KR101812613B1 - 트립토판 대사체 농도 측정을 통한 노화 진단 방법 - Google Patents

트립토판 대사체 농도 측정을 통한 노화 진단 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101812613B1
KR101812613B1 KR1020150068697A KR20150068697A KR101812613B1 KR 101812613 B1 KR101812613 B1 KR 101812613B1 KR 1020150068697 A KR1020150068697 A KR 1020150068697A KR 20150068697 A KR20150068697 A KR 20150068697A KR 101812613 B1 KR101812613 B1 KR 101812613B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
activity
concentration
kat
kmo
aging
Prior art date
Application number
KR1020150068697A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20160135434A (ko
Inventor
이상건
김만호
주건
정근화
이순태
이건주
Original Assignee
(주)에이엔티랩스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)에이엔티랩스 filed Critical (주)에이엔티랩스
Priority to KR1020150068697A priority Critical patent/KR101812613B1/ko
Publication of KR20160135434A publication Critical patent/KR20160135434A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101812613B1 publication Critical patent/KR101812613B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00—Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02—Column chromatography
    • G01N30/62—Detectors specially adapted therefor
    • G01N30/72—Mass spectrometers
    • G01N30/7233—Mass spectrometers interfaced to liquid or supercritical fluid chromatograph
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00—Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02—Column chromatography
    • G01N30/04—Preparation or injection of sample to be analysed
    • G01N30/06—Preparation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/483—Physical analysis of biological material

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)

Abstract

본 발명은 트립토판 대사체 농도 측정을 통한 노화 진단 방법에 관한 것이다. 본 발명의 트립토판 대사체 농도 측정을 통한 노화 진단 방법은 트립토판과 대사체의 농도 변화, 또는 카이뉴레닌 아미노트랜스퍼라제 (KAT) 및 카이뉴레닌 3-모노옥시제나제(KMO) 활성의 비율 변화를 이용하여, 노화의 진행을 쉽고 정확하게 진단할 수 있는 정보를 제공할 수 있다.

Description

트립토판 대사체 농도 측정을 통한 노화 진단 방법 {METHOD FOR DIAGNOSIS OF SENESCENCE BY MEASURING THE CONCENTRATION OF METABOLITES OF TRYPTOPHAN METABOLITES}
본 발명은 트립토판 대사체 농도 측정을 통한 노화 진단 방법에 관한 것이다.
트립토판은 인간을 구성하는 단백질에 포함되는 20개의 아미노산 중 하나로 세로토닌 및 멜라토닌의 전구체로 잘 알려져 있다. 이러한 트립토판의 대사 과정을 살펴보면, 트립토판의 95 % 정도는 카이뉴레닌 경로에 따라 인돌엔아민 2,3-디옥시제나제 (IDO)에 의해 카이뉴레닌으로 전환된다.. 또한, 카이뉴레닌은 카이뉴레닌 아미노트랜스퍼라제 (KAT)에 의해 카이뉴렌산으로 전환되거나, 카이뉴레닌 3-모노옥시제나제(KMO)에 의해 3-하이드록시(OH) 카이뉴레닌으로 전환된다.
한편, 노화는 진핵생물의 다양한 시스템 내에서 관련 유전자의 발현, 미토콘드리아 기능장애, 산화 스트레스, 말단소립자의 단축 등과 같은 다양한 생물학적 및 생리적 기능의 변화에 의한 현상으로 알려져 있다. 이러한 변화는 또한, 심혈관 질환, 제2형 당뇨, 암, 그리고 알츠하이머 질병을 포함한 신경계 질환 등과 같은 다양한 질병과 그 기전을 같이한다.
이들 질병이 노년층 사망과 밀접한 상관관계가 있음을 감안할 때, 기존의 노화 연구들은 다양한 발달된 분자생물학적, 생화학적 기술들을 이용하여 노화 관련 질병들과 관련된 지표들을 찾는데 초점을 맞추고 있었다. 그러나 노화와 관련된 질병들의 메커니즘을 이해하기 위한 많은 과학적인 노력에도 불구하고, 노화의 생물학적 메커니즘의 많은 부분이 아직도 밝혀지지 않고 있다.
최근에 노화와 관련된 메커니즘을 좀 더 이해하기 위하여, 세포, 조직, 혈액, 소변 등 생체 유기체 내에서 생체 대사 과정의 생성물인 저분자 대사물질들을 측정하는 학문분야인 대사체학을 노화와 관련된 질병들과 연관된 잠재적 지표들을 발굴하는 데 접목하고 있다. 하나의 분석기기만으로 모든 대사물질을 분석할 수는 없지만, NMR 및 질량 분석기를 이용한 예쁜꼬마선충(C.elegans), 초파리(Drosophila), 설치류, 인간, 그리고 그 외 기타 모델 생물의 노화 관련 대사체 분석연구는 많은 대사물질들이 노화와 많은 연관성이 있음을 보여주고 있다. 그러나, 지금까지 노화 관련 대사체 연구가 많이 진행되었음에도 불구하고, 노화에 높은 진단율을 나타내는 진단 방법에 관한 연구 개발 성과는 미비한 실정이다.
이러한 배경 하에, 운동이나 식이변경 등의 생활 습관 변화나 약물치료가 노화에 미치는 영향 등을 함께 고려할 수 있는 노화 진단 방법에 관한 규명을 통해, 노화를 체계적으로 관리할 방안에 대한 연구 개발이 진행될 필요성이 있다.
KR 10-2015-0013629, 2015.02.05 KR 10-2014-0089295, 2014.07.14
본 발명은 노화 진행의 진단에 필요한 정보를 제공하기 위하여 생물학적 시료 내 카이뉴레닌 경로 대사체의 농도를 측정하는 단계를 포함하는 노화의 진단방법을 제공하고자 한다.
본 발명은 또한, (a) 피험체로부터 분리된 생물학적 시료 내 카이뉴렌산 및 3-OH 카이뉴레닌의 농도를 1차 측정하는 단계;
(b) 1차 측정 단계 후 피험체로부터 분리된 생물학적 시료 내 카이뉴렌산 및 3-OH 카이뉴레닌의 농도를 2차 측정하는 단계; 및
(c) 카이뉴렌산/3-OH 카이뉴레닌 비율(KAT/KMO 효소 활성의 비율)을 계산하여 1차 측정 농도에 비하여 감소하는 경우에 노화가 진행되는 것으로 판단하는 단계를 포함하는 노화의 진단 방법을 제공하고자 한다.
본 발명은 또한, (a) 피험체로부터 분리된 생물학적 시료 내 카이뉴렌산 및 카이뉴레닌의 농도를 1차 측정하는 단계;
(b) 1차 측정 단계 후 피험체로부터 분리된 생물학적 시료 내 카이뉴렌산 및 카이뉴레닌의 농도를 2차 측정하는 단계; 및
(c) 카이뉴렌산/카이뉴레닌의 비율(KAT 효소 활성)을 계산하여 1차 측정 농도에 비하여 감소하는 경우에 노화가 진행되는 것으로 판단하는 단계를 포함하는 노화의 진단 방법을 제공하고자 한다.
본 발명은 또한, (a) 식품 또는 약물을 섭취하기 전 피험체로부터 분리된 생물학적 시료 내에서 카이뉴렌산 및 3-OH 카이뉴레닌의 농도를 측정하는 단계;
(b) 식품 또는 약물을 섭취한 후 피험체로부터 분리된 생물학적 시료로부터 카이뉴렌산 및 3-OH 카이뉴레닌의 농도를 측정하는 단계; 및
(c) 식품 또는 약물을 섭취한 후 카이뉴렌산/3-OH 카이뉴레닌의 비율(KAT/KMO 효소 활성의 비율)이 증가한 경우 상기 식품 또는 약물이 노화를 억제시키는 물질임을 판별하는 단계를 포함하는 항노화 식품 또는 약물의 스크리닝 방법을 제공하고자 한다.
본 발명은 또한, (a) 식품 또는 약물을 섭취하기 전 피험체로부터 분리된 생물학적 시료 내에서 카이뉴렌산 및 카이뉴레닌의 농도를 측정하는 단계;
(b) 식품 또는 약물을 섭취한 후 피험체로부터 분리된 생물학적 시료로부터 카이뉴렌산 및 카이뉴레닌의 농도를 측정하는 단계; 및
(c) 식품 또는 약물을 섭취한 후 카이뉴렌산/카이뉴레닌의 비율(KAT 효소 활성)이 증가한 경우 상기 식품 또는 약물이 노화를 억제시키는 물질임을 판별하는 단계를 포함하는 항노화 식품 또는 약물의 스크리닝 방법을 제공하고자 한다.
본 발명자들은 노화 진단을 위한 잠재적 바이오 마커 발굴 및 진단 방법 개발을 위해 예의 노력한 결과, 트립토판 대사 과정에서 발생되는 대사물들의 전환율을 통해 노화 진행을 진단할 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하였다.
본 발명에 있어서, 노화는 시간이 지남에 따라 일어나는 신체의 모든 생리적 변화, 예를 들면 대사체의 변화를 통칭하는 것으로 개체에 따라 수많은 요인에 의해 매우 다양하게 일어나는 생명현상을 의미한다.
본 발명에 있어서, 피험체는 사람을 포함한 포유 동물을 의미한다.
트립토판 대사 경로는 크게 3가지로 구성되며, 세로토닌 경로, 카이뉴레닌 경로 및 장내 미생물에 의한 대사 경로이다. 이 중 카이뉴레닌 경로에 의하면, 트립토판의 95 % 정도가 인돌엔아민 2,3-디옥시제나제 (IDO)에 의해 카이뉴레닌으로 전환되고, 카이뉴레닌 경로에 따라 카이뉴렌산을 생성한다. 또한, 카이뉴레닌은 카이뉴레닌 아미노트랜스퍼라제 (KAT)에 의해 카이뉴렌산으로 전환되고, 카이뉴레닌 3-모노옥시제나제(KMO)에 의해 3-하이드록시(OH) 카이뉴레닌으로 전환된다. 트립토판의 대사 경로를 탐색하여 그 변화 양상을 관찰하면, 노화를 진단할 수 있는 정보 내지 판단 기초 자료로써의 정보가 제공된다.
본 발명은 노화 진행의 진단에 필요한 정보를 제공하기 위하여 생물학적 시료 내 카이뉴레닌 경로 대사체의 농도를 측정하는 단계를 포함하는 노화의 진단방법을 제공하고자 한다.
바람직하게, 본 발명은 노화 진행의 진단에 필요한 정보를 제공하기 위하여 생물학적 시료 내 카이뉴렌산의 농도를 측정하는 단계를 포함하는 노화의 진단방법을 제공한다.
본 발명에 따른 노화의 진단방법은 생물학적 시료 내 카이뉴렌산의 농도를 측정하여, 카이뉴렌산의 농도 증감을 확인함으로써 노화의 진행을 진단할 수 있다. 노화의 진행 여부는 시간 경과에 따라 카이뉴렌산의 농도가 감소하는 것을 통해 확인가능하며, 운동 등의 신체 대사에 따른 노화의 진행 정도를 반영하여 노화의 진단이 가능하다.
본 발명에 있어서, 생물학적 시료는 조직, 세포, 혈액, 혈청 또는 혈장으로부터 선택된 어느 하나일 수 있으며, 바람직하게는 혈청을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 카이뉴렌산의 농도를 측정하는 방법은 메탄올을 이용한 제단백 방법을 사용하여 혈청을 전처리하는 것을 포함할 수 있다. 또한, 농도를 측정하는 단계는 포름산 수용액을 이용하여 표준용액을 제조하는 것을 포함할 수 있다. 또한, 생물학적 시료 내 카이뉴렌산의 농도는 액체크로마토그래피-질량분석기를 이용하여 질량을 분석을 수행함으로써 측정할 수 있다. 본원 발명의 일구체예에 따르면, 시료 내 단백질은 메탄올로 침전되며 포름산 용액 하에 LC-MS/MS 시스템을 이용하여 분석 가능하다.
본 발명에 따른 노화 진행의 진단에 필요한 정보를 제공하기 위하여 생물학적 시료 내 카이뉴렌산의 농도를 측정하는 단계를 포함하는 노화의 진단방법은 생물학적 시료 내 카이뉴레닌 또는 3-OH 카이뉴레닌의 농도를 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 카이뉴레닌 또는 3-OH 카이뉴레닌의 농도 측정은 앞서 카이뉴렌산의 농도 측정 방법이 동일하게 적용될 수 있다. 카이뉴렌산과 함께 더 측정된 카이뉴레닌 또는 3-OH 카이뉴레닌의 농도는 보다 더 진단 효율이 높은 노화 진단 방법을 제공하기 위한 인자로써 사용된다.
본 발명에 따른 노화의 진단 방법은 상기 카이뉴렌산과 함께 더 측정된 카이뉴레닌 또는 3-OH 카이뉴레닌을 이용하여, 카이뉴렌산/3-OH 카이뉴레닌의 비율(KAT/KMO 효소 활성의 비율) 또는 카이뉴렌산/카이뉴레닌의 비율(KAT 효소 활성)을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
카이뉴렌산/카이뉴레닌의 비율은 카이뉴레닌 아미노트랜스퍼라제 (KAT) 활성을 나타내며, 3-OH 카이뉴레닌/카이뉴레닌 비율은 카이뉴레닌 3-모노옥시제나제(KMO) 활성을 나타내며, 카이뉴렌산/3-OH 카이뉴레닌 비율은 KAT/KMO 효소 활성의 비를 나타낸다.
본 발명의 노화 진단 방법에 따르면, 카이뉴레닌 아미노트랜스퍼라제 (KAT) 활성이 감소될수록 노화가 진행되는 것을 확인할 수 있으며, 보다 더 정확하게 KAT/KMO의 비, 즉, 카이뉴렌산/3-OH 카이뉴레닌 비율(KAT/KMO 효소 활성의 비율)의 감소를 통해 노화가 진행되는 것을 확인할 수 있다.
이러한 본 발명의 노화 진단 방법은 기준 수준과 대비되어 노화의 진행 여부를 확인할 수 있다. 기준 수준이란 본원에 기재된 방법에 의해 판단되는 높은 진단의 예측성을 나타낼 수 있는 카이뉴렌산 농도, KAT 활성 또는 KAT/KMO 효소 활성의 비율이다. 노화의 진행 정도에 따라, 상기 값들의 수준치가 사전 결정될 수 있으며, 이러한 기준 수준은 수학적 알고리즘 및 계산된 지수로부터 수득된, 군집의 통계학적 분석 및/또는 위험성 예측 데이터로부터 유도될 수 있다. 기준이 되는 특정 계수 또한 통계학적 및 구조적 분류 알고리즘 및 기타 다른 방법을 이용함으로써 구성되고 사용될 수 있다.
본 발명은 또한, (a) 피험체로부터 분리된 생물학적 시료 내 카이뉴렌산 및 3-OH 카이뉴레닌의 농도를 1차 측정하는 단계;
(b) 1차 측정 단계 후 피험체로부터 분리된 생물학적 시료 내 카이뉴렌산 및 3-OH 카이뉴레닌의 농도를 2차 측정하는 단계; 및
(c) 카이뉴렌산/3-OH 카이뉴레닌의 비율(KAT/KMO 효소 활성의 비율)을 계산하여 1차 측정 농도에 비하여 감소하는 경우에 노화가 진행되는 것으로 판단하는 단계를 포함하는 노화의 진단 방법을 제공한다.
본 발명의 노화 진단 방법은 농도의 측정 방법은 앞서 살핀바와 같다. 대사체인 카이뉴렌산 및 3-OH 카이뉴레닌의 농도의 1차 측정 및 2차 측정에 있어서, 측정은 시간의 차이를 두어 예컨대, 1 개월, 3 개월, 6 개월, 1 년, 2 년, 3 년과 같이 일정의 시간 차이를 두고 반복적으로 농도 변화를 측정할 수 있다. 측정되는 농도에 따라, 카이뉴렌산/3-OH 카이뉴레닌의 비율(KAT/KMO 효소 활성의 비율)이 계산될 수 있으며, 1 차 측정과 2차 측정 간의 비율 변화를 통해 노화의 진행여부를 판단할 수 있다. 예컨대, 1 차 측정과 2차 측정에 따라 카이뉴렌산/3-OH 카이뉴레닌의 비율이 감소되는 경우 노화가 진행되었음을 확인할 수 있다.
본 발명은 또한, (a) 피험체로부터 분리된 생물학적 시료 내 카이뉴렌산 및 카이뉴레닌의 농도를 1차 측정하는 단계;
(b) 1차 측정 단계 후 피험체로부터 분리된 생물학적 시료 내 카이뉴렌산 및 카이뉴레닌의 농도를 2차 측정하는 단계; 및
(c) 카이뉴렌산/카이뉴레닌의 비율(KAT 효소 활성)을 계산하여 1차 측정 농도에 비하여 감소하는 경우에 노화가 진행되는 것으로 판단하는 단계를 포함하는 노화의 진단 방법이 제공된다. 본 발명에 따른 노화의 진단 방법의 각 단계들은 앞서 설명된 진단 방법의 각 단계들이 동일하게 적용 가능하다. 측정되는 농도에 따라, 카이뉴렌산/카이뉴레닌의 비율이 계산될 수 있으며, 1 차 측정과 2차 측정 간의 활성 비율 변화를 통해 노화의 진행여부를 판단할 수 있다. 예컨대, 1 차 측정과 2차 측정에 따라 카이뉴렌산/카이뉴레닌의 비율이 감소되는 경우 노화가 진행되었음을 확인할 수 있다.
본 발명은 또한, (a) 식품 또는 약물을 섭취하기 전 피험체로부터 분리된 생물학적 시료 내에서 카이뉴렌산 및 3-OH 카이뉴레닌의 농도를 측정하는 단계;
(b) 식품 또는 약물을 섭취한 후 피험체로부터 분리된 생물학적 시료로부터 카이뉴렌산 및 3-OH 카이뉴레닌의 농도를 측정하는 단계; 및
(c) 식품 또는 약물을 섭취한 후 카이뉴렌산/3-OH 카이뉴레닌의 비율이 증가한 경우 상기 식품 또는 약물이 노화를 억제시키는 물질임을 판별하는 단계를 포함하는 항노화 식품 또는 약물의 스크리닝 방법이 제공된다.
본 발명에 따른 항노화 식품 또는 약물의 스크리닝 방법의 각 단계들은 앞서 설명된 진단 방법의 각 단계들이 동일하게 적용 가능하다.
측정되는 농도에 따라, 카이뉴렌산/3-OH 카이뉴레닌의 비율이 계산될 수 있으며, 식품 또는 약물 섭취 전 후간의 비율 변화 확인을 통해 항노화에 영향을 미치는 식품 또는 약물 여부에 대한 판단이 가능하다. 예컨대, 식품 또는 약물 투여에 따라 식품 또는 약물 투여를 수행하지 않은 그룹과 대비하여 카이뉴렌산/3-OH 카이뉴레닌의 비율이 증가되는 경우 노화가 억제되었음을 확인하여 항노화 식품 또는 약물로써의 작용효과를 확인할 수 있다.
본 발명은 또한, (a) 식품 또는 약물을 섭취하기 전 피험체로부터 분리된 생물학적 시료 내에서 카이뉴렌산 및 카이뉴레닌의 농도를 측정하는 단계;
(b) 식품 또는 약물을 섭취한 후 피험체로부터 분리된 생물학적 시료로부터 카이뉴렌산 및 카이뉴레닌의 농도를 측정하는 단계; 및
(c) 식품 또는 약물을 섭취한 후 카이뉴렌산/카이뉴레닌의 비율이 증가한 경우 상기 식품 또는 약물이 노화를 억제시키는 물질임을 판별하는 단계를 포함하는 항노화 식품 또는 약물의 스크리닝 방법이 제공된다.
본 발명에 따른 항노화 식품 또는 약물의 스크리닝 방법의 각 단계들은 앞서 설명된 진단 방법의 각 단계들이 동일하게 적용 가능하다.
측정되는 농도에 따라, 카이뉴렌산/카이뉴레닌의 비율이 계산될 수 있으며, 식품 또는 약물 섭취 전 후간의 비율 변화 확인을 통해 항노화에 영향을 미치는 식품 또는 약물 여부에 대한 판단이 가능하다. 예컨대, 식품 또는 약물 투여에 따라 식품 또는 약물 투여를 수행하지 않은 그룹과 대비하여 카이뉴렌산/카이뉴레닌의 비율이 증가되는 경우 노화가 억제되었음을 확인하여 항노화 식품 또는 약물로써의 작용효과를 확인할 수 있다.
본 발명의 트립토판 대사체 농도 측정을 통한 노화 진단 방법은 트립토판과 대사체의 농도 변화, 또는 카이뉴레닌 아미노트랜스퍼라제 (KAT) 및 카이뉴레닌 3-모노옥시제나제(KMO)의 활성의 비율 변화를 이용하여, 노화의 진행을 쉽고 정확하게 진단할 수 있는 정보를 제공할 수 있다. 따라서 이에 의거한 진단 방법을 통해 노화에 대한 억제 효과를 높임으로써, 노화와 연관된 질병의 예방 및 치료에 활용할 수 있다.
도 1은 노화 진행에 따른 트립토판 대사체들의 농도 변화를 확인한 결과를 나타내는 도이다.
도 2는 노화 진행에 따른 트립토판 대사 경로의 효소활성 변화를 나타내는 도이다.
도 3은 자발적 만성 유산소 운동이 주어졌을 때 노화 진행에 따른 트립토판 대사체들의 농도 변화를 확인한 결과를 나타내는 도이다.
도 4는 자발적 만성 유산소 운동이 주어졌을 때 노화 진행에 따른 트립토판 대사 경로의 효소활성 변화를 나타내는 도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
<실시예 1> 노화 및 운동 검정
C57BL/6(Orient Bio Inc)마우스가 실험에 사용되었다. 마우스는 12/12 시간 주야 주기로 pathogen-free 조건, 물 및 음식의 자유식 조건으로 키워졌다. 모든 동물 실험은 서울 대학교 임상 연구 센터의 기관 동물 관리 및 사용 위원회의 승인 하에 이루어졌다.
새로 태어난 C57BL/6 마우스는 5 그룹 (총 29마리)으로 나누어졌고 6주, 3개월, 6개월 8개월(각 6마리) 및 10주(5 마리)에 희생되었다.
운동의 효과를 평가하기 위하여, 2 개월, 5개월 및 7개월로 나누어진 마우스 그룹은 운동 그룹 (각 5마리) 및 대조군 (각 9마리)로 실험에 사용되었다. 운동 그룹 마우스는 케이지 내 쳇바퀴(running wheel) 제공에 의해 1달간 자발적인 만성 유산소 운동이 수행되었다. 대조군 그룹은 쳇바퀴의 제공없이 보통식(PicoLab Rodent Diet 20, LabDiet, St. Louis, MO)이 제공되었다.
각각의 마우스들은, 3, 6 및 8개월에 혈액 시료의 트립토판 대사 수준을 정량하기 위해 희생되었다.
<실시예 2>트립토판 대사 및 효소 활성의 측정
혈청 내 트립토판, 및 이의 대사물인 카이뉴레닌(kynurenine), 카이뉴렌산(kynurenic acid) 및 3-OH-카이뉴레닌(3-OH-kynurenine)의 농도가 측정되었다. 시료 단백질은 메탄올을 이용하여 침전되었다. 트립토판 메틸 에스테르는 트립토판 및 상기 대사물의 정량을 위한 내부 표준으로 사용되었다.
Applied Biosystems API4000 triple quadrupole mass spectrometer (AB Sciex, Framingham, MA, USA) 에 결합된 Agilent 1200 series HPLC (Agilent Technologies, Santa Clara, CA, USA)를 가지는 LC-MS/MS 시스템이 정량을 위해 사용되었다. 크로마토그래피 분리는 증류수 내 5 mM 포름산 암모니움 및 메탄올 내 0.1 % 포름산으로 구성된 이동상을 Synergi Polar-RP (Phenomenex Inc., Torrance, CA, USA)로 수행되었다. 이 방법의 하루 동안 및 일간 정확도는 99.76 % 내지 106.8 %였고, 하루 동안 및 일간 정확도는 5.4 % 이상이었다.
트립토판 대사 경로의 효소활성을 측정하기 위하여, 두 대사물 간의 전환율을 정량화하였다. IDO 활성은 트립토판 수준에 대한 혈청 카이뉴레닌의 비를 계산함으로서 측정되었다 (트립토판 농도에 의해 나누어진 카이뉴레닌의 농도임). KMO 활성은 카이뉴레닌 수준에 대한 3-OH-카이뉴레닌의 비를 사용하여 계산되었고 (카이뉴레닌의 농도에 의해 나누어진 3-OH 카이뉴레닌 농도임), KAT 활성은 카이뉴렌산 및 카이뉴레닌 수준의 비(카이뉴레닌 농도에 의해 나누어진 카이뉴렌산 농도)를 사용하여 계산하였다. kMO 활성에 대한 KAT 활성의 비(KMO 활성에 의해 나누어진 KAT 활성임)는 또한 계산되었다.
<실시예 3>트립토판 대사물 및 효소 활성에 대한 노화의 영향
3주, 3개월, 6개월 8개월 및 10개월에 있어서 각각의 인자 값은 도 1 및 표 1 내지 표 4에 나타내었다.
트립토판 변화 확인 (P = 0.039)
평균값 (ngmL-1) 범위 (ngmL-1)
6주 13529.50 12122.00 - 15739.25
3개월 14674.50 10680.00 - 15487.50
6개월 13932.50 11839.00 - 16045.25
8개월 9937.00 8863.00 - 11383.00
10개월 10650.00 9604.00 - 12901.00
카이뉴레닌 변화 확인 (P = 0.013)
평균값 (ngmL-1) 범위 (ngmL-1)
6주 256.85 231.45 - 269.65
3개월 146.20 125.28 - 216.45
6개월 149.40 119.78 - 172.75
8개월 132.55 102.75 - 194.65
10개월 187.90 152.30 - 209.70
카이뉴렌산 변화 확인 (P = 0.001)
평균값 (ngmL-1) 범위 (ngmL-1)
6주 23.80 16.35 - 34.94
3개월 12.74 10.16 - 18.28
6개월 5.74 4.66 - 7.55
8개월 6.84 3.81 - 9.51
10개월 7.09 5.06 - 7.09
3- OH 카이뉴레닌 변화 확인 (P = 0.269)
평균값 (ngmL-1) 범위 (ngmL-1)
6주 47.15 35.29 - 56.12
3개월 44.84 30.54 - 73.65
6개월 31.17 27.00 - 38.08
8개월 37.17 29.27 - 51.87
10개월 31.91 24.76 - 51.01
도 1 및 표 1 내지 4에 나타낸 바와 같이, 노화 그룹 중, 혈청 트립토판 대사물의 수준, 특히 트립토판, 카이뉴레닌 및 카이뉴렌산 농도에 상당한 차이가 있는 것이 확인되었으며, 상기 트립토판, 카이뉴레닌 및 카이뉴렌산은 높은 연령 그룹에서 감소된 수준을 보이는 것이 확인되었다. 반면, 3-OH 카이뉴레닌 농도는 연령 그룹 간에 큰 차이를 보이지 않았다.
또한, IDO 활성, KMO 활성, KAT 활성 및 KAT/KMO 활성의 비율의 값은 도 2 및 표 5 내지 표 8에 나타내었다.
IDO 활성 변화 확인 (P = 0.015)
평균값 범위
6주 0.017 0.016 - 0.020
3개월 0.013 0.010 - 0.014
6개월 0.012 0.009 - 0.013
8개월 0.013 0.010 - 0.020
10개월 0.015 0.013 - 0.015
KMO 활성 변화 확인 (P = 0.067)
평균값 범위
6주 0.18 0.16 - 0.21
3개월 0.31 0.21 - 0.33
6개월 0.19 0.18 - 0.26
8개월 0.29 0.24 - 0.33
10개월 0.16 0.13 - 0.27
KAT 활성 변화 확인 (P = 0.001)
평균값 범위
6주 0.09 0.08 - 0.14
3개월 0.09 0.08 - 0.10
6개월 0.04 0.03 - 0.06
8개월 0.04 0.04 - 0.07
10개월 0.04 0.03 - 0.06
KAT / KMO 활성의 비율 변화 확인 (P = 0.002)
평균값 범위
6주 0.48 0.36 - 0.83
3개월 0.35 0.23 - 0.41
6개월 0.18 0.13 - 0.27
8개월 0.18 0.12 - 0.24
10개월 0.28 0.17 - 0.33
도 2 및 표 5 내지 표 8에서 확인되는 바와 같이, IDO활성 수준은 큰 차이를 보이지 않고 6개월에서 가장 낮은 수준을 보였다. 또한 KAT 활성이 감소되며, 특히, KAT/KMO 활성의 비율은 고연령 그룹에서 현저히 감소된 수준을 보였다. 그러나, KMO 활성의 경우 큰 차이를 보이지 못했다.
상기 결과로부터, 카이뉴렌산, KAT 활성 및 KAT/KMO 활성의 비율이 노화가 진행됨에 따라 감소하는 것이 확인되었으며, 이로부터 상기 인자들이 노화 진단에 인자로써 사용될 수 있음을 확인하였다.
< 실시예 4> 트립토판 대사물 및 효소 활성에 대한 자발적 만성 유산소 운동의 영향
트립토판 대사물 및 효소 활성에서 변경은 자발적 만성 유산소 운동에 따라 확인되었다.
3개월, 6개월 8개월에 있어서 트립토판, 카이뉴레닌, 카이뉴렌산 및 3-OH 카이뉴레닌의 변화는 도 3에 나타내었다.
8개월 마우스에서 트립토판 농도(9937.00 [9590.00 - 11391.75] ngmL-1vs.13365.00[12860.00 - 16491.50] ngmL-1, P = 0.001) 및 6개월 마우스에서 카이뉴레닌 농도(147.80 [119.75 - 177.00] ngmL-1vs.213.70[212.70 - 249.90] ngmL-1, P = 0.012)는 대조군과 대비하여 각각 증가되었다.
3-OH 카이뉴레닌 농도는 8개월 마우스에서 감소(33.34 [24.91 - 47.75] ngmL-1vs.19.15[16.85 - 26.80] ngmL-1,P = 0.028)되었다.
반면, 카이뉴렌산은 하기 표 9과 같이 6개월 및 8개월 마우스에서 증가되었다.
카이뉴렌산 변화 확인 (P = 0.001, P = 0.004)
대조군 평균값
(ngmL-1)		 대조군 범위
(ngmL-1)		 운동제공시 평균값
(ngmL-1)		 운동제공시 범위
(ngmL-1)
6개월 7.33 5.14 - 10.73 33.31 28.32 - 42.44
8개월 8.77 5.56 - 13.27 19.90 16.85 - 26.80
또한, IDO 활성, KMO 활성, KAT 활성 및 KAT/KMO 활성의 비율의 값은 도 4에 나타내었다.
IDO 활성은 6개월 마우스에서 증가(0.012 [0.011 - 0.013] vs. 0.016 [0.015 - 0.020])하였다 (P = 0.019).
반면, KMO 활성은 3개월 및 8개월 마우스에서 하기 표 10과 같이 감소되었다.
KMO 활성 변화 확인 (P = 0.0042, P = 0.003)
대조군 평균값 대조군 범위 운동제공시 평균값 운동제공시 범위
3개월 0.31 0.18 - 0.34 0.16 0.13 - 0.17
8개월 0.28 0.24 - 0.33 0.14 0.10 - 0.18
또한, KAT 활성 및 KAT/KMO 활성의 비율은 6개월 및 8개월 마우스에서 하기 표 11 및 표 12와 같이 모두 증가되었다.
KAT 활성 변화 확인 (P =0.002, P =0.014)
대조군 평균값 대조군 범위 운동제공시 평균값 운동제공시 범위
6개월 0.05 0.03 - 0.07 0.16 0.12 - 0.20
8개월 0.07 0.04 - 0.10 0.14 0.11 - 0.17
KAT / KMO 활성 변화 확인 (P =0.001, P = 0.002)
대조군 평균값 대조군 범위 운동제공시 평균값 운동제공시 범위
6개월 0.25 0.15 - 0.30 0.75 0.55 - 1.17
8개월 0.25 0.14 - 0.40 0.80 0.75 - 1.29
상기 결과로부터, 대사체 농도가 변화하면서 노화현상이 억제되는 것을 확인할 수 있으며, 이는 노화에 따른 관련 대사체 및 효소활성 변화를 역전시키는 현상이다.

Claims (17)

  1. 생물학적 시료 내 카이뉴레닌의 농도, 카이뉴렌산의 농도 및 3-OH 카이뉴레닌의 농도를 획득하는 단계;
    상기 획득된 카이뉴레닌의 농도에 의해 나누어진 상기 획득된 3-OH 카이뉴레닌의 농도로부터 KMO의 활성을 산출하는 단계;
    상기 획득된 카이뉴레닌의 농도에 의해 나누어진 상기 획득된 카이뉴렌산의 농도로부터 KAT의 활성을 산출하는 단계;
    상기 산출된 KMO의 활성에 의해 나누어진 상기 KAT의 활성으로부터 KMO의 활성에 대한 KAT의 활성의 비를 산출하는 단계;
    상기 산출된 KMO의 활성에 대한 KAT의 활성의 비를 기준 수준과 비교하여 노화의 진행 정도를 산출하는 단계; 및
    산기 산출된 노화의 진행 정도를 포함하는 노화 진단 정보를 제공하는 단계;를 포함하는
    정보 제공 장치를 이용한 노화 진단 정보의 제공 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 생물학적 시료는 조직, 세포, 혈액, 혈청 또는 혈장으로부터 선택된 어느 하나인 노화 진단 정보의 제공 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 획득하는 단계는,
    메탄올을 이용한 제단백 방법을 사용하여 상기 생물학적 시료의 혈청을 전처리하는 단계를 더 포함하는
    노화 진단 정보의 제공 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 획득하는 단계는,
    액체크로마토그래피-질량분석기를 이용하여 상기 생물학적 시료의 질량을 분석하는 단계를 더 포함하는
    노화 진단 정보의 제공 방법.
  8. 피험체로부터 분리된 생물학적 시료 내 카이뉴레닌, 카이뉴렌산 및 3-OH 카이뉴레닌의 농도를 1차 획득하는 단계;
    상기 1차 획득된 카이뉴레닌의 농도에 의해 나누어진 상기 1차 획득된 3-OH 카이뉴레닌의 농도로부터 1차 KMO의 활성을 산출하는 단계;
    상기 1차 획득된 카이뉴레닌의 농도에 의해 나누어진 상기 1차 획득된 카이뉴렌산의 농도로부터 1차 KAT의 활성을 산출하는 단계;
    상기 1차 KMO의 활성에 의해 나누어진 상기 1차 KAT의 활성으로부터 1차 KMO의 활성에 대한 KAT의 활성의 비를 산출하는 단계;
    1차 획득 단계 후 피험체로부터 분리된 생물학적 시료 내 카이뉴레닌, 카이뉴렌산 및 3-OH 카이뉴레닌의 농도를 2차 획득하는 단계;
    상기 2차 획득된 카이뉴레닌의 농도에 의해 나누어진 상기 2차 획득된 3-OH 카이뉴레닌의 농도로부터 2차 KMO의 활성을 산출하는 단계;
    상기 2차 획득된 카이뉴레닌의 농도에 의해 나누어진 상기 2차 획득된 카이뉴렌산의 농도로부터 2차 KAT의 활성을 산출하는 단계;
    상기 2차 KMO의 활성에 의해 나누어진 상기 2차 KAT의 활성으로부터 2차 KMO의 활성에 대한 KAT의 활성의 비를 산출하는 단계;
    상기 2차 산출된 KMO의 활성에 대한 KAT의 활성의 비가 상기 1차 산출된 KMO의 활성에 대한 KAT의 활성의 비보다 감소함에 따라, 노화 진행 정도를 산출하는 단계; 및
    상기 산출된 노화 진행 정도를 포함하는 노화 진단 정보를 제공하는 단계;를 포함하는
    정보 제공 장치를 이용한 노화 진단 정보의 제공 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 생물학적 시료는 조직, 세포, 혈액, 혈청 또는 혈장으로부터 선택된 어느 하나인 노화 진단 정보의 제공 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    농도 획득을 위해, 메탄올을 이용한 제단백 방법을 사용하여 상기 생물학적 시료 내 혈청을 전처리하는 단계를 더 포함하는 노화 진단 정보의 제공 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    질량 분석을 위해, 액체크로마토그래피-질량분석기를 이용하여 상기 생물학적 시료 내 질량을 분석하는 단계를 더 포함하는 노화 진단 정보의 제공 방법.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 식품 또는 약물을 섭취하기 전 피험체로부터 분리된 생물학적 시료 내에서 카이뉴레닌, 카이뉴렌산 및 3-OH 카이뉴레닌의 농도를 1차 측정하는 단계;
    상기 1차 측정된 카이뉴레닌의 농도에 의해 나누어진 상기 1차 측정된 3-OH 카이뉴레닌의 농도로부터 1차 KMO의 활성을 산출하는 단계;
    상기 1차 측정된 카이뉴레닌의 농도에 의해 나누어진 상기 1차 측정된 카이뉴렌산의 농도로부터 1차 KAT의 활성을 산출하는 단계;
    상기 1차 KMO의 활성에 의해 나누어진 상기 1차 KAT의 활성으로부터 1차 KMO의 활성에 대한 KAT의 활성의 비를 산출하는 단계;
    식품 또는 약물을 섭취한 후 피험체로부터 분리된 생물학적 시료로부터 카이뉴레닌, 카이뉴렌산 및 3-OH 카이뉴레닌의 농도를 2차 측정하는 단계;
    상기 2차 측정된 카이뉴레닌의 농도에 의해 나누어진 상기 2차 측정된 3-OH 카이뉴레닌의 농도로부터 2차 KMO의 활성을 산출하는 단계;
    상기 2차 측정된 카이뉴레닌의 농도에 의해 나누어진 상기 2차 측정된 카이뉴렌산의 농도로부터 2차 KAT의 활성을 산출하는 단계;
    상기 2차 KMO의 활성에 의해 나누어진 상기 2차 KAT의 활성으로부터 2차 KMO의 활성에 대한 KAT의 활성의 비를 산출하는 단계; 및
    상기 2차 산출된 KMO의 활성에 대한 KAT의 활성의 비가 상기 1차 산출된 KMO의 활성에 대한 KAT의 활성의 비보다 기준 수준 이상 증가한 경우 상기 식품 또는 약물이 노화의 진행을 억제시키는 물질임을 판별하는 단계;를 포함하는 항노화 식품 또는 약물의 스크리닝 방법.
  17. 삭제
KR1020150068697A 2015-05-18 2015-05-18 트립토판 대사체 농도 측정을 통한 노화 진단 방법 KR101812613B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150068697A KR101812613B1 (ko) 2015-05-18 2015-05-18 트립토판 대사체 농도 측정을 통한 노화 진단 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150068697A KR101812613B1 (ko) 2015-05-18 2015-05-18 트립토판 대사체 농도 측정을 통한 노화 진단 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160135434A KR20160135434A (ko) 2016-11-28
KR101812613B1 true KR101812613B1 (ko) 2017-12-27

Family

ID=57706753

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150068697A KR101812613B1 (ko) 2015-05-18 2015-05-18 트립토판 대사체 농도 측정을 통한 노화 진단 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101812613B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116798518B (zh) * 2023-06-05 2024-03-08 中南大学湘雅医院 构建代谢物衰老分数及代谢衰老速率的方法及其应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Journal of Chromatography B, 780(2) (2002) 381~387*

Also Published As

Publication number Publication date
KR20160135434A (ko) 2016-11-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Rist et al. Metabolite patterns predicting sex and age in participants of the Karlsruhe Metabolomics and Nutrition (KarMeN) study
Nassar et al. UPLC–MS for metabolomics: a giant step forward in support of pharmaceutical research
JP6021187B2 (ja) 自閉症の代謝バイオマーカー
Rezzi et al. Nutritional metabonomics: applications and perspectives
Kim et al. Mealtime, temporal, and daily variability of the human urinary and plasma metabolomes in a tightly controlled environment
Zhang et al. Quantitative proteomics analysis to identify diffuse axonal injury biomarkers in rats using iTRAQ coupled LC–MS/MS
US8026049B2 (en) Noninvasive measurement and identification of biomarkers in disease state
Barderas et al. Metabolomic profiling for identification of novel potential biomarkers in cardiovascular diseases
Ibáñez et al. Metabolomics, peptidomics and proteomics applications of capillary electrophoresis-mass spectrometry in Foodomics: a review
Wanichthanarak et al. Accounting for biological variation with linear mixed-effects modelling improves the quality of clinical metabolomics data
Lodi et al. Magnetic resonance spectroscopy detectable metabolomic fingerprint of response to antineoplastic treatment
Deidda et al. Metabolomics, a promising approach to translational research in cardiology
Zhang et al. Novel omics technologies in nutrition research
Scifo et al. Sustained molecular pathology across episodes and remission in major depressive disorder
Picca et al. The metabolomics side of frailty: Toward personalized medicine for the aged
Wijngaarden et al. Regulation of skeletal muscle energy/nutrient-sensing pathways during metabolic adaptation to fasting in healthy humans
US20130330419A1 (en) Compositions and methods for personal tumor profiling treatment
Wahl et al. Metabolomics reveals determinants of weight loss during lifestyle intervention in obese children
Cui et al. Salivary metabolomics reveals that metabolic alterations precede the onset of schizophrenia
Rostomily et al. Quantitative proteomic analysis of oligodendrogliomas with and without 1p/19q deletion
Xu et al. A metabonomic approach to early prognostic evaluation of experimental sepsis
KR101812613B1 (ko) 트립토판 대사체 농도 측정을 통한 노화 진단 방법
WO2016187317A1 (en) Metabolic biomarkers for memory loss
Schnackenberg et al. The role of metabolic biomarkers in drug toxicity studies
Xi et al. Metabolomic profiling of goslings with visceral gout reveals a distinct metabolic signature

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant