KR100408108B1 - Agents having a differentiation effect for a neuroblastoma containing a leucocyanidin - Google Patents

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Abstract

본 발명은 류코시아니딘을 활성 성분으로 함유하는 신경아세포종(NB) 세포 분화제에 관한 것이다.The present invention relates to neuroblastoma (NB) cell differentiators containing leucocyanidine as an active ingredient.

Description

류코시아니딘을 함유하는 신경아세포종 분화제{AGENTS HAVING A DIFFERENTIATION EFFECT FOR A NEUROBLASTOMA CONTAINING A LEUCOCYANIDIN}AGENTS HAVING A DIFFERENTIATION EFFECT FOR A NEUROBLASTOMA CONTAINING A LEUCOCYANIDIN}

암은 전세계적으로 매년 6 백만명 이상의 생명을 앗아가는 남녀 통틀어 최대 단일 사인(死因) 중의 하나이다. 그 중에서 신경아세포종(NB)은 0∼14세 어린이의 8∼10%에게 영향을 주는 가장 일반적인 암이다. NB는 수술에 의해 제한적으로 치료될 수 있지만 골수를 통해 이미 전이된 경우에는 치명적인 결과를 초래하게 된다. 이에 대해서는 문헌 [Prognostic factor in neuroblastoma.Cancer, Jun 1; 59(11):1853-9, 1987, Evans AE, D'Angio GJ, Propert K, Anderson J, Hann HW]을 참고한다.Cancer is one of the largest single signs of both sexes, killing more than 6 million people worldwide each year. Neuroblastoma (NB) is the most common cancer affecting 8-10% of children ages 0-14. NB can be cured limitedly by surgery, but if it has already spread through the bone marrow, it will have fatal consequences. See also Prognostic factor in neuroblastoma. Cancer , Jun 1; 59 (11): 1853-9, 1987, Evans AE, D'Angio GJ, Propert K, Anderson J, Hann HW.

초보적이지만 효과적인 암의 치료 방법은 DNA 손상제를 사용하여 증식 중인 세포를 죽이는 방법이다{문헌 [Uncoupling of S phase and mitosis induced by anticancer agents in cells lacking p21.Nature., Jun 20; 381(6584):713-6, 1996, Waldman T, Lengauer C, Kinzler KW, Vogelstein B] 참조}. 그러나, 이 방법의 문제는 DNA 손상제가 종양 세포에 대해서만 특이적으로 작용하는 가의 여부이다. 따라서, 최근 몇년 사이 특별한 세포형에서 분화를 유도하기 위해 세포 제어 경로에 영향을 줄 수 있는 물질들을 사용하는 방향에 관심이 집중되고 있다. NB 세포의 분화는비타민{문헌 [Vitamin E increase the growth inhibitory anddifferentiating effects of tumor therapeutic agents on neuroblastoma a gliomma cells in culture.Proc Soc exp Biol Med., 164:158-163, 1980, Prasad KN, Edwards-Prasad J, Ramanuja S, Sakamoto A], 문헌 [In Saunders Cell differentiation and neoplasia, p. 111(Ravan Press, New York, 1978), Prasad KN, Sinha PK], 문헌 [Retinoic acid induced growth inhibition and morphological differentiation of human neuroblastoma cells in vitro.J Natl Cancer Inst., 68: 589-593, 1982, Sindell N] 참조},포볼에스테르(phorbolester){문헌 [Vitamin E increase the growth inhibitory and differentiating effects of tumor therapeutic agents on neuroblastoma a glioma cells in culture.Proc Soc exp Biol Med., 164:158-163, 1980, Prasad KN, Edwards-Prasad J, Ramanuja S, Sakamoto A], 문헌 [In Saunders Cell differentiation and neoplasia., p. 111(Ravan Press, New York, 1978), Prasad KN, Sinha PK], 문헌 [Retinoic acid induced growth inhibition and morphological differentiation of human neuroblastoma cells in vitro.J Natl Cancer Inst., 68: 589-593, 1982, Sindell N], 문헌 [Differential effects of phorbol ester on the beta-adrenergic response of normal and ras-transformed NIH3T3 cells.Biochem Biophys Res Commun., Dec 17; 133(2):702-8, 1985, Garte SJ], 문헌 [Differential effects of the tumor promoter phorbol-12-myristate-13-acetate on the morphological and biochemical differentiation of N-18 mouse neuroblastoma cells.J Cell Physiol., Dec; 125(3):387-92, 1985, Liu AY, ChenKY], 문헌 [Effects of phorbol ester tumor promoters and nerve growth factor on neurite outgrowth in cultured human neuroblastoma cells.Cancer Res., Dec; 42(12): 5067-73, 1982, Spinelli W, Sonnenfeld KH, Ishii DN] 참조},호르몬,cAMP{문헌 [Adrenosine analogues stimulate cyclic AMP-accumulation in cultured neuroblastoma and glioma cells.Acta pharmac., 55:297-302, 1984, Elfman L, Lindgren E, Fredholm B.B], 문헌 [Blockade of NIE-115 murine neuroblastoma muscarinic receptor function by agents that affect the metabolism of arachidonic acid.Biochem Pharmacol., Jul 15;35(14):2389-97, 1986, McKinney M, Richelson E], 문헌 [Role of cyclic AMP in differentiation of human neuroblastoma cells in culture.Cancer., Oct;36(4):1338-43, 1975, Prasad KN, Kumar S], 문헌 [Cyclic AMP-induced differentiated neuroblastoma cells: changes in total nucleic acid and protein contents.Biochem Biophys Res Commun., Feb 20; 50(4):973-7, 1973, Prasad KN, Kumar S, Gilmer K, Vernadakis A], 문헌 [Morphological differentiation of a murine neuroblastoma clone in monolayer culture induced by dexamethasone.Exp Cell Res., May; 113(2):375-81, 1978, Sandquist D, Williams TH, Sahu SK, Kataoka S] 참조},세포 증식 억제제,X선{문헌 [X-ray-induced morphological differentiation of mouse neuroblastoma cells in vitro.Nature., Dec 24;234(5330):471-3, 1971, Prasad KN] 참조}, 및자연 추출물등에 의해 이루어진다. 특히, 최근들어 자연 추출물에 대한 관심이 상당히 증폭되고 있다. 이는, 자연 추출물이 전세계적으로 재배되고있으며 식품으로도 손쉽게 제조될 수 있기 때문이다. 포도나 다른 식품 중에 함유된 파이토알렉신의 일종인 레스버라톨(resveratol)은 전골수구 백혈병(promyelocytic leukemia)의 세포 분화를 유도하고(진행 방지 활성), 보리의 겨에서 추출한 폴리페놀 추출물은 HL-60 세포 분화의 생화학적 마커를 발생시킨다. 차(Camellia Sinenis)에서 추출한 폴리페놀과 포도씨에서 추출한 프로안토시아니딘(proanthocyanidin)은 항암 활성을 가진 것으로 보고되어 있다. 이에 대해서는 문헌 [Cancer chemopreventive activity of resveratol, a natural product derived from grapes.Science., Jan 10; 275(5297): 218-20, 1997, Jang M, Cai L, Udeani GO, Slowing KV, Thomas CF, Beecher CW, Fong HH, Farnsworth NR, Kinghorn AD, Mehta RF, Moon RC, Pezzuto JM]을 참조한다. 이러한 물질들의 공통적인 특징은 암을 촉진시킬 수 있는 자유 라디칼, 즉 수퍼옥사이드, 히드로퍼옥시 라디칼, 1중항 상태의 산소(singlet oxygen), 히드록실 라디칼과 과산화수소의 생성을 억제시키는 항산화 활성을 갖는다는 것이다. 따라서, 포도씨 추출물인 폴리페놀 역시 항암제와 세포 분화 유도제로서 작용할 수 있는 잠재성이 있을 것으로 추정된다. 포도(Vitis vinifera) 씨 추출 성분의 하나인 하기 화학식 1로 표시되는 플라반-3,4-디올-류코시아니딘(LC)은 혈관 장애 예방 효과, 강력한 자유 라디칼 제거 활성, 항돌연변이 효과를 나타내 보이는 것으로 보고되어 있으나, 세포 분화 유도제로서의 효능에 대해서는 아직 밝혀진 바가 없다.A rudimentary but effective method of treating cancer is the use of DNA damaging agents to kill proliferating cells [Uncoupling of S phase and mitosis induced by anticancer agents in cells lacking p21. Nature. , Jun 20; 381 (6584): 713-6, 1996, Waldman T, Lengauer C, Kinzler KW, Vogelstein B. However, the problem with this method is whether the DNA damaging agent specifically acts on tumor cells. Thus, in recent years, attention has been focused on the use of substances that can influence cellular control pathways to induce differentiation in particular cell types. Differentiation of NB cells is a vitamin {Vitamin E increase the growth inhibitory and differentiating effects of tumor therapeutic agents on neuroblastoma a gliomma cells in culture. Proc Soc exp Biol Med. , 164: 158-163, 1980, Prasad KN, Edwards-Prasad J, Ramanuja S, Sakamoto A, In Saunders Cell differentiation and neoplasia, p. 111 (Ravan Press, New York, 1978), Prasad KN, Sinha PK, Retinoic acid induced growth inhibition and morphological differentiation of human neuroblastoma cells in vitro. J Natl Cancer Inst. , 68: 589-593, 1982, Sindell N] }, see, ball four ester (phorbolester) {literature [Vitamin E increase the growth inhibitory and differentiating effects of therapeutic agents on tumor neuroblastoma a glioma cells in culture. Proc Soc exp Biol Med. , 164: 158-163, 1980, Prasad KN, Edwards-Prasad J, Ramanuja S, Sakamoto A, In Saunders Cell differentiation and neoplasia., P. 111 (Ravan Press, New York, 1978), Prasad KN, Sinha PK, Retinoic acid induced growth inhibition and morphological differentiation of human neuroblastoma cells in vitro. J Natl Cancer Inst. , 68: 589-593, 1982, Sindell N, Differential effects of phorbol ester on the beta-adrenergic response of normal and ras-transformed NIH3T3 cells. Biochem Biophys Res Commun. , Dec 17; 133 (2): 702-8, 1985, Garte SJ, Differential effects of the tumor promoter phorbol-12-myristate-13-acetate on the morphological and biochemical differentiation of N-18 mouse neuroblastoma cells. J Cell Physiol. , Dec; 125 (3): 387-92, 1985, Liu AY, ChenKY, Effects of phorbol ester tumor promoters and nerve growth factor on neurite outgrowth in cultured human neuroblastoma cells. Cancer Res. , Dec; 42 (12): 5067-73, 1982, Spinelli W, Sonnenfeld KH, Ishii DN]}, hormones , cAMP {Adrenosine analogues stimulate cyclic AMP-accumulation in cultured neuroblastoma and glioma cells. Acta pharmac. , 55: 297-302, 1984, Elfman L, Lindgren E, Fredholm BB, Blockade of NIE-115 murine neuroblastoma muscarinic receptor function by agents that affect the metabolism of arachidonic acid. Biochem Pharmacol. , Jul 15; 35 (14): 2389-97, 1986, McKinney M, Richelson E], Role of cyclic AMP in differentiation of human neuroblastoma cells in culture. Cancer. , Oct; 36 (4): 1338-43, 1975, Prasad KN, Kumar S, Cyclic AMP-induced differentiated neuroblastoma cells: changes in total nucleic acid and protein contents. Biochem Biophys Res Commun. , Feb 20; 50 (4): 973-7, 1973, Prasad KN, Kumar S, Gilmer K, Vernadakis A, Morphological differentiation of a murine neuroblastoma clone in monolayer culture induced by dexamethasone. Exp Cell Res. , May; 113 (2): 375-81, 1978, Sandquist D, Williams TH, Sahu SK, Kataoka S]}, cell proliferation inhibitors , X-ray {X-ray-induced morphological differentiation of mouse neuroblastoma cells in vitro. Nature. , Dec 24; 234 (5330): 471-3, 1971, Prasad KN], and natural extracts . In particular, the interest in natural extracts has recently been greatly amplified. This is because natural extracts are grown all over the world and can be easily prepared as food. Resveratol, a type of phytoalexin contained in grapes and other foods, induces cell differentiation (pro- cessive activity) of promyelocytic leukemia, and polyphenol extract derived from barley bran is HL-60. It generates biochemical markers of cell differentiation. Polyphenols from Camellia Sinenis and proanthocyanidins from grape seeds have been reported to have anticancer activity. This is described in Cancer chemopreventive activity of resveratol, a natural product derived from grapes. Science. , Jan 10; 275 (5297): 218-20, 1997, Jang M, Cai L, Udeani GO, Slowing KV, Thomas CF, Beecher CW, Fong HH, Farnsworth NR, Kinghorn AD, Mehta RF, Moon RC, Pezzuto JM. . A common feature of these materials is that they have antioxidant activity that inhibits the production of free radicals that can promote cancer, namely superoxides, hydroperoxy radicals, singlet oxygen, hydroxyl radicals and hydrogen peroxide. will be. Thus, polyphenols, grape seed extracts, are also expected to act as anticancer agents and cell differentiation inducing agents. Flavan -3,4-diol-leucocyanidine (LC) represented by the following Chemical Formula 1, which is one of the extracts of grape seed ( Vitis vinifera ), exhibits vascular disorder preventing effect, strong free radical scavenging activity, and antimutagenic effect. Although reported, the efficacy as a cell differentiation inducing agent is not yet known.

산화질소(NO)는 최근 10년간 다수의 포유류 세포에서 합성되는 활성체로 알려진 자유 라디칼이다. NO의 작용은 신경 전달, 종양 세포의 사멸, 면역, 염증 등의 생물학적 기전과 연관이 있다. 또한, NO는 세포 보호 효과도 제공하는 것으로 보고되어 있다.Nitric oxide (NO) is a free radical known as an activator synthesized in many mammalian cells in recent decades. The action of NO is associated with biological mechanisms such as neurotransmission, death of tumor cells, immunity, and inflammation. NO has also been reported to provide cytoprotective effects.

NO의 생성은 L-아르기닌을 1:1 화학량론적 비의 L-시트룰린과 NO로 생성시키는 NADPH 의존적 NO 합성 효소(NOS)에 의해 촉매되는 한편, NG치환된 L-아르기닌 유사체에 의해서는 경쟁적으로 억제된다. NO의 생성을 촉매하는 NOS 효소에는 3종 이상의 다른 동위 효소가 있다. 2개의 NOS 유전자 생성물 중 하나인 eNOS는 내피 세포에서, 또다른 하나인 nNOS는 신경 세포, 위 및 자궁에서 구조적으로 발현된다. NOS의 세번째 종인 iNOS는 면역 자극에 의해 발현된다. NO의 생성 과정은 하기 반응식 1을 참고한다.The production of NO is catalyzed by NADPH dependent NO synthetase (NOS), which produces L-arginine in a 1: 1 stoichiometric ratio of L-citrulline and NO, while competitively by N G substituted L-arginine analogs. Suppressed. There are three or more different isoenzymes for NOS enzymes that catalyze the production of NO. One of the two NOS gene products, eNOS, is structurally expressed in endothelial cells and another, nNOS, is structurally expressed in nerve cells, stomach and uterus. INOS, the third species of NOS, is expressed by immune stimulation. For the production of NO, see Scheme 1 below.

많은 세포 모델에서의 연구 결과에 의하면, NO는 세포의 증식을 억제하는 효과가 있고, 쥐 활성화된 대식세포에서는 사이토킨에 의한 세포 소멸을 유발시킨다. 이러한 세포 증식의 억제는 세포의 분화 과정 중에 이루어지는 경우가 많다. NO는 레티논산(RA)과 같이 전골수구 백혈병 세포의 세포 분화를 유도한다. 또한, NO 공여체에 의해 제공된 NO는 단핵구모 세포주 U-937의 RA에 의한 분화를 촉진시킨다. 이러한 점으로 볼때, NO는 여러 분화 기전과도 연관이 있음을 알 수 있다.Studies in many cell models have shown that NO has the effect of inhibiting cell proliferation and induces cell death by cytokines in murine activated macrophages. Inhibition of such cell proliferation is often made during cell differentiation. NO induces cell differentiation of promyelocytic leukemia cells like retinoic acid (RA). In addition, NO provided by the NO donor promotes differentiation by RA of monocyte cell line U-937. In this sense, NO is associated with several differentiation mechanisms.

본 발명자들은 LC의 투여시 사람 NB 세포주의 분화가 유도되고, 이렇게 분화된 세포에서는 NOS의 활성이 증가하여 NO의 생성량이 증가하며, 이 생성된 NO에 의해 LC의 분화 효과가 더욱 촉진되므로, 우수한 NB 세포의 분화 효과가 제공된다는 것을 밝혀내기에 이르렀다.The present inventors induce differentiation of human NB cell lines upon administration of LC, and in this differentiated cell, NOS activity is increased to increase the amount of NO produced, and the generated NO further promotes the differentiation effect of LC. It has been found that differentiation effects of NB cells are provided.

도 1은 SH-SY5Y 세포를 LC로 처리한 후 측정한 세포의 증식 억제율을 그래프로 나타낸 것이다.1 is a graph showing the inhibition of proliferation of cells measured after treatment of SH-SY5Y cells with LC.

도 2a 및 도 2b는 분화된 SH-SY5Y 세포 및 대조군 세포의 형태를 찍은 사진이다.2A and 2B are photographs of the morphology of differentiated SH-SY5Y cells and control cells.

도 3은 신경돌기를 보유한 세포들의 시간대별 개수를 그래프로 나타낸 것이다.3 is a graph showing the number of time slots of cells having neurites.

도 4는 새로운 배지와 LC로 각각 처리한 후 경과한 시간에 따른 세포의 전체 신경돌기 길이를 그래프로 나타낸 것이다.Figure 4 graphically shows the total neurites length of cells over time after each treatment with fresh medium and LC.

도 5는 LC의 존재 하에 SH-SY5Y 세포에서의 NO2- 생성량을 나타낸 그래프이다.5 is a graph showing NO 2 − production in SH-SY5Y cells in the presence of LC.

도 6은 대조군 및 LC 처리된 세포의 상등액 중에서의 총 NO 생성량을 나타낸 그래프이다.6 is a graph showing the total NO production in the supernatant of control and LC treated cells.

도 7은 SH-SY5Y 세포에서 시간에 따른 NOS 활성(L-시트룰린 농도)을 나타낸 그래프이다.7 is a graph showing NOS activity (L-citrulline concentration) over time in SH-SY5Y cells.

도 8은 분화 중인 SH-SY5Y 세포의 AChE 활성을 나타낸 것이다.8 shows the AChE activity of differentiating SH-SY5Y cells.

본 발명은 공지된 화합물, 즉 LC의 신규 용도에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 상기 화학식 1의 LC를 활성 성분으로 함유하는 사람의 NB 세포 분화제에 관한 것이다.The present invention relates to novel uses of known compounds, ie LCs. More specifically, the present invention relates to a human NB cell differentiation agent containing the LC of Formula 1 as an active ingredient.

본 발명자들은 이하 실시예에 제시한 임상 실험을 통해 i) LC가 사람 NB 세포주의 분화를 유발시키는 지의 여부, ii) 이렇게 분화된 NB 세포주에서 NO의 생성이 이루어지는 지의 여부, 및 iii) NO의 생성량을 알아보았다.The present inventors have shown through the clinical experiments presented in the Examples below that i) whether LC causes differentiation of human NB cell lines, ii) whether NO production occurs in such differentiated NB cell lines, and iii) the amount of NO produced. Learned.

본 실험에서는 사람의 NB 세포주로서 SH-SY5Y 세포를 사용하였다. 이 SH-SY5Y 세포는 NB SK-N-SH에서 복제된 것으로, 많은 분화 유도 실험에 사용되고 있는 세포주이다. SH-SY5Y 세포는 다른 NB 세포와 마찬가지로 레티논산이나 포볼 12-미리스테이트 13-아세테이트(PMA), 12-0-테트라데카노일포볼-13-아세테이트(TPA), 아데노신 3',5'-시클릭 모노포스페이트(cAMP), 향신경성 인자와 스타우로스포린(staurosporine) 등에 의해 분화된다. 분화시 변화로는 신경돌기형 돌기 형성, 증식 속도의 저하, 신경 전달 물질과 수용체의 합성량 증가, RET 원종양 유전자 형질 발현의 상향 조절, 및 메탈로펩티다아제 활성의 하향 조절 등이 있다.In this experiment, SH-SY5Y cells were used as human NB cell lines. These SH-SY5Y cells were cloned from NB SK-N-SH and are cell lines used in many differentiation induction experiments. SH-SY5Y cells, like other NB cells, are retinoic acid, Fourbol 12-myristate 13-acetate (PMA), 12-0-tetradecanoylpobol-13-acetate (TPA), adenosine 3 ', 5'-cyclic It is differentiated by monophosphate (cAMP), neurotrophic factor and staurosporine and the like. Changes in differentiation include neurite outgrowth formation, decreased proliferation rate, increased synthesis of neurotransmitters and receptors, upregulation of RET proteomic gene expression, and downregulation of metallopeptidase activity.

류코시아니딘(LC)의 유효량은 적어도 부분적으로 목적하는 사람 신경암 세포 분화 효과를 달성할 수 있는 분량으로서 투여 대상의 상태에 따라 달라질 수 있으나, 일반적으로 체중 1 kg 당 0.1∼1500 mg, 바람직하게는 10∼1000 mg, 더욱 바람직하게는 20∼500 mg, 가장 바람직하게는 50∼150 mg이다.An effective amount of leucocyanidine (LC) is at least in part an amount that can achieve the desired human neuronal cell differentiation effect, which may vary depending on the condition of the subject to be administered, but is generally 0.1 to 1500 mg per kg of body weight, preferably Is 10-1000 mg, more preferably 20-500 mg, most preferably 50-150 mg.

본 발명의 약학 조성물은 당업계에 공지된 방법에 따라 정제, 캡슐제, 과립제, 산제, 시럽제, 액제, 유제, 현탁제, 주사제, 캅셀제, 환제 등으로 제제화할 수있다. 본 발명의 약학 조성물을 제제화하는 데 사용하기에 적합한 약학적으로 허용 가능한 담체로는 제약 분야에서 통상적으로 사용되는 임의의 모든 용매, 분산 매질, 충전제, 고형 담체, 수용액, 코팅제, 살균제, 항균제, 등장제 및 흡수 지연제 등을 들 수 있다. 약학적 활성 성분에 그러한 담체를 사용하는 것은 당업계에 공지되어 있으며, 예를 들면 문헌 [Remington's Pharmaceutical Sciences, 18판, 미국 펜실베니아 소재의 맥 출판사]에 기재되어 있다. 활성 성분과 상용성이 없는 경우를 제외하고는, 본 발명의 약학 조성물을 제조하는 데에는 어떠한 담체를 사용해도 좋다. 또한, 보조 활성 성분도 약학 조성물에 첨가할 수 있다. 활성 성분과 약학적으로 허용 가능한 담체와의 배합 비율은 당업자가 경험적으로 용이하게 결정할 수 있다.The pharmaceutical compositions of the present invention may be formulated into tablets, capsules, granules, powders, syrups, solutions, emulsions, suspensions, injections, capsules, pills and the like according to methods known in the art. Pharmaceutically acceptable carriers suitable for use in formulating the pharmaceutical compositions of the invention include any and all solvents, dispersion media, fillers, solid carriers, aqueous solutions, coatings, fungicides, antibacterial agents, isotonics commonly used in the pharmaceutical arts. Agents, absorption retardants, and the like. The use of such carriers in pharmaceutically active ingredients is known in the art and described, for example, in Remington's Pharmaceutical Sciences , 18th edition, Mac Publishing, Pennsylvania, USA. Except incompatibility with the active ingredient, any carrier may be used to prepare the pharmaceutical composition of the present invention. Supplementary active ingredients can also be added to the pharmaceutical compositions. The proportion of the active ingredient combined with the pharmaceutically acceptable carrier can be readily determined empirically by those skilled in the art.

본 발명의 약학 조성물은 신경암 세포에 대한 분화 효과가 필요한 동물, 바람직하게는 사람에게 경구 또는 비경구 투여할 수 있다.The pharmaceutical composition of the present invention can be administered orally or parenterally to an animal, preferably a human, in need of a differentiation effect on nerve cancer cells.

실시예Example

이하에서는 실시예에 의거하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 하나, 이들 실시예에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.

I. 세포 배양I. Cell Culture

5% CO2를 함유하고 37℃로 유지되는 항온 처리기에서, L-글루타민(X50), 페니실린(10,000 단위/ml), 스트렙토마이신(10,000 ㎍/ml), 10%(vol/vol)의 열불화성화된 소태아 혈청(FBS)을 함유하는 DMEM 배지로 SH-SY5Y 세포를 배양하였다.In an incubator containing 5% CO 2 and maintained at 37 ° C., thermofluorination of L-glutamine (X50), penicillin (10,000 units / ml), streptomycin (10,000 μg / ml), 10% (vol / vol) SH-SY5Y cells were cultured in DMEM medium containing toasted fetal bovine serum (FBS).

II. LC의 조제 및 처리II. Preparation and Processing of LC

LC를 DMEM 배지에 용해시킨 다음, 상기 SH-SY5Y 세포를 시딩하고 24 시간이 지난 후 이 세포에 LC를 1차 처리하였다. 이때를 0일로 표시하였으며, 이를 기점으로 하여 2일 간격으로 대조군에는 정상 배지를, LC 처리군에는 해당 농도(0.1∼1 μM)의 LC를 처리하였다. 또한, 배지로 처리하는 날에는, 해당하는 형태학적 분화 실험과 생화학적 분화 실험을 함께 수행하였다(2, 4, 6, 8, 10일).LCs were lysed in DMEM medium and then the SH-SY5Y cells were seeded and 24 hours later the cells were first treated with LC. In this case, 0 days were indicated, and the control medium was treated with normal medium and the LC treated group was treated with LC at a corresponding concentration (0.1 to 1 μM) at two-day intervals. In addition, on the day of treatment with the medium, the corresponding morphological and biochemical differentiation experiments were performed together (2, 4, 6, 8, 10 days).

III. 증식 억제율III. Growth inhibition

SH-SY5Y 세포를 24웰의 조직 배양 평판에 5 x 104세포/웰로 시딩하였다. 각 군의 배지 처리 방법은 전술한 바와 같았다. 살아있는 세포(생존 세포)와 죽은 세포를 트립판 블루로 판별하고, 혈구 계산기(hemacytometer)를 사용하여 측정하였다. LC의 세포 증식 억제율은 하기 수학식 1에 따라 계산하였다.SH-SY5Y cells were seeded at 5 × 10 4 cells / well in 24 well tissue culture plates. The medium treatment method of each group was as mentioned above. Live cells (viable cells) and dead cells were distinguished by trypan blue and measured using a hemacytometer. The cell proliferation inhibition rate of LC was calculated according to the following equation.

상기 식 중,In the above formula,

Cn은 대조군의 생존 세포 수이고,Cn is the number of viable cells in the control group,

Tn은 시료(LC) 처리 군의 생존 세포 수이다.Tn is the number of viable cells in the sample (LC) treatment group.

IV. 형태학적 분화 실험IV. Morphological Differentiation Experiment

SH-SY5Y 세포를 100 ㎜ 직경의 페트리 접시에 80 x 104세포/접시로 시딩하였다. 각 군의 배지 처리 방법은 전술한 바와 같았다. 이 실험에서는 다음과 같이 신경돌기 보유 세포수(%)와 신경돌기의 길이를 측정하였다.SH-SY5Y cells were seeded at 80 × 10 4 cells / dish in 100 mm diameter Petri dishes. The medium treatment method of each group was as mentioned above. In this experiment, the number of neurites holding cells (%) and the length of neurites were measured as follows.

1. 신경돌기 보유 세포수(%)1.Number of neurites holding cells (%)

임의로 선택한 100 ㎜ 접시의 여러 부분을 위상차 광학 현미경(200 배율)으로 찍은 후, 200∼300 개의 세포 중 신경돌기를 보유한 세포를 계측하였다.Several portions of a randomly selected 100 mm dish were taken with a phase contrast optical microscope (200 magnification), and then cells having neurites among 200 to 300 cells were measured.

2. 신경돌기의 길이2. Length of neurites

세포수가 적으면서 신경돌기를 확실하게 관찰할 수 있는 부분을 찾아 사진을 찍은 후 길이를 측정하였다. The cell number was measured and the length was measured after finding a part where the neurites were clearly observed.

V. 생화학적 분화 실험V. Biochemical Differentiation Experiment

아질산염(NO2-), NO 및 L-시트룰린의 생성량과 아세틸콜린 에스테라제(AChE)의 활성을 측정하기 위해, SH-SY5Y 세포를 60 ㎜ 직경의 페트리 접시 1 개당 4.5 x 104개의 세포수로 시딩하였다.Nitrite (NO2-), To measure the production of NO and L-citrulline and the activity of acetylcholine esterase (AChE), SH-SY5Y cells were subjected to 4.5 x 10 per 60 mm diameter Petri dish.4doggy Seeding with cell number.

1. NONO 22 -의 생성량Amount of-

그리스 시약(Griess reagent) 방법을 이용하여 측정하였다. 간단히 설명하면, 150 ㎕의 세포 배양 상등액을 미량역가 평판 웰에 넣은 후, 150 ㎕의 그리스 시약(증류된 이온수 중의 0.2% 나프틸 에틸렌디아민 및 10% 인산 중의 2% 설파닐아미드)을 넣었다. 10분 동안 실온 상태의 암실에서 진탕한 후 540 ㎚에서 마이크로플레이트 판독기를 사용하여 흡광도를 측정하였다. 검정 곡선(calibration curve)은 DMEM에 용해된 아질산나트륨을 사용하여 작성하였다. 각 군에 처리한 배지의 흡광도 값을 상등액 흡광도 값에서 뺌으로써 NO2-의 농도를 구하였다. 농도는nmol/㎎(세포 단백질)으로 표시하였다.Measurements were made using the Greries reagent method. Briefly, 150 μl of cell culture supernatant was placed in microtiter plate wells followed by 150 μl of grease reagent (0.2% naphthyl ethylenediamine in distilled ionized water and 2% sulfanilamide in 10% phosphoric acid). Absorbance was measured using a microplate reader at 540 nm after shaking in the dark at room temperature for 10 minutes. Calibration curves were prepared using sodium nitrite dissolved in DMEM. The concentration of NO 2 − was determined by subtracting the absorbance value of the medium treated in each group from the supernatant absorbance value. Concentrations are expressed as nmol / mg (cell protein).

2. NO의 생성량2. Production amount of NO

NO의 총 생성량은 NO 분석기(미국 소재의 안텍 인스트루먼츠 인코포레이티드 제품)를 사용하여 측정하였다.Total production of NO was measured using a NO analyzer (Antec Instruments, Inc., USA).

3. NOS의 활성(L-시트룰린의 생성량)3. NOS activity (L-citrulline production)

문헌 [Improved methods to measure end products of nitric oxide in biological fluids: nitrite, nitrate, and S-nitrosothiols.Nitric Oxide., Apr; 1(2):177-89, 1997, Marzinzig M, Nussler AK, Stadler J, Marzinzig E, Barthlen W, Nussler NC, Beger HG, Morris SM Jr, Bruckner UB]에 기재된 방법을 변형시켜 L-시트룰린의 생성량을 측정하였다. 트립신/EDTA로 처리하여 세포를 접시에서 분리시킨 다음 PBS로 2∼3회 세척하였다. 이후, 세포를 얼음 상에서 15 초 정도 초음파 처리하여 실험에 사용할 상태(세포 용해물)로 만들었다. 100 ㎕의 세포 용해물에 50 ㎕의 우레아제(165 U/ml(물))를 넣고 30분간 항온 처리하였다. 그 후, 50 ㎕의 트리클로로아세트산(2.45 M)을 넣어 단백질을 제거하였다. 단백질 제거된 샘플을 15,000 g에서 5 분간 원심 분리시킨 후, 상등액 125 ㎕를 375 ㎕의 반응 혼합물[40%(v/v) 디아세틸모노옥심(83 mM 아세트산 중의 79 mM) + 18%(v/v) 안티피린 E(물 중의 47.8 mM) + 42%(v/v) 15N H2SO4]과 혼합하여 96℃에서 25 분간 반응시켰다. 반응이 종결되면 실온에 방치하여 온도를 저하시킨 후 다시 15,000 g에서 5분간 원심 분리하였다. 200 ㎕의 상등액(1)을 취하고 튜브에 남아있는 액체에동량(200 ㎕)의 디메틸설폭시드(DMSO)를 첨가하여 교반하였다(2). (1)과 (2)의 흡광도를 마이크로플레이트 판독기를 사용하여 450 ㎚에서 측정하였다. L-시트룰린의 농도는, 전술한 바와 동일한 방법에 시트룰린을 사용하여 작성한 검정 곡선에 의해 산출하였다.Improved methods to measure end products of nitric oxide in biological fluids: nitrite, nitrate, and S-nitrosothiols. Nitric Oxide. , Apr; 1 (2): 177-89, 1997, Marzinzig M, Nussler AK, Stadler J, Marzinzig E, Barthlen W, Nussler NC, Beger HG, Morris SM Jr, Bruckner UB to produce L-citrulline Was measured. Cells were separated from dishes by treatment with trypsin / EDTA and then washed 2-3 times with PBS. The cells were then sonicated on ice for about 15 seconds to make them ready for the experiment (cell lysates). 50 μl of urease (165 U / ml (water)) was added to 100 μl of cell lysate and incubated for 30 minutes. Thereafter, 50 µl of trichloroacetic acid (2.45 M) was added to remove the protein. The deproteinized sample was centrifuged at 15,000 g for 5 minutes, then 125 μl of supernatant was added to 375 μl of reaction mixture [40% (v / v) diacetylmonoxime (79 mM in 83 mM acetic acid) + 18% (v / v) mixed with antipyrine E (47.8 mM in water) + 42% (v / v) 15N H 2 SO 4 ] and reacted for 25 minutes at 96 ℃. After the reaction was completed, the mixture was left at room temperature to lower the temperature, and then centrifuged at 15,000 g for 5 minutes. 200 μl of the supernatant (1) was taken and stirred in (2) by adding an equivalent amount (200 μl) of dimethyl sulfoxide (DMSO) to the remaining liquid in the tube. The absorbances of (1) and (2) were measured at 450 nm using a microplate reader. The concentration of L-citrulline was calculated by the calibration curve created using citrulline in the same manner as described above.

4. 아세틸콜린 에스테라제(AChE)의 활성4. Activity of Acetylcholine esterase (AChE)

(1) 세포 처리(1) cell treatment

세포를 PBS로 2∼3회 세척한 후 고무 찰자를 사용하여 접시로부터 세포를 분리시켰다. 다시 PBS로 세척한 후 750 g을 원심 분리하였다. 상등액을 걷어낸 다음, 남아있는 부피의 4배 정도되는 양의 냉장 보관한 트리스-HCl 완충액(0.05 M, pH 7.5)(1%(v/v) 트리톤 X-100 함유)을 첨가하였다. 핵과 깨어지지 않은 세포들을 1000 g에서 10 분동안 4℃로 유지시키면서 원심 분리하여 제거하였다.After washing the cells 2-3 times with PBS, the cells were separated from the dish using a rubber stick. After washing with PBS again 750 g was centrifuged. The supernatant was removed and then chilled Tris-HCl buffer (0.05 M, pH 7.5) (containing 1% (v / v) Triton X-100) in an amount approximately 4 times the remaining volume. Nuclei and unbroken cells were removed by centrifugation at 1000 g for 10 minutes at 4 ° C.

(2) AChE 활성 측정(2) AChE activity measurement

AChE 활성은 엘만 등의 방법{문헌 [A new rapid colorimetric determination of acetylcholinesterase activity.Biochem Pharm., 7:88-95, 1961, George L. Ellan, K. Diane Courtney, Valentino Andres Jr, Robert M, Featherstone] 참조}을 변형시켜 측정하였다. AChE는 세포막 부착형과 방출형의 2가지 형태가 공지되어 있으므로, 세포 용해물과 배양 상등액 모두에서 활성을 측정하여 합산하였다. pH 7.4의 0.05 M PBS에 용해되어 있는 0.01% 5,5'-디티오비스(2-니트로벤조산)(DTNB)을 함유한 290 ㎕의 사약 완충액에 6 ㎕의 세포 용해물을 첨가하였다. 최종 농도가5 x 10-4M가 되도록 6 ㎕의 아세틸티오콜린 요오다이드를 첨가하여 반응을 개시하였다. 흡광도의 변화는 405 ㎚에서 1.5 분의 간격을 두고 10 분동안 측정하였다. AChE 활성값은 10 분동안 이루어진 변화의 평균값으로 제시하였다.AChE activity is described by Elman et al., A new rapid colorimetric determination of acetylcholinesterase activity. Biochem Pharm ., 7: 88-95, 1961, George L. Ellan, K. Diane Courtney, Valentino Andres Jr, Robert M, Featherstone. Since AChE is known in two forms, cell membrane attachment type and release type, activity was measured and summed in both cell lysate and culture supernatant. 6 μl of cell lysate was added to 290 μl of medicament buffer containing 0.01% 5,5′-dithiobis (2-nitrobenzoic acid) (DTNB) dissolved in 0.05 M PBS, pH 7.4. The reaction was initiated by adding 6 μl of acetylthiocholine iodide to a final concentration of 5 × 10 −4 M. The change in absorbance was measured at 405 nm for 10 minutes at 1.5 minute intervals. AChE activity values are presented as the average of changes made over 10 minutes.

<실험 결과><Experiment Result>

I. 증식 억제율I. Proliferation Inhibition Rate

항암 활성으로서 세포 사멸을 유도하는 LC의 효과를 확인하기 위해, 먼저 트립판 블루 배제 분석법에 의해 생존 세포의 개수를 계측하였다. LC 처리군에서는 SH-SY5Y의 세포 증식이 농도 의존적으로 억제되었다(도 1 참조). LC로 처리한 후 2일동안 측정한 세포의 증식 억제율은, 0.1 μM의 LC로 처리한 경우 19.47%, 1 μM의 LC로 처리한 경우 30.71%이었다. 4 일 후부터는 증식 억제율이 거의 동일하였다. 이들 데이타는 평균 ±표준편차(n=5)로 제시하였다.In order to confirm the effect of LC inducing cell death as anticancer activity, the number of viable cells was first measured by trypan blue exclusion assay. Cell proliferation of SH-SY5Y was inhibited in a concentration-dependent manner in the LC treated group (see FIG. 1). The proliferation inhibition rate of the cells measured for 2 days after LC treatment was 19.47% when treated with 0.1 μM LC and 30.71% when treated with 1 μM LC. After 4 days, the growth inhibition rate was almost the same. These data are presented as mean ± standard deviation (n = 5).

II. 분화에 따른 형태학적 변화II. Morphological changes due to differentiation

분화된 신경 세포의 형태는 신경돌기의 수지상 분기와 신경돌기의 생육(outgrowth)으로 특징지워 진다. 신경돌기의 생육은 분화의 가장 확실한 형태학적 마커가 된다. 본 실험에서 신경돌기는 세포 직경의 2배 이상이 되는 세포질 프로세스로서 정의하였다.The morphology of differentiated neurons is characterized by dendritic branching of neurites and outgrowth of neurites. The growth of neurites is the most obvious morphological marker of differentiation. Neurites in this experiment were defined as cytoplasmic processes that are more than twice the cell diameter.

대조군과 분화된 SH-SY5Y 세포의 형태는 도 2a 및 도 2b에 제시하였다. 이들 도면은 새로운 배지(대조군), 0.1 μM의 GSE 및 1 μM의 GSE로 10 일간 처리한 SH-SY5Y NB 세포의 형태를 나타낸 것이다. 세포는 위상차 현미경을 사용하여 첫날(0일) 부터 2일 간격으로 사진을 찍었다. 이들 도면에서 →는 신경돌기이고, ⇒는 원추형 증식 구조물을 표시한 것이다. 분화되지 않은 SH-SY5Y 세포는 타원형 또는 다각형이면서 일부에만 신경돌기가 있었다. 이에 반해, LC로 처리한 세포들은 2일 후 분화된 형태를 나타내 보였고, 10일째 되는 날 가장 긴 신경돌기와 여러 세포에 걸친 복잡한 신경돌기망을 형성하였으며, 말단에는 원뿔형 증식 구조를 보유하였다. 대조군 세포는 시간이 경과함에 따라 단지 몇개의 신경세포형 돌기부만이 형성되었다.Morphology of control and differentiated SH-SY5Y cells is shown in FIGS. 2A and 2B. These figures show the morphology of SH-SY5Y NB cells treated with fresh medium (control), 0.1 μM GSE and 1 μM GSE for 10 days. Cells were photographed every two days from the first day (day 0) using a phase contrast microscope. In these figures,? Is a neurites and? Is a conical proliferation structure. Undifferentiated SH-SY5Y cells were elliptical or polygonal with only neurites in some. In contrast, the cells treated with LC showed differentiated morphology after 2 days, forming the longest neurites and complex neural networks spanning several cells on the 10th day, with a conical proliferation structure at the ends. Control cells formed only a few neurocytoids over time.

1. 신경돌기 보유 세포의 수(%)1.Number of neurite-bearing cells (%)

200∼300 개의 세포들을 위상차 광학 현미경으로 측정하였다. 도 3은 신경돌기를 보유한 세포들의 상대적 개수를 나타낸 것이다. 도면에 제시한 각 컬럼은 10개 이상의 현미경 시야 및 3∼5개의 별도의 배양물에 존재하는 200∼300개의 세포 중 신경돌기의 평균 ±표준편차를 나타낸 것이며, 데이타는 평균 ±표준편차(n=3)로 제시하였다. LC로 처리한 세포군에서는 2일 째에 이미 신경돌기를 보유한 세포들의 개수가 증가 양상을 보였으며, LC와 함께 배양한 세포군에서는 10일 동안 상당한 증가를 나타내 보였다.200-300 cells were measured with a phase contrast optical microscope. Figure 3 shows the relative number of cells with neurites. Each column shown in the figure represents the mean ± standard deviation of neurites among 200 to 300 cells present in at least 10 microscope fields and 3 to 5 separate cultures, and the data represent mean ± standard deviation (n = 3) presented. In the cell group treated with LC, the number of cells with neurites already increased on the second day, and the cell group incubated with LC showed a significant increase for 10 days.

2. 신경돌기의 길이2. Length of neurites

신경돌기의 길이를 측정하기 위한 세포로는, 많이 모여있지 않으면서 신경돌기를 확실하게 확인할 수 있는 것만을 선택하였다. 세포의 전체 신경돌기 길이는 대조군에 비해 LC로 처리한 세포가 훨씬 길었다(도 4 참조). 그러나, 측정이 격일로 이루어졌음에도 불구하고 동일 LC 농도군에서 신경돌기 길이의 증가 속도가 그리 빠르지는 않았다. 세포 중의 신경돌기 길이를 산정하기 위해 사진 상의 일부 영역을 선택하였으며, 그 결과 데이타는 평균 ±표준편차(n=3)로 제시하였다.As the cells for measuring the length of the neurites, only those which can reliably confirm the neurites without being crowded were selected. The total neurites length of the cells was much longer in the cells treated with LC compared to the control (see FIG. 4). However, although the measurements were taken every other day, the rate of increase of neurite length in the same LC concentration group was not very fast. Some areas on the photographs were selected to estimate neurite length in cells, and the results were presented as mean ± standard deviation (n = 3).

III. 분화에 따른 생화학적 변화III. Biochemical Changes According to Differentiation

1. NONO 22 -의 생성량Amount of-

배지에 0.1∼1 μM의 LC를 첨가한 후 SH-SY5Y 세포에서의 NO2- 생성량은 증가하였고, 배양 4일을 전후해서 최대값을 보인 후 감소하였다(도 5 참조). 대조군 세포에서의 NO2- 생성량은 관찰 기간 전체에 걸쳐 LC 처리된 세포군에서 보다 낮은 수준이었다. 4일째 되는 날의 N02- 생성량은 대조군에서 19.39 ±3.44, 0.1 μM의 LC 처리군에서 35.71 ±4.21, 1 μM의 LC 처리군에서는 45.63 ±3.78이었다. 대조군에서의 NO2- 생성은, 낮은 수준의 NO2-가 종양 세포 증식의 신호 전달 분자로 작용할 수 있기 때문에 이루어진 것으로 추정된다. 이 실험에서 배양된 세포 상등액 중의 NO2- 농도는 그리스 시약으로 측정하였으며, 데이타는 평균 ±표준편차(n=5)로 제시하였다.After addition of 0.1-1 μM of LC to the medium, the amount of NO 2 − produced in SH-SY5Y cells increased and decreased after peaking around 4 days of culture (see FIG. 5). NO 2 − production in control cells was lower than in LC treated cell groups throughout the observation period. The N0 2 -production on day 4 was 19.39 ± 3.44 in the control group, 35.71 ± 4.21 in the 0.1 μM LC treated group and 45.63 ± 3.78 in the 1 μM LC treated group. NO 2 − production in the control is presumed to be because low levels of NO 2 − may act as signal transduction molecules of tumor cell proliferation. The NO 2 − concentration in the cell supernatant cultured in this experiment was measured with a grease reagent, and the data were presented as mean ± standard deviation (n = 5).

2. NO의 생성량2. Production amount of NO

NO는 최근까지 신호 전달 과정에서 중요한 작용을 하는 것으로 밝혀져 왔다. 이 자유 라디칼 기체는 상기 반응식 2에서 볼 수 있는 바와 같이 NOS에 의해 촉매되는 복잡한 반응을 통해 L-아르기닌으로부터 생성된다. NO는 세포막을 통해 자유롭게 확산되지만, 그 수명은 수 초 이하로서 매우 짧다. 이는 반응성이 매우 활발하기 때문이다. 따라서, NO는 세포 내와 주변 세포들 간의 중간 신호전달 분자로서 작용하는 데 적합하다.NO has recently been found to play an important role in signal transduction. This free radical gas is produced from L-arginine through a complex reaction catalyzed by NOS as shown in Scheme 2 above. NO diffuses freely through the cell membrane, but its life is very short, several seconds or less. This is because the reactivity is very active. Thus, NO is suitable for acting as an intermediate signaling molecule between cells and between surrounding cells.

도 6으로부터 알 수 있듯이, NO는 LC 처리된 SH-SY5Y 세포에서 생성되었다. 최대값(즉, 최대 생성량)은 처리 후 이틀째에 관찰되었다. 그 값은 대조군에서 31.15 ±3.77, 0.1 μM의 LC 처리군에서 94.75 ±14.48, 1 μM의 LC 처리군에서는 101.37 ±9.83이었다. 그 후, LC 처리된 SH-SY5Y 세포에서의 NO 생성량은 조금씩 감소하였으나, 10 일째에도 대조군보다는 LC 처리군에서 보다 많은 양의 NO가 생성된 것으로 관찰되었다. 이 실험에서 전체 NO(NO2- + NO3-) 생성량을 검출하는 데에는 NO 분석기를 사용하였으며, 데이타는 평균 ±표준편차(n=5)로 제시하였다.As can be seen from FIG. 6, NO was produced in LC-treated SH-SY5Y cells. The maximum value (ie maximum yield) was observed two days after treatment. The value was 31.15 ± 3.77 in the control group, 94.75 ± 14.48 in the LC treatment group of 0.1 μM and 101.37 ± 9.83 in the LC treatment group of 1 μM. Thereafter, NO production in LC-treated SH-SY5Y cells decreased little by little, but even on day 10, more NO was produced in the LC-treated group than in the control group. The NO analyzer was used to detect the total NO (NO 2- + NO 3- ) production in this experiment, and the data were presented as mean ± standard deviation (n = 5).

3. NOS의 활성3. Activity of NOS

배양된 세포의 L-시트룰린 수치를 분석한 결과, L-시트룰린 농도의 증가가 NOS 활성의 증가를 암시한다는 보고가 입증되었다.Analysis of L-citrulline levels in cultured cells demonstrated that an increase in L-citrulline concentration suggests an increase in NOS activity.

NOS 활성은, 배지에 0.1∼1 μM의 LC를 첨가한 후 2일 간격으로 세포 용해물에서 측정하였다(도 7 참조). 측정 데이타는 평균 ±표준편차(n=5)로 제시하였다. LC로 처리한 SH-SY5Y 세포의 효소 활성은 10 일동안 대조군 세포에 비해 훨씬 증가하였고, 2일째에 최대값을 보였으며, 그 이후부터는 감소하는 경향을 보였다. 2일째 NOS 활성은 대조군에서 149.75 ±12.22, 0.1 μM의 LC 처리군에서 280.98 ±27.7, 1 μM의 LC 처리군에서는 247.6 ±24.79이었다. L-시트롤린은 NADPH 의존성 NOS에 의해 합성된 NO의 1:1 화학량론적 생성물이다. 그러나, 도 6 및 도 7에제시된 바와 같이, 이들 2 물질의 농도는 서로 다르다. 이는 NO가 세포외 공간에서 약 5∼10 초의 짧은 반감기를 가지고 있는 불안정한 기체이므로 배지에서 정확한 NO 농도를 측정하는 것이 어려운 데 기인한 것으로 판단된다.NOS activity was measured in cell lysates at 2 day intervals after adding 0.1-1 μM of LC to the medium (see FIG. 7). Measurement data are presented as mean ± standard deviation (n = 5). Enzyme activity of LC-treated SH-SY5Y cells increased significantly over 10 days compared to control cells, peaked on day 2, and then decreased. Day 2 NOS activity was 149.75 ± 12.22 in the control group, 280.98 ± 27.7 in the LC treated group of 0.1 μM, 247.6 ± 24.79 in the LC treated group of 1 μM. L-Citrulline is a 1: 1 stoichiometric product of NO synthesized by NADPH dependent NOS. However, as shown in Figures 6 and 7, the concentrations of these two materials are different. This is because NO is an unstable gas having a short half-life of about 5 to 10 seconds in the extracellular space.

4. AChE의 활성4. Activity of AChE

AChE는 뉴런의 최종 분화에 대한 마커로 간주되므로, LC에 의한 SH-SY5Y 세포 분화의 생화학적 지표로서 AChE 활성을 측정하였다. AChE는 대부분이 세포막에 존재하지만, 일부 세포에서는 배지로 방출되기도 한다. 따라서, 세포막에 존재하는 AChE와 배양 상등액에 존재하는 AChE의 양을 함께 측정하였다. LC로 처리한 세포는 처리 후 2일째부터 이미 AChE 활성을 나타내 보이기 시작하였다(도 8 참조). 여기서, AChE 활성은 별개의 실험에 따른 3∼5개 측정치의 평균 ±표준편차이다. 전체 측정 기간동안 LC 처리 세포의 AChE 활성은 대조군의 2배 정도로 나타났다. 가장 높은 활성은 8 일째 나타났다.Since AChE is considered a marker for the final differentiation of neurons, AChE activity was measured as a biochemical indicator of SH-SY5Y cell differentiation by LC. AChE is mostly present in the cell membrane, but in some cells it is released into the medium. Therefore, the amount of AChE present in the cell membrane and the amount of AChE present in the culture supernatant were measured together. Cells treated with LC began showing AChE activity already on day 2 after treatment (see FIG. 8). Here AChE activity is the mean ± standard deviation of 3 to 5 measurements according to separate experiments. The AChE activity of LC treated cells during the entire measurement period was about twice that of the control group. The highest activity appeared on day 8.

NB는 어린이들에게 잘 나타나는 종양이다{문헌 [Prognostic factor in neuroblastoma.Cancer.,Jun 1; 59(11):1853-9, 1987, Evans AE, D'Angio GJ, Propert K, Anderson J, Hann HW] 참조}. 이것은 분화할 수 없는 신경아세포에서 유래된 것으로 판단된다. NB는 악성 종양이기는 하나, 상대적으로 퇴화 현상을 보이기도 한다. NB 세포는 양성 신경절 세포종으로 분화하는 경우도 있다. NB에 대한 흥미로운 치료 접근법은 생체 내에서 종양 세포의 최종 분화를 유발시켜서 세포 증식을 중지시키는 약물을 사용하는 방법이다. 마우스와 사람의 NB 세포수는 세포 분화 기전을 연구하는 데 매우 중요한 모델이 된다. 이들 세포주의 세포 분화는 NGF, cAMP, 시상하부 인자, 안트라사이클린, RA, PMA{문헌 [Research on the differentiation of human and murine neuroblastoma cells.Oncology., 48(3):196-201, 1991, Busse E, Bartsch O, Kornhuber B] 참조} 뿐 아니라 레스버라톨, 폴리페놀 추출물 등의 자연 추출물에 의해서도 이루어진다. 그러나, 아직까지 이러한 물질에 의한 분화 기전은 확실하게 밝혀지지 않았다.NB is a tumor that appears well in children. [Prognostic factor in neuroblastoma. Cancer., Jun 1; 59 (11): 1853-9, 1987, Evans AE, D'Angio GJ, Propert K, Anderson J, Hann HW. It is believed to be derived from neuroblasts that cannot differentiate. NB is a malignant tumor, but it is also relatively degenerative. NB cells may also differentiate into benign ganglion cell tumors. An interesting therapeutic approach for NB is the use of drugs that induce final differentiation of tumor cells in vivo to stop cell proliferation. NB cell numbers in mice and humans are very important models for studying cell differentiation mechanisms. Cell differentiation of these cell lines has been described in NGF, cAMP, hypothalamic factor, anthracycline, RA, PMA {Research on the differentiation of human and murine neuroblastoma cells. Oncology. , 48 (3): 196-201, 1991, Busse E, Bartsch O, Kornhuber B], as well as natural extracts such as resveratrol and polyphenol extracts. However, the mechanism of differentiation by these substances has not yet been clarified.

세포 독성제와 세포 소멸의 매개체로 간주되고 있는 NO는 또한 여러 분화 기전과도 연관이 있다. 즉, NO는 전골수 세포주 HL-60에서 세포 분화를 유도하고, 사람의 단핵구모 세포주 U-937의 레티논산에 의한 분화를 가능하게 해준다. 또한, 사람의 NB 세포주 SK-N-BE의 분화가 NOS의 증가와 관련이 있다는 사실도 이미 보고된 바 있다{문헌 [Retinoic acid-induced differentiation in a human neuroblastoma cell line is associated with an increase in nitric oxide synthesis.J Cell Physiol., Jan; 174(1):99-106, 1998, Ghigo D, Priotto C, Migliorino D, Geromin D, Franchino C, Todde R, Costamagna C, Pescarmona G, Bosia A] 참조}NO, considered a cytotoxic agent and a mediator of cell death, is also associated with several differentiation mechanisms. In other words, NO induces cell differentiation in the promyelocytic cell line HL-60 and enables the differentiation by the retinoic acid of human monocyte line U-937. In addition, it has already been reported that the differentiation of human NB cell line SK-N-BE is associated with an increase in NOS (Retinoic acid-induced differentiation in a human neuroblastoma cell line is associated with an increase in nitric oxide synthesis. J Cell Physiol. , Jan; 174 (1): 99-106, 1998, Ghigo D, Priotto C, Migliorino D, Geromin D, Franchino C, Todde R, Costamagna C, Pescarmona G, Bosia A].

전술한 실험 결과는 LC가 사람의 NB 세포주 SH-SY5Y의 분화를 유도하고, 이렇게 분화된 세포에서 iNOS와 nNOS에 의해 생성된 NO는 궁극적으로 LC에 의한 세포 증식 억제, 신경돌기의 생육, AChE의 활성화 등을 유도하는 데 필요하다는 것을 말해준다. 도 1을 참조하면 LC 처리에 의해 SH-SY5Y 세포의 증식이 억제되었음을 알 수 있다. 이는 LC의 항산화 작용에 기인한 것이다. 발암(發癌) 시, 자유 라디칼은 암세포의 증식 단계에 중요한 작용을 한다. 반면 항산화 효소인 수퍼옥사이드 디스뮤타아제(SOD), 카탈라아제, 글루타티온 리덕타아제는 자유 라티칼의 농도를 정상의 생리학적 환경에 맞는 수준으로 저하시킨다. 라디칼 제거 작용을 보유한 포도씨 추출물인 프로안토시아니딘과 차 추출물인 폴리페놀 역시 본 발명의 실험 결과와 마찬가지로 암세포에 대해 세포 독성과 증식 억제 효과를 나타내 보인다.The above experimental results show that LC induces differentiation of human NB cell line SH-SY5Y, and NO produced by iNOS and nNOS in these differentiated cells ultimately inhibits cell proliferation by LC, growth of neurites, AChE It is necessary to induce activation. Referring to Figure 1 it can be seen that the proliferation of SH-SY5Y cells by LC treatment. This is due to the antioxidant action of LC. In carcinogenesis, free radicals play an important role in the proliferation stage of cancer cells. On the other hand, antioxidant enzymes, superoxide dismutase (SOD), catalase, and glutathione reductase, reduce the levels of free radicals to levels suitable for normal physiological environments. Grape seed extract, proanthocyanidin, which has a radical scavenging effect, and polyphenol, a tea extract, also exhibit cytotoxic and proliferative effects on cancer cells as in the experimental results of the present invention.

분화된 NB 세포의 형태학적 특징은 뉴런형 돌기, 즉 신경돌기의 형성으로 정의 된다. LC로 처리된 세포들은 신경돌기를 보유한 형태를 나타내 보였다(도 2a 및 도 2b 참조). 복잡한 신경돌기망은 10일째에 관찰할 수 있다. 이 기간동안, 생화학적 인자인 NO2-의 생성량, NO의 생성량 및 NOS 활성은 형태학적 변화와 함께 증가하였다. 이러한 생화학적 인자의 수준은, 대조군과 비교했을 때 평균적으로 0.1 μM의 LC 처리군은 2.1배 더 높고, 1 μM의 LC 처리군은 3.25배 더 높았다. L-시트룰린의 생성량은 화학량론적으로는 NO의 총 생성량과 동일하지만, 세포 용해물에서 NOS의 활성은 손상되지 않은 세포에서의 실제 NO 생성량과 동일하지 않다. 그 이유로는 2 가지를 들 수 있다. 하나는 NO의 다른 유도체군인 S-니트로소티올(RSNO)의 생성에 기인한 것이다. 마진지그 엠 등에 의한 연구 결과, 사이토킨 자극된 사람의 세포 배양 상등액에서 RSNO의 수준은 3.7 ±0.1 μM인 한편, 대조군 배양액에서는 RSNO가 실질적으로 검출되지 않았다(< 0.15 μM). 나머지 하나의 이유는 L-시트룰린이 L-아르기닌으로 재순환하기 때문이다. 그러나, 아르기닌의 생합성 효소 수준에서 시트룰린이 아르기닌으로 재순환하는 효율은 세포형마다 다르다.Morphological characteristics of differentiated NB cells are defined as the formation of neuronal processes, ie neurites. Cells treated with LC showed morphology with neurites (see FIGS. 2A and 2B). Complex neurites can be observed on day 10. During this period, the production of biochemical factors NO 2 −, NO production and NOS activity increased with morphological changes. The levels of these biochemical factors were on average 2.1 times higher for the 0.1 μM LC treated group and 3.25 times higher for the 1 μM LC treated group compared to the control. The production of L-citrulline is stoichiometrically equal to the total production of NO, but the activity of NOS in cell lysates is not the same as the actual production of NO in intact cells. There are two reasons for this. One is due to the production of S-nitrosothiol (RSNO), another group of derivatives of NO. As a result of the study by Margin Jig M et al., The level of RSNO in cell culture supernatant of cytokine-stimulated humans was 3.7 ± 0.1 μM, while RSNO was not substantially detected in control culture (<0.15 μM). The other reason is that L-citrulline recycles to L-arginine. However, the efficiency at which citrulline recycles to arginine at the biosynthetic enzyme level of arginine varies from cell type to cell type.

신경계의 증식 속도나 증식 방향에 영향을 주는 인자로는 세포의 기질 성분,유착 분자, 증식 인자, 아세틸콜린 등의 신경 전달 물질이 있다{문헌 [Regulation of acetylcholinesterase expression during neuronal differentiation.J Biol Chem.Feb 23; 271(8): 4410-6, 1996, Coleman BA, Taylor P] 참조}. 아세틸콜린의 가수분해에 의해 생성되는 아세틸콜린 에스테라제(AChE)는 신경세포의 분화와 직접적인 연관이 있다. 신경돌기의 생육에 있어 AChE가 미치는 영향을 밝혀내려는 시도가 있었으나, 성공적인 결과를 제공하지는 못하였다. 본 발명에서는 AChE 활성이 LC에 의해 유도된 SH-SY5Y의 분화 중에 증가한다는 것을 밝혀냈다(도 8 참조). 또한, 신경돌기 생육의 선형적 증가도와 신경돌기 포함 세포들의 상대적 개수가 AChE 활성과 거의 동일하다는 점도 밝혀냈다. 이 결과는, AChE 활성의 증가는 신경돌기의 생육 및 분화 마커들의 수준과 관련이 있다는 것을 설명한 쾨닉스버거(Koenigsberger) 등에 의한 연구 결과와 일치한다{문헌 [Neurite differentiation is modulated in neuroblastoma cells engineered for altered acetylcholinesterase expression.J Neurochem., Oct; 69(4):1389-97, 1997, Koenigsberger C, Chiappa S, Brimijoin S] 참조}. AChE는 주로 세포막에 존재하지만, 본 실험에서는 배지에서도 AChE 활성이 측정되었다. 따라서, 요약컨대, LC는 사람의 NB 세포주 SH-SY5Y 세포의 분화를 유도하였고, NO와 L-시트룰린을 생성시켰다(NOS 활성). 또한, 신경세포 분화의 최종 마커인 AChE의 활성을 증가시켰다. 이러한 결과는 LC가 사람 NB 세포의 분화제로서 유용하다는 것을 입증해주는 것이다.Factors affecting the growth rate or direction of the nervous system include neurotransmitters such as cell substrate components, adhesion molecules, growth factors, acetylcholine, etc. {Regulation of acetylcholinesterase expression during neuronal differentiation. J Biol Chem. Feb 23; 271 (8): 4410-6, 1996, Coleman BA, Taylor P.}. Acetylcholine esterase (AChE), produced by hydrolysis of acetylcholine, is directly related to the differentiation of neurons. Attempts have been made to determine the effect of AChE on the growth of neurites, but this has not provided a successful outcome. In the present invention, AChE activity was found to increase during the differentiation of SH-SY5Y induced by LC (see FIG. 8). It was also found that the linear increase in neurite outgrowth and the relative number of neurite-containing cells were nearly identical to AChE activity. This result is consistent with a study by Koenigsberger et al., Which demonstrated that the increase in AChE activity is related to the level of neurites growth and differentiation markers.Neurite differentiation is modulated in neuroblastoma cells engineered for altered acetylcholinesterase expression. J Neurochem. , Oct; 69 (4): 1389-97, 1997, Koenigsberger C, Chiappa S, Brimijoin S]. Although AChE is mainly present in the cell membrane, AChE activity was also measured in the medium in this experiment. Thus, in summary, LC induced differentiation of human NB cell line SH-SY5Y cells and produced NO and L-citrulline (NOS activity). It also increased the activity of AChE, the final marker of neuronal differentiation. These results demonstrate that LC is useful as a differentiator of human NB cells.

Claims (1)

류코시아니딘을 활성 성분으로 함유하는 것을 특징으로 하는 신경아세포종 (NB) 세포 분화제.A neuroblastoma (NB) cell differentiator comprising leucocyanidine as an active ingredient.
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