수회로 나누어 이루어질 수 있다. 이러한 투여량은 어떠한 측면으로든 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 아니 된다.

본 발명의 조성물은 다른 구체적인 양태에 있어서, 페디오코쿠스 펜토사세우스(Pediococcus pentosaceus), 특히 본 출원인이 자체 분리, 동정하여 보유하고 있던 페디오코쿠스 펜토사세우스 KF159 균주(기탁번호 KCCM 11674P), 이의 배양액, 그의 농축액 또는 그의 건조물을 유효성분으로 포함하는, 호흡기 기능 강화 및 호흡기 질환 예방 또는 개선용 사료 조성물 또는 사료첨가제 조성물로 파악될 수 있다.

본 발명에서 용어 "사료"는 가축이 먹고, 섭취하며, 소화시키기 위한 또는 이에 적당한 임의의 천연 또는 인공 규정식, 한끼식 등 또는 상기 한끼식의 성분을 의미하는 것으로, 상기　사료는　사료　첨가제 또는 보조사료를 포함할 수 있다. 상기　사료의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 당해 기술 분야에서 통상적으로 사용되는　사료를 사용할 수 있다. 상기　사료의 비제한적인 예로는, 곡물류, 근과류, 식품 가공 부산물류, 조류, 섬유질류, 제약 부산물류, 유지류, 전분류, 박류 또는 곡물 부산물류 등과 같은 식물성　사료; 단백질류, 무기물류, 유지류, 광물성류, 유지류, 단세포 단백질류, 동물성 플랑크톤류 또는 음식물 등과 같은 동물성　사료를 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용되거나 2종 이상을 혼합하여 사용될 수 있다.

본 발명은 페디오코쿠스 펜토사세우스(Pediococcus pentosaceus)를 이용한 항염증용 조성물 또는 호흡기 질환, 특히 COPD의 예방, 치료 또는 개선용 조성물을 제공할 수 있다. 본 발명의 조성물은 식품, 특히 건강기능식품 또는 약품으로 제품화되어, 항염증 효과, COPD 개선 효과를 위하여, 나아가 폐 기능 개선 또는 호흡 기능 개선 효과를 위하여 유용하게 사용될 수 있으며, 기침, 객담, 호흡 곤란, 기도 과민성, 기도 폐쇄, 점액 과분비 등의 증상을 수반하는 기타 폐질환 예컨대 미만성 간질성 폐질환, 급성호흡곤란증후군(acute respiratory distress syndrome, ARDS), 급성 폐손상 등의 개선 효과를 위하여서도 유용하게 사용될 수 있다.

도 1 및 도 2는 각각 PPE/CSE로 유도된 호흡기 질환(COPD)마우스 모델에 대해 페디오코쿠스 펜토사세우스 KF159 균주(PPKF159) 및 양성 대조군으로 ROF를 투여한 후 기관지폐포세척액(BALF)로부터 계수된 총 세포수와 현미경 관찰 결과를 나타낸 것이다.
도 3 내지 도 6은 BALF내 면역세포(Macrophage, Lympocyte, Neutrophils 및 Eosinophil)를 분석한 결과를 나타낸 것이다.
도 7은 호흡기 질환(COPD) 마우스 모델의 BALF 내 Cytokine 및 Chemokine(IL-6, IL-1β, INF-γ, TNF-α, IL-17, MIP-2, KC, MCP-1, MDC, TARC, GM-CSF)을 분석한 결과를 나타낸 것이다.
도 8은 호흡기 질환(COPD) 마우스 모델의 폐 조직으로부터 Cytokine 및 Chemokine(KC, MCP-1, MDC, MIP-2, TARC, TNF-α, GM-CSF, INF-γ, IL-1β, IL-6, IL-10, IL-17)을 분석한 결과를 나타낸 것이다.
도 9는 호흡기 질환(COPD) 마우스 모델로부터 적출된 폐 조직을 염색한 결과를 나타낸 것이다.
도 10은 CSE 1% 및 LPS 10ng/ml로 자극된 MH-S 세포에 대해 페디오코쿠스 펜토사세우스 KF159 균주(PPKF159) 처리 시 MIP-2 억제 활성을 평가한 결과를 나타낸다.

이하 본 발명을 실시예 및 실험예를 참조하여 설명한다. 그러나 본 발명의 범위가 이러한 실시예 및 실험예에 한정되는 것은 아니다.

<실시예> 시료 준비

시료는 생균 제제로 본 출원인이 분리, 동정하여 보유하고 있던 페디오코쿠스 펜토사세우스(Pediococcus pentosaceus) KF159 균주(기탁번호 KCCM 11674P)를 사용하였다. 참고로 본 균주는 MRS 배지로, pH 6.5 ± 0.2, 온도 37℃의 배양 조건에서 배양이 가능하며, 생균 제제는 배양 후 균주를 분리하여 동결 건조하거나 균주의 현탁액(멸균 식염수 등 적정 용매에 균주를 현탁하거나 배양액에 멸균 식염수 등 적정 용매로 희석한 희석액) 동결 건조하여 얻을 수 있다.

<실험예> 호흡기 질환 개선 활성 실험

1. 실험 방법

1.1 만성폐쇄성폐질환(COPD) 유도 및 균주 투여

동물실험을 위해 5주령, male, BALB/c mouse를 구입하여 7일간의 순화기간을 거친 뒤 naive군과 유도군, 양성대조군, 시험군으로 그룹을 나눠 실험을 진행하였다. CSE(Cigarette smoke extract)와 PPE(Porcine pancreatic elatase)를 비강 내로 2주간 투여하여 질환을 유도하였으며, 이때 CSE는 20μg/head 농도로 주 3회, PPE는 1.2 unit/head 농도로 주 1회 투여하였고 naive군은 유도물질 대신 PBS를 비강내 투여하였다. 균주는 유도 1주일 전부터 유도 시작 후 2주간 총 3주 동안 1*10⁸ CFU/head 농도로 매일 투여하였다. 양성대조군에는 COPD 치료제인 Roflumilast[ROF]를 10 mg/kg 농도로 유도 후 매일 투여하였다. 실험기간 완료 후 mouse는 isoflurane으로 안락사시킨 후, 기도에 600mm cutdown tube를 넣고 수술용 실로 기도와 tube를 고정한 뒤 PBS 1mL를 기도를 따라 주입한 후 주사기로 폐 세척액(BALF: Bronchoalveolar lavage fluid)를 700㎕ 회수하고 이를 실험에 사용하였다.

1.2 BALF 내 염증세포 분포 측정

회수한 BALF는 원심 분리하여 상층액은 냉동보관하며 ELISA 측정에 사용하였고, cell은 RBC 처리하여 적혈구를 제거한 후 기존에 회수했던 BALF 양과 동량의 PBS를 분주한 후 이를 취하여 automatic cell counter로 총 세포 수를 측정하였으며, 동일 시료로 Diff quick 염색을 실시한 후 광학현미경 관찰을 통해 BALF내 macrophge, eosinophil, neutrophil, lymphocyte의 분포를 확인하였다.

1.3 BALF 내 염증성 사이토카인 분석

해부 후 회수한 BALF를 원심 분리하여 상층액을 취한 후 cytokine을 ELISA 측정 키트를 사용하여 제조사의 프로토콜에 따라 실험하였다. 실험을 수행하기 하루 전, 캡쳐 항체(Capture antibody)를 PBS에 알맞은 농도로 희석하여 96웰 면역 플레이트(96 well immune plate; SPL)의 웰당 100㎕씩 분주하여 하룻밤 두었다. 그 후 웰당 350㎕씩 세척용액을 사용하여 3회 세척한 후 희석 용액(Reagent Diluent)을 300㎕ 첨가하고 1시간 동안 상온에 두었으며 이후 2회 세척하였다. 그 후 희석 용액에 스탠다드(standard)와 상층액 시료를 적절한 농도로 희석하여, 웰 당 100㎕씩 처리 후 상온에서 2시간 동안 인큐베이션하고 2회 세척을 수행하였다. 희석 용액을 이용하여 검출 항체(Detection Antibody)를 적절한 농도로 희석하였으며 웰당 100㎕씩 처리하고 상온에서 2시간 동안 인큐베이션하였다. 이후 2회 세척하고 스트렙타비딘(Streptavidin)-HRP이 포함된 희석 용액을 100㎕씩 처리하고 상온에서 20분간 인큐베이션, 2회 세척을 수행하였다. 마지막으로, 기질 용액(Substrate Solution)을 웰당 50㎕ 처리하고 플레이트를 가볍게 두드린 후 마이크로플레이트 리더기를 이용하여 450nm 파장에서 흡광도를 측정하였다.

1.4 폐 조직 내 염증성 사이토카인 분석

호흡기 질환(COPD) 모델 마우스 폐 조직 무게의 10배에 해당하는 PBS를 첨가하고 homogenizer로 분쇄한 후 12,000 rpm, 20 min 조건에서 원심분리하였다. 회수한 상등액은 cytokines 및 chemokines 분석(KC, MCP-1, MDC, MIP-2, TARC, TNF-α, GM-CSF, INF-γ, IL-1β, IL-6, IL-10, IL-17)에 사용하였다. cytokines 및 chemokines 분석을 위해 상층액 30 uL를 취한 후 Q-plex ELISA array kit의 제조사(Quansis biosciences 社) 프로토콜에 따라 실험을 진행하였다.

1.5 폐 조직 분석 (Histological examination)

해부한 호흡기 질환(COPD) 모델 마우스로부터 폐 조직을 적출하여 폐의 중간엽을 제거한 후 10% neutral buffered formalin에 3일간 고정하였다. 고정한 조직을 ethyl alcohol과 xylene으로 탈수 시킨 후 파라핀으로 포매 한 후 삭정하고 5 um 두께로 박절하였다. 준비한 절편을 슬라이드에 부착시킨 후, 일반적인 형태를 확인하기 위해 H&E로 염색한 후 현미경으로 관찰하였다.

1.6 MH-S cell line에서의 MIP-2 억제활성

MH-S cell line은 ATCC 사에서 구매하였으며, 배양에 사용한 배지 조성은 RMPI-1640(WELGENE, cat. LM 011-01), 10% FBS(WELGENE, cat. S 001-07), 1% Penicillin-Streptomycin(WELGENE, cat. LS 202-02), 14.3 mM 2-Mercptoethanol (SIGMA)이었다. MH-S 세포를 5*10⁴/well 농도로 cell culture 96 well plate (SPL, cat. 30096)에 seeding 하여 24시간 배양하였다. 이후 MH-S 세포 배양 배지로 자극물질(CSE; 최종 1% 및 LPS; 최종 10 ng/mL )과 페디오코쿠스 펜토사세우스 KF159(PPKF159)를 well당 10⁴ 또는 10⁵ CFU 농도로 처리하였다. 24 시간 배양 후, 상징액을 회수하여 ELISA법으로 제조사(R&D, DY452)의 프로토콜에 따라 MIP-2 를 측정하였다.

2. 실험 결과

2.1 BALF 내 염증세포 분포 측정 결과

BALF 내 침윤된 총 세포수에 대한 분석 결과를 도 1 및 2에 나타내었으며, BALF 내 염증세포인 macrophge, eosinophil, neutrophil, lymphocyte의 측정 결과를 각각 도 3 내지 도 6에 나타내었다. 그 결과, 시료의 처리 시 침윤된 총 세포수가 현저히 감소하였으며, 상기 4가지의 염증세포들의 수 또한COPD 유도군(PPE/CSE)에 비해 뚜렷하게 감소하였음을 확인하였다.

2.2 BALF 내 염증성 사이토카인의 분석 결과

BALF 및 폐 조직 내 염증성 사이토카인의 분석 결과를 각각 도 7 및 도 8에 나타내었다. 그 결과, BALF 내 Cytokine 및 Chemokine(IL-6, IL-1β, INF-γ, TNF-α, IL-17, MIP-2, KC, MCP-1, MDC, TARC, GM-CSF) 발현이 시료를 투여할 경우 COPD 유도군(PPE/CSE)에 비해 뚜렷하게 감소하였음을 확인하였으며, 폐 조직의 Cytokine 및 Chemokine(KC, MCP-1, MDC, MIP-2, TARC, TNF-α, GM-CSF, INF-γ, IL-1β, IL-6, IL-10, IL-17) 또한 COPD 유도군(PPE/CSE)에 비해 감소하였음을 확인하였다.

2.3 폐 조직 분석 결과

COPD 유도 및 페디오코쿠스 펜토사세우스 KF159(PPKF159) 처리에 따른 폐 조직 손상 정도를 분석하여 도 9에 나타내었다. H&E 염색 결과, COPD 유도군에서는 세기관지 내 상피세포층의 손상, 세기관지와 폐포 주변으로의 염증세포 침윤 및 세기관지 면적이 좁아지는 세기관지 폐색 증상이 관찰되었으나, 페디오코쿠스 펜토사세우스 KF159(PPKF159) 투여 시에는 이러한 증상이 개선됨이 확인되었다. 또한, PAS염색 결과 COPD 유도군에서는 정상군에 비해 세기관지 내 상피세포 층에서 술잔세포의 과형성이 관찰되었으나, 페디오코쿠스 펜토사세우스 KF159(PPKF159) 투여 시에는 이러한 증상이 개선됨을 확인하였다.

2.4 MH-S cell line에서의 MIP-2 억제 여부 평가

CES 및 LPS로 자극된 MH-S 세포에 대해 10⁴ 또는 10⁵ CFU 농도로 페디오코쿠스 펜토사세우스 KF159(PPKF159) 균주를 처리한 경우, 각각 처리하지 않은 경우 대비 모두 MIP-2 농도가 현저히 감소하여 페디오코쿠스 펜토사세우스 KF159(PPKF159) 균주가 MIP-2 억제활성이 우수함을 확인하였다.

이상의 설명으로부터, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이와 관련하여, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

한국미생물보존센터(국외) KCCM11674P 20150306

Claims (16)

1. 페디오코쿠스 펜토사세우스 균주, 이의 배양액, 그의 농축액 또는 그의 건조물을 유효성분으로 포함하는, 만성폐쇄성폐질환(COPD) 개선용 식품 조성물.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 페디오코쿠스 펜토사세우스는 기탁번호가 KCCM 11674P인 페디오코쿠스 펜토사세우스 KF159 균주인 것을 특징으로 하는, 식품 조성물.
   
3. 삭제
4. 제1항 또는 제2항의 식품 조성물을 포함하는, 만성폐쇄성폐질환(COPD) 개선용 건강기능식품.
   
5. 페디오코쿠스 펜토사세우스 균주, 이의 배양액, 그의 농축액 또는 그의 건조물을 유효성분으로 포함하는, 만성폐쇄성폐질환(COPD) 예방 또는 치료용 약제학적 조성물.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 페디오코쿠스 펜토사세우스는 기탁번호가 KCCM 11674P인 페디오코쿠스 펜토사세우스 KF159 균주인 것을 특징으로 하는, 약제학적 조성물.
   
7. 삭제
8. 페디오코쿠스 펜토사세우스 균주, 이의 배양액, 그의 농축액 또는 그의 건조물을 유효성분으로 포함하는, 만성폐쇄성폐질환(COPD) 개선용 사료 조성물.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 페디오코쿠스 펜토사세우스는 기탁번호가 KCCM 11674P인 페디오코쿠스 펜토사세우스 KF159 균주인 것을 특징으로 하는, 사료 조성물.
   
10. 페디오코쿠스 펜토사세우스 균주, 이의 배양액, 그의 농축액 또는 그의 건조물을 유효성분으로 포함하는, 만성폐쇄성폐질환(COPD) 개선용 사료첨가제 조성물.
    
11. 제10항에 있어서,
    상기 페디오코쿠스 펜토사세우스는 기탁번호가 KCCM 11674P인 페디오코쿠스 펜토사세우스 KF159 균주인 것을 특징으로 하는, 사료첨가제 조성물.
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