KR100855635B1 - 상처 치유 촉진용 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 포타슘 용액(KCl)을 유효성분으로 포함하는 물질의 상처 회복 촉진제로서의 용도에 관한 것으로서 구체적으로는 고농도(25 mM ∼ 1 M) KCl을 유효성분으로 포함하는 물질을 창상 등의 상처에 적용함으로써 각질형성세포를 빠르게 재생시키는 상처 회복 촉진제로서의 용도에 관한 것이다.

본 발명에 의한 상처 치유 촉진용 조성물은 KCl용액으로부터 이온화되어 얻어지는 활성성분 K⁺ 용액을 유효량 포함하며, K⁺ 용액에 포함된 K⁺의 몰농도는 25mM∼1M로 할 수 있다.

더 나아가 본 발명에 의한 상처 치유 촉진용 조성물은 상기 활성성분 K⁺ 수용액 또는 KCl 용액 외에도 약제학적으로 허용 가능한 담체를 더 포함할 수 있다.

상기와 같은 특징으로부터 본 발명에 의한 상처 치유 촉진용 조성물은 상대적으로 빠른 시간에 상처를 치유하는 효과가 나타남으로써 흉터의 염려 및 2차감염의 확률을 감소시킨다.

창상, 상처, 촉진, KCl, 포타슘

Description

상처 치유 촉진용 조성물 {Enhancers of wound healing}

도 1은 각질형성세포주에서 발현되는 background 포타슘 통로를 중합효소연쇄반응을 통하여 확인한 그래프이다.(HaCaT cell)

도 2는 각질형성세포에서 발현되는 background 포타슘 통로를 면역염색을 통하여 확인한 그래프이다.

도 3a 내지 도3c는 사람의 각질형성세포에서 기능적으로 발현되는 포타슘 통로를 전기생리학적 실험기법을 통하여 확인한 그래프이다.

도 4는 손상된 피부세포에서 포타슘 통로 및 고농도 포타슘의 역할을 확인한 그래프이다.

도 5는 상처치유에 있어서 고농도 포타슘 용액의 효과(day, 2)를 나타내는 사진이다.

도 6은 상처치유에 있어서 고농도 포타슘 용액의 효과(day, 21)를 나타내는 사진다.

도 7은 상처치유에 있어서 고농도 포타슘 용액의 효과를 나타낸 그래프이다.

본 발명은 포타슘 용액(KCl)을 유효성분으로 포함하는 물질의 상처 회복 촉진제로서의 용도에 관한 것으로서 구체적으로는 고농도(10 mM ~ 1 M) KCl을 유효성분으로 포함하는 물질을 창상 등의 상처에 적용함으로써 각질형성세포를 빠르게 재생시키는 상처 회복 촉진제로서의 용도에 관한 것이다.

피부는 유해한 물질이나 주위 환경의 영향으로부터 몸을 보호하며 각종 세균의 침투를 막고 체온조절 및 땀에 의한 노폐물 배설, 촉각ㅇ온도감각ㅇ통각 등을 감지하는 중요한 감각수용기로서의 역할을 수행한다. 그러나 이러한 중요한 기능을 하는 피부는 다양한 위험물에 항상 노출되어있어 피부 손상의 우려가 높다.

창상(wound)은 생체가 손상된 상태를 말하는 것으로서, 생체 내부 또는 외부 표면을 이루는 조직, 예를 들면 피부, 근육, 신경조직, 뼈, 연조직, 내부기관 또는 혈관조직이 분단 또는 파괴된 병리학적 상태를 포괄한다. 구체적으로 좌상(contusion or bruise), 열상(laceration), 결출상(avulsion), 관통상(penetrated wound), 비-치유 외상성 창상, 방사선조사에 의한 조직의 파괴, 찰과상(abrasion), 골괴저, 총상(gun shot wound), 절상, 화상, 동상, 피부궤양, 피부 건조, 피부각화증, 갈라짐, 터짐, 피부염, 피부사상균증에 의한 통증, 수술상, 혈관질환 창상, 각막창상 등의 창상, 욕창, 와창, 당뇨병 및 순환불량에 관련된 상태, 만성궤양, 성형수술 후 봉합부위, 척추상해성 창상, 부인과적 창상, 화학적 창상 및 여드름 등 개체의 일부에 대한 손상을 포괄적으로 의미한다.

조직이 손상을 입게 되면 우리의 몸은 상처를 치유하려는 반응을 시작한다. 모든 상처의 치유과정은 염증기, 상피화기, 증식기, 성숙기를 거쳐 치유되는데 상처의 정도에 따라 상당히 긴 시간이 걸릴 수도 있다. 한편 상처의 치유에 걸리는 시간이 길어질수록 흉터가 생길 확률이 높아지는 것으로 알려져 있다. 따라서 2차 감염 등의 방지와 흉터가 생길 확률을 감소시키기 위하여 피부의 상처를 촉진시키는 물질의 개발은 중요한 의미를 갖고 있다.

현재까지 창상 치유 촉진제로는 여러 가지가 개발되어 있는데, 대표적인 것으로는 창상을 드레싱하여 상처 치유를 촉진하는 드레싱 제제, 성장촉진인자(growth factor)를 이용하여 치유를 촉진하는 제제, 세포(cell)를 이용하여 치유를 촉진하는 제제를 이용한 것이 있다.

상처는 상처가 난 부위를 촉촉하게 유지하면서 아물게 하는 것이 흉터를 감소시키는 등의 이점이 있다. 이러한 면에서 창상면을 보호하기 위하여 무엇인가로 덮어주는 드레싱이 이용된다.

드레싱(dressing) 제제는 동종, 이종 피부를 이용한 것, 동종 배양 피부를 이용한 것, polyurethane, silicone, Pluronic F-127, nylon, PHEMA 등의 합성재료, collagen, chitin, fibrin, hyaluronic acid, sodium alginate, sodium carboxymethyl cellulose, gelatin, dextran 등 천연재료를 이용한 것, 이것들을 복합적으로 합성한 것 등 여러 가지가 있다.

드레싱 재료의 경우는 가격이 적당하여 실제 치료에 많이 이용되고 있으나, 상처의 치유를 신속히 촉진하여 2차 감염을 방지하거나 흉터 등의 발생을 방지하기 위한 치료로서는 부족한 면이 있다.

성장인자(Growth Factor)는 상처치유의 복잡한 과정 중 각각의 세포사이에서 신호를 전달함으로써 세포증식이나 화학주성을 자극하는 기본적인 역할을 담당하고 궁극적으로는 세포외 기질 및 혈관화를 유도한다. 성장인자는 창상치유가 마무리된 후에도 계속 조직의 보존과 세포와 세포간의 신호전달을 유지하는데 중요한 역할을 한다.

이러한 성장인자는 창상치유에 있어서 다양한 역학을 하게 된다.

첫째, 지혈단계에서 성장인자들은 창상으로부터 주위조직으로 빠르게 퍼져나 간다. 이러한 단백질들은 섬유아세포, 내피세포, 거식세포 등을 활성화시켜서 창상치유 과정을 시작하게 한다.

둘째, 염증단계에서는 대식세포에 의해 성장인자들이 합성되며 분비된다. 이러한 요인들은 대식세포의 효과를 넓혀주어서 각질세포의 상피화에 대한 역할, 섬유 아세포의 기질생성, 혈관화에 필요한 근세포와 내피세포 등에 영향을 주게 된다. 또한 콜라겐 분해효소의 분비로 콜라겐침착과 조직화에 영향을 끼친다.

셋째, 증식단계에서 창상내의 대식세포가 감소하기 시작하면 섬유아세포, 내피세포, 각질세포 등이 생성되기 시작하며, 성장인자들을 분비한다. 이러한 성장인자들은 세포 외 기질단백질과 신생혈관의 생성과 증식을 자극한다.

특히 표피성장인자(EGF)는 상피세포의 성장을 촉진하는 인자로서 세포막에 있는 EGF 수용기를 통하여 신호를 전달함으로써 세포의 분열을 유도하여 상피세포의 성장을 촉진을 하는 것으로 밝혀져 있다. EGF는 침, 소변, 모유, 눈물, 혈액 등에 고농도로 존재하고 상처가 났을 때 혈액으로부터 공급이 되어 흉터없이 상처를 아물게 하는 작용을 한다. 이외에도 상피세포 및 내피세포의 세포증식 촉진, 진피의 구성성분인 콜라겐을 합성하는 섬유아세포의 세포증식 촉진. 피부 손상부위의 혈관 신생촉진 및 기타 재생 촉진인자의 분비유도, 피부조직이 질서있게 방향을 잡으며 망을 형성하게 하는 물질인 Fibronectin의 합성촉진등 피부재생에 핵심적 역할을 담당한다.

한편 이러한 성장인자를 이용한 치유촉진 방법 이외에도 세포를 이용한 치료 법이 사용되기도 하는데, 인체에서 자연스럽게 생성되는 성장인자 외에 인위적으로 성장인자 등을 적용하는 방법이나 상기 세포를 이용한 창상 치료의 경우, 가격이 너무 고가여서 이용하기가 쉽지 않다.

이에 본 발명자들은 창상 치료에 관한 연구를 진행하던 중, 놀랍게도 고농도 포타슘 용액(25 mM KCl)을 활성성분으로 함유시킨 제제를 창상에 적용한 결과, 손상된 피부가 대조군보다 더 빨리 회복됨을 발견하고 본 발명을 완성하게 되었다.

지금까지 고농도 포타슘을 이용한 창상치유 접근은 보고된바 없다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서,

본 발명의 과제는 인위적인 성장인자의 부가 및 적용에 의한 창상 치료 촉진제에 비하여 경제적으로 저렴하면서도 빠르게 창상을 회복시키는 상처치료용 촉진제로서 KCl 용액의 용도를 제공하는 데 있다.

상술한 기술적 과제를 달성하기 위하여, KCl용액으로부터 이온화되어 얻어지는 활성성분 K⁺ 용액을 유효량 포함하며, K⁺ 용액에 포함된 K⁺의 몰농도는 25mM∼1M인 상처 치유 촉진용 조성물이 제공된다.

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더 나아가 본 발명에 의한 상처 치유 촉진용 조성물은 상기 활성성분 K⁺ 수용액 또는 KCl 용액 외에도 약제학적으로 허용 가능한 담체를 더 포함할 수 있다.

다음의 실험 데이터를 통하여 본 발명과 관련한 포타슘 용액의 기전을 상세히 설명한다.

실험데이터 1

피부 세포에서 발현되는 포타슘 통로 확인하기 위하여 다음의 실험을 하였다.

포타슘 통로는 세포의 분화 및 사멸과 관련 있으므로 피부의 표피 대부분을 구성하는 각질형성세포에서 발현되는 포타슘 통로를 중합효소연쇄반응 및 면역염색을 통하여 확인하였으며 각각 [도 1] 및 [도 2]에 나타내었다.

[도 1]에 관하여 설명하면, 세포의 안정막 전압을 주로 조절하는 two-pore domain 포타슘 채널(TASK-1, TASK-2, TASK-3, TREK-1, TREK-2, TRAAK)의 mRNA 발현을 각질형성세포주에서 중합효소연쇄반응을 이용하여 조사하였다. 조사된 6종의 포 타슘 채널이 각질형성세포주에서 발현하는 것이 확인되었다.

[도 2]는 중합효소연쇄반응으로 확인된 포타슘 채널의 단백질 발현 및 세포내에서의 분포 변화를 확인하기위하여 상업적으로 판매되는 항체들을 이용하여 각질형성세포에 면역염색을 실시한 결과이다. 핵을 제외한 세포질 및 세포막 부분에 발현하는 것을 확인하였다. [도 2]에서 알 수 있는 바와 같이 단백질 레벨에서는 TASK-3의 발현현상이 확인되지 않았으며 그 대신 TWIK-1의 발현이 확인되었다.

위와 같이 각질형성세포에서 포타슘 채널의 mRNA와 단백질의 발현을 중합효소연쇄반응 및 면역염색법을 이용하여 확인하였다. 그러나 이들은 채널 단백질이기 때문에 그들의 기능은 채널을 열고 닫아서 이온항상성을 조절하는 것이다. 따라서 유전자의 발현만으로 그들의 기능을 평가할 수는 없다. 특히 풍부한 유전자의 발현에도 불구하고 채널의 기능을 하지 못하는 경우가 많다. 채널의 열림과 닫힘을 확인할 수 있는 유일한 방법은 patch-clamp 기법을 이용하여 실제로 채널의 개폐를 확인하는 것이다. patch-clamp 기록 결과를 도 3a에 표시하였다.

도 3a 는 전기생리학적 실험기법인 patch-clamp 기법을 이용하여 각질형성세포에서 포타슘 채널들을 기록하였다. 각질형성세포에서 다양한 종류의 포타슘 채널이 기록되었는데 그중 현재 알려진 채널로는 칼슘-의존성 포타슘 전류(BK, large conductance 포타슘 채널)와 two-pore domain 포타슘 채널의 하나인 TASK-1 채널이 있다.

한편 실험결과 각질형성세포에서 지금까지 알려지지 않은 Type-1과 Type-2의 포타슘 채널이 존재하는 것으로 확인되었다. 이들 채널들은 각각 고유한 전도도를 가지므로 native 세포에서 이들 채널을 구별하는 가장 쉽고도 중요한 방법은 단일이온통로를 기록함으로써 채널의 전도도를 확인하는 것이다. 본 실험의 결과를 활용한다면 각질형성세포에서 상처치유에 관여하는 특정의 포타슘 채널을 확인할 수 있다.

도 3b에는 앞서 언급한대로 각질형성세포에서 발현되는 칼슘의존성 포타슘 전류(BK)와 TASK-1의 전도도를 각 전압별로 확인하기위해 전류-전압 곡선을 작성하였다.

도 3c는 TASK-1의 대표적인 특징인 pH 민감도를 조사한 그래프이다. 클로닝된 TASK-1은 산성에서는 억제되고, 알카리에서는 활성화되는 특징을 보이는데, 각질형성세포에서 기록된 TASK-1-like 채널 역시 pH 변화에 민감하게 반응하였다. 산성에서 억제되고, 알카리에서 활성화되었다. 상기 결과로부터 산성인 포타슘 이온이 포타슘채널을 폐쇄하는 작용을 할 것이라 판단되었다.

상기와 같이 각질형성세포 및 세포주에서 background 포타슘 통로의 발현을 확인하였으며, 특히 칼슘 의존성 포타슘 통로의 기능적 발현도 함께 조사되었음을 알 수 있다.

실험데이터 2

손상된 피부세포 및 실험동물에서 포타슘 통로의 역할을 확인하기 위하여 다 음의 실험을 하였다.

각질형성세포주와 실험동물을 이용하여 상처를 디자인하였다. 손상된 피부세포 및 조직의 상처치유에 포타슘 통로의 역할을 조사하기위하여 먼저 포타슘 통로의 활성을 억제하였다. 포타슘 통로의 활성 억제는 세포배양액의 포타슘 농도를 25 mM로 조정하여 만들었으며 이와 비교하기위한 대조구는 5mM로 조정하여 만들었다.

상기 25mM은 세포사멸실험에서 세포의 생존기간을 7일에서 14로 연장시킨 효과가 있어 그 의미의 확인 등을 할 필요가 있었으며, 상기 5mM은 세포 외의 일반적인 포타슘 농도로서의 의미가 있어 대조구로서 채택하였다.

상기 디자인된 상처에 대하여 25mM과 5mM을 적용한 실험 후 6시간 및 12시간이 경과하여 각각 확인한 결과 [도 4]에 나타난 바와 같이 고농도 포타슘은 손상된 각질형성세포를 대조구보다 빠른 시간 내에 유의하게 재생시키는 효과를 보였다.

실험데이터 3

25 mM KCl의 창상치료 효과를 확인하기 위하여 다음과 같은 실험을 하였다. 이온화된 포타슘 수용액을 생성하기에 비용면 등에서 유리하여 KCl을 채택하였다.

[도 5]에 나타난 바와 같이 실험용 쥐(Sprague-Dawley rat) 13마리를 이용하여 등 부위의 털을 제거한 후, 가로 2 cm X 세로 2 cm의 정사각형 모양으로, panniculus carnosus 층 위로 피부를 제거하여 2개의 상처를 만들었다.

왼쪽의 상처는 대조군으로 증류수를, 오른쪽의 상처는 실험군으로, 25 mM KCl용액을 상처부위에 각각 0.1 ml씩 하루에 한번 도포하였다. 7일, 14일 및 21일간 도포 후 상처의 면적을 측정하여 창상 치료 정도를 관찰하였다. [도 6]은 일정기간이 지난 후의 실험용 쥐 중 한 마리의 상처 상태를 보여주는 사진이며 각 관찰 일 수에 따른 13마리의 통계적인 상처의 정도를 [도 7]에 나타내었다.

위와같이 본 발명에 따른 25 mM KCl를 도포하는 경우가 일반 증류수를 도포하는 경우에 비해 창상 치료 효과가 우수한 것을 알 수 있었다.

또한 치유되지 않은 상처의 면적을 측정하여, 창상치료 효과 정도를 객관적으로 비교해 보았다. [도 7]에 나타난 바와 같이 25 mM KCl를 도포한 후 치유되지 않은 상처의 면적은 7일 후는 61.1%, 14일 후는 32.3%, 21일 후에는 8.3% 정도였다. 반면, 증류수만을 도포하는 경우, 치유되지 않은 상처의 면적은 7일 후 69.2%, 14일 후 40.9%, 21일 후 18.1%로 나타났다.

한편, KCL의 몰농도가 10mM 이하로 하여 상처에 도포한 경우에는 그 효과가 현저히 떨어졌으며, 1M 이상으로 하여 상처에 도포한 경우에는 적용된 부위의 세포가 파괴되거나 괴사하는 경우도 있었다.

본 발명의 작용은 다음과 같다.

세포는 소디움, 칼슘, 그리고 포타슘 채널 등 이온 채널을 통하여 생명 현상을 영위하고 있다. 이 중 포타슘 전류는 세포의 막전압이나 활동전위의 모양 변화, 그리고 흥분 발사의 조정 등을 통하여 세포의 흥분성을 조절하고, 신경세포에서 포타슘 채널이 개방되면 일반적으로 세포는 과분극이 되어 세포의 흥분성이 감소하는 반면, 포타슘 채널이 폐쇄되면 세포는 탈분극되어 흥분성이 증가되는 것으로 알려져 있다.

한편 포타슘 채널은 그 채널을 열게 하는 인자(open factor)가 세포의 막전압 변화인지 아니면 특정한 ligand인지에 따라 전압 의존성 포타슘 채널과 ligand 의존성 포타슘 채널로 대별하는데, 전자에 해당하는 것으로는 지연성 정류형 포타슘 채널과 A형 포타슘 채널이 있고, 후자에는 ATP 민감성 포타슘 채널과 중간 전도도의 칼슘 의존성 포타슘 채널 및 낮은 전도도의 칼슘 의존성 포타슘 채널이 포함된다. 그리고 최근에 알려진 background 포타슘 채널인, two-pore domain 포타슘 채널이 있다.

이상으로부터 고농도 포타슘 용액은 포타슘 채널을 조절하여 막전압의 변화를 유도하고 세포사멸 및 세포의 이주를 조절함으로써 창상치유에 있어서 촉진효과가 있는 것으로 판단된다. 각질형성세포에서 표피성장인자의 작용에 따른 신호전달체계 중의 하나는 protein kinase C (PKC)의 작용이다. PKC는 직접적으로 간접적으로 포타슘 채널을 조절하는 것으로 알려져있다. 따라서 현재까지 가장 효율적인 상처치유촉진제로 알려진 표피성장인자의 효과를 고농도 포타슘 용액으로 재현할 수 있을 것으로 판단된다.

이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상이 상술한 바람직한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 구체화된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주에서 다양한 상처 치유 촉진물질로 구현될 수 있다.

상술한 본 발명의 구성상의 특징으로부터,

본 발명에 의한 상처 치료 촉진제는 인위적으로 표피성장인자를 가하지 않고 표피성장인자의 발현 강도를 높일 수 있어 저렴하게 상처의 치유를 촉진시킬 수 있다.

본 발명에 의한 상처 치료 촉진제는 상대적으로 빠른 시간에 상처를 치유하는 효과가 나타남으로써 흉터의 염려 및 2차감염의 확률을 감소시킨다.

또한 본 발명에 의한 상처 치료 촉진제는 병원에서 포비돈과 같은 드레싱 제재에 첨가함으로써 치료진 및 환자의 번거로움을 감소시킬 수 있으며, 본 발명의 활성성분으로서 약제학적으로 유효한 양을 함유하여 약제학적으로 허용되는 담체와 함께 여러 가지 다양한 형태로 제형화 될 수 있어 편리하고 간편하게 상처에 적용될 수 있다.

Claims (6)

1. 삭제
2. KCl용액으로부터 이온화되어 얻어지는 활성성분 K⁺ 용액을 유효량 포함하며, K⁺ 용액에 포함된 K⁺의 몰농도는 25mM∼1M인 상처 치유 촉진용 조성물.
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제2항에 있어서,

   약제학적으로 허용 가능한 담체를 더 포함하는 상처 치유 촉진용 조성물.

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