KR102328471B1 - Composition for preventing or treating diabetic neuropathy comprising LCN2 inhibitor - Google Patents

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Abstract

본 발명은 LCN2 저해제를 유효성분으로 포함하는 당뇨성 신경손상질환 예방 또는 치료용 조성물에 대한 것으로, 본 발명자들은 스트렙토조토신 유도 당뇨병 마우스의 좌골 신경(sciatic nerve) 및 배근 신경절(dorsal root ganglia; DRG)에서 LCN2의 발현이 증가되었고, LCN2 유전자를 결핍시키면 당뇨성 신경손상질환의 증상이 개선되는 것을 확인하였다. 이에 본 발명에서는 LCN2 억제제가 당뇨병성 신경손상질환, 구체적으로 통증, 저린감, 무감각, 쥐가 남, 족부궤양, 안정 시 빈맥, 기립성 저혈압(어지러움, 현기증, 실신, 시력장애, 쇠약감, 두통), 심장탈신경증후군, 변비, 당뇨병성설사, 방광기능이상, 성기능장애, 체온조절장애, 저혈당무감지증, 동공기능장애와 같은 증상의 예방 및 치료제로 유용할 것이라는 가능성을 제시하였다. The present invention relates to a composition for preventing or treating diabetic nerve damage disease comprising an LCN2 inhibitor as an active ingredient. ), the expression of LCN2 was increased, and it was confirmed that the symptoms of diabetic nerve damage disease were improved when the LCN2 gene was deficient. Therefore, in the present invention, the LCN2 inhibitor is a diabetic nerve damage disease, specifically pain, numbness, numbness, rats, foot ulcers, tachycardia at rest, orthostatic hypotension (dizziness, dizziness, syncope, visual disturbance, weakness, headache) , suggested the possibility that it will be useful as a preventive and therapeutic agent for symptoms such as cardiac denervation syndrome, constipation, diabetic diarrhea, bladder dysfunction, sexual dysfunction, thermoregulation disorder, hypoglycemia anaesthesia, and pupil dysfunction.

Description

LCN2 저해제를 유효성분으로 포함하는 당뇨성 신경손상질환 예방 또는 치료용 조성물{Composition for preventing or treating diabetic neuropathy comprising LCN2 inhibitor}Composition for preventing or treating diabetic neuropathy comprising LCN2 inhibitor as an active ingredient

본 발명은 리포칼린 2(Lipocalin-2; LCN2) 저해제를 유효성분으로 포함하는 당뇨성 신경손상질환 예방 또는 치료용 조성물에 대한 것이다.The present invention relates to a composition for preventing or treating diabetic nerve damage disease comprising a lipocalin-2 (Lipocalin-2; LCN2) inhibitor as an active ingredient.

당뇨성 신경손상질환(Diabetic neuropathy; DN)은 지속적인 고혈당으로 인한 신경 손상을 특징으로 하는 임상 증후군이다. 여러 연구 결과, 신경손상 질환에 이르는 구조적 및 기능적 신경 손상을 야기하는데 여러 수준에서 상호작용하여, 지속적인 고혈당과 염증 경로 사이의 밀접한 관련성이 있다는 것이 밝혀졌다. 불운하게도, 현재 당뇨성 신경손상질환에 대해 FDA-승인된 효과적인 치료법은 없으며, 당뇨성 신경손상질환의 진행 과정을 변경시키기 위한 임상 시험은 모두 실패하였다. 더구나, 당뇨성 신경손상질환의 병리 기작에 대한 이해 부족으로 표적 치료제의 개발도 지체되고 있다. 이러한 관점에서, 당뇨성 신경손상질환의 발병 기작을 이해하는 것은 이를 치료하기 위한 새로운 표적을 탐색하는데 있어 중요하다. Diabetic neuropathy (DN) is a clinical syndrome characterized by nerve damage caused by persistent hyperglycemia. Several studies have revealed a close link between persistent hyperglycemia and inflammatory pathways, interacting at multiple levels in causing structural and functional nerve damage leading to neurodegenerative diseases. Unfortunately, there is currently no FDA-approved effective treatment for diabetic neuropathy, and all clinical trials to alter the course of diabetic neuropathy have failed. Moreover, the development of targeted therapeutics has been delayed due to a lack of understanding of the pathological mechanisms of diabetic nerve damage disease. From this point of view, understanding the pathogenesis of diabetic nerve damage disease is important in exploring new targets for treating it.

호중구 젤라티네이즈-관련 리포칼린(Neutrophil gelatinase-associated lipocalin) 또는 LCN2는 25-kDa 단백질로서, 리포칼린 슈퍼패밀리 멤버에 속한다. 최근, 여러 질환 모델에서 LCN2는 무균성 신경염증의 신규 표지자, 대식세포 분극화의 조절자, 퍼록시좀 증식자-활성 수용체-감마의 조절자로서 보고되었다. 한편, 동물 및 인간 개체 모두에 있어, LCN2는 여러 대사 장애에서 상향 조절되는 신규 염증 마커로서 보고되었다. 다만, 당뇨병에 따른 말초신경계(peripheral nervous system; PNS)에 있어서, LCN2 발현에 대한 영향은 완전히 연구되고 있지 않다. 최근, 당뇨병 동물에서의 신경염증에 대해 보고되었고, 여러 질환 모델에서 염증성 미세환경이 신경퇴행성 표현형과 관련되어 있다고 보고되었다. 또한, LCN2가 자가면역 뇌척수염 및 시신경염과 같은 탈수초성 질환의 발병에 중요한 역할을 한다는 것은 이미 보고되었다. 또 다른 연구에 따르면, 여러 동물 모델에서 LCN2는 과민성 통증의 발병에 기여하는 것으로 나타났다. LCN2는 염증, 통증, 수초화(myelination) 및 신경퇴행의 조절자로 보고되었으나, 당뇨성 신경손상질환과의 관련성에 대해서는 현재까지 알려진 바 없다. Neutrophil gelatinase-associated lipocalin or LCN2 is a 25-kDa protein and belongs to a member of the lipocalin superfamily. Recently, in several disease models, LCN2 was reported as a novel marker of aseptic neuroinflammation, a modulator of macrophage polarization, and a modulator of peroxisome proliferator-activated receptor-gamma. Meanwhile, in both animals and human subjects, LCN2 has been reported as a novel inflammatory marker that is up-regulated in several metabolic disorders. However, in the peripheral nervous system (PNS) according to diabetes, the effect on LCN2 expression has not been fully studied. Recently, neuroinflammation in diabetic animals has been reported, and it has been reported that the inflammatory microenvironment is associated with a neurodegenerative phenotype in several disease models. In addition, it has already been reported that LCN2 plays an important role in the pathogenesis of demyelinating diseases such as autoimmune encephalomyelitis and optic neuritis. Another study showed that LCN2 contributes to the pathogenesis of hypersensitivity pain in several animal models. LCN2 has been reported to be a modulator of inflammation, pain, myelination and neurodegeneration, but its association with diabetic nerve damage disease has not been known so far.

한국등록특허 제10-1576606호 (2015.12.04. 등록)Korean Patent No. 10-1576606 (Registered on Dec. 4, 2015)

이에, 본 발명에서는 LCN2 발현 또는 활성 억제제를 유효성분으로 함유하는 당뇨성 신경손상질환 예방, 개선 또는 치료용 조성물을 제공하는 데에 그 목적이 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a composition for preventing, improving or treating diabetic nerve damage disease containing an LCN2 expression or activity inhibitor as an active ingredient.

본 발명은 LCN2 발현 또는 활성 억제제를 유효성분으로 함유하는 당뇨성 신경손상질환 예방 또는 치료용 약학조성물을 제공한다.The present invention provides a pharmaceutical composition for preventing or treating diabetic nerve damage disease containing an LCN2 expression or activity inhibitor as an active ingredient.

또한, 본 발명은 LCN2 발현 또는 활성 억제제를 유효성분으로 함유하는 당뇨성 신경손상질환 예방 또는 개선용 건강기능식품 조성물을 제공한다.In addition, the present invention provides a health functional food composition for preventing or improving diabetic nerve damage disease containing an LCN2 expression or activity inhibitor as an active ingredient.

본 발명은 LCN2 저해제를 유효성분으로 포함하는 당뇨성 신경손상질환 예방 또는 치료용 조성물에 대한 것으로, 본 발명자들은 스트렙토조토신 유도 당뇨병 마우스의 좌골 신경(sciatic nerve) 및 배근 신경절(dorsal root ganglia; DRG)에서 LCN2의 발현이 증가되었고, LCN2 유전자를 결핍시키면 당뇨성 신경손상질환의 증상이 개선되는 것을 확인하였다. 이에 본 발명에서는 LCN2 억제제가 당뇨병성 신경손상질환, 구체적으로 통증, 저린감, 무감각, 쥐가 남, 족부궤양, 안정 시 빈맥, 기립성 저혈압(어지러움, 현기증, 실신, 시력장애, 쇠약감, 두통), 심장탈신경증후군, 변비, 당뇨병성설사, 방광기능이상, 성기능장애, 체온조절장애, 저혈당무감지증, 동공기능장애와 같은 증상의 예방 및 치료제로 유용할 것이라는 가능성을 제시하였다. The present invention relates to a composition for preventing or treating diabetic nerve damage disease comprising an LCN2 inhibitor as an active ingredient. ), the expression of LCN2 was increased, and it was confirmed that the symptoms of diabetic nerve damage disease were improved when the LCN2 gene was deficient. Therefore, in the present invention, the LCN2 inhibitor is a diabetic nerve damage disease, specifically pain, numbness, numbness, rats, foot ulcers, tachycardia at rest, orthostatic hypotension (dizziness, dizziness, syncope, visual disturbance, weakness, headache) , suggested the possibility that it will be useful as a preventive and therapeutic agent for symptoms such as cardiac denervation syndrome, constipation, diabetic diarrhea, bladder dysfunction, sexual dysfunction, thermoregulation disorder, hypoglycemia anaesthesia, and pupil dysfunction.

도 1은 당뇨병 마우스의 좌골 신경 및 후근신경절(dorsal root ganglion; DRG) 내 LCN2의 발현 결과를 나타낸다. MLDS 투여 8주 후, 좌골 신경 및 DRG 내 LCN2 단백질의 발현을 웨스턴 블랏 분석을 통해 측정하였다(A 및 B). HDS 투여 3주 후, 상기 조직에서 유사한 수준의 LCN2 단백질 상향 조절을 검출하였다(C 및 D). *p < 0.05 versus 비히클-처리 대조군 동물; Student's t-test; 각 그룹당 n=3; 데이터는 평균 ± SEM으로 나타냈다. MLDS, 저농도의 STZ를 다중 투여; HDS, 고농도의 STZ를 단일 투여; LCN2, 리포칼린-2(Lipocalin-2); w, 주(weeks); SEM, 평균의 표준편차(standard error of the mean).
도 2는 당뇨 유도 후 좌골 신경 및 DRG의 아교세포 상에 동시-위치하는 LCN2에 대한 결과를 나타낸다. MLDS 투여 8주 후, 좌골 신경 및 DRG 조직에서 S100(슈반세포 및 위성 아교세포 마커)과 동시-위치하는 LCN2에 대한 결과이다(A 및 B). 화살표는 이중-표지된 세포를 나타낸다. 스케일 바: 100 ㎛(좌골 신경 조직) 및 50㎛ (DRG 조직). MLDS, 저농도의 STZ를 다중 투여; LCN2, 리포칼린-2(Lipocalin-2); S100, S100 칼슘-결합 단백질 B; w, 주(weeks).
도 3은 당뇨 유도 후 좌골 신경 및 DRG의 염증 반응에 대한 Lcn2 -결핍 효과를 나타낸다. 좌골 신경 및 DRG 내 TNF-α 단백질 함량을 ELISA로 측정하였고, MLDS 투여 8주 후, pg/mg 전체 단백질로 기록하였다(A 및 C). Iba-1 (대식세포 마커)로 침윤된 대식세포를, GFAP로 활성화된 위성 아교세포를, DAPI로 핵을 면역형광염색한 결과이다(B, D 및 E). *p < 0.05 versus 비히클-처리 대조군 동물; #p < 0.05 between the indicated groups; Student's t-test; 각 그룹당 n= 3; 데이터는 평균 ± SEM으로 나타냈다. 스케일 바, 100 ㎛. WT, 야생형(wild type); KO, 넉아웃(knockout); MLDS, 저농도의 STZ를 다중 투여; w, 주(weeks); SEM, 평균의 표준편차(standard error of the mean).
도 4는 당뇨성 신경손상질환에 대한 Lcn2 결핍 효과를 나타낸다. 대조군 및 당뇨병 마우스 유래 대표적인 피부 절편은 PGP9.5 (신경 섬유 마커) 및 collagen IV (표피에서 진피로 분리되는 기저막 마커)로 염색되었다. 표피 내로 통과하는 다중 자유 신경 말단을 가시화하였다(화살표)(A). MLDS 투여 8주 후, 운동 및 감각 신경 전도 속도 (MNCV 및 SNCV)를 측정하였다(B). MLDS 투여 8주 후, 좌골 신경 및 DRG의 H&E 염색을 수행하였다(C 및 E). 당뇨 유도 8주 후, 플루오로미엘린으로 좌골 신경을 면역형광염색 수행하였다(D). *p < 0.05 versus 비히클-처리 대조군 동물; #p < 0.05 between the indicated groups; Student's t-test; 각 그룹당 n= 3; 데이터는 평균 ± SEM으로 나타냈다. 스케일 바, 100 ㎛ (PGP 9.5 및 collagen IV 염색 이미지) 및 50 ㎛ (H&E 및 플루오로미엘린 염색 이미지). WT, 야생형(wild type); KO, 넉아웃(knockout); MLDS, 저농도의 STZ를 다중 투여; w, 주(weeks); SEM, 평균의 표준편차(standard error of the mean).
1 shows the expression results of LCN2 in the sciatic nerve and dorsal root ganglion (DRG) of diabetic mice. After 8 weeks of MLDS administration, the expression of LCN2 protein in the sciatic nerve and DRG was measured by Western blot analysis (A and B). After 3 weeks of HDS administration, similar levels of LCN2 protein upregulation were detected in the tissues (C and D). *p < 0.05 versus vehicle-treated control animals; Student's t-test; n=3 for each group; Data are presented as mean ± SEM. MLDS, multiple doses of low-dose STZ; HDS, a single dose of high-dose STZ; LCN2, Lipocalin-2; w, weeks; SEM, standard error of the mean.
Figure 2 shows the results for LCN2 co-localized on the glial cells of the sciatic nerve and DRG after diabetes induction. Results for LCN2 co-localizing with S100 (Schwann cell and satellite glial marker) in sciatic nerve and DRG tissue after 8 weeks of MLDS administration (A and B). Arrows indicate double-labeled cells. Scale bars: 100 μm (sciatic nerve tissue) and 50 μm (DRG tissue). MLDS, multiple doses of low-dose STZ; LCN2, Lipocalin-2; S100, S100 calcium-binding protein B; w, weeks.
3 shows the effect of Lcn2 - deficiency on the inflammatory response of the sciatic nerve and DRG after diabetes induction. The TNF-α protein content in the sciatic nerve and DRG was measured by ELISA and recorded as pg/mg total protein after 8 weeks of MLDS administration (A and C). These are the results of immunofluorescence staining of macrophages infiltrated with Iba-1 (macrophage marker), satellite glial cells activated with GFAP, and nuclei with DAPI (B, D and E). *p < 0.05 versus vehicle-treated control animals; #p < 0.05 between the indicated groups; Student's t-test; n=3 for each group; Data are presented as mean ± SEM. Scale bar, 100 μm. WT, wild type; KO, knockout; MLDS, multiple doses of low-dose STZ; w, weeks; SEM, standard error of the mean.
Figure 4 is Lcn2 for diabetic nerve damage disease shows a deficiency effect. Representative skin sections from control and diabetic mice were stained with PGP9.5 (a nerve fiber marker) and collagen IV (a basement membrane marker that separates the epidermis from the dermis). Multiple free nerve endings passing into the epidermis were visualized (arrows) (A). After 8 weeks of MLDS administration, motor and sensory nerve conduction velocities (MNCV and SNCV) were measured (B). Eight weeks after MLDS administration, H&E staining of the sciatic nerve and DRG was performed (C and E). Eight weeks after diabetes induction, immunofluorescence staining of the sciatic nerve with fluoromyelin was performed (D). *p < 0.05 versus vehicle-treated control animals; #p < 0.05 between the indicated groups; Student's t-test; n=3 for each group; Data are presented as mean ± SEM. Scale bars, 100 μm (PGP 9.5 and collagen IV stained images) and 50 μm (H&E and fluoromyelin stained images). WT, wild type; KO, knockout; MLDS, multiple doses of low-dose STZ; w, weeks; SEM, standard error of the mean.

이에, 본 발명자들은 말초신경계에서의 LCN2 발현을 확인하고, 당뇨성 신경손상질환의 진행에 있어 이의 병리학적 역할을 평가하기 위해서, 스트렙토조토신(streptozotocin; STZ) 유도된 당뇨병 마우스 모델을 사용하였다. 본 발명자들은 당뇨성 신경손상질환에 대한 신규 약물 개발에 있어, LCN2가 새로운 잠재적 표적이라는 점을 확인하고 본 발명을 완성하였다. Accordingly, the present inventors used a streptozotocin (STZ)-induced diabetic mouse model to confirm LCN2 expression in the peripheral nervous system and evaluate its pathological role in the progression of diabetic nerve injury disease. The present inventors have completed the present invention by confirming that LCN2 is a new potential target in the development of a new drug for diabetic nerve damage disease.

본 발명은 LCN2 발현 또는 활성 억제제를 유효성분으로 함유하는 당뇨성 신경손상질환 예방 또는 치료용 약학조성물을 제공한다.The present invention provides a pharmaceutical composition for preventing or treating diabetic nerve damage disease containing an LCN2 expression or activity inhibitor as an active ingredient.

상세하게는, 상기 LCN2 발현 억제제는 Lcn2 유전자의 mRNA에 상보적으로 결합하는 안티센스 뉴클레오타이드, 작은 간섭 RNA(small interfering RNA; siRNA) 또는 짧은 헤어핀 RNA(short hairpin RNA; shRNA)일 수 있고, 상기 LCN2 활성 억제제는 LCN2 단백질에 특이적으로 결합하는 화합물, 펩티드, 펩티드 미메틱스, 앱타머, 항체 또는 천연물일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Specifically, the LCN2 expression inhibitor may be an antisense nucleotide complementary to mRNA of the Lcn2 gene, small interfering RNA (siRNA) or short hairpin RNA (shRNA), and the LCN2 activity The inhibitor may be a compound, peptide, peptide mimetics, aptamer, antibody, or natural product that specifically binds to the LCN2 protein, but is not limited thereto.

바람직하게는, 상기 당뇨성 신경손상질환은 당뇨에 의한 통증, 저린감, 무감각, 쥐가 남, 족부궤양, 안정 시 빈맥, 기립성 저혈압, 심장탈신경증후군, 변비, 당뇨병성설사, 방광기능이상, 성기능장애, 체온조절장애, 저혈당무감지증 또는 동공기능장애일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.Preferably, the diabetic nerve damage disease is pain due to diabetes, numbness, numbness, rats, foot ulcers, tachycardia at rest, orthostatic hypotension, cardiac denervation syndrome, constipation, diabetic diarrhea, bladder dysfunction , sexual dysfunction, thermoregulation disorder, hypoglycemia anaphylaxis, or pupil dysfunction, but is not limited thereto.

본 발명의 약학 조성물은 화학물질, 뉴클레오타이드, 안티센스, siRNA 올리고뉴클레오타이드 및 천연물 추출물을 유효성분으로 포함할 수 있다. 본 발명의 약학 조성물 또는 복합 제제는 유효 성분 이외에 약제학적으로 적합하고 생리학적으로 허용되는 보조제를 사용하여 제조될 수 있으며, 상기 보조제로는 부형제, 붕해제, 감미제, 결합제, 피복제, 팽창제, 윤활제, 활택제 또는 향미제 등의 가용화제를 사용할 수 있다. 본 발명의 약학 조성물은 투여를 위해서 유효 성분 이외에 추가로 약제학적으로 허용 가능한 담체를 1 종 이상 포함하여 약학 조성물로 바람직하게 제제화할 수 있다. 액상 용액으로 제제화되는 조성물에 있어서 허용 가능한 약제학적 담체로는, 멸균 및 생체에 적합한 것으로서, 식염수, 멸균수, 링거액, 완충 식염수, 알부민 주사용액, 덱스트로즈 용액, 말토 덱스트린 용액, 글리세롤, 에탄올 및 이들 성분 중 1 성분 이상을 혼합하여 사용할 수 있으며, 필요에 따라 항산화제, 완충액, 정균제 등 다른 통상의 첨가제를 첨가할 수 있다. 또한 희석제, 분산제, 계면활성제, 결합제 및 윤활제를 부가적으로 첨가하여 수용액, 현탁액, 유탁액 등과 같은 주사용 제형, 환약, 캡슐, 과립 또는 정제로 제제화할 수 있다. The pharmaceutical composition of the present invention may include chemicals, nucleotides, antisense, siRNA oligonucleotides, and natural extracts as active ingredients. The pharmaceutical composition or combination formulation of the present invention may be prepared using a pharmaceutically suitable and physiologically acceptable adjuvant in addition to the active ingredient, and the adjuvant includes an excipient, a disintegrant, a sweetener, a binder, a coating agent, a swelling agent, and a lubricant. , a solubilizing agent such as a lubricant or flavoring agent may be used. The pharmaceutical composition of the present invention may be preferably formulated into a pharmaceutical composition including one or more pharmaceutically acceptable carriers in addition to the active ingredient for administration. In the composition formulated as a liquid solution, acceptable pharmaceutical carriers are sterile and biocompatible, and include saline, sterile water, Ringer's solution, buffered saline, albumin injection, dextrose solution, maltodextrin solution, glycerol, ethanol and One or more of these components may be mixed and used, and other conventional additives such as antioxidants, buffers, and bacteriostats may be added as needed. In addition, diluents, dispersants, surfactants, binders and lubricants may be additionally added to form an injectable formulation such as an aqueous solution, suspension, emulsion, etc., pills, capsules, granules or tablets.

본 발명의 약학 조성물의 약제 제제 형태는 과립제, 산제, 피복정, 정제, 캡슐제, 좌제, 시럽, 즙, 현탁제, 유제, 점적제 또는 주사 가능한 액제 및 활성 화합물의 서방출형 제제 등이 될 수 있다. 본 발명의 약학 조성물은 정맥내, 동맥내, 복강내, 근육내, 동맥내, 복강내, 흉골내, 경피, 비측내, 흡입, 국소, 직장, 경구, 안구내 또는 피내 경로를 통해 통상적인 방식으로 투여할 수 있다. 본 발명의 약학 조성물의 유효성분의 유효량은 질환의 예방 또는 치료 요구되는 양을 의미한다. 따라서, 질환의 종류, 질환의 중증도, 조성물에 함유된 유효 성분 및 다른 성분의 종류 및 함량, 제형의 종류 및 환자의 연령, 체중, 일반 건강 상태, 성별 및 식이, 투여 시간, 투여 경로 및 조성물의 분비율, 치료 기간, 동시 사용되는 약물을 비롯한 다양한 인자에 따라 조절될 수 있다. 이에 제한되는 것은 아니나, 예컨대, 성인의 경우, 1일 1회 내지 수회 투여시, 본 발명의 조성물은 1일 1회 내지 수회 투여시, 화합물일 경우 0.1ng/kg~10g/kg, 폴리펩타이드, 단백질 또는 항체일 경우 0.1ng/kg~10g/kg, 안티센스 뉴클레오타이드, siRNA, shRNAi, miRNA일 경우 0.01ng/kg~10g/kg의 용량으로 투여할 수 있다. The pharmaceutical formulation of the pharmaceutical composition of the present invention may be granules, powders, coated tablets, tablets, capsules, suppositories, syrups, juices, suspensions, emulsions, drops or injectable solutions, sustained-release formulations of the active compound, etc. can The pharmaceutical composition of the present invention may be administered in a conventional manner via intravenous, intraarterial, intraperitoneal, intramuscular, intraarterial, intraperitoneal, intrasternal, transdermal, intranasal, inhalational, topical, rectal, oral, intraocular or intradermal routes. can be administered as The effective amount of the active ingredient of the pharmaceutical composition of the present invention means an amount required for prevention or treatment of a disease. Therefore, the type of disease, the severity of the disease, the type and content of the active ingredient and other ingredients contained in the composition, the type of dosage form and the age, weight, general health status, sex and diet of the patient, administration time, administration route and composition It can be adjusted according to various factors including secretion rate, duration of treatment, and drugs used at the same time. Although not limited thereto, for example, in the case of an adult, when administered once to several times a day, the composition of the present invention is administered once to several times a day, in the case of a compound 0.1ng/kg to 10g/kg, polypeptide, In the case of protein or antibody, it can be administered at a dose of 0.1 ng/kg to 10 g/kg, and in the case of antisense nucleotides, siRNA, shRNAi, or miRNA, 0.01 ng/kg to 10 g/kg.

또한, 본 발명은 LCN2 발현 또는 활성 억제제를 유효성분으로 함유하는 당뇨성 신경손상질환 예방 또는 개선용 건강기능식품 조성물을 제공한다.In addition, the present invention provides a health functional food composition for preventing or improving diabetic nerve damage disease containing an LCN2 expression or activity inhibitor as an active ingredient.

상세하게는, 상기 LCN2 발현 억제제는 Lcn2 유전자의 mRNA에 상보적으로 결합하는 안티센스 뉴클레오타이드, 작은 간섭 RNA(small interfering RNA; siRNA) 또는 짧은 헤어핀 RNA(short hairpin RNA; shRNA)일 수 있고, 상기 LCN2 활성 억제제는 LCN2 단백질에 특이적으로 결합하는 화합물, 펩티드, 펩티드 미메틱스, 앱타머, 항체 또는 천연물일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Specifically, the LCN2 expression inhibitor may be an antisense nucleotide complementary to mRNA of the Lcn2 gene, small interfering RNA (siRNA) or short hairpin RNA (shRNA), and the LCN2 activity The inhibitor may be a compound, peptide, peptide mimetics, aptamer, antibody, or natural product that specifically binds to the LCN2 protein, but is not limited thereto.

바람직하게는, 상기 당뇨성 신경손상질환은 당뇨에 의한 통증, 저린감, 무감각, 쥐가 남, 족부궤양, 안정 시 빈맥, 기립성 저혈압, 심장탈신경증후군, 변비, 당뇨병성설사, 방광기능이상, 성기능장애, 체온조절장애, 저혈당무감지증 또는 동공기능장애일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.Preferably, the diabetic nerve damage disease is pain due to diabetes, numbness, numbness, rats, foot ulcers, tachycardia at rest, orthostatic hypotension, cardiac denervation syndrome, constipation, diabetic diarrhea, bladder dysfunction , sexual dysfunction, thermoregulation disorder, hypoglycemia anaphylaxis, or pupil dysfunction, but is not limited thereto.

본 발명의 건강기능식품 조성물은 분말, 과립, 정제, 캡슐, 시럽 또는 음료의 형태로 제공될 수 있으며, 상기 건강기능식품 조성물은 유효성분 이외에 다른 식품 또는 식품 첨가물과 함께 사용되고, 통상적인 방법에 따라 적절하게 사용될 수 있다. 유효성분의 혼합양은 그의 사용 목적 예를 들어 예방, 건강 또는 치료적 처치에 따라 적합하게 결정될 수 있다.The health functional food composition of the present invention may be provided in the form of powder, granule, tablet, capsule, syrup or beverage, and the health functional food composition is used together with other foods or food additives in addition to the active ingredient, according to a conventional method. can be used appropriately. The mixed amount of the active ingredient may be suitably determined according to the intended use thereof, for example, prophylactic, health or therapeutic treatment.

상기 건강기능식품 조성물에 함유된 유효성분의 유효용량은 상기 약학조성물의 유효용량에 준해서 사용할 수 있으나, 건강 및 위생을 목적으로 하거나 또는 건강 조절을 목적으로 하는 장기간의 섭취의 경우에는 상기 범위 이하일 수 있으며, 유효성분은 안전성 면에서 아무런 문제가 없기 때문에 상기 범위 이상의 양으로도 사용될 수 있음은 확실하다.The effective dose of the active ingredient contained in the health functional food composition may be used according to the effective dose of the pharmaceutical composition, but in the case of long-term intake for health and hygiene or health control, it should be less than or equal to the above range. It is certain that the active ingredient can be used in an amount greater than the above range because there is no problem in terms of safety.

상기 건강식품의 종류에는 특별한 제한이 없고, 예로는 육류, 소세지, 빵, 쵸코렛, 캔디류, 스넥류, 과자류, 피자, 라면, 기타 면류, 껌류, 아이스크림류를 포함한 낙농제품, 각종 스프, 음료수, 차, 드링크제, 알콜 음료 및 비타민 복합제 등을 들 수 있다.The type of health food is not particularly limited, and examples include meat, sausage, bread, chocolate, candy, snacks, confectionery, pizza, ramen, other noodles, gum, dairy products including ice cream, various soups, beverages, tea, drinks, alcoholic beverages, vitamin complexes, and the like.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 다만 하기의 실시예는 본 발명의 내용을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, to help the understanding of the present invention, examples will be described in detail. However, the following examples are merely illustrative of the contents of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to the following examples. The embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those of ordinary skill in the art.

<실험예><Experimental example>

하기의 실험예들은 본 발명에 따른 각각의 실시예에 공통적으로 적용되는 실험예를 제공하기 위한 것이다.The following experimental examples are intended to provide experimental examples commonly applied to each embodiment according to the present invention.

1. 마우스 사육 및 관리 1. Mice Breeding and Care

수컷 C57BL/6 마우스 (Samtako, Osan, South Korea) 및 순수 C57BL/6 배경의 Lcn2-/- 마우스를 12 시간의 명암 주기(lights on 07:00-19:00)로, 23 ± 2 ℃의 일정한 온도 조건하에서, 음식 및 물은 마음대로 먹을 수 있도록 제공하여 사육하였다. Lcn2-/- 마우스는 Dr. Shizuo Akira (Osaka University, Japan)로부터 제공받았다. 표현형에 있어 배경 효과가 없는 동형접합 동물을 제작하기 위해서, Lcn2+/+ 및 Lcn2-/- 마우스는 C57BL/6 배경에서 8 내지 10 세대 역교배시켰다. 모든 실험은 국립보건원(National Institute of Health)의 동물 관리 가이드라인에 따라 수행하였고, 사용된 동물의 수 및 동물의 고통을 최소화하기 위해 모든 노력을 다하였다. 수컷 Lcn2 야생형 (WT, Lcn2+/+) 및 Lcn2-넉아웃 (KO, Lcn2-/-) 마우스는 8-10주령에 사용되었다.Male C57BL/6 mice (Samtako, Osan, South Korea) and Lcn2 −/- mice on naive C57BL/6 background were treated with a 12 h light/dark cycle (lights on 07:00–19:00) at a constant temperature of 23 ± 2 °C. Under temperature conditions, food and water were provided freely and bred. Lcn2 -/- mouse is Dr. It was provided by Shizuo Akira (Osaka University, Japan). To generate homozygous animals with no background effect on the phenotype, Lcn2 +/+ and Lcn2 −/− mice were backcrossed for 8-10 generations on the C57BL/6 background. All experiments were performed according to the animal care guidelines of the National Institute of Health, and every effort was made to minimize the number of animals used and animal suffering. Male Lcn2 wild-type (WT, Lcn2 +/+) and Lcn2 -knockout (KO, Lcn2 -/-) mice were used at 8-10 weeks of age.

2. 당뇨 유도2. Diabetes Induction

동일 배경 (C57BL/6)을 가진, 연령을 일치시킨 Lcn2-넉아웃 (KO, Lcn2-/-) 마우스 및 Lcn2 야생형 (WT, Lcn2+/+) 마우스를 당뇨성 신경손상질환 연구에 사용하였다. 이전에 보고된 2개의 실험 프로토콜을 약간 변형시켜, 당뇨 유도에 사용하였다. 첫째로, 저농도의 STZ를 다중 투여하여 (MLDS; 40 mg STZ/kg 체중으로 5 일 연속), 췌장 β-세포독성 효과 및 STZ-특이적 T-세포 의존성 면역 반응을 모두 유도하였다. 둘째로, 고농도의 STZ를 단일 투여하여 (HDS; 150 mg/kg 체중), 췌장 β-세포에 직접적인 독성을 유발시켰는데, 이는 48-72 h 내에 괴사를 일으키고, 영구적인 고혈당을 유도시킨다. STZ 투여 첫 날을 day 0으로 명명하였다. 투여 3일 후, 꼬리 정맥으로부터 혈액 샘플을 수집하였고, SD CodeFreeTM glucometer (SD Biosensor Inc., Suwon, Korea)를 사용하여 당혈증(glycemia)을 측정하였다. 공복혈당 수치가 >260 mg/dl인 동물은 당뇨로 판단하였다. Age-matched Lcn2 -knockout (KO, Lcn2 -/-) mice and Lcn2 wild-type (WT, Lcn2 +/+) mice of the same background (C57BL/6) were used for the study of diabetic neuropathy. Two previously reported experimental protocols were slightly modified and used for diabetes induction. First, multiple administrations of low concentrations of STZ (MLDS; 40 mg STZ/kg body weight for 5 consecutive days) induced both pancreatic β-cytotoxic effects and STZ-specific T-cell dependent immune responses. Second, a single administration of a high concentration of STZ (HDS; 150 mg/kg body weight) induced direct toxicity to pancreatic β-cells, which caused necrosis within 48-72 h and induces permanent hyperglycemia. The first day of STZ administration was designated day 0. Three days after administration, blood samples were collected from the tail vein, and glycemia was measured using an SD CodeFree™ glucometer (SD Biosensor Inc., Suwon, Korea). Animals with a fasting blood glucose level of >260 mg/dl were considered diabetic.

3. 3. 웨스턴western 블랏blot 분석 analysis

단백질 분해효소 및 포스파테이즈 억제제 혼합물 Roche, Basel, Switzerland)이 포함된 단백질 용해 완충액 (20 mM HEPES, pH 7.0, 20 mM NaCl, 10% glycerol, 0.5% Triton X-100)에서, 좌골 신경 및 후근신경절(dorsal root ganglion; DRG) 조직을 균질화시켰고, 4℃에서 13,000g로 15분 동안 원심분리시켰다. 상등액을 새로운 튜브로 옮겼고, BCA kit (Thermo Scientific, Waltham, MA)를 사용하여 농도를 측정하였다. 각 샘플에 대해 동량의 단백질을 폴리아크릴아미드 젤 (12-15 %) 상에 로딩하였다. SDS-PAGE를 통해 분리된 단백질들을 폴리비닐리덴 디플루오라이드 멤브레인(PVDF; Bio-Rad, Hercules, CA) 상에 electrophoretic transfer system (Bio-Rad Laboratories)을 이용하여 전기블랏팅하였고, 멤브레인들은 4℃에서 밤새도록 다음의 1차 항체와 함께 반응시켰다: goat lipocalin-2 (LCN2, 1:500; R&D Systems, Inc., Minneapolis, Canada) 및 mouse anti-α-tubulin (α-tubulin, 1:1000; Sigma-Aldrich, Missouri, United States). 세척 후, 멤브레인을 horseradish peroxidase-접합된 특이 2차 항체 (1:2000; Sigma-Aldrich)로 1시간 동안 반응시켰다. ECL Western blotting detection reagents (Thermo Scientific)로 블랏들을 처리하였고, Micro Chemi system (DNR Bio-imaging Systems, Jerusalem, Israel)으로 분석하였다. sciatic nerve and dorsal root in protein lysis buffer (20 mM HEPES, pH 7.0, 20 mM NaCl, 10% glycerol, 0.5% Triton X-100) containing a mixture of protease and phosphatase inhibitors (Roche, Basel, Switzerland). Dorsal root ganglion (DRG) tissue was homogenized and centrifuged at 13,000 g at 4° C. for 15 minutes. The supernatant was transferred to a new tube and the concentration was measured using a BCA kit (Thermo Scientific, Waltham, MA). Equal amounts of protein were loaded onto polyacrylamide gels (12-15%) for each sample. Proteins separated through SDS-PAGE were electroblotted on a polyvinylidene difluoride membrane (PVDF; Bio-Rad, Hercules, CA) using an electrophoretic transfer system (Bio-Rad Laboratories), and the membranes were separated at 4°C. incubated overnight with the following primary antibodies: goat lipocalin-2 (LCN2, 1:500; R&D Systems, Inc., Minneapolis, Canada) and mouse anti-α-tubulin (α-tubulin, 1:1000; Sigma-Aldrich, Missouri, United States). After washing, the membrane was reacted with horseradish peroxidase-conjugated specific secondary antibody (1:2000; Sigma-Aldrich) for 1 hour. Blots were processed with ECL Western blotting detection reagents (Thermo Scientific) and analyzed with Micro Chemi system (DNR Bio-imaging Systems, Jerusalem, Israel).

4. 효소-결합 면역흡착 분석(Enzyme-linked immunosorbent assay; ELISA) 4. Enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA)

좌골 신경 및 DRG 내 TNF-α 단백질의 수준은 마우스 TNF-α ELISA kit (R&D Systems)를 사용하여 측정하였다. 좌골 신경 또는 DRG 조직을 이용하여, 96-웰 플레이트에서 제조사의 프로토콜에 따라 분석을 수행하였다. 표준화를 위해, 마우스 재조합 TNF-α를 31.3 내지 2000 pg/ml 농도 범위에서 사용하였고, 흡광도는 450 및 540 nm에서 microplate reader (Molecular devices)를 사용하여 측정하였다. 모든 측정은 2번 반복 분석을 통해 얻어냈다.The level of TNF-α protein in the sciatic nerve and DRG was measured using a mouse TNF-α ELISA kit (R&D Systems). Assays were performed according to the manufacturer's protocol in 96-well plates, using either sciatic nerve or DRG tissue. For standardization, mouse recombinant TNF-α was used in a concentration range of 31.3 to 2000 pg/ml, and absorbance was measured at 450 and 540 nm using a microplate reader (Molecular devices). All measurements were obtained through two replicate analyzes.

5. 5. 면역형광분석과Department of Immunofluorescence Analysis 헤마톡실린 및 에오신( Hematoxylin and Eosin ( haematoxylinhaematoxylin and eosin; H&E) 염색 and eosin; H&E) Dyeing

마우스를 깊게 마취시켰고, 0.1 M PBS (pH 7.4)에 녹인 0.9% NaCl 및 4% 파라포름알데히드(paraformaldehyde) 용액을 이용하여, 심장 내 관류-고정에 적용하였다. 분리된 조직은 4% 파라포름알데히드로 24시간 동안 침수(immersion)-고정시켰다. 저온보관을 위해, 좌골 신경 및 DRG를 30% 수크로스로 반응시켰고, OCT 화합물 (Tissue-Tek; Sakura Finetek USA, Torrance, CA)로 포매하였으며, 염색은 이전 보고에서 약간 변형하여 수행하였다(Glia 65(9), 2017, 1471-1490). 조직 절편 (10-μm 두께)은 포스페이트-완충된 식염수(phosphate-buffered saline; PBS)로 헹구었고, 다음의 1차 항체로 밤새도록 반응시켰다: goat lipocalin-2 (LCN2, 1:100; R&D Systems, Inc., Minneapolis, Canada), rabbit anti-ionized calcium-binding adapter molecule 1 (Iba-1, 1:200; Wako, Osaka, Japan), rabbit S100 calcium-binding protein (S100, 1:500; Glostrup, Denmark), rabbit anti-glial fibrillary acidic protein (GFAP, 1:500; Dako, Denmark). 1차 항체로 반응시킨 후, 절편들을 헹구었고, FITC 접합 및 Cy3-접합된 2차 항체 (1:200; Jackson ImmunoResearch, West Grove, PA)로 반응시켰다. 슬라이드를 씻어낸 후, Vectashield mounting medium (Vector Laboratories, Burlingame, CA)로 커버슬립하였다. 플루오로미엘린 염색을 위해, 우선 조직 절편들을 PBS에서 재수화시킨 후, fluoromyelin green fluorescent myelin stain (1:300; Invitrogen, California)으로 상온에서 20분 동안 반응시켰다. 이후, 조직들을 PBS로 10분 동안 각각 3번 씻어냈고, DAPI로 마운팅하였다. 유사하게, 조직들을 Harris' H & E 용액으로 염색시켰다. 추가적으로 면역형광 및 H&E 염색된 조직들은 형광 현미경 및 명시야 현미경을 통해 각각 가시화되었다.Mice were deeply anesthetized, and a solution of 0.9% NaCl and 4% paraformaldehyde dissolved in 0.1 M PBS (pH 7.4) was used for intracardiac perfusion-fixation. The isolated tissue was immersion-fixed with 4% paraformaldehyde for 24 hours. For low-temperature storage, the sciatic nerve and DRG were reacted with 30% sucrose, embedded with an OCT compound (Tissue-Tek; Sakura Finetek USA, Torrance, CA), and staining was performed with a slight modification in the previous report (Glia 65). (9), 2017, 1471-1490). Tissue sections (10-μm thick) were rinsed with phosphate-buffered saline (PBS) and reacted overnight with the following primary antibody: goat lipocalin-2 (LCN2, 1:100; R&D Systems) , Inc., Minneapolis, Canada), rabbit anti-ionized calcium-binding adapter molecule 1 (Iba-1, 1:200; Wako, Osaka, Japan), rabbit S100 calcium-binding protein (S100, 1:500; Glostrup, Denmark), rabbit anti-glial fibrillary acidic protein (GFAP, 1:500; Dako, Denmark). After reaction with primary antibody, sections were rinsed and reacted with FITC-conjugated and Cy3-conjugated secondary antibody (1:200; Jackson ImmunoResearch, West Grove, PA). After washing the slides, coverslips were made with Vectashield mounting medium (Vector Laboratories, Burlingame, CA). For fluoromyelin staining, tissue sections were first rehydrated in PBS, and then reacted with fluoromyelin green fluorescent myelin stain (1:300; Invitrogen, California) at room temperature for 20 minutes. Then, the tissues were washed 3 times each for 10 minutes with PBS and mounted with DAPI. Similarly, tissues were stained with Harris' H & E solution. Additionally, immunofluorescent and H&E-stained tissues were visualized by fluorescence microscopy and bright field microscopy, respectively.

6. 표피 내 신경 섬유 밀도(6. Density of nerve fibers in the epidermis ( Intraepidermalintraepidermal nerve fiber density; nerve fiber density; IENFDIENFD ))

표피 내 신경 섬유 밀도는 뒷발 발바닥에서 실험하였다. 간단히 설명하면, 동물 관류 전에 뒷발의 표면으로부터 발바닥을 수집하였고, 4% 파라포름알데히드에 24 h 동안 고정시켰으며, 수크로스 구배 및 OCT 포매를 통하여 저온보관시켰다. The density of nerve fibers in the epidermis was tested on the sole of the hind paw. Briefly, paw pads were collected from the surface of the hind paws prior to animal perfusion, fixed in 4% paraformaldehyde for 24 h, and cryopreserved via sucrose gradient and OCT embedding.

rabbit anti-protein gene product 9.5 antibody (anti-PGP 9.5, 1:1000; Ultraclone, Isle of Wight, UK) 및 goat collagen IV (collagen IV, 1:200; Southern Biotechnology Associates, Inc., Birmingham, AL)로, 10-μm의 발바닥 절편을 염색시켰다. IENF 밀도 분석은 형광 현미경 (Leica Microsystems, DM2500, Wetzlar, Germany)을 사용하여 수행하였다. 멤브레인을 통과한 후 갈라진 섬유들이 하나의 섬유로 계수되도록, 기저막을 통과시킨 후, 개별적인 IENFs를 계수하였다. 데이터는 밀리미터 길이 당 섬유의 수로 표시하였다. rabbit anti-protein gene product 9.5 antibody (anti-PGP 9.5, 1:1000; Ultraclone, Isle of Wight, UK) and goat collagen IV (collagen IV, 1:200; Southern Biotechnology Associates, Inc., Birmingham, AL) , 10-μm plantar sections were stained. IENF density analysis was performed using a fluorescence microscope (Leica Microsystems, DM2500, Wetzlar, Germany). Individual IENFs were counted after passing through the basement membrane so that the fibers that split after passing through the membrane were counted as one fiber. Data are expressed as the number of fibers per millimeter length.

7. 7. 신경 전도nerve conduction 속도(Nerve conduction velocity; Nerve conduction velocity; NCVNCV ) 측정) measurement

NCV는 좌골 신경에서 측정하였다. 마우스는 케타민 및 자일라진 조합으로 마취시켰고, 가열패드를 사용하여 체온을 37℃로 유지시켰다. 최적 전도도를 위해, 접촉 젤을 사용한 링 전극이 사용되었다. 센싱 전극은 비복근이 최대 직경을 갖는 지점에 위치시켰고, 대조 전극은 센싱 전극 바로 아래 위치시켰다. 운동 신경 전도 속도 (motor nerve conduction velocity; MNCV) 측정을 위해, 센싱 전극으로부터 4 mm 근접 거리 및 16 mm 말단 거리에서 양극성 바늘 전극을 이용하여, 좌골 신경을 단일 초극대 구형파 펄스(0.3Hz 및 1KHz의 저주파 및 고주파 통과 필터 설정으로 5-10mA 및 100ms 지속 시간, 기타 설정으로 지연 시작 0.2s, 최대 반복속도 1 Hz, 반복 1-∞, 펄스 폭 0.02ms)로 자극시켰다. Lab Chart 8 software를 이용하여 개인 컴퓨터를 통해, 복합 운동 활동 전위 (compound motor action potential; CMAP)를 기록하였고 (AD Instruments, Model FE180, Castle Hill, Australia), 증폭, 저장, 표시 및 디지털화시켰다. MNCV (in m/s)는 자극된 전극 사이의 거리를 평균 대기 시간 차이로 나누어 계산하였다. 유사하게, 감각 신경 전도 속도(sensory nerve conduction velocity; SNCV)에 대해서는 자극 부위를 역전시켰고, 좌골 신경은 100ms 지속 시간의 구형파 펄스로 자극시켰다. 복합 근육 활동 전위(compound muscle action potentials)를 기록하였고, SNCV는 기록된 전극 사이의 거리를 평균 대기 시간 차이로 나누어 계산하였다. 모든 측정은 각 그룹으로부터 적어도 3번 반복하였다. NCV was measured in the sciatic nerve. Mice were anesthetized with a combination of ketamine and xylazine, and body temperature was maintained at 37°C using a heating pad. For optimal conductivity, a ring electrode with contact gel was used. The sensing electrode was positioned at the point where the gastrocnemius muscle had the largest diameter, and the control electrode was positioned just below the sensing electrode. For motor nerve conduction velocity (MNCV) measurements, using a bipolar needle electrode at 4 mm proximal distance and 16 mm distal distance from the sensing electrode, the sciatic nerve was subjected to a single supermaximal square wave pulse (at 0.3 Hz and 1 KHz). Stimulation was performed with 5-10 mA and 100 ms duration with low- and high-pass filter settings, with other settings: delay start 0.2 s, maximum repetition rate 1 Hz, repetition 1-∞, pulse width 0.02 ms). Compound motor action potentials (CMAPs) were recorded (AD Instruments, Model FE180, Castle Hill, Australia) via a personal computer using Lab Chart 8 software, amplified, stored, displayed and digitized. MNCV (in m/s) was calculated by dividing the distance between the stimulated electrodes by the difference in mean latency. Similarly, the stimulation site was reversed for sensory nerve conduction velocity (SNCV) and the sciatic nerve was stimulated with square wave pulses of 100 ms duration. Compound muscle action potentials were recorded, and the SNCV was calculated by dividing the distance between the recorded electrodes by the average latency difference. All measurements were repeated at least 3 times from each group.

8. 정량화 및 통계 분석8. Quantification and Statistical Analysis

웨스턴 블랏 밴드 세기를 정량화하기 위해서, ImageJ software (National Institutes of Health, Bethesda, MD)를 사용하였다. 통계 분석은 GraphPad Software (GraphPad Software, La Jolla, CA, USA)로 수행하였다. 모든 결과는 평균 ± 평균의 표준편차(standard errors of the mean; SEM)로 나타냈다. 통계 비교는 Student's t test를 사용하여 수행하였다. 0.05 미만(p < 0.05)의 p 수치에 따른 편차에 대해 통계적 유의성이 있는 것으로 판단하였다.To quantify the Western blot band intensity, ImageJ software (National Institutes of Health, Bethesda, MD) was used. Statistical analysis was performed with GraphPad Software (GraphPad Software, La Jolla, CA, USA). All results were expressed as mean ± standard errors of the mean (SEM). Statistical comparisons were performed using Student's t test. Deviations according to p values of less than 0.05 ( p < 0.05) were judged to have statistical significance.

<< 실시예Example 1> 당뇨병 마우스의 좌골 신경 및 1> The sciatic nerve and DRGDRG 내에서의 within LCN2의of LCN2 발현 향상 expression enhancement

말초 신경손상질환에서 LCN2의 역할을 확인하기 위해서, 우선 본 발명자들은 당뇨 유도 이후 좌골 신경 및 후근신경절(dorsal root ganglion; DRG)에서 LCN2의 발현을 확인하였다. 8주의 MLDS(도 1A 및 도 1B) 및 3주의 HDS (도 1C 및 도 1D) 투여에서, LCN2 단백질은 좌골 신경 및 DRG 조직 모두에서 현저한 증가를 나타냈다. 다음으로, LCN2를 발현하는 좌골 신경 및 DRG에서 세포 형태를 확인하기 위해서, 본 발명자들은 면역염색을 수행하였다. S100과 함께 LCN2를 이중 면역염색한 결과(좌골신경 내 슈반세포 마커 및 DRG 내 위성 아교세포 마커), MLDS 투여 8주 후, LCN2는 주로 좌골신경의 슈반세포 및 DRG의 위성 아교세포에 동시-위치하였다(도 2A 및 도 2B). 이는 당뇨병 동물의 말초신경계(peripheral nervous system; PNS)에서 LCN2를 발현하는 주요 세포 형태가 아교세포라는 것을 나타낸다. 비히클-투여 대조군 동물의 좌골 신경 또는 DRG 조직에서는 LCN2에 대한 의미 있는 면역반응이 관측되지 않았다(도 2A 및 도 2B). 상기 결과는, PNS 내 아교세포를 통해 발현된 LCN2가 당뇨성 신경손상질환의 진행에 있어 관련성이 있다는 것을 뒷받침한다.In order to confirm the role of LCN2 in peripheral nerve damage disease, the present inventors first confirmed the expression of LCN2 in the sciatic nerve and dorsal root ganglion (DRG) after diabetes induction. At 8 weeks of MLDS ( FIGS. 1A and 1B ) and 3 weeks of HDS ( FIGS. 1C and 1D ) administration, LCN2 protein showed a significant increase in both sciatic nerve and DRG tissues. Next, in order to confirm the cell morphology in the sciatic nerve and DRG expressing LCN2, the present inventors performed immunostaining. As a result of double immunostaining of LCN2 with S100 (Schwann cell marker in sciatic nerve and satellite glia marker in DRG), 8 weeks after MLDS administration, LCN2 was co-localized mainly in Schwann cells of the sciatic nerve and satellite glia of DRG. (FIGS. 2A and 2B). This indicates that the major cell type expressing LCN2 in the peripheral nervous system (PNS) of diabetic animals is glia. No significant immune response to LCN2 was observed in the sciatic nerve or DRG tissue of vehicle-administered control animals ( FIGS. 2A and 2B ). These results support that LCN2 expressed through glial cells in the PNS is involved in the progression of diabetic nerve injury disease.

<< 실시예Example 2> 2> Lcn2Lcn2 결핍에 의한 당뇨 유도 후 좌골 신경 및 Sciatic nerve and sciatic nerve after induction of diabetes by deficiency DRGDRG 내 염증 반응 약화 weaken my inflammatory response

본 발명에서, 당뇨 유도에 의해 좌골 신경 및 DRG 조직 모두에서 TNF-α 단백질의 발현을 현저하게 증가시킨 반면, Lcn2 KO 마우스에서는 TNF-α 발현을 상당히 약화시켰다. 비히클-투여 대조군 그룹에서는 염증 사이토카인의 유도가 관측되지 않았다(도 3A 및 도 3B). 더구나, 이전에 LCN2 단백질은 케모카인 유도인자로 작용하고, 추가적인 염증성 면역세포를 수집하여 신경염증을 증폭시키는 것으로 보고되었다. 이에, 본 발명자들은 대식세포를 표지하기 위해서 좌골 신경 조직을 anti-Iba-1로 면역염색하였다. 면역형광분석 결과, MLDS 투여 8주 후에 좌골 신경 내 대식세포의 침윤이 확인되었다. Lcn2-결핍 마우스의 당뇨성 좌골 신경 내에서 Iba-1-양성 대식세포는 상당히 감소하였다(도 3B). 유사하게, 본 발명자들은 당뇨병 마우스의 DRG 조직에서 위성 아교세포의 활성 및 대식세포 침윤을 관측하였는데, Lcn2 결핍에 의해 약화되는 것을 확인하였다(도 3D 및 도 3E). 종합하면, 상기 결과는 당뇨 상태에서 LCN2가 당뇨성 신경손상질환의 진행에 필요 조건인 염증 사이토카인의 유도 및 염증성 침윤에 중요한 역할을 한다는 것을 뒷받침한다.In the present invention, the expression of TNF-α protein was significantly increased in both sciatic nerve and DRG tissues by diabetes induction, whereas TNF-α expression was significantly attenuated in Lcn2 KO mice. Induction of inflammatory cytokines was not observed in the vehicle-administered control group ( FIGS. 3A and 3B ). Moreover, it was previously reported that LCN2 protein acts as a chemokine inducer and amplifies neuroinflammation by collecting additional inflammatory immune cells. Accordingly, the present inventors immunostained the sciatic nerve tissue with anti-Iba-1 to label macrophages. As a result of immunofluorescence analysis, macrophage infiltration into the sciatic nerve was confirmed 8 weeks after MLDS administration. Iba-1-positive macrophages in the diabetic sciatic nerve of Lcn2-deficient mice were significantly reduced ( FIG. 3B ). Similarly, the present inventors observed satellite glia activity and macrophage infiltration in DRG tissues of diabetic mice, and confirmed that they were attenuated by Lcn2 deficiency ( FIGS. 3D and 3E ). Taken together, these results support that LCN2 plays an important role in the induction of inflammatory cytokines and inflammatory infiltration, which are necessary conditions for the progression of diabetic nerve injury in the diabetic state.

<< 실시예Example 3> 3> Lcn2Lcn2 결핍에 의한 당뇨병 마우스의 좌골 신경 및 Sciatic nerve and sciatic nerve in diabetic mice due to deficiency DRGDRG 내 당뇨성 신경손상질환 표현형 약화 Weakening of the phenotype of my diabetic nerve injury disease

좌골 신경 및 DRG 모두에서의 LCN2 발현 및 염증 반응에 기초하여, 본 발명자들은 MLDS 투여 8주 후, WT 및 Lcn2 KO 마우스 사이의 신경손상질환 표현형을 비교하였다. 이를 위해, 본 발명자들은 우선 뒷발 조직의 면역염색을 수행하여, 표피 내 신경 섬유 밀도를 측정하였다. 본 발명자들은 신경 말단에 존재하는 전체-신경 마커인 PGP9.5 및 표피 진피 경계에 있는 기저막 마커인 콜라겐 IV로 염색함으로써, 마우스 뒷발의 발바닥 피부에서 표피 내 신경 섬유 밀도를 계산하였다(도 4A). 표피 내 신경 섬유 밀도의 정량화 결과, MLDS 투여 8주 후, Lcn2 KO 마우스에 비해 WT 당뇨병 마우스에서 신경 섬유의 상당한 감소가 확인되었다. 더구나, MLDS 투여 8주 후, 좌골 신경의 신경 전도 속도를 측정한 결과, 대조군 동물에 비해 운동 및 감각 신경 전도 속도에서 모두 상당한 감소를 나타냈다(도 4B). 반면, MLDS 투여 8주 후, Lcn2 결핍은 당뇨로 유도된 운동 및 감각 신경 전도 속도 감소를 상당히 약화시켰다(도 4B). 상기 결과로 MLDS 당뇨병 마우스 모델에서 말초 신경손상질환을 확인하였고, Lcn2 유전자의 결실은 당뇨성 신경손상질환 표현형을 되돌린다는 것을 뒷받침한다. Based on LCN2 expression and inflammatory response in both sciatic nerve and DRG, the present inventors compared the phenotype of neurological injury disease between WT and Lcn2 KO mice after 8 weeks of MLDS administration. To this end, the present inventors first performed immunostaining of the hind paw tissue, and measured the nerve fiber density in the epidermis. We calculated the intra-epidermal nerve fiber density in the plantar skin of the mouse hindpaw by staining with PGP9.5, a whole-neuron marker present in nerve terminals, and collagen IV, a basement membrane marker at the epidermal dermal border (Fig. 4A). As a result of quantification of the nerve fiber density in the epidermis, a significant decrease in nerve fibers was confirmed in WT diabetic mice compared to Lcn2 KO mice after 8 weeks of MLDS administration. Moreover, as a result of measuring the nerve conduction velocity of the sciatic nerve after 8 weeks of MLDS administration, it showed a significant decrease in both motor and sensory nerve conduction velocity compared to the control animals ( FIG. 4B ). On the other hand, after 8 weeks of MLDS administration, Lcn2 deficiency significantly attenuated the decrease in the motor and sensory nerve conduction velocity induced by diabetes ( FIG. 4B ). The above results confirmed peripheral nerve damage disease in the MLDS diabetic mouse model, supporting that deletion of the Lcn2 gene reverses the diabetic nerve damage disease phenotype.

추가적으로, 본 발명자들은 당뇨-유도에 따른 말초 신경의 조직병리학적 변화를 확인하기 위해서, 좌골 신경에 대한 H&E 및 플루오로미엘린 염색을 수행하였다. 이전의 보고에 따르면, 당뇨병 마우스는 느슨하고, 얇고, 조직이 파괴된 수초의 신경 섬유를 나타냈다. 좌골 신경 내 몇몇 신경 섬유들은 탈수초화되었고, 층상 공간이 확대되었으며, 서로 분리되었다. 비히클-투여 대조군 동물에 비해 STZ 투여 8주 후에 축삭 위축(axonal atrophy)이 가시적 징후로 확인되었다. 반면, Lcn2-결핍 동물 유래 좌골 신경은 당뇨-유도 형태 변형에 일부 저항성을 보였다(도 4C 및 도 4D). 유사하게, 공포화된(vacuolated) 뉴런이 당뇨병 마우스의 DRG에서 현저하게 관측되었는데, 이는 Lcn2 결핍에 의해 약화되었다(도 4E). 상기 결과는 LCN2가 당뇨성 좌골 신경 및 DRG의 구조적 및 기능적 변경에 관련되어 있으며, 당뇨성 신경손상질환의 발병에 기여한다는 것을 뒷받침한다. Additionally, the present inventors performed H&E and fluoromyelin staining on the sciatic nerve to confirm histopathological changes in peripheral nerves following diabetes-induction. According to previous reports, diabetic mice exhibited loose, thin, disorganized, myelinated nerve fibers. Several nerve fibers within the sciatic nerve were demyelinated, the lamellar space enlarged, and separated from each other. Axonal atrophy was confirmed as a visible sign after 8 weeks of STZ administration compared to vehicle-administered control animals. On the other hand, the sciatic nerve derived from Lcn2 -deficient animals showed some resistance to diabetes-induced morphological modification ( FIGS. 4C and 4D ). Similarly, vacuolated neurons were prominently observed in the DRGs of diabetic mice, which were attenuated by Lcn2 deficiency ( FIG. 4E ). These results support that LCN2 is involved in structural and functional alterations of diabetic sciatic nerve and DRG, and contributes to the pathogenesis of diabetic nerve injury disease.

이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.As described above in detail a specific part of the content of the present invention, for those of ordinary skill in the art, it is clear that this specific description is only a preferred embodiment, and the scope of the present invention is not limited thereby. something to do. Accordingly, the substantial scope of the present invention will be defined by the appended claims and their equivalents.

Claims (8)

리포칼린 2(Lipocalin-2; LCN2) 발현 또는 활성 억제제를 유효성분으로 함유하는 당뇨성 신경염증, 당뇨에 의한 저린감, 무감각, 쥐가 남 또는 족부궤양, 당뇨병성 설사, 변비, 방광기능이상, 성기능장애, 체온조절장애 또는 동공기능장애 예방 또는 치료용 약학조성물.Diabetic neuroinflammation containing Lipocalin-2 (LCN2) expression or activity inhibitor as an active ingredient, numbness, numbness, rat or foot ulcer, diabetic diarrhea, constipation, bladder dysfunction, A pharmaceutical composition for preventing or treating sexual dysfunction, thermoregulation disorder or pupil dysfunction. 제1항에 있어서, 상기 LCN2 발현 억제제는 Lcn2 유전자의 mRNA에 상보적으로 결합하는 안티센스 뉴클레오타이드, 작은 간섭 RNA(small interfering RNA; siRNA) 및 짧은 헤어핀 RNA(short hairpin RNA; shRNA)로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 당뇨성 신경염증, 당뇨에 의한 저린감, 무감각, 쥐가 남 또는 족부궤양, 당뇨병성 설사, 변비, 방광기능이상, 성기능장애, 체온조절장애 또는 동공기능장애 예방 또는 치료용 약학조성물.The method of claim 1, wherein the LCN2 expression inhibitor is selected from the group consisting of antisense nucleotides complementary to mRNA of Lcn2 gene, small interfering RNA (siRNA) and short hairpin RNA (shRNA). Prevention or treatment of diabetic neuroinflammation, tingling, numbness, rat or foot ulcer, diabetic diarrhea, constipation, bladder dysfunction, sexual dysfunction, thermoregulation disorder or pupil dysfunction characterized in any one Pharmaceutical composition for use. 제1항에 있어서, 상기 LCN2 활성 억제제는 LCN2 단백질에 특이적으로 결합하는 화합물, 펩티드, 펩티드 미메틱스, 앱타머, 항체 및 천연물로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 당뇨성 신경염증, 당뇨에 의한 저린감, 무감각, 쥐가 남 또는 족부궤양, 당뇨병성 설사, 변비, 방광기능이상, 성기능장애, 체온조절장애 또는 동공기능장애 예방 또는 치료용 약학조성물.The diabetic neuroinflammation according to claim 1, wherein the LCN2 activity inhibitor is any one selected from the group consisting of a compound that specifically binds to LCN2 protein, a peptide, a peptide mimetics, an aptamer, an antibody, and a natural product. , Diabetic numbness, numbness, rat or foot ulcer, diabetic diarrhea, constipation, bladder dysfunction, sexual dysfunction, thermoregulation disorder, or a pharmaceutical composition for preventing or treating pupil dysfunction. 삭제delete LCN2 발현 또는 활성 억제제를 유효성분으로 함유하는 당뇨성 신경염증, 당뇨에 의한 저린감, 무감각, 쥐가 남 또는 족부궤양, 당뇨병성 설사, 변비, 방광기능이상, 성기능장애, 체온조절장애 또는 동공기능장애 예방 또는 개선용 건강기능식품 조성물.Diabetic neuroinflammation containing LCN2 expression or activity inhibitor as an active ingredient, numbness, numbness due to diabetes, rat or foot ulcer, diabetic diarrhea, constipation, bladder dysfunction, sexual dysfunction, thermoregulation disorder or pupil function A health functional food composition for preventing or improving disorders. 제5항에 있어서, 상기 LCN2 발현 억제제는 Lcn2 유전자의 mRNA에 상보적으로 결합하는 안티센스 뉴클레오타이드, 작은 간섭 RNA(small interfering RNA; siRNA) 및 짧은 헤어핀 RNA(short hairpin RNA; shRNA)로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 당뇨성 신경염증, 당뇨에 의한 저린감, 무감각, 쥐가 남 또는 족부궤양, 당뇨병성 설사, 변비, 방광기능이상, 성기능장애, 체온조절장애 또는 동공기능장애 예방 또는 개선용 건강기능식품 조성물.The method of claim 5, wherein the LCN2 expression inhibitor is selected from the group consisting of antisense nucleotides complementary to mRNA of Lcn2 gene, small interfering RNA (siRNA) and short hairpin RNA (shRNA). Prevention or improvement of diabetic neuroinflammation, tingling, numbness, rat or foot ulcer, diabetic diarrhea, constipation, bladder dysfunction, sexual dysfunction, thermoregulation disorder or pupil dysfunction characterized in any one For health functional food composition. 제5항에 있어서, 상기 LCN2 활성 억제제는 LCN2 단백질에 특이적으로 결합하는 화합물, 펩티드, 펩티드 미메틱스, 앱타머, 항체 및 천연물로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 당뇨성 신경염증, 당뇨에 의한 저린감, 무감각, 쥐가 남 또는 족부궤양, 당뇨병성 설사, 변비, 방광기능이상, 성기능장애, 체온조절장애 또는 동공기능장애 예방 또는 개선용 건강기능식품 조성물.The diabetic neuroinflammation according to claim 5, wherein the LCN2 activity inhibitor is any one selected from the group consisting of a compound that specifically binds to LCN2 protein, a peptide, a peptide mimetics, an aptamer, an antibody, and a natural product. , A health functional food composition for preventing or improving numbness, numbness due to diabetes, rat or foot ulcer, diabetic diarrhea, constipation, bladder dysfunction, sexual dysfunction, thermoregulation disorder or pupil dysfunction. 삭제delete
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