KR100737278B1 - 칼슘 ｌ-트레오네이트 화합물을 투여하는 단계를 포함하는 골절 치료 방법 및 골절치료용 칼슘 l-트레오네이트 화합물 - Google Patents
칼슘 ｌ-트레오네이트 화합물을 투여하는 단계를 포함하는 골절 치료 방법 및 골절치료용 칼슘 l-트레오네이트 화합물 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 골절 예방 또는 치료를 위한 칼슘 L-트레오네이트 화합물과, 이를 포함한 조성물 및 그 사용 방법에 관한 것이다. 실험을 통해, 칼슘 L-트레오네이트는 골조 세포의 증식, 분화 및 광화 작용을 촉진할 뿐만 아니라, 생체 외 배양된 골조 세포의 콜라겐 I mRNA 발현을 촉진하는 것으로 밝혀졌다. 따라서, 칼슘 L-트레오네이트는 골절 치료를 용이하게 하고, 골 밀도와 기계적 성능을 증가시켜서, 골절을 예방 또는 치료했다.
Description
본 발명은 골절, 구체적으로 외상 골절 또는 병리학적 골절을 예방 또는 치료하는 칼슘 L-트레오네이트 화합물과, 이를 포함하는 조성물 및 이를 사용하는 방법에 관한 것이다.
골절은 연속된 구조의 뼈가 부러진 것으로, 일반적인 외과 질병이다. 골절은 외상 골절과 병리학적 골절로 분류될 수 있다. 외상 골절은 외부의 힘에 의해 발생하고, 병리학적 골절은 뼈에 가해지는 특정한 정도의 외부적인 힘과 함께, 노인성 골다공증과 같이 뼈 자체의 병리학적 변화에 의해 발생한다. 통상적으로, 골절 치료는 1) 염증, 2) 연질 가골(假骨), 3) 경질 가골 및 4) 재형성(remodeling)의 네 가지 단계로 분류된다. 염증 단계는 골절 후 일어나는 즉각적인 반응이다. 이 단계에서, 골절 부위와 인접 조직에 혈종(血腫)이 생기고, 급성 염증 반응이 즉각적으로 일어나는데, 이는 혈관의 팽창, 혈장(血漿)과 백혈구의 삼출(渗出)에 의해 발현(發現)된다. 연질 가골 단계는, 팽윤(澎潤)과, 골절 부위에서 섬유 또는 연골 조직이 연결됨에 따라 고통이 사라지기 시작하는 기간으로, 이 단계에서는 혈종이 발생하고, 파골세포(破骨細胞)는 잔류하는 괴사성 뼈를 제거하며, 막내골화(膜內骨 化)가 형성되기 시작한다. 혈관이 크게 증가하고, 모세 혈관이 가골 안으로 성장하며, 세포가 매우 풍부한 것이 그 특징이다. 경질 가골 단계는 골절 부위에서 연질 가골의 접착부터 새로운 뼈가 형성되기까지의 기간이다. 이 단계는 병원이나 엑스선 리프리젠테이션(X-ray representation)에서 골절을 치료하는 단계에 해당된다. 이는 일반적으로 3 내지 4개월이 걸리고, 이 기간 중에는 가골이 섬유성 연골조직으로부터 섬유성 뼈로 바뀌고, 골절 부위 사이에 막성 골(membranous bone)이 형성된다. 재형성 단계는, 골절 부위가 새로 생성된 뼈를 통해 연결되고 점진적으로 새로운 기능에 적응하는 과정이다.
골절 치료는 조직 치료 프로그램 중 매우 독특한 과정이다. 골절 치료는 다른 조직의 치료와는 다른데, 이는 다른 조직을 치료한 결과가 흉터 형성 (cicatrization)인 반면, 뼈의 치료는 흉터 형성에 의해서가 아닌 뼈의 재생성에 의해 이루어지기 때문이다. 따라서, 조골세포(造骨細胞)의 증식은 골절 치료에 결정적인 역할을 수행한다.
또한, Lane은 생화학의 관점에서 골절 치료를, 1) 콜라겐 I, II 및 III이 합성된 경우 간엽 조직(間葉組織) 단계, 2) 콜라겐 II가 우세한 경우 연골성 단계, 3) 콜라겐 I과 II가 우세한 경우 연골 및 골상 단계, 4) 콜라겐 I이 우세한 경우 골형성 단계로 구분했다. 이에 따라, 콜라겐 합성은 골절 치료에서 매우 중요한 역할을 한다.
현재, 일반적으로, 종래의 칼슘 제제는 골절 치료를 촉진하는데 큰 효과가 없는 것으로 생각된다. 또한, 골절 치료를 크게 촉진할 수 있는 다른 약물이 아직 발견되지 않았다. 골절의 주 치료는 여전히, 1) 골절의 회복, 2) 고정, 3) 기능성 운동의 세 가지 종래 수단의 공동 작업이다.
따라서, 본 발명의 목적은, 골절로 고통받고 있는 환자에게 유효량의 칼슘 L-트레오네이트를 투여하는 단계를 포함하는, 골절의 예방 또는 치료 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 골절의 예방 또는 치료를 위해 유효량의 칼슘 L-트레오네이트를 포함한 약제 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 추가 목적은, 골절의 치료 또는 예방을 위해 약제 조성물 제조시 칼슘 L-트레오네이트의 사용 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 골절의 예방 또는 치료를 위해 사용할 수 있는 칼슘 L-트레오네이트를 제공하는 것이다.
본 발명의 추가 목적은, 골절의 예방 또는 치료를 위해 칼슘 L-트레오네이트의 사용 방법을 제공하는 것이다.
골절 치료를 보다 용이하게 하는 상기 요인을 고려해서, 본 발명의 발명자는 조골 세포의 증식과 분화(分化) 및 골 형성에 미치는 칼슘 L-트레오네이트의 자극 효과뿐만 아니라, 콜라겐의 합성을 촉진하는데 미치는 칼슘 L-트레오네이트의 효과를 연구했다. 이 결과는 놀랍게도, 칼슘 L-트레오네이트가 조골 세포의 증식, 분화 및 광화작용(鑛化作用)을 용이하게 할 뿐만 아니라, 생체 외 배양 조골세포에서 콜라겐 I의 mRNA 발현을 향상시킬 수 있다는 것이다. 이러한 수단을 통해, 칼슘 L-트 레오네이트는 골절 치료를 촉진하고 골절을 치료할 수 있으며, 이를 통해 발명자는 본 발명을 완성했다.
한편, 앞에서 명시된 효과를 통해, 칼슘 L-트레오네이트는 골절 (특히, 노인성 골다공증에 의해 일어나는 골절과 같은 병리학적 골절)을 예방하기 위해, 골밀도와 기계적 강도를 증가시킬 수 있다.
본 발명은 골절로 고통받고 있는 환자에게 유효량의 칼슘 L-트레오네이트를 투여하는 단계를 포함하는, 골절 치료 방법에 관한 것이다.
명세서에 사용된 바와 같이, "골절"이라는 용어는 외과성 골절과 병리학적 골절을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.
또한, 본 발명은, 골절, 바람직하게는 외과성 골절과 병리학적 골절, 보다 바람직하게는 외과성 골절을 예방하기 위해, 골절로 고통받고 있는 환자에게 유효량의 칼슘 L-트레오네이트를 투여하는 단계를 포함하는 방법을 포함한다.
또한, 본 발명은, 골절을 예방 또는 치료하기 위한, 유효량의 칼슘 L-트레오네이트를 포함하는 약제 조성물에 관한 것이다.
본 발명은, 골절을 치료 또는 예방하기 위해 약제 조성물 제조시 칼슘 L-트레오네이트를 사용하는 방법을 더 포함한다.
본 발명은 또한 골절의 예방 또는 치료에 사용할 수 있는 칼슘 L-트레오네이트에 관한 것이다.
본 발명은 또한 골절의 예방 또는 치료를 위해 칼슘 L-트레오네이트를 사용하는 방법을 포함한다.
본 발명의 칼슘 L-트레오네이트는 백색 분말로, 냄새가 거의 없고, 물에는 용해되지만 알코올, 에테르, 클로로포름에는 용해되지 않으며, 화학식 C8H14O10
Ca을 갖고, 다음과 같이 표시된 화학 구조식을 갖는다.
이 화합물은 다음과 같이 제조되었다. 즉, 특정량의 L-아스코르브산 (Vc)을 물에 첨가해서 용해시킨 다음, 이 혼합물에 칼슘 카보네이트를 천천히 첨가하면서 저어준다. 상기 혼합물에, 10℃ 내지 60℃의 온도에서 과산화수소를 한 방울씩 첨가하고, 40 - 80℃에서 1 - 4시간 동안 이 온도를 유지했다. 활성탄 첨가 후, 혼합물을 여과했다. 여과액을 30℃ 내지 90℃의 온도에서 농축하고, 상온에서 결정화했다. 이 결정을 50 - 100℃의 온도에서 건조시켰다.
칼슘 L-트레오네이트를 제조하는 상기 공정에서, 생성된 소량의 이산화탄소 기체 때문에 내용물이 용기 밖으로 넘치는 것을 방지하기 위해 칼슘 카보네이트를 매우 천천히 첨가해야 한다.
칼슘 L-트레오네이트를 제조하는 상기 공정은, 활성탄으로 처리한 혼합물을 여과해서 얻은 덩어리(cake)를 80℃의 온수로 2번 세척하는 작업과, 혼합된 세척액과 여과액을 농축하는 작업을 더 포함할 수 있다.
칼슘 L-트레오네이트를 제조하는 상기 공정은 그 적절한 절차, 단순한 작업, 생성물의 높은 수율 (90%)과 순도 때문에 이점이 있다. 칼슘 L-트레오네이트를 제조하는 방법은, 본 명세서에 포함되고 2000년 6월 20일 출원된 Kai Yu 등의 미국 특허 제 6,077,872호에 기술되어 있다.
물론, 본 발명의 칼슘 L-트레오네이트는 종래 기술에 알려져 있는 다른 방법을 통해서도 제조될 수 있다.
본 발명의 칼슘 L-트레오네이트는 경구 투여될 수 있다.
본 발명의 칼슘 L-트레오네이트는 정제(錠劑), 캡슐 및 이와 다른 형태의 약학적으로 허용되는 조성물과 같은 여러 가지 형태의 제제로 사용될 수 있다.
본 발명에 기재된 약제 조성물은, 부형제(賦形劑)와 같이 종래 기술에서 약제로 널리 사용된 여러 운반체일 수 있는 약학적으로 허용된 운반체와 함께, 활성 성분으로 특정량의 칼슘 L-트레오네이트를 함유한다. 본 발명의 약제 조성물은 혼합, 팰릿화(pelleting) 및 정제화와 같이, 종래 기술에 알려져 있는 방법을 통해 제조될 수 있다.
본 발명의 약제 조성물은 방향제, 착색제 및 감미제와 같이, 약리학에 사용될 수 있는 다른 선택적 성분을 또한 함유할 수 있다. 본 발명의 바람직한 약제 조성물은, 나머지 성분으로 다른 부형제 및 선택 성분과 함께, 60 중량%, 바람직하게는 80 중량%, 보다 바람직하게는 90 중량%의 칼슘 L-트레오네이트를 함유한다.
칼슘 L-트레오네이트의 용량(用量)은 환자의 연령에 따라 달라질 수 있다. 안내로서, 성인에 대한 칼슘 L-트레오네이트의 용량은 일반적으로 1일 기준으로 0.5g 내지 12g, 바람직하게는 3g 내지 7g이다. 어린이에 대해서는, 이들의 중량에 따라 그 용량이 줄어들 수 있다.
동물에 대한 칼슘 L-트레오네이트의 약동학(藥動學) 실험은, 쥐에서 칼슘 L-트레오네이트의 흡수 대사(代射)가 원-챔버 모델 (One-Chamber model)을 만족했음을 증명했다. 칼슘 L-트레오네이트의 흡수는, 칼슘 글루코네이트, 칼슘 아세테이트 및 칼슘 카보네이트와 같은 다른 칼슘제보다 비교적 느렸지만 보다 완전했고, 혈청(血淸) 칼슘 농도의 최대값은 보다 늦게 도달했으며 (Tmax = 0.79 시간), 그 반 수명은 보다 길었다 (T1/2 = 4.45 시간). 칼슘 L-트레오네이트는 보다 진한 농도에서 보다 오랜 시간 동안 혈청에 머물 수 있다. 곡선 밑의 면적 (AUC)은 191.75 g/(㎖.hr)이다. 칼슘 L-트레오네이트의 약동학 시험은, 본 명세서에 포함되고 2000년 6월 20일 출원된 Kai Yu 등의 미국 특허 제 6,077,872호에 기술되어 있다.
본 발명에서, 생체 외 배양된 조골 세포의 증식과 분화(分化) 및 골 형성을 자극하는데 미치는 칼슘 L-트레오네이트의 효과를 연구했다. 이러한 연구의 상세한 내용은 아래의 실험 I에 기술된다.
본 발명에서는, OB2의 ALP 활성에 미치는 칼슘 L-트레오네이트의 영향을 또한 연구했다. 이러한 연구의 상세한 내용은 아래의 실험 II에 기술된다.
다음 실험은 본 발명의 범위를 예시하기 위한 것으로, 결코 제한하지 않는다.
(실험 I)
생체 외 배양된 조골 세포의 증식과 분화(分化) 및 골 형성을 자극하는데 미치는 칼슘 L-트레오네이트의 효과
조골 세포의 증식을 용이하게 하고 골 질량을 늘리는 칼슘 L-트레오네이트의 세포학적 기초를 제공하기 위해, 본 시험은 생체 외 조골 세포 배양 방법을 이용함으로써 조골 세포의 골 형성 기능을 자극하는데 미치는 칼슘 L-트레오네이트 효과를 연구했다. 갓난 SD 쥐의 두개관(頭蓋冠)을 절개해서, 조골 세포를 분리한 다음, 10 중량%의 NCS-MEM을 함유한 배양기(culture medium)에 1×104/㎖의 세포 농도로 접종했다. 약력학(藥力學)을 위해 제 2 세대의 2차 세포를 시험했다. 이 결과를 통해, 농도가 10-9 - 10-3 mol/L인 칼슘 L-트레오네이트가 조골 세포의 증식을 촉진하는 효과가 있고, 농도가 10-3 mol/L인 칼슘 L-트레오네이트는 세포 활성과 광화 소결절(鑛化 小結節) 형성에 상당한 효과가 있으며, 알칼리성 포스파타제 (이후 ALP라 불림) 활성과 광화 소결절 형성에 일정한 효과가 있음이 밝혀졌다.
(재료와 방법)
1) 시료 추출: 갓난 (24시간 이내) SD 쥐를 소독한 후, 살균 조건에서 두개관을 절개했다. 이 두개관을 먼저 10 - 15분 동안 0.25%의 트립신으로 전소화(前消化)시킨 다음, 흔들고, 60분 동안 37℃에서 0.1% 콜라게나제 II로 소화시켰다. 세포는 1000rpm의 원심분리를 통해 수집되었다.
2) 세포 배양: 분리된 세포를 1×104/cm2의 농도로 배양 플라스크에 접종하 는데, 이 때 배양액은 10%의 NCS-MEM이다. 세포를 37℃에서 5% CO2로 배양기에서 배양한 다음, 반 컨플루언스 (half confluence)가 될 때까지 통과시켰다. 제 2 세대의 2차 세포 (OB2)의 약력학을 시험했다.
3) 약물: 각각의 시험용 약물은 0.1mol/L의 농도로 조제되었고, 나중에 사용하기 위해 높은 압력으로 살균되었다.
1.55g의 칼슘 L-트레오네이트를 가열을 통해 50㎖의 탈이온수에 용해시켰다. 2.24g의 칼슘 글루코네이트를 실온에서 50㎖의 탈이온수에 용해시켰다. 대조군은 탈이온수였다.
4) 관찰 지수
(1) 세포 증식
OB2를 웰(well) 당 6×103 밀도로 24개의 웰 COSTOR 배양 접시에 접종했다. 24시간 후, 상기 배양액을, 농도가 10-9부터 10-3 mol/L까지 변하는 약물 함유 배양액으로 대체했다. 약물을 첨가한지 72시간이 지나서, MTT 방법을 이용한 랩시스템 멀티스캔 MS (핀란드)의 ELISA 분석기를 통해 세포를 시험했다. 570nm에서의 OD 값은 세포 증식을 반영하기 위해 사용되었다. 이 결과를 대조군의 결과와 비교했다.
(2) ALP 활성의 결정
OB2를 웰(well) 당 2×104 밀도로 24개의 웰 COSTOR 배양 접시에 접종했다. 24시간 후, 상기 배양액을, 약물을 함유한 배양액으로 대체했다. 다음으로, 세포의 컨플루언스가 이루어질 때까지 48시간마다 배양액을 바꾸었다. 인산 파라-니트로벤젠 방법을 통해 세포 라이세이트 (cell lysate)의 ALP 활성을 측정했다. 쿠마시 브릴리언트 블루 방법 (Coomassie brilliant blue mathod)을 통해 세포 라이세이트 중 단백질의 함량을 측정했다. ALP 활성은 U/mg의 단백질로 표시되었고, 이 결과를 대조군의 결과와 비교했다.
(3) 광화 기능의 결정
OB2를 웰(well) 당 5×104 밀도로 6개의 웰 COSTOR 배양 접시에 접종했다. 24시간 후, 상기 배양액을, 약물을 함유한 배양액으로 대체했다. 다음으로, 이 용액을 48시간마다 바꾸었다. 14일 후, 세포가 고정되고 알리자린 레드로 염색되었다. 광학 현미경을 이용해서 광화 소결절의 개수를 세고, 이 결과를 대조군의 결과와 비교했다.
(결과)
1. OB 증식에 미치는 칼슘 L-트레오네이트의 영향
표 1-3은 약물이 세포 증식에 영향을 미친다는 시험 결과를 나열한다.
| 군 | 칼슘 L-트레오네이트 | 칼슘 글루코네이트 | 칼슘 클로라이드 |
| 10-3 | 0.458±0.019*** | 0.381±0.052** | 0.325±0.052*# |
| 10-5 | 0.405±0.085* | 0.351±0.039** | 0.277±0.037 |
| 10-7 | 0.401±0.082* | 0.267±0.009*& | 0.239±0.005& |
| 10-9 | 0.387±0.087* | 0.265±0.025 | 0.237±0.005& |
| 대조군 | 0.230±0.008 |
주: n = 4, 대조군과 비교해서, *P<0.05, **P<0.01, ***P<0.001
동일한 농도의 칼슘 L-트레오네이트 군과 비교해서, &P<0.05, #P<0.01
| 군 | 칼슘 L-트레오네이트 | 칼슘 글루코네이트 | 칼슘 클로라이드 |
| 10-3 | 0.486±0.010*** | 0.359±0.072**& | 0.423±0.028***& |
| 10-5 | 0.449±0.041** | 0.301±0.051# | 0.324±0.047& |
| 10-7 | 0.371±0.047* | 0.268±0.019& | 0.268±0.022& |
| 10-9 | 0.418±0.047** | 0.248±0.017& | 0.292±0.023# |
| 대조군 | 0.255±0.034 |
주: n = 4, 대조군과 비교해서, *P<0.05, **P<0.01, ***P<0.001
동일한 농도의 칼슘 L-트레오네이트 군과 비교해서, &P<0.05, #P<0.01
| 군 | 칼슘 L-트레오네이트 | 칼슘 글루코네이트 | 칼슘 클로라이드 |
| 10-3 | 0.386±0.024** | 0.229±0.021# | 0.281±0.014# |
| 10-5 | 0.327±0.034* | 0.242±0.012# | 0.268±0.025& |
| 10-7 | 0.338±0.048* | 0.233±0.021$ | 0.229±0.09# |
| 10-9 | 0.316±0.073* | 0.229±0.017 | 0.267±0.016 |
| 대조군 | 0.265±0.008 |
주: n = 4, 대조군과 비교해서, *P<0.05, **P<0.01
동일한 농도의 칼슘 L-트레오네이트 군과 비교해서, &P<0.05, #P<0.01, $P<0.001
표 1 내지 3의 데이터는, 이러한 세 가지 시험의 10-9 - 10-3 mol/L의 칼슘 L-트레오네이트 군에서 OB2의 증식 속도가 대조군의 증식 속도보다 훨씬 더 빠르고, 10-3 mol/L의 칼슘 L-트레오네이트 군에서 OD 값이 가장 큰 것을 보여주었다. 칼슘 L-트레오네이트 군에서 OB2의 OD 값은 칼슘 글루코네이트 군에서 OD 값이나 칼슘 클로라이드 군에서 OD 값보다 상당히 더 크다. 시험 I과 시험 II의 칼슘 L-트레오네이트 군에서 OB2의 OD 값은, 대조군의 OD 값보다 상당히 더 컸다. 시험 III에서는, 큰 차이점이 관찰되지 않았는데, 대부분의 칼슘 L-트레오네이트 군에서 OB2의 OD 값은 칼슘 글루코네이트 군과 칼슘 클로라이드 군에서 OD 값과 비교해서 큰 차이가 없었다.
2. OB2의 ALP 활성에 미치는 칼슘 L-트레오네이트의 영향
OB2의 증식 결과를 참조하면, 약물이 OB2의 ALP 활성을 자극한 시험은 10-3 mol/L의 약물 농도에서 수행되었다. 이 결과가 표 4에 도시되어 있다.
| 실험 | 1 | 2 | 3 |
| 칼슘 L-트레오네이트 | 0.156±0.002* | 0.208±0.003** | 0.164±0.026 |
| 칼슘 글루코네이트 | 0.115±0.009 | 0.140±0.016 | 0.107±0.025 |
| 칼슘 클로라이드 | 0.119±0.039 | 0.122±0.08* | 0.102±0.008 |
| 대조군 | 0.115±0.016 | 0.151±0.007 | 0.121±0.027 |
주: n = 4, 대조군과 비교해서, *P<0.05, **P<0.01
동일 농도에서, 칼슘 L-트레오네이트 군에서 OB2의 ALP 활성이 대조군의 ALP 활성보다 더 컸고, 이중에서 시험 I과 시험 II에서의 증가가 컸다 (P<0.05). 칼슘 글루코네이트 및 칼슘 클로라이드 군과 비교해서, 칼슘 L-트레오네이트 군에서 OB2의 ALP 활성은 증가했지만, 이 증가는 크지 않았다.
3. OB2의 광화 기능을 자극하는데 미치는 칼슘 L-트레오네이트의 영향(표 5)
| 군 | 광화 소결절의 개수 |
| 칼슘 L-트레오네이트 | 12.0±3.742* |
| 칼슘 글루코네이트 | 6.2±2.588& |
| 칼슘 클로라이드 | 6.4±1.673& |
| 대조군 | 6.6±2.074 |
주: n = 4, 대조군과 비교해서, *P<0.05, 칼슘 L-트레오네이트 군과 비교해서 &P<0.05.
표 5에서 볼 수 있는 바와 같이, 칼슘 L-트레오네이트 군에서 2주 내에 골조 세포에 의해 형성된 광화 소결절의 개수가 가장 많았고, 이 증가는 컸다 (P<0.05).
(결론)
골조 세포는 골 형성 세포이다. 뼈를 개질하는 동안, 골조 세포가 증식 및 분화했고, 골 형성과 관련된 콜라겐 또는 비콜라겐 단백질을 합성 및 분비했고, 이를 통해 골유기기질(osteoid)을 생성하고 골유기기질의 광화 작용을 촉진했다. 새로 형성된 뼈는 파골 세포를 재흡수함으로써 발생한 골강(骨腔)을 치료했다. 조골 세포의 기능 저하는 새로 형성된 뼈의 양이 줄어들게 하고, 골강 치료 능력이 약해진다. 따라서, 골소주(骨小柱)는 가늘고 약하며 구멍이 뚫리게 되고, 피질골(皮質骨)은 다공성 변화를 나타낸다. 조골 세포에 대한 골 형성 촉진 약물의 약력학 평가시, 증식 속도, ALP 활성 및 광화 소결절이 흔히 지수로 사용되었다. 이러한 지 수는 조골 세포의 증식, 분화 및 광화 능력을 각각 나타냈다. 따라서, 이러한 지수는 조골 세포의 골 형성 기능에 대한 약물의 자극을 광범위하게 평가할 수 있다.
상기 결과는, 1) 칼슘 L-트레오네이트가 생체 외 배양된 조골 세포의 증식 속도, ALP 활성 및 광화 소결절 형성에 상당한 자극 효과가 있고, 2) 생체 외 배양된 조골 세포의 증식 속도, ALP 활성 및 광화 소결절 형성에 미치는 칼슘 L-트레오네이트의 자극 효과가 칼슘 글루코네이트 또는 칼슘 클로라이드의 효과보다 더 크다는 것을 나타냈다.
(실험 II)
뼈 콜라겐 I의 합성을 촉진하는데 미치는 칼슘 L-트레오네이트의 효과
이 연구는 생체 외 배양된 조골 세포에서 콜라겐 I (α-COLI)의 유전자 발현에 미치는 칼슘 L-트레오네이트의 효과를 철저하게 논의했다.
(재료와 방법)
1. 세포 배양: 제 1 조골 세포의 배양 방법은 이전 시험의 배양 방법과 동일했다. OB2를 1×104 세포/cm2의 밀도로 접종했다. 통과 후 다음날, 동일한 농도의 칼슘 L-트레오네이트와 칼슘 글루코네이트 (10-3 mol/ℓ)를 각각 서로 다른 배양 플라스크에 첨가하고, 동일 부피의 탈이온수를 대조군에 첨가했다. 배양기는 48시간마다 바꾸고, 약물을 첨가했다. 일주일 후 세포의 총 RNA를 추출했다.
2. RNA의 추출: 세포를 0.25%의 트립신으로 소화시키고, 5분 동안 1000rpm으로 원심분리해서 세포 팰릿을 수거했다. TRIzol 시약 (Gibco 사) 방법으로 총 RNA를 추출했다. 포름알데히드 변성 아가로스 겔 전기영동법에서 18초와 28초의 두 개의 밴드를 관찰했다. 자외선 분광기 (A260/A280의 값은 1.7 내지 2.0임)를 이용해서 RNA의 순도와 농도를 측정했다.
3. 역 트란스크립타제 폴리메라제 연쇄 반응 (RT-PCR): 시험에서, 키트의 사용 설명을 따라 액세스 RT-PCR 시스템 키트 (프로메가)를 사용했다. 45분 동안 48℃의 PCR 분석기 (바이오-래드사)에서 반응 혼합물의 RT-PCR을 수행했다. 2분 동안 94℃에서 효소를 비활성화시킨 다음, PCR 반응 (즉, 변성을 위해 94℃에서 30분, 어닐링을 위해 54℃에서 1분, 확장을 위해 72℃에서 2분, 최종 사이클 후, 다른 확장을 위해 72℃에서 7분)을 30회 순환시켰다. 9㎕의 PCR 생성물을 1.5%의 아가로스 겔 전기영동법으로 분석했다. 다음으로, 영상 분석 시스템 (이미지 마스터 VDS)으로 밴드를 분석했다. 내부 기준물질-악틴(Actin)로 광학 밀도 값을 검정하고, 이 검정 값을 통계적으로 분석했다.
| 순 프라이머(forward primer) | 역 프라이머(reverse primer) | |
| α-COLI | 5'-cctgccgatgtcgctat-3' | 5'-gattgggatggagggagtt-3' |
| β-악틴 | 5'-ctctatgccaacacagtgc-3' | 5'-tactcctgcttgctgatcc-3' |
4. 약물: 0.1 mol/L의 농도로 각 시험 약물을 조제하고, 나중에 사용하기 위 해 고압으로 살균했다.
베이징 준엥 아시아 태평양 생명 과학 연구 센터가 제공한 칼슘 L-트레오네이트 1.55g을 50㎖ 탈이온수에 가열을 통해 용해시켰다.
샹하이 후앙하이 제약사가 제공한 칼슘 글루코네이트 2.24g을 50㎖ 탈이온수에 용해시켰다.
(결과)
결과는 아래 표 7에 나와 있다. 정량 RT-PCR을 통해 조골 세포에서 α-COLI의 mRNA 발현 시험시, 약물이 동일한 농도일 때 (10-3 mol/L), 대조군에 비해 칼슘 L-트레오네이트 군에서 mRNA의 레벨은 더 컸다 (P<0.05). 이 결과는, 칼슘 L-트레오네이트가 조골 세포에서 α-COLI의 mRNA 발현을 촉진할 수 있음을 증명했다. 칼슘 글루코네이트 군과 대조군 사이에는 α-COLI mRNA 레벨의 큰 차이가 없었다.
| 대조군 | 칼슘 L-트레오네이트 군 | 칼슘 글루코네이트 군 | |
| α-COLI의 상대 발현량 | 1.0599±0.014 | 1.6989±0.218* | 1.2524±0.377 |
주: X±SD, n=3. 대조군과 비교해서, *P<0.05
(결론)
골절시 증식, 분화 및 성숙 과정에서, 조골 세포는 많은 양의 프로콜라겐 I 을 세포질에서 합성하고, 이러한 프로콜라겐 I은 세포간질(matrix)로 분비되어, 뼈- 콜라겐의 주요 성분을 이루고, 이를 통해 골절 치료를 촉진한다. 또한, 골 질량의 함량은 골 강도를 결정하는 또한 중요 인자이다. 콜라겐 I의 분해 단편(degradation fragment) 측정은 골 형성 기능을 반영하는 지수 중 한 가지로 보통 사용되었다. 따라서, 칼슘 L-트레오네이트는 골절을 예방 또는 치료하는데 매우 중요한 것으로 밝혀졌다. α-COLI mRNA 레벨을 검출하기 위해 이 연구에 사용된 정량 RT-PCR 방법은, α-COLI 단백질 분자의 검출보다 더욱 정확하게 OB의 유전자 발현을 반영할 수 있었다.
이전의 약력학 검정법에서는, 칼슘 L-트레오네이트가 거세된 쥐의 골 밀도, 뼈 칼슘의 함량 및 생체 역학적 파라미터를 크게 증가시킬 수 있는 것으로 밝혀졌다. 세포의 약력학 시험은 칼슘 L-트레오네이트가 OB의 증식, 분화 및 광화 기능을 용이하게 할 수 있는 것으로 증명했다. 이 연구는, 칼슘 L-트레오네이트가 생체 외 배양된 OB에서 α-COLI mRNA 레벨을 상향 조절하고, 이는 세포 약력학에 의해 반영된 효과와 상호 관계가 있어서, 골조 세포의 골 형성 기능을 향상시킨다는 것을 밝혀냈다. 칼슘 L-트레오네이트는 OB의 몇몇 유전자의 발현을 향상시킴으로써 OB의 골 형성 기능을 향상시키는 것으로 제안되었다. 이는 콜라겐 레벨을 검출함으로써 추가 확인될 수 있었다.
상기 시험은, 칼슘 L-트레오네이트가 골조 세포의 증식, 분화 및 광화 기능을 촉진할 뿐만 아니라, 생체 외 배양된 골조 세포에서 mRNA 프로콜라겐 I의 발현을 촉진시킨다는 것을 밝혀냈다. 이러한 기능을 통해, 칼슘 L-트레오네이트는 골절 치료를 용이하게 할 수 있고, 또한 골 밀도와 기계적인 성능을 증가시키며, 골절, 특히 병리학적 골절 (노인성 골다공증에 의해 일어나는)을 예방할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 골절, 구체적으로 외상 골절 또는 병리학적 골절을 예방 또는 치료하는 칼슘 L-트레오네이트 화합물과, 이를 포함하는 조성물 및 이를 사용하는 방법에 관한 것이다.
Claims (9)
- 골절 치료를 필요로 하는 인간을 제외한 포유류에 칼슘 L-트레오네이트(calcium L-threonate) 화합물의 유효량을 투여하는 단계를 포함하는,골절 치료방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 골절은 병리학적 골절(pathological fracture)인,골절 치료방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 골절은 외상 골절(traumatic fracture)인,골절 치료방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 칼슘 L-트레오네이트를 0.5 내지 12 g/1일 투여하는,골절 치료방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 칼슘 L-트레오네이트를 3 내지 7 g/1일 투여하는,골절 치료방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 칼슘 L-트레오네이트를 경구 투여하는,골절 치료방법.
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