KR102314995B1 - Pharmaceutical composition for preventing or treating epilepsy containing 4-(2-chloro-4-fluorobenzyl)-3-(2-thienyl)-1,2,4-oxadiazol-5(4H)-one as an active ingredient - Google Patents

Pharmaceutical composition for preventing or treating epilepsy containing 4-(2-chloro-4-fluorobenzyl)-3-(2-thienyl)-1,2,4-oxadiazol-5(4H)-one as an active ingredient Download PDF

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KR102314995B1 KR1020200091203A KR20200091203A KR102314995B1 KR 102314995 B1 KR102314995 B1 KR 102314995B1 KR 1020200091203 A KR1020200091203 A KR 1020200091203A KR 20200091203 A KR20200091203 A KR 20200091203A KR 102314995 B1 KR102314995 B1 KR 102314995B1
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배명애
김철희
간혜민
조진화
황규석
채진실
안세환
장일성
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한국화학연구원
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Abstract

The present invention relates to a pharmaceutical composition for preventing or treating epilepsy containing 4-(2-chloro-4-fluorobenzyl)-3-(2-thienyl)-1,2,4-oxadiazol-5(4H)-one as an active component. The present invention is very effective in alleviating hyperactivity, inhibiting neuronal activation, restoring cognitive ability, and slowing recovery from voltage-dependent sodium channel inactivation of a PTZ-induced seizure fry model, so that the pharmaceutical composition can be used for preventing or treating epilepsy.

Description

4-(2-클로로-4-플루오로벤질)-3-(2-싸이엔일)-1,2,4-옥사다이아졸-5(4H)-온을 유효성분으로 함유하는 뇌전증 예방 또는 치료용 약학적 조성물{Pharmaceutical composition for preventing or treating epilepsy containing 4-(2-chloro-4-fluorobenzyl)-3-(2-thienyl)-1,2,4-oxadiazol-5(4H)-one as an active ingredient}Prevention of epilepsy containing 4-(2-chloro-4-fluorobenzyl)-3-(2-thienyl)-1,2,4-oxadiazol-5(4H)-one as an active ingredient; or Therapeutic pharmaceutical composition TECHNICAL FIELD Pharmaceutical composition for preventing or treating epilepsy containing 4-(2-chloro-4-fluorobenzyl)-3-(2-thienyl)-1,2,4-oxadiazol-5(4H)-one as an active ingredient}

4-(2-클로로-4-플루오로벤질)-3-(2-싸이엔일)-1,2,4-옥사다이아졸-5(4H)-온을 유효성분으로 함유하는 예방 또는 치료용 약학적 조성물에 관한 것이다.For prevention or treatment containing 4-(2-chloro-4-fluorobenzyl)-3-(2-thienyl)-1,2,4-oxadiazol-5(4H)-one as an active ingredient It relates to pharmaceutical compositions.

발작(Seizure)은 세포의 과흥분으로 인해 자신의 의지와 상관없이 국소적인 또는 전신의 근육에서 반복적인 수축이 일어나는 것이다. 뇌전증(Epilepsy, 간질)은 발작이 반복적으로 일어나는 만성질병이며, 전 세계 1% 인구가 뇌전증 환자이고 발작으로 인해 일상생활의 불편함과 고통을 느끼고 있지만, 환자의 약 30%는 기존 anti-seizure drug(ASD)에 반응하지 않고, 또 다른 환자들은 2가지 이상의 ASD를 복용해야 한다. 이러한 이유 때문에 새로운 ASD 개발이 필요하다고 여겨진다(Zaccara et al., Pharmacological research 104(2016):38-48)Seizure is a repetitive contraction of local or systemic muscles regardless of one's own will due to hyperexcitation of cells. Epilepsy (epilepsy) is a chronic disease in which seizures occur repeatedly, and although 1% of the world's population is epilepsy and feels discomfort and pain in daily life due to seizures, about 30% of patients suffer from existing anti- Other patients who do not respond to seizure drugs (ASDs) have to take two or more ASDs. For this reason, it is considered necessary to develop a new ASD (Zaccara et al., Pharmacological research 104(2016):38-48).

제브라피쉬 암컷은 한번에 100~300개의 알을 산란하고, 수정란은 발생이 매우 빨라 수정 후 24시간이 지나면 대부분의 주요 장기와 기관이 형성되다. 또한 인간과 유전적으로 70~80% 일치하여 신약 개발을 위한 스크리닝 단계에 활용하기에 여러 가지 장점을 가진 실험동물이다. ZC4H2 유전자는 X 염색체 연관 지적 장애 (X-linked intellectual disability)에 관련된 후보유전자 중 하나이며 제브라피쉬에 94%의 높은 상동성을 가지는 zc4h2 유전자가 존재한다. zc4h2 유전자의 발현은 수정 후 4시간째부터 발생배 전체적으로 발현이 시작되고 발생이 진행될수록 머리부분과 눈 부분에서 주로 발현된다. 제브라피쉬 zc4h2 KO 치어는 TALEN 유전자 변형 기술을 사용하여 제작되었고, 수정 후 4일째부터 부레가 형성되지 않아 균형을 잡지 못해 옆으로 누워 유영하고, 비정상적인 과한 가슴 지느러미와 턱 움직임 등 seizure-like phenotype들이 나타난다(May, Melanie et al., Human molecular genetics 24.17(2015): 4848-4861). A female zebrafish lays 100 to 300 eggs at a time, and the fertilized egg develops very quickly, and most major organs and organs are formed 24 hours after fertilization. In addition, it is an experimental animal with various advantages to be used in the screening stage for new drug development because it is genetically identical to humans 70-80%. The ZC4H2 gene is one of the candidate genes related to X-linked intellectual disability, and the zc4h2 gene with a high homology of 94% exists in zebrafish. The expression of zc4h2 gene begins to be expressed throughout the embryonic embryo from 4 hours after fertilization, and is mainly expressed in the head and eyes as development progresses. Zebrafish zc4h2 KO fry were produced using TALEN genetic modification technology, and from the 4th day after fertilization, the bladder was not formed, so they could not balance and swim on their side, and seizure-like phenotypes such as abnormal excessive pectoral fin and jaw movements appeared (May, Melanie et al., Human molecular genetics 24.17 (2015): 4848-4861).

펜틸렌테트라졸(Pentylenetetrazole, PTZ)은 억제성 신경전달물질 GABA의 길항제로써 주로 GABAA 수용체에 경쟁적으로 결합하여 신경세포의 흥분된 상태를 유지시키는 화합물이다. PTZ는 물에 매우 잘 녹아 고농도로 사용할 수 있으며, 가격이 저렴해 여러 동물 모델에서 발작을 유도할 때 사용되는 대표적인 화합물 중 하나이다. PTZ를 고농도 (5mM)로 제브라피쉬 치어에 처리하면 유영거리, 유영 지속시간, 움직임 빈도, 속도 증가 등 발작-유사 행동(seizure-like behavior)을 관찰할 수 있다. 또한 PTZ를 제브라피쉬에 처리하면 발작 환자가 갖는 합병증 중 하나인 인지능력 감소를 color-maze test를 통해 확인할 수 있다. 마우스에서도 PTZ를 이용해 급성 발작을 유도할 수 있다. 마우스에 고용량의 PTZ를 주사하면 수십 초 이내에 부분적으로 또는 몸 전체적으로 경련이 일어나기 시작하며 10분 이내에 긴장간대발작(tonic-clonic seizure, TCS)이 발생하는 등 다양한 발작-유사 행동을 관찰할 수 있다. Pentylenetetrazole (PTZ) is an antagonist of the inhibitory neurotransmitter GABA, and is a compound that competitively binds to GABAA receptors and maintains the excited state of nerve cells. PTZ is one of the representative compounds used to induce seizures in several animal models because it dissolves very well in water, can be used in high concentrations, and is inexpensive. When PTZ is treated with zebrafish fry at a high concentration (5 mM), seizure-like behavior such as an increase in swimming distance, swimming duration, movement frequency, and speed can be observed. In addition, when PTZ is treated with zebrafish, cognitive decline, one of the complications of seizure patients, can be confirmed through the color-maze test. In mice, PTZ can also be used to induce acute seizures. When a high-dose PTZ is injected into mice, a variety of seizure-like behaviors can be observed, including partial or whole body convulsions within tens of seconds and tonic-clonic seizures (TCS) within 10 minutes.

행동학적인 특성 외에도 뇌전증ㅇㄹ 판단할 수 있는 여러 지표들이 있다. 발작의 대표적인 지표인 인산화 ERK1/2 단백질 (pERK)은 활성화된 신경 세포에서 발견되는 분자이며 발작이 나타낼 때 과발현되는 것으로 알려져 있다. 이 단백질은 실험 동물의 행동과 신경세포 간의 연관성에 대한 연구에서 중요하게 사용될 수 있다(Houser et al., Neuroscience 156.1(2008):222-237). 또한 발작이 발생할 때, 뇌의 전기적 활동인 뇌파 (electroencephalography, EEG) 또한 비정상적으로 불안정하게 나타나며, 뇌전증을 진단하는 주된 방법도 뇌파를 반복적으로 측정하여 판단한다. 신경세포의 전압 의존성 Na+ 채널(voltage-gated Na+ channel)은 자극이 들어왔을 때 빠르게 활성화되어 채널이 열리고, 세포 내로 Na+ 이온을 쏟아내어 탈분극을 유도한다. 그렇기 때문에 벨프로에이트(valproate), 카르바마제핀(carbamazepine) 등 Na+ 채널을 타켓으로 하는 여러 ASD가 존재한다. 신경전달물질은 신경세포의 시냅스에서 분비되어 인접한 신경세포의 수용체에 결합하여 정보를 전달한다. 신경전달물질은 크게 흥분성, 억제성으로 나뉘며 그 중 억제성 신경전달물질인 GABA의 전달을 향상시키는 메커니즘을 갖는 ASD, 예를 들어 페노바르비탈(phenobarbital), 티아가빈(tiagabine) 등이 존재한다.In addition to behavioral characteristics, there are several indicators that can be used to determine epilepsy. Phosphorylated ERK1/2 protein (pERK), a representative marker of seizures, is a molecule found in activated neurons and is known to be overexpressed when seizures occur. This protein can be importantly used in the study of the relationship between the behavior of experimental animals and neurons (Houser et al., Neuroscience 156.1(2008):222-237). In addition, when a seizure occurs, electroencephalography (EEG), an electrical activity of the brain, also appears abnormally unstable, and the main method for diagnosing epilepsy is by repeatedly measuring the EEG. The voltage-gated Na+ channel of a neuron is rapidly activated when a stimulus is received, opens the channel, and induces depolarization by pouring out Na+ ions into the cell. Therefore, several ASDs that target the Na+ channel exist, such as valproate and carbamazepine. Neurotransmitters are secreted at the synapse of a neuron and bind to a receptor of an adjacent neuron to transmit information. Neurotransmitters are largely divided into excitatory and inhibitory, and among them, there are ASDs, such as phenobarbital and tiagabine, which have a mechanism to improve the transmission of GABA, which is an inhibitory neurotransmitter.

본 발명에서는 신규 뇌전증 치료제를 개발하기 위하여 한국화합물은행 라이브러리 6566종으로부터 유효물질을 선정한 후 최종 선별된 물질에 대해 다양한 방법으로 뇌전증 억제 효능을 검증 하였다.In the present invention, in order to develop a novel epilepsy treatment agent, effective substances were selected from 6566 species of the Korea Compound Bank library, and the antiepileptic efficacy was verified by various methods for the finally selected substances.

본 발명의 일 목적은, 뇌전증의 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공하는 것이다.One object of the present invention is to provide a pharmaceutical composition for preventing or treating epilepsy.

본 발명의 다른 일 목적은, 뇌전증의 예방 또는 개선용 건강기능식품을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a functional food for preventing or improving epilepsy.

상기 목적을 달성하기 위하여,In order to achieve the above object,

본 발명은, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염을 유효성분으로 함유하는 뇌전증의 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공한다.The present invention provides a pharmaceutical composition for preventing or treating epilepsy comprising a compound represented by the following formula (1) or a pharmaceutically acceptable salt thereof as an active ingredient.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112020076712278-pat00001
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Figure 112020076712278-pat00001
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또한, 본 발명은, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염을 유효성분으로 함유하는 뇌전증의 예방 또는 개선용 건강기능식품을 제공한다.In addition, the present invention provides a health functional food for preventing or improving epilepsy containing a compound represented by the following formula (1) or a pharmaceutically acceptable salt thereof as an active ingredient.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112020076712278-pat00002
.
Figure 112020076712278-pat00002
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본 발명에 따른 4-(2-클로로-4-플루오로벤질)-3-(2-싸이엔일)-1,2,4-옥사다이아졸-5(4H)-온을 유효성분으로 포함하는 뇌전증의 예방 또는 치료용 약학적 조성물은 PTZ 유도 발작 치어 모델에서 치어의 턱과 가슴 지느러미의 과행동을 뇌전증 보조 치료제로 사용되는 레티가빈과 유사한 정도로 억제할 수 있을 뿐만 아니라, 발작 모델의 움직인 거리, 시간, 횟수 감소에도 효과가 있음을 확인하였다.4-(2-chloro-4-fluorobenzyl)-3-(2-thienyl)-1,2,4-oxadiazol-5(4H)-one according to the present invention comprising as an active ingredient The pharmaceutical composition for the prevention or treatment of epilepsy can suppress the hyperactivity of the jaw and pectoral fin of the fry in the PTZ-induced seizure fry model to a degree similar to that of retigabine used as an adjuvant treatment for epilepsy, as well as the movement of the seizure model. It was confirmed that there was an effect in reducing the distance, time, and number of prints.

또한 발작 모델의 신경 세포 활성화 실험, 인지 능력 실험 등을 통해 PTZ 유도 발작 치어 모델의 뇌전증에 관한 다양한 현상 완화 효과를 확인하였으며, 전기화학적 실험을 통해 전압의존성 나트륨통로 불활성화로부터의 회복을 느리게 함으로써 뇌전증 억제에 효과가 있음을 확인하였으므로, 본 발명에 따른 약학적 조성물은 뇌전증의 예방 또는 치료에 효과적으로 사용될 수 있다.In addition, the effect of mitigating various phenomena on epilepsy of the PTZ-induced seizure fry model was confirmed through neural cell activation experiments and cognitive ability tests of the seizure model, and by slowing recovery from voltage-dependent sodium channel inactivation through electrochemical experiments. Since it was confirmed that it is effective in suppressing epilepsy, the pharmaceutical composition according to the present invention can be effectively used for preventing or treating epilepsy.

도 1a는 본 발명에 따른 실험예 2에서 수행한 뇌전증 모델 (zc4h2 KO)에서의 가슴 지느러미 움직임을 완화시켜주는 효능에 대한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 1b는 본 발명에 따른 실험예 2에서 수행한 뇌전증 모델 (zc4h2 KO)에서의 턱 움직임을 완화시켜주는 효능에 대한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 2a는 본 발명에 따른 실험예 3에서 수행한 PTZ 유도 발작 모델에 대한 과행동 억제 실험 결과 중 개체가 움직인 거리를 나타내는 그래프이다.
도 2b는 본 발명에 따른 실험예 3에서 수행한 PTZ 유도 발작 모델에 대한 과행동 억제 실험 결과 중 개체가 움직인 시간을 나타내는 그래프이다.
도 2c는 본 발명에 따른 실험예 3에서 수행한 PTZ 유도 발작 모델에 대한 과행동 억제 실험 결과 중 개체가 움직인 횟수를 나타내는 그래프이다.
도 2d는 본 발명에 따른 실험예 3에서 수행한 PTZ 유도 발작 모델에 대한 과행동 억제 실험 결과 중 개체의 평균 속력을 나타내는 그래프이다.
도 3a는 본 발명에 따른 실험예 4에서 수행한 PTZ 유도 발작 모델에 대한 신경 세포 활성화 억제 실험에서 형광 현미경으로 이미징 및 형광세기를 측정한 결과를 나타내는 사진이다.
도 3b는 본 발명에 따른 실험예 4에서 수행한 PTZ 유도 발작 모델에 대한 신경 세포 활성화 억제 실험에서 전뇌, 시개, 소뇌, 후뇌 부분의 형광 세기 평균값을 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 실험예 5에서 수행한 PTZ 유도 발작 모델에 대한 제브라피쉬 치어의 색상 선호도 실험 결과를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명에 따른 실험예 6에서 수행한 성체 제브라피쉬 PTZ 유도 발작 모델의 뇌파 전위 기록술(electroencephalograpphy, EEG)에 따른 파워 스펙트럼(power spectrum)에 대한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 6a는 본 발명에 따른 실험예 7의 전기화학적 실험에서 탈분극성 전압자극으로 유발되는 전압의존성 나트륨전류의 크기 변화를 분석한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 6b는 본 발명에 따른 실험예 7의 전기화학적 실험에서 전압의존성 나트륨통로의 막전압-불활성화 관계에 대해 분석한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 6c는 본 발명에 따른 실험예 7의 전기화학적 실험에서 전압의존성 나트륨통로의 불활성화 키네틱에 대한 작용을 분석한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 6d는 본 발명에 따른 실험예 7의 전기화학적 실험에서 전압의존성 나트륨통로의 불활성화로부터 회복 키네틱에 대한 작용을 분석한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 7a는 본 발명에 따른 실험예 8의 신경전달물질 분석실험에서 뇌의 아세틸콜린, 콜린, 베타인, 세린의 양을 정량 분석한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 7b는 본 발명에 따른 실험예 8의 신경전달물질 분석실험에서 뇌의 가바, 글루탐민산, 글루타민의 양 및 흥분성/억제성 물질 비율을 정량 분석한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 7c는 본 발명에 따른 실험예 8의 신경전달물질 분석실험에서 뇌의 페닐알라닌, 타이로신, 도파민, 노르에피네프린의 양을 정량 분석한 결과를 나타내는 그래프이다.
1a is a graph showing the results of the efficacy of alleviating pectoral fin movement in the epilepsy model (zc4h2 KO) performed in Experimental Example 2 according to the present invention.
Figure 1b is a graph showing the results for the efficacy of alleviating jaw movement in the epilepsy model (zc4h2 KO) performed in Experimental Example 2 according to the present invention.
FIG. 2A is a graph showing the distance traveled by an individual among the hyperactivity suppression test results for the PTZ-induced seizure model performed in Experimental Example 3 according to the present invention.
FIG. 2B is a graph showing the movement time of an individual among the hyperactivity suppression test results for the PTZ-induced seizure model performed in Experimental Example 3 according to the present invention.
FIG. 2c is a graph showing the number of times an individual moved among the hyperactivity suppression test results for the PTZ-induced seizure model performed in Experimental Example 3 according to the present invention.
FIG. 2D is a graph showing the average speed of an individual among the hyperactivity suppression test results for the PTZ-induced seizure model performed in Experimental Example 3 according to the present invention.
3A is a photograph showing the results of imaging and fluorescence intensity measurement with a fluorescence microscope in the nerve cell activation inhibition experiment for the PTZ-induced seizure model performed in Experimental Example 4 according to the present invention.
3B is a graph showing the average values of fluorescence intensity of the forebrain, cerebrum, cerebellum, and hindbrain in the nerve cell activation inhibition experiment for the PTZ-induced seizure model performed in Experimental Example 4 according to the present invention.
4 is a graph showing the color preference test results of zebrafish fry for the PTZ-induced seizure model performed in Experimental Example 5 according to the present invention.
5 is a graph showing the results of the power spectrum according to the electroencephalogram (EEG) of the adult zebrafish PTZ-induced seizure model performed in Experimental Example 6 according to the present invention.
6A is a graph showing the results of analyzing the change in the magnitude of the voltage-dependent sodium current induced by depolarizing voltage stimulation in the electrochemical experiment of Experimental Example 7 according to the present invention.
6B is a graph showing the analysis result of the membrane voltage-inactivation relationship of the voltage-dependent sodium channel in the electrochemical experiment of Experimental Example 7 according to the present invention.
6c is a graph showing the result of analyzing the action of the voltage-dependent sodium channel on the inactivation kinetics in the electrochemical experiment of Experimental Example 7 according to the present invention.
Figure 6d is a graph showing the results of analyzing the action on the recovery kinetics from the inactivation of the voltage-dependent sodium channel in the electrochemical experiment of Experimental Example 7 according to the present invention.
7a is a graph showing the results of quantitative analysis of the amounts of acetylcholine, choline, betaine, and serine in the brain in the neurotransmitter analysis experiment of Experimental Example 8 according to the present invention.
Figure 7b is a graph showing the results of quantitative analysis of the amount of GABA, glutamic acid, glutamine and the excitatory/inhibitory substance ratio of the brain in the neurotransmitter analysis experiment of Experimental Example 8 according to the present invention.
7c is a graph showing the results of quantitative analysis of the amounts of phenylalanine, tyrosine, dopamine, and norepinephrine in the brain in the neurotransmitter analysis experiment of Experimental Example 8 according to the present invention.

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염을 유효성분으로 함유하는 뇌전증의 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공한다.The present invention provides a pharmaceutical composition for preventing or treating epilepsy comprising a compound represented by the following formula (1) or a pharmaceutically acceptable salt thereof as an active ingredient.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112020076712278-pat00003
.
Figure 112020076712278-pat00003
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이때 상기 약학적 조성물은 과행동을 완화시킬 수 있다. 본 발명은 뇌전증 제브라피쉬 모델 (zc4h2 KO)에 본 발명에 따른 화합물을 처리할 경우 가슴 지느러미와 턱의 과행동을 완화시켜주는 효과가 있는 것을 확인하였다(도 1a 및 도 1b). 또한, 펜틸렌테트라졸(pentylenetetrazol, PTZ)으로 유도한 제프라피쉬 발작 모델에서도 개체의 과행동의 억제됨을 확인하였다(도 2a 내지 도 2d).In this case, the pharmaceutical composition may alleviate hyperactivity. In the present invention, it was confirmed that when the compound according to the present invention was treated in the epilepsy zebrafish model (zc4h2 KO), it was effective in alleviating hyperactivity of the pectoral fin and jaw ( FIGS. 1A and 1B ). In addition, it was confirmed that hyperactivity of the subject was suppressed in the zebrafish seizure model induced with pentylenetetrazol (PTZ) ( FIGS. 2a to 2d ).

또한, 상기 약학적 조성물은 신경세포의 활성화를 억제시킬 수 있다. 본 발명은 펜틸렌테트라졸(pentylenetetrazol, PTZ)으로 유도한 제프라피쉬 발작 모델에 본 발명에 따른 화합물을 처리할 경우 신경세포의 활성화가 억제되는 것을 확인하였는데, 뇌(전뇌, 시개, 소뇌, 후뇌)의 인산화 ERK1/2 단백질(p-extracellular signal-regulated kinase-1/2, pERK1/2)에 대한 면역조직화학법(immunohischemistry)를 통해 확인할 수 있었다(도 3a 및 도 3b).In addition, the pharmaceutical composition may inhibit the activation of nerve cells. In the present invention, it was confirmed that neuronal activation was inhibited when the compound according to the present invention was treated in a zebrafish seizure model induced by pentylenetetrazol (PTZ). ) was confirmed through immunohischemistry for phosphorylated ERK1/2 protein (p-extracellular signal-regulated kinase-1/2, pERK1/2) ( FIGS. 3a and 3b ).

또한, 상기 약학적 조성물은 뇌파 신호의 파워(power)를 감소시킬 수 있다. 본 발명은 펜틸렌테트라졸(pentylenetetrazol, PTZ)으로 유도한 제프라피쉬 발작 모델에 본 발명에 따른 화합물을 처리할 경우 뇌파의 파워 스펙트럼(power spectrum)이 효과적으로 감소함을 확인하였다(도 5).In addition, the pharmaceutical composition may reduce the power of EEG signals. In the present invention, it was confirmed that the power spectrum of EEG was effectively reduced when the compound according to the present invention was treated in a zebrafish seizure model induced with pentylenetetrazol (PTZ) ( FIG. 5 ).

또한, 상기 약학적 조성물은 전압의존성 나트륨전류의 크기를 억제시킬 수 있고, 전압의존성 나트륨통로 불활성화가 되기 쉽게 할 뿐만 아니라 불활성화로부터의 회복을 느리게 할 수 있다. 본 발명은 본 발명에 따른 화합물을 랫드 해마 신경세포에 적용하여 전압의존성 나트륨전류의 크기 억제, 전압의존성 나트륨통로 불활성화 촉진 및 불활성화로부터의 회복 억제 효과를 확인하였다(도 6a 내지 도 6d).In addition, the pharmaceutical composition can suppress the magnitude of the voltage-dependent sodium current, and facilitate the inactivation of the voltage-dependent sodium channel, as well as slow the recovery from the inactivation. The present invention confirmed the effect of suppressing the magnitude of voltage-dependent sodium current, promoting voltage-dependent sodium channel inactivation and inhibiting recovery from inactivation by applying the compound according to the present invention to rat hippocampal neurons ( FIGS. 6a to 6d ).

상기 약학적 조성물은 억제성 신경전달물질(inhibitory neurotransmitter) 분비를 증가시키는 효과가 있으며, 이때, 억제성 신경전달물질은 이미 종래에 알려진 억제성 신경전달물질이라면 제한되지 않으나, 예를 들어 세린, 페닐알라닌, 타이로신, 도파민, 글루타민, 아세틸콜린, 콜린, 글리신, 베타인, 글루탐민산, 노르에피네프린, 세로토닌, 히스타민 및 γ-아미노부틸산로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 들 수 있다. 본 발명에 따른 화합물을 PTZ 유도 발작 제브라피쉬 모델에 처리하여 신경전달물질 분석한 결과 뇌의 세린, 페닐알라닌, 도파민 등의 억제성 신경전달물질의 분비가 유의적으로 증가하는 효과를 확인하였다(도 7a 내지 도 7c).The pharmaceutical composition has an effect of increasing the secretion of inhibitory neurotransmitter, at this time, the inhibitory neurotransmitter is not limited as long as it is an inhibitory neurotransmitter already known in the art, for example, serine, phenylalanine , tyrosine, dopamine, glutamine, acetylcholine, choline, glycine, betaine, glutamic acid, norepinephrine, serotonin, histamine and at least one selected from the group consisting of γ-aminobutyric acid. As a result of neurotransmitter analysis by processing the compound according to the present invention in a zebrafish model of PTZ-induced seizures, it was confirmed that the secretion of inhibitory neurotransmitters such as serine, phenylalanine, and dopamine in the brain significantly increased (Fig. 7a). to Figure 7c).

본 발명의 약학적 조성물은 상기 유효성분 이외에 추가로 동일 또는 유사한 기능을 나타내는 유효성분을 1종 이상 추가로 포함할 수 있다.The pharmaceutical composition of the present invention may further include one or more active ingredients exhibiting the same or similar function in addition to the above active ingredients.

본 발명의 약학적 조성물은 생물학적 제제에 통상적으로 사용되는 담체, 희석제, 부형제 또는 이의 혼합물을 포함할 수 있다. 약학적으로 허용가능한 담체는 조성물을 생체 내에 전달하는데 적합한 것이면 모두 사용할 수 있다. 구체적으로, 상기 담체는 Merck Index, 13th ed., Merck & Co. Inc.에 기재된 화합물, 식염수, 멸균수, 링거액, 덱스트로스 용액, 말토덱스트린 용액, 글리세롤, 에탄올 또는 이의 혼합물일 수 있다. 또한, 필요에 따라 항산화제, 완충액, 정균제 등과 같은 통상의 첨가제를 첨가할 수 있다.The pharmaceutical composition of the present invention may include a carrier, a diluent, an excipient or a mixture thereof commonly used in biological agents. Any pharmaceutically acceptable carrier may be used as long as it is suitable for delivering the composition in vivo. Specifically, the carrier is Merck Index, 13th ed., Merck & Co. Inc., saline, sterile water, Ringer's solution, dextrose solution, maltodextrin solution, glycerol, ethanol, or mixtures thereof. In addition, conventional additives such as antioxidants, buffers, and bacteriostats may be added as needed.

상기 조성물을 제제화하는 경우, 보통 사용하는 충진제, 증량제, 결합제, 습윤제, 붕해제, 계면활성제 등의 희석제 또는 부형제를 첨가할 수 있다.When formulating the composition, commonly used fillers, extenders, binders, wetting agents, disintegrants, diluents or excipients such as surfactants may be added.

본 발명의 조성물은 경구용 제제 또는 비경구용 제제로 제형화될 수 있다. 경구용 제제로는 고형 제제 및 액상 제제가 포함될 수 있다. 상기 고형 제제는 정제, 환제, 산제, 과립제, 캡슐제 또는 트로키제일 수 있고, 이러한 고형 제제는 상기 조성물에 적어도 하나 이상의 부형제를 첨가하여 조제할 수 있다. 상기 부형제는 전분, 탄산칼슘, 수크로스, 락토오스, 젤라틴 또는 이의 혼합물일 수 있다. 또한, 상기 고형 제제는 윤활제를 포함할 수 있고, 그 예로는 마그네슘 스티레이트, 탈크등이 있다. 한편, 상기 액상 제제는 현탁제, 내용액제, 유제 또는 시럽제일 수 있다. 이때, 상기 액상 제제에는 습윤제, 감미제, 방향제, 보존제 등과 같은 부형제가 포함될 수 있다.The composition of the present invention may be formulated as an oral preparation or a parenteral preparation. Oral formulations may include solid formulations and liquid formulations. The solid preparation may be a tablet, pill, powder, granule, capsule, or troche, and the solid preparation may be prepared by adding at least one excipient to the composition. The excipient may be starch, calcium carbonate, sucrose, lactose, gelatin, or a mixture thereof. In addition, the solid formulation may contain a lubricant, examples of which include magnesium stearate, talc, and the like. Meanwhile, the liquid formulation may be a suspension, an internal solution, an emulsion, or a syrup. In this case, the liquid formulation may include excipients such as wetting agents, sweetening agents, fragrances, and preservatives.

상기 비경구용 제제는 주사제, 좌제, 호흡기 흡입용 분말, 스프레이용 에어로졸제, 파우더 및 크림 등을 포함할 수 있다. 상기 주사제는 멸균된 수용액, 비수성용제, 현탁용제, 유제 등을 포함할 수 있다. 이때, 비수성용제 또는 현탁용제로서는 프로필렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 올리브 오일과 같은 식물성 기름이나, 에틸올레이트와 같이 주사가능한 에스테르 등이 사용될 수 있다.The parenteral formulation may include injections, suppositories, powders for respiratory inhalation, aerosols for sprays, powders and creams, and the like. The injection may include a sterile aqueous solution, a non-aqueous solution, a suspension solution, an emulsion, and the like. In this case, as the non-aqueous solvent or suspension solution, vegetable oils such as propylene glycol, polyethylene glycol, and olive oil, or injectable esters such as ethyl oleate may be used.

본 발명의 조성물은 목적하는 방법에 따라 경구 또는 비경구로 투여될 수 있다. 비경구 투여는 복강내, 직장내, 피하, 정맥, 근육내 또는 흉부내 주사 방식을 포함할 수 있다.The composition of the present invention may be administered orally or parenterally according to a desired method. Parenteral administration may include intraperitoneal, intrarectal, subcutaneous, intravenous, intramuscular or intrathoracic injection.

상기 조성물은 약제학적으로 유효한 양으로 투여될 수 있다. 이는 질환의 종류, 중증도, 약물의 활성, 약물에 대한 환자의 민감도, 투여 시간, 투여 경로, 치료기간, 동시에 사용되는 약물 등에 따라 달라질 수 있다. 그러나, 바람직한 효과를 위해서, 본 발명에 따른 약학 조성물에 포함되는 유효성분의 양은 0.0001 내지 100 ㎎/㎏, 구체적으로 0.001 내지 70 ㎎/㎏일 수 있다. 상기 투여는 하루에 1회 또는 수회일 수 있다.The composition may be administered in a pharmaceutically effective amount. This may vary depending on the type of disease, severity, drug activity, patient's sensitivity to the drug, administration time, administration route, treatment period, drugs used simultaneously, and the like. However, for a desirable effect, the amount of the active ingredient included in the pharmaceutical composition according to the present invention may be 0.0001 to 100 mg/kg, specifically 0.001 to 70 mg/kg. The administration may be once or several times a day.

본 발명의 조성물은 단독 또는 다른 치료제와 병용하여 투여될 수 있다. 병용 투여시, 투여는 순차적 또는 동시일 수 있다.The composition of the present invention may be administered alone or in combination with other therapeutic agents. When administered in combination, the administration may be sequential or simultaneous.

또한, 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염을 유효성분으로 함유하는 뇌전증의 예방 또는 개선용 건강기능식품을 제공한다.In addition, the present invention provides a health functional food for preventing or improving epilepsy containing a compound represented by the following formula (1) or a pharmaceutically acceptable salt thereof as an active ingredient.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112020076712278-pat00004
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본 발명에서 용어, "건강기능식품"은 건강기능식품에 관한 법률 제6727호에 따른 인체에 유용한 기능성을 가진 원료나 성분을 사용하여 제조 및 가공한 식품을 의미하며, '기능성'은 인체의 구조 및 기능에 대하여 영양소를 조절하거나 생리학적 작용 등과 같은 보건 용도에 유용한 효과를 얻는 것을 의미한다. 한편, 건강식품은 일반식품에 비해 적극적인 건강유지나 증진 효과를 가지는 식품을 의미하고, 건강보조식품은 건강 보조 목적의 식품을 의미하는데, 경우에 따라, 건강기능식품, 건강식품, 건강보조식품의 용어는 혼용될 수 있다. 본 발명의 건강기능식품은 당업계에서 통상적으로 사용되는 방법에 의하여 제조 가능하다. 다양한 형태의 제형으로 제조될 수 있으며, 일반 약품과는 달리 식품을 원료로 하여 약품의 장기 복용시 발생할 수 있는 부작용 등이 없는 장점이 있고 휴대성이 뛰어날 수 있다.As used herein, the term "health functional food" refers to a food manufactured and processed using raw materials or ingredients useful for the human body according to Act No. 6727 of the Health Functional Food Act, and 'functionality' refers to the structure of the human body. and regulating nutrients for function or obtaining useful effects for health applications such as physiological action. On the other hand, health food refers to food that has an active health maintenance or promotion effect compared to general food, and health supplement refers to food for the purpose of health supplementation. can be mixed. The health functional food of the present invention can be prepared by a method commonly used in the art. It can be manufactured in various types of dosage forms, and unlike general drugs, it has the advantage of not having side effects that may occur during long-term administration of the drug using food as a raw material, and can be excellent in portability.

상기 건강기능식품 제조 시에는 당 업계에서 통상적으로 첨가하는 원료 및 성분을 첨가하여 제조할 수 있으며, 그 종류는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 통상의 식품과 같이 여러 가지 생약 추출물, 식품학적으로 허용 가능한 식품보조첨가제 또는 천연 탄수화물 등을 추가 성분으로 포함할 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.When manufacturing the health functional food, it can be prepared by adding raw materials and ingredients commonly added in the industry, and the type is not particularly limited. For example, it may include, as an additional component, various herbal extracts, food-logically acceptable food supplements or natural carbohydrates, such as conventional food, but is not limited thereto.

이하, 본 발명의 실시예 및 실험예를 하기에 구체적으로 예시하여 설명한다. 다만, 후술하는 실시예 및 실험예는 본 발명의 일부를 예시하는 것일 뿐, 본 발명에 이에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, Examples and Experimental Examples of the present invention will be specifically illustrated and described below. However, the Examples and Experimental Examples to be described below are merely illustrative of a part of the present invention, and are not limited thereto.

<< 실시예Example 1> 4-(2- 1> 4-(2- 클로로Chloro -4--4- 플루오로벤질Fluorobenzyl )-3-(2-)-3-(2- 싸이에닐Cyenyl )-1,2,4-)-1,2,4- 옥사디아졸oxadiazole -5(4-5(4 HH )-온의 합성을 통한 뇌전증의 예방 또는 치료용 약학적 조성물의 준비Preparation of a pharmaceutical composition for the prevention or treatment of epilepsy through the synthesis of )-on

Figure 112020076712278-pat00005
Figure 112020076712278-pat00005

화합물명 : 4-(2-클로로-4-플루오로벤질)-3-(2-싸이에닐)-1,2,4-옥사디아졸-5(4H)-온Compound name: 4-(2-chloro-4-fluorobenzyl)-3-(2-thienyl)-1,2,4-oxadiazol-5( 4H )-one

4-(2-chloro-4-fluorobenzyl)-3-(2-thienyl)-1,2,4-oxadiazol-5(4H)-one4-(2-chloro-4-fluorobenzyl)-3-(2-thienyl)-1,2,4-oxadiazol-5(4H)-one

CAS No : 902873-60-3CAS No: 902873-60-3

분자식 : C13H8ClFN2O2SMolecular Formula: C 13 H 8 ClFN 2 O 2 S

분자량 : 310.73Molecular Weight: 310.73

전체 반응식full reaction scheme

Figure 112020076712278-pat00006
Figure 112020076712278-pat00006

단계 1: (Z)-N'-Step 1: (Z)-N'- 하이드록시싸이오펜hydroxythiophene -2--2- 카복스이미드아마이드Carboximideamide ((Z)-N'-hydroxythiophene-2-carboximidamide)의 제조 Preparation of ((Z)-N'-hydroxythiophene-2-carboximidamide)

Figure 112020076712278-pat00007
Figure 112020076712278-pat00007

싸이오펜-2-카보나이트릴 (2.0 g, 18.32 mmol), 하이드록시암모늄 하이드로클로라이드 (1.91 g, 27.48 mmol) 및 다이아이소프로필에틸아민 (5.11 mL, 29.32 mmol)를 반응용기에 넣고 감압하여 진공상태로 만들고 질소 기체 하에서 distilled EtOH (75 mL)를 넣어 4시간 교반하며 reflux하였다. 반응이 종결되면 용매를 감압 하에서 제거하고 추출 (AcOEt / H2O)을 하였다. 컬럼 크로마토그래피(Column chromatography) (AcOEt ; Hexane = 2 : 8, v/v)를 통해 정제하여 흰색의 고체 (Z)-N'-하이드록시싸이오펜-2-카복스이미드아마이드 (2.379 g, 91.3%)를 얻었다.Thiophene-2-carbonitrile (2.0 g, 18.32 mmol), hydroxyammonium hydrochloride (1.91 g, 27.48 mmol) and diisopropylethylamine (5.11 mL, 29.32 mmol) were placed in a reaction vessel and under reduced pressure in a vacuum state. Then, distilled EtOH (75 mL) was added under nitrogen gas, and the mixture was stirred for 4 hours and refluxed. Upon completion of the reaction, the solvent was removed under reduced pressure and extraction (AcOEt/H2O) was performed. Purified by column chromatography (AcOEt; Hexane = 2: 8, v/v) as a white solid (Z)-N'-hydroxythiophene-2-carboximidamide (2.379 g, 91.3) %) was obtained.

1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ 9.61 (s, 1H), 7.47 (dd, J = 3.6 Hz, J = 0.9 Hz, 1H), 7.41 (dd, J = 5.1 Hz, J = 0.9 Hz, 1H), 7.03 (dd, J = 5.1 Hz, J = 3.6 Hz, 1H), 5.92 (brs, 2H).1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ 9.61 (s, 1H), 7.47 (dd, J = 3.6 Hz, J = 0.9 Hz, 1H), 7.41 (dd, J = 5.1 Hz, J = 0.9 Hz, 1H) ), 7.03 (dd, J = 5.1 Hz, J = 3.6 Hz, 1H), 5.92 (brs, 2H).

단계 step 2: 32: 3 -(-( 싸이오펜thiophene -2-일)-1,2,4--2-yl)-1,2,4- 옥사다이아졸oxadiazole -5(4H)-온 (3-(-5(4H)-one (3-( thiophenthiophen -2-yl)-1,2,4-oxadiazol-5(4H)-one)의 제조Preparation of -2-yl)-1,2,4-oxadiazol-5(4H)-one)

Figure 112020076712278-pat00008
Figure 112020076712278-pat00008

(Z)-N'-하이드록시싸이오펜-2-카복스이미드아마이드 (2.38 g, 16.73 mmol), CDI (N,N'-Carbonyldiimidazole) (3.26 g, 20.08 mmol)와 DBU (1,8-Diazabicyclo[5.4.0]undec-7-ene) (2.75 mL, 18.40 mmol)를 반응용기에 넣고 1,4-다이옥세인 (30 mL)을 넣어 녹인 후 3시간 교반하며 reflux하였다. 반응이 종결되면 3 M HCl 용액으로 pH = 2를 맞춘 후, 추출을 (AcOEt / H2O)을 3번 하였다. 유기 층을 얻어 용매를 제거하고 AcOEt/Hexane에 녹인 후 DCM으로 재결정 후 흰색의 고체 3-(싸이오펜-2-일)-1,2,4-옥사다이아졸-5(4H)-온 (2.45 g, 87.1%)를 얻었다.(Z)-N'-hydroxythiophene-2-carboximidamide (2.38 g, 16.73 mmol), CDI (N,N'-Carbonyldiimidazole) (3.26 g, 20.08 mmol) and DBU (1,8-Diazabicyclo) [5.4.0] undec-7-ene) (2.75 mL, 18.40 mmol) was placed in a reaction vessel, 1,4-dioxane (30 mL) was added to dissolve, and the mixture was stirred for 3 hours and refluxed. When the reaction was completed, pH = 2 was adjusted with 3 M HCl solution, and extraction (AcOEt / H 2 O) was performed 3 times. To obtain an organic layer, remove the solvent, dissolve in AcOEt/Hexane, recrystallize from DCM, and then white solid 3-(thiophen-2-yl)-1,2,4-oxadiazol-5(4H)-one (2.45 g, 87.1%).

1H NMR (400 MHz, DMSO) δ 13.13 (s, 1H), 7.93 (dd, J = 5.0, 1.1 Hz, 1H), 7.72 (dd, J = 3.7, 1.1 Hz, 1H), 7.29 (dd, J = 5.0, 3.8 Hz, 1H).1H NMR (400 MHz, DMSO) δ 13.13 (s, 1H), 7.93 (dd, J = 5.0, 1.1 Hz, 1H), 7.72 (dd, J = 3.7, 1.1 Hz, 1H), 7.29 (dd, J = 5.0, 3.8 Hz, 1H).

단계 step 3: 43: 4 -(2--(2- 클로로Chloro -4--4- 플루오로벤질Fluorobenzyl )-3-()-3-( 싸이오펜thiophene -2-일)-1,2,4--2-yl)-1,2,4- 옥사다이아졸oxadiazole -5(4H)-온 (4-(2--5(4H)-one (4-(2- chlorochloro -4--4- fluorobenzylfluorobenzyl )-3-()-3-( thiophenthiophen -2--2- ylyl )-1,2,4-)-1,2,4- oxadiazoloxadiazol -5(4H)-one )의 제조Preparation of -5(4H)-one )

Figure 112020076712278-pat00009
Figure 112020076712278-pat00009

1-(브로모메틸)-2-클로로-4-플루오로벤젠 (558 mg, 2.50 mmol), 3-(싸이오펜-2-일)-1,2,4-옥사다이아졸-5(4H)-온 (500 mg, 2.97 mmol), 포타슘 카보네이트 (411 mg, 2.97 mmol)를 반응용기에 넣고 아세톤 (10 mL)를 넣어 녹인 후 12시간 교반하며 reflux하였다. 반응이 종결되면 용매를 감압 하에서 제거하고 추출 (AcOEt / H2O)을 3번 하였다. 컬럼 크로마토그래피(Column chromatography) (AcOEt ; Hexane = 2 : 8, v/v)를 통해 정제하여 흰색의 고체 4-(2-클로로-4-플루오로벤질)-3-(싸이오펜-2-일)-1,2,4-옥사다이아졸-5(4H)-온 (530 mg, 57%)를 얻었다.1- (bromomethyl) -2-chloro-4-fluorobenzene (558 mg, 2.50 mmol), 3- (thiophen-2-yl) -1,2,4-oxadiazole-5 (4H) -one (500 mg, 2.97 mmol) and potassium carbonate (411 mg, 2.97 mmol) were placed in a reaction vessel, and acetone (10 mL) was added to dissolve it, followed by reflux with stirring for 12 hours. Upon completion of the reaction, the solvent was removed under reduced pressure and extraction (AcOEt / H2O) was performed three times. Purified by column chromatography (AcOEt; Hexane = 2: 8, v/v) as a white solid 4-(2-chloro-4-fluorobenzyl)-3-(thiophen-2-yl) )-1,2,4-oxadiazol-5(4H)-one (530 mg, 57%) was obtained.

1 H NMR (400 Mhz, DMSO4-(2-chloro-4-fluorobenzyl)-3-(thiophen-2-yl)-1,2,4-oxadiazol-5(4H)-one): δ 7.90 (d, J = 4.96 Hz, 1H), 7.50 (dd, J = 11.44 Hz, 1H), 7.42 (d, J = 3.81 Hz, 1H), 7.29-7.33 (m, 1H), 7.198 (t, J = 8.39 Hz, 1H), 7.12-7.18 (m, 1H), 4.98 (s, 1H).1 H NMR (400 Mhz, DMSO4-(2-chloro-4-fluorobenzyl)-3-(thiophen-2-yl)-1,2,4-oxadiazol-5(4H)-one): δ 7.90 (d, J = 4.96 Hz, 1H), 7.50 (dd, J = 11.44 Hz, 1H), 7.42 (d, J = 3.81 Hz, 1H), 7.29-7.33 (m, 1H), 7.198 (t, J = 8.39 Hz, 1H), 7.12-7.18 (m, 1H), 4.98 (s, 1H).

<실험예 1> 스크리닝<Experimental Example 1> Screening

한국화합물은행에서 보유한 6,566 종의 대표 화합물을 발작 유사 행동을 보이는 제브라피쉬 치어에 반응시켜 발작 유사 행동을 억제하는 화합물을 선별하였다.Compounds that inhibit seizure-like behavior were selected by reacting 6,566 representative compounds owned by the Korea Compound Bank to zebrafish fry showing seizure-like behavior.

발작 유사 행동을 보이는 뇌전증 모델인 zc4h2 knock-out (KO) 제브라피쉬는 인간의 Miles-Carpenter Syndrome의 원인 유전자로 알려진 ZC4H2 유전자의 제브라피쉬 상동 유전자인 zc4h2 기능이 억제된 모델이다. 이 제브라피쉬는 수정 후 5일째 치어에서 전체적인 움직임을 비롯하여 턱과 가슴 지느러미가 과행동을 보이는 등 인간의 발작과 유사한 행동을 보이는 것이 특징이다 (May et al., 2013. Hum. Mol. Genet.; Frints et al., 2019. Hum. Mutat.). The zc4h2 knock-out (KO) zebrafish, an epilepsy model showing seizure-like behavior, is a model in which the function of zc4h2 , a zebrafish homologous gene of the ZC4H2 gene, known as the causative gene of human Miles-Carpenter Syndrome, is suppressed. This zebrafish is characterized by behavior similar to human seizures, such as overall movements in the fry on the 5th day after fertilization, as well as hyperactivity in the jaw and pectoral fins (May et al., 2013. Hum. Mol. Genet.; Frints et al., 2019. Hum. Mutat.).

1차 스크리닝1st screening

1차 스크리닝을 위해 zc4h2 이형접합체 성체를 교배하여 얻은 발생배를 수정 후 5일째 치어시기까지 28 ℃ 배양기에서 발생시켰다. 수정 후 5일째, 개체 중 약 75%의 개체는 zc4h2 기능이 억제되지 않은 야생형 치어 (이하 WT)와 약 25%의 zc4h2 동형접합체 (이하 zc4h2 KO) 치어를 선별한 뒤, 오전에는 실험실 환경에 적응시키고 오후 1시에 96-well plate의 각 well에 zc4h2 KO 치어 2개체씩 각각 분주한 뒤 30분간 환경에 적응시켰다. DMSO에 약 5 mM로 녹여진 대표화합물 6,566 종을 20 μM (1/250)로 희석하여 노출 후 30분, 60분, 120분째 현미경을 통해 움직임을 관찰하고 기록하였다. 음성 대조군은 0.4% DMSO, 양성 대조군으로는 5 μ 농도의 레티가빈(retigabine)을 사용하였다.For the primary screening, embryonic embryos obtained by crossing zc4h2 heterozygous adults were developed in an incubator at 28 °C until the 5th day after fertilization. On the 5th day after fertilization, approximately 75% of the individuals selected wild-type fry (hereinafter WT) and approximately 25% of the zc4h2 homozygous (hereinafter referred to as zc4h2 KO) fry, in which zc4h2 function was not inhibited, were selected, and then acclimatized to the laboratory environment in the morning. At 1 pm, two zc4h2 KO fry were dispensed into each well of a 96-well plate, and then acclimatized to the environment for 30 minutes. 6,566 representative compounds dissolved in about 5 mM in DMSO were diluted to 20 μM (1/250), and movements were observed and recorded through a microscope at 30, 60, and 120 minutes after exposure. As a negative control, 0.4% DMSO, and as a positive control, 5 μ concentration of retigabine were used.

<< 실험예Experimental example 2> 2> 뇌전증epilepsy 모델 ( Model ( zc4h2zc4h2 KO)에서의 턱과 chin in KO) 가슴 지느러미pectoral fin 과행동hyperactivity 억제 실험 inhibition experiment

수정 후 5일째 WT 및 zc4h2 KO 치어 2개체씩을 96-well plate의 각 well에 분주한 뒤 30분간 적응시켰다. 이후 실시예 1 화합물을 5, 10, 20 μM로 30분간 노출 시킨 뒤 (n=6), 측면이 위를 향하게 한 다음 5% 메틸 셀룰로오스에서 고정시켰다. 고정 후 10초간 녹화하여 턱 움직임 횟수를 기록하여 도 1a에 나타내었다. 또한 실시예 1 화합물을 5, 10, 20 μM로 30분간 노출 시킨 뒤 (n=6), 배면이 위를 향하게 한 다음 5% methyl cellulose에서 고정시켰다. 고정 후 10초간 녹화하여 가슴 지느러미 움직임 횟수를 기록하여 도 1b에 나타내었다.On the 5th day after fertilization, two WT and zc4h2 KO fry were dispensed into each well of a 96-well plate and acclimatized for 30 minutes. Thereafter, the compound of Example 1 was exposed to 5, 10, and 20 μM for 30 minutes (n=6), and then fixed in 5% methyl cellulose with the side facing up. The number of jaw movements was recorded by recording for 10 seconds after fixation, and is shown in FIG. 1A. In addition, after exposing the compound of Example 1 to 5, 10, and 20 μM for 30 minutes (n=6), the back side was facing up, and then fixed in 5% methyl cellulose. The number of pectoral fin movements was recorded by recording for 10 seconds after fixation, and is shown in FIG. 1B.

도 1a 및 도 1b에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1의 화합물은 뇌전증 제브라피쉬 치어 모델에서 가슴 지느러미와 턱의 과행동을 완화시켜주는 능력이 매우 우수하며, 특히, 뇌전증에 대한 보조 치료로 사용되는 항경련제인 레티가빈(retigabine)과 비교할 때 실시예 1의 화합물을 20 μM로 처리하였을 때는 턱의 움직힘 횟수가 레티가빈 거의 동일한 수준으로 나타났다. 이를 통해 본 발명의 실시예 1의 화합물은 농도 의존적으로 우수한 과행동 억제 효능을 나타냄을 알 수 있다.As shown in FIGS. 1A and 1B , the compound of Example 1 according to the present invention has very excellent ability to alleviate hyperactivity of the pectoral fin and jaw in the zebrafish fry model with epilepsy, and in particular, for epilepsy Compared with retigabine, an anticonvulsant drug used as an adjuvant treatment, when the compound of Example 1 was treated at 20 μM, the number of jaw movements was almost the same as retigabine. Through this, it can be seen that the compound of Example 1 of the present invention exhibits excellent hyperactivity inhibitory efficacy in a concentration-dependent manner.

<< 실험예Experimental example 3> 3> 펜틸렌테트라졸pentylenetetrazole (( PentylenetetrazolPentylenetetrazol , , PTZPTZ ) 유도 발작 모델에서의 과행동 억제 실험) Hyperactivity inhibition experiment in induced seizure model

일반 야생형 제브라피쉬 발생배를 수정 후 5일째 치어시기까지 28 ℃ 배양기에서 발생시켰다. 수정 후 5일째 치어를 실험실 환경에 오전 동안 적응시키고, 오후 1시 96-well plate의 각 well에 1 개체씩 분주한 뒤 30분간 환경에 적응시켰다. 실험군은 총 8개이며, 구체적으로는 PTZ 미처리군에서 DMSO 처리군, 실시예 1 화합물 0.5, 1, 2 μM 처리군과, 5 mM PTZ 처리군에서 DMSO 처리군, 실시예 1 화합물 0.5, 1, 2 μM 처리군을 준비하였다 (n=10). 실험 용액을 처리함과 동시에 제브라피쉬 행동학 추적 장비인 DanioVision (Noldus, Netherlands)을 사용하여 30분간 움직임을 추적하였다. 추적한 자료를 EthoVsion 소프트웨어 (Noldus, Netherlands)를 통해 각 움직임에 대한 수치를 산출하여 도 2a 내지 도 2d에 나타내었다. 산출한 수치는 Excel (Microsoft, US)을 통해 계산하였다. 각 움직임에 대한 구체적인 설명 및 산출 방법은 아래와 같다.Common wild-type zebrafish embryos were developed in an incubator at 28° C. until the 5th day after fertilization. On the 5th day after fertilization, the fry were acclimatized to the laboratory environment during the morning, and at 1:00 PM, one individual was dispensed into each well of a 96-well plate, and then acclimatized to the environment for 30 minutes. There are a total of 8 experimental groups, specifically, DMSO-treated group, Example 1 compound 0.5, 1, and 2 μM treatment group in the PTZ untreated group, and DMSO-treated group in the 5 mM PTZ treatment group, Example 1 compound 0.5, 1, A 2 μM treatment group was prepared (n=10). At the same time as the experimental solution was processed, the movement was tracked for 30 minutes using DanioVision (Noldus, Netherlands), a zebrafish behavioral tracking device. The tracked data were calculated for each movement through EthoVsion software (Noldus, Netherlands), and are shown in FIGS. 2a to 2d. The calculated values were calculated through Excel (Microsoft, US). A detailed description and calculation method for each movement is as follows.

움직임 산출값motion output

과행동: 치어의 평균 속도가 40 ㎜/s 이상인 움직임. 발작과 유사한 과행동을 의미함.Hyperactivity: Movement with an average speed of the fry of 40 mm/s or more. Refers to hyperactivity similar to seizures.

전체 행동: 치어의 평균 속도 관계없는 모든 움직임.Overall action: All movements regardless of the average speed of the fry.

과행동/전체 행동 비율: 전체적인 움직임 대비 과행동의 비율값.Hyperactivity/Total Behavior Ratio: The ratio of hyperactivity to overall movement.

과행동에 대한 평가 기준Evaluation criteria for hyperactivity

움직인 거리: 30분 동안 개체가 움직인 거리Distance Moved: The distance the object has moved in 30 minutes.

움직인 시간: 30분 동안 실제로 개체가 움직인 시간Movement Time: The amount of time the object actually moved in 30 minutes.

움직인 횟수: 30분 동안 실제로 개체가 움직인 횟수Number of Movements: The number of times the object actually moved in 30 minutes.

평균 속력: 30분 동안 실제로 개체가 움직이는 동안의 평균 속력Average speed: The average speed during which the object is actually moving in 30 minutes.

도 2에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1의 화합물은 PTZ가 없는 정상적인 상황에서 움직임에 아무런 영향을 주지 않으면서, PTZ 유도 발작 모델에서는 농도 의존적으로 과행동에 대한 완화 효능을 보여주는 것을 알 수 있으며, 특히 개체가 움직인 거리가 실시예 1을 2 μM 처리할 때 약 절반 가까이 감소하였고, 움직인 시간 및 움직인 횟수는 실시예 1을 2 μM 처리할 때 약 70%로 감소한 결과를 보임으로써 과행동 완화에 우수한 효과가 있다는 것을 알 수 있다.As shown in FIG. 2 , it was found that the compound of Example 1 according to the present invention showed no effect on movement in a normal situation without PTZ, and showed concentration-dependent alleviation effect on hyperactivity in the PTZ-induced seizure model. In particular, the distance moved by the subject was reduced by about half when Example 1 was treated with 2 μM, and the movement time and number of movements was reduced to about 70% when Example 1 was treated with 2 μM. Thus, it can be seen that there is an excellent effect in alleviating hyperactivity.

<실험예 4> PTZ 유도 발작 모델에서의 신경 세포 활성화 측정 실험<Experimental Example 4> Neuronal activation measurement experiment in PTZ-induced seizure model

인산화 ERK1/2 단백질 (이하 pERK)은 활성화된 신경 세포에서 발견되는 분자로 개체의 행동과 신경 세포 활성화 간의 연관성에 대한 연구에 중요하다 (Ji et al., 1999. Nat. Neurosci.; Xia et al., 1996. J. Neurosci.).Phosphorylated ERK1/2 protein (hereinafter, pERK) is a molecule found in activated neurons and is important for the study of the association between individual behavior and neuronal activation (Ji et al., 1999. Nat. Neurosci.; Xia et al. ., 1996. J. Neurosci.).

PTZ 유도 발작 모델에서 실시예 1 화합물의 유효성에 대한 검증을 위해 신경 세포의 활성화 측정을 시도했다. 본 실험에서는 pERK 단밸질에 대한 면역조직화학법 (immunohistochemistry)을 통해 제브라피쉬 치어에서 신경 세포 활성화 여부를 검증하였다.In order to verify the effectiveness of the compound of Example 1 in the PTZ-induced seizure model, we tried to measure the activation of nerve cells. In this experiment, the activation of nerve cells in zebrafish fry was verified through immunohistochemistry for the pERK protein.

수정 후 5일째 치어를 오전 동안 실험실 환경에 적응시킨 뒤, 오후 1시에 12-well plate의 각 well에 치어 10개체씩 분주하였다. 실험군은 4개이며, 구체적으로는 PTZ 미처리군에서 DMSO, 실시예 1 화합물 2 μM 처리군과 5 mM PTZ 처리군에서 DMSO, 실시예 1 화합물 2 μM 처리군을 준비하였다 (n=10). 각 실험 용액을 제브라피쉬 치어가 있는 각 well에 30분간 노출한 뒤, 4% paraformaldehyde 용액으로 교체하여 하룻밤 동안 고정시켰다. 고정된 개체를 0.1% tween-20이 포함된 인산완충식염수 (phosphate buffered saline) (이하 PBST)에 15분 간격으로 3회 수세시킨 다음 색소 세포 표백을 위해 1% H2O2/3% KOH 용액에 약 1시간 동안 반응시켰다. 색소 세포가 제거된 치어를 PBST에 15분 간격으로 3회 수세시킨 후 150 mM TrisHCl (pH 9.0) 용액으로 교체하여 70 ℃에서 20분간 반응시킨 뒤, PBST로 5분간 2회 수세시켰다. 0.05% Trypsin-EDTA 용액으로 교체하여 4 ℃에서 45분간 반응시킨 뒤, PBST로 15분간 3회 수세시켰다. Blocking solution (2% normal goat serum, 1% bovine serum albumin, 1% DMSO를 PBST에 첨가)으로 교체한 뒤 상온에서 1시간 동안 반응시키고, 1차 항체인 pERK (Cell Signaling, US)를 1:500으로 blocking solution에 희석하여 4 ℃에서 하룻밤 동안 반응시켰다. PBST로 15분간 3회 수세시킨 뒤, 2차 항체 (Invitrogen, US)를 1:500으로 blocking solution에 희석하여 상온에서 4시간 동안 반응시켰다. PBST로 15분간 3회 수세시킨 뒤, 3% 메틸 셀룰로오스에 고정하여 형광 현미경 (BioTek, US)으로 이미징 및 형광 세기를 측정하여 도 3a에 나타내었다. 또한 치어의 등면 방향으로 획득한 이미지에서 전뇌 (forebrain), 시개 (tectum), 소뇌 (cerebellum), 후뇌 (hindbrain) 부분의 형광 세기를 측정하여 평균값을 비교하였 도 3b에 나타내었다.On the fifth day after fertilization, the fry were acclimatized to the laboratory environment during the morning, and at 1 PM, 10 fry were dispensed into each well of a 12-well plate. There are four experimental groups, and specifically, DMSO, Example 1 compound 2 μM treatment group and 5 mM PTZ treatment group, DMSO, Example 1 compound 2 μM treatment group were prepared in the PTZ untreated group (n=10). After exposing each experimental solution to each well with zebrafish fry for 30 minutes, it was replaced with 4% paraformaldehyde solution and fixed overnight. The fixed object was washed with water three times at 15-minute intervals in phosphate buffered saline (hereinafter referred to as PBST) containing 0.1% tween-20, followed by 1% H 2 O 2 /3% KOH solution for bleaching pigment cells. was reacted for about 1 hour. The fry from which pigment cells were removed were washed 3 times in PBST at 15-minute intervals, replaced with a 150 mM TrisHCl (pH 9.0) solution, and reacted at 70° C. for 20 minutes, followed by washing twice with PBST for 5 minutes. It was replaced with a 0.05% Trypsin-EDTA solution and reacted at 4 °C for 45 minutes, and then washed three times with PBST for 15 minutes. After replacing with blocking solution (2% normal goat serum, 1% bovine serum albumin, 1% DMSO added to PBST), the reaction was carried out at room temperature for 1 hour, and the primary antibody, pERK (Cell Signaling, US), was added 1:500 was diluted in blocking solution and reacted at 4 °C overnight. After washing three times with PBST for 15 minutes, the secondary antibody (Invitrogen, US) was diluted 1:500 in blocking solution and reacted at room temperature for 4 hours. After washing three times with PBST for 15 minutes, it was fixed in 3% methyl cellulose, and imaging and fluorescence intensity were measured with a fluorescence microscope (BioTek, US), and are shown in FIG. 3A. In addition, the average values were compared by measuring the fluorescence intensity of the forebrain, tectum, cerebellum, and hindbrain in the images acquired in the dorsal direction of the fry.

도 3a의 이미지로 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1의 화합물은 PTZ 유도 발작 모델에서 각 뇌부분의 pERK 단백질 양을 감소시킨다는 것을 육안으로도 확인할 수 있었고, 도 3b를 통해 치어의 전뇌, 시개, 소뇌, 후뇌 각각에서의 형광 세기 평균값을 비교했을 때도 모두 실시예 1의 화합물에 의해 유의미한 정도로 형광 세기가 감소하는 결과를 확인할 수 있었다. 이를 통해, 본 발명에 따른 실시예 1 화합물이 PTZ 유도 발작 모델의 신경 세포 활성화를 효과적으로 완화시켜주는 것을 알 수 있다.As shown in the image of Figure 3a, it was confirmed with the naked eye that the compound of Example 1 according to the present invention reduced the amount of pERK protein in each brain part in the PTZ-induced seizure model. Even when comparing the average values of fluorescence intensity in each of the sciatic, cerebellar, and hindbrain, it was confirmed that the fluorescence intensity was significantly decreased by the compound of Example 1. Through this, it can be seen that the compound of Example 1 according to the present invention effectively alleviates neuronal activation in the PTZ-induced seizure model.

<실험예 5> 제브라피쉬 색상 선호도 테스트<Experimental Example 5> Zebrafish color preference test

동물 실험에서 색상 선호도 테스트는 학습과 기억 (learning and memory) 또는 의사 결정 (decision making)의 평가를 위한 툴로 사용되는 행동학 평가법이다. 제브라피쉬도 색상 판별 능력이 있으며, 치어에서 파란색의 선호도가 가장 높은 것으로 알려져 있다 (Park et al., 2016. Mol. Cells.). 따라서, color maze를 통한 제브라피쉬 치어의 색상 선호도 테스트는 개체가 가지는 인지 능력 등에 대한 평가가 가능하다.In animal experiments, the color preference test is a behavioral evaluation method used as a tool for evaluation of learning and memory or decision making. Zebrafish also have the ability to discriminate colors, and it is known that the blue color is the highest in fry (Park et al., 2016. Mol. Cells.). Therefore, the color preference test of zebrafish fry through color maze can evaluate the cognitive ability of the individual.

수정 후 5일째 치어를 오전동안 실험실 환경에 적응시킨 뒤, 오후 1시에 제브라피쉬 치어용 color maze (흰색, 붉은색, 노란색, 파란색)에 치어 40 개체를 옮겼다. 실험군은 4개이며, 구체적으로는 PTZ 미처리군에서 DMSO, 실시예 1 화합물 2 μM 처리군과 5 mM PTZ 처리군에서 DMSO, 실시예 1 화합물 2 μM 처리군을 준비하였다 (n=40). 각 실험 용액을 제브라피쉬 치어가 있는 color maze에 30분간 노출하면서 영상을 녹화한 후 녹화한 영상을 2분마다 화면을 캡쳐하여 각 색상에서 머무는 치어의 수를 기록하고, 평균을 내어 치어의 색상 선호도를 산출하여 그 결과를 도 4에 나타내었다.On the fifth day after fertilization, the fry were acclimatized to the laboratory environment during the morning, and at 1 PM, 40 fry were transferred to the color maze (white, red, yellow, blue) for zebrafish fry. There are 4 experimental groups, and specifically, DMSO, Example 1 compound 2 μM treatment group and 5 mM PTZ treatment group, DMSO, Example 1 compound 2 μM treatment group were prepared in the PTZ untreated group (n=40). After recording an image while exposing each experimental solution to a color maze with zebrafish fry for 30 minutes, the recorded image is captured every 2 minutes, the number of fry staying in each color is recorded, and the average of the fry color preference was calculated and the results are shown in FIG. 4 .

그 결과, 도 4에 나타난 바와 같이, PTZ 및 DMSO를 처리한 군에서 흰색 선호도 감소, 노란색 선호도 증가, 붉은색 선호도 증가, 파란색 선호도 감소를 보였으나(선호도 순서: 붉은색>파란색>노란색>흰색), 본 발명에 따른 실시예 1의 화합물을 처리한 경우(선호도 순서: 파란색>붉은색>흰색>노란색), 미처리군(선호도 순서: 파란색>붉은색>흰색>노란색)과 비교할 때 흰색, 노란색, 붉은색, 파란색 선호도 모두에서 유사한 경향을 보였다. 특히, 파란색 선호도가 줄어든 PTZ 유도 발작 모델에서 이를 완화시켜 주는 것을 알 수 있다. 이를 통해, 본 발명에 따른 실시예 1 화합물을 처리한 경우 색상 선호도 평가에서 색상 판별 능력을 회복할 수 있으므로 인지 능력 회복에 효과가 있음을 알 수 있다.As a result, as shown in FIG. 4, white preference decreased, yellow preference increased, red preference increased, and blue preference decreased in the group treated with PTZ and DMSO (in order of preference: red>blue>yellow>white) , when treated with the compound of Example 1 according to the present invention (preference order: blue>red>white>yellow), white, yellow, compared to the untreated group (preference order: blue>red>white>yellow) A similar trend was observed in both red and blue preferences. In particular, it can be seen that the blue color is alleviated in the PTZ-induced seizure model with reduced preference. Through this, it can be seen that when the compound of Example 1 according to the present invention is treated, the color discrimination ability can be recovered in the color preference evaluation, and thus it can be seen that there is an effect on the cognitive ability recovery.

<< 실험예Experimental example 6> 성체 6> Eucharist 제브라피쉬zebrafish PTZPTZ 유도 발작 모델에서의 뇌파 전위 EEG potentials in an induced seizure model 기록술recordkeeping (electroencephalograpphy, EEG) 분석 (electroencephalographphy, EEG) analysis

성체 제브라피쉬의 PTZ 유도 발작 모델에서 뇌파 전위기록술 분석을 통해 뇌파 파워 스펙트럼(power spectrum) 감소 여부를 확인하기 위해 아래와 같이 실험하였다.In the PTZ-induced seizure model of adult zebrafish, the following experiment was conducted to determine whether the EEG power spectrum decreased through electroencephalography analysis.

먼저 수컷 성체 제브라피쉬의 무게를 측정하여 400 ~ 750 ㎎의 개체를 선별하였으며, 실험군은 4개이고 구체적으로는 PTZ 미투여군에서 물, 실시예 1 화합물 1 mM 투여군과 15 mM PTZ 투여군에서 물, 실시예 1 화합물 1 mM 투여군을 준비하였다 (n=4). 본 실험에서는 비침습적으로 전극을 성체 제브라피쉬 머리에 부착한 뒤 MP36 (BIOPAC Systems Inc., US) 시스템을 사용하여 개체의 뇌파 신호를 측정하고 값을 산출하였다 (Cho et al., 2017. Sci. Rep.). 성체 제브라피쉬의 마취를 위해 개체를 실험을 위한 전용틀에 넣고, 유제놀(Eugenol)을 15 ppm 외부 노출, 8 ppm 구강 투여를 통해 개체를 마취시키고 베이스라인으로 10분간 EEG를 측정한 뒤, 각 실험군에 따라서 PTZ 혹은 PTZ와 실시예 1 화합물 혼합 용액 4 mL을 2분 동안 구강 투여하였다. 25분간 EEG를 측정하여 아래의 계산식을 통해 0~16 ㎐ 구간의 파워 스펙트럼 증감 데이터를 산출하였으며, 그 결과를 도 5에 나타내었다.First, by measuring the weight of adult male zebrafish, 400 to 750 mg of individuals were selected, and there were 4 experimental groups, specifically, water in the PTZ untreated group, and water in the 1 mM compound of Example 1 and 15 mM PTZ administered group, Example 1 A group administered with 1 mM compound was prepared (n=4). In this experiment, after attaching an electrode to the head of an adult zebrafish non-invasively, the EEG signal of an individual was measured and calculated using the MP36 (BIOPAC Systems Inc., US) system (Cho et al., 2017. Sci. Rep.). For anesthesia of adult zebrafish, the subject was placed in a dedicated frame for the experiment, and the subject was anesthetized through 15 ppm external exposure of Eugenol, 8 ppm oral administration, and EEG was measured as a baseline for 10 minutes, each Depending on the experimental group, 4 mL of PTZ or a mixed solution of PTZ and Example 1 was orally administered for 2 minutes. EEG was measured for 25 minutes to calculate power spectrum increase/decrease data in the 0-16 Hz section through the following formula, and the results are shown in FIG. 5 .

[계산식][formula]

Figure 112020076712278-pat00010
Figure 112020076712278-pat00010

그 결과, 도 5에서 확인할 수 있는 바와 같이, PTZ 처리에 의해 상대적 파워 신호가 약 10 A.U.에서 약 300 A.U.까지 증가하였는데, 본 발명에 따른 실시예 1 화합물을 처리하면 거의 미처리군과 유사한 정도의 약 40 A.U.로 87% 정도로 감소시키는 것을 알 수 있다. 이를 통해, 본 발명에 따른 실시예 1 화합물은 성체 제브라피쉬 PTZ 유도 발작 모델에서 뇌파에 대한 power spectrum이 효과적으로 감소시킬 수 있음을 확인하였다.As a result, as can be seen in FIG. 5 , the relative power signal increased from about 10 AU to about 300 AU by PTZ treatment. It can be seen that 40 AU is reduced to about 87%. Through this, it was confirmed that the compound of Example 1 according to the present invention can effectively reduce the power spectrum for EEG in the adult zebrafish PTZ-induced seizure model.

<< 실험예Experimental example 7> 7> 랫드rat 해마 신경세포에서 전압의존성 나트륨 Voltage-dependent sodium in hippocampal neurons 통로에 대한 작용 분석Action analysis on pathways

랫드 해마 신경세포에서 전압의존성 나트륨 통로에 대한 작용을 분석하기 위하여, 랫드 (Sprague Dawley계, 생후 12-17일)를 케타민(ketamine) (50 mg/kg, 복강투여)으로 마취한 후 절두하고 신속히 대뇌를 분리, 적출하였다. 적출된 대뇌를 microslicer (vibratome 1000; Warner Instruments, Hamden, CT, USA)을 사용하여 400 μm 두께의 해마를 포함하는 조직 절편을 제작한 다음 실온 (21-24 ℃)에서 95% O2와 5% CO2로 포화된 인공뇌척수액 (artificial cerebrospinal fluid; ACSF, in mM; 120 NaCl, 2 KCl, 1 KH2PO4, 26 NaHCO3, 2 CaCl2, 1 MgCl2 and 10 glucose)에 최소 1시간 정도 보존하였다. 해마 CA3 영역을 포함하는 조직 절편을 배양 접시에 옮긴 후 표준 세포외액 하에서 (in mM; 150 NaCl, 3 KCl, 1 2 CaCl2, 1 MgCl2, 10 glucose, 10 HEPES, pH 7.4 with Tris-base) 신경세포의 기계적 분리장치를 이용하여 단일 해마 CA3 영역의 신경세포를 분리하였다. 이들 신경세포는\를 도립현미경(TE2000, Nikon, Tokyo, Japan) 하에서 전세포기록법 (whole-cell patch clamp technique)을 이용하여 전기생리학적 기록을 시행하였는데, 세포외액 및 후보물질을 포함하는 세포외액은 'Y-tube'를 이용하여 신속하게 약물이 교체될 수 있도록 하였다.In order to analyze the action on voltage-dependent sodium channels in rat hippocampal neurons, rats (Sprague Dawley system, 12-17 days old) were anesthetized with ketamine (50 mg/kg, intraperitoneal administration) and then cut and quickly The cerebrum was isolated and excised. Using a microslicer (vibratome 1000; Warner Instruments, Hamden, CT, USA) to prepare a tissue section containing the hippocampus with a thickness of 400 μm, the extracted cerebrum was prepared with 95% O 2 and 5% at room temperature (21-24 ℃). Preserved for at least 1 hour in artificial cerebrospinal fluid (ACSF, in mM; 120 NaCl, 2 KCl, 1 KH 2 PO 4 , 26 NaHCO 3 , 2 CaCl 2 , 1 MgCl 2 and 10 glucose) saturated with CO 2 did. After transferring the tissue section containing the hippocampal CA3 region to a culture dish, under standard extracellular solution (in mM; 150 NaCl, 3 KCl, 1 2 CaCl 2 , 1 MgCl 2 , 10 glucose, 10 HEPES, pH 7.4 with Tris-base) Neurons in a single hippocampal CA3 region were isolated using a neuron mechanical separation device. These neurons were electrophysiologically recorded using the whole-cell patch clamp technique under an inverted microscope (TE2000, Nikon, Tokyo, Japan). used the 'Y-tube' so that the drug could be replaced quickly.

모든 전기생리학적 기록은 미세전류증폭기 (MultiClamp 700B; Molecular Devices; Union City, CA, USA)를 이용하여 전세포기록법 (whole-cell patch clamp recording)을 응용하여 수행하였다. 기록용 전극은 실리카 재질의 유리관 (1.5 mm outer diameter, 0.9 mm inner diameter; G-1.5; Narishige, Tokyo, Japan)을 전용 전극제작기 (P-97; Sutter Instrument Co., Novato, CA, USA)로 제작하였다. 제작된 전극의 저항은 전극 내액을 충전했을 때 1∼2 MΩ 정도로 하였다. 전세포기록시 기록되는 막 전류는 2 kHz로 필터한 후 아날로그-디지털 신호전환기 (Digidata 1440A, Molecular Devices)를 이용하여 10 kHz로 디지털 신호화하였으며, 디지털 신호는 전용 프로그램 (pClamp 10.6, Molecular Devices)을 이용하여 온라인으로 컴퓨터로 저장하였다. 모든 전세포기록에 10 mV의 과분극성 전압자극을 적용하여 직렬저항을 측정하였으며 직렬저항값에 15% 이상 변화가 있을 경우에는 기록을 중단하였다.All electrophysiological recordings were performed using whole-cell patch clamp recording using a microcurrent amplifier (MultiClamp 700B; Molecular Devices; Union City, CA, USA). For recording electrodes, use a silica glass tube (1.5 mm outer diameter, 0.9 mm inner diameter; G-1.5; Narishige, Tokyo, Japan) with a dedicated electrode maker (P-97; Sutter Instrument Co., Novato, CA, USA). produced. The resistance of the prepared electrode was about 1 to 2 MΩ when the electrode inner solution was filled. The membrane current recorded during whole cell recording was filtered at 2 kHz and then digitally signaled at 10 kHz using an analog-to-digital signal converter (Digidata 1440A, Molecular Devices). was used and saved online to a computer. Series resistance was measured by applying a hyperpolarized voltage stimulus of 10 mV to all whole-cell recordings. Recording was stopped when there was a change of more than 15% in the series resistance value.

전압의존성 나트륨전류를 측정하기 위해서 막전압은 -100 mV에 고정하였다. 세포내액(전극용액)은 주요 양이온으로 Cs+을 함유하는 용액 (internal solution; in mM; 140 CsF, 10 CsCl, 2 EGTA, 10 Hepes, pH 7.2 with Tris-base)을 이용하였으며, 세포외액은 표준 세포외액에 전압의존성 칼슘통로 억제제인 Cd2 + (100 μM), 흥분성 글루타민산 수용체 및 억제성 GABAA 수용체 억제제인 kynurenic acid (3 mM)과 SR95531 (10 μM)을 첨가하였다. 전압의존성 나트륨전류는 -100 mV에서 -20 mV 까지의 탈분극성 전압자극으로 활성화하였다. 상기 실험 결과를 도 6a 내지 도 6d에 나타내었다.To measure the voltage-dependent sodium current, the membrane voltage was fixed at -100 mV. For the intracellular solution (electrode solution), a solution containing Cs + as the main cation (internal solution; in mM; 140 CsF, 10 CsCl, 2 EGTA, 10 Hepes, pH 7.2 with Tris-base) was used, and the extracellular solution was standard the extracellular fluid Cd 2 + (100 μM) of voltage-dependent calcium channel inhibitors, excitatory glutamate receptors and inhibitory GABA a receptor inhibitor, kynurenic acid (3 mM) and SR95531 (10 μM) was added. Voltage-dependent sodium currents were activated by depolarizing voltage stimulation from -100 mV to -20 mV. The experimental results are shown in FIGS. 6A to 6D .

도 6a에 나타낸 바와 같이 본 발명에 따른 실시예 1의 화합물은 탈분극성 전압자극으로 유발되는 전압의존성 나트륨전류의 크기를 유의하게 억제함을 알 수 있다.As shown in Fig. 6a, it can be seen that the compound of Example 1 according to the present invention significantly suppresses the magnitude of the voltage-dependent sodium current induced by the depolarizing voltage stimulation.

도 6b는 전압의존성 나트륨통로의 전압-불활성화 관계에 대한 실시예 1 화합물의 작용을 보여준다. 막전압-불활성화 관계는 볼츠만식 (I/Imax = 1/1 + exp[(V - V50)/k])을 이용하여 추세선을 확정하고 각 지표를 추산하였다. 여기서 Imax는 최대전류 크기, V50은 최대전류 크기의 50% 크기의 전류 크기를 유발하는 전압자극의 크기, V는 각 전압자극의 크기, k는 곡선의 기울기를 의미한다. 도 6b에 나타낸 바와 같이 실시예 1 화합물은 V50 값을 과분극 쪽으로 이동시키는 것을 알 수 있으며, 따라서 전압의존성 나트륨통로가 불활성화되기 쉽게 함을 알 수 있다.Figure 6b shows the action of the compound of Example 1 on the voltage-inactivation relationship of the voltage-dependent sodium channel. For the membrane voltage-inactivation relationship, a trend line was established using the Boltzmann equation (I/I max = 1/1 + exp[(V - V 50 )/ k ]) and each index was estimated. Here, I max is the magnitude of the maximum current, V 50 is the magnitude of the voltage stimulus that induces a current magnitude of 50% of the magnitude of the maximum current, V is the magnitude of each voltage stimulus, and k means the slope of the curve. As shown in FIG. 6b , it can be seen that the compound of Example 1 shifts the V 50 value toward the hyperpolarization, and thus it can be seen that the voltage-dependent sodium channel is easily inactivated.

도 6c는 전압의존성 나트륨통로의 불활성화 키네틱에 대한 실시예 1 화합물의 작용을 보여준다. 불활성화 키네틱을 측정하기 위해 두 번의 연속적인 전압자극을 20 ms 간격으로 가하되, 첫 번째 전압자극의 지속기간 (prepulse duration)을 2 ms에서 8000 ms까지 변화시켰다. 여기서 첫 번째 (P1)와 두 번째(P2) 전압자극으로 유발되는 나트륨전류의 비율 (P2/P1 ratio)을 첫 번째 전압자극의 지속기간과의 관계로 표현했을 때, 전압의존성 나트륨전류의 불활성화 정도의 시간적 관계는 지수함수식 (I(t) = A0 + Afast x [exp(-t/τfast)] + Aslow x [exp(-t/τslow)])으로 표현될 수 있다.Figure 6c shows the action of the compound of Example 1 on the voltage-dependent inactivation kinetics of the sodium channel. To measure the inactivation kinetics, two consecutive voltage stimulations were applied with an interval of 20 ms, and the duration of the first voltage stimulation was changed from 2 ms to 8000 ms. Here, when the ratio of sodium current induced by the first (P 1 ) and second (P 2 ) voltage stimulation (P2/P1 ratio) is expressed as a relationship with the duration of the first voltage stimulation, the The temporal relationship of the degree of inactivation can be expressed by the exponential formula (I(t) = A 0 + A fast x [exp(-t/τ fast )] + A slow x [exp(-t/τ slow )]). have.

여기서 I(t)는 첫 번째 전압자극의 각 지속기간에서의 나트륨전류의 크기, τfast와 τslow는 불활성화되는 시간상수, Afast와 Aslow는 각 시상수에서의 비율을 의미한다. 도 6c에 나타낸 바와 같이 본 발명에 따른 실시예 1 화합물은 전압의존성 나트륨통로의 불활성화 키네틱 성분 중 빠른 불활성화 부분(τfast)을 유의하게 감소시키는 것을 알 수 있으며, 이는 실시예 1 화합물이 전압의존성 나트륨통로의 불활성화를 빠르게 한다는 것을 의미한다.Here, I(t) is the magnitude of the sodium current at each duration of the first voltage stimulation, τfast and τslow are the time constants for inactivation, and A fast and A slow are the ratios at each time constant. As shown in FIG. 6c , it can be seen that the compound of Example 1 according to the present invention significantly reduces the fast inactivation portion (τ fast ) among the inactivation kinetic components of the voltage-dependent sodium channel, which indicates that the compound of Example 1 significantly reduces the voltage This means that it accelerates the inactivation of the dependent sodium channel.

도 6d는 전압의존성 나트륨통로의 불활성화로부터의 회복 키네틱에 대한 실시예 1 화합물의 작용을 보여준다. 불활성화로부터의 회복 키네틱을 측정하기 위해 두 번의 연속적인 전압자극을 가하되, 첫 번째 전압자극의 지속기간은 500 ms로 고정하고 두 번째 전압자극을 가할 때까지의 회복시간 (recovery duration)을 1 ms에서 5000 ms까지 변화시켰다.Figure 6d shows the action of the compound of Example 1 on the kinetics of recovery from voltage-dependent sodium channel inactivation. To measure the recovery kinetics from inactivation, two consecutive voltage stimulations were applied, the duration of the first voltage stimulation was fixed at 500 ms, and the recovery duration until the second voltage stimulation was 1 ms to 5000 ms.

여기서 첫 번째(P1)와 두 번째(P2) 전압자극으로 유발되는 나트륨전류의 비율(P2/P1 ratio)을 두 번째 전압자극을 가할 때까지의 회복시간과의 관계로 표현했을 때, 전압의존성 나트륨전류의 불활성화로부터이 회복 정도의 시간적 관계는 지수함수식(I(t) = A0 + Afast x [1 - exp(-t/τfast)] + Aslow x [1 - exp(-t/τslow)])으로 표현될 수 있다. 여기서 I(t)는 첫 번째 전압자극의 각 지속기간에서의 나트륨전류의 크기, τfast와 τslow는 불활성화로부터의 회복 시간상수, Afast와 Aslow는 각 시상수에서의 비율을 의미한다. 도 6d에 나타낸 바와 같이 실시예 1 화합물은 전압의존성 나트륨통로의 불활성화로부터의 회복 키네틱 성분 중 빠른 회복 부분 (τfast)을 유의하게 증가시키는 것을 알 수 있으며, 이는 실시예 1 화합물이 전압의존성 나트륨통로의 불활성화로부터의 회복을 느리게 한다는 것을 의미한다.Here, when the ratio of sodium current induced by the first (P 1 ) and second (P 2 ) voltage stimulation (P 2 /P 1 ratio) is expressed as a relationship with the recovery time until the second voltage stimulation is applied , the temporal relationship of the degree of recovery from the voltage-dependent inactivation of sodium current is the exponential equation (I(t) = A 0 + A fast x [1 - exp(-t/τ fast )] + A slow x [1 - exp( -t/τ slow )]). where I(t) is the magnitude of the sodium current at each duration of the first voltage stimulation, τfast and τslow are the recovery time constants from inactivation, and A fast and A slow are the ratios at each time constant. As shown in FIG. 6d , it can be seen that the compound of Example 1 significantly increases the fast recovery part (τ fast ) among the recovery kinetic components from the inactivation of the voltage-dependent sodium channel, which indicates that the compound of Example 1 is the voltage-dependent sodium channel. means to slow recovery from inactivation of the pathway.

<< 실험예Experimental example 8> 성체 8> Eucharist 제브라피쉬zebrafish PTZPTZ 유도 발작 모델에서의 신경전달물질 분석 Neurotransmitter analysis in the induced seizure model

신경세포 내에서의 신호전달을 위해 분비되는 신경전달물질은 시냅스에서의 전위를 조절하는 역할을 한다. 따라서, 성체 제브라피쉬 PTZ 유도 발작 모델에서의 신경전달물질을 분석하였다. 성체 제브라피쉬 12 개체를 1L 수조에 옮기고 4개의 실험군을 준비하였다. 구체적으로는 PTZ 미처리군에서 DMSO, 실시예 1 화합물 2 화합물 2 μM 처리군을 준비하였고, 1 mM PTZ 처리군에서 DMSO, 실시예 1 화합물 2 μM 처리군을 준비하였다 (n=12). 각 물질들을 24시간 동안 1 L 수조에 넣어 처리하고, 성체 제브라피쉬의 뇌조직을 분리하였다. 뇌조직 무게의 10배에 해당하는 3차 증류수를 가하고, 초음파 기기 (Ultrasonic processorVCX-130; Sonics & Materials, Inc., Newtown, CT)로 5초간 균질화 후, 동량의 메탄올을 가하여 뇌조직 내의 신경전달물질을 추출하였다. 10분간 원심분리하여 상등액을 수집하고, LC-MS/MS (Waters Xevo-tqs, USA)로 각 신경전달물질을 정량 분석하여 그 결과를 도 7에 나타내었다.Neurotransmitters secreted for signal transduction in neurons play a role in regulating potentials at synapses. Therefore, neurotransmitters in the adult zebrafish PTZ-induced seizure model were analyzed. 12 adult zebrafish were transferred to a 1L tank and 4 experimental groups were prepared. Specifically, in the PTZ untreated group, DMSO, Example 1 compound 2 compound 2 μM treatment group was prepared, and in the 1 mM PTZ treatment group, DMSO, Example 1 compound 2 μM treatment group was prepared (n=12). Each material was placed in a 1 L water bath for 24 hours, and brain tissue of adult zebrafish was isolated. Tertiary distilled water equivalent to 10 times the weight of brain tissue was added, homogenized for 5 seconds with an ultrasonic device (Ultrasonic processorVCX-130; Sonics & Materials, Inc., Newtown, CT), and then the same amount of methanol was added to transmit nerves in brain tissue The material was extracted. The supernatant was collected by centrifugation for 10 minutes, and each neurotransmitter was quantitatively analyzed by LC-MS/MS (Waters Xevo-tqs, USA), and the results are shown in FIG. 7 .

그 결과, 도 7a 내지 도 7c에 나타난 바와 같이, 실시예 1 화합물을 처리하였을 때 DMSO 대조군과 대비하여 뇌에서의 세린 (도 7a), 페닐알라닌, 타이로신, 도파민 (도 7b), 글루타민 (도 7c)의 양이 유의적으로 증가하는 것을 알 수 있다. 특히, 가바A수용체의 길항제인 PTZ 처리군에서는 억제성 신경전달물질의 가바의 양이 유의적으로 크게 증가하였으나, 실시예 1화합물을 추가적으로 처리하였을 때 DMSO 정상 대조군 수준으로 회복되는 것을 관찰하였다. 그로 인해, PTZ 유도 발작 모델의 뇌에서 흥분성 (가바) / 억제성 (글루탐산) 신경전달물질의 비율이 유의적으로 크게 감소하였지만, 실시예 1 화합물을 추가적으로 처리하였을 때 DMSO 정상 대조군 수준으로 회복되는 것이 관찰되었다. 이를 통해, 실시예 1 화합물이 뇌에서 억제성 신경전달물질인 가바의 신호전달 기전에 효과적으로 관여한다는 것을 알 수 있다.As a result, as shown in FIGS. 7a to 7c , when the compound of Example 1 was treated, serine ( FIG. 7a ), phenylalanine, tyrosine, dopamine ( FIG. 7b ), glutamine ( FIG. 7c ) in the brain compared to the DMSO control group It can be seen that the amount of is significantly increased. In particular, in the PTZ-treated group, which is an antagonist of the GABA A receptor, the amount of GABA of the inhibitory neurotransmitter significantly increased, but it was observed that DMSO was restored to the normal control level when the compound of Example 1 was additionally treated. As a result, the ratio of excitatory (GABA) / inhibitory (glutamic acid) neurotransmitters in the brain of the PTZ-induced seizure model was significantly significantly reduced, but the recovery to normal control levels of DMSO when additionally treated with Example 1 compound was observed. Through this, it can be seen that the compound of Example 1 is effectively involved in the signaling mechanism of the inhibitory neurotransmitter GABA in the brain.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예 및 실험예를 통해 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특성 실시예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.As mentioned above, although the present invention has been described in detail through preferred examples and experimental examples, the scope of the present invention is not limited to specific examples, and should be interpreted by the appended claims. In addition, those skilled in the art should understand that many modifications and variations are possible without departing from the scope of the present invention.

Claims (12)

하기 화학식 1로 표시되는 화합물 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염을 유효성분으로 함유하는 뇌전증의 예방 또는 치료용 약학적 조성물:
[화학식 1]
Figure 112020076712278-pat00011
.
A pharmaceutical composition for preventing or treating epilepsy comprising a compound represented by the following formula (1) or a pharmaceutically acceptable salt thereof as an active ingredient:
[Formula 1]
Figure 112020076712278-pat00011
.
제1항에 있어서,
상기 약학적 조성물은 과행동을 완화시키는 것을 특징으로 하는, 뇌전증의 예방 또는 치료용 약학적 조성물.
According to claim 1,
The pharmaceutical composition is a pharmaceutical composition for the prevention or treatment of epilepsy, characterized in that alleviating hyperactivity.
제1항에 있어서,
상기 약학적 조성물은 신경세포의 활성화를 억제시키는 것을 특징으로 하는, 뇌전증의 예방 또는 치료용 약학적 조성물.
According to claim 1,
The pharmaceutical composition is a pharmaceutical composition for preventing or treating epilepsy, characterized in that it inhibits the activation of nerve cells.
제3항에 있어서,
상기 신경세포의 활성화는 펜틸렌테트라졸(pentylenetetrazol)에 의해 유발된 것을 특징으로 하는, 뇌전증의 예방 또는 치료용 약학적 조성물.
4. The method of claim 3,
A pharmaceutical composition for the prevention or treatment of epilepsy, characterized in that the activation of the nerve cells is induced by pentylenetetrazol.
제3항에 있어서,
상기 약학적 조성물은 뇌의 인산화 ERK1/2 단백질(p-extracellular signal-regulated kinase-1/2, pERK1/2) 양을 감소시키는 것을 특징으로 하는, 뇌전증의 예방 또는 치료용 약학적 조성물.
4. The method of claim 3,
The pharmaceutical composition is a pharmaceutical composition for the prevention or treatment of epilepsy, characterized in that it reduces the amount of phosphorylated ERK1/2 protein (p-extracellular signal-regulated kinase-1/2, pERK1/2) in the brain.
제1항에 있어서,
상기 약학적 조성물은 뇌파 신호의 파워(power)를 감소시키는 것을 특징으로 하는, 뇌전증의 예방 또는 치료용 약학적 조성물.
According to claim 1,
The pharmaceutical composition is a pharmaceutical composition for the prevention or treatment of epilepsy, characterized in that it reduces the power (power) of the EEG signal.
제1항에 있어서,
상기 약학적 조성물은 전압의존성 나트륨전류의 크기를 억제시키는 것을 특징으로 하는, 뇌전증의 예방 또는 치료용 약학적 조성물.
According to claim 1,
The pharmaceutical composition is a pharmaceutical composition for the prevention or treatment of epilepsy, characterized in that it suppresses the magnitude of the voltage-dependent sodium current.
제1항에 있어서,
상기 약학적 조성물은 전압의존성 나트륨통로 불활성화를 촉진시키는 것을 특징으로 하는, 뇌전증의 예방 또는 치료용 약학적 조성물.
According to claim 1,
The pharmaceutical composition is a pharmaceutical composition for preventing or treating epilepsy, characterized in that it promotes voltage-dependent sodium channel inactivation.
제1항에 있어서,
상기 약학적 조성물은 전압의존성 나트륨통로의 불활성화로부터의 회복을 느리게 하는 것을 특징으로 하는, 뇌전증의 예방 또는 치료용 약학적 조성물.
According to claim 1,
The pharmaceutical composition is a pharmaceutical composition for the prevention or treatment of epilepsy, characterized in that it slows recovery from inactivation of voltage-dependent sodium channels.
제1항에 있어서,
상기 약학적 조성물은 억제성 신경전달물질(inhibitory neurotransmitter) 분비를 증가시키는 것을 특징으로 하는, 뇌전증의 예방 또는 치료용 약학적 조성물.
According to claim 1,
The pharmaceutical composition is a pharmaceutical composition for preventing or treating epilepsy, characterized in that it increases the secretion of inhibitory neurotransmitters.
제10항에 있어서,
상기 억제성 신경전달물질은 세린, 페닐알라닌, 타이로신, 도파민, 글루타민, 아세틸콜린, 콜린, 글리신, 베타인, 글루탐민산, 노르에피네프린, 세로토닌, 히스타민 및 γ-아미노부틸산로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는, 뇌전증의 예방 또는 치료용 약학적 조성물.
11. The method of claim 10,
The inhibitory neurotransmitter is 1 selected from the group consisting of serine, phenylalanine, tyrosine, dopamine, glutamine, acetylcholine, choline, glycine, betaine, glutamic acid, norepinephrine, serotonin, histamine and γ-aminobutyric acid A pharmaceutical composition for the prevention or treatment of epilepsy, characterized in that more than one species.
하기 화학식 1로 표시되는 화합물 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염을 유효성분으로 함유하는 뇌전증의 예방 또는 개선용 건강기능식품:
[화학식 1]
Figure 112020076712278-pat00012
.
A health functional food for preventing or improving epilepsy containing a compound represented by the following formula (1) or a pharmaceutically acceptable salt thereof as an active ingredient:
[Formula 1]
Figure 112020076712278-pat00012
.
KR1020200091203A 2020-07-22 2020-07-22 Pharmaceutical composition for preventing or treating epilepsy containing 4-(2-chloro-4-fluorobenzyl)-3-(2-thienyl)-1,2,4-oxadiazol-5(4H)-one as an active ingredient KR102314995B1 (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
European Journal of Medicinal Chemistry, 42, 873-879, 2007. *
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