KR102105354B1 - 당대사능의 측정 방법 및 그에 사용하는 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 피험자의 당대사능을 측정하는 방법 및 당해 방법에 적절하게 사용되는 조성물을 제공한다. 본 발명의 당대사능 측정 방법은 다음과 같다: 생체 내에서 표지 탄산가스로 변환되어서 호기 중에 배출되는, 적어도 하나의 동위 원소 C로 표지된 글루코오스를 유효 성분으로 하는, 당대사능을 측정하기 위한 조성물을 사용하여, 하기 (a) 및 (b) 공정을 실시하는, 피험자의 당대사능 측정 방법: (a) 상기 조성물을 피험자에 투여하여 호기를 채취하는 공정 및 (b) 비표지 CO2량에 대한 표지 CO2량의 비율 또는 총 CO2량에 대한 표지 CO2량의 비율을 구하는 공정.

Description

당대사능의 측정 방법 및 그에 사용하는 조성물{METHOD FOR MEASURING CARBOHYDRATE METABOLISM ABILITY, AND COMPOSITION FOR USE IN SAID METHOD}
본 발명은 피험자의 당대사능을 측정하는 방법 및 당해 방법에 적절하게 사용되는 조성물에 관한 것이다. 구체적으로는, 본 발명은 피험자의 당대사능을, 13C 등의 표지 C-호기 시험을 사용하여 측정하고, 또한 모니터링하는 방법, 및 당해 방법에 적절하게 사용되는 조성물에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 표지 C-호기 시험을 사용하여 피험자의 당대사능을 측정함으로써, 당뇨병 발병 후의 병태 스테이지 또는/및 당뇨병의 발병 전단계를 판정하는 방법에 관한 것이다(이하, 본 명세서에서는 당뇨병 발병 후의 병태 스테이지 및 당뇨병의 발병 전단계를 총칭해서 「당뇨병 병태 스테이지」라고도 함).
당뇨병 진단은 먼저 뇨당 검사 또는 공복시 혈당값 검사에 의한 1차 스크리닝이 행해지고, 이들 검사에서 양성일 경우에, 글루코오스 부하 시험을 행하고, 확정 진단에 이르는 것이 일반적이다. 최근에는, 글루코오스를 사용한 당 부하시험 전에, 혈중 HbAlC나 프룩토사민을 검사하는 경우도 있다.
그러나 뇨당 검사, 공복시 혈당값 검사 등과 같은 종래의 방법에서는 많은 당뇨병 환자에서 뇨당이 음성이 되고, 혈당값이 정상치를 나타내기 때문에, 당뇨병 환자를 놓쳐버리는 경우도 많아, 그 감도의 낮음이 문제가 되고 있다. 이로 인해, 종래의 방법에서는 당뇨병은 발병하지 않았지만 당뇨병 전단계인 상태까지는 판정할 수 없기 때문에, 예방의학의 관점에서는 충분하지 않다. 또한, 글루코오스를 사용한 당 부하 시험은 우수한 검사법이지만, 글루코오스의 다량 섭취에 의한 부작용의 문제가 지적되고 있음과 함께, 피험자를 수 시간에 걸쳐 구속하고, 또한 반복 채혈이 필요하기 때문에, 피험자의 신체적 부담이 커서 현실적으로는 한정된 대상자밖에 실시할 수 없다. 또한, HbAlC나 프룩토사민의 결과는 다음 내원 시까지 알 수 없고, 신속성이 부족하다는 결점이 있다.
또한, 당뇨병의 유형 진단(인슐린 의존형, 비의존형), 치료 방침 결정, 및 당뇨병 치료 효과를 조사하기 위한 검사로서, 종래에는 주로 혈중 인슐린 농도의 측정, 혈중 또는 뇨중의 C-펩티드 측정, 글루코오스를 사용한 당 부하 시험에서의 혈당값, 혈중 인슐린 농도의 경시 변화 측정에 의해 행하여지고 있다. 그러나 글루코오스를 사용한 당 부하 시험은 상기와 같이 피험자의 신체적 부담이 크기 때문에 실제로는 좀처럼 행하여지지 않고, 혈중 인슐린 농도, 혈중 또는 뇨중의 C-펩티드 결과는 다음 내원 시까지 알 수 없고, 신속성이 부족한다.
한편, 당뇨병 진단에, 13C로 표지한 글루코오스를 투여하고, 호기 중에 이산화탄소로서 배출되는 13CO2를 측정하는, 소위 표지 C-호기 시험을 응용하는 것이 제안되었다(특허문헌 1 내지 3 참조). 구체적으로는, 특허문헌 1에는 특정 위치의 탄소를 13C로 치환한 글루코오스를 사용하여 호기 시험을 행하고, 호기 중에 배설되는 13CO2 농도의 증가율을 측정함으로써, 당뇨병의 유무 및 그 병의 유형(제1형 당뇨병, 2형 당뇨병)을 진단하는 방법이 기재되어 있다. 또한, 특허문헌 2 및 3에는 특허문헌 1과 마찬가지로 13C로 표지한 글루코오스를 사용하여 호기 시험을 행하고, 호기 중에 배설되는 13CO2 농도로부터 산출한 호기 중의 13C와 12C의 비(13C/12C)가 정상인보다도 낮은 값인 것을 지표로 하여, 당뇨병 환자, 인슐린 저항 환자 또는 내당능장애 환자를 진단할 수 있는 것이 기재되어 있다.
그러나, 어느 문헌에도, 글루코오스를 사용한 표지 C-호기 시험에 의해, 피험자의 당대사능을 정밀도 높게 검출하는 점, 그 결과, 당뇨병이 발병한 환자의 병태 스테이지뿐만 아니라, 당뇨병이 발병하기 전단계의 상태를 측정하고, 모니터링할 수 있는 점은 기재도 시사도 되어 있지 않다.
또한, 특허문헌 4에는 2H로 표지한 글루코오스를 피험자에 투여하고, 당해 피험자에서의 중수소수(2H2O)의 총량을 측정하고, 당해 중수소수(2H2O)의 총량을 인슐린량 또는 인슐린 농도 하의 면적(인슐린 AUC)으로 나눈 값을 지표로 하여, 피험자에서의 인슐린 저항성을 결정하는 방법이 기재되어 있고, 또한 특허문헌 5에는 검사용 식품을 투여 후에 측정한 혈당값 및 인슐린 농도로부터, 인슐린 농도 하의 면적(인슐린 AUC)과 글루코오스 농도 하의 면적(글루코오스 AUC)의 곱(「인슐린 AUC×글루코오스 AUC」)을 구하고, 이 값을 지표로 하여 피험자에서의 인슐린 저항성을 결정하는 방법이 기재되어 있다.
이와 같이, 이들 문헌에는 피험자의 인슐린 저항성 평가에 인슐린 농도 하의 면적(인슐린 AUC)을 고려하는 것이 기재되어 있지만, 어느 문헌에도, 글루코오스를 사용한 표지 C-호기 시험에 의해, 피험자의 당대사능을 정밀도 높게 검출할 수 있는 점, 그 결과, 당뇨병이 발병한 환자의 병태 스테이지뿐만 아니라, 당뇨병이 발병하기 전단계의 상태를 측정하고, 모니터링할 수 있는 점은 기재도 시사도 되어 있지 않다.
일본 특허 공개 평 10-67689호 공보 일본 특허 공표 제2002-513911호 공보 일본 특허 공개 제2008-292506호 공보 일본 특허 공표 제2008-543787호 공보 일본 특허 공개 제2010-44093호 공보
본 발명은 동위체 표지된 글루코오스를 사용한 표지 C-호기 시험에 의해, 피험자의 당대사능을 정밀도 높게, 또한 신속하게 검출하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 당뇨병이 발병한 환자의 병태 스테이지뿐만 아니라, 당뇨병이 발병하기 전단계의 상태를 측정하고, 모니터링하기 위한 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 방법에 사용하기 위한 당대사능 측정용 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은 상기 과제를 해결하도록 예의 연구를 거듭한 결과, 동위 원소로 표지한 글루코오스를 투여한 후, 호기에 배설되는 동위체 표지 탄산가스(CO2)의 양 및 그로부터 산출되는 호기에 함유되는 탄산가스의 존재비(비표지 CO2량에 대한 표지 CO2량의 비율 또는 총 CO2량에 대한 표지 CO2량의 비율)의 거동으로부터, 피험자의 당대사능을 정밀도 높게, 게다가 신속하게 측정할 수 있는 것을 발견하였다. 또한, 본 발명자들은 이렇게 측정한 피험자의 당대사능을 지표로 함으로써, 당뇨병이 발병한 환자의 병태 스테이지뿐만 아니라, 당뇨병이 발병하기 전단계의 상태도 측정하고, 또한 그를 경시적으로 모니터링할 수 있는 것을 발견하였다. 또한, 본 발명자들은 상기 피험자의 당대사능을 지표로 함으로써, 당뇨병 환자에 대한 약물(당뇨병 치료약)의 치료 효과를 판정할 수 있는 점, 또한 그것을 경시적으로 모니터링할 수도 있는 점을 발견하였다. 본 발명은 이러한 지견에 기초해서 완성된 것이다.
즉, 본 발명은 다음 형태를 갖는다:
(1) 당대사능 측정 방법
(1-1) 하기 (a) 및 (b) 공정을 갖는 피험자의 당대사능 측정 방법:
(a) 생체 내에서 표지 탄산가스로 변환되어 호기 중에 배출되는, 적어도 하나의 동위 원소 C로 표지된 글루코오스를 유효 성분으로 하는 조성물을 피험자에 투여하여 호기를 채취하는 공정, 및
(b) 호기에 함유되는 비표지 CO2량에 대한 표지 CO2량의 비율 또는 총 CO2량에 대한 표지 CO2량의 비율을 구하는 공정.
또한, 당해 (b) 공정은 후술하는 바와 같이, 예를 들어, Δ％13C(13C 농도 변화량: 원자％) 또는 Δ13C값(δ13C값 변화량: ‰)을 구함으로써 행할 수 있다.
(1-2) 하기 (c) 공정을 더 갖는, (1-1)에 기재하는 당대사능 측정 방법:
(c) (b) 공정에서 얻어지는 피험자의 「호기에 함유되는 비표지 CO2량 또는 총 CO2량에 대한 표지 CO2량의 비율」(피험값)을 정상인에 대해서 얻어지는 「호기에 함유되는 비표지 CO2량에 대한 표지 CO2량의 비율 또는 총 CO2량에 대한 표지 CO2량의 비율」(대조값)과 비교하여, 피험값이 대조값보다도 낮은 경우를 피험자에 대해서 당대사능이 저하되었다고 결정하고, 피험값이 대조값보다도 높은 경우를 피험자에 대해서 당대사능이 항진되었다고 결정하는 공정.
(1-3) 상기 동위 원소가 13C인, (1-1) 또는 (1-2)에 기재하는 당 대사 측정 방법.
(1-4) 상기 조성물의 투여 형태가 경구 투여 형태 또는 주사 투여 형태인, (1-1) 내지 (1-3) 중 어느 하나에 기재하는 당 대사 측정 방법.
(1-5) 당 부하 상태에 있는 피험자에 (a) 공정이 적용되는 것을 특징으로 하는, (1-1) 내지 (1-4) 중 어느 하나에 기재하는 당 대사 측정 방법.
(1-6) 당 부하 상태에 있는 피험자가 (a) 공정 전에, 당질, 또는 당 또는 대사되어서 당이 되는 것을 포함하는 식음료를 섭취한 피험자인, (1-5)에 기재하는 당 대사 측정 방법.
(1-7) 상기 식음료가 당 또는 대사되어서 당이 되는 성분 외에, 단백질(반 소화된 단백질을 포함함), 아미노산, 지방, 전해질, 미량원소류 및 비타민류로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 포함하는 액상, 반 액상 또는 고체 상태의 식음료인, (1-6)에 기재하는 당 대사 측정 방법.
(2) 당뇨병 발병 후의 병태 스테이지 및 당뇨병의 발병 전단계를 검출하는 방법
(2-1) (1-1) 내지 (1-7) 중 어느 하나에 기재하는 당대사능 측정 방법에 의해 얻어지는 피험자의 당대사능을 지표로 하여, 피험자에 대해서 당뇨병의 발병 전단계 또는/및 당뇨병 발병 후의 병태 스테이지를 검출하는 방법.
이하, 본 명세서에서 「당뇨병의 발병 전단계 또는/및 당뇨병 발병 후의 병태 스테이지」를 총칭하여, 「당뇨병 병태 스테이지」라고도 한다.
(2-2) (1-2) 내지 (1-7) 중 어느 하나에 기재하는 당대사능 측정 방법에서 당대사능이 항진했다고 결정된 피험자를, 당뇨병의 발병 전단계에 있다고 결정하는 공정을 갖는 (2-1)에 기재하는 당뇨병 병태 스테이지를 검출하는 방법.
당해 본 발명의 방법은 구체적으로는 하기 [2-a] 내지 [2-g]와 같이 바꿔 말할 수 있다.
[2-a] 하기 (a) 내지 (c') 공정을 갖는, 피험자에 대해서 당뇨병 병태 스테이지를 검출하는 방법:
(a) 생체 내에서 표지 탄산가스로 변환되어 호기 중에 배출되는, 적어도 하나의 동위 원소 C로 표지된 글루코오스(표지 C-글루코오스)를 유효 성분으로 하는 조성물을 피험자에 투여하여 호기를 채취하는 공정,
(b) 호기에 함유되는 비표지 CO2량에 대한 표지 CO2량의 비율 또는 총 CO2량에 대한 표지 CO2량의 비율을 구하는 공정, 및
(c') 상기 (b) 공정에서 얻어지는 피험자의 「호기에 함유되는 비표지 CO2량에 대한 표지 CO2량의 비율 또는 총 CO2량에 대한 표지 CO2량의 비율」(Δ％13C(원자％) 또는 Δ13C값(‰))(피험값)을 정상인에 대해서 얻어지는 대응하는 「호기에 함유되는 비표지 CO2량에 대한 표지 CO2량의 비율 또는 총 CO2량에 대한 표지 CO2량의 비율」(Δ％13C(원자％) 또는 Δ13C값(‰))(대조값)과 비교하여, 피험값이 대조값보다도 낮을 경우, 당해 피험자를 당뇨병이 발병했다고 결정하고, 피험값이 대조값보다도 높을 경우, 당해 피험자를 당뇨병의 발병 전단계에 있다고 결정하는 공정.
[2-b] 상기 동위 원소가 13C인, [2-a]에 기재하는 검출 방법.
[2-c] 상기 조성물의 투여 형태가 경구 투여 형태 또는 주사 투여 형태인, [2-a] 또는 [2-b]에 기재하는 검출 방법.
[2-d] 당 부하 상태에 있는 피험자에 상기 (a) 공정이 적용되는 것을 특징으로 하는 [2-a] 내지 [2-c] 중 어느 하나에 기재하는 검출 방법.
[2-f] 당 부하 상태에 있는 피험자가 (a) 공정 전에, 당질, 또는 당 또는 대사되어 당이 되는 것을 포함하는 식음료를 섭취한 피험자인, [2-d]에 기재하는 검출 방법.
[2-g] 상기 식음료가, 당 또는 대사되어 당이 되는 성분 외에, 단백질(반 소화된 단백질을 포함함), 아미노산, 지방, 전해질, 미량원소류 및 비타민류로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 포함하는 액상, 반 액상 또는 고체 상태의 식음료인, [2-f]에 기재하는 검출 방법.
또한, 본 발명의 당뇨병 병태 스테이지의 검출 방법은 상기 방법 외에, 하기 (2-3) 내지 (2-6)에 기재하는 방법으로 실시할 수도 있다.
(2-3) (1-1) 내지 (1-6) 중 어느 하나에 기재하는 당대사능 측정 방법에 의해 얻어지는 피험자의 당대사능 지표로서 [Δ13C(‰)-호기 채취 시간 t까지의 곡선 하의 면적(△13C(‰)AUCt)] 또는 피험 시료 투여 후의 적어도 한 시점(t)에서의 △13C(‰)값(Δ13C(‰)t)」을 사용하고, 이들 중 어느 한쪽을 피험자의 인슐린 농도로 나눈 값(「Δ13C(‰)AUCt/인슐린」 또는 「Δ13C(‰)t/인슐린」)과 혈당값의 상관관계로부터, 피험자에 대해서 당뇨병의 발병 전단계 또는/및 당뇨병 발병 후의 병태 스테이지를 검출하는 (2-1)에 기재하는 방법.
(2-4) 상기 피험 시료 투여 후의 적어도 한 시점(t)이 피험 시료 투여로부터 120분 이내의 적어도 한 시점인 (2-3)에 기재하는 방법.
(2-5) 상기 피험 시료 투여 후의 적어도 한 시점(t)이 피험 시료 투여로부터 10분 이상 경과 후의 적어도 한 시점인 (2-3) 또는 (2-4)에 기재하는 방법.
(2-6) 피험자에 대해서 얻어지는 「Δ13C(‰)AUCt/인슐린」 또는 「Δ13C(‰)t/인슐린」이 정상인에 대해서 얻어지는 「Δ13C(‰)AUCt/인슐린」 또는 「Δ13C(‰)t/인슐린」보다도 낮은 값일 경우, 당해 피험자를 당뇨병의 발병 전단계 또는 당뇨병 발병 후의 병태 스테이지에 있다고 결정하는 공정을 갖는 (2-3) 내지 (2-5) 중 어느 하나에 기재하는 방법.
(3) 당뇨병 환자에 대한 당뇨병 치료 효과를 검출하는 방법
(3-1) (1-1) 내지 (1-6) 중 어느 하나에 기재하는 당대사능 측정 방법에 의해 얻어지는 당뇨병 환자의 당대사능을 지표로 하여, 당뇨병 치료를 받은 당뇨병 환자에 대한 당해 당뇨병 치료의 치료 효과를 검출하는 방법.
(3-2) 피험자에 대해서 당뇨병 치료 전에 측정한 당대사능과 당뇨병 치료 후에 측정한 당대사능을 대비하고, 당뇨병 치료 후의 당대사능이 당뇨병 치료 전과 비교하여 증가한 것을 지표로 하여, 당해 피험자에 대하여 당뇨병 치료 효과가 있다고 결정하는 공정을 갖는 (3-1)에 기재하는 방법.
당해 본 발명의 방법은 구체적으로는 하기 [3-a] 내지 [3-g]와 같이 바꿔 말할 수 있다.
[3-a] 하기 (a'), (b) 및 (d) 공정을 갖는, 당뇨병 환자에 대한 당뇨병 치료의 검출 방법:
(a') 생체 내에서 표지 탄산가스로 변환되어 호기 중에 배출되는, 적어도 하나의 동위 원소 C로 표지된 글루코오스(표지 C-글루코오스)를 유효 성분으로 하는 조성물을, 당뇨병 치료의 전후로 피험자에 투여하여 호기를 채취하는 공정,
(b) 당뇨병 치료 전후의 호기에 함유되는 비표지 CO2량에 대한 표지 CO2량의 비율 또는 총 CO2량에 대한 표지 CO2량의 비율을 구하는 공정, 및
(d) (b) 공정에서, 당뇨병 치료 처치 후의 피험자에 대해서 얻어지는 「호기에 함유되는 비표지 CO2량에 대한 표지 CO2량의 비율 또는 총 CO2량에 대한 표지 CO2량의 비율」(Δ％13C(원자％) 또는 Δ13C값(‰))을 당뇨병 치료 처치 전의 피험자에 대해서 얻어지는 대응하는 「호기에 함유되는 비표지 CO2량에 대한 표지 CO2량의 비율 또는 총 CO2량에 대한 표지 CO2량의 비율」(Δ％13C(원자％) 또는 Δ13C값(‰))(대조값)과 비교하여, 피험값이 대조값보다도 높은 경우의 당해 피험자에 대해서는 당뇨병 치료 효과가 있다고 결정하고, 피험값이 대조값과 동일하거나 또는 그보다도 낮은 경우의 당해 피험자에 대해서는 당뇨병 치료 효과가 없다고 결정하는 공정.
[3-b] 상기 동위 원소가 13C인, [3-a]에 기재하는 검출 방법.
[3-c] 상기 조성물의 투여 형태가 경구 투여 형태 또는 주사 투여 형태인, [3-a] 또는 [3-b]에 기재하는 검출 방법.
[3-d] 당 부하 상태에 있는 피험자에 상기 (a') 공정이 적용되는 것을 특징으로 하는 [3-a] 내지 [3-c] 중 어느 하나에 기재하는 검출 방법.
[3-f] 당 부하 상태에 있는 피험자가 (a') 공정 전에, 당질, 또는 당 또는 대사되어서 당이 되는 것을 포함하는 식음료를 섭취한 피험자인, [3-d]에 기재하는 검출 방법.
[3-g] 상기 식음료가 당 또는 대사되어서 당이 되는 성분 외에, 단백질(반 소화된 단백질을 포함함), 아미노산, 지방, 전해질, 미량원소류 및 비타민류로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 포함하는 액상, 반 액상 또는 고체 상태의 식음료인, [3-f]에 기재하는 검출 방법.
(4) 당대사능을 측정하기 위한 조성물
(4-1) 생체 내에서 표지 탄산가스로 변환되어 호기 중에 배출되는, 적어도 하나의 동위 원소 C로 표지된 글루코오스를 유효 성분으로 하는, 당대사능을 측정하기 위한 조성물.
(4-2) 상기 동위 원소가 13C인, (4-1)에 기재하는 당대사능 측정용 조성물.
(4-3) 상기 조성물의 투여 형태가 경구 투여 형태 또는 주사 투여 형태인, (4-1) 또는 (4-2)에 기재하는 당대사능 측정용 조성물.
(5) 표지 C-글루코오스의 사용
(5-1) 생체 내에서 표지 탄산가스로 변환되어 호기 중에 배출되는, 적어도 하나의 동위 원소 C로 표지된 글루코오스의, 호기 시험에 의해 당대사능을 측정하기 위한 조성물(당대사능 측정용 조성물)의 제조를 위한 사용.
(5-2) 상기 당대사능의 측정이 (1-6) 또는 (1-7)에 기재하는 방법에 의해 행하여지는 것인, (5-1)에 기재하는 사용.
(5-3) 생체 내에서 표지 탄산가스로 변환되어 호기 중에 배출되는, 적어도 하나의 동위 원소 C로 표지된 글루코오스의, 호기 시험에 의해 당뇨병의 발병 전단계 또는/및 당뇨병 발병 후의 병태 스테이지를 측정하기 위한 조성물(당뇨병 병태 스테이지 측정용 조성물)의 제조를 위한 사용.
(5-4) 상기 당뇨병의 발병 전단계 또는/및 당뇨병 발병 후의 병태 스테이지의 측정이 (2-1) 내지 (2-6) 및 (2-a) 내지 (2-g) 중 어느 하나에 기재하는 방법에 의해 행하여지는 것인 (5-3)에 기재하는 사용.
(5-5) 생체 내에서 표지 탄산가스로 변환되어 호기 중에 배출되는, 적어도 하나의 동위 원소 C로 표지된 글루코오스의, 호기 시험에 의해 당뇨병 환자에 대한 당뇨병 치료 효과를 검출하기 위한 조성물(당뇨병 치료 효과 검출용 조성물)의 제조를 위한 사용.
(5-6) 상기 당뇨병 치료 효과의 검출이 (3-1), (3-2) 및 (3-a) 내지 (3-g) 중 어느 하나에 기재하는 방법에 의해 행하여지는 것인 (5-5)에 기재하는 사용.
(6) 표지 C-글루코오스 또는 그것을 포함하는 조성물의 용도
(6-1) 호기 시험에 의해 당대사능을 측정하기 위해서 사용되는, 생체 내에서 표지 탄산가스로 변환되어 호기 중에 배출되는, 적어도 하나의 동위 원소 C로 표지된 글루코오스 또는 그것을 유효 성분으로 하는 조성물.
(6-2) 상기 당대사능의 측정이 (1-6) 또는 (1-7)에 기재하는 방법에 의해 행하여지는 것인, (6-1)에 기재하는 글루코오스 또는 조성물.
(6-3) 호기 시험에 의해 당뇨병의 발병 전단계 또는/및 당뇨병 발병 후의 병태 스테이지를 측정하기 위해서 사용되는, 생체 내에서 표지 탄산가스로 변환되어 호기 중에 배출되는, 적어도 하나의 동위 원소 C로 표지된 글루코오스 또는 그것을 유효 성분으로 하는 조성물.
(6-4) 상기 당뇨병의 발병 전단계 또는/및 당뇨병 발병 후의 병태 스테이지의 측정이 (2-1) 내지 (2-6) 및 (2-a) 내지 (2-g) 중 어느 하나에 기재하는 방법에 의해 행하여지는 것인 (6-3)에 기재하는 글루코오스 또는 조성물.
(6-5) 호기 시험에 의해 당뇨병 환자에 대한 당뇨병 치료 효과를 검출하기 위해서 사용되는, 생체 내에서 표지 탄산가스로 변환되어 호기 중에 배출되는, 적어도 하나의 동위 원소 C로 표지된 글루코오스 또는 그것을 유효 성분으로 하는 조성물.
(6-6) 상기 당뇨병 치료 효과의 검출이 (3-1), (3-2) 및 (3-a) 내지 (3-g) 중 어느 하나에 기재하는 방법에 의해 행하여지는 것인 (6-5)에 기재하는 글루코오스 또는 조성물.
본 발명의 방법에 의하면, 피험자의 당대사능을 정밀도 높게, 또한 신속하게 측정 평가할 수 있다. 정밀도 및 신속성은 본 발명의 방법을 당 부하 조건하에서 피험자를 대상으로 하여 행함으로써, 및/또는 피험 물질인 표지 C-글루코오스의 투여 형태를 경구 투여가 아니고 정맥 투여로 함으로써, 더한층 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 방법에 의하면, 그렇게 측정한 피험자의 당대사능을 지표로 함으로써, 당뇨병이 발병한 환자의 병태 스테이지뿐만 아니라, 당뇨병이 발병하기 전단계인지의 여부도 결정할 수 있고, 또한 경시적으로 그 상태(당뇨병 발병 전의 상태를 포함하는 당뇨병의 병태)를 모니터링할 수 있다. 특히, 이러한 당뇨병 병태 스테이지는 바람직하게는 시험 개시(적어도 하나의 동위 원소 C로 표지된 글루코오스를 유효 성분으로 하는 조성물의 투여)로부터 60분 이내, 보다 바람직하게는 30분 이내의 단시간에 측정하여, 평가할 수 있다. 이로 인해, 본 발명의 방법에 의하면, 피험자를 장시간 구속할 필요가 없어, 신체적 또한 정신적 부담을 경감할 수 있다.
또한, 본 발명의 방법에 의하면, 상기 피험자의 당대사능을 지표로 함으로써, 당뇨병 치료를 받은 당뇨병 환자에 대한 당해 당뇨병 치료의 치료 효과를 판정하고, 또한 당뇨병의 치료 효과를 경시적으로 모니터링할 수 있다. 당해 판정도, 본 발명에 따르면, 바람직하게는 시험 개시(적어도 하나의 동위 원소 C로 표지된 글루코오스를 유효 성분으로 하는 조성물의 투여)로부터 120분 이내, 보다 바람직하게는 60분 이내, 더욱 바람직하게는 30분 이내라는 단시간에 측정하여 평가할 수 있다. 이로 인해, 본 발명의 방법에 의하면, 당뇨병 치료의 효과 판정 시에, 피험자를 장시간 구속할 필요가 없어, 신체적 또한 정신적 부담을 경감할 수 있다.
도 1은 실험예 1의 결과를 나타낸다. 래트 4군(1-13C-Glc 투여군, 2-13C-Glc 투여군, 3-13C-Glc 투여군 및 U-13C-Glc 투여군)에 각기 각 13C-글루코오스 용액을 투여한 후에 측정한 호기 중의 Δ13C(‰)의 추이를 나타낸다. 도면 중, 종축은 호기 중의 Δ13C(‰), 횡축은 각 13C-글루코오스 용액 투여 후의 호기 채취 시간(t)(분)을 나타낸다.
도 2는 실험예 2의 결과를 나타낸다. 래트 4군(A군: 정상군, B군: 당뇨병 중증 발병군, C군: 당뇨병 중도 발병군, D군: 당뇨병 발병 전단계군, 이하, 도 3 및 4에서도 동일함)에, 각각 U-13C-글루코오스 경구 투여액을 투여한 후, 측정한 호기중의 Δ13C(‰)의 추이를 나타낸다. 도면 중, 종축은 호기 중의 Δ13C(‰), 횡축은 U-13C-글루코오스 경구 투여액 투여 후의 호기 채취 시간(t)(분)을 나타낸다. 이하, 도 5 내지 13에서도 동일하다.
도 3은 실험예 2의 결과를 나타낸다. 래트 4군의 「혈당값(mg/dL)」(횡축)과, [Δ13C(‰)-호기 채취 시간(120분) 곡선 하의 면적(AUC)]을 각 군의 인슐린 농도(ng/mL)로 나눈 값「AUC120/인슐린(‰·분·mL/ng)」(종축)의 상관관계를 나타낸다.
도 4는 실험예 2의 결과를 나타낸다. 래트 4군의 「혈당값(mg/dL)」(횡축)과, Δ13C(‰)(10분)를 각 군의 인슐린 농도(ng/mL)로 나눈 값「Δ13C(‰)(10분)/인슐린(‰·분·mL/ng)」(종축)의 상관관계를 나타낸다.
도 5는 실험예 3의 결과를 나타낸다. 래트(ZDF 뚱뚱한, ZDF 마른)의 각 주령 시에 U-13C-글루코오스 경구 투여액을 투여한 후에 측정한 호기 중의 Δ13C(‰)의 추이를 나타낸다.
도 6은 실험예 4(2-1)의 결과를 나타낸다. 절식 하의 제1군(대조군) 및 제2군(당뇨병군)에, 각각 U-13C-글루코오스 수용액(50 μmol/4mL/kg)을 경구 투여한 후에 측정한 호기 중의 Δ13C(‰)의 추이를 나타낸다.
도 7은 실험예 4(2-2-1)의 결과를 나타낸다. 제1군(대조군) 및 제2군(당뇨병군)에, 각각 글루코오스 수용액(450mg/4mL/kg)과 U-13C-글루코오스 수용액(50 μmol/4mL/kg)을 동시에 경구 투여한 후에 측정한 호기 중의 Δ13C(‰)의 추이를 나타낸다.
도 8은 실험예 4(2-2-2)의 결과를 나타낸다. 제1군(대조군) 및 제2군(당뇨병군)에, 각각 글루코오스 수용액(450mg/4mL/kg)을 경구 투여 30분 후에 U-13C-글루코오스 수용액(50 μmol/4mL/kg)을 경구 투여한 후에 측정한 호기 중의 Δ13C(‰)의 추이를 나타낸다.
도 9는 실험예 4(2-2-3)의 결과를 나타낸다. 제1군(대조군) 및 제2군(당뇨병군)에, 각각 글루코오스 수용액(450mg/4mL/kg)을 경구 투여 30분 후에 U-13C-글루코오스 수용액(50 μmol/4mL/kg)을 정맥 투여한 후에 측정한 호기 중의 Δ13C(‰)의 추이를 나타낸다.
도 10은 실험예 4(2-2-4)의 결과를 나타낸다. 제1군(대조군) 및 제2군(당뇨병군)에, 각각 글루코오스 수용액(2g/4mL/kg)을 경구 투여 30분 후에 U-13C-글루코오스 수용액(50 μmol/4mL/kg)을 정맥 투여한 후에 측정한 호기 중의 Δ13C(‰)의 추이를 나타낸다.
도 11은 실험예 4(2-2-5)의 결과를 나타낸다. 제1군(대조군) 및 제2군(당뇨병군)에, 각각 경장 영양제(단백질 아미노산 제재: 상품명 「라콜(등록상표) 배합 경장 용액」)를 4mL/kg 경구 투여 30분 후에 U-13C-글루코오스 수용액(50 μmol/4mL/kg)을 정맥 투여한 후에 측정한 호기 중의 Δ13C(‰)의 추이를 나타낸다.
도 12는 실험예 5의 결과를 나타낸다. 3군의 래트(A군: 정상군, B군: 당뇨병 중증 발병군, C군: 당뇨병 중도 발병군)에 대해서, 당뇨병 치료약 투여 전(무처치)의 Δ13C(‰)의 추이와 당뇨병 치료약(메트포르민) 투여 후의 Δ13C(‰)의 추이를 나타낸다.
도 13은 실험예 6의 결과를 나타낸다. 각 군의 래트(대조군: -■-, 제1형 당뇨병군: -□-, 인슐린 투여 4h-당뇨병군: -△-, 인슐린 투여 24h-당뇨병군: -●-)의 호기 패턴(Δ13C(‰)의 추이)을 나타낸다.
(I) 표지 C-호기 시험에 관련하는 용어 및 해석 방법의 설명
본 발명의 당대사능 측정 방법은 13C-호기 시험 등의 표지 C-호기 시험을 사용하는 것을 기초로 하는 것이다. 따라서, 본 발명의 설명에 앞서, 표지 C-호기 시험에 관련하는 용어 및 그의 해석 방법에 대해서 설명한다(「13C-호기 시험의 실제 기초와 실천적 응용 제8항: 13C-호기 시험 데이터 해석법」, 마쓰바야시 쓰네오, 마쓰야마 와타루, 13C 의학응용연구회, pp. 102-111).
또한, 여기에서는 본 발명에서 사용하는 「동위 원소 C 또는 O 중 적어도 한쪽」의 일례로서, 13C를 예로 들어 설명한다.
(1) δ13C값(‰)
동위체의 존재비를 나타낼 경우, 동일 원소 중에서 가장 조성비가 높은 원소를 분모로 한 동위체비(R)를 사용한다. 따라서 탄소13(13C)의 R값은 탄소12(12C)를 분모로 한 다음 식으로 표현된다.
Figure 112015025760774-pct00001
(식 1)
R은 매우 작은 수치이기 때문에, 직접 측정하기는 곤란하다. 보다 정확하게 정량하기 위해서, 질량분석계를 사용하는 경우에는, 항상 표준물질과의 비교가 이루어지고, 측정 결과는 다음 식으로 정의되는 δ값으로 표현된다.
Figure 112015025760774-pct00002
(식 2)
δ13C: δ13C값(‰)
RSAM: 시료 가스 중의 13C 존재비
RSTD: 표준 가스 중의 13C 존재비
또한, 표준 가스로서, 석회석 유래의 탄산가스(PDB)를 사용하는 경우, RSTD는 RPDB=0.0112372가 된다.
(2) Δ13C값(‰)
「Δ13C값(‰)」은 하기 식에서 나타나는 바와 같이, 시약 투여 전의 δ13C값 (즉, 천연에 존재하는 13C의 δ값)을 백그라운드로서, 시약 투여 후의 δ13C값에서 뺀 값(Δ13C)을 의미한다.
Figure 112015025760774-pct00003
(식 3)
Δ13C: δ13C값 변화량(‰)
(δ13C)t: 시약 투여 후 t시간에서의 δ13C값(‰)
(δ13C)0: 시약 투여 전 0시간에서의 δ13C값(‰)
(3) 호기 중의 13C 농도(％13C: 원자％)
호기 중의 13C 농도(％13C: 원자％)는 하기 식으로 정의된다.
Figure 112015025760774-pct00004
(1)에서 정의한 상대값 δ13C값을, 일반적인 농도의 개념인 총 탄소 중의 13C 함량(％)으로 변환하기 위해서는, 다음 방법을 사용할 수 있다.
먼저, 상기 식 우변의 분모자를 12C로 나누고, (식 1)에 기초하여 R로 변환하면, 다음과 같이 된다.
Figure 112015025760774-pct00005
(식 4)
이 R에, (식 2)에서 구한 RSAM을 대입해서 정리하면, 다음 식이 되고, δ13C값을 사용해서 13C 농도(％13C)를 나타낼 수 있다.
Figure 112015025760774-pct00006
(식 5)
％13C: 13C 농도(원자％)
δ13C: δ13C값(%)
RPDB: PDB 표준 가스의 13C 존재비=0.0112372
(4) 13C 농도의 변화량(Δ％13C)
호기 중의 13C 농도(％13C)의 변화량(Δ％13C)은 다음 식으로 정의되는 바와 같이, 투여 t시간 후의 13C 농도[(％13C)t]에서 투여 전 0시간의 13C 농도[(％13C)0]를 빼서 구해진다.
Figure 112015025760774-pct00007
(식 6)
Δ％13C: 13C 농도 변화량(원자％)
(％13C)t: 시약 투여 t시간 후의 13C 농도(원자％)
(％13C)0: 시약 투여 전 0시간에서의 13C 농도(원자％)
(5) Δ13C값(‰)과 13C 농도 변화량(Δ％13C)의 관계
13C의 천연 존재비(R)는 약 0.011이며, 표지 시약을 투여한 경우에도 호기 중으로의 증가량은 약 +0.001 내지 0.002 정도이다. 따라서, 천연 존재비 R→0이라 간주할 수 있고, ％13C를 R로 나타낸 (식 4)는 다음 식에 근사할 수 있다.
Figure 112015025760774-pct00008
이 근사식을 사용하여, 먼저 δ13C의 정의인 (식 2)로부터 RSAM을 구하여 상기 식의 R에 대입해서 정리하면, 13C 농도를 구하는 근사 (식 7)이 얻어진다.
Figure 112015025760774-pct00009
(식 7)
이것을 (식 6)에 대입하면, 하기 (식 8)에 나타낸 바와 같이, Δ13C로부터 Δ％13C를 산출할 수 있다.
Figure 112015025760774-pct00010
(식 8)
Δ％13C: 13C 농도 변화량(원자％)
Δ13C: δ13C값 변화량(‰)
RPDB: PDB 표준 가스의 13C 존재비=0.0112372
(II) 당대사능 측정용 조성물
본 발명의 당대사능 측정용 조성물은 생체 내에서 표지 CO2 가스로 변환하여 호기 중에 배출되는, 적어도 1종의 동위 원소 C로 표지된 글루코오스를 유효 성분으로 하는 것이다. 본 발명에서 사용되는 표지 C-글루코오스는 피험자에 투여된 후, 체내의 당대사능에 따라서 당대사되어, 피험자의 당대사능 크기를 반영한 표지 C를 포함하는 탄산가스로서 호기에 배출되는 특성을 갖는다.
글루코오스를 구성하는 탄소 원자의 표지에 사용되는 동위 원소로서는 특별히 제한은 되지 않지만, 구체적으로는 13C 및 14C를 들 수 있다. 이러한 동위 원소는 방사성 및 비방사성에 관계없이, 안전성의 관점에서 바람직하게 비방사성 동위원소이다. 이러한 동위 원소로서는 적절하게 13C를 들 수 있다.
동위체 원소-표지 글루코오스는 이제부터 당대사 경로를 거쳐서 생성되는 CO2의 적어도 일부가 동위 원소로 표지되는 바와 같이, 표지되는 것이다. 예를 들어, 이러한 글루코오스로서는 글루코오스의 1위치 또는 6위치, 2위치 또는 5위치, 및 3위치 또는 4위치 중 적어도 어느 하나의 탄소 원자가 동위 원소로 표지된 화합물, 구체적으로는, 1-13C 표지 글루코오스, 2-13C 표지 글루코오스, 3-13C 표지 글루코오스를 예시할 수 있다. 또한, 글루코오스의 1위치, 2위치, 3위치, 4위치, 5위치 및 6위치의 모든 탄소 원자가 동위 원소로 표지된 것이어도 좋다. 후술하는 실험예 1에 나타낸 바와 같이 「Δ13C(‰)」의 상승 속도, 바꾸어 말하면 13C 표지 글루코오스 투여 후, 호기 중에 13CO2로서 배설되는 속도에서, 바람직하게는 3위치 또는 4위치의 탄소 원자가 동위 원소로 표지된 글루코오스(예를 들어, 3-13C 표지 글루코오스, 4-13C 표지 글루코오스), 및 1위치, 2위치, 3위치, 4위치, 5위치 및 6위치의 모든 탄소 원자가 동위 원소로 표지된 글루코오스이다.
글루코오스 등의 화합물을 13C, 14C 및 18O 등의 동위체로 표지하는 방법은 특별히 제한되지 않고, 통상 사용되는 방법이 널리 채용된다(사사키, 「5.1 안정 동위체의 임상 진단에의 응용」: 화학의 영역 107 「안정 동위체의 의·약학, 생물학에의 응용」pp. 149-163(1975) 난코도; 가지와라, RADIOISOTOPES, 41, 45-48(1992) 등). 이들 동위체 표지 화합물, 특히 실시예에 나타내는 13C 표지-글루코오스는 모두 상업적으로 입수할 수 있고, 간편하게는 이러한 시판품을 사용할 수도 있다.
본 발명의 조성물은 기본적으로는, 투여 후, 표지 C-글루코오스가 체내에 흡수되고, 또한 대사된 후에, 표지 탄산가스로서 호기에 배출되는 것이면 되고, 그것을 만족하는 것인 한, 그의 형태, 표지 C-글루코오스 이외의 성분, 각 성분의 배합 비율, 조성물의 제조 방법 등을 특별히 제한하는 것이 아니다.
예를 들어, 형태로서는 경구 투여 형태를 갖는 것이어도 좋고, 또한 정맥 투여 형태를 갖는 것이어도 좋다. 전자의 경우, 액제(시럽제를 포함함), 현탁제 및 유제 등의 액상 형태; 정제(피복을 하거나 하지 않은 정제를 포함함), 추어블 정제, 캡슐제, 환약, 가루약(분말제), 세립제 및 과립제 등의 고형 형태 등, 임의의 경구 투여 형태를 채용할 수 있다. 후자의 경우, 예를 들어, 주사제나 점적제의 투여 형태(액상, 현탁 형태 또는 유액 형태)를 채용할 수 있다. 바람직하게는 비침습적 측정 방법인 경구 투여 형태이며, 더욱 바람직하게는, 실험예 4에 나타낸 바와 같이, 높은 측정 정밀도가 얻어진다는 점에서, 정맥 투여 형태이다.
또한, 본 발명의 조성물은 제제 형태를 갖는 것에 한하지 않고, 상기 표지 C-글루코오스를 포함하고, 본 발명의 작용 효과를 방해하지 않는 것이면 되고, 상기 표지 C-글루코오스를 임의의 식품 소재와 조합하여, 고형식, 유동식 또는 액상 식의 형태를 갖는 것이어도 좋다.
본 발명의 조성물은 실질상, 유효 성분인 상기 표지 C-글루코오스로 이루어지는 것이어도 좋지만, 본 발명의 작용 및 효과를 손상시키지 않는 한, 다른 성분으로서, 각 제제 형태(투여 형태)에 따라서, 통상 당업계에서 사용되는 약학상 허용되는 임의의 담체 및 첨가물을 배합한 형태이어도 좋다.
이 경우, 유효 성분으로서 배합하는 표지 C-글루코오스의 양으로서는 특별히 제한되지 않고, 조성물 100중량％ 중 1 내지 95중량％를 들 수 있고, 이러한 범위에서 적절히 조정할 수 있다.
본 발명의 조성물을, 예를 들어, 점적 또는 주사제 등의 액체, 현탁액 또는 유액의 형태로 제조할 때에는 각종 형태에 따라, 정제수 또는 주사용 증류수 외에, 각종 담체 또는 첨가제를 사용할 수 있다. 예를 들어, 첨가제로서는 등장화제(예를 들어, 염화나트륨 등), pH 조정제(예를 들어, 염산, 수산화나트륨 등), 완충제(예를 들어, 붕산, 인산 일수소 나트륨, 인산 이수소 나트륨 등), 보존제(예를 들어, 염화 벤잘코늄 등), 증점제(예를 들어, 카르복시비닐 중합체 등)와 같은 통상 사용되는 첨가제를 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 조성물을, 예를 들어, 정제, 추어블 정제, 캡슐제, 환약, 가루약(분말제), 세립제 및 과립제 등의 고형 형태로 성형할 때에는, 각종 형태에 따라서 각종 담체 또는 첨가제를 사용할 수 있다.
담체 또는 첨가제로서, 예를 들어, 유당, 백당, 덱스트린, 만니톨, 크실리톨, 소르비톨, 에리트리톨, 인산 이수소 칼슘, 염화나트륨, 포도당, 요소, 전분, 탄산 칼슘, 카올린, 결정 셀룰로오스, 규산 등의 부형제; 물, 에탄올, 단순(simple) 시럽, 포도당액, 전분액, 젤라틴액, 카르복시메틸 셀룰로오스, 카르복시메틸 셀룰로오스 나트륨, 셸락, 메틸 셀룰로오스, 히드록시프로필메틸 셀룰로오스, 히드록시프로필 셀룰로오스, 인산 칼륨, 폴리비닐 알코올, 폴리비닐 피롤리돈, 덱스트린, 풀루란 등의 결합제; 건조 전분, 알긴산 나트륨, 한천 분말, 라미나란 분말, 탄산수소 나트륨, 탄산 칼슘, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 지방산 에스테르류, 라우릴 황산 나트륨, 스테아르산 모노글리세라이드, 전분, 유당, 카르멜로오스 칼슘, 저치환도 히드록시프로필 셀룰로오스, 카르멜로오스, 크로스카르멜로오스 나트륨, 카르복시메틸 스타치 나트륨, 크로스포비돈 등의 붕괴제; 슈크로오스, 스테아르산, 카카오버터, 수소 첨가유 등의 붕괴 억제제; 폴리소르베이트 80, 제4급 암모늄염기, 라우릴 황산 나트륨 등의 흡수촉진제; 글리세린, 전분 등의 보습제; 전분, 유당, 카올린, 벤토나이트, 콜로이드상 규산 등의 흡착제; 정제 탈크, 스테아르산염, 붕산 분말, 폴리에틸렌 글리콜, 콜로이드상 규산, 자당 지방산류, 경화유 등의 활택제; 시트르산, 무수 시트르산, 시트르산 나트륨, 시트르산 나트륨 이수화물, 무수 인산 일수소 나트륨, 무수 인산 이수소 나트륨, 인산 수소 나트륨 등의 pH 조정제; 산화철, β카로틴, 산화티타늄, 식용색소, 구리 클로로필, 리보플라빈 등의 착색제; 및 아스코르브산, 염화나트륨, 각종 감미료 등의 교미제 등을 사용할 수 있다.
정제는 필요에 따라서 통상의 제피를 실시한 정제, 예를 들어, 당의정, 젤라틴 피포정, 필름 코팅정, 이중정, 다층정 등으로 할 수 있다. 또한, 캡슐제는 통상의 방법에 따라, 유효 성분인 동위체 표지 글루코오스를 상기에서 예시한 각종 담체와 혼합해서 경화 젤라틴 캡슐, 연질 캡슐 등에 충전하여 제조된다.
본 발명의 조성물은 후술하는 측정 방법에서 피험자에의 투여 시료(피험 시료)로서 사용된다. 구체적으로는, 피험자에서의 당대사능 측정을 위해서 투여되는 피험 시료로서 사용된다. 또한, 본 발명의 조성물은 피험자에 대해서 당뇨병의 발병 전단계 또는/및 당뇨병 발병 후의 병태 스테이지를 측정하고, 결정하기 위해서 투여되는 피험 시료로서 사용된다. 또한, 본 발명의 조성물은 당뇨병 환자에 대해서 당뇨병 치료의 효과를 판정하고, 모니터링하기 위해서 투여되는 피험 시료로서 사용된다.
이들 측정 방법은 모두, 본 발명의 조성물을 피험자(인간 및 동물을 포함함)에 투여한 후, 호기를 채취해서 호기에 함유되는 탄산가스의 존재비(비표지 CO2량에 대한 표지 CO2량의 비율 또는 총 CO2량에 대한 표지 CO2량의 비율)를 측정함으로써, 당해 존재비를 지표로 하여 측정할 수 있다. 그의 상세는 하기 (III)에서 설명한다.
본 발명의 당대사능 측정용 조성물이 경구 투여 형태 또는 정맥 투여 형태(주사제 또는 점적제)를 갖는 경우, 당해 조성물에 배합되는 표지 C-글루코오스(유효 성분)의 양으로서는, 경우에 따라서 적절히 조절 설정할 수 있다. 모든 경우에도, 1회당 투여량이 표지 C-글루코오스(유효 성분)의 양으로 환산하여, 5mg/체중 내지 50g/체중, 바람직하게는 10mg/체중 내지 25g/체중의 범위가 되도록 제조할 수 있다.
(III) 당대사능의 측정 방법
전술하는 본 발명의 당대사능 측정용 조성물을 사용함으로써, 피험자(인간 또는 인간 이외의 포유동물)의 당대사능을 측정할 수 있다.
당해 당대사능의 측정은 기본적으로는, 하기에 나타내는 바와 같이, 표지 C-글루코오스를 유효 성분으로 하는 상기 조성물을, 인간을 비롯한 포유동물(피험자)에 투여하고, 호기를 채취하여[본 발명 방법의 (a) 공정], 당해 호기에 함유되는 탄산가스의 존재비(비표지 CO2량에 대한 표지 CO2량의 비율 또는 총 CO2량에 대한 표지 CO2량의 비율)를 측정하는 공정[본 발명 방법의 (b) 공정]을 거쳐서 행할 수 있다.
[(a) 공정] 생체 내에서 표지 탄산가스로 변환되어 호기 중에 배출되는, 적어도 하나의 동위 원소 C로 표지된 글루코오스(표지 C-글루코오스)를 유효 성분으로 하는 조성물을 피험자에 투여하여 호기를 채취하는 공정 및
[(b) 공정] 호기에 함유되는 비표지 CO2량에 대한 표지 CO2량의 비율 또는 총 CO2량에 대한 표지 CO2량의 비율을 구하는 공정.
본 발명에서 사용하는 표지 C-글루코오스는 전술한 바와 같이, 모두 피험자에 경구 또는 정맥 투여된 후, 피험자의 당대사능에 따라서 당대사되고, 당해 당대사능의 크기를 반영한 양의 「표지 C를 포함하는 탄산가스」로서 호기에 배출되는 특성을 갖는다.
또한, 여기에서 표지 C-글루코오스를 유효 성분으로 하는 본 발명 조성물의 투여방법은 특별히 제한되지 않고, 경구 투여 및 정맥 내 투여의 어느 쪽이든 좋다. 비침습적 방법인 점에서는 경구 투여가 바람직하고, 실험예 4에 나타낸 바와 같이 정밀도가 높다는 점에서는 정맥 내 투여가 바람직하다.
본 발명의 당대사능 측정용 조성물에 배합되는 표지 C-글루코오스(유효 성분)의 양으로서는, 케이스에 따라서 적절히 조절 설정할 수 있다. 당대사능 측정용 조성물이 경구 투여 또는 정맥 내 투여 형태를 갖는 모든 경우에도, 1회당 투여량이 표지 C-글루코오스(유효 성분)의 양으로 환산하여, 5mg/체중 내지 50g/체중, 바람직하게는 10mg/체중 내지 25g/체중의 범위가 되도록 제조할 수 있다.
본 발명이 대상으로 하는 피험자는 전술한 바와 같이 인간 또는 인간 이외의 포유동물이다. 인간 이외의 포유동물로서는 마우스, 래트, 모르모트, 토끼, 개, 고양이, 원숭이, 돼지, 소 및 말 등을 들 수 있지만, 바람직하게는 마우스, 래트, 모르모트, 토끼, 개, 원숭이 등의 실험동물이다.
이러한 피험자는 (a) 공정에 제공하기 전, 절식 상태이어도 좋고, 또한 비절식 상태이어도 좋다. 후술하는 실험예 4에서 나타내는 바와 같이, 절식 상태에 있는 피험자보다도 당 부하 상태에 있는 피험자에 (a) 공정을 적용함으로써, 단시간에 정밀도 높게 당대사능을 측정할 수 있는 점에서, 비절식 상태, 특히 당 부하 상태에 있는 것이 바람직하다. 보다 상세하게는, (a) 공정을 적용하기 전의 적어도 120분 전, 보다 바람직하게는 적어도 60분 전에, 절식 상태에 있던 피험자에 당질(예를 들어, 글루코오스) 또는 당질을 포함하는 식음료 또는 대사되어서 당질로 되는 것을 포함하는 식음료를 섭취시켜, 당 부하 상태로 하는 것이 바람직하다. 이들 당질 또는 식음료의 투여량은, 체내에 투여되는 글루코오스 또는 체내에서 대사되어서 생성하는 글루코오스의 양이 450mg 내지 2g/kg 정도가 되는 것 같은 비율을 들 수 있다.
여기서 당질을 포함하는 식음료 또는 대사되어서 당질로 되는 것을 포함하는 식음료로서는 제한은 되지 않지만, 당질 또는 대사되어서 당질이 되는 성분 외에, 단백질(반 소화된 단백질을 포함함), 아미노산, 지방, 전해질, 미량원소류 및 비타민류로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 포함하는 액상, 반 액상 또는 고체 상태의 식음료를 들 수 있다. 여기서 당질로서는 글루코오스, 자당(백당), 맥아당, 소르비톨, 올리고당, 탄수화물 등이 있으며, 이들로 제한되지 않는다. 바람직하게는 글루코오스 및 말토덱스트린이다.
이러한 당 부하 시험에 사용하기 위한 식음료로서, 제한은 되지 않지만, 구체적으로는, 후술하는 실험예에서 사용하는 「라콜(등록상표) 배합 경장 용액」과 같이, 당질(말토덱스트린, 정제 백당)을 포함하는 경장 영양제를 사용할 수 있다.
(a) 공정에서 채취한 호기를 사용하여, 이에 포함되는 탄산가스의 존재비(비표지 CO2량에 대한 표지 CO2량의 비율, 또는 총 CO2량에 대한 표지 CO2량의 비율)로부터, 피험자의 당대사능을 측정하는 방법의 일례를, 13C-표지 글루코오스를 유효 성분으로 하는 조성물을 사용하는 경우(즉, 측정하는 표지 CO2가 13CO2인 경우)를 예로서 설명하면, 다음과 같다.
(1) 채취한 호기에 함유되는 탄산가스의 존재비(총 CO2량에 대한 13CO2량의 비율)를 하기에 기재하는 방법에 따라, 13C-표지 글루코오스 투여 전의 13C 함량(원자％)[(％13C)0]을 뺀 13C 농도의 변화량(Δ％13C)으로서 산출한다.
구체적으로는, 시약 투여로부터 t시간 후에 채취한 호기에 함유되는 총 탄소중의 13C 함량(원자％)[호기 중의 13C 농도(％13C)][(％13C)t]을 구하고, 또한 식 6에 따라, 13C-표지 화합물 투여 전의 13C 농도(원자％)[(％13C)0]를 빼서, 13C 농도의 변화량(Δ％13C)을 구한다.
Figure 112015025760774-pct00011
Figure 112015025760774-pct00012
(식 6)
Δ％13C: 13C 농도의 변화량(원자％)
(％13C)t: 시약 투여 t시간 후의 13C 농도(원자％)
(％13C)0: 시약 투여 전 0시간에서의 13C 농도(원자％)
(2) 또한, 필요에 따라서, 상기 13C 농도의 변화량(Δ％13C)은 식 5 및 식 3에 기초하여, Δ13C값(‰)[δ13C값 변화량(‰) 또는 DOB(‰)]으로 환산해도 좋다.
Figure 112015025760774-pct00013
(식 5)
％13C: 13C 농도(원자％)
δ13C: δ13C값(‰)
RPDB: PDB 표준 가스의 13C 존재비=0.0112372
Figure 112015025760774-pct00014
(식 3)
Δ13C: δ13C값 변화량(‰)
(δ13C)t: 시약 투여 후 t시간에서의 δ13C값(‰)
(δ13C)0: 시약 투여 전 0시간에서의 δ13C값(‰)
표지 C-글루코오스를 유효성분으로 하는 당대사능 측정용 조성물을 투여한 후에 호기 중에 배출되는 표지 C 함량, 또는 이에 대응하는 Δ％13C(원자％) 또는 Δ13C값(‰)은 후술하는 실험예에 나타낸 바와 같이, 피험자의 당대사능을 반영하고 있고, 당해 조성물을 사용한 본 발명의 방법에 의하면, 당해 피험자의 당대사능을 정밀도 좋게, 또한 신속하게 측정할 수 있다.
또한, 호기 시료 중에 포함되는 표지 탄산가스의 측정·분석은 사용하는 동위 원소가 방사성인지 비방사성인지에 따라 상이하지만, 통상 액체 신틸레이션 카운터법, 질량 분석법, 적외 분광 분석법, 발광 분석법, 자기공명 스펙트럼법 등과 같은 일반적으로 사용되는 분석 방법을 사용해서 행할 수 있다. 바람직하게는 측정 정밀도의 점에서 적외 분광 분석법 및 질량 분석법이다.
상기 (b) 공정에서 얻어지는 「호기에 함유되는 비표지 CO2량에 대한 표지 CO2량의 비율 또는 총 CO2량에 대한 표지 CO2량의 비율」(Δ％13C(원자％) 또는 Δ13C값(‰))을 지표로 하여, 다음 방법에 의해 피험자의 당대사능을 결정할 수 있다.
(c-1) (b) 공정에서 얻어지는 피험자의 「호기에 함유되는 비표지 CO2량에 대한 표지 CO2량의 비율 또는 총 CO2량에 대한 표지 CO2량의 비율」(Δ％13C(원자％) 또는 Δ13C값(‰))(피험값)을 정상인에 대해서 얻어지는 대응하는 「호기에 함유되는 비표지 CO2량에 대한 표지 CO2량의 비율 또는 총 CO2량에 대한 표지 CO2량의 비율」(Δ％13C(원자％) 또는 Δ13C값(‰))(대조값)과 비교한다.
(c-2) 비교한 결과, 피험값이 대조값보다도 낮은 경우를 피험자에 대해서 당대사능이 저하되었다고 결정하고, 피험값이 대조값보다도 높은 경우를 피험자에 대해서 당대사능이 항진했다고 결정한다.
또한, 여기에서 정상인이란, 당뇨병에 대해서 정상인 것, 즉 당뇨병이 발병하지 않고, 또한 당뇨병이 발병하기 전상태도 아닌 피험자(비당뇨병자)를 의미한다.
실험예 2(도 2)에 나타낸 바와 같이, 당뇨병이 발병하고 있는 환자는 정상인의 당대사능보다도 당대사능이 저하되어 있고, 당뇨병 증상이 진행해 중증도가 높을수록, 당대사능의 저하가 현저한 것을 알 수 있다. 한편, 당뇨병은 발병하지 않았지만, 당뇨병의 발병 전단계에 있는 피험자는, 정상인의 당대사능보다도 당대사능이 항진한 것을 알 수 있다. 따라서, 하기 (IV)에 있어서 상세하게 설명한 바와 같이, 본 발명의 방법에 의해, 피험자의 당대사능을 측정함으로써, 당뇨병 발병의 병태 스테이지를 평가, 결정할 수 있을 뿐 아니라, 당뇨병의 발병 전단계에 있는 피험자를 검출할 수 있다. 구체적으로는, 본 발명의 방법에서 당대사능이 정상인의 당대사능보다도 낮은 피험자는 당뇨병이 발병되었다고 결정되고, 또한 본 발명의 방법에서 당대사능이 정상인의 당대사능보다도 높은 피험자는 당뇨병의 발병 전단계에 있다고 결정된다. 즉, 본 발명의 당대사능 측정 방법에 의하면, 피험자에 대해서 당뇨병의 발병 전단계에 있는 것을 검출할 수 있기 때문에, 당뇨병 발병의 리스크를 판정할 수 있고, 당뇨병 발병의 예방에 기여할 수 있다.
또한, 상기한 바와 같이, 이미 당뇨병이 발병한 당뇨병 환자의 당대사능을 측정함으로써, 당뇨병 환자의 병태 스테이지(중증도)를 판정하고, 또한 모니터링할 수 있지만, 마찬가지로, 실험예 5 및 6(도 12 및 13)에 나타낸 바와 같이, 당뇨병 치료를 받고 있는 당뇨병 환자의 당대사능을 측정함으로써, 당해 당뇨병 환자에 대한 당뇨병 치료에 의한 치료 효과를 판정하고, 또한 모니터링할 수도 있다. 이것에 대해서도, 하기 (V)에서 상세하게 설명한다.
또한, 이들 방법은 호기 시험을 이용한 본 발명의 방법과 병행하여, 당업계에서 공지 또는 관용의 당뇨병 진단 방법(혈당값의 측정, 인슐린 저항성 시험, 헤모글로빈 A1c 등)을 측정함으로써도 행할 수 있다.
(IV) 당뇨병의 발병 전단계 또는/및 당뇨병 발병 후의 병태 스테이지를 측정하는 방법
전술한 바와 같이, 전술하는 본 발명의 당대사능 측정 방법에 의해 얻어진 피험자의 당대사능을 지표로 함으로써, 당해 피험자에 대해서 당뇨병의 발병 전단계 또는/및 당뇨병 발병 후의 병태 스테이지를 측정할 수 있다.
구체적으로는, 하기 (a) 내지 (c) 공정에 있어서 (c) 공정에서 얻어지는 결과를 바탕으로, 정상인의 당대사능과 비교하여, 당대사능이 저하되었다고 결정된 피험자를 당뇨병 환자(당뇨병 발병 환자), 당대사능이 항진(상승)했다고 결정된 피험자를 당뇨병의 발병 전단계에 있는 환자(당뇨병 전단계 환자)라고 하여, 당뇨병의 병태 스테이지를 판정할 수 있다.
[(a) 공정] 생체 내에서 표지 탄산가스로 변환되어 호기 중에 배출되는, 적어도 하나의 동위 원소 C로 표지된 글루코오스(표지 C-글루코오스)를 유효 성분으로 하는 조성물을 피험자에 투여하여 호기를 채취하는 공정,
[(b) 공정] 호기에 함유되는 비표지 CO2량에 대한 표지 CO2량의 비율 또는 총 CO2량에 대한 표지 CO2량의 비율을 구하는 공정, 및
[(c) 공정] (b) 공정에서 얻어지는 피험자의 「호기에 함유되는 비표지 CO2량에 대한 표지 CO2량의 비율 또는 총 CO2량에 대한 표지 CO2량의 비율」(Δ％13C(원자％) 또는 Δ13C값(‰))(피험값)을 정상인에 대해서 얻어지는 대응하는 「호기에 함유되는 비표지 CO2량에 대한 표지 CO2량의 비율 또는 총 CO2량에 대한 표지 CO2량의 비율」(Δ％13C(원자％) 또는 Δ13C값(‰))(대조값)과 비교하여, 피험값이 대조값보다도 낮은 경우, 당해 피험자에 대해서 당대사능이 저하되었다고 결정하고, 피험값이 대조값보다도 높은 경우, 당해 피험자에 대해서 당대사능이 항진했다고 결정하는 공정.
또한, 상기 [(c) 공정]은 본 발명의 「당뇨병의 발병 전단계 또는/및 당뇨병 발병 후의 병태 스테이지를 측정하는 방법」에서는 하기와 같이 바꿔 말할 수 있다.
[(c') 공정] (b) 공정에서 얻어지는 피험자의 「호기에 함유되는 비표지 CO2량에 대한 표지 CO2량의 비율 또는 총 CO2량에 대한 표지 CO2량의 비율」(Δ％13C(원자％) 또는 Δ13C값(‰))(피험값)을 정상인에 대해서 얻어지는 대응하는 「호기에 함유되는 비표지 CO2량에 대한 표지 CO2량의 비율 또는 총 CO2량에 대한 표지 CO2량의 비율」(Δ％13C(원자％) 또는 Δ13C값(‰))(대조값)과 비교하여, 피험값이 대조값보다도 낮은 경우, 당해 피험자를 당뇨병이 발병했다고 결정하고, 피험값이 대조값보다도 높은 경우, 당해 피험자를 당뇨병의 발병 전단계에 있다고 결정하는 공정.
특히, 본 발명의 방법은 종래의 방법에서는 판정이 어려웠던 당뇨병의 발병 전단계에 있는 환자(당뇨병 전단계 환자)를 정상인과 식별할 수 있다는 점에서 유용하다. 또한, 실시예 2(도 2)에 나타낸 바와 같이, 당대사능의 저하 정도가 크면 당뇨병의 진행 정도(중증도)가 크고, 당대사능의 저하 정도와 당뇨병의 진행 정도(중증도) 사이에 상대적인 관계가 있기 때문에, 본 발명의 방법에 의하면, 당대사능의 저하 정도로부터 당뇨병의 진행 정도(중증도)를 측정 평가하고, 또한 모니터링할 수 있다.
당뇨병의 병태 스테이지(당뇨병의 발병 전단계 또는/및 당뇨병 발병 후의 병태 스테이지)의 측정은 다음 방법에 의해서도 행할 수 있다. 당해 방법에 의하면, 당뇨병 환자뿐만 아니라, 당뇨병의 발병 전단계에 있는 환자도, 정상인과 보다 명확하게, 또한 정밀도 높게 식별할 수 있다.
(1) 피험자에 표지 C-글루코오스를 투여한 후, 바람직하게는 표지 C-글루코오스 투여로부터 120분 이내에서의 적어도 한 시점에서의 「호기에 함유되는 비표지 CO2량에 대한 표지 CO2량의 비율 또는 총 CO2량에 대한 표지 CO2량의 비율」(Δ％13C(원자％) 또는 Δ13C값(‰))을 당해 피험자의 절식 하에서의 혈중 인슐린 농도(ng/mL)로 나눈 파라미터[예를 들어, [Δ13C(‰)(t분)/인슐린(mL/ng)](‰·mL/ng)]와, 당해 피험자의 절식 하에서의 [혈당값](mg/dl)과의 상관관계를 구하는 방법.
구체적으로는, 실험예 2(3-3)(도 4)에 나타낸 바와 같이, 상기 파라미터(예를 들어, [Δ13C(‰)(t)/인슐린](‰·mL/ng)(t=10분)을 종축으로, 또한 상기 [혈당값] (mg/dl)을 횡축으로 한 도면에, 상기 파라미터와 혈당값을 스폿하여 양자의 상관관계를 조사함으로써, 당뇨병 환자 및 당뇨병의 발병 전단계에 있는 환자를, 정상인과 식별할 수 있다.
도 4에 도시한 바와 같이, 횡축에 나타내는 혈당값을 예를 들어, 150mg/dl에서 분할하고, 또한 종축에 나타내는 [Δ13C(‰)(t)/인슐린](t=10분)을 예를 들어, 90‰·mL/ng에서 분할한 경우, 정상인군은 왼쪽 위(혈당값(150mg/dl 이하, [Δ13C(‰)(t)/인슐린] 90‰·mL/ng 이상)에 집중하는 것에 대해서, 당뇨병 환자와 당뇨병의 발병 전단계에 있는 환자는 [Δ13C(‰)(t)/인슐린] 90‰·mL/ng 이하의, 특히 낮은 값에 집중한다. 그 중에서도, 당뇨병의 발병 전단계에 있는 환자는 [Δ13C(‰)(t)/인슐린] 90‰·mL/ng 이하, 또한 혈당값 150mg/dl 이하의 영역에 집중해 있고, 또한 당뇨병이 발병하고, 그 정도가 진행하면(중증도가 높아지면), 그 정도에 따라서 도면의 우측(혈당값 150mg/dl보다 높은 영역)으로 시프트하는 경향이 있다.
(2) 피험자에 표지 C-글루코오스 투여 후, 120분 이내의 「호기에 함유되는 비표지 CO2량에 대한 표지 CO2량의 비율 또는 총 CO2량에 대한 표지 CO2량의 비율」(Δ％13C(원자％) 또는 Δ13C값(‰))의 곡선 하의 면적을, 당해 피험자의 절식 하에서의 혈중 인슐린 농도(ng/mL)로 나눈 파라미터[예를 들어, [Δ13C(‰) AUC(t분)/인슐린(mL/ng)](‰·분·mL/ng)]와, 당해 피험자의 절식 하에서의 [혈당값](mg/dl)과의 상관관계를 구하는 방법.
구체적으로는, 실험예 2(3-2)(도 3)에 나타낸 바와 같이, 상기 파라미터(예를 들어, [Δ13C(‰) AUCt/인슐린](‰·분·mL/ng), t=120분)를 종축으로, 또한 상기 [혈당값](mg/dl)을 횡축으로 한 도면에, 상기 파라미터와 혈당값을 스폿해서 양자의 상관관계를 조사함으로써, 당뇨병 환자 및 당뇨병의 발병 전단계에 있는 환자를 정상인과 식별할 수 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, 횡축에 나타내는 혈당값을 예를 들어, 150mg/dl에서 분할하고, 또한 종축에 나타내는 [Δ13C(‰) AUCt/인슐린](t=120분)을 예를 들어, 23000‰·분·mL/ng에서 분할한 경우, 정상인군은 왼쪽 위(혈당값 150mg/dl 이하, [Δ13C(‰) AUCt/인슐린] 23000‰·분·mL/ng 이상)에 집중하는 것에 대해서, 당뇨병 환자와 당뇨병의 발병 전단계에 있는 환자는 [Δ13C(‰) AUCt/인슐린] 23000‰·분·mL/ng 이하의 특히 낮은 값에 집중한다. 그 중에서도, 당뇨병의 발병 전단계에 있는 환자는 [Δ13C(‰) AUCt/인슐린] 23000‰·분·mL/ng 이하, 또한 혈당값 150mg/dl 이하의 영역에 집중해 있고, 또한 당뇨병이 발병하고, 그 정도가 진행하면(중증도가 높아지면), 그 정도에 따라서 도면의 우측(혈당값 150mg/dl보다 높은 영역)으로 시프트하는 경향이 있다.
이렇게 본 발명의 방법에 의하면, 단시간의 시험에 의해, 당뇨병의 발병 전단계에 있는 피험자를 정상인 및 당뇨병 환자와 구별해서 검출할 수 있기 때문에, 이 결과를 피험자에 피드백하고, 적절한 처치를 취함으로써, 당뇨병 발병의 억제 또는 예방을 기대할 수 있다. 또한, 피험자를 경시적으로 모니터링함으로써, 당뇨병 발병의 진전 유무나 정도, 당뇨병 환자의 중증도를 경시적으로 관리·감시하는 것도 가능하다.
(V) 당뇨병 환자에 대한 당뇨병 치료 효과를 검출하는 방법
전술한 바와 같이, 본 발명의 당대사능 측정 방법에 의해 얻어진 피험자의 당대사능을 지표로 함으로써, 당뇨병의 치료를 받고 있는 피험자(당뇨병 환자)에 대한 당뇨병 치료의 치료 효과를 검출해 평가할 수 있다.
구체적으로는, 피험자에 대해서 하기 (a') 내지 (b) 공정을, 당뇨병 치료의 전후로 행하고, 당뇨병 치료의 전후에 얻어지는 「호기에 함유되는 비표지 CO2량에 대한 표지 CO2량의 비율 또는 총 CO2량에 대한 표지 CO2량의 비율」(Δ％13C(원자％) 또는 Δ13C값(‰))을 대비하여, 당뇨병 치료 후의 값이 당뇨병 치료 전의 값보다도 높은 경우에, 당뇨병에 대한 치료효과가 있다고 결정할 수 있다.
[(a') 공정] 생체 내에서 표지 탄산가스로 변환되어 호기 중에 배출되는, 적어도 하나의 동위 원소 C로 표지된 글루코오스(표지 C-글루코오스)를 유효 성분으로 하는 조성물을, 당뇨병 치료의 전후로 피험자에 투여하여 호기를 채취하는 공정,
[(b) 공정] 당뇨병 치료 전후의 호기에 함유되는 비표지 CO2량에 대한 표지 CO2량의 비율 또는 총 CO2량에 대한 표지 CO2량의 비율을 구하는 공정, 및
[(d) 공정] (b) 공정에서, 당뇨병 치료 처치 후의 피험자에 대해서 얻어지는 「호기에 함유되는 비표지 CO2량에 대한 표지 CO2량의 비율 또는 총 CO2량에 대한 표지 CO2량의 비율」(Δ％13C(원자％) 또는 Δ13C값(‰))(피험값)을 당뇨병 치료 처치 전의 피험자에 대해서 얻어지는 대응하는 「호기에 함유되는 비표지 CO2량에 대한 표지 CO2량의 비율 또는 총 CO2량에 대한 표지 CO2량의 비율」(Δ％13C(원자％) 또는 Δ13C값(‰))(대조값)과 비교하여, 피험값이 대조값보다도 높은 경우의 당해 피험자에 대해서는 당뇨병 치료 효과가 있다고 결정하고, 피험값이 대조값과 동일하거나 또는 그보다도 낮은 경우의 당해 피험자에 대해서는 당뇨병 치료 효과가 없다고 결정하는 공정.
이러한 본 발명의 방법에 의하면, 당뇨병 치료를 받은 당뇨병 환자에 대해서, 당대사능의 상승을 지표로 하여 당해 당뇨병 치료의 치료 효과를 측정 평가하고, 또한 모니터링할 수 있다.
실시예
이하에 실시예 및 실험예를 들어, 본 발명을 보다 명백하게 설명한다. 단, 본 발명은 이들 실시예 등에 의해 제한되지 않는다.
실험예 1 글루코오스의 13C 표지 부위의 차이
(1) 13C-글루코오스 용액의 제조
(a) 1-13C-글루코오스(1위치의 탄소 원자를 13C로 치환한 글루코오스. MW:181, Cambridge Isotope Laboratory제)를 생리 식염수로 300 μmol/mL가 되게 제조하였다.
(b) 2-13C-글루코오스(2위치의 탄소 원자를 13C로 치환한 글루코오스. MW:181, Cambridge Isotope Laboratory제)를 생리 식염수로 300 μmol/mL가 되게 제조하였다.
(c) 3-13C-글루코오스(3위치의 탄소 원자를 13C로 치환한 글루코오스. MW:181, Cambridge Isotope Laboratory제)를 생리 식염수로 300 μmol/mL가 되게 제조하였다.
(d) U-13C-글루코오스(모든 탄소 원자를 13C로 치환한 글루코오스. MW:186, Cambridge Isotope Laboratory제)를 생리 식염수로 50 μmol/mL가 되게 제조하였다.
(2) 실험 방법
피험 동물로서 절식시킨 래트(수컷, SD계 래트)를 4군으로 나누고(1군당 n=4), 각 군(1-13C-Glc 투여군, 2-13C-Glc 투여군, 3-13C-Glc 투여군 및 U-13C-Glc 투여군)의 래트에, 각각 상기에서 제조한 각 13C-글루코오스 용액을 1mL/kg씩 정맥 내 투여하였다. 계속해서, 각 13C-글루코오스 용액의 투여 전(0분)과 투여 후의 각 시점(10, 20, 30, 40, 50, 60, 80, 100, 120분)에서 호기를 채취하고, 호기 중에 배출된 13CO2 농도로부터 Δ13C(‰)를 호기 분석용 질량분석계(ABCA:SerCon사제)를 사용해서 구하였다.
또한, Δ13C(‰)는 13C-글루코오스 용액 투여 전(0분)과 투여 후의 각 호기 채취 시점(t분)에서의 호기 중의 13CO2/12CO2 농도비(δ13C값)를 각각 측정하고, 각 채취 시점(t)에서의 δ13C값(δ13Ct)과 투여 전의 δ13C값(δ13C0)의 차(δ13Ct-δ13C0)로부터 산출했다(이하의 실험예에서도 동일함).
(3) 실험 결과
래트 4군에 각기 각 13C-글루코오스 용액을 투여한 후에 측정한 호기 중의 Δ13C(‰)의 추이를 도 1에 도시한다. 도면 중, 종축은 호기 중의 Δ13C(‰)이다. 또한, 횡축은 각 13C-글루코오스 용액 투여 후의 호기 채취 시간(분)(t분)을 나타낸다.
도 1에 도시한 바와 같이, 글루코오스 용액 투여 후 30분까지의 Δ13C(‰)값이 높은 것은 3-13C-Glc 투여군(-▲-), 계속해서 U-13C-Glc 투여군(-×-)이었다. 이 결과로부터, 1-13C-글루코오스, 2-13C-글루코오스, 3-13C-글루코오스 및 U-13C-글루코오스 중, 체내에의 투여 후, 보다 조기에 13CO2로서 호기에 배설되고, Δ13C(‰)값에 반영하는 13C-글루코오스는 3-13C-글루코오스, 계속해서 U-13C-글루코오스인 것이 판명되었다. 즉, Δ13C(‰)값의 측정이, 단시간에 가능한 13C-글루코오스는 바람직하게는 3-13C-글루코오스 및 U-13C-글루코오스이다.
실험예 2 호기 시험에 의한 당뇨병 병태 스테이지의 모니터(I)
(1) U-13C-글루코오스 경구 투여액의 제조
U-13C-글루코오스(MW:186, Cambridge Isotope Laboratory제)를 생리 식염수에 용해하여 50 μmol/4mL 농도의 U-13C-글루코오스 경구 투여액을 제조하였다.
(2) 병태 스테이지 모니터 실험
피험 동물로서, 표 1에 기재하는 A 내지 D의 합계 4군의 래트(수컷, ZDF 래트(마른 또는 뚱뚱한, 1군당, n=4 내지 6)를 사용하여, 각 군의 래트를 절식시킨 후, 상기에서 제조한 U-13C-글루코오스 경구 투여액을 강제적으로 4mL/kg씩 경구 투여하였다.
Figure 112015025760774-pct00015
계속해서 U-13C-글루코오스 경구 투여액의 투여 전(0분)과 투여 후(10, 20, 30, 40, 50, 60, 80, 100, 120분)의 각 시점에서 호기를 채취하고, 호기 중에 배출된 13CO2 농도로부터 Δ13C(‰)를 호기 분석용 질량분석계(ABCA:SerCon사제)를 사용하여 구하였다.
(3) 실험 결과
(3-1) 상기 래트 4군에, 각각 U-13C-글루코오스 경구 투여액을 투여한 후, 측정한 호기 중의 Δ13C(‰)의 추이를 도 2에 도시한다. 도면 중, 종축은 호기 중의 Δ13C(‰)이다. 또한, 횡축은 U-13C-글루코오스 경구 투여액 투여 후의 호기 채취 시간(분)을 나타낸다.
도 2에 도시한 바와 같이, 정상군(A군: -▲-)에 비하여, 당뇨병 중도 발병 군(C군: -■-) 및 당뇨병 중증 발병군(B군: -◆-)은 Δ13C(‰)값이 낮았다. 한편, 당뇨병 발병 전단계군(D군: -×-)은 정상군, 당뇨병 발병군(당뇨병 중도 발병군, 당뇨병 중증 발병군)의 어느 것보다도, Δ13C(‰)값이 높았다.
이 점에서, 당뇨병 발병 전단계에서는 당대사능이 정상일 때보다도 항진해 있고, U-13C-글루코오스가 더욱 빠르게 대사되어서 호기 중에 13CO2로서 배출되는 것이 판명되었다. 또한, 일단 당뇨병이 발병되면, 당대사능이 저하되고, 당 대사가 억제되는 결과, 13C-글루코오스가 대사되어서 호기 중에 13CO2로서 배출되는 양이 저하되는 것, 또한 그 당대사능의 저하(13CO2배출량의 저하)는 당뇨병의 중증도에 상관하는 것이 판명되었다.
이 결과로부터, 13C-글루코오스를 피험 물질로서, 호기 시험을 사용해서 당대사능을 측정함으로써, 당뇨병 발병 후의 병태 스테이지의 판정이 가능할뿐만 아니라, 당뇨병의 발병 전단계의 판정이 가능해지는 것을 알 수 있다.
(3-2) 래트 4군의 [Δ13C(‰)-호기 채취 시간(120분) 곡선 하의 면적(AUC)]을 각 군의 인슐린 농도(ng/mL)로 나눈 값(「AUC120/인슐린(‰·분·mL/ng)」)과 각 군의 「혈당값(mg/dL)」과의 상관관계를 도 3에 도시한다. 도면 중 종축은 AUC120/인슐린 농도(‰·분·mL/ng), 횡축은 혈당값(mg/dL)을 나타낸다.
도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 인슐린 농도당의 AUC(120분)[AUC120/인슐린(‰·분·mL/ng)]는 당뇨병 발병 전단계군(D군: -×-), 및 당뇨병 중도 발병군(C군: -■-) 및 당뇨병 중증 발병군(B군: -◆-)의 당뇨병 발병군에서 유의적으로 낮은 값을 나타내고, 모두 정상군(A군: -▲-)의 값과는 명백하게 상이하였다. 또한, 당뇨병 병태 스테이지의 진행에 따라, 혈당값의 상승과 함께 도면의 우측으로 시프트해 가는 것으로 나타났다. 이 점에서, 상기 파라미터[AUC120/인슐린(‰·분·mL/ng)]과 [혈당값(mg/dL)]과의 상관관계를 구함으로써, 정상 상태와 당뇨병 발병 전단계 및 당뇨병을 식별할 수 있음과 함께, 당뇨병 발병 전단계 및 당뇨병의 병태 스테이지(이들을 총칭하여 「당뇨병 병태 스테이지」라고 함)를 판정하고, 또한 모니터링할 수 있는 것이 확인되었다. 이 파라미터를 사용한 당뇨병 병태 스테이지 판정은 종래의 방법에서는 판별하기가 어려운, 특히 당뇨병 발병 전단계의 진단에 유용하다.
(3-3) 래트 4군의 U-13C-글루코오스 경구 투여 후 10분의 시점에서의 Δ13C(‰)를 각각의 인슐린 농도(ng/mL)로 나눈 값 「Δ13C(‰)(10분)/인슐린(‰·mL/ng)」과, 각 군의 「혈당값(mg/dL)」과의 상관관계를 도 4에 도시한다. 도면 중, 종축은 「Δ13C(‰)(10분)/인슐린 농도」(‰·mL/ng), 횡축은 혈당값(mg/dL)을 나타낸다.
이 결과로부터, 전술한 도 3에 있어서, 종축을 「AUC120/인슐린(‰·분·mL/ng) 」 대신에 「Δ13C(‰)(10분)/인슐린(‰·mL/ng)」으로 해도, 정상 상태와 당뇨병 발병 전단계 및 당뇨병을 식별할 수 있음과 함께, 당뇨병 병태 스테이지를 판정하고, 또한 모니터링할 수 있는 것이 확인되었다. 즉, 13C-글루코오스 투여 후의 어느 시점(투여 후 t분)에서의 Δ13C(‰)(Δ13C(‰)(t분))를 인슐린 농도로 나눈 파라미터[Δ13C(‰)(t분)/인슐린](‰·mL/ng)과 [혈당값](mg/dL)과의 상관관계를 구함으로써, 정상 상태와 당뇨병 발병 전단계 및 당뇨병을 식별할 수 있음과 함께, 당뇨병 발병 전단계 및 당뇨병의 병태 스테이지(당뇨병 병태 스테이지)를 판정하고, 또한 모니터링할 수 있다. 또한, 상기 측정 시점(t분)은 13C-글루코오스 투여 후라면 좋지만, 단시간에 상기한 것을 실행할 수 있다는 본 발명의 장점을 살리는 의미에서는, 13C-글루코오스 투여 후 120분 이내, 바람직하게는 60분 이내, 보다 바람직하게는 30분 이내이다. 또한, 제한되지 않지만, 13C-글루코오스 투여 후, 적어도 10분 이상 경과 후인 것이 바람직하다.
이 파라미터를 사용한 당뇨병 병태 스테이지 판정은 종래의 방법에서는 단시간에 판별하는 것이 어렵고, 특히 당뇨병 발병 전단계의 진단에 유용하다.
실험예 3 호기 시험에 의한 당뇨병 병태 스테이지의 모니터(II)
(1) U-13C-글루코오스 경구 투여액의 제조
U-13C-글루코오스(MW:186, Cambridge Isotope Laboratory제)를 생리 식염수에 용해하여 50 μmol/4mL 농도의 U-13C-글루코오스 경구 투여액을 제조하였다.
(2) 주령 변화에서의 병태 스테이지 모니터 실험
피험 동물로서, 절식시킨 ZDF 마른 래트(비당뇨병 래트: 정상군)(수컷, n=4)와 ZDF 뚱뚱한 래트(수컷, n=4)를 사용하여, ZDF 뚱뚱한 래트에 대해서는 9, 10, 13, 및 23주령의 각 시점에서, 또한 ZDF 마른 래트에 대해서는 13주령의 각 시점에서, 상기에서 제조한 투여액을 강제적으로 4mL/kg 경구 투여하였다. 계속해서, 각 군에 대해서, U-13C-글루코오스 경구 투여액의 투여 전(0분)과 투여 후의 각 시점(10, 20, 30, 40, 50, 60, 80, 100, 120분)에서 호기를 채취하고, 호기 중에 배출된 13CO2 농도로부터 Δ13C(‰)를 호기 분석용 질량분석계(ABCA:SerCon사제)를 사용하여 측정하였다.
(3) 실험 결과
각 주령 시(ZDF 뚱뚱한: 9W, 10W, 13W, 23W, ZDF 마른: 13W)에 U-13C-글루코오스 경구 투여액을 투여한 후에 측정한 호기 중의 Δ13C(‰)의 추이를 도 5에 도시한다. 도면 중, 종축은 호기 중의 Δ13C(‰), 또한 횡축은 U-13C-글루코오스 경구 투여액 투여 후의 호기 채취 시간(분)을 나타낸다.
도 5에 도시한 바와 같이, ZDF 뚱뚱한 래트 9주령(-○-)에서는 정상군(ZDF 마른 래트 13주령, -■-)과 마찬가지인 호기 패턴(호기 중의 Δ13C(‰)의 추이)을 나타냈다. 한편, ZDF 뚱뚱한 래트 10주령군(-□-) 및 13주령군(-×-)에서는 당 대사가 항진해 있고, 그 호기 패턴(호기 중의 Δ13C(‰)의 추이)은 정상군(-■-)의 호기 패턴에 비해서 높은 값을 나타냈다. 또한, ZDF 뚱뚱한 래트 23주령(-△-)에서는 당뇨병이 발병했고, 그 호기 패턴은 정상군(-■-)의 호기 패턴에 비해서 낮은 값을 나타냈다. 이 점에서, 13C-글루코오스를 사용한 호기 시험에 의해, 호기 중의 Δ13C(‰)의 지표로 함으로써, 건강 상태, 당뇨병 발병 전단계 및 당뇨병을 각각 식별할 수 있음과 함께, 당뇨병 발병 전단계 및 당뇨병의 병태 스테이지(당뇨병 병태 스테이지)의 경시적 추이를 모니터링하는 것이 가능한 것이 판명되었다.
실험예 4 당 부하 조건 하에서의 호기 시험
(1) 피험 동물
피험 동물로서, 당뇨병 모델 동물인 OLETF 래트와 그 대조군으로서 LETO 래트를 사용하였다. 구체적으로는, 제1군(대조군: LETO 래트, 수컷, n=5)과 제2군(당뇨병군: OLETF 래트, 수컷, n=6)을 20시간 절식한 후, 다음 시험에 제공하였다.
(2) 실험 방법과 결과
(2-1) 절식 하에서의 호기 패턴(호기 중의 Δ13C(‰)의 추이)
절식 하의 제1군(대조군) 및 제2군(당뇨병군)에, 각각 U-13C-글루코오스 수용액(50 μmol/4mL/kg)을 경구 투여하였다. 각 군에 대해서, U-13C-글루코오스 투여전(0분)과 투여 후의 각 시점(10, 20, 30, 40, 50, 60, 80, 100, 120분)에서 호기를 채취하고, 호기 중에 배출된 13CO2 농도로부터 Δ13C(‰)를 호기 분석용 질량분석계(ABCA:SerCon사제)를 사용하여 측정하였다. 도 6에, 그 호기 패턴(호기 중의 Δ13C(‰)의 추이)을 나타낸다.
(2-2) 글루코오스 450mg/4mL/kg 투여 하(당 부하 조건 하)에서의 호기 패턴(호기 중의 Δ13C(‰)의 추이)
(2-2-1) (1)의 피험 동물, 제1군(대조군) 및 제2군(당뇨병군)에, 각각 글루코오스 수용액(450mg/4mL/kg)과 U-13C-글루코오스 수용액(50 μmol/4mL/kg)을 동시에 경구 투여하였다.
(2-1)과 마찬가지로, 각 군에 대해서 U-13C-글루코오스 투여 전(0분)과 투여 후의 각 시점(10, 20, 30, 40, 50, 60, 80, 100, 120분)에서 호기를 채취하고, 호기 중에 배출된 13CO2 농도로부터 Δ13C(‰)를 측정하였다. 도 7에 그 호기 패턴(호기 중의 Δ13C(‰)의 추이)을 나타낸다.
(2-2-2) 또한, (1)의 피험 동물, 제1군(대조군) 및 제2군(당뇨병군)에, 각각 글루코오스 수용액(450mg/4mL/kg) 경구 투여 30분 후에 U-13C-글루코오스 수용액(50 μmol/4mL/kg)을 경구 투여하였다. (2-1)과 마찬가지로, 각 군에 대해서 U-13C-글루코오스 투여 전(0분)과 투여 후의 각 시점(10, 20, 30, 40, 50, 60, 80, 100, 120분)에서 호기를 채취하고, 호기 중에 배출된 13CO2 농도로부터 Δ13C(‰)를 측정하였다. 도 8에 그 호기 패턴(호기 중의 Δ13C(‰)의 추이)을 나타낸다.
(2-2-3) (1)의 피험 동물, 제1군(대조군) 및 제2군(당뇨병군)에, 각각 글루코오스 수용액(450mg/4mL/kg) 경구 투여 30분 후에 U-13C-글루코오스 수용액(50 μmol/mL/kg)을 정맥 내 투여하였다. (2-1)과 마찬가지로, 각 군에 대해서 U-13C-글루코오스 투여 전(0분)과 투여 후의 각 시점(10, 20, 30, 40, 50, 60, 80, 100, 120분)에서 호기를 채취하고, 호기 중에 배출된 13CO2 농도로부터 Δ13C(‰)를 측정하였다. 도 9에 그 호기 패턴(호기 중의 Δ13C(‰)의 추이)을 나타낸다.
(2-2-4) (1)의 피험 동물, 제1군(대조군) 및 제2군(당뇨병군)에, 각각 글루코오스 수용액(2g/4mL/kg) 경구 투여 30분 후에 U-13C-글루코오스 수용액(50 μmol/mL/kg)을 정맥 내 투여하였다. (2-1)과 마찬가지로, 각 군에 대해서 U-13C-글루코오스 투여 전(0분)과 투여 후의 각 시점(10, 20, 30, 40, 50, 60, 80, 100, 120분)에서 호기를 채취하고, 호기 중에 배출된 13CO2 농도로부터 Δ13C(‰)를 측정하였다. 도 10에 그 호기 패턴(호기 중의 Δ13C(‰)의 추이)을 나타낸다.
(2-2-5) (1)의 피험 동물, 제1군(대조군) 및 제2군(당뇨병군)에, 각각 경장 영양제(단백질 아미노산 제재: 상품명 「라콜(등록상표) 배합 경장 용액」, 이엔 오쯔카세이야꾸 가부시끼가이샤)를 4mL/kg 경구 투여하고, 30분 후에 U-13C-글루코오스 수용액(50 μmol/mL/kg)을 정맥 내 투여하였다. (2-1)과 마찬가지로, 각 군에 대해서 U-13C-글루코오스 투여 전(0분)과 투여 후의 각 시점(10, 20, 30, 40, 50, 60, 80, 100, 120분)에서 호기를 채취하고, 호기 중에 배출된 13CO2 농도로부터 Δ13C(‰)를 측정하였다. 도 11에 그 호기 패턴(호기 중의 Δ13C(‰)의 추이)을 나타낸다.
각 도면(도 6 내지 11) 중, 종축은 Δ13C(‰)이며, 횡축은 U-13C-글루코오스 투여 후의 호기 채취 시간(분)을 나타낸다. 또한, -□- 및 -■-는 각각 제1군(대조군) 및 제2군(당뇨병군)을 측정한 호기 중의 Δ13C(‰)의 경시적 추이이다.
(3) 고찰
도 6에 도시한 바와 같이, 절식 하에서는 제1군(대조군)과 제2군(당뇨병군)의 Δ13C(‰)값의 차는 작았다. 한편, 도 7 내지 11에 도시한 바와 같이, 당 부하 조건 하에서는 제1군(대조군)의 호기 패턴(호기 중의 Δ13C(‰)의 추이)은 제2군(당뇨병군)의 호기 패턴(호기 중의 Δ13C(‰)의 추이)에 비해서 유의적으로 높은 것이 판명되었다. 즉, 절식 하에서는 정상군(대조군)과 당뇨병군의 호기 반응(호기 패턴, 호기 중의 Δ13C(‰)의 추이) 사이에 차는 있지만, 그 정도는 작은 것에 대해서, 당 부하 조건 하에서의 측정에 의해, 양자의 호기 반응(호기 패턴, 호기 중의 Δ13C(‰)의 추이)의 차가 증대한다. 이 점에서, 당 부하 조건하에서 측정함으로써, 당뇨병군이 정상군(대조군)과 구별되어서 보다 판별하기 쉬워지는 것이 확인되었다.
또한, 도 7에 도시한 바와 같이, 당 부하용 당질과 13C-글루코오스를 동시에 투여하면, 제1군(대조군)과 제2군(당뇨병군)의 초기(특히 투여 후 10분 이내)의 호기 반응에 겹침이 인정되었지만, 도 8에 도시한 바와 같이, 피험 물질인 13C-글루코오스의 투여 전에, 당질을 사전에 투여(당 부하)함으로써, 상기 초기의 호기 반응의 겹침이 해소하였다. 또한, 도 8과 도 9 및 10과의 대비로부터 알 수 있는 바와 같이, 13C-글루코오스의 투여 형태를, 경구 투여(도 8)로부터 정맥 내 투여(도 9 및 10)로 바꿈으로써, 제1군(대조군)과 제2군(당뇨병군)에서의 호기 반응의 차, 특히 초기(예를 들어, 투여 후 10분 이내)에서의 호기 반응의 차가 한층 벌어졌다.
이상의 점에서 알 수 있는 바와 같이, 당 부하 조건 하에서의 13C-글루코오스를 사용한 호기 시험, 바람직하게는 사전에 당질을 투여해서 당 부하한 조건 하에서에의 13C-글루코오스를 사용한 호기 시험, 보다 바람직하게는 13C-글루코오스를 정맥 투여하여 행하는 호기 시험에 의해, 당뇨병 병태 스테이지의 측정 정밀도를 높일 수 있다.
또한, 도 11에 도시한 바와 같이, 당 부하에 사용하는 당질(글루코오스) 대신에, 단백질, 지방, 당류 및 각종 미네랄 성분을 포함하는 경장 용액(라콜[등록상표] 배합 경장 용액)을 사용해도, 마찬가지의 결과가 얻어지는 것이 확인되었다. 종래부터, 당뇨병 환자에 있어서 OGTT(당 부하 시험)에 의한 고혈당 위험성이 우려되는 점에서, 단백질, 지방, 당류 및 각종 미네랄 성분을 포함하는 식음료는 종래의 OGTT에서 사용되는 당질(글루코오스)을 대신하는 시험식이 될 수 있다고 생각된다.
실험예 5 당뇨병 치료약의 치료 효과의 평가
(1) 실험 방법
피험 동물로서 3군의 ZDF 래트(A군: 정상군(n=4), B군: 당뇨병 중증 발병 군(n=6), C군: 당뇨병 중도 발병군(n=6))를 사용하였다. 또한, 실험중, 이들 ZDF 래트에는 물 및 사료(당질, 지질 및 단백질 함유)(MF: 오리엔탈 코보사)를 자유 섭취시켰다. 즉, 다음 실험은 비절식 조건하에서 행하였다.
이들 각 군의 래트에 대하여 비구아나이드계 당뇨병 치료약(총칭명 멜빈)의 유효 성분인 메트포르민(와코 가부시끼가이샤) 300mg/kg을 매일 아침 3일간 경구 투여하였다. 3일째의 투여로부터 3시간 후에 실험예 1의 (1)에 기재하는 방법으로 제조한 U-13C-글루코오스 용액을 정맥 내 투여하였다.
계속해서, 각 군의 래트를 대상으로 하여, U-13C-글루코오스 투여 전(0분)과 투여 후의 각 시점(10, 20, 30, 40, 50, 60, 80, 100, 120분)에서 호기를 채취하고, 호기 중에 배출된 13CO2 농도로부터 Δ13C(‰)를 호기 분석용 질량분석계(ABCA: SerCon사제)를 사용하여 측정하였다.
(2) 실험 결과
각 3군(A군: 정상군, B군: 당뇨병 중증 발병군, C군: 당뇨병 중도 발병군)의 당뇨병 치료약 투여 전(무처치)의 Δ13C(‰)의 추이(A군: -◆-, B군: -■-, C군: -▲-)와 당뇨병 치료약 투여 후의 Δ13C(‰)의 추이(B군: -□-, C군: -△-)를 도 12에 나타내었다. 도면 중, 종축은 Δ13C(‰), 횡축은 U-13C-글루코오스 투여 후의 호기 채취 시간(분)을 나타낸다.
도 12로부터 알 수 있는 바와 같이, 2개의 당뇨병 발병군(B 및 C군)은 모두, 당뇨병 치료약을 투여함으로써, 당뇨병 치료약 투여 전보다도, 호기 패턴(호기 중의 Δ13C(‰)의 추이)이 높아지고, 당대사능이 항진하는 것이 판명되었다. 즉, 당뇨병 치료약에 의한 치료 효과가 본 발명의 호기 시험을 사용해서 평가 판정할 수 있는 것이 판명되었다.
또한, 이 실험에 의해, 13C-글루코오스를 사용한 호기 시험, 특히 13C-글루코오스를 정맥 투여해서 행하는 호기 시험을 사용함으로써 당뇨병 치료약에 의한 치료 효과를 3일 이내라는 단기간에 확인할 수 있는 것이 판명되었다(통상, 약물에 의한 치료 효과의 판정에는 약물치료 개시부터 약 1개월 후의 HbA1c 측정값이 지표로서 사용되고 있음).
실험예 6 인슐린 투여 후의 치료 효과의 평가
피험 동물로서, 대조군(Wistar 래트, 수컷, n=3), 및 제1형 당뇨병군(STZ 래트, 수컷, n=3)을 사용하였다. 또한, 실험 중, 이들 래트에는 물 및 사료(당질, 지질 및 단백질 함유)(MF: 오리엔탈 코보사)를 자유 섭취시켰다. 즉, 다음 실험은 비절식 조건하에서 행하였다.
제1형 당뇨병군(STZ 래트)으로서, STZ(streptozocin: SIGMA) 65mg/mL/kg을 정맥 내 투여해서 1주일 경과한 래트를 사용하였다.
제1형 당뇨병군에 인슐린(SIGMA) 30U/체중을 피하투여하고, 인슐린 투여 전, 투여로부터 4시간 후 또는 투여로부터 24시간 후에, 실험예 1(1)에 기재하는 방법으로 제조한 1-13C-글루코오스 용액을 정맥 내 투여했다(단, 정상군인 대조군의 래트에는 인슐린 투여는 실시하지 않았음). 계속해서, 각 군의 래트(대조군, 제1형 당뇨병군, 인슐린 투여 4h-당뇨병군, 인슐린 투여 24h-당뇨병군)에 대해서, 1-13C-글루코오스 투여 전(0분)과 투여 후의 각 시점(10, 20, 30, 40, 50, 60, 80, 100, 120분)에서 호기를 채취하고, 호기 중에 배출된 13CO2 농도로부터 Δ13C(‰)를 호기 분석용 질량분석계(ABCA:SerCon사제)를 사용하여 측정하였다.
도 13에, 각 군의 래트(대조군: -■-, 제1형 당뇨병군: -□-, 인슐린 투여 4h-당뇨병군: -△-, 인슐린 투여 24h-당뇨병군: -●-)의 호기 패턴(Δ13C(‰)의 추이)을 나타낸다. 도면 중, 종축은 Δ13C(‰), 횡축은 1-13C-글루코오스 투여 후의 호기 채취 시간(분)을 나타낸다. 도 13의 인슐린 투여 4h-당뇨병군(-△-)의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 인슐린의 효과가 지속되는 동안의 Δ13C(‰)는 대조군과 거의 같은 값을 나타냈다. 또한, 인슐린 투여 24h-당뇨병군(-●-)의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 인슐린의 효과가 소실됨으로써 호기 패턴(Δ13C(‰)의 추이)이 낮은 값을 나타냈다.
이상의 실험 결과는 본 발명의 13C-글루코오스를 사용한 호기 시험을 사용함으로써 당뇨병 환자에 대한 인슐린의 효과를 확인할 수 있는 것을 나타내고 있다.

Claims (13)

  1. 하기 (a) 및 (b) 공정을 갖는, 피험자의 당대사능을 측정하기 위해, 표지 CO2량의 비율을 구하는 방법:
    (a) 생체 내에서 표지 탄산가스로 변환되어서 호기 중에 배출되는, 적어도 하나의 동위 원소 C로 표지된 글루코오스를 유효 성분으로 하는 조성물이 투여된 피험자의 호기를 피험 시료로서, 비표지 CO2량에 대한 표지 CO2량의 비율 또는 총 CO2량에 대한 표지 CO2량의 비율을 구하는 공정, 및
    (b) (a) 공정에서 얻어지는 피험자의 「비표지 CO2량에 대한 표지 CO2량의 비율 또는 총 CO2량에 대한 표지 CO2량의 비율」(피험값)이, 정상인에 대해서 얻어지는 「비표지 CO2량에 대한 표지 CO2량의 비율 또는 총 CO2량에 대한 표지 CO2량의 비율」(대조값)보다도 높은 경우에, 당해 피험자는 당대사능이 항진해 있다는 기준을 사용하여, 당해 피험값을 대조값과 비교하는 공정.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 (a) 공정에서의 조성물 투여 전의 피험자가 당 부하 상태에 있는 것을 특징으로 하는 표지 CO2량의 비율을 구하는 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 당 부하 상태에 있는 피험자가 (a) 공정 전에, 당질 또는 당질을 함유하는 식음료 또는 대사되어서 당질로 되는 것을 함유하는 식음료를 섭취한 피험자인 표지 CO2량의 비율을 구하는 방법.
  4. 하기 (a) 및 (b)의 공정을 갖는, 피험자가 당뇨병의 발병 전단계에 있다고 결정하기 위해, 표지 CO2량의 비율을 구하는 방법:
    (a) 생체 내에서 표지 탄산가스로 변환되어 호기 중에 배출되는, 적어도 하나의 동위 원소 C로 표지된 글루코오스를 유효 성분으로 하는 조성물이 투여된 피험자의 호기를 피험 시료로서, 비표지 CO2량에 대한 표지 CO2량의 비율 또는 총 CO2량에 대한 표지 CO2량의 비율을 구하는 공정, 및
    (b) (a) 공정에서 얻어지는 피험자의 「비표지 CO2량에 대한 표지 CO2량의 비율 또는 총 CO2량에 대한 표지 CO2량의 비율」(피험값)이, 정상인에 대해서 얻어지는 「비표지 CO2량에 대한 표지 CO2량의 비율 또는 총 CO2량에 대한 표지 CO2량의 비율」(대조값)보다도 높은 경우에, 당해 피험자는 당뇨병의 발병 전단계에 있다는 기준을 사용하여, 당해 피험값을 대조값과 비교하는 공정.
  5. 하기 (a) 및 (b) 공정을 갖는, 피험자가 당뇨병의 발병 전단계 또는/및 당뇨병 발병 후의 병태 스테이지인 것을 결정하기 위해, △표지 C(‰)AUCt/인슐린값 또는 △표지 C(‰)t/인슐린값을 구하는 방법:
    (a) 생체 내에서 표지 탄산가스로 변환되어 호기 중에 배출되는, 적어도 하나의 동위 원소 C로 표지된 글루코오스를 유효 성분으로 하는 조성물이 투여된 피험자의 호기를 피험 시료로서, 「△표지 C(‰)-호기 채취 시간 t까지의 곡선 하의 면적(△표지 C(‰)AUCt) 또는 △표지 C(‰)t」을 구하는 공정,
    (b) (a) 공정에서 얻어지는 피험자의 「△표지 C(‰)-호기 채취 시간 t까지의 곡선 하의 면적(△표지 C(‰)AUCt) 또는 △표지 C(‰)t」을, 당해 피험자의 인슐린값으로 나누어 얻어지는 「△표지 C(‰)AUCt/인슐린값 또는 △표지 C(‰)t/인슐린값」(피험값)이, 정상인에 대해서 얻어지는 상기 피험값에 대응하는 「△표지 C(‰)AUCt/인슐린값 또는 △표지 C(‰)t/인슐린값」(대조값)보다도 낮은 경우에, 당해 피험자는 당뇨병의 발병 후의 병태 스테이지에 있고, 피험값이 대조값보다 높은 경우에 당해 피험자는 당뇨병의 발병 전단계에 있다는 기준을 사용하여, 당해 피험값을 대조값과 비교하는 공정.
  6. 당대사능이 정상인보다도 높은 상태인 당뇨병의 발병 전단계를 측정하기 위한, 생체 내에서 표지 탄산가스로 변환되어서 호기 중에 배출되는, 적어도 하나의 동위 원소 C로 표지된 글루코오스를 유효 성분으로 하는 조성물.
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