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Kafe 바로가기주관연구기관 | 국립원예특작과학원 National Institute of Horticultural and Herbal Science |
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보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 | 한국어 |
발행년월 | 2015-03 |
과제시작연도 | 2013 |
주관부처 | 농촌진흥청 Rural Development Administration(RDA) |
등록번호 | TRKO201500010294 |
과제고유번호 | 1395030872 |
사업명 | 농축산물부가가치향상 |
DB 구축일자 | 2015-07-11 |
DOI | https://doi.org/10.23000/TRKO201500010294 |
Ⅳ. 연구개발결과
제1세부연구에서는 황기 추출물로부터 신물질 1종과 기지물질인 agroastragaloside I, calycosin-7-O-β-glucoside, agroastragaloside II, agroastragaloside I, isoastragaloside II, astragaloside IV 등 총 7종의 화합물을 분리정제하여 구조를 동정하였다. 신규 화합물은 분자량 810의 cycloartane-type triterpene glycoside으로 천연에서 처음으로 분리한 신규화합물이었으며, agroastraga
Ⅳ. 연구개발결과
제1세부연구에서는 황기 추출물로부터 신물질 1종과 기지물질인 agroastragaloside I, calycosin-7-O-β-glucoside, agroastragaloside II, agroastragaloside I, isoastragaloside II, astragaloside IV 등 총 7종의 화합물을 분리정제하여 구조를 동정하였다. 신규 화합물은 분자량 810의 cycloartane-type triterpene glycoside으로 천연에서 처음으로 분리한 신규화합물이었으며, agroastragaloside V로 명명하였다. 이 화합물은 연골기질물질 분해효소인 MMP 효소(MMP 13) 저해 활성이 우수하였고, 항염증활성도 우수함을 확인하였다. 황기 추출물의 원료표준화를 위해 추출물 제조공정을 검토하여 최적의 추출조건을 설정하여 50% 주정추출물을 제조하였고, 지표성분은 calycosin-7-O-β-glucoside과 calycosin으로 설정하여 HPLC 분석조건을 설정하여 validation 하였다. 황기 주정추출물은 부형제를 사용하여 전문업체에서 캡슐로 제형화하여 인체적용시험용 시험식품으로 제공하였다. 지치는 초임계추출물과 초고압추출물로 제조하여 시험하였으며, 최종 안전성을 고려하여 초고압추출물을 대량으로 제조하여 인체적용시험을 식품으로 사용하였다. 지치 초고압추출 조건을 검토한 후, 최종 70% 주정을 사용하여 80℃, 1기압에서 2시간 30분씩 총 2회 추출하여 초고압 추출물 제조하였다. 지치 초고압추출물의 지표성분을 고압분취기로 분리정제하였으며, 최종 화합물 1종을 분리하여 구조동정하고 pseudoshikonin I 으로 명명하였다. 지치 초고압추출물은 부형제를 사용하여 전문업체에서 캡슐로 제형화하여 인체적용시험용 시험식품으로 제공하였다.
제1협동연구에서는 황기 50%주정추출물이 염증 유발된 연골세포 (SW1353)에서의 MMP생성을 현저히 억제시켰으며, 황기추출물 (AR50PRF) 400 mg/kg을 투여한 골관절염 랫드 모델의 연골조직 분석결과, 연골조직에 대한 개선 효과 및 염증 억제 활성을 확인하였다. 지치초임계추출물 (CMPB803-C), 지치초고압고온추추물 (CMPB803-E) 및 지치추출물로부터 분리한 주요 활성성분 shikonin, acetylshikonin 및 pseudoshikonin의 골관절염 랫드 모델의 연골조직 분석결과, 연골조직에 대한 개선 효과 및 염증 억제 활성을 확인하였다. 또한 연골세포에서의 MMPs 발현을 현저히 억제시켰다. 또한 지치고압고온추출물 (CMPB803-E) 및 이로부터 분리된 Pseudoshikonin의 조골세포분화 촉진 및 파골세포 분화억제 효과를 확인하였으며 골다공증 동물모델에서 6주간 CMPB803-E (400 mg/kg) 투여는 골 형성 관련 생화학적 지표 성분이 유의성 있게 회복되어 이에 대한 개선효과 및 이용 가능성을 제시하였다. 본 연구로부터 황기 및 지치추출물은 연골세포 및 조직에서의 항염증 및 MMPs 생성 억제에 의한 관절개선 효과를 보이는 것으로 사료되며 황기 및 지치추출물이 골관절염 및 골대사 질환에 있어 효과적인 새로운 소재로서 개발 가능성이 있음을 시사하였다.
제2협동연구에서는 제2협동연구에서는 황기와 지치의 관절기능 개선 효능을 평가하기 위하여 무작위배정, 이중눈가림, 위약대조, 임상시험을 2건 수행하였다. 황기는 총70명의 피험자가 참여하였고 ‘황기투여군’과 대조군으로 배정받아 하루 1.6g의 황기 주정추출물과 대조약을 투약 받았다. 지치는 총 50명의 피험자가 참여하여 하루 2g의 지치추출물분말과 대조약을 투약하였다. ACR 진단 기준을 스크리닝 테스트로 사용하였다. 피험자는 X-ray 검사에서 Kellgren stage I에서 III에 해당하는 경우에 등록되었다. 1차 유효성 평가 지표로 100mm pain VAS on walking를 이용하였고 2차 유효성 평가지료로 Korean Knee Score, WOMAC Scale의 변화치와 변화율을 사용하였다. PGART의 단계 변화율도 2차 유효성 평가 지표로 사용하였다. 황기 및 지치 추출물을 투여한 결과 유효성 평가지표 분석에서 시험군과 대조군간에 의미있는 차이를 보이는 평가지표는 없었고 두 식품 모두 중대한 이상반응을 보이지 않아 안전한 식품으로 판명되었다. 황기 및 지치가 인체적용시험에서는 의미있는 결과를 보이지 않았으나 여러 실험 결과들을 종합적으로 판단할 때 추가적인 연구가 필요할 것으로 생각된다.
IV. Results
Material standardization
A new compound and six known compounds including agroastragaloside I, calycosin-7-O-β-glucoside, agroastragaloside II, agroastragaloside I, isoastragaloside II, and astragaloside IV were isolated from the extracts of Astragali radix. A new compound, agroast
IV. Results
Material standardization
A new compound and six known compounds including agroastragaloside I, calycosin-7-O-β-glucoside, agroastragaloside II, agroastragaloside I, isoastragaloside II, and astragaloside IV were isolated from the extracts of Astragali radix. A new compound, agroastragaloside V was identified as a cycloartane-type triterpene glycoside. This compound showed the inhibitory effect on MMPs and anti inflammatory effect. We produced the 50% ethanol extracts of Astragali radix for the animal test and human test by setting the optimum conditions for extract manufacturing process. We prepared the 80% ethanol extracts from Lithospermi radix by high pressure extraction twice at 80℃ for two hours and 30 minutes. The new compound was isolated from the 70% ethanol extract from Lithospermi radix by high pressure extraction and named pseudoshikonin I.
Efficacy evaluation by animal test and mechanism studies
The effects of CMPB803-E on osteoporosis were tested in ovariectomized (OVX) rats model. ARP clearly improved OA lessons alleviated the severe joint damage such as the loss of necrotic chondrocytes and cartilage erosion in cartilage of MIA-OA model at more than 400 mg/kg. In immunohistochemical analyses, treatment with ARP significantly reduced the expression of COX-2, iNOS and MMP, OA mediators. Administration of CMPB803-C (200 mg/kg) and CMPB803-E (400 mg/kg) or acetylshikonin (5 mg/kg) from Lithospermum erythrorhizon clearly improved OA lesions being comparable to or better that control group in the histological observation. Shikonin (50 μM) and acetylshikonin (3 μM) from Lithospermum erythrorhizon treatment reduced significantly the mRNA expression and enzyme activity of matrix metalloproteinase (MMP)-1, -3 and -13 in IL-1β induced SW1353 chondrosarcoma cells. In summary, Astragali radix and Lithospermum erythrorhizon have a strong chondro-protective effect in OA rats, which likely attributes to its anti-inflammatory activity and inhibition of MMPs production. The results obtained were published or in press to enhance the value of ARP as a novel therapy for OA. In addition, in this study showed that CMPB803-E and Pseudoshikonin I has the potential to prevent bone-related diseases such as osteoporosis by increasing the differentiation of osteoblasts and reducing both the number and activity of osteoclasts. Administration of CMPB803-E (400 mg/kg) to ovariectomized rats during 6 weeks may partially recover postmenopausal osteoporosis. Our results demonstrated that Astragali radix and Lithospermum erythrorhizon has a strong chondro-protective effect in chondrocytes and OA rats, which likely attributes to its anti inflammatory activity and inhibition of MMPs production. Especially, Lithospermum erythrorhizon may therefore represent a novel therapy for osteoporosis as well as osteoarthritis.
Safety and efficacy evaluation by human clinical trial
To test the efficacy and safety of Astragali Radix extract on the symptom of osteoarthritis, a randomized, double-blind, placebo-controlled clinical trial was conducted. A total of 70 Korean volunteers with osteoarthritis patients participated in this study. All subjects were allocated randomly into 'Astragali Radix' group or 'Placebo' group. All subjects were administered 1.6g of Astragali Radix powder or starch (placebo) for 12 weeks. The ACR diagnostic criteria was used as a screening test. The patients who had Kellgren stage I to III on X-ray examination were enrolled. The 100mm pain VAS on walking was used as a primary endpoint. The secondary endpoints were total score and changes in Korean Knee Score, WOMAC Scale. The PGART was also included in efficacy evaluation as a secondary endpoint. Astragali Radix did not improved the symptoms of osteoarthritis patients when compared with placebo. There were no serious adverse events. Although these results showed that Astragali Radix did not showed pain relieving effect on osteoarthritis patients, further studies are need to investigate the effects of Astragali Radix. To test the efficacy and safety of Lithospermum erythrorhizon Sieb. et Zucc extract on the symptom of osteoarthritis, a randomized, double-blind, placebo-controlled clinical trial was conducted. A total of 50 Korean volunteers with osteoarthritis patients participated in this study. All subjects were allocated randomly into 'Lithospermum erythrorhizon Sieb. et Zucc' group or 'Placebo' group. All subjects were administered 2.0g of Lithospermum erythrorhizon Sieb. et Zucc powder or starch (placebo) for 12 weeks. The ACR diagnostic criteria was used as a screening test. The patients who had Kellgren stage I to III on X-ray examination were enrolled. The 100mm pain VAS on walking was used as a primary endpoint. The secondary endpoints were total score and ratio of changes in Korean Knee Score, WOMAC Scale. The PGART was also included in efficacy evaluation as a secondary endpoint. Lithospermum erythrorhizon Sieb. et Zucc did not improved the symptoms of osteoarthritis patients when compared with placebo. There were no serious adverse events. Although these results showed that Lithospermum erythrorhizon Sieb. et Zucc did not showed pain relieving effect on osteoarthritis patients, further studies are need to investigate the effects of Lithospermum erythrorhizon Sieb. et Zucc.
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