KR20160014136A

KR20160014136A - 패혈증 예방 또는 치료용 약학 조성물

Info

Publication number: KR20160014136A
Application number: KR1020140095597A
Authority: KR
Inventors: 권운용; 서길준; 김경수
Original assignee: 서울대학교병원
Priority date: 2014-07-28
Filing date: 2014-07-28
Publication date: 2016-02-11

Abstract

본 발명은 패혈증 예방 또는 치료용 약학 조성물에 대한 것으로, 특히 나이아신(niacin) 및 셀레늄(selenium)을 저용량으로 포함하는 것을 특징으로 하여, 글루타티온 산화 환원 사이클(Glutathione Redox cycle)의 활성을 증가시키고, 활성산소(reactive oxygen species : ROS)의 양을 감소시키며, 뉴클리어 팩터 카파 B 경로(nuclear factor kappa B(NF-kB) pathway)를 억제함으로서, 패혈증을 예방하거나 치료할 수 있는 효과가 있다.

Description

패혈증 예방 또는 치료용 약학 조성물{Pharmaceutical composition for prevention or medical treatment of sepsis disease}

본 발명은 패혈증을 예방하거나 치료하는데 이용할 수 있는 조성물에 대한 것이다.

패혈증은 세균 감염에 대한 반응으로 나타나는 인체의 전신성 염증반응 증후군(systemic inflammatory response syndrome, SIRS)을 조절하지 못하여 발생하는 병적 상태를 의미한다. 감염된 세균으로부터 발생한 내독소(endotoxin)로 인해 체내의 면역 체계의 조화가 깨지게 되면 패혈증이라 일컬어지는 전신적인 염증 반응이 발생하게 되며, 이러한 반응이 빠른 속도로 악화될 경우 조직 관류 저하를 유발하게 되어 다발성 장기부전, 쇼크로 진행하여 결국 사망을 초래할 수 있다.

이러한 패혈증의 진행 과정에서 뉴클리어 팩터 카파 B 경로(nuclear factor kappa B(NF-kB) pathway)는 다발성 조직 손상으로 진행의 주요 기전으로 밝혀져 있다. 패혈증이 발생하게 되면 세포질에 존재하던 inhibitor kB-α가 phsphorylation 되어 NF-kB가 핵 내로 들어가 DNA에 결합하여 염증 반응의 진행과 관련된 다양한 유전자를 활성화시킨다. 그래서, 패혈증시 NF-kB pathway의 활성화를 억제하고자 하는 다양한 연구들이 진행되고 있다.

일례로, 전신성 염증 반응의 진행에 있어 활성산소종(reactive oxygen species : ROS)에 의해 발생하는 산화 손상(oxydative damages)은 염증 손상(inflammatory damages)과 더불어 중요한 역할을 하고 있는 것으로 여겨지고 있다. 최근 여러 연구들에서 염증 손상의 주요 기전인 NF-kB pathway의 활성화에 산화 손상의 주요 매개체인 ROS가 중요한 유발인자임이 보고되었다. 따라서 염증 손상의 주요 기전인 NF-kB pathway의 억제를 위한 항산화제(anti-oxidant)의 투여가 새로운 치료 방법으로 고려되고 있다.

한편, 글루타티온 산화 환원 사이클(Glutathione Redox cycle)은 대표적인 체내 항산화 기전으로 알려져 있다(도 1 참조). Reduced glutathione (GSH)이 글루타티온과산화효소(glutathione peroxidase : GPx)에 의해 oxidized glutathione (GSSG)로 산화되면서 체내의 ROS를 제거하는 것이다. 이 과정에 만들어진 GSSG는 글루타티온환원효소(glutathione reductase : GR)에 의해 GSH로 환원된다.

Glutahione Redox cycle의 ROS 제거 효과를 증가시키시 위해서는 GPx의 활성이 증가되어야 하고, 동시에 GSH의 증가를 통한 GSH/GSSG ratio의 유지를 위해 GR activity의 활성 역시 증가되어야 하며, 이를 통해 glutahione Redox cycle의 활성화를 도모할 수 있다.

셀레늄(Selenium)은 대표적인 GPx의 coenzyme으로 투여시 GPx activity가 증가함이 많은 연구들에서 보고되고 있다. 그리고, 패혈증 등 중환자들에서 selenium 혈중 농도의 감소는 예후 악화와 밀접한 관련이 있음이 여러 연구에서 밝혀져 있다. 특히 혈중 selenium의 농도가 55.3 g/L 미만일 경우 사망률이 4배 증가하며 조직 손상 및 합병증이 3배 증가하는 것으로 보고되었다.

또한, 패혈증 등 중환자들에게 selenium을 투여하였을 때, 예후를 향상시킬 수 있음을 보고한 연구들이 있는 반면, 효과가 없을 보고한 연구들도 있어 selenium 투여의 치료 효과에 관해서는 아직 논쟁이 있다. 이러한 논쟁은 질병에 의한 selenium 혈중 농도의 급격한 감소 외에도 질병 발생 전 selenium의 섭취량의 차이에 영향을 받을 수 있는 것으로 보고되고 있다.

일반적으로, 건강한 성인에게 권장되는 selenium의 섭취량은 68~90 ㎍/day, 중환자들에서는 500~800 ㎍/day 이다. Selenium은 토양에 함유되어 있다가 경구로 섭취되며 우리나라의 경우 건강한 성인의 섭취량은 57.5 ㎍/day로 낮으며, 혈중 농도 역시 116.5 ㎍/L로 서양의 건강한 성인의 혈중 농도 (126~136 ㎍/L)에 비해 낮은 편이어서, 우리나라에서는 패혈증 등 중증 질환이 발생하였을 때 selenium의 투여가 예후를 향상시킬 수 있을 것으로 사료된다.

그러나, selenium이 과량 투여되면 오히려 산화 손상 및 염증 반응을 악화시켜 독성을 유발할 수 있다(Forceville X. Effects of high doses of selenium, as sodium selenite, in septic shock patients a placebo-controlled, randomized, double-blind, multi-center phase II study-selenium and sepsis. J Trace Elem Med Biol 2007; 21:S62-5.). 기존의 임상 및 전임상 연구에서는 고용량(1000~4000 ㎍/day) selenium의 투여 효과에 관한 연구가 이루어졌다(Forceville X. Effects of high doses of selenium, as sodium selenite, in septic shock patients a placebo-controlled, randomized, double-blind, multi-center phase II study-selenium and sepsis. J Trace Elem Med Biol 2007; 21:S62-5., Forceville X, Laviolle B, Annane D, et al. Effects of high doses of selenium, as sodium selenite, in septic shock: a placebo-controlled, randomized, double-blind, phase II study. Crit Care 2007; 11: R73., Angstwurm MW, Engelmann L, Zimmermann T, et al. Selenium in Intensive Care (SIC): results of a prospective randomized, placebo-controlled, multiple-center study in patients with severe systemic inflammatory response syndrome, sepsis, and septic shock. Crit Care Med 2007; 35: 118-26.). 이들 연구들에서 고용량 selenium의 투여에 의한 부작용은 보고되지 않았으나, 안전성 역시 증명되지 않아 아직까지는 500~800 ㎍/day의 투여량이 권장되고 있다.

본 발명자들은 Glutahione Redox cycle 에서 GR activity의 증가를 위해서는 reduced nicotinamide adenine dinuleotide phosphate (NADPH)가 필요하고, 나이아신(Niacin)은 nicotinamide adenine dinucleotide (NAD⁺)합성의 전구 물질로써 투여 시 NADPH가 증가하며 GSH를 증가시킬 수 있음을 밝혀내었다. 지질 대사 개선과 동맥 경화 억제를 위한 niacin의 효과에 관한 임상 및 전임상 연구는 다양하게 이루어지고 있지만, niacin의 패혈증에 대한 치료 효과에 관한 연구는 본 발명자에 의해 발표된 연구 이외에는 거의 없는 상태이다(Kwon WY, Suh GJ, Kim KS, et al. Niacin attenuates lung inflammation and improves survival during sepsis by downregulating the nuclear factor-B pathway. Crit Care Med 2011; 39: 328-34.).

상기 연구에서 본 발명자들은 백서(흰쥐) 패혈증 모델에서 저용량(360 mg/kg) 및 고용량(1180 mg/kg)의 niacin을 투여하였을 때, 고용량 niacin의 투여가 NAD⁺ 및 NADPH를 증가시키며 GSH를 증가시켜 ROS를 감소시켜 ROS-dependent NF-B pathway를 억제함으로써 조직 손상을 줄이고 생존을 향상시킬 수 있음을 보고하였다.

그러나, 백서에게 투여한 고용량(1180 mg/kg)은 타 질환에서 임상 적용 중인 niacin의 용량(2~4 g/day)의 3배 이상에 달하는 용량으로, 실제 패혈증 환자들에게 투여하기 위해서는 안전성에 관한 평가가 이루어져야 한다.

상기한 바와 같이 niacin 및 selenium 각각의 고용량 투여는 패혈증에 대한 치료 효과가 증명되었다. 그러나, 패혈증에서 niacin과 selenium의 투여에 관한 기존의 연구 결과들은 안전성이 증명된 임상 상용량보다 고농도에서의 효과를 보고하였다. 따라서, 안전하게 임상에 적용하기 위해서는 안전성에 대한 평가가 이루어져야 하는 제한점을 가지고 있으며, 이를 위하여 저용량으로 사용하면서도 패혈증에 효과가 있는 조성물의 개발은 항시 필요한 실정이다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 나이아신(niacin)과 셀레늄(selenium)을 저용량으로 사용하여, 패혈증을 예방하거나 치료할 수 있는 약학 조성물을 제공하는 것이 목적이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 나이아신(niacin) 및 셀레늄(selenium)을 포함하는 패혈증 예방 또는 치료용 약학 조성물이다.

한편, 본 발명의 다른 구체예는, 나이아신(niacin) 및 셀레늄(selenium)을 포함하는 패혈증 예방 또는 치료용 식품 조성물인 것도 가능하다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

이러한 본 발명은 나이아신(niacin) 및 셀레늄(selenium)을 저용량으로 포함하는 것을 특징으로 하여, 글루타티온 산화 환원 사이클(Glutathione Redox cycle)의 활성을 증가시키고, 활성산소(reactive oxygen species : ROS)의 양을 감소시키며, 뉴클리어 팩터 카파 B 경로(nuclear factor kappa B(NF-kB) pathway)를 억제함으로서, 패혈증을 예방하거나 치료할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 글루타티온 산화 환원 사이클(Glutathione Redox cycle)을 설명하기 위한 모식도이고,
도 2는 본 발명에 따른 조성물의 패혈증 예방 또는 치료 효과 일례를 설명하기 위한 모식도이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 패혈증 백서 모델을 이용한 in vivo 전임상 실험 일례의 개요를 나타내는 개요도이고,
도 4는 본 발명에 따른 조성물을 투여한 패혈증 백서 모델에서의 생존율 증가 일례를 나타내는 그래프이고,
도 5는 본 발명에 따른 조성물을 투여한 패혈증 백서 모델에서의 NADPH level, GSH/GSSG ratio, 및 GPx activity 증가와 MDA 농도 감소 일례를 나타내는 그래프이고,
도 6은 본 발명에 따른 조성물을 투여한 패혈증 백서 모델에서의 cytoplasmic p-IkB-α./kB-α ratio 감소 일례를 나타내는 사진 및 그래프이고,
도 7은 본 발명에 따른 조성물을 투여한 패혈증 백서 모델에서의 nuclear NF-kB p65 발현 감소 일례를 나타내는 그래프이고,
도 8은 본 발명에 따른 조성물을 투여한 패혈증 백서 모델에서 activated NF-kB p65의 intranuclear translocation 감소 일례를 나타내는 그래프이고,
도 9는 본 발명에 따른 조성물을 투여한 패혈증 백서 모델에서 폐조직의 TNF-α 및 IL-6의 gene expression 감소 및 histological lung injury 감소 일례를 나타내는 그래프이고,
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 폐포 상피 세포(lung alveolar epithelial cell)를 이용한 in vitro 전임상 실험일례의 개요를 나타내는 개요도이고,
도 11은 본 발명에 따른 조성물을 투여한 폐포 상피 세포에서의 독성(Toxicity) 감소 일례를 나타내는 그래프이고,
도 12는 본 발명에 따른 조성물을 투여한 폐포 상피 세포에서의 과산화수소 레벨(hydrogen peroxide level)과 NF-kB p65 activation 의 감소 및 세포 생존율(cell viability)의 증가 일례를 나타내는 그래프이고,
도 13은 본 발명에 따른 조성물을 투여한 폐포 상피 세포에서의 NADPH level과 GSH/GSSG ratio 증가 및 hydrogen peroxide level과 NF-kB p65 activation 의 감소, 그리고 세포 생존율의 증가 일례를 나타내는 그래프이고,
도 14는 본 발명에 따른 조성물을 투여한 폐포 상피 세포에서의 GPx activity 증가와 과산화수소 레벨(hydrogen peroxide level) 및 NF-kB p65 activation 의 감소, 그리고 NADPH level 및 GSH/GSSG ratio 의 감소 일례를 나타내는 그래프이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 발명은 나이아신(niacin) 및 셀레늄(selenium)을 포함하는 패혈증 예방 또는 치료용 약학 조성물이다.

도 2는 본 발명에 따른 조성물의 패혈증 예방 또는 치료 효과 일례를 설명하기 위한 모식도이다.

본 발명자들은 전임상 연구를 통하여 종래와 같은 고용량 투여에는 미치지 못하지만 저용량 niacin의 투여를 통한 GR activity의 상승과 저용량 selenium의 투여를 통한 GPx activity의 상승이 두 약제의 병합 투여를 통해 함께 이루어진다면, glutathione Redox cycle 활성을 극대화시킴으로써 synergistic 효과를 도모할 수 있으며, 각각의 고용량 투여에 버금가는 치료 효과를 얻을 수 있을 것으로 판단하였다.

즉, 패혈증 백서 모델에서 임상 상용량의 두 제제의 병합 투여가 glutathione Redox cycle을 효율적으로 활성화시킴으로써, ROS의 발생을 감소시키고, 이를 통해 ROS-dependent NF-kB pathway의 활성화를 억제하여 조직 손상을 줄이며, 생존을 향상시킬 수 있을 것으로 생각하였다.

실제로, 후술하는 실시예 및 실험예에서 확인할 수 있는 바와 같이, 패혈증 모델 및 내독소에 노출된 A549 cell을 사용한 전임상 실험에서, 임상 상용량의 niacn과 selenium의 병합 투여는 폐손상을 감소시켰으며 생존을 향상시켰다. 그리고, 임상 상용량의 niacn과 selenium의 병합 투여의 치료 효과는 niacin의 투여에 의한 NADPH level 및 GSH/GSSG ratio의 상승과 selenium에 의한 GPx activity의 상승에 의한 glutathione redox cycle의 활성화, hydrogen perxide level의 감소, 및 NF-B pathway의 downregulation과 관련 있음을 확인하였다.

이를 통해, 임상 상용량의 niacin과 selenium 병합 투여의 패혈증에 대한 synergistic 치료 효과 및 기전을 증명할 수 있었으며, 패혈증 환자의 예후 향상을 위한 치료 방법으로 적용할 수 있는 전임상적 근거를 제시하였다.

이에 따라, 본 발명은 나이아신(niacin) 및 셀레늄(selenium)을 저용량으로 포함하는 것을 특징으로 하여, 글루타티온 산화 환원 사이클(Glutathione Redox cycle)의 활성을 증가시키고, 활성산소(reactive oxygen species : ROS)의 양을 감소시키며, 뉴클리어 팩터 카파 B 경로(nuclear factor kappa B(NF-kB) pathway)를 억제함으로서, 패혈증을 예방하거나 치료할 수 있는 효과가 있다.

여기서, 상기 나이아신은 1~4g 및 상기 셀레늄은 500~800 ㎍ 범위 내로 포함된 것이 바람직하고, 그 중에서도 상기 나이아신은 2~4g 및 상기 셀레늄은 500~750 ㎍ 범위 내로 포함된 것이 더욱 바람직하다.

그리고, 본 발명은 나이아신 1~4g 및 셀레늄 500~800 ㎍ 이 1일 투여량으로 포함된 것을 특징으로 하는 패혈증 예방 또는 치료용 약학 조성물일 수 있다.

또한, 본 발명은 나이아신 1~4g 및 셀레늄 500~800 ㎍ 이 1일 1회 투여량으로 포함된 것을 특징으로 하는 패혈증 예방 또는 치료용 약학 조성물인 것도 가능하다.

이와 함께, 상기한 본 발명에 따른 조성물은 글루타티온환원효소(glutathione reductase : GR) 및 글루타티온과산화효소(glutathione peroxidase : GPx)의 활성(activity)을 증가시키고, 글루타티온 산화 환원 사이클(Glutathione Redox cycle)의 활성을 증가시키는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 조성물은 활성산소(reactive oxygen species : ROS)의 양을 감소시키는 것이 가능하다.

또한, 본 발명의 조성물은 뉴클리어 팩터 카파 B 경로(nuclear factor kappa B(NF-kB) pathway)를 억제하는 것일 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 조성물은 산화 손상 및 염증 손상이 주요한 병태 생리인 것으로 알려진 다른 질환들에도 유사하게 적용될 수 있을 것이다.

일례로, 심정지로 인한 심폐소생술 후 전신적인 허혈-재관류 손상, 급성 심근경색, 뇌졸중, 장 허혈-재관류 손상, 다발성 외상, 중독 손상 등의 다양한 질환들이 glutathione Redox cycle의 활성화를 통한 항산화 및 항염증 치료의 대상이 될 수 있기 때문에, 본 발명에 따른 조성물은 이들 질병의 예방 또는 치료에도 효과적으로 사용될 수 있을 것이다.

또한, 본 발명의 약학적 조성물 내 유효성분으로 함유되는 niacin과 selenium 은 약제학적으로 또는 식품학적으로 허용되는 담체, 부형제 또는 희석제 등과 함께 제제화될 수 있다.

나아가, 본 발명의 다른 구체예는, 나이아신(niacin) 및 셀레늄(selenium)을 포함하는 패혈증 예방 또는 치료용 식품 조성물인 것도 가능하다.

본 발명에 따른 식품 조성물 내 niacin과 selenium의 함량은 대상체의 체중, 연령, 성별, 건강상태, 식이 등에 따라서 적절히 조절 가능하며, 전체 조성물 중량을 기준으로 1 내지 90중량%, 바람직하게는 10내지 50중량%이나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 더 잘 이해 될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시 목적을 위한 것이며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.

실시예 및 실험예 1: 전임상 연구( in vivo study)로서 패혈증 백서 모델에서 저용량 niacin과 selenium 병합 투여의 치료 효과 및 기전 규명

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 패혈증 백서 모델을 이용한 in vivo 전임상 실험 일례의 개요를 나타내는 개요도이다.

여기에 나타난 바와 같이, Lipopolysaccharide (LPS, from Escherichia coli, O26:B6)의 투여로 유발된 백서(흰쥐)의 패혈증 모델에, 저용량 niacin (360 mg/kg)와 selenium (60 g/kg)을 각각 또는 함께 투여한 후 생존의 향상과 조직학적인 폐손상 정도를 비교하였다.

그리고, 저용량 niacin과 selenium의 Redox cycle 활성화 효과의 기전을 규명하기 위해, 폐조직에서 NAD⁺, NADPH, GSH, GSSG, GPx activity, MDA의 농도를 측정하였다.

또한, ROS-dependent NF-kB pathway의 억제 효과를 동시에 규명하기 위해, 폐조직에서 cytoplasmic phophorylated IB-α (p-IkB-α), IkB-α, nuclear NF-kB p65의 발현과 NF-kB p65 DNA-binding activity를 측정하였다.

또한, NF-kB pathway의 억제의 염증반응에 미치는 영향을 평가하기 위해, 폐조직에서 tumor necrosis factor-α (TNF-α) 및 interleukin-6 (IL-6)의 gene expression을 측정하였다.

현재 타 질환에서 안전하게 임상에서 권고되고 있는 niacin과 selenium의 용량은 각각 2~4 g/day 및 500~750 g/day 이다. 임상 용량은 FDA에서 제시된 body surface area normalization method에 의해 백서 실험 용량으로 전환될 수 있다. 이를 통해 산출된 백서의 niacin과 selenium의 실험용량은 각각 185~371 mg/kg/day 및 48~72 ㎍/kg/day 이다. 이에 근거하여 본 실험에서 사용된 임상 상용량의 niacin과 selenium의 백서 실험 용량은 각각 360 mg/kg 및 60 ㎍/kg으로 설정하였다.

그 결과는 도 4 내지 도 9에 나타난 바와 같다. 도 4는 본 발명에 따른 조성물을 투여한 패혈증 백서 모델에서의 생존율 증가 일례를 나타내는 그래프이고, 도 5는 본 발명에 따른 조성물을 투여한 패혈증 백서 모델에서의 NADPH level, GSH/GSSG ratio, 및 GPx activity 증가와 MDA 농도 감소 일례를 나타내는 그래프이고, 도 6은 본 발명에 따른 조성물을 투여한 패혈증 백서 모델에서의 cytoplasmic p-IkB-α./kB-α ratio 감소 일례를 나타내는 사진 및 그래프이고, 도 7은 본 발명에 따른 조성물을 투여한 패혈증 백서 모델에서의 nuclear NF-kB p65 발현 감소 일례를 나타내는 그래프이고, 도 8은 본 발명에 따른 조성물을 투여한 패혈증 백서 모델에서 activated NF-kB p65의 intranuclear translocation 감소 일례를 나타내는 그래프이고, 도 9는 본 발명에 따른 조성물을 투여한 패혈증 백서 모델에서 폐조직의 TNF-α 및 IL-6의 gene expression 감소 및 histological lung injury 감소 일례를 나타내는 그래프이다.

즉, 도 내지 도 9에 나타난 바와 같이, 저용량 niacin 또는 저용량 selenium의 단일 투여에서는 치료 효과가 관찰되지 않았다.

이에 반하여, 저용량 niacin 및 selenium 병합 투여는 LPS를 투여한 백서의 생존을 향상시켰고(도 4 참조), 폐조직의 NADPH level, GSH/GSSG ratio, GPx activity를 증가시켰으며, MDA 농도를 감소시켰다(도 5 참조).

또한, 저용량 niacin 및 selenium 병합 투여는 폐조직의 cytoplasmic p-IBk-α./kB-α ratio 를 감소시켰고(도 6 참조), nuclear NF-kB p65의 발현을 감소시켰으며(도 7 참조), activated NF-kB p65의 intranuclear translocation 역시 감소시켰다(도 8 참조).

나아가, 이를 통해 폐조직의 TNF-α 및 IL-6의 gene expression을 감소시켰으며 histological lung injury 역시 감소시켰다(도 9 참조).

실시예 및 실험예 2: 전임상 연구( in vitro study)로서 LPS-exposed A549 cell에서 저용량 niacin과 selenium 병합 투여의 치료 효과 및 기전 규명

기전을 명확하게 규명하기 위해서는 niacin과 selenium의 용량의 변화에 따른 NADPH level, GR, GPx activity, GSH/GSSG ratio 및 hydrogen peroxide (H₂O₂)의 변화를 함께 확인해야 할 필요가 있었다. 그러나, 상기 실시예 및 실험예 1에서 처럼 in vivo study로 확인하기 위해서는 많은 백서를 희생해야 하는 윤리적인 문제가 있었다.

이에, 본 발명자들은 폐포 상피 세포의 일종인 A549 cell을 이용한 in vitro study를 도 10에 나타낸 바와 같이 진행하였다. 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 폐포 상피 세포(lung alveolar epithelial cell)를 이용한 in vitro 전임상 실험일례의 개요를 나타내는 개요도이다.

현재 타 질환에서 안전하게 임상에서 권고되고 있는 niacin과 selenium의 용량은 각각 2~4 g/day 및 500~750 ㎍/day 이다. 임상에서 3 g의 niacin을 투여한 후 niacin의 plasma level은 0.8~1.0 mM로 추정된다. 또한 기존 연구에서 200 및 1000 ㎍의 selenium을 투여한 후 selenium의 plasma level은 각각 1.3 and 1.7 μM로 보고되었다. 이에 따라 임상 상용량의 niacin 및 selenium의 투여 후 농도를 각각 0.9 mM 및 1.5 μM로 설정하였다. 즉, Niacin 및 selenium의 치료 효과의 기전을 규명하기 위한 용량-반응 실험을 위해서 niacin은 0.3, 0.9, 2.7 mM을 투여한 후 결과를 측정하였으며, selenium은 0.5, 1.5, 4.5 μM을 투여한 후 결과를 측정하였다.

그 결과는 도 11 내지 도 14에 나타난 바와 같다. 도 11은 본 발명에 따른 조성물을 투여한 폐포 상피 세포에서의 독성(Toxicity) 감소 일례를 나타내는 그래프이고, 도 12는 본 발명에 따른 조성물을 투여한 폐포 상피 세포에서의 과산화수소 레벨(hydrogen peroxide level)과 NF-kB p65 activation 의 감소 및 세포 생존율(cell viability)의 증가 일례를 나타내는 그래프이고, 도 13은 본 발명에 따른 조성물을 투여한 폐포 상피 세포에서의 NADPH level과 GSH/GSSG ratio 증가 및 hydrogen peroxide level과 NF-kB p65 activation 의 감소, 그리고 세포 생존율의 증가 일례를 나타내는 그래프이고, 도 14는 본 발명에 따른 조성물을 투여한 폐포 상피 세포에서의 GPx activity 증가와 과산화수소 레벨(hydrogen peroxide level) 및 NF-kB p65 activation 의 감소, 그리고 NADPH level 및 GSH/GSSG ratio 의 감소 일례를 나타내는 그래프이다.

즉, LPS-exposed A549 cell의 dose-response 및 time-response experiment를 시행하였고, LPS 50 ㎍/ml의 농도에서 24시간 후 30.3%의 cell viability를 보였으며, LPS 50 ㎍/ml의 농도에서 6시간 노출되었을 때는 control과 차이를 보였다(도 11).

그리고, LPS-exposed A549 cell에 저용량 niacin, 저용량 selenium, 및 저용량 niacin과 selenium을 병합 투여하였을 때, 저용량 niacin과 selenium의 병합 투여가 hydrogen peroxide level과 NF-kB p65 activation을 감소시켰으며, cell viability를 증가시켰다(도 12).

또한, LPS-exposed A549 cell에 niacin 0.3, 0.9, 2.7 mM을 각각 투여하였을 때, niacin은 dose-related fashion으로 NADPH level과 GSH/GSSG ratio를 증가시켰고, hydrogen peroxide level과 NF-B p65 activation을 감소시켰으며, cell viability를 증가시켰다(도 13).

또한, LPS-exposed A549 cell에 selenium 0.5, 1.5, 4.5 μM을 각각 투여하였을 때, selenium은 dose-related fashion으로 GPx activity를 증가시켰으며, hydrogen peroxide level과 NF-kB p65 activation을 감소시켰다(도 14). Selenium의 dose를 증가시킬수록 통계적인 의미는 없었으나, NADPH level 및 GSH/GSSG ratio가 감소하는 경향을 보였다.

상기에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 기술적 특징이나 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 것이다.

Claims

나이아신(niacin) 및 셀레늄(selenium)을 포함하는 패혈증 예방 또는 치료용 약학 조성물.
제1항에 있어서,
상기 나이아신은 1~4g 및 상기 셀레늄은 500~800 ㎍ 범위 내로 포함된 것을 특징으로 하는 패혈증 예방 또는 치료용 약학 조성물.
제1항에 있어서,
상기 나이아신은 2~4g 및 상기 셀레늄은 500~750 ㎍ 범위 내로 포함된 것을 특징으로 하는 패혈증 예방 또는 치료용 약학 조성물.
나이아신 1~4g 및 셀레늄 500~800 ㎍ 이 1일 투여량으로 포함된 것을 특징으로 하는 패혈증 예방 또는 치료용 약학 조성물.
나이아신 1~4g 및 셀레늄 500~800 ㎍ 이 1일 1회 투여량으로 포함된 것을 특징으로 하는 패혈증 예방 또는 치료용 약학 조성물.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
글루타티온환원효소(glutathione reductase : GR) 및 글루타티온과산화효소(glutathione peroxidase : GPx)의 활성(activity)을 증가시키고, 글루타티온 산화 환원 사이클(Glutathione Redox cycle)의 활성을 증가시키는 것을 특징으로 하는 패혈증 예방 또는 치료용 약학 조성물.
제6항에 있어서,
활성산소(reactive oxygen species : ROS)의 양을 감소시키는 것을 특징으로 하는 패혈증 예방 또는 치료용 약학 조성물.
제7항에 있어서,
뉴클리어 팩터 카파 B 경로(nuclear factor kappa B(NF-kB) pathway)를 억제하는 것을 특징으로 하는 패혈증 예방 또는 치료용 약학 조성물.
나이아신(niacin) 및 셀레늄(selenium)을 포함하는 패혈증 예방 또는 치료용 식품 조성물.