KR102538278B1 - Composition for preventing or treating Huntington's disease comprising gintonin - Google Patents

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Abstract

본 발명은 진토닌(gintonin)을 유효성분으로 포함하는 헌팅턴병(Huntington’s disease) 예방, 개선 또는 치료용 조성물에 관한 것으로, 본 발명의 진토닌을 포함하는 조성물은 Keap1-Nrf2 신호 전달 경로를 활성화시켜 NF-κB 및 MAPKs 신호 전달 경로를 억제시킴으로써, 3-NPA로 유발된 신경 장애 및 선조체(striatum) 독성을 개선시키고, STHdh 세포 및 아데노-관련 바이러스(AAV) 벡터 감염 헌팅턴병 마우스 모델에서 유리한 효과를 나타냄을 확인함에 따라, 헌팅턴병 예방, 개선 또는 치료용 조성물로 유용할 수 있다.The present invention relates to a composition for preventing, improving or treating Huntington's disease, comprising gintonin as an active ingredient. -By inhibiting κB and MAPKs signaling pathways, 3-NPA-induced neurological disorders and striatum toxicity were ameliorated, showing beneficial effects in STHdh cells and adeno-associated virus (AAV) vector infected Huntington's disease mouse models As confirmed, it may be useful as a composition for preventing, improving or treating Huntington's disease.

Description

진토닌을 유효성분으로 포함하는 헌팅턴병 예방 또는 치료용 조성물{Composition for preventing or treating Huntington's disease comprising gintonin}Composition for preventing or treating Huntington's disease comprising gintonin as an active ingredient

본 발명은 진토닌(gintonin)을 유효성분으로 포함하는 헌팅턴병(Huntington’s disease) 예방, 개선 또는 치료용 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a composition for preventing, improving or treating Huntington's disease comprising gintonin as an active ingredient.

헌팅턴병(Huntington’s disease, HD)은 비정상적인 비자발적 운동, 인지 장애 및 정신 장애를 특징으로 하는 유전적, 진행성 및 퇴행성 신경 질환이다.Huntington's disease (HD) is a genetic, progressive and degenerative neurological disorder characterized by abnormal involuntary movements, cognitive impairment and psychiatric disorders.

헌팅턴병은 헌팅틴(huntingtin, HTT) 유전자의 엑손 1에서 위치 4p 16.9에서 CAG(글루타민) 트리뉴클레오티드(three-nucleotide) 반복의 비정상적인 확장(변형)에 의해 발생한다. 변형된 헌팅틴(mutant huntingtin, mHTT) 단백질의 응집체는 신경세포(뉴런, neuron, neuronal cell) 독성, 전사 조절 이상, 흥분 독성, 변경된 에너지 대사에 의한 미토콘드리아 기능 장애, 선조체(줄무늬체, striatum)/피질 내의 축삭 수송 및 시냅스 기능 장애의 변화를 포함하는 다양한 질병 기작을 유도한다.Huntington's disease is caused by an abnormal expansion (mutation) of the CAG (glutamine) trinucleotide repeat at position 4p 16.9 in exon 1 of the huntingtin (HTT) gene. Aggregates of mutant huntingtin (mHTT) protein are neuronal cell (neuron, neuron, neuronal cell) toxicity, transcriptional dysregulation, excitotoxicity, mitochondrial dysfunction due to altered energy metabolism, striatum/striatum/ It induces various disease mechanisms including changes in axonal transport and synaptic dysfunction within the cortex.

테트라베나진[tetrabenazine; 미국 식품의약국(FDA)에서 유일하게 승인된 헌팅턴병 치료제] 및 항정신병제[올란자핀(Olanzapine) 및 아리피프라졸(Aripiprazole) 등]는 합병증 및 정신병 치료에 가능한 효과적인 제제로 여겨지고 있다. 그러나 이들 약물은 무산소증, 우울증, 현기증, 피로 또는 파킨슨증을 포함하여 잠재적으로 심각한 부작용을 일으킬 위험이 있다. 또한 증상 치료는 운동 기능, 삶의 질 및 안전성에 유리한 영향을 줄 수 있으므로 일부 개인에게 유리할 수 있다. 헌팅턴병의 진행을 지연시키거나 막을 수 있는 확립된 치료법이 없기 때문에, 헌팅턴병 치료를 위한 효율적이고 안전한 약물의 개발이 중요하다. 그러나, 혁신적인 약물뿐만 아니라 헌팅턴병에서 신경세포의 죽음의 근간이 되는 정확한 메커니즘은 불분명하다.tetrabenazine; The only US Food and Drug Administration (FDA) approved Huntington's disease treatment] and antipsychotics (such as Olanzapine and Aripiprazole) are considered as possible effective agents for the treatment of complications and psychosis. However, these drugs carry the risk of potentially serious side effects including anoxia, depression, dizziness, fatigue or parkinsonism. In addition, symptomatic treatment may have beneficial effects on motor function, quality of life, and safety, and thus may be beneficial for some individuals. Since there is no established treatment that can delay or stop the progression of Huntington's disease, the development of effective and safe drugs for the treatment of Huntington's disease is important. However, the precise mechanisms underlying neuronal death in Huntington's disease, as well as innovative drugs, are unclear.

산화적 스트레스(oxidative stress)는 활성산소종(ROS, reactive oxygen species)의 과잉 생산을 특징으로 하며, 이는 미토콘드리아 DNA 돌연변이, 미토콘드리아 호흡 사슬의 손상, 막 투과성 변경 그리고 Ca2+ 항상성 및 미토콘드리아 방어 시스템의 기능 장애를 포함하는 미토콘드리아 손상을 초래할 수 있다. 이러한 변화는 헌팅턴병의 발달, 신경 기능 장애를 매개 또는 증폭시키고 신경 변성을 유발할 수 있다. 따라서 산화적 스트레스에서 미토콘드리아 기능 장애와 같은 근본적인 원인 인자를 조절하는 항산화제는 헌팅턴병 치료를 위한 훌륭한 치료제 후보가 될 수 있다. 켈치-유사 ECH-관련 단백질 1(Kelch like ECH associated protein 1, Keap1)-핵 인자 적혈구 2 관련 인자 2 (nuclear factor erythroid 2-related factor 2, Nrf2)는 부상 및 염증에 의해 유발되는 산화적 손상으로부터 보호하는 항산화 단백질의 발현을 조절하는데 중요하다. 예를 들어, Nrf2가 결실된 마우스는 선천적으로 약물 유발 독성 및 신경계 질환을 포함하는 산화적 스트레스 유발 질환에 걸리기 쉬운 반면, Keap1-Nrf2 신호 전달의 활성화제는 헌팅턴병 등 다양한 생체 내 및 시험관 내 질병 모델에서 산화적 스트레스를 감소시킨다. 시험관 내 및 생체 내 헌팅턴병 연구에 따르면, 크레아틴(creatine) 및 설포라판(sulforaphane)을 포함한 항산화제가 유익한 효과를 나타내는 것으로 알려져 있다. 그러나, 항산화 효과에 대한 혁신적인 후보는 아직 보고된 바 없다.Oxidative stress is characterized by overproduction of reactive oxygen species (ROS), which leads to mitochondrial DNA mutations, impairment of the mitochondrial respiratory chain, alteration of membrane permeability, and disruption of Ca2 + homeostasis and the mitochondrial defense system. It can lead to mitochondrial damage including dysfunction. These changes can mediate or amplify the development of Huntington's disease, neuronal dysfunction and lead to neurodegeneration. Therefore, antioxidants that modulate underlying causative factors such as mitochondrial dysfunction in oxidative stress may be excellent therapeutic candidates for the treatment of Huntington's disease. Kelch like ECH-associated protein 1 (Keap1)-nuclear factor erythroid 2-related factor 2 (Nrf2) protects against oxidative damage induced by injury and inflammation It is important in regulating the expression of protective antioxidant proteins. For example, mice lacking Nrf2 are congenitally susceptible to oxidative stress-induced diseases, including drug-induced toxicity and neurological diseases, whereas activators of Keap1-Nrf2 signaling are used in various in vivo and in vitro disease models, including Huntington's disease. reduces oxidative stress in According to in vitro and in vivo Huntington's disease studies, antioxidants including creatine and sulforaphane are known to exert beneficial effects. However, innovative candidates for antioxidant effects have not yet been reported.

미토콘드리아에서 복합 II(complex II)의 비가역적 억제제인 3-니트로프로피오닉산(3-nitropropionic acid, 3-NPA)은 동물 및 인간 모두에서 신경세포독성(neurotoxicity)을 나타내는 것으로 알려져 있다. 3-NPA의 투여 시에 선조체(striatum, 줄무늬체) 및 피질(cortex, 겉질)을 포함한 특정 뇌 부위에서 숙신산 탈수소 효소(succinate dehydrogenase, SDH)를 억제함으로써 세포 에너지 대사를 손상시켜 아데노신 삼인산(adenosine triphosphate, ATP)의 생성을 감소시키고, 산화적 스트레스 및 신경 손상을 생성하며, 헌팅턴병의 많은 조직 병리학적 및 신경 화학적 특징을 모방하고, 보행 이상 및 헌팅턴병-유사 선조체 병변을 초래하는 것으로 알려져 있어, 헌팅턴병 연구를 위한 동물 모델에서 사용되고 있다.3-nitropropionic acid (3-NPA), an irreversible inhibitor of complex II in mitochondria, is known to exhibit neurotoxicity in both animals and humans. Administration of 3-NPA impairs cellular energy metabolism by inhibiting succinate dehydrogenase (SDH) in specific brain regions, including the striatum and cortex. , ATP), produce oxidative stress and neuronal damage, mimic many of the histopathological and neurochemical features of Huntington's disease, and are known to lead to gait abnormalities and Huntington's disease-like striatal lesions, leading to Huntington's disease research. has been used in animal models for

한편, 예부터 인삼(ginseng)은 일반적으로 장수/생명연장을 위한 강장제(tonic)로 이용되거나, 또는 아답토겐(adaptogenic agent)으로서 각종 스트레스, 피로, 질병, 암, 당뇨병에 대항하여 생체기능을 향상시킨다. 이러한 인삼은 한국뿐만 아니라 중국과 일본에서 천년 이상 동안 강장제나 아답토겐으로 사용되어 왔는데, 최근 인삼은 세계에서 소비되는 약초 중에서 가장 유명한 것 중 하나이다. On the other hand, since ancient times, ginseng has been generally used as a tonic for longevity/life extension, or as an adaptogenic agent to improve biological functions against various stress, fatigue, disease, cancer, and diabetes. improve Ginseng has been used as a tonic or adaptogen for more than a thousand years not only in Korea but also in China and Japan. Recently, ginseng is one of the most famous medicinal herbs consumed in the world.

인삼 성분 중에서 인삼 사포닌(saponin)으로 불리는 진세노사이드(ginsenosides)는 1960년대 초반에 분리되어 생리학적/약리학적 연구에서 대표적인 성분으로 알려진 뒤로 많이 연구되었다. 이외에도 최근 연구에서는 인삼에 다당류(polysaccharides), 폴리아세틸렌류(polyacetylenes), 수용성 단백질(proteins) 등 알려지지 않은 다른 성분들이 함유되어 있는 것이 밝혀졌다.Among ginseng components, ginsenosides, called ginseng saponin, were isolated in the early 1960s and known as a representative component in physiological/pharmacological studies. In addition, recent studies have revealed that ginseng contains other unknown components such as polysaccharides, polyacetylenes, and water-soluble proteins.

진토닌(gintonin, GT)은 인삼의 구성성분 중에서 당, 지방 및 단백질 성분으로 구성되어 있는 신규한 당지질단백질(glycolipoproteins)인데(한국등록특허 제10-0973202호), 기존에 알려진 인삼 사포닌(진세노사이드)과는 달리 아직 확인/규명이 안된 세포막 단백질과 상호 작용을 통한 신호경로(membrane signal transducton pathway)를 통해 그 활성이 나타나는 것으로 밝혀졌는데, 예를 들면, 마우스 EAT(Ehrlich Ascites Tumor) 세포에 진토닌의 처리는 G 단백질 연결 수용체(G protein coupled receptors, GPCRs 혹은 7TM 수용체)들이 활성화될 때 이루어지는 신호 전달 경로와 같이 인지질분해효소(phospholipase C, PLC)에 연결되어 있는 신호전달 경로를 통해 세포질내 유리 Ca2+(Free Ca2+)의 증가를 일시적으로 유발하고, 또한 개구리알(Xenopus oocytes)에 처리할 경우 PTX(pertussis toxin)-민감하지 않은 G 단백질 → PLC(phospholipase C) → IP3(inositol 1,4,5-triphosphate) → 칼슘 저장고인 세포질내세망(endoplasmic reticulum, ER)에서의 칼슘 방출을 통하여 칼슘 의존성 염소이온 채널(Ca2+activated Chloride Channel, CaCC)이 활성화 되는 것을 밝혀냈다. 그러나 진토닌의 헌팅턴병 예방 및/또는 치료 효과와 항염증 효과와 관련된 기전은 여전히 불분명하다.Gintonin (GT) is a novel glycolipoprotein that is composed of sugar, fat and protein among the components of ginseng (Korean Patent No. 10-0973202). Unlike Saeed), it was found that the activity appears through the membrane signal transducton pathway through interaction with cell membrane proteins that have not yet been identified/identified. For example, in mouse EAT (Ehrlich Ascites Tumor) cells The processing of nin is released into the cytosol through signal transduction pathways linked to phospholipase C (PLC), such as the signal transduction pathways that occur when G protein coupled receptors (GPCRs or 7TM receptors) are activated. Ca 2+ (Free Ca 2+ ) is temporarily increased, and when treated with frog eggs (Xenopus oocytes), PTX (pertussis toxin)-insensitive G protein → PLC (phospholipase C) → IP3 (inositol 1) ,4,5-triphosphate) → It was found that the calcium-dependent chloride ion channel (Ca 2+ activated Chloride Channel, CaCC) is activated through the release of calcium from the endoplasmic reticulum (ER), which is a calcium store. However, the mechanisms involved in the prophylactic and/or therapeutic effects of gintonin and its anti-inflammatory effects on Huntington's disease are still unclear.

이에, 본 발명자들은, 진토닌의 마우스 모델에서 3-니트로프로피오닉산(3-nitropropionic acid, 3-NPA)에 의해 유발된 신경 장애 및 선조체(striatum, 줄무늬체) 독성을 개선할 수 있음을 확인하였으며, STHdh 세포(헌팅턴병의 세포모델)와 아데노-관련 바이러스(Adeno-associated viral, AAV) 벡터에 의한 변형 헌팅틴(mutant huntingtin, mHTT)의 감염 마우스 모델에서 진토닌의 유익한 효과를 확인하였고, 이에 따라, 진토닌을 Keap1-Nrf2 신호 활성화에 의한 헌팅턴병에 대한 새로운 예방 또는 치료용 제제로 사용할 수 있음을 확인하여 본 발명을 완성하였다.Accordingly, the present inventors confirmed that neurological disorders and striatum toxicity induced by 3-nitropropionic acid (3-NPA) can be improved in a mouse model of gintonin. The beneficial effect of gintonin was confirmed in STHdh cells (a cell model of Huntington's disease) and a mouse model infected with mutant huntingtin (mHTT) by an Adeno-associated viral (AAV) vector. Accordingly, the present invention was completed by confirming that gintonin can be used as a new preventive or therapeutic agent for Huntington's disease by Keap1-Nrf2 signal activation.

한국등록특허 제10-0973202호Korean Patent Registration No. 10-0973202 한국공개특허 제10-2019-0124082호Korean Patent Publication No. 10-2019-0124082

Choi, et. al., 2015. Ginseng pharmacology: a new paradigm based on gintonin-lysophosphatidic acid receptor interactions., Front. Pharmacol. 6, 245.Choi, et. al., 2015. Ginseng pharmacology: a new paradigm based on gintonin-lysophosphatidic acid receptor interactions., Front. Pharmacol. 6, 245.

본 발명의 목적은 헌팅턴병(Huntington's disease) 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a pharmaceutical composition for preventing or treating Huntington's disease.

본 발명의 다른 목적은 진토닌(gintonin)을 유효성분으로 포함하는 헌팅턴병(Huntington's disease) 예방 또는 개선용 건강기능식품 조성물을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a health functional food composition for preventing or improving Huntington's disease, comprising gintonin as an active ingredient.

본 발명의 또 다른 목적은 3-NPA에 의해 유발되는 신경세포의 손상 및 사멸 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a pharmaceutical composition for preventing or treating damage and death of nerve cells caused by 3-NPA.

본 발명의 다른 목적은 3-NPA에 의해 유발되는 신경세포의 손상 및 사멸 예방 또는 개선용 건강기능식품 조성물을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a health functional food composition for preventing or improving the damage and death of nerve cells caused by 3-NPA.

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

본 발명은 진토닌(gintonin)을 유효성분으로 포함하는 헌팅턴병(Huntington's disease) 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공한다.The present invention provides a pharmaceutical composition for preventing or treating Huntington's disease comprising gintonin as an active ingredient.

또한, 본 발명은 진토닌(gintonin)을 유효성분으로 포함하는 헌팅턴병(Huntington's disease) 예방 또는 개선용 건강기능식품 조성물을 제공한다.In addition, the present invention provides a health functional food composition for preventing or improving Huntington's disease, comprising gintonin as an active ingredient.

나아가, 본 발명은 진토닌(gintonin)을 유효성분으로 포함하는 3-NPA에 의해 유발되는 신경세포의 손상 및 사멸 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공한다.Furthermore, the present invention provides a pharmaceutical composition for preventing or treating damage and death of nerve cells caused by 3-NPA containing gintonin as an active ingredient.

더 나아가, 본 발명은 진토닌(gintonin)을 유효성분으로 포함하는 3-NPA에 의해 유발되는 신경세포의 손상 및 사멸 예방 또는 개선용 건강기능식품 조성물을 제공한다.Furthermore, the present invention provides a health functional food composition for preventing or improving nerve cell damage and death caused by 3-NPA containing gintonin as an active ingredient.

본 발명의 진토닌을 포함하는 조성물은 Keap1-Nrf2 신호 전달 경로를 활성화시켜 NF-κB 및 MAPKs 신호 전달 경로를 억제함으로써, 3-NPA로 유발된 신경 장애 및 선조체(striatum) 독성을 개선시키고, STHdh 세포 및 아데노-관련 바이러스(AAV) 벡터에 의해 감염된 헌팅턴병 마우스 모델에서 유리한 효과를 나타냄을 확인함에 따라, 헌팅턴병 예방, 치료 또는 개선용 조성물로 유용할 수 있다.The composition containing gintonin of the present invention activates the Keap1-Nrf2 signaling pathway and inhibits the NF-κB and MAPKs signaling pathways, thereby improving 3-NPA-induced neurological disorders and striatum toxicity, and improving STHdh As it was confirmed that the present invention exhibits beneficial effects in a Huntington's disease mouse model infected with cells and adeno-associated virus (AAV) vectors, it may be useful as a composition for preventing, treating, or improving Huntington's disease.

도 1은 3-NPA 및 진토닌(gintonin, GT)을 처리 시점을 나타낸 실험 설계 개요 이미지이다.
도 2는 3-NPA 중독에 의한 신경학적 장애, 치사 및 선조체 신경세포 사멸에 대한 진토닌(gintonin, GT) 처리 농도에 따른 효과를 나타낸 것이다: 마우스의 신경 손상에 대한 신경학적 점수(neurological score; A), 생존율(survival rate; B) 및 평균 체중(body weight; C).
도 3은 3-NPA 중독에서 진토닌 치료시간대를 확인하기 위해 전처리(pre-), 동시처리(co-), 발병처리(onset-) 및 진행처리(progression-)에 따른 마우스의 신경 손상에 대한 신경학적 점수(A), 생존율(B) 및 평균 체중(C)을 나타낸 것이다.
도 4는 3-NPA 및/또는 진토닌 처리에 따른 선조체 신경세포 사멸에 대하여 크레실 바이올렛 염료로 선조체 병변을 염색한 이미지(A), 선조체 병변을 갖는 마우스 수를 정량한 결과(B), 선조체에서의 평균 병변 면적을 측정한 결과(C) 및 각 그룹별 선조체를 웨스턴 블롯으로 분석하여 β-III-튜불린(tubulin)의 단백질 발현 변화를 정량화한 그래프(D)이다.
도 5는 3-NPA 중독 후 선조체에서의 미토콘드리아 기능 장애 및 아폽토시스(apoptosis)에 대한 진토닌의 전처리 효과를 나타낸 것이다. 여기서, 도 5A 내지 도 5D는 조직화학적분석을 통해 그룹별 SDH 활성 수준을 비교한 이미지이고, 도 5E는 sham 그룹 대비 선조의 SDH 활성(%)을 정량화한 그래프이고, 도 5F 내지 3I는 조직화학적 분석을 통해 mitoSOX 활성 수준을 비교한 이미지이고, 도 5J는 표준화된 mitoSOX 강도로서 양성세포의 수(%)를 정량화한 그래프이고, 도 5K 내지 도 5N 및 도 5O 내지 도 5R은 각각 TUNEL 염색(K-O) 및 FJC 염색(O-R)을 통해 아폽토시스(apoptosis) 발생 세포의 분포를 나타낸 이미지이고, 도 5S는 각 그룹별 선조체를 웨스턴 블롯으로 분석하여 활성형 카스파제-3(cleaved caspase-3)의 단백질 발현 변화를 정량화한 그래프이다.
도 6은 3-NPA 중독 후 선조체에서 미세아교세포(microglia) 활성화 및 염증 반응의 mRNA 발현에 대한 진토닌 전처리의 효과를 나타낸 것이다. 여기서, 도 6A 내지 도 6D는 각 그룹별 항-Iba-1 항체를 사용하여 면역 염색한 결과를 나타낸 이미지이고, 도 6E 및 도 6L은 각각 그룹별 선조체 조직을 웨스턴 블롯으로 분석하여 Iba-1 (E) 및 iNOS (L)의 단백질 발현을 정량화한 그래프이고, 도 6F 내지 도 6K는 각각 그룹별 선조체 조직을 실시간 PCR로 분석하여 OX-42 (F), IL-1β (G), IL-6 (H), TNF-α (I), COX-2 (J) 및 iNOS (K) 의 mRNA 발현을 정량화한 그래프이다.
도 7은 3-NPA 중독 후 선조체에서 성상세포(astrocyte) 활성화 및 GFAP mRNA 발현에 대한 진토닌 전처리의 효과를 나타낸 것이다. 여기서, 도 7A 내지 7D는 각 그룹별 항-GFAP 항체를 이용하여 면역 염색한 결과를 나타낸 이미지이고, 도 7E 및 7F는 그룹별 선조체 조직을 웨스턴 블롯으로 분석하여 GFAP 단백질 발현을 분석한 결과(E) 및 이를 정량화 한 그래프(F)이고, 도 7G는 그룹별 선조체 조직을 실시간 PCR로 분석하여 GFAP의 mRNA 발현을 정량화한 그래프이다.
도 8은 3-NPA 중독 후 선조체에서 급성 세포 사멸에 대한 진토닌 전처리의 효과를 나타낸 것이다. 여기서, 도 8A 내지 도 8D 및 도 8F 내지 도 8I는 각각 그룹별 선조체 부위를 FJC(Fluoro-Jade® C)로 조직화학적 염색한 결과를 나타낸 이미지(A-D) 및 항-Iba-1 항체로 면역 형광 염색한 결과를 나타낸 이미지(F-I)이고, 도 8E 및 도 8J는 각각 상기 FJC(E) 및 항-Iba-1 항체(J)로 염색된 정도를 정량화한 그래프이다.
도 9는 3-NPA 중독 후 선조체에서 Keap1-Nrf2 신호 전달 경로의 활성화에 대한 진토닌(GT) 전처리의 효과를 나타낸 것이다. 여기서, 도 9A 내지 도 9E은 각각 그룹별 선조체 조직을 실시간 PCR로 분석하여 Keap1(A), Nrf2(B), NQO1(C), GCLs(D), 및 HO-1(E)의 mRNA 발현 수준을 정량화한 그래프이고, 도 9F 및 도 9G는 그룹별 선조체를 웨스턴 블롯으로 분석하여 Nrf2 및 HO-1의 단백질 발현 수준을 측정 한 결과(F) 및 각 단백질을 총 히스톤(histone) 또는 GAPDH에 대한 비율로 정량화한 그래프(G) 이고, 도 9H 및 도 9I는 그룹별 선조체 조직을 항-Nrf2 항체 및 항-HO-1 항체를 이용하여 면역 염색한 결과를 나타낸 이미지(H) 및 염색된 정도를 정량화한 이미지(I)이다.
도 10은 3-NPA 중독 후 선조체에서 MAPKs 및 NF-κB 신호 경로 조절에 대한 진토닌(GT) 전처리 효과를 나타낸 것이다. 여기서, 도 10A 내지 도 10F는 그룹별 선조체 조직을 웨스턴 블롯으로 분석하여 p-ERK, p-JNK, p-p38, NF-κB/p65 및 p-IκBα의 단백질 발현 수준을 측정한 결과 (A) 및 각 단백질을 총 GAPDH에 대한 비율로 정량화한 그래프(B-F)이다.
도 11은 STHdh 세포주에서 세포 사멸 및 변형된 HTT(mutant huntingtin, mHTT) 응집체에 대한 진토닌(GT)의 효과를 나타낸 것이다. 여기서, 도 11A는 STHdhQ7/Q7 and STHdhQ111/Q111 세포에서 진토닌 처리 농도 및 시간에 따른 세포 사멸율을 나타낸 그래프이고, 도 11B는 STHdhQ111 세포에서 웨스턴 블롯 분석을 통해 EM48, 활성형의 카스파제-3(cleaved caspase-3) 및 β-III-튜블린의 단백질 발현 수준을 측정한 결과이고, 도 11C는 각 단백질을 총 GAPDH에 대한 비율로 정량화한 그래프이다.
도 12는 AAV-DJ-82Q 벡터 감염된 헌팅턴병 마우스 모델에서 신경학적 손상 및 선조체 독성에 대한 진토닌(GT)의 보호 효과를 나타낸 것이다. 여기서, 도 12A는 폴(pole) 테스트를 통해 폴 바닥까지의 평균 하강 시간(latency to descend)을 측정한 결과를 나타낸 그래프이고, 도 12B는 로타로드(rotarod) 테스트를 통해 로드 위에서 바닥으로 떨어지는 평균 시간(latency to fall)을 측정한 결과를 나타낸 그래프이고, 도 12C는 체중 변화를 나타낸 것이고, 도 12D는 그룹별 선조체 조직을 웨스턴 블롯을 통해 분석하여 EM48, Nrf2 및 HO-1의 단백질 발현 수준을 조사한 결과이고, 도 12E는 각 단백질을 총 히스톤(histone) 또는 GAPDH(glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase)에 대한 비율로 정량화한 그래프이고, 도 12F는 각 그룹의 선조체 부위를 Nrf2 및 HO-1 항체를 사용하여 면역 염색한 결과이고, 도 12G는 면역 염색된 정도를 정량화한 이미지이고, 도 12H는 STHdhQ111 세포를 웨스턴 블롯으로 분석하여 EM48, Nrf2 및 HO-1의 단백질 발현 수준을 평가한 결과이고, 도 12I는 각 단백질을 총 히스톤 또는 GAPDH에 대한 비율로 정량화한 그래프이다.
도 13은 AAV-DJ-82Q 벡터 감염된 헌팅턴병 마우스 모델에서 신경학적 손상 및 선조체 독성에 대한 진토닌(GT)의 보호 효과를 나타낸 것이다. 여기서, 도 13A 내지 13D는 각 그룹별 EM48 항체를 사용하여 면역 염색한 결과를 나타낸 이미지이고, 13E는 이를 정량화 한 그래프이다.
도 14는 Nrf2 억제제 및 siRNA-Nrf2의 처리에 따른 효과를 확인하기 위해, H2O2 처리된 STHdhQ111 세포를 웨스턴 블롯으로 분석하여 Nrf2 및 HO-1의 단백질 발현 수준을 평가한 결과(A 및 C) 및 각 단백질을 총 히스톤 또는 GAPDH에 대한 비율로 정량화한 그래프(B 및 D)이다.
Figure 1 is a schematic image of the experimental design showing the treatment time point of 3-NPA and gintonin (gintonin, GT).
Figure 2 shows the effects of gintonin (GT) treatment concentrations on neurological disorders, lethality, and striatal neuronal cell death caused by 3-NPA intoxication: neurological score for nerve damage in mice (neurological score; A), survival rate (B) and average body weight (C).
Figure 3 is a graph of the neurological damage of mice according to pre-treatment (pre-), co-treatment (co-), onset-treatment (onset-) and progress treatment (progression-) to confirm the time period of gintonin treatment in 3-NPA poisoning. Neurological score (A), survival rate (B) and mean body weight (C) are shown.
Figure 4 is an image of striatal lesions stained with cresyl violet dye for striatal neuron death according to 3-NPA and / or gintonin treatment (A), a result of quantifying the number of mice having striatal lesions (B), and striatal The result of measuring the average lesion area in (C) and the graph (D) quantifying the protein expression change of β-III-tubulin by analyzing the striatum of each group by Western blot.
5 shows the effects of gintonin pretreatment on mitochondrial dysfunction and apoptosis in the striatum after 3-NPA intoxication. Here, Figures 5A to 5D are images comparing SDH activity levels by group through histochemical analysis, Figure 5E is a graph quantifying the SDH activity (%) of the striatum compared to the sham group, and Figures 5F to 3I are histochemical 5J is a graph quantifying the number (%) of positive cells as normalized mitoSOX intensity, and FIGS. 5K to 5N and 5O to 5R are TUNEL staining (KO), respectively. ) and an image showing the distribution of apoptosis cells through FJC staining (OR), and FIG. 5S is an image showing the protein expression of activated caspase-3 (cleaved caspase-3) by analyzing the striatum of each group by Western blot. It is a graph that quantifies the change.
Figure 6 shows the effect of gintonin pretreatment on microglia activation and inflammatory response mRNA expression in the striatum after 3-NPA intoxication. Here, FIGS. 6A to 6D are images showing the results of immunostaining using an anti-Iba-1 antibody for each group, and FIGS. 6E and 6L are Western blot analysis of striatal tissue for each group to show Iba-1 ( E) and iNOS (L) are graphs quantifying the protein expression, and FIGS. 6F to 6K are OX-42 (F), IL-1β (G), and IL-6 by analyzing the striatal tissue for each group by real-time PCR. (H), it is a graph quantifying mRNA expression of TNF-α (I), COX-2 (J) and iNOS (K).
Figure 7 shows the effect of gintonin pretreatment on astrocyte activation and GFAP mRNA expression in the striatum after 3-NPA intoxication. Here, FIGS. 7A to 7D are images showing the results of immunostaining using an anti-GFAP antibody for each group, and FIGS. 7E and 7F are the results of analyzing GFAP protein expression by analyzing the striatal tissues of each group by Western blot (E ) and a graph quantifying it (F), and FIG. 7G is a graph quantifying the mRNA expression of GFAP by analyzing striatal tissues by real-time PCR.
Figure 8 shows the effect of gintonin pretreatment on acute apoptosis in the striatum after 3-NPA intoxication. Here, FIGS. 8A to 8D and FIGS. 8F to 8I are images (AD) showing the results of histochemical staining of the striatal region for each group with FJC (Fluoro-Jade® C) and immunofluorescence with anti-Iba-1 antibody, respectively. 8E and 8J are graphs quantifying the degree of staining with the FJC (E) and the anti-Iba-1 antibody (J), respectively.
Figure 9 shows the effect of gintonin (GT) pretreatment on the activation of the Keap1-Nrf2 signaling pathway in the striatum after 3-NPA intoxication. Here, FIGS. 9A to 9E show the mRNA expression levels of Keap1 (A), Nrf2 (B), NQO1 (C), GCLs (D), and HO-1 (E) by analyzing striatal tissues for each group by real-time PCR. 9F and 9G are graphs of quantification, and FIGS. 9F and 9G show the results of measuring the protein expression levels of Nrf2 and HO-1 by analyzing group-specific striatum by Western blot (F), and each protein for total histones or GAPDH 9H and 9I are graphs quantified by ratio (G), and FIGS. 9H and 9I are images (H) showing the results of immunostaining of striatal tissue by group using anti-Nrf2 antibody and anti-HO-1 antibody and the degree of staining. This is the quantified image (I).
Figure 10 shows the effects of gintonin (GT) pretreatment on the regulation of MAPKs and NF-κB signaling pathways in the striatum after 3-NPA intoxication. Here, FIGS. 10A to 10F show the results of measuring the protein expression levels of p-ERK, p-JNK, p-p38, NF-κB/p65, and p-IκBα by analyzing group-specific striatal tissues by Western blot (A) and a graph (BF) quantifying each protein as a ratio to total GAPDH.
Figure 11 shows the effect of gintonin (GT) on cell death and modified HTT (mutant huntingtin, mHTT) aggregates in the STHdh cell line. Here, Figure 11A is a graph showing the cell death rate according to the concentration and time of gintonin treatment in STHdh Q7/Q7 and STHdh Q111/Q111 cells, and Figure 11B is a graph showing EM48, active caspase in STHdh Q111 cells through Western blot analysis. This is the result of measuring the protein expression levels of cleaved caspase-3 and β-III-tubulin, and FIG. 11C is a graph in which each protein is quantified as a ratio to total GAPDH.
Figure 12 shows the protective effect of gintonin (GT) against neurological damage and striatal toxicity in AAV-DJ-82Q vector infected Huntington's disease mouse model. Here, Figure 12A is a graph showing the results of measuring the average latency to descend to the bottom of the pole through a pole test, and Figure 12B is a graph showing the average latency to descend from the rod to the floor through a rotarod test. A graph showing the result of measuring latency to fall, FIG. 12C shows weight change, and FIG. 12D shows the protein expression levels of EM48, Nrf2 and HO-1 by analyzing striatal tissue by group through Western blot. 12E is a graph quantifying the ratio of each protein to total histones or GAPDH (glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase), and FIG. 12F shows the striatal regions of each group using Nrf2 and HO-1 antibodies 12G is an image quantifying the degree of immunostaining, and FIG. 12H is a result of evaluating the protein expression levels of EM48, Nrf2, and HO-1 by analyzing STHdh Q111 cells by Western blot. 12I is a graph quantifying the ratio of each protein to total histones or GAPDH.
Figure 13 shows the protective effect of gintonin (GT) against neurological damage and striatal toxicity in AAV-DJ-82Q vector infected Huntington's disease mouse model. 13A to 13D are images showing the results of immunostaining using the EM48 antibody for each group, and 13E is a graph quantifying them.
14 is a result of evaluating the protein expression levels of Nrf2 and HO-1 by analyzing H 2 O 2 treated STHdh Q111 cells by Western blot to confirm the effect of Nrf2 inhibitor and siRNA-Nrf2 treatment (A and HO-1). C) and graphs (B and D) quantifying each protein as a ratio to total histones or GAPDH.

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

헌팅턴병 예방 또는 치료용 약학적 조성물Pharmaceutical composition for preventing or treating Huntington's disease

본 발명은 진토닌(gintonin)을 유효성분으로 포함하는 헌팅턴병(Huntington's disease) 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공한다.The present invention provides a pharmaceutical composition for preventing or treating Huntington's disease comprising gintonin as an active ingredient.

본 발명에 따른 약학적 조성물에 있어서, 상기 진토닌은 인삼으로부터 추출하여 분리한 당지질단백질(특허등록 제10-0973202호)을 제공받아 사용한 것일 수 있다.In the pharmaceutical composition according to the present invention, the gintonin may be used by receiving a glycolipoprotein (Patent Registration No. 10-0973202) extracted and isolated from ginseng.

본 발명에 따른 약학적 조성물에 있어서, 상기 헌팅턴병은 3-NPA에 의해 유발되는 것일 수 있고, 상기 3-NPA에 의한 신경 장애 및 선조체(striatum) 독성에 의해 유발되는 것일 수 있다. 상기 헌팅턴병은 헌팅턴 무도병(Huntington's chorea)을 포함하는 것일 수 있다.In the pharmaceutical composition according to the present invention, the Huntington's disease may be caused by 3-NPA, and may be caused by neurological disorders and striatum toxicity caused by the 3-NPA. The Huntington's disease may include Huntington's chorea.

본 발명에 따른 약학적 조성물에 있어서, 상기 진토닌은 선조체에서 신경퇴화, 미토콘드리아 기능 장애, 세포사멸 증가, 아폽토시스, 미세아교세포 활성화, 염증 매개체의 발현 증가 및 행동장애로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 증상을 억제하는 것일 수 있다.In the pharmaceutical composition according to the present invention, the gintonin is any one selected from the group consisting of neurodegeneration, mitochondrial dysfunction, increased apoptosis, apoptosis, microglia activation, increased expression of inflammatory mediators, and behavioral disorders in the striatum. It may be to suppress the above symptoms.

본 발명의 일실시예에서는, 3-NPA에 의해 선조체에서 세포 사멸, 세포 손상, 미토콘드리아 기능장애, 아폽토시스, 미세아교세포의 침윤 및 활성화, 염증 인자, 행동장애(운동 조절 장애) 등이 유발되는 것을 확인하였고, 진토닌 처리시 이러한 증상들이 억제 및 개선되는 효과가 있으며, 선조체의 3-NPA로 유도된 독성으로부터 보호하는 효과가 있음을 확인하였다(실험예 2 내지 7 참조).In one embodiment of the present invention, cell death, cell damage, mitochondrial dysfunction, apoptosis, infiltration and activation of microglia, inflammatory factors, behavioral disorders (motor control disorders), etc. are induced in the striatum by 3-NPA. It was confirmed that, upon treatment with gintonin, these symptoms were suppressed and improved, and it was confirmed that there was an effect of protecting the striatum from toxicity induced by 3-NPA (see Experimental Examples 2 to 7).

본 발명에 따른 약학적 조성물에 있어서, 상기 진토닌은 Keap1-Nrf2 신호 전달 경로의 활성화를 통하여 미세아교세포의 침윤 및 활성화를 억제함으로써 헌팅턴병 예방 또는 치료 효과를 나타내는 것일 수 있다. 또한, 상기 진토닌은 NF-κB 및 MAPKs 신호 전달 경로를 억제하여 헌팅턴병 예방 또는 치료 효과를 나타내는 것일 수 있다. In the pharmaceutical composition according to the present invention, the gintonin may exhibit an effect of preventing or treating Huntington's disease by inhibiting infiltration and activation of microglia through activation of the Keap1-Nrf2 signal transduction pathway. In addition, the gintonin may inhibit NF-κB and MAPKs signal transduction pathways to prevent or treat Huntington's disease.

본 발명의 일실시예에서는, 진토닌이 Keap1-Nrf2 신호 전달 경로를 활성화시켜 NF-κB 및 MAPKs 신호 전달 경로를 억제함으로써 3-NPA-유도된 선조체의 독성을 감소시키는 보호 효과를 나타낼 수 있음을 확인하였다(실험예 8 내지 9 참조).In one embodiment of the present invention, gintonin activates the Keap1-Nrf2 signaling pathway and inhibits the NF-κB and MAPKs signaling pathways, thereby showing a protective effect of reducing 3-NPA-induced striatal toxicity. It was confirmed (see Experimental Examples 8 to 9).

본 발명에 따른 약학적 조성물에 있어서, 상기 진토닌은 변형된 헌팅틴(mHTT)의 응집을 억제하는 것일 수 있다.In the pharmaceutical composition according to the present invention, the gintonin may inhibit aggregation of modified huntingtin (mHTT).

본 발명의 일실시예에서는, 진토닌이 Keap1-Nrf2 신호 전달 경로 활성화를 통해, 헌팅턴병의 시험관내 모델로서 STHdh 세포주에서 변형된 헌팅틴(mHTT) 응집체 형성을 억제하고, AAVDJ-82Q 벡터에 감염된 헌팅턴병 마우스 모델에서 AAV로 매개된 인간 돌연변이형 HTT의 과발현에 의해 유도된 헌팅턴병 유사 선조체 독성, 운동 조절 장애 등 헌팅턴병 관련 증상을 완화시킬 수 있음을 확인하였다(실험예 10 내지 11 참조).In one embodiment of the present invention, gintonin inhibits the formation of modified huntingtin (mHTT) aggregates in the STHdh cell line as an in vitro model of Huntington's disease by activating the Keap1-Nrf2 signal transduction pathway and is infected with the AAVDJ-82Q vector for Huntington's disease. It was confirmed that symptoms related to Huntington's disease, such as Huntington's disease-like striatal toxicity and motor dysregulation, induced by AAV-mediated overexpression of human mutant HTT in a mouse model could be alleviated (see Experimental Examples 10 to 11).

상기 약학적 조성물은 약학적으로 허용되는 담체를 추가로 포함할 수 있다. 상기에서 "약학적으로 허용되는"이란 생리학적으로 허용되고 인간에게 투여될 때, 통상적으로 위장 장애, 현기증 등과 같은 알레르기 반응 또는 이와 유사한 반응을 일으키지 않는 조성물을 말한다. 약학적으로 허용되는 담체로는, 예를 들면, 락토스, 전분, 셀룰로스 유도체, 마그네슘 스테아레이트, 스테아르산 등과 같은 경구투여용 담체 및 물, 적합한 오일, 식염수, 수성 글루코스 및 글리콜 등과 같은 비경구 투여용 담체 등이 있으며, 안정화제 및 보존제를 추가로 포함할 수 있다. 적합한 안정화제로는 아황산수소나트륨, 아황산나트륨 또는 아스코르브산과 같은 항산화제가 있다. 적합한 보존제로는 벤즈알코늄 클로라이드, 메틸- 또는 프로필-파라벤 및 클로로부탄올이 있다. 그 밖의 약학적으로 허용되는 담체로는 다음의 문헌에 기재되어 있는 것을 참고로 할 수 있다(Remington's Pharmaceutical Sciences, 19th ed, Mack Publishing Company, Easton, PA, 1995). The pharmaceutical composition may further include a pharmaceutically acceptable carrier. In the above, "pharmaceutically acceptable" refers to a composition that is physiologically acceptable and does not cause an allergic reaction such as gastrointestinal disorder, dizziness, or similar reaction when administered to humans. Pharmaceutically acceptable carriers include, for example, carriers for oral administration such as lactose, starch, cellulose derivatives, magnesium stearate, and stearic acid, and carriers for parenteral administration such as water, suitable oil, saline, aqueous glucose and glycol, etc. There are carriers and the like, and may further include a stabilizer and a preservative. Suitable stabilizers include antioxidants such as sodium bisulfite, sodium sulfite or ascorbic acid. Suitable preservatives include benzalkonium chloride, methyl- or propyl-paraben and chlorobutanol. As other pharmaceutically acceptable carriers, reference may be made to those described in the following literature (Remington's Pharmaceutical Sciences, 19th ed, Mack Publishing Company, Easton, PA, 1995).

본 발명에 따른 약학 조성물은 상술한 바와 같은 약학적으로 허용되는 담체와 함께 당업계에 공지된 방법에 따라 적합한 형태로 제형화 될 수 있다. 즉, 본 발명의 약학 조성물은 공지의 방법에 따라 다양한 비경구 또는 경구 투여용 형태로 제조될 수 있다. 제제화할 경우에는 보통 사용하는 충진제, 증량제, 결합제, 습윤제, 붕해제, 계면활성제 등의 희석제 또는 부형제를 사용하여 제조된다.The pharmaceutical composition according to the present invention may be formulated in a suitable form according to a method known in the art together with a pharmaceutically acceptable carrier as described above. That is, the pharmaceutical composition of the present invention can be prepared in various forms for parenteral or oral administration according to known methods. When formulated, it is prepared using diluents or excipients such as commonly used fillers, extenders, binders, wetting agents, disintegrants, and surfactants.

경구투여를 위한 고형 제제에는 정제, 환자, 산제, 과립제, 캡슐제, 트로키제 등이 포함되며, 이러한 고형 제제는 하나 이상의 본 발명의 화합물에 적어도 하나 이상의 부형제 예를 들면, 전분, 탄산칼슘, 수크로스(sucrose), 락토오스(lactose) 또는 젤라틴 등을 섞어 조제된다. 또한, 단순한 부형제 외에 마그네슘 스티레이트 탈크 같은 윤활제들도 사용된다. 경구 투여를 위한 액상 제제로는 현탁제, 내용액제, 유제 또는 시럽제 등이 해당되는데, 흔히 사용되는 단순 희석제인 물, 리퀴드 파라핀 이외에 여러 가지 부형제, 예를 들면 습윤제, 감미제, 방향제, 보존제 등이 포함될 수 있다.Solid preparations for oral administration include tablets, patients, powders, granules, capsules, troches, etc., and these solid preparations contain one or more compounds of the present invention in at least one excipient, for example, starch, calcium carbonate, water It is prepared by mixing sucrose, lactose or gelatin. In addition to simple excipients, lubricants such as magnesium styrate and talc are also used. Liquid formulations for oral administration include suspensions, internal solutions, emulsions, or syrups. In addition to water and liquid paraffin, which are commonly used simple diluents, various excipients such as wetting agents, sweeteners, aromatics, and preservatives may be included. can

비경구 투여를 위한 제제에는 멸균된 수용액, 비수성용제, 현탁용제, 유제, 동결건조제제, 좌제 등이 포함된다. 비수성용제, 현탁용제로는 프로필렌글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 올리브 오일과 같은 식물성 기름, 에틸올레이트와 같은 주사 가능한 에스테르 등이 사용될 수 있다. 좌제의 기제로는 위텝솔(witepsol), 마크로골, 트윈(tween) 61, 카카오지, 라우린지, 글리세롤, 젤라틴 등이 사용될 수 있다.Formulations for parenteral administration include sterilized aqueous solutions, non-aqueous solutions, suspension solutions, emulsions, freeze-dried formulations, suppositories, and the like. Propylene glycol, polyethylene glycol, vegetable oils such as olive oil, and injectable esters such as ethyl oleate may be used as non-aqueous solvents and suspending agents. As a base for suppositories, witepsol, macrogol, tween 61, cacao butter, laurin paper, glycerol, gelatin, and the like may be used.

상기 약학적 조성물은 담체, 부형제 또는 희석제를 더 포함할 수 있다. 담체, 부형제, 또는 희석제는 예를 들어, 락토스, 덱스트로스, 수크로스, 솔비톨, 만니톨, 자일리톨, 에리스리톨, 말티톨, 전분, 아카시아 고무, 알기네이트, 젤라틴, 칼슘 포스페이트, 칼슘 실리케이트, 셀룰로오스, 메틸 셀룰로스, 미정질 셀룰로스, 폴리비닐 피롤리돈, 물, 메틸히드록시벤조에이트, 프로필히드록시벤조에이트, 탈크, 마그네슘 스테아레이트, 또는 광물유를 포함할 수 있다.The pharmaceutical composition may further include a carrier, excipient or diluent. Carriers, excipients, or diluents include, for example, lactose, dextrose, sucrose, sorbitol, mannitol, xylitol, erythritol, maltitol, starch, gum acacia, alginates, gelatin, calcium phosphate, calcium silicate, cellulose, methyl cellulose, microcrystalline cellulose, polyvinyl pyrrolidone, water, methylhydroxybenzoate, propylhydroxybenzoate, talc, magnesium stearate, or mineral oil.

본 발명의 약학 조성물은 약학적으로 유효한 양으로 투여한다. 본 발명의 용어, "투여"란 적절한 방법으로 개체에게 소정의 물질을 도입하는 것을 의미하며, 상기 조성물의 투여 경로는 목적 조직에 도달할 수 있는 한, 어떠한 일반적인 경로를 통하여 투여될 수 있다. 복강내 투여, 정맥내 투여, 근육내 투여, 피하 투여, 피내 투여, 경구 투여, 국소 투여, 비내 투여, 폐내 투여, 직장내 투여될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The pharmaceutical composition of the present invention is administered in a pharmaceutically effective amount. As used herein, the term "administration" means introducing a predetermined substance into a subject by an appropriate method, and the administration route of the composition may be administered through any general route as long as it can reach the target tissue. Intraperitoneal administration, intravenous administration, intramuscular administration, subcutaneous administration, intradermal administration, oral administration, topical administration, intranasal administration, intrapulmonary administration, intrarectal administration, but not limited thereto.

상기 용어, "개체"란 인간을 포함한 쥐, 생쥐, 가축 등의 모든 동물을 의미한다. 바람직하게는, 인간을 포함한 포유동물일 수 있다.The term "individual" refers to all animals such as rats, mice, livestock, and the like, including humans. Preferably, it may be a mammal including a human.

상기 용어, "약학적으로 유효한 양"이란 의학적 치료에 적용 가능한 합리적인 수혜/위험 비율로 질환을 치료하기에 충분하며, 부작용을 일으키지 않을 정도의 양을 의미하며, 유효 용량 수준은 환자의 성별, 연령, 체중, 건강 상태, 질병의 종류, 중증도, 약물의 활성, 약물에 대한 민감도, 투여 방법, 투여 시간, 투여 경로, 및 배출 비율, 치료 기간, 배합 또는 동시에 사용되는 약물을 포함한 요소 및 기타 의학 분야에 잘 알려진 요소에 따라 당업자에 의해 용이하게 결정될 수 있다. 일반적으로 약 0.001~100 mg/kg/day이며, 바람직하게는 0.01~35 mg/kg/day이다. 몸무게가 70 ㎏인 성인 환자를 기준으로 할 때, 일반적으로 0.07~7000 mg/day이며, 바람직하게는 0.7~2500 ㎎/day이며, 투여는 상기 권장 투여량을 하루에 한번 투여할 수도 있고, 수회 나누어 투여할 수도 있다.The term "pharmaceutically effective amount" means an amount that is sufficient to treat a disease at a reasonable benefit/risk ratio applicable to medical treatment and does not cause side effects, and the effective dose level is determined by the sex and age of the patient. , weight, health condition, type of disease, severity, activity of drug, sensitivity to drug, method of administration, time of administration, route of administration, and rate of excretion, duration of treatment, factors including drugs used in combination or concurrently, and other medical fields It can be easily determined by a person skilled in the art according to well-known factors. It is generally about 0.001 to 100 mg/kg/day, preferably 0.01 to 35 mg/kg/day. Based on an adult patient weighing 70 kg, it is generally 0.07 to 7000 mg/day, preferably 0.7 to 2500 mg/day, and the recommended dose may be administered once a day, several times It can also be administered in divided doses.

본 발명의 조성물은 헌팅턴병 예방 또는 치료를 위하여 단독으로, 또는 수술, 호르몬 치료, 화학 치료 및 생물학적 반응 조절제를 사용하는 방법들과 병용하여 사용할 수 있다.The composition of the present invention can be used alone or in combination with methods using surgery, hormone therapy, chemotherapy, and biological response modifiers for the prevention or treatment of Huntington's disease.

또한, 본 발명은 진토닌을 유효성분으로 포함하고, 선조체에서 숙신산 탈수소 효소(succinate dehydrogenase)가 억제된 헌팅턴병 환자에서 상기 숙식산 탈수소 효소를 증가시키기 위한, 헌팅턴병 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공한다.In addition, the present invention provides a pharmaceutical composition for preventing or treating Huntington's disease, comprising gintonin as an active ingredient and increasing succinate dehydrogenase in Huntington's disease patients in whom succinate dehydrogenase is inhibited in the striatum. .

또한, 본 발명은 진토닌을 유효성분으로 포함하고, 선조체에서 Iba-1, OX-42, IL-1β, IL-6, TNF-α, COX-2 및 iNOS의 생성 또는 발현이 억제된 환자에서 상기 Iba-1, OX-42, IL-1β, IL-6, TNF-α, COX-2 및 iNOS의 생성 또는 발현을 증가시키기 위한, 헌팅턴병 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공한다.In addition, the present invention includes gintonin as an active ingredient, and the production or expression of Iba-1, OX-42, IL-1β, IL-6, TNF-α, COX-2 and iNOS in the striatum is inhibited in patients A pharmaceutical composition for preventing or treating Huntington's disease for increasing the production or expression of Iba-1, OX-42, IL-1β, IL-6, TNF-α, COX-2 and iNOS is provided.

또한, 본 발명은 진토닌을 유효성분으로 포함하고, 선조체에서 Keap1의 생성 또는 발현이 증가된 환자에서 Keap1의 생성 또는 발현을 억제하고, Nrf2, NQO1, GCLs 및 HO-1으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 생성 또는 발현을 증가시키기 위한, 헌팅턴병 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공한다.In addition, the present invention contains gintonin as an active ingredient, inhibits the production or expression of Keap1 in patients with increased production or expression of Keap1 in the striatum, and is selected from the group consisting of Nrf2, NQO1, GCLs and HO-1 Provided is a pharmaceutical composition for preventing or treating Huntington's disease for increasing the production or expression of one or more species.

또한, 본 발명은 진토닌을 유효성분으로 포함하고, 선조체에서 p-ERK, p-JNK, p-p38, NF-κB/p65 및 p-IκBα의 생성 또는 발현이 증가된 환자에서 상기 p-ERK, p-JNK, p-p38, NF-κB/p65 및 p-IκBα의 생성 또는 발현을 억제시키기 위한, 헌팅턴병 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공한다.In addition, the present invention includes gintonin as an active ingredient and treats p-ERK, p-JNK, p-p38, NF-κB/p65 and p-IκBα in patients with increased production or expression in the striatum. , To inhibit the production or expression of p-JNK, p-p38, NF-κB/p65 and p-IκBα, providing a pharmaceutical composition for preventing or treating Huntington's disease.

또한, 본 발명은 진토닌을 유효성분으로 포함하고, 선조체에서 EM48 및 활성형의 카스파제-3(cleaved caspase-3)의 생성 또는 발현이 증가된 환자에서 상기 EM48 및 활성형 카스파제-3의 생성 또는 발현을 억제시키기 위한, 헌팅턴병 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공한다.In addition, the present invention contains gintonin as an active ingredient and treats EM48 and activated caspase-3 in patients with increased production or expression of EM48 and cleaved caspase-3 in the striatum. Provided is a pharmaceutical composition for preventing or treating Huntington's disease for suppressing production or expression.

본 발명에 있어서 상기 환자는 인간 또는 동물인 것일 수 있다.In the present invention, the patient may be a human or an animal.

헌팅턴병 예방 또는 개선용 건강기능식품 조성물Health functional food composition for preventing or improving Huntington's disease

본 발명은 진토닌(gintonin)을 유효성분으로 포함하는 헌팅턴병(Huntington's disease) 예방 또는 개선용 건강기능식품 조성물을 제공한다.The present invention provides a health functional food composition for preventing or improving Huntington's disease, comprising gintonin as an active ingredient.

본 발명에서 사용되는 용어 "건강기능식품"이란 인체에 유용한 기능성을 가진 원료나 성분을 사용하여 정제, 캡슐제, 환제, 액제, 분말 및 과립 등의 형태로 제조 및 가공한 식품을 말한다. 여기서 '기능성'이라 함은 인체의 구조 및 기능에 대하여 영양소를 조절하거나 생리학적 작용 등과 같은 보건용도에 유용한 효과를 얻는 것을 의미한다. 본 발명의 건강기능식품은 통상의 기술분야에서 통상적으로 사용되는 방법에 의하여 제조가능하며, 상기 제조시에는 통상의 기술분야에서 통상적으로 첨가하는 원료 및 성분을 첨가하여 제조할 수 있다. 또한, 상기 건강기능식품의 제형 또한 건강기능식품으로 인정되는 제형이면 제한없이 제조될 수 있다. 본 발명의 건강기능식품 조성물은 다양한 형태의 제형으로 제조될 수 있으며, 일반 약품과는 달리 식품 유래 성분을 원료로 하여 약품의 장기 복용 시 발생할 수 있는 부작용 등이 없는 장점이 있고, 휴대성이 뛰어나, 본 발명의 건강기능식품은 헌팅턴병 치료제의 효과를 증진시키기 위한 보조제로 섭취가 가능하다.The term "health functional food" used in the present invention refers to food prepared and processed in the form of tablets, capsules, pills, liquids, powders and granules using raw materials or ingredients having useful functionalities for the human body. Here, 'functionality' means obtaining useful effects for health purposes, such as adjusting nutrients for the structure and function of the human body or physiological functions. The health functional food of the present invention can be manufactured by a method commonly used in the conventional technical field, and can be prepared by adding raw materials and components commonly added in the conventional technical field at the time of manufacture. In addition, the formulation of the health functional food may also be manufactured without limitation as long as the formulation is recognized as a health functional food. The health functional food composition of the present invention can be prepared in various types of formulations, and unlike general drugs, it has the advantage of using food-derived ingredients as raw materials and has no side effects that may occur when taking drugs for a long time, and has excellent portability. , The health functional food of the present invention can be consumed as an adjuvant to enhance the effect of a treatment for Huntington's disease.

또한, 본 발명은 진토닌(gintonin)을 유효성분으로 포함하는 헌팅턴병(Huntington's disease) 예방 또는 개선용 건강식품 조성물을 제공한다.In addition, the present invention provides a health food composition for preventing or improving Huntington's disease comprising gintonin as an active ingredient.

본 발명에 따른 건강기능식품 조성물 또는 건강식품 조성물에 있어서, 상기 헌팅턴병은 3-NPA에 의해 유발되는 것일 수 있고, 상기 3-NPA에 의한 신경 장애 및 선조체(striatum) 독성에 의해 유발되는 것일 수 있다. 상기 헌팅턴병은 헌팅턴 무도병(Huntington's chorea)을 포함하는 것일 수 있다.In the health functional food composition or health food composition according to the present invention, the Huntington's disease may be caused by 3-NPA, and may be caused by neurological disorders and striatum toxicity caused by the 3-NPA. . The Huntington's disease may include Huntington's chorea.

본 발명에 따른 건강기능식품 조성물 또는 건강식품 조성물에 있어서, 상기 진토닌은 선조체에서 신경퇴화, 미토콘드리아 기능 장애, 세포사멸 증가, 아폽토시스, 미세아교세포 활성화, 염증 매개체의 발현 증가 및 행동장애로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 증상을 억제하는 것일 수 있다.In the health functional food composition or health food composition according to the present invention, the gintonin is a group consisting of neurodegeneration, mitochondrial dysfunction, increased apoptosis, apoptosis, microglia activation, increased expression of inflammatory mediators, and behavioral disorders in the striatum. It may be to suppress any one or more symptoms selected from.

본 발명의 일실시예에서는, 3-NPA에 의해 선조체에서 세포 사멸, 세포 손상, 미토콘드리아 기능장애, 아폽토시스, 미세아교세포의 침윤 및 활성화, 염증 인자, 행동장애(운동 조절 장애) 등이 유발되는 것을 확인하였고, 진토닌 처리시 이러한 증상들이 억제 및 개선되는 효과가 있으며, 3-NPA로 유도된 선조체의 독성으로부터 보호하는 효과가 있음을 확인하였다(실험예 2 내지 7 참조).In one embodiment of the present invention, cell death, cell damage, mitochondrial dysfunction, apoptosis, infiltration and activation of microglia, inflammatory factors, behavioral disorders (motor control disorders), etc. are induced in the striatum by 3-NPA. It was confirmed that, upon treatment with gintonin, these symptoms were suppressed and improved, and it was confirmed that there was an effect of protecting against toxicity of the striatum induced by 3-NPA (see Experimental Examples 2 to 7).

본 발명에 따른 건강기능식품 조성물 또는 건강식품 조성물에 있어서, 상기 진토닌은 Keap1-Nrf2 신호 전달 경로의 활성화를 통하여 미세아교세포의 침윤 및 활성화를 억제함으로써 헌팅턴병 예방 또는 개선 효과를 나타내는 것일 수 있다. 또한, 상기 진토닌은 NF-κB 및 MAPKs 신호 전달 경로를 억제하여 헌팅턴병 예방 또는 개선 효과를 나타내는 것일 수 있다. In the health functional food composition or health food composition according to the present invention, the gintonin may prevent or improve Huntington's disease by suppressing the infiltration and activation of microglia through activation of the Keap1-Nrf2 signal transduction pathway. In addition, the gintonin may inhibit NF-κB and MAPKs signaling pathways to prevent or improve Huntington's disease.

본 발명의 일실시예에서는, 진토닌 Keap1-Nrf2 신호 전달 경로를 활성화시켜 NF-κB 및 MAPKs 신호 전달 경로를 억제함으로써 3-NPA에 의하여 유도된 선조체의 독성을 감소시키는 보호 효과를 나타낼 수 있음을 확인하였다(실험예 8 내지 9 참조).In one embodiment of the present invention, by activating the gintonin Keap1-Nrf2 signaling pathway and inhibiting the NF-κB and MAPKs signaling pathways, the protective effect of reducing the toxicity of the striatum induced by 3-NPA can be shown. It was confirmed (see Experimental Examples 8 to 9).

본 발명에 따른 건강기능식품 조성물 또는 건강식품 조성물에 있어서, 상기 진토닌은 변형된 헌팅틴(mHTT)의 응집을 억제하는 것일 수 있다.In the health functional food composition or health food composition according to the present invention, the gintonin may inhibit aggregation of modified huntingtin (mHTT).

본 발명의 일실시예에서는, 진토닌 Keap1-Nrf2 신호 전달 경로 활성화를 통해, 헌팅턴병의 시험관내 모델로서 STHdh 세포주에서 변형된 헌팅틴(mHTT) 응집체의 형성을 억제하고, AAVDJ-82Q 벡터에 감염된 헌팅턴병 마우스 모델에서 AAV로 매개된 인간 돌연변이형 HTT의 과발현에 의해 유도된 헌팅턴병-유사 선조체 독성, 운동 조절 장애 등 헌팅턴병 관련 증상을 완화시킬 수 있음을 확인하였다(실험예 10 내지 11 참조).In one embodiment of the present invention, the formation of modified huntingtin (mHTT) aggregates is inhibited in STHdh cell line as an in vitro model of Huntington's disease by activating the gintonin Keap1-Nrf2 signal transduction pathway, and Huntington's disease infected with AAVDJ-82Q vector It was confirmed that HD-related symptoms, such as HD-like striatal toxicity and motor dysregulation, induced by AAV-mediated overexpression of human mutant HTT in a mouse model could be alleviated (see Experimental Examples 10 to 11).

본 발명에 따른 상기 건강기능식품 조성물 또는 건강식품 조성물은 헌팅턴병 예방 또는 개선 효과를 통해 관련 질환을 예방 또는 개선시키기 위한 목적으로 상기 진토닌을 식품, 음료 등의 건강기능식품 또는 건강식품에 첨가할 수 있다.The health functional food composition or health food composition according to the present invention can be added to health functional food or health food such as food or beverage for the purpose of preventing or improving related diseases through the effect of preventing or improving Huntington's disease. there is.

상기 식품의 종류에는 특별한 제한은 없다. 본 발명에 따른 진토닌을 첨가할 수 있는 식품의 예로는 드링크제, 육류, 소시지, 빵, 비스킷, 떡, 초콜릿, 캔디류, 스낵류, 과자류, 피자, 라면, 기타 면류, 껌류, 아이스크림류를 포함한 낙농제품, 각종 스프, 음료수, 알코올 음료 및 비타민 복합제, 유제품 및 유가공 제품 등이 있으며, 통상적인 의미에서의 건강식품 및 건강기능식품을 모두 포함한다.There is no particular limitation on the type of food. Examples of foods to which gin and tonin according to the present invention can be added include drinks, meat, sausages, bread, biscuits, rice cakes, chocolates, candies, snacks, confectionery, pizza, ramen, other noodles, chewing gum, and dairy products including ice cream. , various soups, beverages, alcoholic beverages and vitamin complexes, dairy products and milk-processed products, etc., and include both health foods and health functional foods in a conventional sense.

본 발명에 따른 건강식품 및 건강기능식품 조성물은 식품에 그대로 첨가하거나 다른 식품 또는 식품 성분과 함께 사용될 수 있고, 통상적인 방법에 따라 적절하게 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 상기 진토닌의 혼합량은 그의 사용 목적(예방 또는 개선용)에 따라 적합하게 결정될 수 있다. 일반적으로, 건강식품 및 건강기능식품 중의 상기 진토닌의 양은 전체 식품 중량의 0.1 내지 90 중량부로 가할 수 있다. 그러나 건강 유지를 목적으로 하거나 또는 건강 조절을 목적으로 하는 장기간의 섭취의 경우에는 상기 양은 상기 범위 이하일 수 있으며, 안전성 면에서 아무런 문제가 없기 때문에 유효성분은 상기 범위 이상의 양으로도 사용될 수 있다.The health food and health functional food composition according to the present invention may be added to food as it is or used together with other foods or food ingredients, and may be appropriately used according to conventional methods. The mixing amount of the gin and tonin according to the present invention may be appropriately determined depending on the purpose of use (prevention or improvement). In general, the amount of gintonin in health food and health functional food may be added in an amount of 0.1 to 90 parts by weight based on the total weight of food. However, in the case of long-term intake for the purpose of health maintenance or health control, the amount may be less than the above range, and since there is no problem in terms of safety, the active ingredient may be used in an amount greater than the above range.

본 발명의 건강식품 및 건강기능식품 조성물은 지시된 비율로 필수 성분으로서 본 발명에 따른 진토닌을 함유하는 외에는 다른 성분에는 특별한 제한이 없으며 통상의 음료와 같이 여러 가지 향미제 또는 천연 탄수화물 등을 추가 성분으로서 함유할 수 있다. 상술한 천연 탄수화물의 예는 모노사카라이드, 예를 들어, 포도당, 과당 등; 디사카라이드, 예를 들어 말토스, 슈크로스 등; 및 폴리사카라이드, 예를 들어 덱스트린, 시클로덱스트린 등과 같은 통상적인 당, 및 자일리톨, 소르비톨, 에리트라이톨 등의 당알코올이다. 상술한 것 이외의 향미제로서 천연 향미제(타우마틴, 스테비아 추출물(예를 들어 레바우디오시드 A, 글리시르히진등) 및 합성 향미제(사카린, 아스파르탐 등)를 유리하게 사용할 수 있다. 상기 천연 탄수화물의 비율은 본 발명의 건강기능성 식품 조성물 100 g당 일반적으로 약 1 내지 20 g, 바람직하게는 약 5 내지 12 g이다.The health food and health functional food composition of the present invention is not particularly limited in other ingredients except for containing gin and tonin according to the present invention as an essential ingredient in the indicated ratio, and various flavors or natural carbohydrates are added like conventional beverages. It can be contained as a component. Examples of the aforementioned natural carbohydrates include monosaccharides such as glucose, fructose, and the like; disaccharides such as maltose, sucrose and the like; and polysaccharides such as conventional sugars such as dextrins, cyclodextrins, and the like, and sugar alcohols such as xylitol, sorbitol, and erythritol. As flavoring agents other than those mentioned above, natural flavoring agents (thaumatin, stevia extract (eg rebaudioside A, glycyrrhizin, etc.) and synthetic flavoring agents (saccharin, aspartame, etc.) can advantageously be used. The ratio of the natural carbohydrate is generally about 1 to 20 g, preferably about 5 to 12 g per 100 g of the health functional food composition of the present invention.

상기 외에 본 발명에 따른 진토닌을 함유하는 건강식품 및 건강기능식품 조성물은 여러 가지 영양제, 비타민, 광물(전해질), 합성 풍미제 및 천연 풍미제 등의 풍미제, 착색제 및 중진제(치즈, 초콜릿 등), 펙트산 및 그의 염, 알긴산 및 그의 염, 유기산, 보호성 콜로이드 증점제, pH 조절제, 안정화제, 방부제, 글리세린, 알코올, 탄산음료에 사용되는 탄산화제 등을 함유할 수 있다. 그 밖에 본 발명의 건강식품 및 건강기능식품 조성물은 천연 과일쥬스 및 과일쥬스 음료 및 야채 음료의 제조를 위한 과육을 함유할 수 있다.In addition to the above, the health food and health functional food composition containing gintonin according to the present invention are various nutrients, vitamins, minerals (electrolytes), flavors such as synthetic flavors and natural flavors, colorants, and enhancers (cheese, chocolate) etc.), pectic acid and its salts, alginic acid and its salts, organic acids, protective colloidal thickeners, pH adjusters, stabilizers, preservatives, glycerin, alcohol, carbonating agents used in carbonated beverages, and the like. In addition, the health food and health functional food composition of the present invention may contain fruit flesh for preparing natural fruit juice, fruit juice beverages, and vegetable beverages.

이러한 성분은 독립적으로 또는 조합하여 사용할 수 있다. 이러한 첨가제의 비율은 그렇게 중요하진 않지만 본 발명의 유효물질을 함유하는 건강식품 및 건강기능식품 조성물 100 중량부 당 0.1 내지 약 20 중량부의 범위에서 선택되는 것이 일반적이다.These components may be used independently or in combination. The ratio of these additives is not so critical, but is generally selected in the range of 0.1 to about 20 parts by weight per 100 parts by weight of the health food and health functional food composition containing the active substance of the present invention.

또한, 본 발명은 진토닌을 유효성분으로 포함하고, 선조체에서 숙신산 탈수소 효소(succinate dehydrogenase)가 억제된 헌팅턴병 환자에서 상기 숙식산 탈수소 효소를 증가시키기 위한, 헌팅턴병 예방 또는 개선용 건강기능식품 조성물을 제공한다.In addition, the present invention provides a health functional food composition for preventing or improving Huntington's disease, comprising gintonin as an active ingredient and increasing succinate dehydrogenase in Huntington's disease patients in whom succinate dehydrogenase is inhibited in the striatum. do.

또한, 본 발명은 진토닌을 유효성분으로 포함하고, 선조체에서 Iba-1, OX-42, IL-1β, IL-6, TNF-α, COX-2 및 iNOS의 생성 또는 발현이 억제된 환자에서 상기 Iba-1, OX-42, IL-1β, IL-6, TNF-α, COX-2 및 iNOS의 생성 또는 발현을 증가시키기 위한, 헌팅턴병 예방 또는 개선용 건강기능식품 조성물을 제공한다.In addition, the present invention includes gintonin as an active ingredient, and the production or expression of Iba-1, OX-42, IL-1β, IL-6, TNF-α, COX-2 and iNOS in the striatum is inhibited in patients Provided is a health functional food composition for preventing or improving Huntington's disease to increase the production or expression of Iba-1, OX-42, IL-1β, IL-6, TNF-α, COX-2 and iNOS.

또한, 본 발명은 진토닌을 유효성분으로 포함하고, 선조체에서 Keap1의 생성 또는 발현이 증가된 환자에서 Keap1의 생성 또는 발현을 억제하고, Nrf2, NQO1, GCLs 및 HO-1으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 생성 또는 발현을 증가시키기 위한, 헌팅턴병 예방 또는 개선용 건강기능식품 조성물을 제공한다.In addition, the present invention contains gintonin as an active ingredient, inhibits the production or expression of Keap1 in patients with increased production or expression of Keap1 in the striatum, and is selected from the group consisting of Nrf2, NQO1, GCLs and HO-1 Provided is a health functional food composition for preventing or improving Huntington's disease for increasing the production or expression of one or more species.

또한, 본 발명은 진토닌을 유효성분으로 포함하고, 선조체에서 p-ERK, p-JNK, p-p38, NF-κB/p65 및 p-IκBα의 생성 또는 발현이 증가된 환자에서 상기 p-ERK, p-JNK, p-p38, NF-κB/p65 및 p-IκBα의 생성 또는 발현을 억제시키기 위한, 헌팅턴병 예방 또는 개선용 건강기능식품 조성물을 제공한다.In addition, the present invention includes gintonin as an active ingredient and treats p-ERK, p-JNK, p-p38, NF-κB/p65 and p-IκBα in patients with increased production or expression in the striatum. , To inhibit the production or expression of p-JNK, p-p38, NF-κB/p65 and p-IκBα, it provides a health functional food composition for preventing or improving Huntington's disease.

또한, 본 발명은 진토닌을 유효성분으로 포함하고, 선조체에서 EM48 및 활성형의 카스파제-3(cleaved caspase-3)의 생성 또는 발현이 증가된 환자에서 상기 EM48 및 활성형 카스파제-3의 생성 또는 발현을 억제시키기 위한, 헌팅턴병 예방 또는 개선용 건강기능식품 조성물을 제공한다.In addition, the present invention contains gintonin as an active ingredient and treats EM48 and activated caspase-3 in patients with increased production or expression of EM48 and cleaved caspase-3 in the striatum. Provided is a health functional food composition for preventing or improving Huntington's disease for suppressing production or expression.

3-NPA에 의해 유발되는 신경세포의 손상 및 사멸 예방, 개선 또는 치료용 조성물Composition for preventing, improving or treating damage and death of nerve cells induced by 3-NPA

나아가, 본 발명은 진토닌(gintonin)을 유효성분으로 포함하는 3-NPA에 의해 유발되는 신경세포의 손상 및 사멸 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공한다.Furthermore, the present invention provides a pharmaceutical composition for preventing or treating damage and death of nerve cells caused by 3-NPA containing gintonin as an active ingredient.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 신경세포의 손상 및 사멸은 3-NPA에 의해 유도된 선조체(striatum) 독성에 의해 유발되는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the damage and death of the nerve cells may be caused by striatum toxicity induced by 3-NPA.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 약학적 조성물은 3-NPA에 의해 유발되는 신경세포의 손상 및 사멸로 인한 질환을 예방 또는 치료하는 것일 수 있다. 이때, 상기 질환은 인지장애, 운동장애, 성격장애 또는 헌팅턴병을 포함하는 것일 수 있고, 바람직하게는 헌팅턴병인 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the pharmaceutical composition may prevent or treat diseases caused by damage and death of nerve cells caused by 3-NPA. In this case, the disease may include cognitive impairment, movement disorder, personality disorder, or Huntington's disease, preferably Huntington's disease.

본 발명에 따른 약학적 조성물에 있어서, 상기 진토닌은 Keap1-Nrf2 신호 전달 경로를 활성화시켜 3-NPA에 의해 유발되는 신경세포의 손상 및 사멸 예방 또는 치료 효과를 나타내는 것일 수 있다. 또한, 상기 진토닌은 NF-κB 및 MAPKs 신호 전달 경로를 억제하여 3-NPA에 의해 유발되는 신경세포의 손상 및 사멸 예방 또는 치료 효과를 나타내는 것일 수 있다.In the pharmaceutical composition according to the present invention, the gintonin may activate the Keap1-Nrf2 signal transduction pathway to prevent or treat damage and death of nerve cells caused by 3-NPA. In addition, the gintonin may inhibit NF-κB and MAPKs signaling pathways to prevent or treat 3-NPA-induced neuronal damage and death.

본 발명의 일실시예에서는, 진토닌이 3-NPA로 유도된 선조체 독성으로부터 보호하여, 세포 사멸, 세포 손상, 미토콘드리아 기능장애, 아폽토시스, 미세아교세포의 침윤 및 활성화, 염증 인자, 행동장애(운동 조절 장애) 등의 증상을 억제 및 개선시키는 효과가 있음을 확인하였다(실험예 2 내지 7 참조).In one embodiment of the present invention, gintonin protects from 3-NPA-induced striatal toxicity, resulting in cell death, cell damage, mitochondrial dysfunction, apoptosis, infiltration and activation of microglia, inflammatory factors, and behavioral disorders (movement It was confirmed that there is an effect of suppressing and improving symptoms such as dysregulation) (see Experimental Examples 2 to 7).

본 발명의 일실시예에서는, 진토닌이 선조체에서 3-NPA에 의한 1차 세포사멸 및 미세아교세포 활성화에 의한 2차 세포사멸을 보호할 수 있음을 확인하였다(실험예 7 참조).In one embodiment of the present invention, it was confirmed that gintonin can protect primary apoptosis by 3-NPA and secondary apoptosis by activation of microglia in the striatum (see Experimental Example 7).

본 발명의 일실시예에서는, 진토닌이 Keap1-Nrf2 신호 전달 경로를 활성화시켜 NF-κB 및 MAPKs 신호 전달 경로를 억제함으로써 3-NPA-유도된 선조체의 독성을 감소시키는 보호 효과를 나타냄을 확인하였다(실험예 8 내지 9 참조).In one embodiment of the present invention, it was confirmed that gintonin activates the Keap1-Nrf2 signaling pathway and inhibits the NF-κB and MAPKs signaling pathways, thereby exhibiting a protective effect of reducing 3-NPA-induced striatal toxicity. (See Experimental Examples 8 to 9).

본 발명의 일실시예에서는, 진토닌이 Keap1-Nrf2 신호 전달 경로 활성화를 통해, 헌팅턴병의 시험관내 모델로서 STHdh 세포주에서 변형된 헌팅틴(mHTT) 응집체의 형성을 억제하고, AAVDJ-82Q 벡터-감염된 헌팅턴병 마우스 모델에서 AAV로 매개된 변형된 헌팅틴(mHTT)의 과발현에 의해 유도된 헌팅턴병-유사 선조체 독성, 운동 조절 장애 등 헌팅턴병 관련 증상을 완화시킬 수 있음을 확인하였다(실험예 10 내지 11 참조).In one embodiment of the present invention, gintonin inhibits the formation of modified huntingtin (mHTT) aggregates in the STHdh cell line as an in vitro model of Huntington's disease through activation of the Keap1-Nrf2 signaling pathway, and in AAVDJ-82Q vector-infected cells. It was confirmed that Huntington's disease-related symptoms, such as Huntington's disease-like striatal toxicity and motor dysregulation, induced by AAV-mediated overexpression of modified huntingtin (mHTT) in the Huntington's disease mouse model can be alleviated (see Experimental Examples 10 to 11) .

더 나아가, 본 발명은 진토닌(gintonin)을 유효성분으로 포함하는 3-NPA에 의해 유발되는 신경세포의 손상 및 사멸 예방 또는 개선용 건강기능식품 조성물을 제공한다.Furthermore, the present invention provides a health functional food composition for preventing or improving nerve cell damage and death caused by 3-NPA containing gintonin as an active ingredient.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 신경세포의 손상 및 사멸은 3-NPA에 의해 유도된 선조체(striatum) 독성에 의해 유발되는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the damage and death of the nerve cells may be caused by striatum toxicity induced by 3-NPA.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 건강기능식품 조성물은 3-NPA에 의해 유발되는 신경세포의 손상 및 사멸로 인한 질환을 예방 또는 개선시키는 것일 수 있다. 이때, 상기 질환은 인지장애, 운동장애, 성격장애 또는 헌팅턴병을 포함하는 것일 수 있고, 바람직하게는 헌팅턴병인 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the health functional food composition may prevent or improve diseases caused by damage and death of nerve cells caused by 3-NPA. In this case, the disease may include cognitive impairment, movement disorder, personality disorder, or Huntington's disease, preferably Huntington's disease.

본 발명에 따른 건강기능식품 조성물에 있어서, 상기 진토닌은 Keap1-Nrf2 신호 전달 경로를 활성화시켜 3-NPA에 의해 유발되는 신경세포의 손상 및 사멸 예방 또는 개선 효과를 나타내는 것일 수 있다. 또한, 상기 진토닌은 NF-κB 및 MAPKs 신호 전달 경로를 억제하여 3-NPA에 의해 유발되는 신경세포의 손상 및 사멸 예방 또는 개선 효과를 나타내는 것일 수 있다.In the health functional food composition according to the present invention, the gin and tonin may activate the Keap1-Nrf2 signal transduction pathway to prevent or improve neuronal damage and death caused by 3-NPA. In addition, the gintonin may inhibit NF-κB and MAPKs signaling pathways to prevent or improve 3-NPA-induced damage and death of nerve cells.

본 발명의 일실시예에서는, 진토닌이 3-NPA로 유도된 선조체 독성으로부터 보호하여, 세포 사멸, 세포 손상, 미토콘드리아 기능장애, 아폽토시스, 미세아교세포의 침윤 및 활성화, 염증 인자, 행동장애(운동 조절 장애) 등의 증상을 억제 및 개선시키는 효과가 있음을 확인하였다(실험예 2 내지 7 참조).In one embodiment of the present invention, gintonin protects from 3-NPA-induced striatal toxicity, resulting in cell death, cell damage, mitochondrial dysfunction, apoptosis, infiltration and activation of microglia, inflammatory factors, and behavioral disorders (movement It was confirmed that there is an effect of suppressing and improving symptoms such as dysregulation) (see Experimental Examples 2 to 7).

본 발명의 일실시예에서는, 진토닌이 선조체에서 3-NPA에 의한 1차 세포사멸 및 미세아교세포 활성화에 의한 2차 세포사멸을 보호할 수 있음을 확인하였다(실험예 7 참조).In one embodiment of the present invention, it was confirmed that gintonin can protect primary apoptosis by 3-NPA and secondary apoptosis by activation of microglia in the striatum (see Experimental Example 7).

본 발명의 일실시예에서는, 진토닌이 Keap1-Nrf2 신호 전달 경로를 활성화시켜 NF-κB 및 MAPKs 신호 전달 경로를 억제함으로써 3-NPA-유도된 선조체의 독성을 감소시키는 보호 효과를 나타냄을 확인하였다(실험예 8 내지 9 참조).In one embodiment of the present invention, it was confirmed that gintonin activates the Keap1-Nrf2 signaling pathway and inhibits the NF-κB and MAPKs signaling pathways, thereby exhibiting a protective effect of reducing 3-NPA-induced striatal toxicity. (See Experimental Examples 8 to 9).

본 발명의 일실시예에서는, 진토닌이 Keap1-Nrf2 신호 전달 경로 활성화를 통해, 헌팅턴병의 시험관내 모델로서 STHdh 세포주에서 변형된 헌팅틴(mHTT) 응집체의 형성을 억제하고, AAVDJ-82Q 벡터-감염된 헌팅턴병 마우스 모델에서 AAV로 매개된 인간 변형된 헌팅틴(mHTT)의 과발현에 의해 유도된 헌팅턴병-유사 선조체 독성, 운동 조절 장애 등 헌팅턴병 관련 증상을 완화시킬 수 있음을 확인하였다(실험예 10 내지 11 참조).In one embodiment of the present invention, gintonin inhibits the formation of modified huntingtin (mHTT) aggregates in the STHdh cell line as an in vitro model of Huntington's disease through activation of the Keap1-Nrf2 signaling pathway, and in AAVDJ-82Q vector-infected cells. It was confirmed that Huntington's disease-related symptoms, such as Huntington's disease-like striatal toxicity and motor dysregulation, induced by AAV-mediated overexpression of human modified huntingtin (mHTT) in the Huntington's disease mouse model could be alleviated (see Experimental Examples 10 to 11). ).

이하, 본 발명을 하기의 실시예에 의하여 더욱 상세하게 설명한다. 단, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail by the following examples. However, the following examples are merely illustrative of the present invention, and the contents of the present invention are not limited by the following examples.

<실시예 1> 진토닌의 준비<Example 1> Preparation of gin and tonin

진토닌(gintonin, GT)은 Choi et al.(Front. Pharmacol. 6;245, 2015)의 방법에 따라 제조되었다. 요약하면, 4년근 인삼(한국 인삼 공사, 대전, 대한민국) 1 kg을 작은 조각(> 3 mm)으로 분쇄하고, 80℃에서 8시간 동안 70% 발효된 에탄올로 8회 환류시켜 추출물을 수득하였다. 상기 추출물을 농축하고, 농축물(340 g)을 증류된 냉수에 1:10의 비율로 용해시키고, 4℃에서 24-96시간 동안 보관하면서 물 침전법을 실시하였다. 인삼의 에탄올 추출물의 물 분획(물 침전법)에 의해 수득된 상층액 및 침전물 분획을 원심분리(3000 rpm, 20분)를 통해 분리하였고, 침전물을 동결 건조시켜 진토닌을 수득하였다.Gintonin (GT) was prepared according to the method of Choi et al. (Front. Pharmacol. 6;245, 2015). Briefly, 1 kg of 4-year-old ginseng (Korea Ginseng Corporation, Daejeon, Republic of Korea) was ground into small pieces (> 3 mm) and refluxed 8 times with 70% fermented ethanol at 80° C. for 8 hours to obtain an extract. The extract was concentrated, and the concentrate (340 g) was dissolved in distilled cold water at a ratio of 1:10, and stored at 4° C. for 24-96 hours, followed by water precipitation. The supernatant and precipitate fraction obtained by water fractionation (water precipitation method) of ethanol extract of ginseng were separated by centrifugation (3000 rpm, 20 minutes), and the precipitate was freeze-dried to obtain gintonin.

진토닌은 탄수화물, 지질 및 인삼 단백질로 구성되며, 진토닌에서 총 탄수화물, 지질 및 단백질의 비율은 각각 약 30%, 20.2% 및 30.3%였고, 기타 다른 미량 성분을 포함한다.Gintonin is composed of carbohydrates, lipids, and ginseng proteins, and the ratios of total carbohydrates, lipids, and proteins in gintonin were about 30%, 20.2%, and 30.3%, respectively, and other trace components were included.

LC-MS/MS 분석에 기초한 진토닌의 지질 조성은 다음과 같다: 지방산(7.53% 리놀레산, 2.82% 팔미트산 및 1.46% 올레산); 리소인지질 및 인지질(0.60%); 및 인산(1.75%). 진토닌의 총 지질 함량은 약 14.2%이다. 정성 분석 결과 진토닌은 또한 다이아실글리세롤과 트리아실글리세롤을 함유하고 있는 것으로 나타났다.The lipid composition of gintonin based on LC-MS/MS analysis was as follows: fatty acids (7.53% linoleic acid, 2.82% palmitic acid and 1.46% oleic acid); lysophospholipids and phospholipids (0.60%); and phosphoric acid (1.75%). The total lipid content of gintonin is about 14.2%. Qualitative analysis showed that gintonin also contained diacylglycerols and triacylglycerols.

<실험예 1> 동물 모델의 준비 및 실험 방법<Experimental Example 1> Preparation and Experimental Method of Animal Model

1-1. 실험 동물 준비1-1. Preparation of experimental animals

실험 전 1주일 전부터 수컷 성체 C57BL/6NTac 마우스(Narabiotec Co., Ltd., Seoul, Republic of Korea; 체중 23-25 g; 종자 마우스는 Taconic Biosciences Inc.(Cambridge, IN, USA)에서 유래함)를 12시간의 명암 주기(08:00~20:00에는 밝음)로 23±2℃의 온도를 유지하는 사육 시설에서 음식과 물을 자유롭게 제공하며 적응시켰다.Male adult C57BL/6NTac mice (Narabiotec Co., Ltd., Seoul, Republic of Korea; body weight 23-25 g; seeded mice were from Taconic Biosciences Inc. (Cambridge, IN, USA)) were seeded 1 week before the experiment. They were acclimatized in a breeding facility maintained at a temperature of 23 ± 2 °C with a 12-hour light/dark cycle (light from 08:00 to 20:00) with food and water provided ad libitum.

1-2. 윤리적 승인1-2. ethical approval

모든 실험 절차는 경희대학교 동물실험윤리위원회(KHUASP(SE)-14-040)에 의해 검토 및 승인되었다. 이 과정에서 실험실 동물의 적절한 무작위 배정과 자료 취급은 신경계 질환의 전임상 모델에 대한 NIH 워크샵의 최근 권고에 준거하여 수행되었다(Landis et al., 2012, Nature 490, 187-191).All experimental procedures were reviewed and approved by the Animal Research Ethics Committee of Kyung Hee University (KHUASP(SE)-14-040). Appropriate randomization of laboratory animals and data handling in this process were performed in accordance with the recent recommendations of the NIH Workshop on Preclinical Models of Neurological Diseases (Landis et al., 2012, Nature 490, 187-191).

1-3. 3-NPA 및 진토닌의 처리1-3. Treatment of 3-NPA and gintonin

준비된 실험 동물에 3-니트로프로피오닉산(3-nitropropionic acid, 3-NPA) 및 진토닌(gintonin, GT)을 하기와 같은 방법으로 처리하였다.The prepared experimental animals were treated with 3-nitropropionic acid (3-NPA) and gintonin (GT) in the following manner.

먼저, 3-NPA는 기존에 알려져 있는 방법을 따라 제조 및 처리되었다. 요약하면, 3-NPA(Sigma-Aldrich, Saint Louis, MO, USA)를 식염수(50 mg/ml 농도, pH 7.4)에 용해시키고, 0.2-μm 필터를 통과시킨 후, 2일 동안 12시간 간격으로(오전 8시 30분 및 오후 8시 30분) 첫째날 60 mg/kg, 둘째날 80 mg/kg씩 매일 2회(즉, 60-60-80-80 용량 요법) 복강 내(intraperitoneally, i.p.)로 투여하였다(도 1). First, 3-NPA was prepared and processed according to a known method. Briefly, 3-NPA (Sigma-Aldrich, Saint Louis, MO, USA) was dissolved in saline (50 mg/ml concentration, pH 7.4) and passed through a 0.2-μm filter at 12-hour intervals for 2 days. (8:30 am and 8:30 pm) 60 mg/kg on the first day and 80 mg/kg on the second day, twice daily (i.e., 60-60-80-80 dose regimen) intraperitoneally (i.p.) administration (FIG. 1).

진토닌의 경우, 식염수에 용해시켜 25, 50 또는 100 mg/kg의 용량으로 경구 투여(per oral, p.o.)하였다. 진토닌의 전처리(pre-treatment) 및 동시처리(co-treatment)는 각각 최초 3-NPA 중독 전, 5일 전 및 1시간 전부터 매일 투여하는 것으로 정의되었다. 발병처리(onset-treatment) 및 진행처리(progression-treatment)는 각각 신경 손상이 처음 관찰되는 시점(세번째 3-NPA 중독 1시간 전; 평균 점수, 0-1)과 신경 손상이 발병 단계 후에 증가하는 시점(네번째(마지막) 3-NPA 중독 1시간 전; 평균 점수, 2-4)으로 정의되었다(도 1).In the case of gintonin, it was dissolved in saline and orally administered (per oral, p.o.) at a dose of 25, 50 or 100 mg/kg. Pre-treatment and co-treatment of gintonin were defined as daily administration before, 5 days before, and 1 hour before the first 3-NPA intoxication, respectively. Onset-treatment and progression-treatment were the time when nerve damage was first observed (1 hour before the third 3-NPA intoxication; average score, 0–1) and the time when nerve damage increased after the onset phase, respectively. It was defined as the time point (1 h before the fourth (last) 3-NPA intoxication; average score, 2-4) (Figure 1).

각 실험은 동일한 프로토콜을 사용하여 3회 이상 반복하였으며, 신경 손상의 중증도는 모든 투여 직전 및 실험 종료시 평가되었다.Each experiment was repeated at least three times using the same protocol, and the severity of nerve damage was assessed immediately before every administration and at the end of the experiment.

1-4. 실험군1-4. experimental group

실험은 하기 5가지 그룹으로 나누어진 마우스를 사용하여 수행되었다.Experiments were performed using mice divided into the following five groups.

(1) 3-NPA 중독에서 진토닌(GT)의 가장 효과적인 농도를 선택하기 위해, 마우스를 sham, 3-NPA 및 3-NPA+GT(25, 50 및 100 mg/kg/day로 동시처리, p.o.) 그룹으로 무작위로 나누었다.(1) To select the most effective concentration of gintonin (GT) in 3-NPA intoxication, mice were co-treated with sham, 3-NPA and 3-NPA+GT (25, 50 and 100 mg/kg/day, p.o.) and randomly divided into groups.

(2) 3-NPA 중독에서 진토닌의 치료 시간대(therapeutic time-window)를 조사하기 위해, 마우스를 sham, 3-NPA 및 3-NPA+GT(100 mg/kg/day로 전처리, 동시처리, 발병처리 및 진행처리) 그룹으로 무작위로 나누었다.(2) To investigate the therapeutic time-window of gintonin in 3-NPA intoxication, mice were sham, 3-NPA and 3-NPA + GT (100 mg / kg / day pre-treatment, simultaneous treatment, Onset treatment and progression treatment) were randomly divided into groups.

(3) 진토닌의 조직 병리학적 및 분자 메카니즘를 조사하기 위해, 마우스를 무작위로 sham, 3-NPA, 3-NPA+GT(100 mg/kg/day으로 전처리, p.o.) 및 GT 그룹으로 나누었다.(3) To investigate the histopathological and molecular mechanisms of gintonin, mice were randomly divided into sham, 3-NPA, 3-NPA+GT (pre-treated with 100 mg/kg/day, p.o.) and GT groups.

(4) 3-NPA 중독에서 진토닌의 급성 보호 효과를 조사하기 위해, 마우스를 무작위로 sham, 3-NPA, 3-NPA+GT(100 mg/kg/day으로 전처리, p.o.) 및 GT 그룹으로 나누었다.(4) To investigate the acute protective effect of gintonin in 3-NPA poisoning, mice were randomly assigned to sham, 3-NPA, 3-NPA+GT (pre-treatment with 100 mg/kg/day, p.o.) and GT groups. Divided.

(5) 헌팅턴병의 시험관내 모델로서 STHdh 세포에서 진토닌의 효과를 조사하기 위해, STHdh Q7/Q7 (WT 세포) 및 STHdh Q111/Q111 세포를 사용하여 정상, 과산화수소(H2O2) 및 H2O2+GT(0.1, 1 또는 10ul/ml) 그룹으로 나누었다.(5) Normal, hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) and H 2 using STHdh Q7/Q7 (WT cells) and STHdh Q111/Q111 cells to investigate the effect of gintonin in STHdh cells as an in vitro model of Huntington's disease. It was divided into O 2 +GT (0.1, 1 or 10 ul/ml) groups.

(6) 헌팅턴병의 AAV 벡터 감염 마우스 모델에서 진토닌의 효과를 조사하기 위해, N171-18Q 야생형 HTT(18Q; WT 벡터) 및 N171-82Q 돌연변이형 HTT(82Q)를 함유하는 AAV 벡터 혈청형 DJ(AAV-DJ) 마우스를 sham, AAV-DJ-18Q 및 AAV-DJ-82Q 그룹으로 무작위로 나누었다.(6) To investigate the effect of gintonin in an AAV vector-infected mouse model of Huntington's disease, an AAV vector containing N171-18Q wild-type HTT (18Q; WT vector) and N171-82Q mutant HTT (82Q) serotype DJ ( AAV-DJ) mice were randomly divided into sham, AAV-DJ-18Q and AAV-DJ-82Q groups.

1-5. 3-NPA 중독 후 반 정량 행동 평가1-5. Semi-quantitative behavioral assessment after 3-NPA intoxication

마우스에서 3-NPA에 의해 나타나는 특이적인 신경학적인 행동변화를 매일 1회씩 관찰하여 신경학적 손상 정도를 평가하였다. 행동변화의 기준은 (1)활동성 감소, (2)뒷다리 움켜쥠, (3)뒷다리 근육긴장이상, (4)흉추 후만 자세 및 (5)정상자세로의 회복력으로 구분하였으며, 각각은 정도에 따라서 0, 1 및 2 단계로 나누어 측정하였고, 각 지표의 단계를 더하여(총 10단계) 비교하였다. 점수가 높을수록 신경학적 행동 증상이 심함을 뜻한다. 또한, 생존율과 몸무게는 3-NPA를 마지막(5회째)으로 투여하고 24시간 후 확인하였다.Specific neurological behavioral changes caused by 3-NPA in mice were observed once a day to evaluate the degree of neurological damage. The criteria for behavior change were (1) reduced activity, (2) grasping of the hind limbs, (3) dystonia of the hind limbs, (4) kyphosis of the thoracic spine, and (5) recovery to a normal posture, each of which was 0 according to the degree. , 1 and 2 steps were measured, and each index step was added (a total of 10 steps) and compared. The higher the score, the more severe the neurological behavioral symptoms. In addition, the survival rate and body weight were confirmed 24 hours after the last (fifth) administration of 3-NPA.

1-6. AAV 벡터 생성1-6. AAV vector generation

AAV-HTT-N171-82Q를 생성하기 위해, pBluescript 클로닝 벡터에 HD-N171-82Q cDNA 구조물을 사용하여 헌팅턴병의 N171-82Q 마우스 모델을 제작했다. David R. Borchelt 박사(Santa Fe Health Care Alzheimer's Disease Research Center, University of Florida)로부터 인간 HTT과 82개의 CAG 유전자 반복(HTT-N171-82Q)을 가진 인간 HTT의 처음 3개의 엑손(171개 아미노산)을 가진 구조물을 제공받아 사용하였다. HTT-N171-82Q 구조물을 EcoRI/XhoI로 이중 분해하고 AAV-MCS 발현 벡터(Cell Biolabs, Inc. cat# VPK-410)의 다중 클로닝 부위에 삽입하였다. 상기 벡터의 발현은 거대세포바이러스(cytomegalovirus, CMV) 전초기(immediate early) 인핸서 및 프로모터 하에서 KIST Virus Facility (http://virus.kist.re.kr)에 의해 이전에 기술된 방법(Jang et al., 2018, Front Cell Neurosci. 12, 157)에 따라 생성되었다. 대조군 벡터(control vector)로서, 18Q CAG 반복을 포함하는 HTT cDNA가 사용되었다. 생산 역가(production titer)는 AAV-DJ-HTT-N171-82Q의 경우 1.3×1013 genome copies/ml (GC/ml)이고 AAV-DJ-HTT-N171-18Q의 경우 1.6×1013 GC/ml였다.To generate AAV-HTT-N171-82Q, an N171-82Q mouse model of Huntington's disease was constructed using the HD-N171-82Q cDNA construct in a pBluescript cloning vector. Human HTT and the first three exons (171 amino acids) of human HTT with 82 CAG gene repeats (HTT-N171-82Q) were obtained from Dr. David R. Borchelt (Santa Fe Health Care Alzheimer's Disease Research Center, University of Florida). A structure was provided and used. The HTT-N171-82Q construct was double digested with EcoRI/XhoI and inserted into the multiple cloning site of an AAV-MCS expression vector (Cell Biolabs, Inc. cat# VPK-410). Expression of the vector was performed by the KIST Virus Facility (http://virus.kist.re.kr) under the cytomegalovirus (CMV) immediate early enhancer and promoter as previously described (Jang et al. ., 2018, Front Cell Neurosci. 12, 157). As a control vector, HTT cDNA containing 18Q CAG repeats was used. The production titer was 1.3×10 13 genome copies/ml (GC/ml) for AAV-DJ-HTT-N171-82Q and 1.6×10 13 GC/ml for AAV-DJ-HTT-N171-18Q. was

1-7. 정위 뇌 수술에 의한 AAV 벡터 감염1-7. AAV vector infection by stereotactic brain surgery

AAV-DJ 벡터 감염은 종래에 알려진 방법(Jang et al., 2018, Front Cell Neurosci. 12, 157)에 따라 정위 뇌 수술을 통해 수행되었다. 요약하면, 마우스(4주령; 체중 14 내지 15 g)를 깊이 마취(2 내지 3% 이소플루란, 60% O2, 40% N2O)하고, 정위 장치(myNeuroLab, St. Louis, MO, USA)에 고정했다. 2 μl의 AAV-DJ-18Q(7.9×1012 GC/ml) 및 AAV-DJ-82Q(1.23×1012 GC/ml)를 30게이지의 날카로운 팁이 장착된 해밀턴 주사기(Sigma-Aldrich, Saint Louis, MO, USA)를 사용하여 양측 선조체의 중간 관상면(mid-coronal)에 주입하여 AAV-DJ 벡터의 감염을 유발하였다.AAV-DJ vector infection was performed through stereotaxic brain surgery according to a previously known method (Jang et al., 2018, Front Cell Neurosci. 12, 157). Briefly, mice (4 weeks old; 14-15 g body weight) were deeply anesthetized (2-3% isoflurane, 60% O 2 , 40% N 2 O), and placed in a stereotaxic device (myNeuroLab, St. Louis, MO; USA) was fixed. 2 μl of AAV-DJ-18Q (7.9 × 10 12 GC/ml) and AAV-DJ-82Q (1.23 × 10 12 GC/ml) were injected into a 30-gauge, sharp-tipped Hamilton syringe (Sigma-Aldrich, Saint Louis). , MO, USA) was used to induce infection with the AAV-DJ vector by injecting into the mid-coronal of the bilateral striatum.

1-8. AAV 벡터 감염 후 행동 평가1-8. Behavioral assessment after AAV vector infection

AAV-DJ-82Q 벡터의 주입이 신경 손상(운동 조절 능력 감소 및 불균형)를 유발하는지 여부를 조사하기 위해 AAV-DJ-82Q 및 AAV-DJ-18Q 벡터 주입 전 1일부터 10주 동안 매주 체중을 측정하고 폴(pole) 및 로타로드(rota-rod) 행동 테스트를 수행했다.To investigate whether injection of the AAV-DJ-82Q vector causes neurological damage (decreased motor control and imbalance), body weights were collected weekly for 10 weeks from 1 day before injection of the AAV-DJ-82Q and AAV-DJ-18Q vectors. were measured and pole and rota-rod behavioral tests were performed.

1-9. STHdh 세포 배양1-9. STHdh cell culture

STHdh 세포주의 야생형(STHdhQ7/Q7) 및 돌연변이형(STHdhQ111/Q111) 세포(조건적으로 불멸화된 전구 선조체 신경세포의 세포주)를 33℃의 5% CO2 인큐베이터에서 CT-75cm2 플라스크 내 10% FBS 및 1% P/S이 보충된 DMEM 및 1% G418(제네티신)에서 배양하였다. 7일 후, 이들 세포를 트립신을 사용하여 세포 배양 플라스크로부터 분리하고, 분석을 위해 2.5×105 세포/웰의 밀도로 24-웰플레이트에 시딩(seeding) 하였다.Wild-type (STHdh Q7/Q7 ) and mutant (STHdh Q111/Q111 ) cells of the STHdh cell line (a cell line of conditionally immortalized progenitor progenitor neurons) were cultured in 10 CT-75cm 2 flasks in a 5% CO 2 incubator at 33°C. Cultured in DMEM supplemented with % FBS and 1% P/S and 1% G418 (geneticin). After 7 days, these cells were detached from the cell culture flask using trypsin and seeded in a 24-well plate at a density of 2.5×10 5 cells/well for analysis.

한편, Nrf2 siRNA는 제조사의 프로토콜에 따라 siRNA 형질 감염 시약(Santa Cruz)으로 형질 감염시켰다. 간략하게, 60% 합류를 갖는 STHdhQ111/Q111 세포를 6시간 동안 50 nM의 Nrf2 siRNA 또는 50 nM의 대조군 siRNA(scRNA) 이중체(duplex)/형질 감염 시약 믹스(transfection reagent mix) 및/또는 진토닌(1 μg/ml)을 함유하는 무혈청 배지와 함께 배양하였다. 형질 감염 24시간 후에, 배지를 완전 배지로 변경하고 세포를 24시간 동안 추가 배양하였다. 이어서, 이들 세포를 5시간 동안 H2O2(200 μM)로 추가 처리하거나 처리를 생략하였다. 또한 Nrf2 siRNA 대신에, 50 μM Nrf2 억제제(ML385)를 12시간 동안 처리하였다.Meanwhile, Nrf2 siRNA was transfected with siRNA transfection reagent (Santa Cruz) according to the manufacturer's protocol. Briefly, STHdh Q111/Q111 cells with 60% confluency were incubated with 50 nM Nrf2 siRNA or 50 nM control siRNA (scRNA) duplex/transfection reagent mix and/or jinto for 6 hours. Cultured with serum-free medium containing nin (1 μg/ml). 24 hours after transfection, the medium was changed to complete medium and the cells were further cultured for 24 hours. These cells were then further treated with H 2 O 2 (200 μM) for 5 hours or the treatment was omitted. Also, instead of Nrf2 siRNA, 50 μM Nrf2 inhibitor (ML385) was treated for 12 hours.

1-10. 조직 병리학적 분석을 위한 냉동 절편 준비1-10. Preparation of frozen sections for histopathological analysis

3-NPA 중독 후 선조체의 조직 병리학적 변화는 프로토콜(Jang and Cho, 2016, Mol. Neurobiol. 53, 2619-2635; Jang et al., 2014, Brain Behav. Immun. 38, 151-165; Jang et al., 2013, Evidence Based Complement Altern. Med. 2013, 237-207)에 의하여 평가되었다. 구체적인 방법은 다음과 같다.Histopathological changes in the striatum after 3-NPA intoxication are described in protocols (Jang and Cho, 2016, Mol. Neurobiol. 53, 2619-2635; Jang et al., 2014, Brain Behav. Immun. 38, 151-165; Jang et al. al., 2013, Evidence Based Complement Altern. Med. 2013, 237-207). The specific method is as follows.

세번째 3-NPA 중독 후 12시간 및 마지막(네번째) 3-NPA 중독 후 24시간에 마우스(sham, n=5; 3-NPA, n=8; 3-NPA+GT25, n=8; 3-NPA+GT50, n=8; 3-NPA+GT100, n=8)를 디에틸에테르로 마취시킨 다음에, 0.1 M 포스페이트 완충액(PB, pH 7.4)과 차가운 4% 파라포름알데히드액을 심장 내로 관류하였다. 마우스 뇌 지도(mouse brain atlas; Franklin and Paxinos, 2008)를 참고하고, 동결절편기(CM3050S; Leica, Wetzlar, Germany)를 활용하여 선조체(striatum)를 포함하는 뇌의 부분을 관상 절편(30 μm 두께)으로 제작하고, 0.1 M 포스페이트 완충액에 조직 절편을 수득하였다. 평균 300 μm 당 선조체 조직 절편(210 μm 간격)을 크레실 바이올렛(cresyl violet) 염료로 염색하였다.Mice (sham, n=5; 3-NPA, n=8; 3-NPA+GT25, n=8; 3-NPA +GT50, n=8; 3-NPA+GT100, n=8) were anesthetized with diethyl ether, and then 0.1 M phosphate buffer (PB, pH 7.4) and cold 4% paraformaldehyde solution were perfused into the heart. . Refer to the mouse brain atlas (Franklin and Paxinos, 2008) and use a cryosection machine (CM3050S; Leica, Wetzlar, Germany) to take coronal sections (30 μm thick) of the brain including the striatum. ), and tissue sections were obtained in 0.1 M phosphate buffer. Striatal tissue sections (210 μm apart) per average 300 μm were stained with cresyl violet dye.

1-11. SDH 활성도 분석1-11. SDH activity assay

뇌를 고정하지않고 빠르게 동결시킨 후에 선조체를 포함한 부위의 냉동절편(10μm 두께)을 제작하고(sham, n=3; 3-NPA, n=5; 3-NPA+GT100, n=5; 및 GT100, n=3), 기존에 알려진 방법에 따라(Jang and Cho, 2016, Mol. Neurobiol. 53, 2619-2635; Jang et al., 2014, Brain Behav. Immun. 38, 151-165; Jang et al., 2013, Evidence Based Complement Altern. Med. 2013, 237-207) SDH 활성도를 평가하였다. SDH 발현 정도의 정량은 NIH Image J 프로그램(Brouillet et al., 1998, J. Neurochem. 70, 794-805)을 사용하여 대뇌 피질 및 가쪽 선조체에서 측정되었다. 측정 영역(regions of interest, ROI)을 디지털화한 이미지로 관찰하여, ROI에서 각 절편의 색상 추출은 채도 값으로 계산하여 SDH 활성도(sham 대비 %)를 분석하였다.After the brain was rapidly frozen without fixation, cryosections (10 μm thick) of the region including the striatum were prepared (sham, n = 3; 3-NPA, n = 5; 3-NPA + GT100, n = 5; and GT100 , n=3), according to previously known methods (Jang and Cho, 2016, Mol. Neurobiol. 53, 2619-2635; Jang et al., 2014, Brain Behav. Immun. 38, 151-165; Jang et al. ., 2013, Evidence Based Complement Altern. Med. 2013, 237-207) SDH activity was evaluated. Quantification of SDH expression levels was measured in the cerebral cortex and lateral striatum using the NIH Image J program (Brouillet et al., 1998, J. Neurochem. 70, 794-805). Measurement regions (regions of interest, ROI) were observed as digitized images, and SDH activity (% compared to sham) was analyzed by calculating the color of each section in the ROI as a chroma value.

1-12. MitoSOX 활동 분석1-12. MitoSOX activity assay

MitoSOX 활성은 기존의 방법(Wojtala et al., 2014, Methods Enzymol. 542, 243-262)에 따라 측정하였다. 요약하면, 각 그룹(sham, n=3; 3-NPA, n=5; 3-NPA+GT100, n=5; 및 GT100, n=3)으로부터의 조직 절편을 자유 부유법(free floating)으로 10분 동안 배양하여, 프로브가 세포에 들어가 37℃의 미토콘드리아 내에서 5 mM MitoSOX Red(Molecular Probes, Eugene, OR, USA)를 함유하는 0.5 ml의 측정 완충액 중에서 반응을 시작하도록 하였다. 이어서, 조직 절편을 PBS로 2회 세척하고 커버글라스로 덮었다.MitoSOX activity was measured according to a conventional method (Wojtala et al., 2014, Methods Enzymol. 542, 243-262). Briefly, tissue sections from each group (sham, n=3; 3-NPA, n=5; 3-NPA+GT100, n=5; and GT100, n=3) were free floating. Incubated for 10 minutes, the probe was allowed to enter the cells and start the reaction in 0.5 ml of assay buffer containing 5 mM MitoSOX Red (Molecular Probes, Eugene, OR, USA) inside the mitochondria at 37°C. Tissue sections were then washed twice with PBS and covered with coverglass.

1-13. 말단 데옥시뉴클레오티딜 트랜스퍼라제 dUTP 닉 엔드 라벨링(TUNEL)1-13. Terminal deoxynucleotidyl transferase dUTP nick end labeling (TUNEL)

3-NPA 중독 후 선조체에서의 아폽토시스 수준을 평가하기 위해, 말단 데옥시뉴클레오티딜 트랜스퍼라제 dUTP 닉 엔드 라벨링(Terminal deoxynucleotidyl transferase dUTP nick end labeling, TUNEL)을 실시하였다. To evaluate the level of apoptosis in the striatum after 3-NPA intoxication, terminal deoxynucleotidyl transferase dUTP nick end labeling (Terminal deoxynucleotidyl transferase dUTP nick end labeling, TUNEL) was performed.

구체적으로, 각 그룹(sham, n=3; 3-NPA, n=5; 3-NPA+GT100, n=5; 및 GT100, n=3)으로부터 뇌 조직 절편(30 μm 두께)을 취하여 ApopTag® Peroxidase In situ Apoptosis Detection Kit(S7100)(Millipore, Billerica, MA, USA)를 사용하여 아폽토시스의 정도를 평가하였다.Specifically, brain tissue slices (30 μm thick) were taken from each group (sham, n=3; 3-NPA, n=5; 3-NPA+GT100, n=5; and GT100, n=3), and ApopTag® The degree of apoptosis was evaluated using the Peroxidase In Situ Apoptosis Detection Kit (S7100) (Millipore, Billerica, MA, USA).

1-14. 플루오로 제이드 C (FJC) 염색1-14. Fluoro Jade C (FJC) staining

플루오로 제이드 C(Fluoro-Jade C, FJC) 염색은 기존의 방법(Schmued et al., 1997, Brain Res. 751, 37-46)에 따라 수행되었다. 구체적인 방법은 다음과 같다. 각 그룹으로부터의 수득된 자유 부유 상태의 절편을 2분 동안 70% 에탄올에 침지하고, 2분 동안 증류수(DW)로 세척하였다. 이어서, 절편을 0.06% 과망간산칼륨 용액에서 20분 동안 배양하고, 증류수로 세척하고, 진탕기에서 10분 동안 0.001% FJC 염료(Millipore) 용액에 침지하였다. 그 다음 절편을 증류수로 3분 동안 세척하고, 30분 동안 공기에서 건조하고, 100% 자일렌(xylene)에 2분 동안 침지한 다음, DPX mounting medium(Sigma-Aldrich)과 함께 봉입(coverslipped)하였다.Fluoro-Jade C (FJC) staining was performed according to a conventional method (Schmued et al., 1997, Brain Res. 751, 37-46). The specific method is as follows. The obtained free-floating sections from each group were immersed in 70% ethanol for 2 minutes and washed with distilled water (DW) for 2 minutes. Sections were then incubated in 0.06% potassium permanganate solution for 20 minutes, washed with distilled water, and immersed in 0.001% FJC dye (Millipore) solution for 10 minutes on a shaker. Then, the sections were washed with distilled water for 3 minutes, dried in air for 30 minutes, immersed in 100% xylene for 2 minutes, and then coverslipped with DPX mounting medium (Sigma-Aldrich). .

1-15. 면역 조직 화학 분석1-15. Immunohistochemical analysis

면역 조직 화학적 평가는 기존의 방법(Jang and Cho, 2016, Mol. Neurobiol. 53, 2619-2635; Jang et al., 2014, Brain Behav. Immun. 38, 151-165; Jang et al., 2013, Evidence Based Complement Altern. Med. 2013, 237-207)과 같이 수행되었다. 구체적인 방법은 다음과 같다.Immunohistochemical evaluation was performed using conventional methods (Jang and Cho, 2016, Mol. Neurobiol. 53, 2619-2635; Jang et al., 2014, Brain Behav. Immun. 38, 151-165; Jang et al., 2013, Evidence Based Complement Altern. Med. 2013, 237-207). The specific method is as follows.

각 그룹(sham, n=5; 3-NPA, n=8; 3-NPA+GT100, n=8; 및 GT100, n=5)의 뇌 조직 절편(30 μm 두께)을 토끼 항-이온화된 칼슘-결합 어댑터 분자 1(rabbit anti-Iba-1; 1:2,000; WAKO, Chuo-Ku, Japan) 및 토끼 항-아교 섬유성 산성 단백질(rabbit anti-GFAP; 1:5,000; DACO, Carpinteria, CA, USA)과 함께 배양하였다. 각 절편을 비오틴화된 토끼/마우스 IgG 항체(biotinylated rabbit/mouse; 1:200; Vector Laboratories, Burlingame, CA USA)와 배양하고, 아비딘-바이오티닐화된 서양고추냉이 퍼옥시다제-복합체(abidin-biotinylated horseradish peroxidase complex; 1:200; Vector Laboratories)와 함께 배양한 다음, 3,3'-다이아미노-벤지딘(3,3'-diamino-benzidine)으로 염색하여 시각화하였다. 면역 염색된 절편을 DP70 이미지 분석 시스템(Olympus)을 사용하여 분석하였다. Brain tissue sections (30 μm thick) from each group (sham, n=5; 3-NPA, n=8; 3-NPA+GT100, n=8; and GT100, n=5) were treated with rabbit anti-ionized calcium -Binding adapter molecule 1 (rabbit anti-Iba-1; 1:2,000; WAKO, Chuo-Ku, Japan) and rabbit anti-glial fibrillary acidic protein (rabbit anti-GFAP; 1:5,000; DACO, Carpinteria, CA, USA). Each section was incubated with biotinylated rabbit/mouse IgG antibody (1:200; Vector Laboratories, Burlingame, CA USA), and avidin-biotinylated horseradish peroxidase-complex (abidin- After incubation with biotinylated horseradish peroxidase complex; 1:200; Vector Laboratories), it was visualized by staining with 3,3'-diamino-benzidine. Immunostained sections were analyzed using the DP70 image analysis system (Olympus).

또한, 면역 형광 염색은 기존의 방법(Lee et al., 2016a)과 같이 수행하였다. 구체적으로, 냉동된 선조체 조직절편(각 그룹별 뇌당 n=5)을 일차 항체와 함께 배양한 다음 이차 항체의 혼합물로 FJC 염료(Millipore)로 염색하고, 공초점 이미징 시스템(LSM 5 PASCAL; Carl Zeiss, Germany)으로 분석하였다. 일차 항체는 토끼 항-Nrf2(rabbit-anti-Nrf2; 1:200; Santa Cruz Biotechnology, Santa Cruz, CA, USA), 마우스 항-햄 옥시게나제-1(mouse anti-HO-1; 1:1000; Enzo Life Sciences, Farmingdale, NY, USA) 및 마우스 항-HTT(mouse anti-HTT; 1:400; catalog MAB5374, clone EM48; Millipore) 항체를 포함한다.In addition, immunofluorescence staining was performed as in the conventional method (Lee et al., 2016a). Specifically, frozen striatal tissue sections (n=5 per brain in each group) were incubated with primary antibodies, then stained with FJC dye (Millipore) with a mixture of secondary antibodies, and confocal imaging system (LSM 5 PASCAL; Carl Zeiss , Germany). Primary antibodies were rabbit anti-Nrf2 (rabbit-anti-Nrf2; 1:200; Santa Cruz Biotechnology, Santa Cruz, CA, USA), mouse anti-ham oxygenase-1 (mouse anti-HO-1; 1:1000 Enzo Life Sciences, Farmingdale, NY, USA) and mouse anti-HTT (1:400; catalog MAB5374, clone EM48; Millipore) antibodies.

1-16. 조직 절편의 이미지 분석1-16. Image analysis of tissue sections

조직 절편의 염색된 부분을 DP70 이미지 분석 시스템(Olympus, Tokyo, Japan)을 사용하여 캡처하고 NIH 이미지 J 프로그램(http://rsbweb.nih.gov/ij/)을 사용하여 분석했다. 병변의 평균 면적은 기존 문헌(Jang and Cho, 2016, Mol. Neurobiol. 53, 2619-2635; Jang et al., 2014, Brain Behav. Immun. 38, 151-165; Jang et al., 2013, Evidence Based Complement Altern. Med. 2013, 237-207)과 같이 선조체의 전체 면적에 대한 상대적인 비율로 측정되었다. 공초점 이미징 시스템(LSM 5 PASCAL; Carl Zeiss, Germany)을 사용하여 각 조직 절편의 병변 부위를 분석하였다.Stained sections of tissue sections were captured using a DP70 image analysis system (Olympus, Tokyo, Japan) and analyzed using the NIH Image J program (http://rsbweb.nih.gov/ij/). The average area of the lesion is based on previous literature (Jang and Cho, 2016, Mol. Neurobiol. 53, 2619-2635; Jang et al., 2014, Brain Behav. Immun. 38, 151-165; Jang et al., 2013, Evidence Based Complement Altern. Med. 2013, 237-207), it was measured as a relative ratio to the total area of the striatum. The lesion area of each tissue section was analyzed using a confocal imaging system (LSM 5 PASCAL; Carl Zeiss, Germany).

1-17. 웨스턴 블롯 분석1-17. Western blot analysis

3-NPA 중독 후 단백질 발현을 조사하기 위해 기존 문헌(Jang and Cho, 2016, Mol. Neurobiol. 53, 2619-2635; Jang et al., 2014, Brain Behav. Immun. 38, 151-165; Jang et al., 2013, Evidence Based Complement Altern. Med. 2013, 237-207; Lee et al., 2016, Mol. Neurobiol. 53, 1419-1445)과 같이 웨스턴 블롯 분석을 수행하였다. 구체적인 방법은 다음과 같다.To investigate protein expression after 3-NPA intoxication, previous literature (Jang and Cho, 2016, Mol. Neurobiol. 53, 2619-2635; Jang et al., 2014, Brain Behav. Immun. 38, 151-165; Jang et al. Western blot analysis was performed as described in Al., 2013, Evidence Based Complement Altern. Med. 2013, 237-207; Lee et al., 2016, Mol. Neurobiol. 53, 1419-1445). The specific method is as follows.

마지막 3-NPA 중독 후 24시간에, 마우스(그룹당 n=3)를 마취하고, 선조체를 채취하여 용해 완충제(lysis buffer)에 담그었다. 각 선조체로부터의 단백질(30 μg)을 폴리비닐리덴 플루오라이드(polyvinylidene fluoride; PVDF) 막으로 옮기고 블로킹(blocking)하였다. PVDF 막은 마우스 항-β-III-튜불린 (mouse anti-β-III-tubulin; 1:2,000; Sigma-Aldrich), 토끼 항-활성형 카스파제-3(rabbit anti-cleaved caspase-3; 1:1,000; Cell Signaling Technology, Beverly, MA, USA), 토끼 항-Iba-1(rabbit anti-Iba-1; 1:1,000; WAKO), 마우스 항-GFAP(mouse anti-GFAP; 1:500; Millipore), 마우스 항-유도성 산화질소 합성 효소(mouse anti-iNOS; 1:200; Santa Cruz Biotechnology), 토끼 항-Nrf2(rabbit-anti-Nrf2; 1:500; Santa Cruz Biotechnology), 마우스 항-HO-1(mouse anti-HO-1; 1:1,000; Enzo Life Sciences), 토끼-항-ap-JNK/p-ERK/p-p38(rabbit-anti-p-JNK/p-ERK/p-p38; 1:1,000; Cell Signaling Technology), 토끼 항-NF-κB/p65(rabbit-anti-NF-κB/p65; 1:1,000; Cell Signaling Technology) 및 토끼 항-p-IκBα(rabbit-anti-p-IκBα; 1:1,000; Cell Signaling Technology)과 마우스 항-HTT(mouse anti-HTT; 1:400; catalog MAB5374, clone EM48; Millipore) 항체로 프로브되었다. 이어서 서양고추냉이 퍼옥시다제(HRP)가 접합된 이차 항체와 배양하고, enhanced chemiluminescence(Amersham Pharmacia Biotech, Piscataway, NJ, USA)을 이용하여 밴드를 확인하였다. 항체 밴드 신호의 표준화를 위해, 막을 스트리핑(stripping)하고, 마우스 항-글리세르알데히드 3-포스페이트 탈수소효소(mouse anti-GAPDH; 1:10,000; Cell Signaling Technology)로 재확인하였다. 웨스턴 블롯을 3회 수행한 후, 각 밴드의 밀도는 Photoshop CS2 프로그램(Adobe, San Jose, CA, USA)을 사용하여 염색된 밴드에 바로 인접한 필름 영역에서 배경 값을 뺀 수치 값으로 변환하였다. 단백질 발현 수준은 각 샘플 단백질을 GAPDH에 대한 비율(%)로 정량화하였다.Twenty-four hours after the last 3-NPA poisoning, mice (n=3 per group) were anesthetized, and striatum harvested and immersed in lysis buffer. Proteins (30 μg) from each striatum were transferred to a polyvinylidene fluoride (PVDF) membrane and blocked. The PVDF membrane contains mouse anti-β-III-tubulin (1:2,000; Sigma-Aldrich), rabbit anti-cleaved caspase-3; 1: 1,000; Cell Signaling Technology, Beverly, MA, USA), rabbit anti-Iba-1 (1:1,000; WAKO), mouse anti-GFAP (1:500; Millipore) , mouse anti-iNOS; 1:200; Santa Cruz Biotechnology), rabbit anti-Nrf2 (rabbit-anti-Nrf2; 1:500; Santa Cruz Biotechnology), mouse anti-HO- 1 (mouse anti-HO-1; 1:1,000; Enzo Life Sciences), rabbit-anti-ap-JNK/p-ERK/p-p38 (rabbit-anti-p-JNK/p-ERK/p-p38; 1:1,000; Cell Signaling Technology), rabbit anti-NF-κB/p65 (rabbit-anti-NF-κB/p65; 1:1,000; Cell Signaling Technology) and rabbit anti-p-IκBα (rabbit-anti-p- IκBα; 1:1,000; Cell Signaling Technology) and mouse anti-HTT (1:400; catalog MAB5374, clone EM48; Millipore) antibodies were probed. Subsequently, it was incubated with horseradish peroxidase (HRP)-conjugated secondary antibody, and bands were identified using enhanced chemiluminescence (Amersham Pharmacia Biotech, Piscataway, NJ, USA). For normalization of antibody band signals, membranes were stripped and reconfirmed with mouse anti-glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase (mouse anti-GAPDH; 1:10,000; Cell Signaling Technology). After Western blotting was performed three times, the density of each band was converted to a numerical value by subtracting the background value from the area of the film immediately adjacent to the stained band using the Photoshop CS2 program (Adobe, San Jose, CA, USA). Protein expression levels were quantified by the ratio (%) of each sample protein to GAPDH.

1-18. 실시간 중합 효소 연쇄 반응 (PCR) 분석1-18. Real-time polymerase chain reaction (PCR) analysis

염증 매개체의 mRNA 수준을 조사하기 위해 기존 문헌(Jang and Cho, 2016, Mol. Neurobiol. 53, 2619-2635, Mol. Neurobiol. 53, 2619-2635; Jang et al., 2014, Brain Behav. Immun. 38, 151-165, Brain Behav. Immun. 38, 151-165; Jang et al., 2013, Evidence Based Complement Altern. Med. 2013, 237-207, Evidence Based Complement Altern. Med. 2013, 237-207; Lee et al., 2016, Mol. Neurobiol. 53, 1419-1445)과 같이 실시간(Real-time) PCR(polymerase chain reaction) 분석을 수행하였다. 구체적인 방법은 다음과 같다.To investigate the mRNA level of inflammatory mediators, the existing literature (Jang and Cho, 2016, Mol. Neurobiol. 53, 2619-2635, Mol. Neurobiol. 53, 2619-2635; Jang et al., 2014, Brain Behav. Immun. 38, 151-165, Brain Behav. Immun. 38, 151-165 Jang et al., 2013, Evidence Based Complement Altern. Med. 2013, 237-207, Evidence Based Complement Altern. Med. Real-time polymerase chain reaction (PCR) analysis was performed as described in Lee et al., 2016, Mol. Neurobiol. 53, 1419-1445). The specific method is as follows.

마지막 3-NPA 중독 후 12시간에, 마우스(그룹당 n=3)를 마취하고, 선조체를 분리하여 동결시켰다. SYBR Green PCR Master Mix(Applied Biosystems, Foster City, CA, USA)를 사용하여 실시간 PCR 분석을 수행하였다. 각각 10 μM 프라이머, 4 μl cDNA 및 5 μl SYBR Green PCR Master Mix를 함유하는 총 부피 10 μl의 용액으로 반응을 2회씩 수행하였다. 각 표적 유전자의 mRNA 수준은 GAPDH mRNA의 수준으로 표준화하였다. 폴드-유도는 기존의 방법(Livak and Schmittgen, 2001, Methods 25, 402-408)과 같이 2-ΔΔCT 방법을 사용하여 계산되었다. 모든 실시간 PCR 실험은 3회 수행되었다. 하기 표 1은 PCR 분석에 사용한 프라이머(primer)의 서열 정보이다.Twelve hours after the last 3-NPA intoxication, mice (n=3 per group) were anesthetized, and the striatum was isolated and frozen. Real-time PCR analysis was performed using SYBR Green PCR Master Mix (Applied Biosystems, Foster City, CA, USA). The reaction was performed in duplicate with a solution in a total volume of 10 μl each containing 10 μM primer, 4 μl cDNA and 5 μl SYBR Green PCR Master Mix. The mRNA level of each target gene was normalized to that of GAPDH mRNA. Fold-induction was calculated using the 2-ΔΔCT method as in the conventional method (Livak and Schmittgen, 2001, Methods 25, 402-408). All real-time PCR experiments were performed in triplicate. Table 1 below shows sequence information of primers used for PCR analysis.

Forward primer(5´→3´)Forward primer (5´→3´) Reverse primer(5´→3´)Reverse primer (5´→3´) OX-42OX-42 GAC CGG TGC AGG ATC ATA CAGGAC CGG TGC AGG ATC ATA CAG CCT TTC GTC CGC TTC AGA GTCCT TTC GTC CGC TTC AGA GT IL-1βIL-1β TTG TGG CTG TGG AGA AGC TGTTTG TGG CTG TGG AGA AGC TGT AAC GTC ACA CAC CAG CAG GTTAAC GTC ACA CAC CAG CAG GTT IL-6IL-6 TCC ATC CAG TTG CCT TCT TGGTCC ATC CAG TTG CCT TCT TGG CCA CGA TTT CCC AGA GAA CAT GCCA CGA TTT CCC AGA GAA CAT G TNF-αTNF-α AGC AAA CCA CCA AGT GGA GGAAGC AAA CCA CCA AGT GGA GGA GCT GGC ACC ACT AGT TGG TTG TGCT GGC ACC ACT AGT TGG TTG T COX-2COX-2 CAG TAT CAG AAC CGC ATT GCCCAG TAT CAG AAC CGC ATT GCC GAG CAA GTC CGT GTT CAA GGAGAG CAA GTC CGT GTT CAA GGA iNOSiNOS GGC AAA CCC AAG GTC TAC GTTGGC AAA CCC AAG GTC TAC GTT TCG CTC AAG TTC AGC TTG GTTCG CTC AAG TTC AGC TTG GT Keap1Keap1 GAT CGG CTG CAC TGA ACT GGAT CGG CTG CAC TGA ACT G GGA CTC GCA GCG TAC GTTGGA CTC GCA GCG TAC GTT Nrf2Nrf2 TCT CCT CGC TGG AAA AAG AATCT CCT CGC TGG AAA AAG AA AAT GTG CTG GCT GTG CTT TAAAT GTG CTG GCT GTG CTT TA NQO1NQO1 CAT TCT GAA AGG CTG GTT TGACAT TCT GAA AGG CTG GTT TGA CTA GCT TTG ATC TGG TTG TCA GCTA GCT TTG ATC TGG TTG TCA G GCLsGCLs ACA AGC ACC CCC GCT TCG GTACA AGC ACC CCC GCT TCG GT CTC CAG GCC TCT CTC CTC CCCTC CAG GCC TCT CTC CTC CC HO-1HO-1 CCT GGA GCA GGA CAT GGCCCT GGA GCA GGA CAT GGC AAT CAT CCC TTG CAC GCCAAT CAT CCC TTG CAC GCC GAPDHGAPDH AGG TCA TCC CAG AGC TGA ACGAGG TCA TCC CAG AGC TGA ACG CAC CCT GTT GCT GTA GCC GTA TCAC CCT GTT GCT GTA GCC GTA T β-Ⅲ-tubulinβ-III-tubulin CTC AGG GGC CTT TGG ACA TCCTC AGG GGC CTT TGG ACA TC CAG GCA GTC GCA GTT TTC ACCAG GCA GTC GCA GTT TTC AC Apaf-1Apaf-1 TCT GAT GCT GCG CAA ACA CTCT GAT GCT GCG CAA ACA C CAT CCT GCT CTT TTG CGA CTT CCAT CCT GCT CTT TTG CGA CTT C Cleaved caspase 3Cleaved caspase 3 TGT CAT CTC GCT CTG GTA CGTGT CAT CTC GCT CTG GTA CG AAA TGA CCC CTT CAT CAC CAAAA TGA CCC CTT CAT CAC CA ActinActin CTG TCT GGC GGC ACC ACC ATCTG TCT GGC GGC ACC ACC AT GCA ACT AAG TCA TAG TCC GCGCA ACT AAG TCA TAG TCC GC

1-19. 통계 분석1-19. statistical analysis

Windows용 SPSS 21.0 패키지 (SPSS Inc, Chicago, IL, USA)를 사용하여 통계 분석을 수행하였다. 스튜던트 t-테스트를 사용하여 2-표본 비교를 수행하고 사후 테스트와 함께 양방향 ANOVA를 사용하여 다중 비교를 수행하였다. 모든 데이터는 평균±S.E.M.로 나타내었고, 특별히 명시하지 않는 한 통계적 차이는 5% 수준에서 인정된다(#p<0.05 및 ##p< 0.01는 sham 그룹 대비; *p<0.05 및 **p<0.01는 3-NPA 그룹 대비로 나타내었다).Statistical analysis was performed using the SPSS 21.0 package for Windows (SPSS Inc, Chicago, IL, USA). Two-sample comparisons were performed using Student's t-test and multiple comparisons were performed using two-way ANOVA with post hoc tests. All data are presented as mean ± S.E.M., and unless otherwise specified, statistical differences are recognized at the 5% level (#p<0.05 and ##p<0.01 compared to the sham group; *p<0.05 and **p<0.01 is shown as the 3-NPA group contrast).

<실험예 2> 진토닌 동시 처리에 따른 3-NPA-유도된 신경학적 행동 및 선조체 세포 사멸에 대한 진토닌의 보호 효과<Experimental Example 2> Protective effect of gin and tonin on 3-NPA-induced neurological behavior and striatal cell death according to concurrent treatment with gin and tonin

진토닌(GT)이 3-NPA에 중독된 신경 장애에 유익한 영향을 미치는지 여부를 조사하고 진토닌의 유효량을 결정하기 위해, 마우스를 최초의 3-NPA 중독 1시간 전부터 매일 1회 GT(25, 50, 및 100 mg/kg/day)로 경구투여(동시 처리)하였다(도 2A-C). To investigate whether gintonin (GT) has beneficial effects on neurological disorders intoxicated by 3-NPA and to determine the effective dose of gintonin, mice were treated with GT (25, 25, 50, and 100 mg/kg/day) were orally administered (simultaneous treatment) (Fig. 2A-C).

그 결과, 실험 종료시(마지막(4번째) 3-NPA 중독(60-60-80-80 mg/kg) 24시간 후), 3-NPA 그룹의 모든 마우스는 뒷다리를 움켜잡는 행동(clasping), 자유롭게 움직이는 환경에서의 일반 활동 감소, 뒷다리 긴장, 후만 자세 및 기타 자세 문제에 대한 불균형 조정 등 심각한 신경학적 손상을 나타냈고, 이에 따라 신경학적 점수(neurological score)가 8.2±0.6로 나타났다. 반면에, 3-NPA+GT 그룹의 마우스는 GT 25, 50, 및 100 mg/kg 처리시 각각 7.0±0.7, 6.0±0.4 및 5.1±0.3으로 3-NPA 그룹과 비교하여 용량 의존적으로 각각 신경학적 점수를 현저하게 감소시켰다(도 2A). As a result, at the end of the experiment (24 hours after the last (4th) 3-NPA intoxication (60-60-80-80 mg/kg)), all mice in the 3-NPA group exhibited clasping of the hind limbs, freely It showed severe neurological impairment, including reduced general activity in a moving environment, hindlimb tension, kyphotic posture, and imbalanced adjustment for other postural problems, resulting in a neurological score of 8.2±0.6. On the other hand, mice in the 3-NPA+GT group showed 7.0±0.7, 6.0±0.4, and 5.1±0.3 when treated with GT 25, 50, and 100 mg/kg, respectively, in a dose-dependent manner compared to the 3-NPA group. scores were significantly reduced (Fig. 2A).

실험 종료시, 3-NPA 그룹의 마우스는 50.0%의 생존율을 나타내었고, 3-NPA+GT 그룹의 마우스는 GT 25, 50 및 100 mg/kg 처리 농도에서 각각 60.0%, 70.0% 및 70.0%으로 용량 의존적으로 더 나은 생존율을 나타냈다(도 2B).At the end of the experiment, the mice in the 3-NPA group showed a survival rate of 50.0%, and the mice in the 3-NPA+GT group were dosed with 60.0%, 70.0%, and 70.0% at the GT 25, 50, and 100 mg/kg treatment concentrations, respectively. dependently showed better survival rates (Fig. 2B).

또한, 3-NPA 그룹의 평균 체중은 sham 그룹(24.8±1.2g)과 비교하여 19.1±1.4g으로 감소되었고, 이러한 체중 손실은 GT 처리(100 mg/kg)에 의해 22.4±1.2g으로 상당히 개선되었다(도 2C).In addition, the average body weight of the 3-NPA group was reduced to 19.1 ± 1.4 g compared to the sham group (24.8 ± 1.2 g), and this weight loss was significantly improved by GT treatment (100 mg/kg) to 22.4 ± 1.2 g. (Fig. 2C).

상기와 같은 결과로부터 GT(100 mg/kg/day)의 전처리가 3-NPA-유도된 신경학적 손상에 대해 가장 효과적임을 확인하였다.From the above results, it was confirmed that pretreatment with GT (100 mg/kg/day) was most effective against 3-NPA-induced neurological damage.

<실험예 3> 진토닌의 사전, 동시, 발병 및 진행 치료 시간대에 따른 효과<Experimental Example 3> Effects of gintonin prior, simultaneous, onset, and progressing treatment time zones

3-NPA-중독된 신경학적 손상에 대한 진토닌(GT)의 치료 시간대를 조사하기 위해, 본 발명자들은 마우스에 진토닌을 경구로 전처리, 동시처리, 발병처리 및 진행처리하였으며, 이때 진토닌의 처리 농도는 상기 실험예에서 25 및 50 mg/kg/day보다 더 효과적으로 나타난 100 mg/kg/day로 하였다(도 3A 내지 도 3C).To investigate the treatment time window of gintonin (GT) for 3-NPA-addicted neurological damage, we orally pretreated, co-treated, onset, and progressed mice with gintonin orally. The treatment concentration was 100 mg/kg/day, which was shown to be more effective than 25 and 50 mg/kg/day in the above experimental examples (FIGS. 3A to 3C).

진토닌 전처리, 동시처리 및 발병처리 그룹에서 관찰된 신경학적 점수는 각각 4.0±0.8, 5.0±1.2 및 7.0±0.4로, 3-NPA 그룹(8.6±0.9)과 비교하여 용량의존적으로 유의하게 낮았다(도 3A).The neurological scores observed in the gintonin pre-treatment, co-treatment, and onset treatment groups were 4.0±0.8, 5.0±1.2, and 7.0±0.4, respectively, which were significantly lower in a dose-dependent manner compared to the 3-NPA group (8.6±0.9) ( Figure 3A).

3-NPA 그룹의 생존율은 실험종료시 50%였으며 진토닌 전처리(80%), 동시처리(60%) 및 발병처리(60%)에 의해 시간에 따라 증가했다(도 3B).The survival rate of the 3-NPA group was 50% at the end of the experiment and increased over time by gintonin pre-treatment (80%), simultaneous treatment (60%) and onset treatment (60%) (Fig. 3B).

또한, 진토닌의 전처리 및 동시처리는 3-NPA 중독에 의해 감소된 평균 체중을 상당히 개선시켰다(도 3C).In addition, pre- and co-treatment with gintonin significantly improved the average body weight lost by 3-NPA intoxication (Fig. 3C).

이러한 결과로부터, 진토닌의 전처리가 넓은 치료 시간대를 갖는다는 것을 확인하였다.From these results, it was confirmed that the pretreatment with gintonin had a wide treatment window.

<실험예 4> 진토닌의 선조체 세포 사멸 억제 효과<Experimental Example 4> Inhibitory effect of gintonin on apoptosis of striatal cells

진토닌(GT) 100 mg/kg/day의 전처리가 3-NPA로 유도된 신경학적 손상의 심각성을 개선시키는데 가장 효과적이었기 때문에, 동일한 프로토콜을 사용하여 신경 보호 효과가 선조체 세포 사멸의 감소와 관련이 있는지 여부를 추가로 조사하였다. 선조체 세포 사멸 수준은 크레실 바이올렛(Cresyl violet) 염색을 사용하여 마지막 3-NPA 중독 24시간 후에 측정되었다.Since pretreatment with gintonin (GT) 100 mg/kg/day was most effective in ameliorating the severity of 3-NPA-induced neurological damage, using the same protocol, the neuroprotective effect was associated with a reduction in striatal cell death. was further investigated. The level of striatal cell death was measured 24 h after the last 3-NPA intoxication using Cresyl violet staining.

도 4A는 sham, 3-NPA, 3-NPA+GT(25, 50, 100 mg/kg/day) 및 GT 단독(100 mg/kg/day) 각각의 그룹에 대한 대표적인 선조체 이미지를 나타낸 것이다. 선조체 병변은 상대적으로 창백하게 착색되었다.Figure 4A shows representative striatal images for each group of sham, 3-NPA, 3-NPA+GT (25, 50, 100 mg/kg/day) and GT alone (100 mg/kg/day). The striatal lesions were colored relatively pale.

3-NPA 그룹에서 생존한 생쥐의 66.7%(n=4/6)는 좌우대칭성 선조체 병변을 갖는 반면, 50 및 100 mg/kg/day의 진토닌으로 전처리된 그룹은 각각 50.0%(n=4/8) 및 33.3%(n=3/9)로 감소되었다(도 4B).66.7% (n=4/6) of surviving mice in the 3-NPA group had symmetric striatal lesions, whereas 50.0% (n=4) of the groups pretreated with 50 and 100 mg/kg/day gintonin, respectively /8) and 33.3% (n = 3/9) (Fig. 4B).

3-NPA 그룹의 평균 병변 면적은 전체 선조체에 대해 79.8±4.9%를 구성하는 반면, 3-NPA+GT 그룹은 진토닌 50 및 100 mg/kg/day 처리에서 각각 53.8±3.5% 및 39.8±4.0%로 크게 감소했다(도 4C).The average lesion area of the 3-NPA group constituted 79.8±4.9% of the total striatum, whereas the 3-NPA+GT group had 53.8±3.5% and 39.8±4.0% of gintonin 50 and 100 mg/kg/day treatment, respectively. % was significantly decreased (Fig. 4C).

또한, 선조체 신경세포에 대한 특이적 마커인 β-III-튜불린 단백질 발현은 sham 그룹과 비교하여 3-NPA 그룹에서 유의하게 감소된 반면, 진토닌의 전처리(100 mg/kg/day)에 의해 발현 감소가 유의하게 억제되었다(도 4D). 진토닌 자체는 신경세포 사멸 및 β-III-튜불린 단백질 발현에 영향을 미치지 않았다.In addition, the expression of β-III-tubulin protein, a specific marker for striatal neurons, was significantly reduced in the 3-NPA group compared to the sham group, whereas pretreatment with gintonin (100 mg/kg/day) The decrease in expression was significantly inhibited (Fig. 4D). Gintonin itself did not affect neuronal cell death and β-III-tubulin protein expression.

이러한 결과는 진토닌의 전처리가 3-NPA-유도된 선조체 손상을 완화시킬 수 있음을 의미한다.These results indicate that pretreatment with gintonin can alleviate 3-NPA-induced striatal damage.

<실험예 5> 3-NPA-유도 선조체에서의 미토콘드리아 기능 장애 및 아폽토시스에 대한 진토닌의 보호 효과<Experimental Example 5> Protective effect of gintonin against mitochondrial dysfunction and apoptosis in 3-NPA-induced striatum

3-NPA는 선조체 내부 미토콘드리아 막에 위치한 주요 효소인 SDH를 비가역적으로 억제하기 때문에 숙시네이트(succinate)를 푸마레이트(fumarate)로 전환시키는 역할을 한다. 이에 따라, 본 발명자들은 고정되지 않은 동결된 선조체 부위의 조직화학적 분석을 통해 진토닌(GT)이 마지막 3-NPA-중독후 24시간 동안 SDH 활성의 감소를 차단할 수 있는지 조사하였다.Since 3-NPA irreversibly inhibits SDH, a key enzyme located in the inner mitochondrial membrane of the striatum, it plays a role in converting succinate to fumarate. Accordingly, the present inventors investigated whether gintonin (GT) could block the decrease in SDH activity during the last 24 hours after 3-NPA-intoxication through histochemical analysis of unfixed frozen striatal regions.

SDH 활성의 강도는 sham 그룹(95.6±3.6%)에 비해 3-NPA 그룹(54.6±3.8%)의 선조체에서 현저히 감소한 반면, 감소된 SDH 활성은 GT(72.1±4.8%)의 전처리에 의해 크게 회복되었다(도 5A 내지 도 5E).The intensity of SDH activity was significantly reduced in the striatum of the 3-NPA group (54.6±3.8%) compared to the sham group (95.6±3.6%), whereas the reduced SDH activity was significantly recovered by pretreatment with GT (72.1±4.8%). (FIGS. 5A to 5E).

또한, 3-NPA-유도 미토콘드리아 섭동(perturbation)은 SDH 활성의 감소(depletion)를 통해 활성산소종(ROS) 생산을 증가시키므로, MitoSOX 염색을 사용하여 ROS 생성을 측정했다.In addition, since 3-NPA-induced mitochondrial perturbation increases reactive oxygen species (ROS) production through depletion of SDH activity, ROS production was measured using MitoSOX staining.

도 5F 내지 도3J에 나타난 바와 같이, MitoSOX의 강도는 sham 그룹(100±4.8%) 대비 3-NPA 그룹(286.4±9%)의 선조체에서 증가한 반면, 이러한 MitoSOX 강도의 증가는 진토닌(100 mg/kg/day)의 투여에 의해 186.8±10.3%로 억제되었다.As shown in Figures 5F to 3J, the intensity of MitoSOX increased in the striatum of the 3-NPA group (286.4 ± 9%) compared to the sham group (100 ± 4.8%), whereas this increase in MitoSOX intensity was observed with gintonin (100 mg /kg/day) was suppressed to 186.8±10.3%.

한편, 3-NPA는 SDH 결핍과 선조체에서 ROS 생성을 통해 아폽토시스를 유발하기 때문에, 진토닌이 마지막 3-NPA 중독 24시간 후에 선조체에서 항-아폽토시스 효과가 있는지 여부를 조사했다 (도 5K 내지 도 5S).On the other hand, since 3-NPA induces apoptosis through SDH deficiency and ROS generation in the striatum, we investigated whether or not gintonin has an anti-apoptotic effect in the striatum 24 hours after the last 3-NPA intoxication (Figs. 5K to 5S). ).

TUNEL 염색(도 5K 내지 도 5N) 및 FJC 염색(도 5O 내지 도 5R)을 통해 분석된 아폽토시스 세포의 수는 3-NPA 군에서 선조체에서 현저히 증가한 반면, 이러한 증가는 진토닌 전처리(100 mg/kg/day)에 의해 크게 억제되는 것으로 나타났다. 이와 같은 결과는 웨스턴 블롯 분석에 의해 분석된 활성형 카스파제-3의 발현 변화와 일치하였다(도 5S).The number of apoptotic cells analyzed by TUNEL staining (Fig. 5K to Fig. 5N) and FJC staining (Fig. 5O to Fig. 5R) was significantly increased in the striatum in the 3-NPA group, whereas this increase was not due to gintonin pretreatment (100 mg/kg). /day) was found to be significantly inhibited. These results were consistent with changes in the expression of active caspase-3 analyzed by Western blot analysis (Fig. 5S).

한편, 진토닌 자체는 sham 그룹에서와 비교하여 선조체에서 SDH, MitoSOX 및 아폽토시스 작용을 유도하지 않았다(도 5A 내지 3S).On the other hand, gintonin itself did not induce SDH, MitoSOX and apoptosis in the striatum compared to that in the sham group (Figs. 5A to 3S).

결과적으로, 선조체에서의 미토콘드리아 기능 장애 및 아폽토시스에 대한 진토닌의 보호 활성이 3-NPA 중독에 의해 유발되는 신경학적 손상 및 선조체 독성 억제에 기여할 수 있음을 확인하였다.As a result, it was confirmed that the protective activity of gintonin against mitochondrial dysfunction and apoptosis in the striatum can contribute to the inhibition of neurological damage and striatal toxicity caused by 3-NPA intoxication.

<실험예 6> 3-NPA 중독 후 선조체에서 미세아교세포의 침윤, 염증 및 급성 세포 사멸에 대한 진토닌의 억제 효과<Experimental Example 6> Inhibitory effect of gin and tonin on microglial infiltration, inflammation and acute cell death in the striatum after 3-NPA poisoning

신경계에 분포하는(residental) 미세아교세포는 헌팅턴병을 포함하는 신경계 질환 및 이들의 생체 내 모델의 병변으로 침윤된다(Block and Hong, 2007; Lobsiger and Cleveland, 2007). 따라서, 본 발명자들은 진토닌(GT)의 전처리가 마지막 3-NPA 중독 24시간 후에 면역 병리학적 증상을 조절하는지 여부를 조사하였다(도 6).Residental microglia infiltrate into the lesions of neurological diseases including Huntington's disease and their in vivo models (Block and Hong, 2007; Lobsiger and Cleveland, 2007). Therefore, we investigated whether pretreatment with gintonin (GT) modulated immunopathological symptoms 24 h after the last 3-NPA intoxication (FIG. 6).

sham 그룹의 선조체에서 Iba-1(미세아교세포에 대한 마커)-면역 반응성(immunoreactive) 미세아교세포는 작은 세포체와 얇은 돌기를 갖는 휴지기 세포의 전형적인 형태를 나타내는 반면에, 3-NPA 그룹에서는 큰 세포체와 넓고 짧고 두꺼운 돌기를 가진 활성형의 형태를 나타냈다(도 6A 및 도 6B). 그러나, 3-NPA 그룹에 비해 진토닌의 전처리에 의해 Iba-1-면역 반응성 미세아교세포가 억제되었으며(도 6C), Iba-1 단백질 발현에 대한 면역 블롯 분석(도 6E) 및 OX-42 mRNA 발현에 대한 실시간 PCR 분석(도 6F)에서도 동일한 결과가 나타났다.In the striatum of the sham group, Iba-1 (marker for microglia)-immunoreactive microglia showed a typical morphology of resting cells with small cell bodies and thin projections, whereas in the 3-NPA group, large cell bodies were observed. and showed an active form with short, wide and thick protrusions (FIGS. 6A and 6B). However, compared to the 3-NPA group, pretreatment with gintonin inhibited Iba-1-immunoreactive microglia (Fig. 6C), and immunoblot analysis of Iba-1 protein expression (Fig. 6E) and OX-42 mRNA Real-time PCR analysis of expression (FIG. 6F) showed the same results.

성상세포(astrocyte)는 신경 퇴행성 장애의 병변 내 또는 주위에 죽은 세포 또는 침윤/활성화된 미세아교세포 계통의 산물에 의해 활성화 될 수 있다. 그러나, 상기 3-NPA-유도 급성 선조체 독성에서, GFAP-면역 반응성 성상세포는 sham 및 진토닌 그룹(도 7A 내지 도 7D)과 비교하여 선조체 병변 내 또는 주위에서 유의하게 활성화되지 않았고, GFAP의 mRNA 및 단백질 발현이 변하지 않았다(도 7E 내지 도 7G).Astrocytes can be activated by products of dead cells or infiltrating/activated microglia lineages in or around lesions of neurodegenerative disorders. However, in the 3-NPA-induced acute striatal toxicity, GFAP-immunoreactive astrocytes were not significantly activated in or around the striatal lesion compared to the sham and gintonin groups (FIGS. 7A to 7D), and the mRNA of GFAP and protein expression did not change (FIGS. 7E-7G).

침윤 및 활성화된 미세아교세포는 신경세포 생존을 위해 유해하거나 유익한 매개체를 방출할 수 있다. 실시간 PCR 분석을 사용하여 미세아교세포 활성화에 대한 진토닌의 억제 효과가 3-NPA 중독 후 선조에의 염증성 매개체의 발현에 관여하는 지의 여부를 조사하였다. 그 결과, sham 및 진토닌-단독 그룹의 선조체에서 IL-1β, IL-6, TNF-α, COX-2 및 iNOS mRNA의 발현은 거의 또는 전혀 검출되지 않았지만, 마지막 3-NPA 중독 후 12시간에 선조체에서는 이들의 발현이 유의하게 향상되었다(도 6G 내지 도 6K). Sham 그룹에 대한 이들 인자의 상대적 유도는 다음과 같았다: IL-1β(7.3배), IL-6(6.6배), TNF-α(4.5배), COX-2(8.0배) 및 iNOS(5.2 배). 반면, 3-NPA 그룹과 비교하여 GT(100 mg/kg/day)로 전처리에 의해 각 인자들의 발현 유도를 현저하게 억제하였다: IL-1β(54%), IL-6(67%), TNF-α(64%), COX-2(66%) 및 iNOS(65%)(도 6G 내지 도 6K). 이러한 결과와 마찬가지로, iNOS(대표적인 염증 매개체)의 단백질 발현 증가 역시 진토닌에 의해 현저하게 감소되었다(도 6L).Infiltrating and activated microglia can release mediators that are either detrimental or beneficial for neuronal survival. Real-time PCR analysis was used to investigate whether the inhibitory effect of gintonin on microglia activation was involved in the expression of inflammatory mediators in the striatum after 3-NPA intoxication. As a result, little or no expression of IL-1β, IL-6, TNF-α, COX-2 and iNOS mRNA was detected in the striatum of the sham and gintonin-only groups, but at 12 hours after the last 3-NPA intoxication Their expression was significantly enhanced in the striatum (Figs. 6G-6K). The relative inductions of these factors for the Sham group were as follows: IL-1β (7.3-fold), IL-6 (6.6-fold), TNF-α (4.5-fold), COX-2 (8.0-fold) and iNOS (5.2-fold). ). On the other hand, compared to the 3-NPA group, pretreatment with GT (100 mg/kg/day) significantly inhibited the induction of expression of each factor: IL-1β (54%), IL-6 (67%), and TNF. -α (64%), COX-2 (66%) and iNOS (65%) (Figures 6G-6K). Similar to these results, the increased protein expression of iNOS (a representative inflammatory mediator) was also significantly reduced by gintonin (Fig. 6L).

한편, 진토닌만으로는 미세아교세포 침윤 및 염증을 증가 또는 감소시키지 않았다(도 6A-L). On the other hand, gintonin alone did not increase or decrease microglia infiltration and inflammation (Fig. 6A-L).

결과적으로, 진토닌의 항염증 효과가 3-NPA에 의해 유발된 선조체 독성 및 신경 기능 장애의 완화에 기여할 수 있음을 확인하였다.As a result, it was confirmed that the anti-inflammatory effect of gintonin can contribute to alleviation of striatal toxicity and neurological dysfunction induced by 3-NPA.

<실험예 7> 3-NPA 중독 후 선조체에서 급성 세포 사멸에 대한 진토닌의 억제 효과<Experimental Example 7> Inhibitory effect of gintonin on acute cell death in the striatum after 3-NPA poisoning

선조체 신경세포는 1차적으로 3-NPA에 의해 손상되거나, 미세아교세포 활성화를 포함하는 일련의 세포 과정에 의해 2차적으로 손상될 수 있다. 따라서 두 세포 사멸 기전에 대한 진토닌(GT)의 효과를 구별하기 위해, 3차 3-NPA-중독 12시간 후에 선조체 신경세포 사멸과 미세아교세포 활성화 사이의 상관 관계를 추가로 조사하였다. 본 발명자들의 선행 연구에 따르면, 3-NPA-중독에 의한 1차 세포 사멸은 명백하게 관찰되었지만 미세아교세포 활성화는 초기 단계에서 명확하지 않았다.Striatal neurons can be damaged primarily by 3-NPA or secondarily by a series of cellular processes involving microglia activation. Therefore, to differentiate the effects of gintonin (GT) on the two cell death mechanisms, we further investigated the correlation between striatal neuron death and microglia activation 12 h after tertiary 3-NPA-intoxication. According to previous studies by the present inventors, primary cell death by 3-NPA-intoxication was clearly observed, but activation of microglia was not clear in the early stage.

FJC 염색에 의한 선조체에서의 조기 사멸 세포의 수는 3-NPA 그룹(19.7±0.9/striatal section)과 비교하여 3-NPA+GT 그룹(24.7±1.5/striatal section)에서 유의하게 감소되었다(도 8A 내지 도 8E). 3-NPA-중독에 의해 증가된 Iba-1-면역 반응의 강도는 3-NPA 및 3-NPA+GT 그룹간에 유의한 차이를 나타내지 않았다(도 8F 내지 도 8J).The number of early apoptotic cells in the striatum by FJC staining was significantly reduced in the 3-NPA+GT group (24.7±1.5/striatal section) compared to the 3-NPA group (19.7±0.9/striatal section) (FIG. 8A to Figure 8E). The intensity of the Iba-1-immune response increased by 3-NPA-intoxication did not show a significant difference between the 3-NPA and 3-NPA+GT groups (FIGS. 8F to 8J).

이러한 결과는 진토닌이 3-NPA-중독 후 초기 단계에서 1차 세포 사멸로부터 보호함을 시사하였다.These results suggested that gintonin protects against primary cell death in the early stages after 3-NPA-intoxication.

<실험예 8> 3-NPA 중독 후 선조체에서 Keap1-Nrf2 경로에 대한 진토닌의 활성화 효과<Experimental Example 8> Activation effect of gintonin on the Keap1-Nrf2 pathway in the striatum after 3-NPA poisoning

진토닌(GT)이 Keap1-Nrf2 경로를 조절할 수 있는지 여부를 추가로 조사했다.We further investigated whether gintonin (GT) could modulate the Keap1-Nrf2 pathway.

Nrf2의 억제 단백질인 Keap1은 sham 그룹과 비교하여 3-NPA 중독 후 선조체에서 유의하게 증가(3.3배)된 반면, 진토닌의 전처리에 의해 상기 발현 증가가 현저히 감소(32.1%)되었다(도 9A).Keap1, an inhibitory protein of Nrf2, was significantly increased (3.3-fold) in the striatum after 3-NPA intoxication compared to the sham group, whereas the increase in expression was significantly reduced (32.1%) by gintonin pretreatment (FIG. 9A) .

Nrf2의 mRNA 발현 수준은 sham 그룹과 비교하여 2.5배만큼 유의하게 증가되었다. 3-NPA 그룹에서의 이러한 발현 증가는 진토닌으로 전처리함으로써 더욱 증가(196%)되었다(도 9B).The mRNA expression level of Nrf2 was significantly increased by 2.5 times compared to the sham group. This increase in expression in the 3-NPA group was further increased (196%) by pretreatment with gintonin (FIG. 9B).

실시간 PCR 분석 결과, Nrf2 기작의 생성물인 니코틴아미드-아데닌 디뉴클레오티드 포스페이트:퀴논 옥시도리덕타제-1(nicotinamide-adenine dinucleotide phosphate:quinone oxidoreductase-1, NQO-1), γ-글루타메이트 시스테인 리가제 조절 서브유닛(γ-glutamate cysteine ligase regulatory subunit, GCLs), 및 햄 옥시게나제-1(heme oxygenase-1, HO-1)의 mRNA 발현은 3-NPA 그룹의 선조체에서 sham 그룹 대비 각각 2.7배, 5.8배 및 4.4배만큼 유의하게 증가되었고, 진토닌 그룹에서 이들의 발현은 각각 165%, 164% 및 184% 더 증가한 것으로 나타났다(도 9C 내지 도 9E).As a result of real-time PCR analysis, the product of Nrf2 mechanism, nicotinamide-adenine dinucleotide phosphate:quinone oxidoreductase-1 (nicotinamide-adenine dinucleotide phosphate:quinone oxidoreductase-1, NQO-1), γ-glutamate cysteine ligase regulatory sub The mRNA expressions of γ-glutamate cysteine ligase regulatory subunits (GCLs) and heme oxygenase-1 (HO-1) were 2.7-fold and 5.8-fold higher than those of the sham group, respectively, in the striatum of the 3-NPA group. and 4.4-fold, and their expression in the gintonin group was further increased by 165%, 164%, and 184%, respectively (FIGS. 9C to 9E).

진토닌의 항산화 효과를 더욱 명확히하기 위해, 웨스턴 블롯 분석을 통해 Nrf2 경로의 대표적인 생성물로서 Nrf2 및 HO-1의 단백질 발현 수준을 조사한 결과, 3-NPA+GT 그룹의 선조체에서 Nrf2의 핵 전위 및 HO-1의 세포질 발현이 3-NPA 군과 비교하여 농도 의존적으로 증가하였다(도 9F 및 도 9G).To further clarify the antioxidant effect of gintonin, we investigated the protein expression levels of Nrf2 and HO-1 as representative products of the Nrf2 pathway through western blot analysis. Cytoplasmic expression of -1 increased in a concentration-dependent manner compared to the 3-NPA group (FIGS. 9F and 9G).

이러한 발현 증가는 면역 형광 염색에 의한 결과에서도 동일한 양상으로 나타났다(도 9H 및 도 9I).This increase in expression was also shown in the same pattern in the immunofluorescence staining results (FIGS. 9H and 9I).

결과적으로 진토닌은 Keap1-Nrf2 경로를 안정화시킴을 확인하였다.As a result, it was confirmed that gintonin stabilizes the Keap1-Nrf2 pathway.

<실험예 9> 3-NPA 중독 후 선조체에서 MAPKs 및 NF-κB 신호 전달 경로에 대한 진토닌의 억제 효과<Experimental Example 9> Inhibitory effect of gin and tonin on MAPKs and NF-κB signaling pathways in the striatum after 3-NPA intoxication

Nrf2 신호 전달 경로는 MAPKs 및 NF-κB의 억제 및 그의 염증 효과에 관여한다. 따라서, 진토닌(GT)이 3-NPA 중독 후 선조체에서 MAPKs 및 NF-κB 경로를 조절할 수 있는지 여부를 분석하였다.The Nrf2 signaling pathway is involved in the inhibition of MAPKs and NF-κB and their inflammatory effects. Therefore, we analyzed whether gintonin (GT) could regulate MAPKs and NF-κB pathways in the striatum after 3-NPA intoxication.

그 결과, 3-NPA 그룹의 경우 sham 그룹과 비교하여, 마지막 3-NPA-중독 24시간 후에 선조체에서 p-ERK, p-JNK, p-p38, NF-κB/p65 및 p-IκBα의 발현이 각각 0.62, 0.77, 0.67, 0.65 및 0.73 배로 유의하게 증가하였으나, 인산화의 이러한 증가는 3-NPA 그룹과 비교하여 진토닌(100 mg/kg)의 전처리에 의해 각각 83%, 68%, 78%, 35% 및 39%만큼 현저히 억제되었다(도 10A 내지 도 10F). 진토닌 자체는 MAPKs 또는 NF-κB 경로의 활성화를 증가시키거나 감소시키지 않았다(도 10A 내지 도 10F).As a result, in the case of the 3-NPA group, compared to the sham group, the expression of p-ERK, p-JNK, p-p38, NF-κB/p65 and p-IκBα in the striatum 24 hours after the last 3-NPA-intoxication was increased. 0.62, 0.77, 0.67, 0.65 and 0.73-fold, respectively, but these increases in phosphorylation were 83%, 68%, 78%, 78%, It was significantly inhibited by 35% and 39% (FIGS. 10A-10F). Gintonin itself did not increase or decrease activation of MAPKs or NF-κB pathways (FIGS. 10A to 10F).

상기와 같은 결과는 진토닌 전처리가 Nrf2 통로의 활성화와 관련된 MAPKs 및 NF-κB 경로 억제를 통해 3-NPA 중독에 의해 유발되는 선조체의 독성을 줄일 수 있음을 나타낸다.These results indicate that gintonin pretreatment can reduce striatal toxicity induced by 3-NPA intoxication through inhibition of MAPKs and NF-κB pathways related to Nrf2 pathway activation.

<실험예 10> STHdh<Experimental Example 10> STHdh Q111Q111 세포에서 진토닌의 보호 효과 Protective effects of gintonin in cells

상기 실험예들을 통해 확인된 생쥐에서 3-NPA 중독에 대한 진토닌(GT)의 신경 보호 효과(도 2 내지 10)는 진토닌이 헌팅턴병 환자에게 긍정적인 영향을 줄 수 있음을 나타낸다. 이에 따라, STHdhQ111 세포에서 진토닌의 효과를 조사했다. 진토닌의 안전한 용량은 MTT 분석에 의해 결정되었고, H2O2 처리된 STHdhQ111 세포에 0.1, 1 또는 10 g/ml의 진토닌을 24 및 48시간 동안 처리하였다.The neuroprotective effect of gintonin (GT) against 3-NPA poisoning in mice confirmed through the above experimental examples (Figs. 2 to 10) indicates that gintonin can have a positive effect on HD patients. Accordingly, the effect of gintonin in STHdh Q111 cells was investigated. A safe dose of gintonin was determined by MTT assay, and H 2 O 2 treated STHdh Q111 cells were treated with 0.1, 1 or 10 g/ml gintonin for 24 and 48 hours.

젖산 탈수소효소(lactate dehydrogenase, LDH) 분석 결과, H2O2 처리 후 STHdhQ7(WT 세포) 및 STHdhQ111 세포 둘 다에서 세포 사멸 수준이 시간 의존적 및 농도 의존적으로 진토닌에 의해 유의적으로 보호되는 것으로 나타났다(도 11A).As a result of lactate dehydrogenase (LDH) assay, the level of apoptosis in both STHdh Q7 (WT cells) and STHdh Q111 cells after H 2 O 2 treatment was significantly protected by gintonin in a time-dependent and concentration-dependent manner. It was found (Fig. 11A).

이후, 본 발명자들은 웨스턴 블롯 분석을 통해 진토닌의 이러한 보호 효과가 STHdhQ111 세포에서 신경세포 사멸, 아폽토시스 및 변형된 HTT 응집의 감소에 기인 한 것인지 여부를 조사하였다.Then, the present inventors investigated whether this protective effect of gintonin was due to the reduction of neuronal cell death, apoptosis, and modified HTT aggregation in STHdh Q111 cells through Western blot analysis.

그 결과, 예상 한 바와 같이, H2O2 처리된 STHdhQ111 세포에서 β-III-튜불린의 단백질 발현 수준의 감소는 진토닌 처리에 의해 억제되었다. H2O2 처리 된 STHdhQ111 세포에서 활성형 카스파제-3 및 EM48의 강화된 단백질 발현 수준 또한 진토닌 처리에 의해 억제되었다(도 11B 및 11C).As a result, as expected, the decrease in the protein expression level of β-III-tubulin in H 2 O 2 -treated STHdh Q111 cells was suppressed by gintonin treatment. Enhanced protein expression levels of activated caspase-3 and EM48 in H 2 O 2 treated STHdh Q111 cells were also suppressed by gintonin treatment ( FIGS. 11B and 11C ).

결과적으로, 본 발명의 상기 실험예에서 확인된 결과들은 진토닌이 헌팅턴병의 세포주에 보호 효과를 발휘할 수 있음을 나타낸다.As a result, the results confirmed in the above experimental examples of the present invention indicate that gintonin can exert a protective effect on the cell line of Huntington's disease.

<실험예 11> AAV/Q82 유발 헌팅턴병 마우스 모델에서 진토닌의 보호 효과<Experimental Example 11> Protective effect of gin and tonin in AAV/Q82-induced Huntington's disease mouse model

상기 실험예를 통해 확인된 바와 같이, 진토닌(GT)은 마우스 및 H2O2 처리된 STHdhQ111 세포에서 3-NPA로 유도된 선조체 독성에 보호 효과를 발휘할 수 있다(도 2 내지 도 11).As confirmed through the above experimental examples, gintonin (GT) can exert a protective effect against striatal toxicity induced by 3-NPA in mice and H 2 O 2 -treated STHdh Q111 cells (FIGS. 2 to 11). .

이와 관련하여, 본 발명자들은 선조체에서 AAV로 매개된 인간 돌연변이 HTT의 과발현에 의해 유도된 헌팅턴병-유사 선조체 독성에 대한 진토닌의 보호 효과를 확인했다.In this regard, we confirmed the protective effect of gintonin against Huntington's disease-like striatal toxicity induced by AAV-mediated overexpression of human mutant HTT in the striatum.

폴(pole) 테스트 결과, 폴 바닥까지의 평균 하강 시간(latency to descend)은 sham 그룹(8.0±0.5초) 또는 AAV-DJ-18Q 주입 그룹(주입 후 4주에 4.1±0.2초)에 비교하여 AAV-DJ-82Q 주입 후 6.6±0.2초로 증가하였고, 반면, 이러한 폴의 바닥까지의 평균 하강 시간의 증가는 진토닌 처리에 의해 8.0±0.5초 내지 5.3±0.2초로 부분적으로 억제되었다(도 12A).As a result of the pole test, the average latency to descend to the bottom of the pole was compared to the sham group (8.0±0.5 seconds) or the AAV-DJ-18Q injection group (4.1±0.2 seconds at 4 weeks after injection). increased to 6.6±0.2 seconds after AAV-DJ-82Q injection, whereas this increase in average descent time to the bottom of the pole was partially suppressed by gintonin treatment from 8.0±0.5 seconds to 5.3±0.2 seconds (Fig. 12A). .

로타로드(rotarod) 테스트 결과, AAV-DJ-82Q 주입 후 7주에서 평균 반응 시간(latency to fall)은 294.3±1.8초에서 282.0±1.7초로, sham 그룹(293.9±2.1초에서 294.5±2.1초) 또는 AAV-DJ-18Q 주입 그룹(294.1±1.5초에서 294.5±1.3초)에 비해 감소하였다(도 12B). 그러나 이러한 평균 반응 시간 감소는 진토닌 처리에 의해 294.5±1.4초 내지 287.3±1.3초로 부분적으로 억제되었다(도 12B).As a result of the rotarod test, the average reaction time (latency to fall) at 7 weeks after AAV-DJ-82Q injection was 294.3 ± 1.8 seconds to 282.0 ± 1.7 seconds, and the sham group (293.9 ± 2.1 seconds to 294.5 ± 2.1 seconds) or AAV-DJ-18Q injection group (294.1 ± 1.5 seconds to 294.5 ± 1.3 seconds) (Fig. 12B). However, this decrease in average reaction time was partially suppressed by gintonin treatment from 294.5±1.4 seconds to 287.3±1.3 seconds (FIG. 12B).

체중(body weight)은 AAV-DJ-82Q 주입 후 8주차부터 현저하게 감소하였으나, 이러한 체중 변화는 진토닌 처리에 의해 다소 완화되었다(도 12C). 실험 종료시, 모든 마우스는 살아 있었다.Body weight decreased significantly from the 8th week after AAV-DJ-82Q injection, but this weight change was somewhat alleviated by gintonin treatment (FIG. 12C). At the end of the experiment, all mice were alive.

다음으로, 본 발명자들은 상기와 같은 AAV-DJ-Q82-유도된 헌팅턴병 마우스 모델의 운동 조절 능력에 대한 진토닌의 유리한 효과가 변형된 HTT 발현의 감소 및 진토닌 치료에 의한 Nrf2 경로의 활성화와 관련이 있는지를 조사하였다.Next, the present inventors found that the beneficial effect of gintonin on the motor control ability of the AAV-DJ-Q82-induced Huntington's disease mouse model was related to the reduced expression of modified HTT and the activation of the Nrf2 pathway by gintonin treatment. It was investigated whether this

웨스턴 블롯 분석에서, EM48(돌연변이 HTT에 대한 마커)의 단백질 발현은 AAV-DJ-82Q 주입 그룹에서 현저하게 증가하였고, 이러한 증가된 발현은 진토닌 처리 그룹에서 현저하게 감소하였다(도 12D 및 도 12E). 상기의 결과는 면역 형광 염색법에 의한 EM48 면역 반응성의 결과에 상응한다(도 13A 내지 도 13E).In Western blot analysis, the protein expression of EM48 (a marker for mutant HTT) was significantly increased in the AAV-DJ-82Q injection group, and this increased expression was significantly decreased in the gintonin-treated group (Fig. 12D and Fig. 12E ). These results correspond to those of EM48 immunoreactivity by immunofluorescence staining (FIGS. 13A to 13E).

또한, Nrf2의 핵 전위 및 HO-1의 세포질 발현은 AAV-DJ-82Q 주입 그룹에 비해 진토닌 처리 후 선조체에서 현저히 증가하였다(도 12D 및 도 12E). 이러한 발현 패턴은 면역 형광 염색에 의한 결과에 상응하였다(도 12F 및 도 12G).In addition, the nuclear translocation of Nrf2 and the cytoplasmic expression of HO-1 were significantly increased in the striatum after gintonin treatment compared to the AAV-DJ-82Q injection group (Fig. 12D and Fig. 12E). This expression pattern corresponded to the results by immunofluorescence staining (Fig. 12F and Fig. 12G).

진토닌의 항산화 효과를 더욱 명확히하기 위해, H2O2 처리된 STHdhQ111 세포에 대한 진토닌의 효과를 추가로 조사하였다. 그 결과, H2O2 처리된 STHdhQ111 세포에서 Nrf2의 핵 전위 및 HO-1의 세포질 발현 수준은 진토닌 처리에 의해 향상되는 반면, 이러한 강화된 발현 수준은 siRNA-Nrf2에 의해 현저히 중화되었고(도 12H 내지 도 12I), 또는 Nrf2 억제제(ML385)에 의해 현저히 중화되었다(도 14A 및 도 14B). 한편, siRNA-Nrf2 자체는 H2O2 처리된 STHdhQ111 세포에서 Nrf2의 핵 전위 및 HO-1의 세포질 발현에 유의한 영향을 미치지 않았다(도 14C 및 도 14D).To further clarify the antioxidant effect of gintonin, the effect of gintonin on H 2 O 2 treated STHdh Q111 cells was further investigated. As a result, the nuclear translocation of Nrf2 and the cytoplasmic expression level of HO-1 in H 2 O 2 -treated STHdh Q111 cells were enhanced by gintonin treatment, whereas these enhanced expression levels were significantly neutralized by siRNA-Nrf2 ( 12H-12I), or was significantly neutralized by an Nrf2 inhibitor (ML385) (FIGS. 14A and 14B). Meanwhile, siRNA-Nrf2 itself did not significantly affect nuclear translocation of Nrf2 and cytoplasmic expression of HO-1 in H 2 O 2 -treated STHdh Q111 cells (FIGS. 14C and 14D).

결과적으로, 진토닌은 항산화 작용을 통해 AAV-DJ-82Q 감염에 의해 유발된 운동 조절 장애를 완화할 수 있음을 확인하였다.As a result, it was confirmed that gintonin could alleviate the motor control disorder induced by AAV-DJ-82Q infection through its antioxidant action.

종합적으로, 진토닌은 3-NPA 중독 후 선조체에서 3-NPA에 의한 1차 세포사멸 및 미세아교세포 활성화에 의한 2차 세포사멸을 보호할 수 있음을 확인하였으며, 진토닌은 Keap1-Nrf2 신호 전달 경로를 활성화시켜 NF-κB 및 MAPKs 신호 전달 경로를 억제함으로써 3-NPA-유도된 선조체 독성으로부터의 보호에 기여할 수 있다. 또한, 진토닌의 헌팅턴병에 대한 유리한 효과는 시험관내(STHdh 세포) 및 생체내(HD의 AAV 벡터-감염된 마우스 모델) 모두에서 확인되었으며, Keap1-Nrf2 신호 전달 경로 활성화를 통해, 헌팅턴병의 시험관내 모델로서 STHdh 세포주에서 변형된 HTT 응집체의 형성을 억제하고, AAVDJ-82Q 벡터-감염된 HD 마우스 모델의 증상을 완화시킬 수 있음을 확인하였다. 따라서, 진토닌이 헌팅턴병을 치료하기 위한 치료제로서 유용할 수 있음을 확인하였다.Overall, it was confirmed that gintonin can protect primary apoptosis by 3-NPA and secondary apoptosis by activating microglia in the striatum after 3-NPA intoxication, and gintonin transmits Keap1-Nrf2 signaling. It may contribute to protection from 3-NPA-induced striatal toxicity by inhibiting the NF-κB and MAPKs signaling pathway by activating the pathway. In addition, the beneficial effect of gintonin on Huntington's disease was confirmed both in vitro (STHdh cells) and in vivo (AAV vector-infected mouse model of HD), through activation of the Keap1-Nrf2 signaling pathway, in an in vitro model of Huntington's disease. As a result, it was confirmed that the formation of modified HTT aggregates in the STHdh cell line could be inhibited and the symptoms of the AAVDJ-82Q vector-infected HD mouse model could be alleviated. Thus, it was confirmed that gintonin may be useful as a therapeutic agent for treating Huntington's disease.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특히 청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.So far, the present invention has been looked at with respect to its preferred embodiments. Those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will understand that the present invention can be implemented in a modified form without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments should be considered from an illustrative rather than a limiting point of view. The scope of the present invention is particularly indicated in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the equivalent range should be construed as being included in the present invention.

Claims (12)

진토닌을 유효성분으로 포함하는, 선조체에서 숙신산 탈수소 효소(succinate dehydrogenase)가 억제; 변형된 헌팅틴(mutant huntingtin)의 응집체가 형성; 및 미세아교세포가 활성화;된 헌팅턴병의 예방 또는 치료용 약학적 조성물로서,
상기 진토닌은 Nrf2가 저발현되고, 돌연변이 헌팅턴 단백질이 발현된 환자군에 투여하는 것이며,
상기 헌팅턴병은 숙신산 탈수소 효소 억제, 변형된 헌팅틴 응집체 형성 또는 3-NPA에 의해 유발되고,
상기 진토닌은 3-NPA로 유도된 선조체 내 β-III-튜불린 단백질의 발현 감소 및 미토콘드리아 섭동(perturbation)으로 증가된 ROS 생성을 억제하여, 선조체 내 신경 세포 사멸을 억제하고,
상기 진토닌은 인삼으로부터 70% 에탄올 추출물을 제조하는 단계; 상기 추출물의 농축물을 물과 혼합하여 물 침전법을 통해 침전물을 얻는 단계; 및 침전물을 동결건조시켜 진토닌을 얻는 단계;를 포함하는 방법으로 제조되는 것이고,
상기 진토닌은 (1) 선조체에서 미세아교세포 활성화를 억제하고; (2) 신경학적 손상에 의한 행동 장애를 억제하며; (3) 헌팅틴(huntingtin)의 응집을 억제하고; (4) 선조체에서 숙신산 탈수소 효소를 증가시키는 것을 특징으로 하는, 약학적 조성물.
Inhibition of succinate dehydrogenase in the striatum, including gintonin as an active ingredient; Formation of aggregates of mutant huntingtin; And microglia are activated; as a pharmaceutical composition for the prevention or treatment of Huntington's disease,
The gintonin is administered to a patient group in which Nrf2 is underexpressed and mutant Huntington protein is expressed,
The Huntington's disease is caused by succinate dehydrogenase inhibition, altered huntingtin aggregate formation, or 3-NPA,
The gintonin suppresses 3-NPA-induced reduction of β-III-tubulin protein expression in the striatum and increased ROS generation due to mitochondrial perturbation, thereby inhibiting neuronal cell death in the striatum,
Preparing a 70% ethanol extract of the ginseng and tonin from ginseng; Obtaining a precipitate through water precipitation by mixing the concentrate of the extract with water; And freeze-drying the precipitate to obtain gintonin;
The gintonin (1) inhibits microglia activation in the striatum; (2) suppress behavioral disorders caused by neurological damage; (3) suppress the aggregation of huntingtin; (4) A pharmaceutical composition characterized by increasing succinate dehydrogenase in the striatum.
제1항에 있어서,
상기 진토닌은 인삼으로부터 추출하여 분리한 당지질단백질인 것을 특징으로 하는 약학적 조성물.
According to claim 1,
The pharmaceutical composition, characterized in that the gintonin is a glycolipoprotein extracted and isolated from ginseng.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 진토닌은 Keap1-Nrf2 신호 전달 경로를 활성화시켜 헌팅턴병 예방 또는 치료 효과를 나타내는 것을 특징으로 하는 약학적 조성물.
According to claim 1,
The pharmaceutical composition, characterized in that the gintonin exhibits an effect of preventing or treating Huntington's disease by activating the Keap1-Nrf2 signal transduction pathway.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 진토닌은 선조체에서 숙신산 탈수소 효소(succinate dehydrogenase)가 억제된 헌팅턴병 환자에서 상기 숙신산 탈수소 효소를 증가시키는 것을 특징으로 하는, 약학적 조성물.
According to claim 1,
The pharmaceutical composition, characterized in that the gintonin increases the succinate dehydrogenase in Huntington's disease patients in which succinate dehydrogenase is inhibited in the striatum.
제1항에 있어서,
상기 진토닌은 선조체에서 Keap1의 생성 또는 발현이 증가된 환자에서 Keap1의 생성 또는 발현을 억제하고, Nrf2, NQO1, GCLs 및 HO-1으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 생성 또는 발현을 증가시키는 것을 특징으로 하는, 약학적 조성물.
According to claim 1,
The gintonin suppresses the production or expression of Keap1 in patients with increased production or expression of Keap1 in the striatum, and increases the production or expression of one or more selected from the group consisting of Nrf2, NQO1, GCLs, and HO-1. Characterized by a pharmaceutical composition.
제1항에 있어서,
상기 진토닌은, 선조체에서 EM48 및 활성형의 카스파제-3(cleaved caspase-3)의 생성 또는 발현이 증가된 환자에서 상기 EM48 및 활성형 카스파제-3의 생성 또는 발현을 억제시키는 것을 특징으로 하는, 약학적 조성물.
According to claim 1,
The gintonin inhibits the production or expression of EM48 and activated caspase-3 in patients with increased production or expression of EM48 and cleaved caspase-3 in the striatum. To, the pharmaceutical composition.
인비트로에서, 진토닌을 3-NPA에 의해 세포 손상 및 사멸이 유발된 신경세포에 처리하여, 선조체 독성을 감소시켜 신경세포 손상 및 사멸을 억제하는 방법으로서,
상기 진토닌은 3-NPA로 유도된 β-III-튜불린 단백질의 발현 감소 및 미토콘드리아 섭동(perturbation)으로 증가된 ROS 생성을 억제하여, 신경 세포 사멸을 억제하고,
상기 진토닌은 인삼으로부터 70% 에탄올 추출물을 제조하는 단계; 상기 추출물의 농축물을 물과 혼합하여 물 침전법을 통해 침전물을 얻는 단계; 및 침전물을 동결건조시켜 진토닌을 얻는 단계;를 포함하는 방법으로 제조되는 것이고,
상기 진토닌은 3-NPA에 의한 1차 세포사멸 및 미세아교세포 활성화에 의한 2차 세포사멸을 모두 억제하는 것을 특징으로 하는, 방법.
As a method of inhibiting nerve cell damage and death by treating nerve cells in which cell damage and death were induced by 3-NPA with gintonin in vitro to reduce striatal toxicity,
The gintonin inhibits 3-NPA-induced β-III-tubulin protein expression reduction and increased ROS generation due to mitochondrial perturbation, thereby suppressing neuronal cell death,
Preparing a 70% ethanol extract of the ginseng and tonin from ginseng; Obtaining a precipitate through water precipitation by mixing the concentrate of the extract with water; And freeze-drying the precipitate to obtain gintonin;
Characterized in that the gintonin inhibits both primary apoptosis by 3-NPA and secondary apoptosis by activating microglia.
제10항에 있어서,
상기 진토닌은, Keap1-Nrf2 신호 전달 경로를 활성화시켜 NF-κB 및 MAPKs 신호 전달 경로를 억제하는 것을 특징으로 하는, 방법.
According to claim 10,
Wherein the gintonin activates the Keap1-Nrf2 signaling pathway and inhibits the NF-κB and MAPKs signaling pathways.
인비트로에서, 진토닌을 STHdh 세포주에 처리하여, 세포 사멸 및 변형된 헌팅틴의 응집을 억제하는 방법으로서,
상기 진토닌은 3-NPA로 유도된 β-III-튜불린 단백질의 발현 감소를 억제하여, 신경 세포 사멸을 억제하고,
상기 진토닌은 인삼으로부터 70% 에탄올 추출물을 제조하는 단계; 상기 추출물의 농축물을 물과 혼합하여 물 침전법을 통해 침전물을 얻는 단계; 및 침전물을 동결건조시켜 진토닌을 얻는 단계;를 포함하는 방법으로 제조되는 것인, 방법.
As a method of inhibiting apoptosis and aggregation of modified huntingtin by treating the STHdh cell line with gintonin in vitro,
The gintonin inhibits 3-NPA-induced decrease in the expression of β-III-tubulin protein, thereby suppressing neuronal cell death,
Preparing a 70% ethanol extract of the ginseng and tonin from ginseng; Obtaining a precipitate through water precipitation by mixing the concentrate of the extract with water; And freeze-drying the precipitate to obtain gintonin;
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