WO2015190643A1 - 부틸 피리디늄(butylpyridinium) 또는 이의 유도체를 포함하는 근력약화 관련 질환의 예방 또는 치료용 약학적 조성물 - Google Patents

부틸 피리디늄(butylpyridinium) 또는 이의 유도체를 포함하는 근력약화 관련 질환의 예방 또는 치료용 약학적 조성물 Download PDF

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cetylpyridinium
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권기선
박성섭
정선근
이광표
이승민
최정이
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SNU R&DB Foundation
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Definitions

  • the present invention provides a composition for promoting differentiation of myoblasts, including butylpyridinium, a derivative thereof, or a pharmaceutically acceptable salt thereof, a pharmaceutical composition for preventing or treating muscle weakness-related diseases, and muscle weakness.
  • the present invention relates to a food composition for preventing or improving a disease, a composition for strengthening strength, and a feed or feed additive for strengthening strength.
  • the present invention also relates to a method for promoting differentiation of myoblasts using butyl pyridinium, a derivative thereof, or a pharmaceutically acceptable salt thereof, a method for preparing differentiated myoblasts, and a method for treating muscle weakness-related diseases. .
  • sarcopenia which progresses with aging, muscle atrophy caused by imbalances in protein metabolism or decreased muscle use, starvation, wasting diseases (such as cancer), and aging. Acardiotrophy and the like.
  • Sarcopenia refers to a decrease in muscle strength due to a decrease in muscle mass during aging. In addition to a decrease in muscle mass, the most hallmark of myopathy, a change in the type of muscle fibers is also observed. As age increases, Type 1 and Type 2 decrease in similar proportions, whereas with Myotropia there is no significant change in Type 2 muscle fiber thickness, but Type 1 muscle fiber thickness decreases significantly. It has been reported that this sarcoma causes old age and dysfunction among the elderly.
  • Muscular dystrophy is caused by a variety of factors, but little research is available on each. Decreases or decreases growth hormone, changes in neurological changes, changes in physiological activity, changes in metabolism, increases in the amount of sex hormones or fats or catabolic cytokines, and balances of protein synthesis and differentiation Induced by change. Reducing satellite cell activation is one of the major causes of muscle mass loss, which is the hallmark of muscular dystrophy. Satellite cells are small mononuclear cells located between the basement membrane and the sarcolemma of the muscle fibers. They are activated by stimuli such as injury or movement and proliferate into myoblasts, and when differentiation progresses, they fuse with other cells to form multinucleated muscle fibers. Therefore, as the activity of satellite cells decreases, the ability to regenerate damaged muscles or the response to differentiation signals decreases, and as a result, muscle formation decreases.
  • Muscular atrophy is caused by malnutrition or long-term muscle inactivity, resulting in a breakdown in the balance of normal protein synthesis and degradation.
  • cardiac atrophy is caused by starvation, wasting diseases (cancer, etc.) and aging, myocardial fibers are thin and thin, and the nucleus is concentrated to become large and small.
  • muscle fascicles also lose volume, the entire heart becomes smaller, subcardiac adipose tissue decreases significantly, and coronary arteries are curved.
  • Consumable pigment appears as brown pigment at both ends of the nucleus of myocardial fibers, and the entire heart is brownish with reduction of adipose tissue.
  • DHEA dehydroepiandrosterone
  • SARMs Selective Androgen Receptor Modulators
  • stem cell therapy which separates satellite cells, differentiates them in vitro and introduces them into the body, and directly activates satellite cells in the body to promote muscle differentiation, thereby maintaining or strengthening muscles. It is emerging as a method to treat muscle weakness such as diminished syndrome (Shihuan Kuang, and Michael A. Rudnicki, Trends in Molecular Medicine 14, 82-31, 2008).
  • the present inventors have made diligent efforts to develop therapeutic agents for muscle weakness-related diseases that increase muscle mass by promoting differentiation of myoblasts and effectively restore muscle function. Butylpyridinium, derivatives thereof, or pharmaceuticals thereof The present invention was completed by confirming that the composition including an acceptable salt can be used for preventing or treating muscle weakness-related diseases by promoting differentiation of myoblasts.
  • One object of the present invention is to provide a composition for promoting differentiation of myoblasts.
  • Another object of the present invention is to provide a method for promoting differentiation of myoblasts.
  • Another object of the present invention is to provide a method for producing differentiated myoblasts.
  • Still another object of the present invention is to provide a pharmaceutical composition for preventing or treating muscle weakness-related diseases.
  • Still another object of the present invention is to provide a food composition for preventing or improving a muscle weakness-related disease.
  • Still another object of the present invention is to provide a composition for strengthening muscle strength.
  • Still another object of the present invention is to provide a feed for strengthening muscle or a feed additive.
  • Still another object of the present invention is to provide a method for treating muscle weakness-related diseases.
  • Butylpyridinium (Butylpyridinium), derivatives thereof, or pharmaceutically acceptable salts thereof according to the present invention may promote root differentiation of myoblasts to form root canals, thereby preventing muscle weakness and effectively improving muscle function. Can be. Therefore, the pharmaceutical composition including the same may be usefully used for the prevention or treatment of diseases related to muscle weakness.
  • Figure 1 shows the results of confirming the differentiation of butylpyridinium chloride and its derivatives Cetylpyridinium chloride and dodecylpyridinium chloride myeloid cell line C2C12 by phase contrast microscopy.
  • Figure 2 shows the results confirmed by the immunocytochemistry (Immunocytochemistry) of the differentiation of the root cell line C2C12 treated with butylpyridinium chloride and its derivatives cetylpyridinium chloride and dodecylpyridinium chloride.
  • FIG. 3 shows Western blot expression of myosin heavy chain 3 (MYH3) in myogenic cell lines C2C12 treated with ethylpyridinium chloride, butylpyridinium chloride, dodecylpyridinium chloride, cetylpyridinium chloride and cetylpyridinium bromide. blot) shows the results.
  • MYH3 myosin heavy chain 3
  • Figure 5 shows the effect of improving the equilibrium capacity of mice by the treatment of butylpyridinium chloride in comparison with before and after muscle immobilization period.
  • Figure 6 shows the endurance improvement effect of the mouse by treatment of butylpyridinium chloride in comparison with before and after muscle immobilization period.
  • Figure 8 shows the effect of improving the equilibrium capacity of mice by treatment of cetylpyridinium chloride compared with before and after muscle immobilization period.
  • FIG. 9 shows the endurance improvement effect of mice treated with cetylpyridinium chloride in comparison with before and after muscle immobilization period.
  • one embodiment of the present invention is a composition for promoting differentiation of myoblast (myoblast) containing butyl pyridinium (Butylpyridinium), derivatives thereof, or a pharmaceutically acceptable salt thereof
  • myoblast myoblast
  • butyl pyridinium butylpyridinium
  • butylpyridinium is as shown in the following formula (1).
  • the term “derivative” refers to a compound that is changed to the extent that the structure and properties of the mother are not significantly changed by introducing, replacing, oxidizing or reducing a functional group in the butyl pyridinium.
  • an alkyl group having 4 carbon atoms bonded to the butyl pyridinium may be substituted with a functional group including an alkyl group having 4 or more carbon atoms.
  • it may be substituted with a functional group containing an alkyl group having 4 to 16 carbon atoms, and more specifically, may be substituted with a functional group including an alkyl group having 4, 12 or 16 carbon atoms, but is not limited thereto.
  • the derivative may be dodecylpyridinium substituted with an alkyl group having 12 carbon atoms, as shown in Formula 2 below.
  • the derivative may be cetylpyridinium substituted with an alkyl group having 16 carbon atoms, as shown in the following formula (3).
  • Cetylpyridinium is 1-hexadecylpyridinium, and is a form of a salt reacted with hydrochloric acid, bromine, etc., Cetylpyridinium chloride ), Cetylpyridinium bromide, or the like, may be present in the form of, but is not limited to the form of the salt.
  • butylpyridinium is known to exhibit an excellent effect on gum disease by sterilizing harmful bacteria in the oral cavity in the form of Cetylpyridinium chloride.
  • myoblast differentiation is known.
  • butyl pyridinium butylpyridinium
  • dodecyl pyridinium Dodecylpyridinium
  • the present inventors first identified the use of myoblast differentiation in butyl pyridinium, a derivative thereof, or a pharmaceutically acceptable salt thereof, thereby completing the present invention.
  • the term "pharmaceutically acceptable salt” refers to a formulation of a compound that does not cause severe irritation to the organism to which the compound is administered and does not impair the biological activity and properties of the compound.
  • the pharmaceutical salts include acids that form non-toxic acid addition salts containing pharmaceutically acceptable anions, for example inorganic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid, hydrobromic acid, hydroiodic acid, and the like, tartaric acid, formic acid, citric acid Sulfonic acids such as acetic acid, trichloroacetic acid, trichloroacetic acid, gluconic acid, benzoic acid, lactic acid, organic carbonic acid such as fumaric acid, maleic acid, salicylic acid, methanesulfonic acid, ethanesulfonic acid, benzenesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, etc.
  • carboxylic acid salts include metal salts or alkaline earth metal salts formed by lithium, sodium, potassium, calcium, magnesium, amino acid salts such as lysine, arginine, guanidine, dicyclohexylamine, N Organic salts such as -methyl-D-glucamine, tris (hydroxymethyl) methylamine, diethanolamine, choline and triethylamine and the like.
  • the salt is butylpyridinium chloride (Butylpyridinium Chloride), dodecylpyridinium chloride (Dodecylpyridinium Chloride), cetylpyridinium chloride (Cetylpyridinium Chloride), brominated butylpyridinium (Butylpyridinium Chloride), brominated dode Silpyridinium (Dodecylpyridinium Chloride) or cetylpyridinium bromide (Cetylpyridinium Bromide), but is not limited thereto.
  • progenitor cell differentiation is a process in which a mononuclear myoblast forms a multinuclear myotube through fusion.
  • Myoblasts corresponding to muscle precursor cells show Pax7 + markers when self-renewal, and Pax7 + / MyoD + when proliferating.
  • the cells of the differentiation stage forming the root canal can be distinguished using Pax7 - MyoD + MyoG + markers.
  • myogenic transcription factors such as myosin D (MyoD) is increased, and myosin G (MyoG) is increased in the middle stage.
  • Myosin Heavy Chain (MyHC) increases.
  • one embodiment of the present invention comprises butyl pyridinium (Butylpyridinium), derivatives thereof, or a pharmaceutically acceptable salt thereof in a concentration of 0.001 ⁇ M to 5.0 ⁇ M, composition for promoting differentiation of myoblasts. It is about.
  • the composition may be DMEM differentiation medium containing serum, but may be included without limitation as long as it is a medium or composition capable of promoting differentiation of myoblasts.
  • more specifically butyl pyridinium (Butylpyridinium), derivatives thereof, or a pharmaceutically acceptable salt thereof may be included in a concentration of 0.005 ⁇ M to 2.5 ⁇ M, most specifically 0.01 ⁇ M to 0.5 ⁇ M It can be included as.
  • the composition may further comprise additional substances required for cell culture or differentiation.
  • butyl pyridinium (Butylpyridinium), derivatives thereof, or a pharmaceutically acceptable salt thereof is less than 0.001 ⁇ M, concentrations may be too low to cause differentiation-promoting effects, and if it contains more than 5.0 ⁇ M toxicity May cause.
  • Another embodiment of the present invention relates to a method for promoting differentiation of myoblasts, comprising treating butyl pyridinium, a derivative thereof, or a pharmaceutically acceptable salt thereof to myoblasts.
  • Butylpyridinium, derivatives thereof or pharmaceutically acceptable salts thereof are as described above.
  • the method for promoting the differentiation of myoblasts may be treated by treating Cetylpyridinium (Cetylpyridinium), derivatives thereof, or a pharmaceutically acceptable salt thereof on myoblasts in vitro or in vivo.
  • Another embodiment of the present invention provides a method for producing differentiated myoblasts comprising the step of differentiating myoblasts by treating butyl pyridinium (Butylpyridinium), derivatives thereof, or pharmaceutically acceptable salts thereof to myoblasts. to provide.
  • butyl pyridinium butylpyridinium
  • derivatives thereof or pharmaceutically acceptable salts thereof to myoblasts. to provide.
  • Butylpyridinium, derivatives thereof or pharmaceutically acceptable salts thereof are as described above.
  • the production method of the present invention is to prepare a differentiated myoblast cell comprising the step of differentiating myoblast cells by treating butyl pyridinium (Butylpyridinium), derivatives thereof, or pharmaceutically acceptable salts thereof in vitro or in vivo myoblasts. It is characterized by.
  • the present invention can produce differentiated, myoblasts that can form myotubes and express MYH3 protein in vitro or in vivo.
  • Another embodiment of the present invention relates to a pharmaceutical composition for preventing or treating muscle weakness-related diseases, including butyl pyridinium, a derivative thereof, or a pharmaceutically acceptable salt thereof.
  • the concentration of butyl pyridinium, derivatives thereof, or pharmaceutically acceptable salts thereof is as described above.
  • muscle weakening means a state in which the strength of one or more muscles is reduced.
  • the muscle weakness may be limited to any one muscle, one side of the body, upper limb or lower limb, or may appear throughout the whole body.
  • subjective muscle weakness symptoms including muscle fatigue or muscle pain can be quantified in an objective manner through physical examination.
  • Muscle weakness-related diseases in the present invention means all diseases that can occur due to muscle weakness, for example, but not limited to muscle reduction, muscular dystrophy, muscle dystrophy (muscle dystrophy), or cardiac atrophy.
  • composition of the present invention can be used for the prevention or treatment of myotropenia, muscular atrophy, muscle dystrophy, or cardiac atrophy through promoting differentiation of myoblasts.
  • the myopathy of the present invention refers to a gradual decrease in skeletal muscle mass due to aging, which directly leads to a decrease in muscle strength, and as a result, a condition in which various physical functions may be reduced and impaired.
  • muscular dystrophy is asymmetrical contraction of the muscles of the extremities, causing progressive degeneration of motor nerve fibers and cells in the spinal cord, resulting in Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) and spinal progressive muscular dystrophy (Spinal). progressive muscular atrophy (SPMA).
  • ALS Amyotrophic lateral sclerosis
  • SPMA spinal progressive muscular dystrophy
  • Muscle dystrophy is a disease in which progressive muscle atrophy and muscle weakness appear, and pathologically refers to a degenerative myopathy characterized by necrosis of muscle fibers. Muscle membrane damage leads to muscle necrosis and degeneration, resulting in muscle weakness and atrophy.
  • the cardiac atrophy of the present invention is that the heart is contracted by external or internal factors, which can cause brown atrophy of the heart, which causes dryness and thinning of myocardial fibers when starvation, wasting disease, and deterioration cause a decrease in adipose tissue. have.
  • prevention means any action that inhibits or delays the onset of muscle weakness-related diseases by administration of the composition.
  • treatment refers to any action that improves or advantageously changes the symptoms caused by muscle weakness-related diseases by administration of the composition.
  • the pharmaceutical composition of the present invention the administration of the butyl pyridinium (Butylpyridinium), derivatives thereof, or a pharmaceutically acceptable salt thereof, specifically butylpyridinium chloride (Butylpyridinium Chloride), dodecylpyridinium Chloride (Dodecylpyridinium Chloride) ), Cetylpyridinium Chloride, Butylpyridinium Chloride, Dodecylpyridinium Chloride or Cetylpyridinium Bromide in addition to pharmaceutically acceptable carriers, excipients or diluents It may include.
  • the carrier, excipient and diluent may include lactose, dextrose, sucrose, sorbitol, mannitol, xylitol, erythritol, maltitol, starch, acacia rubber, alginate, gelatin, calcium phosphate, calcium silicate, cellulose, methyl cellulose, microcrystalline Cellulose, polyvinyl pyrrolidone, water, methylhydroxybenzoate, propylhydroxybenzoate, talc, magnesium stearate and mineral oil.
  • compositions of the present invention are prepared in pharmaceutical formulations using methods well known in the art to provide rapid, sustained or delayed release of butyl pyridinium, derivatives thereof, or pharmaceutically acceptable salts thereof.
  • the active ingredient is mixed or diluted with the carrier or enclosed in a carrier in the form of a container.
  • composition of the present invention may be applied in any formulation, but is preferably prepared for parenteral use.
  • Parenteral formulations may be in the form of sprays, such as injections, applications, aerosols, and the like.
  • Formulations for parenteral administration include sterile aqueous solutions, non-aqueous solvents, suspensions, emulsions, lyophilized formulations, suppositories.
  • non-aqueous solvent and suspending agent propylene glycol, polyethylene glycol, vegetable oils such as olive oil, injectable esters such as ethyl oleate and the like can be used.
  • butylpyridinium, derivatives thereof, or pharmaceutically acceptable salts thereof are mixed in water with stabilizers or buffers to prepare solutions or suspensions, which are intended for unit administration of ampoules or vials. It can be formulated as follows.
  • Butylpyridinium (Butylpyridinium), derivatives thereof, or a pharmaceutically acceptable salt thereof of the present invention can be directly applied to the site of the muscle weakness-related disease or subjects requiring strength strengthening After the production of differentiated myocytes by applying in vitro or in vivo myoblasts, the differentiated myoblasts can be injected into areas where muscle weakness-related diseases develop or in areas where muscle strength is needed. Can be.
  • composition may contain additional ingredients such as muscle weakness-related diseases, provided that butyl pyridinium, derivatives thereof, or pharmaceutically acceptable salts thereof do not interfere with the prevention or treatment of muscle weakness-related diseases.
  • additional ingredients such as muscle weakness-related diseases, provided that butyl pyridinium, derivatives thereof, or pharmaceutically acceptable salts thereof do not interfere with the prevention or treatment of muscle weakness-related diseases.
  • Substances known as therapeutic agents may be included.
  • the pharmaceutical composition of the present invention may be characterized by promoting differentiation of myoblasts.
  • myoblasts after treatment with cetylpyridinium chloride (Cetylpyridinium chloride), butylpyridinium chloride (Butylpyridinium chloride), dodecylpyridinium chloride (Dodecylpyridinium chloride) at the concentration of 0.2 ⁇ M to the source cells, myoblasts
  • DMSO negative control
  • FIG. 1 the differentiation promoting effect is very high (Figs.
  • butyl pyridinium (Butylpyridinium), derivatives thereof, or pharmaceutically acceptable salts thereof are effective for promoting differentiation of myoblasts and may be useful for the prophylactic treatment of diseases related to muscle weakness.
  • Another embodiment of the present invention relates to a food composition for preventing or ameliorating muscle weakness-related diseases including butyl pyridinium, a derivative thereof, or a food acceptable salt thereof.
  • the composition of the present invention may be used simultaneously or separately with a medicament for treating a disease before or after the onset of the muscle weakness-related disease in order to prevent or ameliorate the muscle weakness-related disease.
  • the concentration of butyl pyridinium, derivatives thereof, or food acceptable salts thereof is as described above.
  • the muscle weakness-related disease refers to any disease that can occur due to muscle weakness, for example, muscular dystrophy, muscle atrophy, muscle degeneration atrophy (muscle dystrophy) or cardiac atrophy, but is not limited thereto.
  • the food composition is characterized in that to promote the differentiation of myoblasts (Myoblasst).
  • the term 'improvement' means any action that at least reduces the parameters associated with the condition being treated, for example, the extent of symptoms.
  • the composition of the present invention when used as a food additive, the composition may be added as it is or used with other food or food ingredients, and may be appropriately used according to a conventional method.
  • the composition of the present invention in the manufacture of food or beverage may be added in an amount of up to 15% by weight, preferably up to 10% by weight relative to the raw material.
  • the active ingredient in the case of long-term intake for the purpose of health and hygiene or for health control, it may be below the above range, and since there is no problem in terms of safety, the active ingredient may be used in an amount above the above range.
  • Examples of the food to which the substance can be added include dairy products including meat, sausage, bread, chocolate, candy, snacks, confectionery, pizza, ramen, other noodles, gums, ice cream, various soups, drinks, tea, drinks, Alcoholic beverages and vitamin complexes, and includes all healthy foods in the conventional sense.
  • the health beverage composition of the present invention may contain various flavors or natural carbohydrates, etc. as additional components, as in the general beverage.
  • the natural carbohydrates described above may be used as monosaccharides such as glucose and fructose, disaccharides such as maltose and sucrose, and natural sweeteners such as dextrin and cyclodextrin, and synthetic sweeteners such as saccharin and aspartame.
  • the proportion of the natural carbohydrate can be appropriately determined by the choice of those skilled in the art.
  • the composition of the present invention includes various nutrients, vitamins, electrolytes, flavors, coloring agents, pectic acid and salts thereof, alginic acid and salts thereof, organic acids, protective colloidal thickeners, pH adjusting agents, stabilizers, preservatives, glycerin, alcohols, And a carbonation agent used for the carbonated beverage.
  • the composition of the present invention may contain a pulp for the production of natural fruit juices, fruit juice drinks and vegetable drinks. These components can be used independently or in combination. The proportion of such additives may also be appropriately selected by those skilled in the art.
  • Another embodiment of the present invention relates to a composition for strengthening muscles, including butyl pyridinium, a derivative thereof, or a pharmaceutically acceptable salt thereof.
  • compositions for strengthening muscle comprising butyl pyridinium (Butylpyridinium), derivatives thereof, or a food acceptable salt thereof.
  • stress strengthening refers to strengthening physical performance, increasing maximum endurance, increasing muscle mass, strengthening muscle recovery, reducing muscle fatigue, improving energy balance, or a combination thereof.
  • Butyl pyridinium (Butylpyridinium), derivatives thereof, or a pharmaceutical or food-pharmaceutically acceptable salt thereof composition of the present invention is to increase the muscle mass through the ability to differentiate myocytes into muscle cells to increase the total muscle mass Increase endurance, increase physical endurance, and reduce muscle fatigue. Also, because muscle cells can be replaced quickly, they can be quickly healed against muscle damage.
  • composition for strengthening muscle of the present invention may include a pharmaceutically acceptable carrier, excipient, or diluent in addition to the butyl pyridinium, a derivative thereof, or a pharmaceutically or food acceptable salt thereof for administration.
  • a pharmaceutically acceptable carrier, excipient or diluent is as described above.
  • composition for muscle strength of the present invention may be prepared in the form of a food composition or food additives, in particular in the form of a health food composition.
  • the food composition is as described above. Therefore, the composition for strengthening muscle strength of the present invention can be used in the form of supplements for muscle production, muscle strength of the general public as well as muscle reduction by aging.
  • Another embodiment of the present invention relates to a muscle strength feed or feed additive comprising butyl pyridinium (Butylpyridinium), derivatives thereof, or a pharmaceutically acceptable salt thereof.
  • the term "feed” means a substance supplying organic or inorganic nutrients necessary for maintaining the life of an animal.
  • the feed includes nutrients such as energy, proteins, lipids, vitamins and minerals required by animals such as livestock, grains, fruits, food processing by-products, algae, fiber, oils, starches, gourds, It may be a vegetable feed such as grain by-products or animal feed such as proteins, minerals, oils, minerals, oils, single cell proteins, but is not limited thereto.
  • the 'feed additive' means a substance added to the feed to improve the productivity or health of the animal, but is not particularly limited to amino acids, vitamins, enzymes, flavors for promoting growth, disease prevention, etc. Agents, silicates, buffers, extractants, oligosaccharides and the like may be further included.
  • Butyl pyridinium (Butylpyridinium), a derivative thereof, or a pharmaceutically acceptable salt thereof contained in the muscle-strengthening feed or feed additive of the present invention is not particularly limited, but 0.001 to 1% (w / w) day It may be, specifically, may be 0.005 to 0.9% (w / w), more specifically may be 0.01 to 0.5% (w / w).
  • the treatment of muscle weakness-related diseases comprising the step of administering butyl pyridinium (Butylpyridinium), derivatives thereof, or a pharmaceutically acceptable salt thereof to a subject in need thereof It is about a method.
  • the muscle weakness-related disease refers to any disease that can occur due to muscle weakness, for example, muscular dystrophy, muscle atrophy, muscle degeneration atrophy (muscle dystrophy) or cardiac atrophy, but is not limited thereto.
  • C2Cl2 is a myogenic cell line obtained from live mice of C3H species and is widely used for myocyte differentiation studies.
  • the C2C12 cells are cultured in a general cell culture medium and a differentiation medium, respectively.
  • DMEM with 10% fetal bovine serum was used as a normal cell culture medium (GM), and DMEM containing 2% horse serum as a differentiation medium (DM) was used. Used.
  • the differentiation medium was treated with DMSO, cetylpyridinium chloride (0.2 uM), butylpyridinium chloride (0.2 uM) and dodecylpyridinium chloride (0.2 uM), respectively. Differentiation was induced for 3 days.
  • DMSO, cetylpyridinium chloride, butylpyridinium chloride, and dodecylpyridinium chloride were all purchased from Sigma Aldrich.
  • C2Cl2 cells were coated on 0.1% gelatin-coated cover glass to confirm the formation of a large amount of myotubes in myoblasts by butylpyridinium chloride and its derivatives cetylpyridinium chloride and dodecylpyridinium chloride.
  • the drug carriers DMSO, butylpyridinium chloride, cetylpyridinium chloride and dodecylpyridinium chloride were differentiated for 3 days with 0.2 ⁇ M treatment, and then observed under a phase contrast microscope.
  • C2Cl2 cells were differentiated for 3 days in 0.1% gelatin coated cover glass. After washing the cells with 1 X PBS, fixed with 3.7% paraformaldehyde (paraformaldehyde) at room temperature for 15 minutes, washed three times with 1X PBS, then added permeabilization buffer and reaction at room temperature for 15 minutes. I was. Again washed 3 times with 1X PBS and reacted with PBST (blocking uffer, PBS containing 0.5% Tween 20) containing 1% BSA for 30 minutes to inhibit the unspecific antibody binding. A primary antibody (SC-20641, Santa Cruz Biotechnology) against MYH3 was added 1: 500 diluted in blocking buffer, and then reacted at room temperature for 1 hour.
  • PBST blocking uffer, PBS containing 0.5% Tween 20
  • a secondary antibody Goat anti-Rabbit IgG-HRP diluted 1: 5000 was added to the blocking buffer and reacted at room temperature for 1 hour, followed by three times with 1X PBS. Washed. The cover glass was placed on the slide glass and photographed with a fluorescence microscope to analyze the results.
  • C2C12 cells were cultured in culture medium for 24 hours, followed by DMSO (control), ethylpyridinium chloride, butylpyridinium chloride, dodecylpyridinium chloride, cetylpyridinium chloride, and cetylpyryl bromide, respectively.
  • Differentiation was induced by daily treatment of 0.2 ⁇ M.
  • cells were obtained and centrifuged for 3 minutes at 1200 rpm.
  • 100ul Lysis buffer was added to the cells, followed by sonication and centrifugation at 3000 rpm for 10 minutes to obtain a water-soluble protein, and 4 X sample buffer was added to the solution in boiling water. The reaction was carried out for a minute.
  • the secondary antibody was diluted 1: 5000 in TTBS containing 5% skim milk, and then reacted at room temperature for 2 hours, washed 5 times with TTBS for 5 minutes, and then ECL (Enhanced Chemiluminescent solution, Pierce) was added. Thereafter, the membrane was exposed to an X-ray film to confirm the amount of protein.
  • ECL Enhanced Chemiluminescent solution, Pierce
  • the protein of MYH3 did not increase in ethylpyridinium chloride having two carbon skeletons, one of the derivatives of butylpyridinium chloride. From this, it can be seen that only derivatives having four or more carbon skeletons among the derivatives of butylpyridinium are effective.
  • mice used 20 C57BL / 6 male mice 6 weeks old. Experimental animals were divided into control groups that were assigned similar weights to 10 animals and control groups administered with butylpyridinium chloride (Butylpyridinium Chloride).
  • Butyl pyridinium chloride was dissolved in distilled water in the experimental group to prepare 15 mg / kg orally administered. Administration was continued even during the period of muscle immobilization described below.
  • mice we used a tibialis anterior muscle immobilization protocol to induce muscle regeneration in mice.
  • This method uses a medical staple to fix the thighs and shins on one leg of the mouse to prevent it from moving, and it is left to rest for three days before releasing the fixed legs. If you can't use the leg muscles by casting on the legs, the muscle is lost. This is a way to induce muscle regeneration by freezing the muscles so that they can be lost and moved again.
  • muscle immobilization of the muscles of the forearm muscles was restricted for 3 days (muscle immobilization) to induce muscle damage, and then release the muscles to be regenerated.
  • the grip force was measured using a gripper tester for the mouse of BIOSEB.
  • the mouse was placed on the wire mesh attached to the instrument panel to monitor the strength of the force, and the force of the mouse to hold the wire mesh was measured while pulling the tail downward. The average value shown five times in succession was used.
  • the motion was applied using a rotarod device consisting of six partitions with a diameter of 7 cm and 15 cm, and a cylindrical rod with a height of 60 cm. Starting at a rotational speed of 10 rpm and accelerating until reaching a speed of up to 40 rpm for 5 minutes, the time remaining in the rotarod without the mouse falling was measured. The average value of three times of 15 minutes rest and exercise was measured again.
  • mice were run in isolated lanes each time, and the time until the mouse was exhausted, i.e. determined to be unwilling to run, was measured. The determination that there was no willingness to run was recorded as the mouse was exhausted after 10 seconds of non-runing outside the lane. This experiment could not be repeated for the same mouse.
  • the mouse was placed on the device and started at a speed of 8 rpm, accelerated by 2 rpm every 10 minutes, and run at a maximum of 18 rpm. Starting with no inclination, the tilt was increased by 5 degrees every 30 minutes.
  • cetylpyridinium chloride was orally administered to 20 C57BL / 6 male mice at 50 mg / kg for 2 weeks and before and after exercise restriction. The ability improvement was confirmed.
  • Example 8 The test was conducted in the same manner as in Example 4-2, and when cetylpyridinium chloride was administered, it was confirmed that the exercise ability to maintain a sense of equilibrium was improved after muscle immobilization rather than the control group (Fig. 8).
  • Example 4-3 The test was conducted in the same manner as in Example 4-3, and when cetylpyridinium chloride was administered, it was found that the endurance was improved compared to the control group after muscle immobilization (FIG. 9).

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Abstract

본 발명은 부틸 피리디늄(Butylpyridinium), 이의 유도체, 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염을 포함하는 근원세포(myoblast)의 분화 촉진용 조성물, 근력 약화 관련 질환의 예방 또는 치료용 약학적 조성물, 근력 약화 관련 질환의 예방 또는 개선용 식품 조성물, 근력강화용 조성물 및 근력 강화용 사료 또는 사료 첨가제에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 부틸 피리디늄(Butylpyridinium), 이의 유도체, 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염을 이용한 근원세포의 분화 촉진 방법, 분화된 근원세포의 제조방법 및 근력 약화 관련 질환의 치료방법에 관한 것이다.

Description

부틸 피리디늄(BUTYLPYRIDINIUM) 또는 이의 유도체를 포함하는 근력약화 관련 질환의 예방 또는 치료용 약학적 조성물
본 발명은 부틸 피리디늄(Butylpyridinium), 이의 유도체, 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염을 포함하는 근원세포(myoblast)의 분화 촉진용 조성물, 근력 약화 관련 질환의 예방 또는 치료용 약학 조성물, 근력 약화 관련 질환의 예방 또는 개선용 식품 조성물, 근력강화용 조성물 및 근력 강화용 사료 또는 사료 첨가제에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 부틸 피리디늄(Butylpyridinium), 이의 유도체, 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염을 이용한 근원세포의 분화 촉진 방법, 분화된 근원세포의 제조방법 및 근력 약화 관련 질환의 치료방법에 관한 것이다.
근력의 약화를 유발하는 질환은 노화와 함께 진행되는 근감소증(sarcopenia), 단백질 대사의 불균형이나 근육사용 감소에서 유발되는 근위축증(muscle atrophy), 기아, 소모성질환(암 등), 노화와 함께 진행되는 심위축증(acardiotrophy)등이 있다.
근감소증(sarcopenia)은 노화가 진행되는 동안 근육량(skletal muscle mass) 감소에 따른 근력의 저하를 일컫는다. 근감소증의 가장 큰 특징인 근육량의 감소뿐만이 아니라, 근섬유의 종류 변화도 관찰된다. 나이가 들어가면 타입 1과 타입 2가 비슷한 비율로 감소하는데 반해, 근감소증이 오면 타입 2의 근섬유 두께에는 큰 변화가 없지만 타입 1 근섬유 두께는 눈에 띄게 감소한다. 이러한 근감소증은 노인들 사이에서 일어나는 노쇠와 기능 장애를 유발한다고 보고되고 있다.
근감소증은 다양한 요인에 의해 유발되나, 각각의 요인들에 대한 연구는 아직 미진하다. 성장 호르몬의 감소 또는 신경학적 변화(neurological change), 생리활성(pysical activity)의 변화, 대사의 변화, 성호르몬의 양 또는 지방이나 카타볼릭 싸이토카인(catabolic cytokines)의 증가와 단백질의 합성과 분화의 균형 변화에 의해 유도된다. 근감소증의 가장 큰 특징인 근육량 감소의 원인으로는 위성 세포의 활성 (satellite cell activation) 감소가 중요한 원인으로 손꼽힌다. 위성 세포란, 기저막(basement membrane)과 근섬유의 근(sarcolemma) 사이에 위치하고 있는 작은 단핵 세포이다. 이들은 부상 또는 운동과 같은 자극에 의해 활성화되어 근원세포(myoblast)로 증식하며, 분화가 진행되면 다른 세포와 융합되어 다핵의 근섬유를 형성한다. 따라서 위성 세포의 활성이 감소함에 따라 손상된 근육을 재생하는 능력이나 분화 신호에 대한 반응이 떨어지게 되고 그 결과 근육 형성이 저하된다.
근위축증(Muscle atrophy)은 영양결핍이나 장기간 근육을 사용하지 않은 경우에 유발되는데 정상적인 단백질의 합성과 분해의 균형이 붕괴되어 단백질이 분해됨으로서 나타나게 된다.
한편, 심위축증(acardiotrophy)은 기아, 소모성질환(암등), 노쇠했을 때 유발되는데 심근섬유는 마르고 가늘어 지고 핵은 농축되어 대소부동이 된다. 따라서 근속(muscle fascicle)도 용적이 줄고 심장 전체가 작아지며 심외막하의 지방조직은 뚜렷하게 감소하고 관상동맥은 굽어진다. 심근섬유의 핵 양단에 갈색의 색소로서 소모성 색소(리포푸스친)가 나타나고 지방조직의 감소와 함께 심장 전체가 갈색조를 나타낸다.
근감소증의 치료방법으로는 크게 3가지를 들 수가 있다. 첫 번째는 운동이다. 운동은 단기적으로 골격근의 단백질 합성 능력을 증가시키며, 노인들의 근육의 힘이나 운동성을 증가시킨다고 보고되고 있다. 그러나 장기적 치료방법에 부적절하다. 두 번째는 약물치료로서 테스토스테론(Testosterone) 또는 아나볼릭 스테로이드(anabolic steroid)의 사용이 가능하나 이는 여성에게는 남성화를 유도하며, 남성의 경우 전립선 증상(prostate symptoms) 등 부작용을 나타낸다. 다른 승인된 처방법으로 DHEA(dehydroepiandrosterone) 와 성장 호르몬이 있는데 SARMs(Selective Androgen Receptor Modulators)을 포함하는 부위에서 치료법으로 가능하다는 연구가 보고된 바 있다(D.D. Thompson, J. Musculoskelet Neuronal Interact 7, 344-345, 2007). 또한 식이요법이 치료법으로 알려져 있지만 영양평가에 의하면 영양실조나, 현대 식습관은 적당한 총체질량(total body mass)을 유지하기 위해 부적절하다.
최근에는 위성 세포를 분리하여 체외에서 분화시킨 후 체내에 도입시키는 줄기세포치료법(stem cell therapy)과 직접 체내의 위성 세포를 활성화하여 근육 분화(myogenesis)를 촉진시켜 근육을 유지하거나 강화시키는 방법이 근감소증과 같은 근력약화를 치료할 수 있는 방법으로 대두되고 있다 (Shihuan Kuang, and Michael A. Rudnicki, Trends in Molecular Medicine 14, 82-31, 2008).
따라서 근육의 근력약화 관련 질환을 치료하기 위해 보다 근본적이며 부작용이 없는 치료방법으로 근원세포를 분화하는 방법이 요구되며, 이에 따라 근원세포의 분화를 촉진할 수 있는 물질의 개발이 필요한 실정이다.
본 발명자들은 근원세포의 분화를 촉진함으로써 근육량을 증가시키고, 근육기능을 효과적으로 회복시키는 근육의 근력 약화 관련 질환 치료제를 개발하기 위해 예의 노력한 결과, 부틸 피리디늄(Butylpyridinium), 이의 유도체, 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염을 포함하는 조성물이 근원세포의 분화를 촉진하여 근력약화 관련 질환의 예방 또는 치료에 사용될 수 있음을 확인함으로써 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 하나의 목적은 근원세포(myoblast)의 분화 촉진용 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 근원세포의 분화 촉진 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 분화된 근원세포의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 근육의 근력 약화 관련 질환의 예방 또는 치료용 약학 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 근육의 근력 약화 관련 질환의 예방 또는 개선용 식품 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 근력강화용 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 근력 강화용 사료 또는 사료 첨가제를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 근력 약화 관련 질환의 치료방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 부틸 피리디늄(Butylpyridinium), 이의 유도체, 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염은 근원세포의 분화를 촉진하여 근관을 형성할 수 있으므로 근육 약화를 방지할 뿐만 아니라, 효과적으로 근육 기능을 개선할 수 있다. 따라서 이를 포함하는 약학적 조성물은 근육 약화 관련 질환의 예방 또는 치료에 유용하게 사용될 수 있다.
도 1은 염화 부틸피리디늄과 이의 유도체인 염화 세틸피리디늄 및 염화 도데실피리디늄을 처리한 근원세포주 C2C12의 분화를 위상차현미경(phase contrast microscopy)으로 확인한 결과를 나타낸 것이다.
도 2는 염화 부틸피리디늄과 이의 유도체인 염화 세틸피리디늄 및 염화 도데실피리디늄을 처리한 근원세포주 C2C12의 분화를 면역세포화학법 (Immunocytochemistry)으로 확인한 결과를 나타낸 것이다.
도 3은 염화 에틸피리디늄, 염화 부틸피리디늄, 염화 도데실피리디늄, 염화 세틸피리디늄 및 브롬화 세틸피리디늄을 처리한 근원세포주 C2C12에서의 마이오신 중쇄 3(MYH3)의 발현을 웨스턴 블랏(western blot)으로 확인한 결과를 나타낸 것이다.
도 4는 염화 부틸피리디늄의 처리에 의한 마우스의 악력 향상효과를 근육 운동제한(muscle immobilization) 기간 전후를 비교하여 나타낸 것이다.
도 5는 염화 부틸피리디늄의 처리에 의한 마우스의 평형능력 향상효과를 근육 운동제한(muscle immobilization) 기간 전후를 비교하여 나타낸 것이다.
도 6은 염화 부틸피리디늄의 처리에 의한 마우스의 지구력 향상효과를 근육 운동제한(muscle immobilization) 기간 전후를 비교하여 나타낸 것이다.
도 7은 염화 세틸피리디늄의 처리에 의한 마우스의 악력 향상효과를 근육 운동제한(muscle immobilization) 기간 전후를 비교하여 나타낸 것이다.
도 8은 염화 세틸피리디늄의 처리에 의한 마우스의 평형능력 향상효과를 근육 운동제한(muscle immobilization) 기간 전후를 비교하여 나타낸 것이다.
도 9는 염화 세틸피리디늄의 처리에 의한 마우스의 지구력 향상효과를 근육 운동제한(muscle immobilization) 기간 전후를 비교하여 나타낸 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 하나의 양태로서, 본 발명의 일구현예는 부틸 피리디늄(Butylpyridinium), 이의 유도체, 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염을 포함하는 근원세포(myoblast)의 분화 촉진용 조성물에 관한 것으로, 부틸 피리디늄(Butylpyridinium)은 하기 화학식 1에 나타난 바와 같다.
화학식 1
Figure PCTKR2014006416-appb-C000001
본 발명에서 사용되는 용어 “유도체”란, 상기 부틸 피리디늄(Butylpyridinium)에 작용기를 도입, 치환, 산화, 환원 등에 의해서 모체의 구조와 성질을 대폭적으로 변화시키지 않는 한도에서 변화시킨 화합물을 의미한다. 예를 들어, 상기 부틸 피리디늄(Butylpyridinium)에 결합한 탄소수 4의 알킬 그룹을 탄소수 4 이상의 알킬 그룹을 포함하는 작용기로 치환할 수 있다. 구체적으로는 탄소수 4 내지 16의 알킬 그룹을 포함하는 작용기로 치환할 수 있으며, 더욱 구체적으로는 탄소수 4, 12 또는 16의 알킬 그룹을 포함하는 작용기로 치환할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
구체적으로, 상기 유도체는 탄소수 12의 알킬 그룹으로 치환된 도데실 피리디늄(Dodecylpyridinium)일 수 있으며, 하기 화학식 2에 나타난 바와 같다.
화학식 2
Figure PCTKR2014006416-appb-C000002
또한, 상기 유도체는 탄소수 16의 알킬 그룹으로 치환된 세틸 피리디늄(Cetylpyridinium)일 수 있으며, 하기 화학식 3에 나타난 바와 같다.
화학식 3
Figure PCTKR2014006416-appb-C000003
상기 세틸 피리디늄(Cetylpyridinium)의 International Union of Pure and Applied Chemistry(IUPAC) 명칭은 1-헥사데실피리디늄(1-Hexadecylpyridinium)이며, 염산, 브롬 등과 반응한 염의 형태인 염화 세틸 피리디늄(Cetylpyridinium chloride), 브롬화 세틸 피리디늄(Cetylpyridinium bromide) 등의 형태로 존재할 수 있으며, 상기 염의 형태에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에서 부틸 피리디늄(Butylpyridinium)의 유도체 중 하나인, “세틸 피리디늄(Cetylpyridinium)”은 염화 세틸피리디늄(Cetylpyridinium chloride)의 형태로 구강 내 유해균을 살균하여 잇몸질환에 탁월한 효과를 나타내는 것으로 알려진 바 있으나, 근원세포 분화와의 연관성에 대해서는 알려진 바가 없었다. 또한, 부틸 피리디늄(Butylpyridinium), 도데실 피리디늄(Dodecylpyridinium) 등 역시 근원세포 분화와의 연관성에 대해서는 알려진 바가 없었다. 이에, 본 발명자들은 부틸 피리디늄(Butylpyridinium), 이의 유도체 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염에 근원세포 분화 용도가 있음을 최초로 규명하여, 본 발명을 완성하였다.
본 발명에서 사용되는 용어 “약학적으로 허용 가능한 염”이란, 화합물이 투여되는 유기체에 심각한 자극을 유발하지 않고 화합물의 생물학적 활성과 물성들을 손상시키지 않는 화합물의 제형을 의미한다. 상기 약학적 염은, 약학적으로 허용되는 음이온을 함유하는 무독성 산부가염을 형성하는 산, 예를 들어, 염산, 황산, 질산, 인산, 브롬화수소산, 요오드화수소산 등과 같은 무기산, 타타르산, 포름산, 시트르산, 아세트산, 트리클로로아세트산, 트리플로로아세트산, 글루콘산, 벤조산, 락트산, 푸마르산, 말레인산, 살리신산 등과 같은 유기 카본산, 메탄설폰산, 에탄술폰산, 벤젠설폰산, p-톨루엔설폰산 등과 같은 설폰산 등에 의해 형성된 산부가염이 포함될 수 있다. 예를 들어, 약학적으로 허용되는 카르복실산 염에는, 리튬, 나트륨, 칼륨, 칼슘, 마그네슘 등에 의해 형성된 금속염 또는 알칼리 토금속 염, 라이신, 아르지닌, 구아니딘 등의 아미노산 염, 디시클로헥실아민, N-메틸-D-글루카민, 트리스(히드록시메틸) 메틸아민, 디에탄올아민, 콜린 및 트리에틸아민 등과 같은 유기염 등이 포함될 수 있다.
본 발명의 구체적인 일구현예로서 상기 염은 염화 부틸피리디늄(Butylpyridinium Chloride), 염화 도데실피리디늄(Dodecylpyridinium Chloride), 염화 세틸피리디늄(Cetylpyridinium Chloride), 브롬화 부틸피리디늄(Butylpyridinium Chloride), 브롬화 도데실피리디늄(Dodecylpyridinium Chloride) 또는 브롬화 세틸피리디늄(Cetylpyridinium Bromide) 일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명에서 사용되는 용어,“근원세포 분화”란, 단핵인 근원세포(myoblast)가 융합을 통해 다핵의 근관(myotube)를 형성하는 과정이다. 근육 전구체 세포에 해당하는 근원세포는 자기복제(self-renewal) 하는 경우에는 Pax7+ 마커를 나타내며, 증식하는 경우 Pax7+/MyoD+를 나타낸다. 근관을 형성하는 분화단계의 세포는 Pax7- MyoD+ MyoG+ 마커를 이용하여 구분할 수 있다. 상기 근관을 형성하는 분화 초기단계의 세포는 마이오신 D(MyoD)와 같은 근원성 전사인자(myogenic transcription factor)의 발현이 증가하며, 중기에는 마이오신 G(MyoG)가 증가한다. 분화가 거의 끝나는 후기에는 마이오신 중쇄(MyHC, Myosin Heavy Chain)의 발현이 증가한다.
구체적으로, 본 발명의 일구현예는 부틸 피리디늄(Butylpyridinium), 이의 유도체, 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염을 0.001μM 내지 5.0μM 의 농도로 포함하는, 근원세포(myoblast)의 분화 촉진용 조성물에 관한 것이다. 상기 조성물은 혈청이 포함된 DMEM 분화용 배지일 수 있으나, 근원세포의 분화를 촉진할 수 있는 배지 또는 조성물이면 제한없이 포함될 수 있다. 상기 조성물에 있어서, 더욱 구체적으로 부틸 피리디늄(Butylpyridinium), 이의 유도체, 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염을 0.005 μM 내지 2.5μM의 농도로 포함할 수 있으며, 가장 구체적으로 0.01μM 내지 0.5μM의 농도로 포함할 수 있다. 또한, 상기 조성물은 세포배양 또는 분화에 필요한 부가적인 물질을 더욱 포함할 수 있다.
부틸 피리디늄(Butylpyridinium), 이의 유도체, 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염을 0.001μM 미만으로 포함하는 경우, 농도가 너무 낮아 분화촉진 효과가 떨어지는 문제가 생길 수 있으며, 5.0μM 초과로 포함하는 경우 독성을 야기할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일구현예는 부틸 피리디늄(Butylpyridinium), 이의 유도체, 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염을 근원세포(myoblast)에 처리하는 단계를 포함하는, 근원세포의 분화 촉진 방법에 관한 것이다. 부틸 피리디늄 (Butylpyridinium), 이의 유도체 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염은 상기에서 설명한 바와 같다. 구체적으로, 상기 근원세포의 분화 촉진 방법은 세틸 피리디늄(Cetylpyridinium), 이의 유도체 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염을 체외 또는 체내 근원세포에 처리하여 분화를 촉진할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일구현예는 부틸 피리디늄(Butylpyridinium), 이의 유도체, 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염을 근원세포에 처리하여 근원세포를 분화시키는 단계를 포함하는 분화된 근원세포의 제조방법을 제공한다.
부틸 피리디늄 (Butylpyridinium), 이의 유도체 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염은 상기에서 설명한 바와 같다. 본 발명의 상기 제조방법은 부틸 피리디늄(Butylpyridinium), 이의 유도체, 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염을 체외 또는 체내 근원세포에 처리하여 근원세포를 분화시키는 단계를 포함하는 분화된 근원세포를 제조하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에서는 염화 세틸피리디늄(Cetylpyridinium chloride), 염화 부틸피리디늄(Butylpyridinium chloride), 염화 도데실피리디늄(Dodecylpyridinium chloride)을 각각 근원세포에 0.2μM의 농도로 처리한 후, 근원세포의 분화정도를 위상차 현미경 (Phase Contrast microscopy)으로 관찰한 결과, 음성 대조군(DMSO)에 비해 분화가 촉진되어 근관이 다수 형성되는 것을 확인하였으며(도 1), 면역세포화학법 및 웨스턴 블랏을 통해서도 근세포 분화 촉진 효과가 매우 높음을 확인하였다(도 2 및 도 3).
따라서, 본 발명은 근관을 형성할 수 있으며 MYH3 단백질을 발현하는 분화된, 근원세포를 체외 또는 체내에서 제조할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일구현예는 부틸 피리디늄(Butylpyridinium), 이의 유도체, 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염을 포함하는 근력 약화 관련 질환의 예방 또는 치료용 약학 조성물에 관한 것이다. 부틸 피리디늄(Butylpyridinium), 이의 유도체, 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염의 농도는 상기에서 설명한 바와 같다.
본 발명에서 사용된 용어 "근력 약화"란 한 개 또는 그 이상의 근육의 힘이 감소된 상태를 의미한다. 상기 근력 약화는 어느 한 근육이나, 몸의 한쪽, 상지나 하지 등에 국한될 수도 있고, 전신에 걸쳐 나타날 수도 있다. 또한 근피로나 근육통을 포함하는 주관적인 근력 약화 증상은 이학적 검진을 통해 객관적인 방법으로 정량화될 수 있다.
본 발명에서 근력 약화 관련 질환이란 근력약화로 인해 발생할 수 있는 모든 질환을 의미하며, 예를 들어 근감소증, 근위축증, 근육 퇴행 위축(muscle dystrophy), 또는 심위축증을 들 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
따라서, 본 발명의 조성물은 근원세포의 분화 촉진을 통해 근감소증, 근위축증, 근육 퇴행 위축(muscle dystrophy), 또는 심위축증의 예방 또는 치료용으로 사용될 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 근감소증이란, 노화에 따른 점진적인 골격 근육량의 감소를 의미하는 것으로서, 직접적으로 근력의 저하를 유발하며 그 결과 각종신체기능의 감소 및 장애를 일으킬 수 있는 상태를 의미한다.
또한 근위축증은 사지의 근육이 거의 좌우대칭적으로 점점 위축되어 가는 것으로서, 척수에 있는 운동신경섬유 및 세포의 진행성 변성을 유발하여 근위축성 측삭경화증(Amyotrophic lateral sclerosis, ALS)과 척수성 진행성 근위축증(Spinal progressive muscular atrophy, SPMA)을 일으킬 수 있다.
근육 퇴행 위축(muscle dystrophy)이란, 점진적인 근위축과 근쇠약이 나타나는 질환으로서, 병리학적으로 근육섬유의 괴사를 특징으로 하는 퇴행성 근육병증을 의미한다. 근세포막의 손상으로 근육섬유의 괴사와 퇴행과정을 거쳐 근력저하 및 위축이 발생하게 된다.
본 발명의 심위축증은 심장이 외부적이거나 내부적인 요인에 의해서 위축되어 가는 것으로서, 기아, 소모성질환, 노쇠했을때 심근섬유가 마르고 가늘어져 지방조직의 감소를 유발하는 심장의 갈색위축 증세를 일으킬 수 있다.
본 발명에서 사용되는 용어, "예방"이란 상기 조성물의 투여에 의해 근육 약화 관련 질환을 억제시키거나 발병을 지연시키는 모든 행위를 의미한다.
본 발명에서 사용되는 용어, "치료"란 상기 조성물의 투여에 의해 근육 약화 관련질환에 의한 증세가 호전되거나 이롭게 변경되는 모든 행위를 의미한다.
본 발명의 약학적 조성물은 투여를 위하여, 상기 부틸 피리디늄(Butylpyridinium), 이의 유도체, 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염, 구체적으로 염화 부틸피리디늄(Butylpyridinium Chloride), 염화 도데실피리디늄(Dodecylpyridinium Chloride), 염화 세틸피리디늄(Cetylpyridinium Chloride), 브롬화 부틸피리디늄(Butylpyridinium Chloride), 브롬화 도데실피리디늄(Dodecylpyridinium Chloride) 또는 브롬화 세틸피리디늄(Cetylpyridinium Bromide) 이외에 약학적으로 허용 가능한 담체, 부형제 또는 희석제를 포함할 수 있다. 상기 담체, 부형제 및 희석제로는 락토즈, 덱스트로즈, 수크로스, 솔비톨, 만니톨, 자일리톨, 에리스리톨, 말티톨, 전분, 아카시아 고무, 알지네이트, 젤라틴, 칼슘 포스페이트, 칼슘 실리케이트, 셀룰로즈, 메틸 셀룰로즈, 미정질 셀룰로스, 폴리비닐 피롤리돈, 물, 메틸히드록시벤조에이트, 프로필히드록시벤조에이트, 탈크, 마그네슘 스테아레이트 및 광물유를 들 수 있다.
본 발명의 약학적 조성물은 부틸 피리디늄(Butylpyridinium), 이의 유도체, 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염의 신속, 지속 또는 지연된 방출을 제공할 수 있도록 당업계에 잘 알려진 방법을 사용하여 약학적 제형으로 제조될 수 있다. 제형의 제조에 있어서, 활성 성분을 담체와 함께 혼합 또는 희석하거나, 용기 형태의 담체 내에 봉입시키는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 약학적 조성물은 어떠한 제형으로도 적용가능하나, 비경구용으로 제조하는 것이 바람직하다. 비경구용 제형으로는 주사용, 도포용, 에어로졸 등의 스프레이 형일 수 있다.
비경구 투여를 위한 제제에는 멸균된 수용액, 비수성 용제, 현탁제, 유제, 동결건조 제제, 좌제가 포함된다. 비수성 용제, 현탁제로는 프로필렌글리콜(propylene glycol), 폴리에틸렌 글리콜, 올리브 오일과 같은 식물성 기름, 에틸올레이트와 같은 주사 가능한 에스테르 등이 사용될 수 있다.
주사형 제형으로 제제화하기 위해서는 부틸 피리디늄(Butylpyridinium), 이의 유도체, 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염을 안정제 또는 완충제와 함께 물에서 혼합하여 용액 또는 현탁액으로 제조하고, 이를 앰플 또는 바이알의 단위 투여용으로 제제할 수 있다.
본 발명의 부틸 피리디늄(Butylpyridinium), 이의 유도체, 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염을 포함하는 약학적 조성물은 근력 약화 관련 질환이 발병한 개체 또는 발병 가능성이 있는 개체의 근력 강화가 필요한 부위에 직접 주입될 수 있으며, 체외 또는 체내 근원세포에 적용하여 분화된 근원세포를 제조한 후, 분화된 근원세포를 근력 약화 관련 질환이 발병한 개체 또는 발병 가능성이 있는 개체의 근력 강화가 필요한 부위에 주입할 수 있다.
또한, 상기 조성물에는 부틸 피리디늄(Butylpyridinium), 이의 유도체, 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염이 근력 약화 관련 질환의 예방 또는 치료에 방해가 되지 않는 한, 추가 성분 예를 들어, 근력 약화 관련 질환의 치료제로 알려져 있는 물질들이 포함될 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 약학적 조성물은 근원세포의 분화를 촉진하는 것을 특징으로 할 수 있다. 본 발명의 일실시예에서는 염화 세틸피리디늄(Cetylpyridinium chloride), 염화 부틸피리디늄(Butylpyridinium chloride), 염화 도데실피리디늄(Dodecylpyridinium chloride)을 각각 근원세포에 0.2μM의 농도로 처리한 후, 근원세포의 분화정도를 위상차 현미경 (Phase Contrast microscopy)으로 관찰한 결과, 음성 대조군(DMSO)에 비해 분화가 촉진되어 근관이 다수 형성되는 것을 확인하였으며(도 1), 면역세포화학법 및 웨스턴 블랏을 통해서도 근세포 분화 촉진 효과가 매우 높음을 확인하였다(도 2 및 도 3). 또한, 전경골근 근육의 움직임을 3일간 제한 (muscle immobilization)하여 근육손상을 유도한 후 다시 풀어주고 근육이 재생되도록 하여 7일 후에 동일한 운동능력 향상 테스트를 통하여, 염화 세틸피리디늄을 투여한 실험군에서 근육 운동제한(muscle immobilization) 후에 대조군에 비해 악력이 감소하는 폭이 줄어드는 것을 확인하였으며(도 4), 평형감각을 유지하는 운동능력이 향상된 것을 확인하였고(도 5), 지구력이 향상된 것을 확인하였다(도 6).
이러한 결과를 통하여, 부틸 피리디늄(Butylpyridinium), 이의 유도체, 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염이 근원세포의 분화를 촉진하는데 효과적이며 근육 약화 관련 질환의 예방 치료에 유용할 수 있음을 알 수 있었다.
본 발명의 또 다른 일구현예는 부틸 피리디늄(Butylpyridinium), 이의 유도체, 또는 이의 식품학적으로 허용 가능한 염을 포함하는 근력 약화 관련 질환의 예방 또는 개선용 식품 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 조성물은 근육 약화 관련 질환을 예방 또는 개선하기 위하여 근육 약화 관련 질환의 발병 단계 이전 또는 발병 후, 질환 치료를 위한 약제와 동시에 또는 별개로서 사용될 수 있다. 부틸 피리디늄(Butylpyridinium), 이의 유도체, 또는 이의 식품학적으로 허용 가능한 염의 농도는 상기에서 설명한 바와 같다.
상기 근력 약화 관련 질환이란 근력약화로 인해 발생할 수 있는 모든 질환을 의미하며, 예를 들어 근감소증, 근위축증, 근육 퇴행 위축(muscle dystrophy) 또는 심위축증을 들 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 바람직하게, 상기 식품 조성물은 근원세포(Myoblasst)의 분화를 촉진하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 사용되는 용어 '개선'이란, 치료되는 상태와 관련된 파라미터, 예를 들면 증상의 정도를 적어도 감소시키는 모든 행위를 의미한다.
또한, 본 발명의 식품 조성물을 식품 첨가물로 사용할 경우, 상기 조성물을 그대로 첨가하거나 다른 식품 또는 식품 성분과 함께 사용될 수 있고, 통상적인 방법에 따라 적절하게 사용될 수 있다. 일반적으로, 식품 또는 음료의 제조시에 본 발명의 조성물은 원료에 대하여 15중량% 이하, 바람직하게는 10중량% 이하의 양으로 첨가될 수 있다. 그러나 건강 및 위생을 목적으로 하거나 또는 건강 조절을 목적으로 하는 장기간의 섭취의 경우에는 상기 범위 이하일 수 있으며, 안전성 면에서 아무런 문제가 없기 때문에 유효성분은 상기 범위 이상의 양으로도 사용될 수 있다.
상기 식품의 종류에는 특별한 제한은 없다. 상기 물질을 첨가할 수 있는 식품의 예로는 육류, 소세지, 빵, 쵸코렛, 캔디류, 스넥류, 과자류, 피자, 라면, 기타 면류, 껌류, 아이스크림류를 포함한 낙농제품, 각종 스프, 음료수, 차, 드링크제, 알콜 음료 및 비타민 복합제 등이 있으며, 통상적인 의미에서의 건강식품을 모두 포함 한다.
본 발명의 건강음료 조성물은 통상의 음료와 같이 여러 가지 향미제 또는 천연 탄수화물 등을 추가 성분으로서 함유할 수 있다. 상술한 천연 탄수화물은 포도당, 과당과 같은 모노사카라이드, 말토스, 슈크로스와 같은 디사카라이드, 및 덱스트린, 사이클로덱스트린과 같은 천연 감미제나, 사카린, 아스파르탐과 같은 합성 감미제 등을 사용할 수 있다. 상기 천연 탄수화물의 비율은 당업자의 선택에 의해 적절하게 결정될 수 있다.
상기 외에 본 발명의 조성물은 여러 가지 영양제, 비타민, 전해질, 풍미제, 착색제, 펙트산 및 그의 염, 알긴산 및 그의 염, 유기산, 보호성 콜로이드 증점제, pH 조절제, 안정화제, 방부제, 글리세린, 알콜, 탄산 음료에 사용되는 탄산화제 등을 함유할 수 있다. 그 밖에 본 발명의 조성물은 천연 과일쥬스, 과일쥬스 음료 및 야채 음료의 제조를 위한 과육을 함유할 수 있다. 이러한 성분은 독립적으로 또는 조합하여 사용할 수 있다. 이러한 첨가제의 비율 또한 당업자에 의해 적절히 선택될 수 있다.
본 발명의 또 다른 일구현예는, 부틸 피리디늄(Butylpyridinium), 이의 유도체, 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염을 포함하는, 근력강화용 조성물에 관한 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 일구현예는, 부틸 피리디늄(Butylpyridinium), 이의 유도체, 또는 이의 식품학적으로 허용 가능한 염을 포함하는, 근력강화용 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 용어, "근력강화" 란 신체 수행의 강화, 최대 지구력의 강화, 근육량의 증가, 근육 회복의 강화, 근육 피로의 감소, 에너지 수지의 개선 또는 이들의 조합 효과를 말한다.
본 발명의 부틸 피리디늄(Butylpyridinium), 이의 유도체, 또는 이의 약학적 또는 식품학적으로 허용가능한 염을 포함하는 근력강화용 조성물은 근원세포를 근육 세포로 분화시키는 능력을 통하여 근육량을 증가시켜 전체 근육량을 증가시킬 수 있으며, 최대 지구력이 강화되고, 이에 따라 신체 수행이 강화되고 근육 피로도 감소할 수 있다. 또한, 근육 세포가 빠르게 대체될 수 있기 때문에 근육의 손상에 대하여 빠르게 치유될 수 있다.
본 발명의 근력강화용 조성물은 투여를 위하여, 상기 부틸 피리디늄(Butylpyridinium), 이의 유도체, 또는 이의 약학적 또는 식품학적으로 허용가능한 염 이외에 약학적으로 허용 가능한 담체, 부형제 또는 희석제를 포함할 수 있다. 상기 약학적으로 허용 가능한 담체, 부형제 또는 희석제는 상기 설명한 바와 같다.
또한, 본 발명의 근력강화용 조성물은 식품조성물 또는 식품첨가제 형태로 제조될 수 있으며, 특히 건강식품 조성물의 형태로 제조될 수 있다. 상기 식품조성물은 상기 설명한 바와 같다. 따라서, 본 발명의 근력 강화용 조성물은 노화에 의한 근육 감소 뿐 아니라 일반인의 근육 생성, 근력 강화에 대한 보조제 등의 형태로 이용될 수 있다.
본 발명의 일실시예에서는 상기 염화 세틸피리디늄 및 브롬화 세틸피리디늄을 마우스에 처리하여, 악력 테스트, 로타로드 테스트, 트레이드밀 테스트를 진행하여, 이의 근력강화능을 확인함으로써, 근력강화 용도로 사용될 수 있음을 확인하였다.
본 발명의 또 다른 일구현예는, 부틸 피리디늄(Butylpyridinium), 이의 유도체, 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염을 포함하는 근력 강화용 사료 또는 사료 첨가제에 관한 것이다.
본 발명에서, ‘사료’란, 동물의 생명을 유지하는데 필요한 유기 또는 무기 영양소를 공급하는 물질을 의미한다. 상기 사료는 가축 등의 동물이 필요로 하는 에너지, 단백질, 지질, 비타민, 광물질 등의 영양소를 포함하며, 곡물류, 근과류, 식품가공부산물류, 조류, 섬유질류, 유지류, 전분류, 박류, 곡물부산물류 등의 식물성 사료 또는 단백질류, 무기물류, 유지류, 광물성류, 유지류, 단세포 단백질 등의 동물성 사료가 될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에서, ‘사료 첨가제’란, 동물의 생산성 향상이나 건강을 증진시키기 위해 사료에 첨가되는 물질을 의미하며, 특별히 이에 제한되지 않으나 성장촉진, 질병 예방 등을 위한 아미노산제, 비타민제, 효소제, 향미제, 규산염제, 완충제, 추출제, 올리고당 등이 더욱 포함될 수 있다.
상기 본 발명의 근력 강화용 사료 또는 사료 첨가제에 포함되는 부틸 피리디늄(Butylpyridinium), 이의 유도체, 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염의 함량은 특별히 이에 제한되지 않으나, 0.001 내지 1%(w/w)일 수 있고, 구체적으로는 0.005 내지 0.9%(w/w)일 수 있고, 더욱 구체적으로는 0.01 내지 0.5%(w/w)일 수 있다.
본 발명의 또 다른 일구현예는, 부틸 피리디늄(Butylpyridinium), 이의 유도체, 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염을 이를 필요로 하는 개체에게 투여하는 단계를 포함하는, 근육의 근력 약화 관련 질환의 치료방법에 관한 것이다.
상기 근력 약화 관련 질환이란 근력약화로 인해 발생할 수 있는 모든 질환을 의미하며, 예를 들어 근감소증, 근위축증, 근육 퇴행 위축(muscle dystrophy) 또는 심위축증을 들 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
이하 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기로 한다. 이들 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는다.
실시예 1. 근원세포 주 C2C12의 배양
C2Cl2는 C3H종의 생마우스에서 얻은 근원세포주로서, 근세포 분화 연구에 널리 사용되고 있다.
상기 C2C12세포는 일반적인 세포 배양용 배지와 분화용 배지에서 각각 배양하여 다. 정상적인 세포 배양용 배지(GM, growth media)로는 10% 우태아혈청(fetal bovine serum)이 첨가된 DMEM을 사용하였으며, 분화용 배지(DM, differentiation media)로는 2 %의 말 혈청이 포함된 DMEM을 사용하였다.
실시예 2. 근원세포(myoblast)의 분화 유도
세포배양용 배지에 세포를 분주하여 24시간 배양한 후 분화 배지에 각각 DMSO, 염화 세틸피리디늄(0.2 uM), 염화 부틸피리디늄(0.2 uM), 염화 도데실피리디늄(0.2 uM)을 처리하면서 3 일간 분화를 유도하였다. 실험에 사용된 DMSO와 염화 세틸피리디늄, 염화 부틸피리디늄, 염화 도데실피리디늄은 모두 시그마 알드리치에서 구입하였다.
실시예 3. 염화 부틸피리디늄(Butylpyridinium chloride) 또는 이의 유도체의 근원세포(myoblast) 분화 촉진 확인( in vitro )
3-1. 위상차현미경(Phase contrast microscopy)
염화 부틸피리디늄(Butylpyridinium chloride)과 이의 유도체인 염화 세틸피리디늄 및 염화 도데실피리디늄에 의한 근원세포에서 다량의 근관(myotube) 형성을 확인하기 위하여 0.1% 젤라틴이 코팅된 덮개 유리에 C2Cl2 세포를 약물전달체인 DMSO, 염화 부틸피리디늄, 염화 세틸피리디늄 및 염화 도데실피리디늄을 각각 0.2μM씩 처리하면서 3일 동안 분화시킨 후 위상차 현미경으로 관찰하였다. 이와 같은 실험결과 대조군인 DMSO에 비해 염화 부틸피리디늄, 염화 세틸피리디늄 및 염화 도데실피리디늄을 각각 처리하였을 때 근관(myotube)이 많이 형성되는 것으로 보아 분화 촉진 효과를 확인할 수 있었다(x100)(도 1).
3-2. 면역세포화학염색법(Immunocytochemistry)
0.1 % 젤라틴이 코팅된 덮개 유리에서 C2Cl2 세포를 3일 동안 분화시켰다. 세포를 1 X PBS로 세척한 후, 3.7 % 파라포름알데하이드(paraformaldehyde)로 상온에서 15분간 고정 시킨 후, 1X PBS로 3번 세척한 후, 투과용 버퍼(permeabilization buffer)를 넣고 상온에서 15분간 반응시켰다. 다시 1X PBS로 3번 세척한 후 1% BSA가 들어있는 PBST(blocking uffer, 0.5 % Tween 20이 포함된 PBS)로 30 분간 반응시켜 불특정한 항체 결합을 억제하였다. MYH3에 대한 1차 항체(SC-20641, Santa Cruz Biotechnology)를 블로킹 버퍼(blocking buffer)에 1:500로 희석하여 첨가한 후, 상온에서 1 시간 동안 반응시켰다. 1X PBS로 3번 세척한 후 블로킹 버퍼(blocking buffer)에 1:5000로 희석한 2차 항체(Goat anti-Rabbit IgG-HRP)를 첨가하여 상온에서 1시간 동안 반응 시킨 후, 1X PBS로 3번 세척하였다. 덮개 유리를 슬라이드 유리에 올리고 형광 현미경으로 사진을 찍어 결과를 분석하였다.
본 발명에서는 DMSO(음성 대조군), 염화 부틸피리디늄, 염화 세틸피리디늄 및 염화 도데실피리디늄을 각각 처리하면서 C2Cl2 세포주의 분화를 유도 시킨 후 3일째 되는 날 근원세포 분화 정도를 비교하기 위해 MYH3에 대한 항체로 염색하여 단백질 발현을 확인하였다. 그 결과, 염화 부틸피리디늄, 염화 세틸피리디늄 및 염화 도데실피리디늄을 각각 0.2 μM씩 처리하였을 때 MYH3의 발현이 매우 높음을 확인할 수 있었다(도 2).
3-3. 웨스턴 블랏(Western blot)
배양용 배지에 C2C12 세포를 분주하여 24 시간 배양한 후 분화 배지에 각각 DMSO(대조군), 염화 에틸피리디늄, 염화 부틸피리디늄, 염화 도데실피리디늄, 염화 세틸피리디늄 및 브롬화 세틸피리디늄을 각각 0.2μM씩 매일 처리하면서 분화를 유도하였다. 분화 유도 3일째에 세포를 수득하여 1200 rpm에서 3분간 원심분리하였다. 상기 세포에 100ul 라이시스 버퍼(Lysis buffer)를 첨가한 후 초음파 분해(sonication) 시키고, 3000 rpm에서 10 분간 원심분리하여 수용성 단백질을 얻었고, 4 X 샘플버퍼(sample buffer)를 첨가하여 끓는 물에서 5분간 반응시켰다.
10μg 단백질을 12% SDS-PAGE 겔에 로딩하여 전개한 후 니트로셀룰로오스 멤브레인(nitrocellulose membrane)으로 옮겼다. 상기 멤브레인을 5% skim milk로 1 시간 동안 상온에서 블로킹해주고, TTBS (0.03% Tween 20, Tris 2.42 g, NaCl 9 g, pH 7.4, 1 L)로 5분씩 5번 세척하였다. 5 % skim milk가 포함된 TTBS에 1차 항체를 1:500으로 희석하여 첨가한 후 상온에서 2시간 반응시킨 후, 다시 TTBS로 5분씩 5번 세척하였다. 다시 5 % skim milk가 포함된 TTBS에 2차 항체를 1:5000으로 희석하여 첨가한 후 상온에서 2시간 반응시키고 TTBS로 5분씩 5번 세척한 후 ECL(Enhanced Chemiluminescent solution, Pierce)을 첨가하였다. 이후, 상기 멤브레인을 X-ray 필름에 노출시켜 단백질의 양을 확인하였다.
상기 실험결과, 동량의 단백질에 포함된 MYH3 단백질의 양이 염화 세틸피리디늄, 염화 부틸피리디늄 및 염화 도데실피리디늄 처리군에서 매우 증가한 것을 확인하였다. 대조군인 DMSO 처리에 의한 MYH3 발현은 미미하였고, 염화 세틸피리디늄, 염화 부틸피리디늄 및 염화 도데실피리디늄에 의한 MYH3의 발현은 증가하였다. 또한, 브롬화 세틸피리디늄을 처리한 경우에도 MYH3의 발현이 증가한 것을 확인할 수 있었다(도 3).
이것은 동량의 단백질에서 차지하는 마이오신 단백질의 양이 염화 세틸피리디늄, 염화 부틸피리디늄 및 염화 도데실피리디늄에 의해 급격하게 증가한 것을 보여주는 것으로 염화 부틸피리디늄, 염화 도데실피리디늄, 염화 세틸피리디늄 및 브롬화 세틸피리디늄에 의한 근원세포 분화 촉진 효과가 매우 높음을 알 수 있었다.
그러나, 염화 부틸피리디늄의 유도체 중 하나인 2개의 탄소골격을 가진 염화 에틸피리디늄(Ethylpyridinium chloride)에서는 다른 유도체와 달리 MYH3의 단백질이 증가하지 않았다. 이로부터 부틸피리디늄의 유도체 중 4개 이상의 탄소골격을 가진 유도체만이 유효함을 알 수 있었다.
실시예 4. 염화 부틸피리디늄(Butylpyridinium chloride)의 투여 후 근육 재생에 의한 동물의 운동능력향상 확인
실험동물은 생후 6주령의 C57BL/6 수컷 마우스 20마리를 이용하였다. 실험동물은 체중이 비슷한 것끼리 10마리씩 배정하여 투여하지 않은 대조군과 염화 부틸피리디늄(Butylpyridinium Chloride)을 투여한 실험군으로 분류하였다.
상기 실험군 마우스에 염화 부틸피리디늄을 증류수에 녹여 15 mg/kg이 되도록 조제하여 경구투여 하였다. 아래 기술된 근육 운동제한(muscle immobilization) 기간에도 계속적으로 투여하였다.
본 실험에서는 마우스의 근육재생을 유도할 수 있는 방법으로 전경골근 근육 운동제한(TA(tibialis anterior) muscle immobilization) 프로토콜을 사용하였다. 이 방법은 마우스의 한 쪽 다리의 허벅지와 정강이를 의료용 스테이플을 이용해 다리가 움직이지 못하도록 고정하고 3일간 방치한 후 고정했던 다리를 풀어주는 방법이다. 다리에 깁스를 하여 다리근육을 사용하지 못하면 근육이 소실되는 원리를 이용한 것이다. 정강이 근육을 움직이지 못하게 고정함으로써 근육이 소실되고 다시 움직일 수 있도록 풀어줌으로써 근육이 재생되도록 유도하는 방법이다. 본 실험에서는 전경골근 근육의 움직임을 3일간 제한(muscle immobilization)하여 근육손상을 유도한 후 다시 풀어주고 근육이 재생되도록 하여 7일 후에 동일한 운동능력 향상 테스트를 수행하였다.
4-1. 악력(grip strength) 테스트
악력은 BIOSEB사의 마우스용 악력측정기를 사용하여 측정하였다. 힘의 세기를 모니터링 할 수 있는 계기판에 부착된 철망 위에 마우스를 올려놓고 꼬리를 잡아 아래쪽으로 끌어내리면서 마우스가 철망을 잡는 힘을 측정하였다. 연속적으로 5회 반복하여 나타난 평균값을 사용하였다.
악력측정결과, 염화 부틸피리디늄을 투여한 실험군에서 근육 운동제한(muscle immobilization) 후에 대조군에 비해 악력이 감소하는 폭이 줄어드는 것을 확인하였다(도 4).
4-2. 로타로드(rota-rod) 테스트
직경 7㎝, 15㎝간격의 칸막이가 6개로 구성되어 있고 높이가 60㎝의 회전 가능한 원통형의 봉으로 구성되어있는 로타로드 장치를 이용하여 운동을 적용하였다. 10rpm의 회전속도로 시작하여 5분간 최대 40rpm의 속도에 도달할 때까지 가속하면서 마우스가 떨어지지 않고 로타로드에 남아있는 시간을 측정하였다. 15분간 휴식 시키고 다시 운동시키는 과정을 3회 반복하여 나타난 평균값을 측정하였다.
로타로드 측정 결과, 염화 부틸피리디늄을 투여한 실험군에서 근육 운동제한(muscle immobilization) 후에 대조군에 비해 오히려 평형감각을 유지하는 운동능력이 향상된 것을 확인하였다(도 5).
4-3. 트레이드밀(treadmill) 테스트
트레이드밀은 자체적으로 제작한 기기를 사용하였다. 마우스를 격리된 레인에 각각 놓고 달리게 한 다음 마우스가 지칠 때까지, 즉 뛰려는 의지가 없다고 판단될 때까지의 시간을 측정하였다. 뛰려는 의지가 없다는 판단은 레인 바깥쪽에 뛰지 않고 머무르는 시간이 10초 이상 경과하면 마우스가 지쳤다고 판단하고 시간을 기록하였다. 이 실험은 동일한 마우스에 대한 반복실험은 수행할 수 없었다. 마우스를 기기에 올려놓고 8 rpm의 속도로 시작하여 10분마다 2 rpm씩 가속하고 최대 18 rpm으로 달리게 하였으며 경사도가 없는 상태에서 시작하여 30분마다 경사도를 5도씩 올려 가중시켰다.
트레이드밀 측정 결과, 염화 부틸피리디늄을 투여한 실험군에서 근육 운동제한(muscle immobilization) 후에 대조군에 비해 지구력이 향상된 것을 알 수 있었다(도 6).
대조군에서는 악력, 로타로드, 트레이드밀 모두 근육 운동제한(muscle immobilization) 후에는 전보다 운동능력이 저하되는 것을 확인할 수 있었다. 그러나, 염화 부틸피리디늄을 투여한 실험군에서는 대조군에 비해 운동능력이 떨어지지 않고 유지되거나 오히려 운동능력이 향상된 것을 확인할 수 있었다.
실시예 5. 염화 부틸피리디늄의 유도체인 염화 세틸피리디늄(Cetylpyridinium chloride)의 투여 후 근육재생에 의한 동물의 운동능력향상 확인
염화 부틸피리디늄과 구조적 상관관계를 가진 유도체 역시 동일한 효과를 나타내는 것을 확인하기 위하여, 염화 세틸피리디늄을 C57BL/6 수컷 마우스 20마리에 50 mg/kg 농도로 2주간 경구투여하고 운동제한 전후의 운동능력향상을 확인하였다.
5-1. 악력(grip strength) 테스트
상기 실시예 4-1과 동일한 방식으로 테스트를 수행하였으며, 염화 세틸피리디늄을 투여한 경우, 근육 운동제한(muscle immobilization) 후에 대조군에 비해 악력이 감소하는 폭이 줄어드는 것을 확인하였다(도 7).
5-2. 로타로드(rota-rod) 테스트
상기 실시예 4-2와 동일한 방식으로 테스트를 수행하였으며, 염화 세틸피리디늄을 투여한 경우, 근육 운동제한(muscle immobilization) 후에 대조군에 비해 오히려 평형감각을 유지하는 운동능력이 향상된 것을 확인하였다 (도 8).
5-3. 트레이드밀(treadmill) 테스트
상기 실시예 4-3과 동일한 방식으로 테스트를 수행하였으며, 염화 세틸피리디늄을 투여한 경우, 근육 운동제한(muscle immobilization) 후에 대조군에 비해 지구력이 향상된 것을 알 수 있었다(도 9).
이와 같은 결과는 염화 부틸피리디늄 뿐만 아니라 이의 유도체들 역시 동일한 근세포 분화 효과뿐만 아니라 근력 약화관련 질환의 예방 또는 치료효과가 있음을 뒷받침하는 것이다.
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 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 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.

Claims (22)

  1. 부틸 피리디늄(Butylpyridinium), 이의 유도체, 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염을 포함하는 근원세포(myoblast)의 분화 촉진용 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 유도체는 탄소(C)를 4개 이상 16개 이하를 포함하는 치환기를 포함하는 피리디늄인, 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 유도체는 도데실 피리디늄(Dodecylpyridinium) 또는 세틸 피리디늄(Cetylpyridinium)인, 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 염은 염화 부틸피리디늄(Butylpyridinium Chloride), 염화 도데실피리디늄(Dodecylpyridinium Chloride), 염화 세틸피리디늄(Cetylpyridinium Chloride), 브롬화 부틸피리디늄(Butylpyridinium Bromide), 브롬화 도데실피리디늄(Dodecylpyridinium Bromide) 또는 브롬화 세틸피리디늄(Cetylpyridinium Bromide)인, 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 부틸 피리디늄(Butylpyridinium), 이의 유도체, 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염의 농도는 0.001μM 내지 5.0μM 인, 조성물.
  6. 부틸 피리디늄(Butylpyridinium), 이의 유도체, 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염을 근원세포(myoblast)에 처리하는 단계를 포함하는, 근원세포의 분화 촉진 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 유도체는 도데실 피리디늄(Dodecylpyridinium) 또는 세틸 피리디늄(Cetylpyridinium)인, 분화 촉진 방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 염은 염화 부틸피리디늄, 염화 도데실피리디늄, 염화 세틸피리디늄, 브롬화 부틸피리디늄, 브롬화 도데실피리디늄 또는 브롬화 세틸피리디늄인, 분화 촉진 방법.
  9. 부틸 피리디늄(Butylpyridinium), 이의 유도체, 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염을 근원세포(myoblast)에 처리하여 근원세포를 분화시키는 단계를 포함하는 분화된 근원세포의 제조방법.
  10. 부틸 피리디늄(Butylpyridinium), 이의 유도체, 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염을 포함하는, 근력 약화 관련 질환의 예방 또는 치료용 약학적 조성물.
  11. 제10항에 있어서, 상기 유도체는 도데실 피리디늄(Dodecylpyridinium) 또는 세틸 피리디늄(Cetylpyridinium)인, 조성물.
  12. 제10항에 있어서, 상기 염은 염화 부틸피리디늄, 염화 도데실피리디늄, 염화 세틸피리디늄, 브롬화 부틸피리디늄, 브롬화 도데실피리디늄 또는 브롬화 세틸피리디늄인, 조성물.
  13. 제10항에 있어서, 상기 질환은 근감소증, 근위축증, 근육 퇴행 위축(muscle dystrophy), 또는 심위축증인, 조성물.
  14. 제10항에 있어서, 상기 조성물은 근원세포(Myoblasst)에서 근세포로의 분화를 촉진하는 것을 특징으로 하는, 조성물.
  15. 부틸 피리디늄(Butylpyridinium), 이의 유도체, 또는 이의 식품학적으로 허용 가능한 염을 포함하는, 근력 약화 관련 질환의 예방 또는 개선용 식품 조성물.
  16. 제15항에 있어서, 상기 유도체는 도데실 피리디늄(Dodecylpyridinium) 또는 세틸 피리디늄(Cetylpyridinium)인, 조성물.
  17. 제15항에 있어서, 상기 염은 염화 부틸피리디늄, 염화 도데실피리디늄, 염화 세틸피리디늄, 브롬화 부틸피리디늄, 브롬화 도데실피리디늄 또는 브롬화 세틸피리디늄인, 조성물.
  18. 제15항에 있어서, 상기 질환은 근감소증, 근위축증, 근육 퇴행 위축(muscle dystrophy) 또는 심위축증인, 조성물.
  19. 부틸 피리디늄(Butylpyridinium), 이의 유도체, 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염을 포함하는, 근력강화용 조성물.
  20. 부틸 피리디늄(Butylpyridinium), 이의 유도체, 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염을 포함하는, 근력 강화용 사료 또는 사료 첨가제.
  21. 부틸 피리디늄(Butylpyridinium), 이의 유도체, 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염을 이를 필요로 하는 개체에게 투여하는 단계를 포함하는, 근력 약화 관련 질환의 치료방법.
  22. 제21항에 있어서, 상기 질환은 근감소증, 근위축증, 근육 퇴행 위축(muscle dystrophy), 또는 심위축증인, 치료방법.
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