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Copyright © 2014 The Korean Society of Fisheries and Aquatic Science pISSN:0374-8111, eISSN:2287-8815
서 론
갈조류는오랫동안아시아지역국가들에서인간의식량원으 로이용되어왔으며
,
기능성식품및의약품의원료로사용되고 있다(Smit, 2004; Le et al., 2009; Hwang et al., 2010).
갈조류 에는페놀(phenol)
류,
카로티노이드(carotenoid)
계색소,
테르 펜(terpene)
류및다당류(polysaccharide)
등의다양한성분을 함유하고있으며특히, phlorotannin
이라지칭되는페놀성화합 물은갈조류의대표적인주요생리활성성분이다(Shibata et al., 2004; Wang et al., 2009).
Phlorotannin
은phloroglucinol
을 기본 단위로하는 중합체 로매우광범위하며,
갈산(gallic acid)
이나플라본(flavone)
을 포함하고있는육상폴리페놀과는구조적으로다르다(Shibata et al., 2002; Shibata et al., 2004).
현재까지다양한갈조류에 서 약150
가지의phlorotannin
성분들이 분리되었는데(Isaza Martınez & Torres Castaneda, 2013)
일반적으로dieckol, eckol, bieckol, eckstolonol
및triphlorethol A
등의성분들이있 으며,
이들중dieckol
이가장큰비중을차지하고있다(Cho et al., 2012a).
대체적으로갈조류중Ecklonia
종의phlorotannin
함량이높은편이며
(Yoon et al., 2008),
특히,
감태(Ecklonia cava)
의phlorotannin
함량은다른갈조류에비하여매우높은 것으로알려져있다(Heo et al., 2003).
최근에
,
감태생리활성의주요구성성분인phlorotannin
에관 한연구보고에따르면항산화(Zou et al., 2008),
항염증(Kim et al., 2009),
항균(Nagayama et al., 2002),
항알레르기(Shim et al., 2009),
신경세포보호작용(Yoon et al., 2008)
및기억력증 진(Myung et al., 2005)
등의다양한효능이보고되고있으며, Cho et al. (2012a, 2012b)
은감태의phlorotannin
이GABA
Areceptor agonist
로작용하여수면증진효과를나타낸다는연구를보고하였다
.
또한, Kim et al. (2014)
은합성흡착제를이용 한고함량phlorotannin
정제방법에대한연구를보고하였으며, Cho et al. (2014)
은감태로부터추출및정제한고함량phloro- tannin
정제물이기존phlorotannin
보다증가된수면증진효과 를나타낸다는연구를보고하였다.
반면에
,
현재까지phlorotannin
의생리활성에대한연구는활 발히진행되고있지만,
안전성에대한연구는매우미비한실정이다
. Phlorotannin
을식품원료나의약품의원료로사용하기위해서는안전성에대한연구가활발히이뤄져야하지만아직
비글견을 이용한 phlorotannin의 단회 경구투여 독성시험
양혜진·윤민석·김지영·조승목*
한국식품연구원 전략산업연구본부
Acute Oral Toxicity of Phlorotannins in Beagle Dogs
Hyejin Yang , Minseok Yoon, Jiyoung Kim and Suengmok Cho*
Korea Food Research Institute, Seongnam 463-746, Korea
Phlorotannins, the major constituent in brown algae, possess various biological activities; however, there is little information their toxicological effects. To assess the safety of phlorotannins, we investigated the acute oral toxicity of a high-purity phlorotannin preparation (PRT; total phlorotannin content 90%) in beagle dogs. Six beagle dogs (3 males, 3 females) were assigned randomly to three experimental groups. PRT was administered at oral doses of 250, 500, and 750 mg/kg by capsule. Vomiting by male and female beagles was observed with 500 and 750 mg/kg on the first day. In addition, one beagle given 750 mg/kg had soft stool and diarrhea on days 3 and 13. No deaths or abnormal clinical signs were observed during the experiment. All groups showed similar body weight gain and food consump- tion. Our acute toxicity study showed that PRT did not cause any toxicological effects in beagle dogs.
Key words: Acute oral toxicity, Phlorotannins, Beagle dogs, Ecklonia cava
This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial Licens (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0/)which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.
http://dx.doi.org/10.5657/KFAS.2014.0356 Kor J Fish Aquat Sci 47(4) 356-362, August 2014
Received 9 June 2014; Revised 10 July 2014; Accepted 18 July 2014
*Corresponding author: Tel: +82. 31. 780. 9314 Fax: +82. 31. 709. 9876
E-mail: smcho@kfri.re.kr
까지감태의
phlorotannin
에대한안전성을연구한사례는극히 드물며,
보고된연구들은설치류를대상으로자체적으로연구하였거나함량이낮은
phlrotannin
을대상으로안전성을연구하였다
(Hwang et al., 2008).
따라서본연구에서는갈조류인감태로부터추출및정제된 고함량
phlorotannin
정제물(high-purity phlorotannin prepara-
tion; PRT)
을기능성식품원료로사용하기위한안전성평가를위해서비설치류를이용한일반독성시험에실험동물로널리
사용되고있는비글견
(beagle dog)
을대상으로단회경구투여독성시험을실시하였다
.
재료 및 방법
시험물질
PRT (lot no. SD-GT-E-004)
는갈조류인감태를추출및정제 한것으로㈜
에스앤디(Chenogwon-gun, Korea)
에서받아실 온에서차광및방습하여실험에사용하였다. PRT
의총phlo- rotannin
함량은90% (905 mg phloroglucinol equivalents/g, w/w)
이고 대표적인 지표성분은dieckol (57.26 mg/g)
이며,
그 외활성성분으로는eckol (3.99 mg/g), eckstolonol (6.62 mg/g), triphlorethol-A (8.40 mg/g)
등이함유되어있다(Fig. 1).
시험법
식품의약품안전처 고시 제
2013-40
호“
비임상시험관리기 준”
및OECD Principles of Good Laboratory Practice (1997)
ENV/MV/CHEM/(98)17
에따라수행되었다.
식품의약품안전처및
OECD
에서는비설치류를이용한반복투여독성시험의경우
,
비글견의수를각각암수3
마리및4
마리씩설정하라고명시되어있지만
,
비설치류를이용한단회투여독성시험의경 우에는동물수나시험방법에대해정확한지침이따로없는상 황이다.
따라서보통국내에서비글견을이용한단회투여독성 시험을수행할때에는한용량으로암수2
마리씩진행하는방 법과두용량으로암수1
마리씩진행하는DE (dose escalation)
법을사용하는데본연구에서는DE
법을이용하여독성시험을 수행하였다.
시험계 및 사육환경
실험동물은예방접종과기생충을구제하여검역절차를받은 생후
5
개월된비글견6
마리(male 3
마리; female 3
마리)
를중앙 실험동물㈜ (Seoul, Korea)
에서구입하여약2
주간순화시킨 후그기간중일반증상을관찰하여체중감소가없는건강한비 글견4
마리(male 2
마리; female 2
마리)
를선발하여실험에사 용하였다.
실험기간중사육환경조건은온도23±3℃,
상대습 도55±15%,
환기횟수10-20
회/h,
조명시간12 h (lights on at 8:00)
및조도150-300 Lux
의조건하에이루어졌으며, ㈜
켐온 비임상연구소제1
동물사육구역3
호실에서수행되었다.
시험자 들은모두고압증기멸균(121℃, 20 min)
된멸균작업복과보호 장구를착용하였다.
비글견은스테인레스제망사육상자
(W 895×L 795×H 765
mm)
에넣어순화기간및투여관찰기간동안1
마리씩사육하였으며
,
사육상자에는시험번호및동물번호를기입한개체식 별카드를부착하여식별하였다.
사료는㈜
카길에그리퓨리나(Sungnam, Korea)
에서생산하는실험동물용개사료를공급받아
1
일300 g
씩제한급여하였으며,
물은지하수를자외선살균 기및미세여과장치로소독한후물병을이용하여자유섭취하 도록하였다.
Fig. 1. Chromatograms of PRT (A), for phlorotannins analysis at 230 nm and quantification results of dieckol, eckol, eckstolonol, and triphlorethol-A contents (B).
Each data is mean of three measurements ± SD. PRT, high-purity phloratannin preparation B
Sample PRT
(mg/ PGE g) Dieckol
(mg/g) Eckol
(mg/g) Eckstolonol (mg/g) Triphlorethol-A (mg/g)
PRT 905±12.7 57.26±2.4 3.99±1.8 6.62±1.2 8.40±3.8
0 0 250 500 750
7.541 T riphlorethol-A 19.925 Eckol Dieckol 22.005 30.325 Eckstolonol
10 20 30 40 50 60
mAU
Minute
A시험군 구성, 투여용량의 설정 및 군분리
투여용량의설정을위한예비실험으로대조군및
PRT
를500, 1,000
및2,000 mg/kg
의농도로비글견암수각1
마리에투여 한결과,
사망동물과체중변화의이상은관찰되지않았다.
하지 만, 1,000 mg/kg
투여군수컷과, 2,000 mg/kg
투여군암수모 두에서시험물질성상의구토가관찰되었다.
상기의결과를반 영하여1
차투여의투여량을250
및500 mg/kg
으로설정하여 실험을진행하였으며, 1
차투여후500 mg/kg
투여군암수에 서시험물질성상의구토가관찰되었다.
따라서개체차이에의한구토여부를판단하기위하여
2
차투여의투여량을500
및750 mg/kg
으로설정하였다.
대조군은예비실험에서구토,
일 반증상및체중변화의이상이발견되지않아본실험에서제 외되었다.
군분리는비글견
6
마리(male 3
마리; female 3
마리)
의순화기 간중일반증상을관찰하여건강한것으로판정한동물의체중 을측정하여순위화하고,
평균에가까운동물암수2
마리를선 택하여Table 1
과같이무작위분배하였다.
시험물질의 조제 및 투여
PRT
는진한갈색분말로중량그대로를동물체중에맞게칭량 한후경구투여용젤라틴캡슐(11 size, Torpac Inc., Japan)
에충 진하여조제하였다.
선발된비글견은투여전하룻밤절식시킨 후시험물질을충진시킨캡슐을오전11
시이전에1
일, 7
일간 격으로총2
회단회투여하였다.
투여당일사료는시험물질투 여4
시간후에급여하였다.
관찰 및 검사
1) 일반증상 및 사망동물의 관찰
실험기간동안모든동물에대하여매일
1
회이상증상관찰 을실시하였다.
단,
투여당일에는투여후1
시간까지지속적으 로,
투여후6
시간까지매시간마다관찰하였다.
각투여일을1
일로설정하여1
차투여후의증상은7
일까지, 2
차투여후의 증상은15
일까지관찰하였다.
일반임상증상항목으로서soft
stool, vomiting, diarrhea
의정도를기록하였으며사망유무를 관찰하였다.
2) 체중 및 사료섭취량
모든동물에대하여
1
차투여시에는1, 4
및7
일째의체중을 측정하였고, 2
차투여시에는1, 4, 7
및15
일째의체중을측정하였다
.
사료섭취량은300 g
제한급여를하면서매일측정하였다
. 3) 부검
2
차투여일을기준으로15
일간관찰기간이종료된후에모든 생존동물에대해pentobarbital (45 mg/kg, Hanlim Pharm. Co.
Ltd., Seoul, Korea)
을정맥내투여하여마취시킨후액와동맥(Axillary vein & artery)
을절단하는방법으로방혈하여안락사 시킨후육안적으로모든장기를검사하였다.
모든시험군의동 물에서육안적이상장기가관찰되지않아고정및조직병리학 적검사는실시하지않았다.
통계처리
그룹당실험동물이암수각각
1
마리씩이기때문에얻어진결 과에대한통계처리는실시하지않았다.
결 과
일반증상 및 사망동물
PRT
를암수비글견각각1
마리씩250
및500 mg/kg
의농도 로1
차단회경구투여한결과, 250 mg/kg
투여군에서는별다른 이상증상을나타내지않았지만, 500 mg/kg
투여군에서시험물 질성상의일시적인구토(vomiting)
가수컷에서투여약2
시간 후,
암컷에서투여약3
시간후에관찰되었다(Table 2).
이후, 7
일동안별다른이상증상을나타내지않았고사망동물또한관 찰되지않았다(Table 3).
1
차투여한비글견4
마리를대상으로투여농도를높여500
및750 mg/kg
의농도로2
차단회경구투여하여15
일간독성징 후와동물의사망발현에대해관찰한결과,
투여약2
시간후에Table 1. Experimental groups for acute oral administration of beagle dogs
p.o. Groups Sex Animal no. Animal per dose Dosage (mg/kg)
First
G1 Male 1 1
Female 3 1 250
G2 Male 2 1
Female 4 1 500
Second
G1 Male 1 1
Female 3 1 500
G2 Male 2 1
Female 4 1 750
p.o., post-oral injection.
500
및750 mg/kg
투여군암수모두에서시험물질성상의일시 적인구토가관찰되었다(Table 2).
또한,
투여후3
일째750 mg/
kg
투여군암컷에서연변(soft stool)
이관찰되었고, 13
일째750 mg/kg
투여군수컷에서설사(diarrhea)
가관찰되었으나,
이는 비글견을이용한실험에서자연스럽게관찰될수있는정도였 다.
실험이종료되는15
일까지사망동물은발견되지않았으며 별다른이상징후를나타내지않은것으로보아비글견에있어서의
PRT
의LD
50value
는750 mg/kg
을상회하는것으로판단 되었다(Table 3).
체중변화
250
및500 mg/kg
농도의1
차PRT
투여군과500
및750 mg/
kg
농도의2
차PRT
투여군모두시험기간7
일및15
일동안별 다른체중급감이상징후는관찰되지않았으며정상적인성장 Table 2. Effect of the acute oral administration of PRT on the clinical signs of beagle dogsp.o. Days Clinical signs
Number of animals with the sign / number of animals examined
Dosage (mg/kg)
250 500 750
First
1 Normal
Vomiting 2/2
0/2 0/2
2/2 -
2 Normal 2/2 2/2 -
3 Normal 2/2 2/2 -
4 Normal 2/2 2/2 -
5 Normal 2/2 2/2 -
6 Normal 2/2 2/2 -
7 Normal 2/2 2/2 -
Second
1 Normal
Vomiting - 0/2
2/2 0/2
2 Normal - 2/2 2/22/2
3 Normal
Soft stool - 2/2
0/2 1/2
4 Normal - 2/2 1/22/2
5 Normal - 2/2 2/2
6 Normal - 2/2 2/2
7 Normal - 2/2 2/2
8 Normal - 2/2 2/2
9 Normal - 2/2 2/2
10 Normal - 2/2 2/2
11 Normal - 2/2 2/2
12 Normal - 2/2 2/2
13 Normal
Diarrhea - 2/2
0/2 1/2
14 Normal - 2/2 1/22/2
15 Normal - 2/2 2/2
p.o., post-oral injection; PRT, high-purity phlorotannin preparation.
Table 3. Effect of the acute oral administration of PRT on the mortality of beagle dogs Dosage
(mg/kg) Days after treatment Final
mortality LD50 (mg/kg)
1 2 3 4 5 6 7 8-15
250 0 0 0 0 0 0 0 - 0/2
500 0 0 0 0 0 0 0 0 0/2
750 0 0 0 0 0 0 0 0 0/2 > 750
PRT, high-purity phlorotannin preparation.
이관찰되었다
(Table 4).
부검소견
PRT
를비글견에단회경구투여하여15
일간관찰한후부검 한결과,
투여군의모든개체장기에서유의성있는변화나시 험물질의투여로인한비특이적인소견은관찰되지않았으며(Table 5),
본실험에사용된PRT
에대한어떠한이상도발견 할수없었다.
고 찰
최근세계적으로천연물에대한관심이급증하면서천연물소 재를이용한식품이나의약품개발에관한연구가활발하게이 루어지고있다
(Kim et al., 2009).
의약품또는기능성식품을개 발하기위해서는임상시험이전단계에서실험동물을이용하여 안전성을평가하여야하는데식품의약품안전처의“
의약품등 의독성시험기준”
에서제시하는시험방법에따라적절하게실 시되어야한다.
특히,
식품의약품안전처건강기능식품개별인 정원료로승인받기위해서는필요에따라독성시험결과가함 께첨부되어야하며,
기본적으로단회투여독성시험(
설치류,
비 설치류), 13
주반복투여독성시험(
설치류)
및유전독성시험(
복 귀돌연변이시험,
염색체이상시험,
소핵시험)
을우수실험실운 영기준(Good Laboratory Practice, GLP)
에따라지정된기관 에서OECD
독성시험지침(Toxicity Test Guideline)
에의거하여시험해야한다
(Park et al., 2010; Park and Cho, 2011; Kang et al., 2013).
독성시험중단회투여독성시험은시험물질을실험동물에단 회투여하였을때단기간내에나타나는독성을질적및양적으 로검사하는시험을말하며
,
두종이상의동물을사용하도록요 구하고있고,
그중한종은설치류,
또다른한종은토끼이외의 비설치류를제시하고있는데일반적으로설치류에는랫드가,
비설치류에서는개를현재가장많이사용하고있다.
특히,
비글 견은독성시험에적당한시험동물로서일반독성시험에널리사 용되고있으며풍부한시험기초자료가축적되어있어시험결과 의해석및평가에유용하게이용되고있다(Song et al., 2005).
또한
,
설치류를이용한단회투여독성시험에서는치사량을확 인하기위해용량을고함량으로설정하여사망률과LD
50을측 정하는반면,
비설치류를이용한단회투여독성시험의경우에 는개나원숭이에게치사량까지투여할수없으므로단회투여 독성시험이후에시행될반복투여독성시험의용량설정을위한 시험으로진행되며,
설치류에서나타나지않는특이적독성이 비설치류를통하여발현될가능성이있기때문에설치류와함 께수행되는것이일반적이다.
이렇듯의약품이나건강기능식품의개발을위해서는안전성 및유효성을확보하기위한독성학적연구가꼭수행되어야하 지만
,
지난20
년동안감태의생리활성성분인phlorotannin
은 다양한연구로많은생리활성이규명된(Kang et al., 2010)
반 면,
독성과관련된연구는극히한정적이며,
현재까지GLP
기 Table 4. Effect of the acute oral administration of PRT on the body weight of beagle dogsp.o. Groups
[Dosage (mg/kg)] Sex Animal no. Body weight (kg)
1 4 7 15 Gain
First
G1 (250) Male 1 7.38 7.54 7.80 - 0.42
Female 3 6.30 6.40 6.76 - 0.46
G2 (500) Male 2 7.76 8.02 8.24 - 0.48
Female 4 6.64 6.78 6.96 - 0.32
Second
G1 (500) Male 1 7.80 7.88 8.12 8.06 0.26
Female 3 6.59 6.88 7.18 7.10 0.51
G2 (750) Male 2 8.20 8.28 8.48 8.52 0.32
Female 4 7.00 7.18 7.44 7.32 0.32
p.o., post-oral injection; PRT, high-purity phlorotannin preparation.
Table 5. Effect of the acute oral administration of PRT on the autopsy findings of beagle dogs Group
[Dosage (mg/kg)] Sex Animal no. Autopsy findings Frequency
Location Gross findings Death Survivors
G1 (250→500) Male 1 No gross findings 0 1
Female 3 No gross findings 0 1
G2 (500→750) Male 2 No gross findings 0 1
Female 4 No gross findings 0 1
PRT, high-purity phlorotannin preparation.
관에서
OECD
독성시험지침에따라시행된독성학적연구는 전무한상황이다.
따라서본연구에서는phlorotannin
의안전 성평가의일환으로PRT
를비글견에DE (dose escalation)
법 을이용하여단회경구투여하였을때나타나는급성독성의유 무와섭취량의한계를조사하기위하여식품의약품안전처의독 성시험가이드라인에따라GLP
기관으로부터독성시험을수행 하였다.
시험물질
PRT
를250
및500 mg/kg
의농도와500
및750 mg/
kg
의농도로각각1
마리의암수비글견에1
차및2
차투여한후 각각7
일및15
일간일반증상,
사망률,
체중측정및부검소견을 관찰하였다.
독성시험중시험물질PRT 500
및750 mg/kg
투 여군암수에서관찰된시험물질성상의일시적인구토는시험 물질에의한변화로,
일반적으로개는인두나위의자극으로쉽 게구토를일으키며,
특히비글견의구토는구토중추의발달로 인하여독성작용없이경미한위장관의자극에의해서유발되 기도한다(Ahn et al., 2001; Henrik et al., 2003).
또한,
본실험 에서는전신적인이상증상,
체중변화및부검소견에서의이상 이동반되지않았기에전신적인독성작용에의한것이아닌시 험물질고유의맛,
냄새등의물리적인특성에의한변화로사 료된다.
이상의결과로보아
PRT
의비글견에DE (dose escalation)
법 을이용한단회경구투여독성시험에서는500
및750 mg/kg
이 상으로과량적용된시험물질의물리적인자극에의해감수성 이큰개체에서구토증세가일부관찰되었으나,
모든투여군에 서사망예는전혀관찰되지않았으며일반적인임상증상에서 도아무런이상이발견되지않았다.
또한동물의사후부검결과 에서도각장기의독성학적인변화는관찰되지않았다.
따라서PRT
의비글견에서최소치사량은750 mg/kg
을상회할것으로 판단되며,
이는임상적용용량인500 mg/day
보다90
배높은 용량(
성인60 kg
기준)
으로본연구를통하여PRT
는별다른독 성이없는안전한물질인것으로판명되었다.
사 사
본 연구는 한국식품연구원
(E0131402)
과 중소기업청(G019 81)
의지원으로수행되었으며,
이에감사드립니다.
References
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