KR20180028321A - 내분비교란물질에 의한 질병 예방 또는 치료용 약학적 조성물 및 이를 이용한 치료방법 - Google Patents

내분비교란물질에 의한 질병 예방 또는 치료용 약학적 조성물 및 이를 이용한 치료방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 내분비교란물질에 의한 질병 예방 또는 치료용 약학적 조성물 및 이를 이용한 치료방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 조성물은 내분비교란물질, 예를 들어 폴리염화비페닐 등을 포함하는 잔류성 유기오염물질에 의한 지질축적을 감소시키는 효과가 있고, 또한 잔류성 유기오염물질에 의한 인슐린 저항성을 인슐린 수용체 기질1(IR1)의 환원을 통하여 개선시킬 수 있으므로 내분비교란물질에 의한 비만이나, 인슐린 저항성 등의 질병 치료에 유용하게 사용될 수 있다. 뿐만 아니라, 본 발명에 따른 조성물은 내분비교란물질을 배출시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

내분비교란물질에 의한 질병 예방 또는 치료용 약학적 조성물 및 이를 이용한 치료방법{Pharmaceutical compositions for the prevention and treatment of the endocrine disrupting chemical induced diseases and method of treatment using the same}
본 발명은 내분비교란물질에 의한 질병 예방 또는 치료용 약학적 조성물 및 이를 이용한 치료방법에 관한 것이다.
내분비교란물질(endocrine disrupting chemicals)은 인체를 비롯하여 내분비계를 가진 모든 생물체 내에서 생식, 발생, 대사, 면역 등에 관여하는 각종 생체호르몬의 합성, 저장, 분비, 체내 수송, 결합 및 대사 과정에 개입할 수 있는 외인성 화학물질로 정의된다.
내분비교란물질이라는 용어 외에 환경호르몬이라는 용어로 불리우기도 하며 합성화학물질 외에 자연계 내에는 식물 혹은 미생물이 합성하는 에스트로겐성 화학물질들도 존재하고 있다.
최근 발표된 연구에서 내분비교란물질 중 잔류성 유기오염물질(persistent organic pollutants, POPs)에 속하는 PCBs(polychlorinated biphenyls), PCDDs(polychlorinated dibenzo-p-dioxins) 및 PCDFs(polychlorinated dibenzofurans) 등과 같은 유기염소계 농약이나 다이옥신과 같은 화학물질의 농도와 체중증가 간에 통계적으로 유의한 관련성을 보이는 것이 확인된 바 있다.
또한 POPs 중 가장 잘 알려진 다이옥신 노출이 제2형 당뇨병 발생위험을 높일 수 있다는 연구결과가 고엽제에 노출된 월남전 참전군인들에게서 보고된 바가 있었으나 그 관련성의 크기 정도가 크지 않아서 큰 주목을 받지 못하였다가 2006년 미국의 일반인구집단에서 노출되는 정도의 저농도 POPs와 제2형 당뇨병 간에 강력한 관련성이 있다는 연구결과가 보고되면서 POPs와 당뇨병간의 관련성은 새롭게 주목을 받게 되었다.
특히 일반인구집단에서 흔하게 검출되는 POPs의 농도가 높을수록 제2형 당뇨병의 유병률이 10배 이상 높아지는 강력한 용량-반응관계를 보였으며 전통적인 독성학 관점에서 가장 독성이 크다고 알려져 있는 다이옥신 종류보다는 기존의 연구에서 큰 관심을 받지 못하였던 PCBs 종류들이 더욱 강력한 관련성을 보였을 뿐만 아니라, 당뇨병이 없는 사람들을 대상으로 한 연구에서 POPs는 인슐린저항성 및 대사증후군과도 일관성 있는 관련성을 보인다는 연구 결과가 보고된바 있다.
그러나 내분비교란물질, 즉 POPs의 경우 이들의 피해는 섭취와 대기에 의한 피부접촉으로 체내에 들어오게 되는데 대다수의 POPs은 소화관을 통하여 흡수되고 피부접촉에 의한 것은 세척에 의해 충분히 방어 할 수 있으므로 섭취된 POPs을 배설시킬 수 있는 방법, POPs에 의한 질병의 치료를 위한 약물이 요구된다.
KR 10-0828481 B1
종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 내분비교란물질에 의한 질병 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공하는 것이다.
1. Fsp27 단백질에 특이적인 siRNA 또는 이의 약제학적으로 허용가능한 염을 포함하는, 내분비교란물질에 의한 질병 예방 또는 치료용 약학 조성물.
2. 위 1에 있어서, 상기 약학 조성물은 메트포르민 또는 이의 약제학적으로 허용가능한 염을 더 포함하는, 약학 조성물.
3. 위 1에 있어서, 상기 Fsp27 단백질에 특이적인 siRNA 또는 이의 약제학적으로 허용가능한 염은 1 nM 내지 100 nM의 세포간 농도로 포함되는 것인, 약학 조성물.
4. 위 1에 있어서, 상기 메트포르민 또는 이의 약제학적으로 허용가능한 염은 2 mM 내지 15 mM 포함되는 것인, 약학 조성물.
5. 위 1에 있어서, 상기 Fsp27 단백질의 서열은 서열번호 1 또는 2인 것인, 약학 조성물.
6. 위 1에 있어서, 상기 내분비교란물질에 의한 질병은 비만, 인슐린 저항성 및 제2 당뇨병으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인, 약학 조성물.
7. 위 1에 있어서, 상기 내분비교란물질은 폴리염화비페닐인 것인, 약학 조성물.
8. Fsp27 단백질에 특이적인 siRNA을 내분비교란물질을 포함하는 조직에 가하는 단계를 포함하는, 내분비교란물질 배출 방법.
9. 위 8항에 있어서, 메트포르민 또는 이의 약제학적으로 허용가능한 염을 더 포함하는 것인, 내분비교란물질 배출 방법.
10. 위 8항에 있어서, 상기 내분비교란물질은 폴리염화비페닐인 것인, 내분비교란물질 배출 방법.
11. Fsp27 단백질에 특이적인 siRNA 또는 이의 약제학적으로 허용가능한 염을 이를 필요로 하는 인간을 제외한 포유동물에게 투여하는 단계를 포함하는, 내분비교란물질에 의한 질병의 치료 방법.
12. 위 11에 있어서, 상기 Fsp27 단백질에 특이적인 siRNA 또는 이의 약제학적으로 허용가능한 염은 비경구투여 형태로 투여되는 것인, 내분비교란물질에 의한 질병의 치료 방법.
13. 위 11에 있어서, 상기 메트포르민 또는 이의 약제학적으로 허용가능한 염을 추가적으로 투여하는 단계를 더 포함하는, 내분비교란물질에 의한 질병의 치료 방법.
14. 위 13에 있어서, 상기 메트포르민 또는 이의 약제학적으로 허용가능한 염은 경구투여 또는 비경구투여 형태로 투여되는 것인, 내분비교란물질에 의한 질병의 치료 방법.
15. 위 13에 있어서, 상기 메트포르민 또는 이의 약제학적으로 허용가능한 염은 상기 Fsp27 단백질에 특이적인 siRNA 또는 이의 약제학적으로 허용가능한 염과 병용 투여되는 것인, 내분비교란물질에 의한 질병의 치료 방법.
16. 위 11에 있어서, 상기 내분비교란물질에 의한 질병은 비만, 인슐린 저항성 및 제2 당뇨병으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인, 내분비교란물질에 의한 질병의 치료 방법.
17. 위 11에 있어서, 상기 내분비교란물질은 폴리염화비페닐인 것인, 내분비교란물질에 의한 질병의 치료 방법.
본 발명에 따른 조성물은 내분비교란물질, 예를 들어 폴리염화비페닐 등을 포함하는 잔류성 유기오염물질에 의한 지질축적을 감소시키는 효과가 있고, 또한 잔류성 유기오염물질에 의한 인슐린 저항성을 인슐린 수용체 기질1(IR1)의 환원을 통하여 개선시킬 수 있으므로 내분비교란물질에 의한 비만이나, 인슐린 저항성 등의 질병 치료에 유용하게 사용될 수 있다. 뿐만 아니라, 본 발명에 따른 조성물은 내분비교란물질을 배출시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 PCB-118 및 PCB-138가 C57BL/6 마우스의 지방 질량과 지방 세포의 크기에 미치는 영향을 조사한 결과를 나타나내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 PCB-118 및 PCB-138가 큰 LD 형성에 미치는 영향을 조사한 결과를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 Fsp27 매개 PCB로 유도된 LD 측정 결과를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 PCBs에 의해 손상된 인슐린에 미치는 영향을 조사한 결과를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 IRS1 하향조절을 통한 Fsp27 매개 PCB-유도된 인슐린 저항성 효과를 조사한 결과를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 메트포르민의 Fsp27 단백질의 하향조절을 통한 PCB가 처리된 3T3-L1 지방세포 내의 LD 크기 축소 및 IRS1 단백질 수준 증가 효과를 조사한 결과를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 Fsp27-특히 siRNA 및 메트포르민 처리 후 체내 PCB 함량을 비교한 결과를 나타내는 도면이다.
이하에서, 본 발명의 여러 측면 및 다양한 구현예에 대해 더욱 구체적으로 살펴보도록 한다.
본 발명은 Fsp27 단백질에 특이적인 siRNA 또는 이의 약제학적으로 허용가능한 염을 포함하는, 약학 조성물을 제공한다.
본 발명에 따른 조성물은 내분비교란물질에 의한 지질축적을 감소시키는 효과가 있고, 인슐린 저항성을 인슐린 수용체 기질1(IR1)의 환원을 통하여 개선시킬 수 있으므로 내분비교란물질에 의한 비만이나, 인슐린 저항성 등의 질병 치료에 유용하게 사용될 수 있다. 뿐만 아니라, 본 발명에 따른 조성물은 내분비교란물질을 배출시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 있어서, 상기 약학 조성물은 메트포르민 또는 이의 약제학적으로 허용가능한 염을 더 포함할 수 있다.
상기 Fsp27 단백질에 특이적인 siRNA 또는 이의 약제학적으로 허용가능한 염은 1 nM 내지 100 nM의 세포간 농도로 포함되는 것일 수 있다.
상기 범위를 벗어나는 경우, Fsp27 단백질에 특이적인 siRNA 또는 이의 약제학적으로 허용가능한 염의 농도가 상기 범위를 벗어나는 경우, 1 nM 농도 미만으로 포함되는 경우, 내분비교란물질에 의한 지질의 축적을 감소시키기 어려운 문제점이 있을 수 있거나, 내분비교란물질의 배출이 어려울 수 있고, 100 nM을 초과하여 포함되는 경우에는 오히려 세포 독성을 보일 수 있는 문제점이 있을 수 있다.
또한 상기 메트포르민 또는 이의 약제학적으로 허용가능한 염이 추가적으로 포함되는 경우, 2 mM 내지 15 mM 포함될 수 있다.
상기 범위를 벗어나는 경우, 메트포르민 또는 이의 약제학적으로 허용가능한 염은 상기 범위를 벗어나는 경우 목적하는 내분비교란물질에 의한 인슐린 저항성 개선 효과를 보기 어려운 문제점이 있을 수 있다.
한편, 본 발명의 상기 Fsp27 단백질의 서열은 서열번호 1 또는 2인 것일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 약학 조성물은 전술한 바와 같이, 내분비교란물질에 의한 비만이나, 인슐린 저항성 등의 질병 치료에 유용하게 사용될 수 있다.
내분비교란물질은 잔류성 유기오염물질인 것일 수 있고, 바람직하게는 상기 잔류성 유기오염물질은 폴리염화비페닐, 예를 들어, PCB-153, PCB-138, PCB-180, PCB-170, PCB-118, PCB-156 등일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 내분비교란물질에 의한 질병은 비만, 인슐린 저항성 및 제2 당뇨병으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상이다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 내분비교란물질 중에서도 폴리염화비페닐에 노출시킨 경우, 지방세포가 증가하고, 지방소립이 커지며, 인슐린 저항성을 하는 것이 확인되었고, 이외에도 내분비교란물질들은 대사항상성의 set point 변화, 식욕중추 자극, 미트콘드리아 기능저하 등을 포함한 다양한 기전을 통하여 체중증가를 야기하는 것으로 보고되고 있다.
내분비교란물질에 의한 비만은 인슐린 저항성을 초래하고 초기 단계에서는 췌장의 베타세포에서 보상적으로 인슐린 분비를 증가시킴으로써 정상 혈당을 유지하나 인슐린 저항성 상태가 지속됨에 따라 결국에는 췌장 베타세포의 인슐린 분비능에 장애가 발생하여 혈당상승과 함께 제2형 당뇨병이 발생하게 된다는 것이다. 또한 인슐린 저항성은 제2형 당뇨병, 고혈압, 이상지질혈증, 저 HDL 콜레스테롤혈증 및 심혈관 질병 등 대사증후군을 야기하는 핵심인자로 간주되고 있다.
인슐린 저항성은 혈당을 낮추는 인슐린의 기능이 떨어져 세포가 포도당을 효과적으로 연소하지 못하는 것을 말한다. 인슐린 저항성이 높을 경우, 인체는 너무 많은 인슐린을 만들어 내고 이로 인해 고혈압이나 이상지방혈증은 물론 심장병, 당뇨병 등까지 초래할 수 있다. 특히, 제2형 당뇨병에서는 근육과 지방조직에서 인슐린의 증가를 알아채지 못하여, 인슐린의 작용이 일어나지 않는다.
또한, Fsp27 단백질에 특이적인 siRNA을 내분비교란물질을 포함하는 조직에 가하는 단계를 포함하는, 내분비교란물질 배출 방법을 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 Fsp27 단백질에 특이적인 siRNA를 내분비교란물질을 포함하는 조직에 가하는 단계 수행 시, 메트포르민 또는 이의 약제학적으로 허용가능한 염을 더 포함하여 투여할 수 있다.
상기 내분비교란물질은 폴리염화비페닐인 것일 수 있다.
내분비교란물질은 정상적인 호르몬이 우리 몸에서 만들어지거나 작용하는 것을 방해하여 생식작용에 영향을 줄 수 있으므로 빠르게 배출시켜야 하는데, 폴리염화비페닐과 같은 잔류성 유기화합물은 쉽게 분해되지 못하는 문제점이 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 조성물은 도 7에 나타낸 바와 같이, 체내 내분비교란물질, 바람직하게는 지방세포 내에 축적된 폴리염화비페닐을 배출하는 효과가 있음을 알 수 있다.
또한 본 발명은 Fsp27 단백질에 특이적인 siRNA 또는 이의 약제학적으로 허용가능한 염을 이를 필요로 하는 환자에게 투여하는 단계를 포함하는, 내분비교란물질에 의한 질병의 치료 방법을 제공한다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 조성물은 내분비교란물질에 의한 지질축적을 감소시키는 효과가 있고, 인슐린 저항성을 인슐린 수용체 기질1(IR1)의 환원을 통하여 개선시킬 수 있으므로 내분비교란물질에 의한 비만이나, 인슐린 저항성 등의 질병 치료에 유용하게 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 상기 Fsp27 단백질의 서열은 서열번호 1 또는 2인 것일 수 있다.
본 발명에 있어서, Fsp27 단백질에 특이적인 siRNA 또는 이의 약제학적으로 허용가능한 염은 비경구적으로, 예를 들어, 피하 주사에 의해 투여될 수 있다.
Fsp27 단백질에 특이적인 siRNA 또는 이의 약제학적으로 허용가능한 염염은 적합한 양, 예를 들어, 1회 투여 시 0.1 내지 10 mg/Kg 의 유효용량으로 투여될 수 있고, 주당 7 내지 21회 투여되는 것이 바람직하다.
본 발명은 메트포르민 또는 이의 약제학적으로 허용가능한 염을 추가적으로 투여하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 메트포르민 또는 이의 약제학적으로 허용가능한 염은 경구로 투여될 수 있다.
메트포르민은 하루 1회 투여 시 0.1 내지 100 mg/Kg의 유효용량으로 투여 될 수 있고, 주당 7 내지 21 회 투여되는 것이 바람직하다. 경구 투여를 위해, 메트포르민은 정제 또는 환제와 같은 고형 투여형으로 제형화될 수 있다.
본 발명에 있어서, 메트포르민 또는 이의 약제학적으로 허용가능한 염은 상기 Fsp27 단백질에 특이적인 siRNA 또는 이의 약제학적으로 허용가능한 염과 병용 투여되는 것일 수 있다.
본 발명의 방법에 의해 치료될 환자는 성인 환자일 수 있다. 당해 환자의 연령은 18세 내지 50세 범위일 수 있다.
본 발명에 따른 내분비교란물질에 의한 질병은 비만, 인슐린 저항성 및 제2 당뇨병으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있고, 내분비교란물질은 폴리염화비페닐일 수 있다.
본 발명에 있어서, 약제학적으로 허용 가능한 염이라 함은 약제학적으로 허용가능한 유리산(free acid)에 의해 형성된 산부가염을 포함할 수 있고, 상기 유리산으로는 무기산과 유기산을 모두 사용할 수 있으며, 사용되는 무기산은 염산, 브롬산, 황산 및 인산 등이 있으며, 사용되는 유기산은 구연산, 초산, 젖산, 말레인산, 우마린산, 글루콘산, 메탄술폰산, 글리콘산, 숙신산, 4-톨루엔술폰산, 트리플루오로아세트산, 갈룩투론산, 엠본산, 글루탐산 및 아스파르트산 등이 있다.
이하에서 실시예 등을 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 하며, 다만 이하에 실시예 등에 의해 본 발명의 범위와 내용이 축소되거나 제한되어 해석될 수 없다. 또한, 이하의 실시예를 포함한 본 발명의 개시 내용에 기초한다면, 구체적으로 실험 결과가 제시되지 않은 본 발명을 통상의 기술자가 용이하게 실시할 수 있음은 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연하다.
재료
3,3',4,4'-테트라클로로비페닐(PCB-77), 2,3',4,4',5-펜타클로로비페닐(PCB-118), 2,2',3,4,4',5'-헥사클로로비페닐(PCB-138) 및 2,2',4,4,5,5'-헥사클로로비페닐(PCB-153)은 AccuStandard Inc.(New Haven, CT, USA)에서 구입하였다. 마우스 인슐린 ELISA 키트는 Shibayagi(Gunma, Japan)에서 구입하였다. BODIPY 493/503 및 Nile Red는 Molecular Probes(Eugene, OR, USA)에서 구입하였다. 3-이소부틸 -1-메틸잔틴(IBMX), 덱사메타손(DEXA), 인슐린, 메트포르민, Oil red O, 옥수수 기름 및 항-베타-액틴 항체(anti-beta-actin antibody)는 Sigma(St. Louis, MO, USA)에서 구입하였다. 리포펙타민 2000 및 리포펙타민 ® RNAiMAX 형질주입 시약은 Invitrogen(Carlsbad, CA, USA)에서 구입하였다. 항-IRS1(sc-559), C/EBP 및 GAPDH 항체는 Santa Cruz Biotechnology(Santa Cruz, CA, USA)에서 구입하였다. Anti- aP2, 페릴리핀, PPAR, Akt1/2, 포스포-Akt(Ser473), PI3K-p85, 포스포-PI3K-p85(Tyr458) 항체는 Cell Signaling(Danvers, MA, USA)에서 얻었다. 항-포스포-IRS1(Ser307) 항체는 Upstate Biotechnology(Lake Placid, NY, USA)에서 구하였다. 항- Fsp27 항체는 Abcam(Cambridge, MA, USA)에서 구하였다.
동물 및 PCB
성체 수컷 C57BL/6 마우스(8-week-old, 22-25 g)는 SamTako Bio-Korea(오산, 한국)에서 구입하였다. 상기 동물은 명암주기가 12:12 시간이고 온도가 조절되는 공간(22 ℃)에서 유지되었다. 모든 절차는 동아 대학교에서 동물 조사위원회에 의해 승인되었다. 12주령 마우스는 부형제(옥수수 기름), PCB-118 또는 PCB-138(37.5 mg/kg)를 복강내(ip) 6주 연구 동안 총 3회(2, 3 및 5주) 주사 투여하였다. 마우스 10마리를 무작위로 3군으로 나누었다.
세포 배양 및 처리
American Type Culture Collection(Manassas, VA, USA)에서 구입한 3T3-L1 마우스 태아 섬유 아세포는 10% 소태아혈청(FCS; Gibco-BRL, Gaithersburg, MD, USA) 및 1% 페니실린/스텝토미아신을 함께 공급된 표준 둘베코 수정 이글 배지(DMEM; Gibco-BRL, Gaithersburg, MD, USA)에서 습한 5 % CO2 분위기하에 37 로 유지하고 배양하였다.
융합시킨 후, 3T3-L1 세포는 DMI 유도 배지(DMEM은 10% FBS, 0.5 mM 3-이소부틸-1-메틸잔틴, 0.5 μM 덱사메타손, 및 1 μg/ml 인슐린 포함)를 사용하여 2일 동안 분화를 유도한 후, DMII(DMEM은 10% FBS 및 1 μg/ml 인슐린) 이용하여 2일 동안 분화를 유도하였다.
상기 배지는 4일 동안 이틀마다 신선한 배지(10% FBS를 포함하는 DMEM)로 교체하였다. 지방세포 분화 시 PCB의 효과를 정의하기 위해, DMI 처리시 해당 농도(20 μM)의 PCB(PCB-77, PCB-118, PCB-138 또는 PCB-153)와 전구지방세포를 배양하였다.
RNA 간섭 및 형질주입
Fsp27의 siRNA-매개 하향 조절을 위해, Fsp27-특이적 siRNA 및 음성 대조군 siRNA는 Bioneer (Daejeon, Korea)으로부터 구입하였고, 20 nM의 농도를 사용하였다. 3T3-L1 마우스 태아 섬유 아세포는 Fsp27에 대한 특이적인 siRNA를 분자나 음성 대조군 siRNA를 제조업체의 지침에 따라 Lipofectamine® RNAiMAX를 사용하여 형질전환 하였다.
조직학적 염색
흰색 부고환 지방 조직(eWAT)은 10% 중성으로 완충된 포르말린으로 고정시키고, 파라핀 하에 봉입하였다. 4개의 마이크로미터 절편을 제조하고, 헤마톡실린 및 에오신으로 염색하였다. 간 조직의 형태는 Aperio ScanScope(Aperio Technologies, Vista, CA, USA)를 사용하여 촬영하였다.
Oil Red O 염색
종래 알려진 방법대로 세포를 인산염 완충 용액(PBS)로 두번 세척하고, PBS 내 10%(w/v) 포름알데히드로 1시간 동안 고정하였다. 60% 이소프로필 알코올로 두번 세척한 후, 상기 세포는 새로 희석된 Oil Red O 용액으로 30분 동안 염색하였다. 염색을 제거한 다음, 상기 세포를 물로 4회 세척하였다. 500 nm에서 100% 2-프로판올을 첨가한 후, 희석된 Oil Red O의 흡광도를 분광광도계로 측정 하였다.
혈당 농도 및 인슐린 저항성 시험
전술 한 바와 같이, 마우스를 16간 동안 단식시킨 후, 복강 내 글루코스 내성 실험(GTT) 및 인슐린 저항성 실험(ITT)를 수행하였다. 혈당 농도는 GlucoDr 혈당 테스트 스트립(Hasuco, Seoul, South Korea)을 사용하여 꼬리 혈액을 측정하였다. 혈당 농도를 측정하기 전에 30, 60, 90 및 120 분에 GTT용 글루코즈 볼루스(1 mg/g) 복강 투여하였고, 동시에 체중 당 0.75 U/kg ITT용 인슐린을 복강 내 주사하였다.
RNA 분리 및 RT- PCR
총 RNA는 제조사의 지시에 따라, TRIzol 시약(Invitrogen, Carlsbad, CA, USA)를 사용하여 세포주 또는 조직으로부터 제조되었다. 그 후, 총 RNA 중 5 μg은 MMLV 역전자 효소(Promega, Madison, Wisconsin, USA)와 무작위 헥사머 프라이머를 사용하여 단일 가닥 cDNA로 전환하였다. 1/10 분취량의 cDNA는 유전자-특이적 프라이머를 사용하여 PCR 증폭을 수행하였다.
웨스턴 블롯 분석
세포 및 조직은 차가운 PBS로 세척하고, 100 μL 차가운 RIPA 완충용액으로 재부유시켜 4 ℃에서 30분 동안 배양하였다. 용해물은 4 ℃에서 30 분 동안 13,000 rpm에서 원심 분리 하였다. 동일한 양의 단백질을 7.5-15% 도데실황산나트륨(SDS) 폴리아크릴아미드겔 전기영동을 수행하였다. 상기 단백질은 니트로셀룰로스 멤브레인으로 전달시켜 각각 항체와 반응시켰다. 면역염색된 항체는 화학 발광 기질 슈퍼 시그널 웨스크 피코(Thermo Scientific, Hudson, NH, USA)를 사용하여 을 측정하고, LAS-3000 Plus(Fuji Photo Film, Tokyo, Japan)로 검출하였다. 액틴이나 GAPDH 대조군 밴드에 대한 정량화 및 규격화는 ImageJ에의 1.48q(NIH imaging software, Bethesda, Maryland, USA)를 사용하여 수행 하였다.
통계 분석
적어도 3번의 독립적인 실험을 수행하였다. 결과는 평균±표준편차(± SD)으로 표현되었다. 차이의 유의성은 만-위트니 U 검증법을 이용하여 결정하였다. P <0.05는 통계적 유의성을 나타낸다.
결과
3T3-L1 지방 세포 내에서 PCB의 지방 세포 분화 촉진
4종의 PCB(PCB-77, PCB -118, PCB -138 및 PCB-153)을 사용하여, 3T3-L1 지방 세포의 분화에 대한 해당 농도(20 μM)에서의 PCB의 효과를 조사 한 결과, 네 가지 유형 중, PCB-118 및 PCB-138에서 오일 레드 O 염색 부분이 크게 증가하였다. 따라서 PCB-118 및 PCB-138은 시험관 내(in vitro) 및 생체 내(in vivo) 연구에 추가적으로 사용되었다. 시험관 내에서, PCB-118 및 PCB-138의 경우, 지방 세포 분화 마커인 aP2, PPAR및 C/EBP의 mRNA 및 단백질 수준 둘 다 증가하였다. 이러한 결과는 시험관 내에서 PCB-118 및 PCB-138이 지방 생성을 촉진하는 것을 나타낸다.
C57BL /6 마우스에서 PCB-118 및 PCB-138의 지방 무게와 지방 세포의 크기 증가
PCB(PCB-118 또는 PCB-138) 노출이 비만에 미치는 영향 여부를 확인하기 위해, 성체 수컷 C57BL/6 마우스에 PCB-118 또는 PCB-138(37.5 mg/kg)을 복강 내 주사 투여하였다. PCB-118 및 PCB-138 둘 다 체중 또는 간 중량에 영향을 주지 않고, 지방 질량과 지방 세포의 크기를 증가시켰다(도 1 참조).
PCB의 다량의 지방소립 (LD) 형성 촉진
위상차관찰법(Phase contrast microscopy), Oil Red O 염색, 및 공초점 현미경(confocal microscopy)은 수많은 작은 LD가 대조군 지방세포에서 발견되었다. 중요한 것은, PCB로 처리된 지방세포에서 적은 수의 큰 LD가 형성되었다(도 2a 내지 2c 참조). LD의 입도 분포 분석 결과에 따르면 PCB가 큰 LD를 형성하는 것을 촉진한다는 것을 확증한다(도 2d 참조). 웨스턴 블롯 분석에 따르면 PCB-118 및 PCB-138은 시험관 내(도 2e 참조) 및 생체 내(도 2f 참조)에서 세포 내의 LD의 표면과 연관된 단백질인 Fsp27 및 페릴리핀의 단백질 발현 수준이 증가하는 것으로 확인되었다. 이러한 결과는 PCB-118 및 PCB-138은 큰 LD 형성을 촉진하는 것을 나타낸다.
PCB로 유도된 Fsp27 매개 LD 확대
Fsp27가 제거된 지방세포의 경우 실험 대조군보다 더 많고 작은 LD가 관찰되었다(도 3a 및 3b 참조). 총 지질 농도는 PCB가 처리된 3T3L1 지방세포 내의 siFsp27에 의해 감소되었다(도 3c 참조). 이러한 데이터는 siFsp27가 PCB-118 및 PCB-138로 처리된 지방 세포 내의 지방 소립을 확대시키는 방지하는 것을 나타내고, Fsp27 매개 PCB에 의해 유도된 LD 확대되는 것을 나타낸다.
PCBs에 의해 손상된 인슐린 작용
생체 내 및 시험 관내에서 PCB-118 또는 PCB-138의 인슐린 작용 영향을 평가 한 결과, 두 PCB 모두 혈당이 증가하였고(도 4a 참조), 혈장 인슐린 레벨이 증가하였다(도 4b 참조). 또한 PCB 투여된 마우스에서 GTT 내의 고혈당 함량이 증가하였고(도 4c 참조), ITT 내의 인슐린의 효율이 감소하였다(도 4d 참조). 이러한 결과로부터 PCB가 인슐린 저항성의 발생을 유도하는 신호 전달 경로를 결정되었다. PCB가 3T3-L1 지방 세포 내의 p-Akt(Ser473)와 p-PI3K P85(Tyr458)의 상향조절에 손상을 주는 것을 확인하였다(도 4e 참조). 또한 PCB-77 및 PCB-153은 지방세포 내의 인슐린 작용에 영향을 주는 PCB-118 및 PCB-138에 비해 지방세포 분화 시, 부적절한 효과를 보였다.
IRS1 하향조절을 통한 Fsp27 매개 PCB-유도된 인슐린 저항성 효과
생체 내 및 시험관 내의 인슐린 저항성을 매개하는 PCB로 유도된 큰 LD 형성 메커니즘을 조사한 결과, 인슐린 신호 전달 경로에서 중요한 요소인 IRS1의 단백질 수준이 PCB를 투여한 마우스(도 5a 참조) 및 3T3-L1 지방세포(도 5b 참조)에서 현저하게 감소하는 것이 확인된 반면, PCB가 IRS1의 mRNA 수준을 변경하지는 않음을 확인하였다(도 5a 및 5b 참조). 또한 본 발명자들은 Fsp27이 PCB-유도된 IRS1 단백질을 환원시키는 역할을 한다는 것을 확인하였다. 중요한 사실은 siFsp27이 PCB로 유도된 IRS1 환원을 억제한다는 것이다(도 5c 참조). 이러한 결과는 IRS1 환원을 통한 PCB-유도된 인슐린 저항성은 Fsp27 매개하는 것을 나타낸다.
메트포르민의 Fsp27 단백질의 하향조절을 통한 PCB가 처리된 3T3-L1 지방세포 내의 LD 크기 축소 및 IRS1 단백질 수준 증가 효과
대표적인 인슐린 저항성 개선 약물인 메트포르민과 Fsp27을 통한 PCB-유도된 인슐린 저항성 완화 여부를 확인한 결과, 메트포르민은 Fsp27의 발현 수준을 저해하지 않는 반면, PCB-유도된 Fsp27의 발현의 상향조절을 억제시켰다(도 6a 참조). 또한 메트포르민의 위상차관찰법을 확인한 결과, PCB-유도된 LD 확장시키는 것이 확인되었다(도 6b 참조). 메트포르민에 의해 Fsp27 상향조절의 억제는 PCB에 노출된 지방세포 내 IRS1 하향조절에 대한 메트포르민에 의한 억제 효과와 상관관계를 보이는 것이 확인되었다(도 6c 참조). 또한 메트포르민이 p-Akt(Ser473) 및 p-PI3K p85(Tyr458)의 PCB로 인한 인슐린 유도 상향조절에 의한 손상을 억제하는 것이 확인되었다(도 6d 참조). 이러한 결과는 메트포르민이 Fsp27 단백질의 하향조절을 통한 LD 확대를 저해하는 과정을 통해 PCB-유도된 인슐린 저항성을 증진시킴을 알 수 있다.
Fsp27 -특이 siRNA 및 메트포르민의 PCBs 배출 효과
Fsp27-특이 siRNA와 메트포르민은 PCBs를 배출시키는 효과가 있고, Fsp27-특이 siRNA와 메트포르민은 지방세포 내에 축적된 PCB-118 및 PCB-138를 배출시키는 효과가 있다(도 7 참조).
<110> Dong-A University <120> Pharmaceutical compositions for the prevention and treatment of the endocrine disrupting chemical induced diseases and method of treatment using the same <130> 16P09001 <160> 2 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 251 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Fsp27 protein sequence <400> 1 Met Arg Asn Met Glu Ser Asn Ala Val Gln Leu Thr Arg Met Glu Tyr 1 5 10 15 Ala Met Lys Ser Leu Ser Leu Leu Tyr Pro Lys Ser Leu Ser Arg His 20 25 30 Val Ser Val Arg Thr Ser Val Val Thr Gln Gln Leu Leu Ser Glu Pro 35 40 45 Ser Pro Lys Ala Pro Arg Ala Arg Pro Cys Arg Val Ser Thr Ala Asp 50 55 60 Arg Ser Val Arg Lys Gly Ile Met Ala Tyr Ser Leu Glu Asp Leu Leu 65 70 75 80 Leu Lys Val Arg Asp Thr Leu Met Leu Ala Asp Lys Pro Phe Phe Leu 85 90 95 Val Leu Glu Glu Asp Gly Thr Thr Val Glu Thr Glu Glu Tyr Phe Gln 100 105 110 Ala Leu Ala Gly Asp Thr Val Phe Met Val Leu Gln Lys Gly Gln Lys 115 120 125 Trp Gln Pro Pro Ser Glu Gln Gly Thr Arg His Pro Leu Ser Leu Ser 130 135 140 His Lys Pro Ala Lys Lys Ile Asp Val Ala Arg Val Thr Phe Asp Leu 145 150 155 160 Tyr Lys Leu Asn Pro Gln Asp Phe Ile Gly Cys Leu Asn Val Lys Ala 165 170 175 Thr Phe Tyr Asp Thr Tyr Ser Leu Ser Tyr Asp Leu His Cys Cys Gly 180 185 190 Ala Lys Arg Ile Met Lys Glu Ala Phe Arg Trp Ala Leu Phe Ser Met 195 200 205 Gln Ala Thr Gly His Val Leu Leu Gly Thr Ser Cys Tyr Leu Gln Gln 210 215 220 Leu Leu Asp Ala Thr Glu Glu Gly Gln Pro Pro Lys Gly Lys Ala Ser 225 230 235 240 Ser Leu Ile Pro Thr Cys Leu Lys Ile Leu Gln 245 250 <210> 2 <211> 239 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Fsp27 protein sequence <400> 2 Met Asp Tyr Ala Met Lys Ser Leu Ser Leu Leu Tyr Pro Arg Ser Leu 1 5 10 15 Ser Arg His Val Ala Val Ser Thr Ala Val Val Thr Gln Gln Leu Val 20 25 30 Ser Lys Pro Ser Arg Glu Thr Pro Arg Ala Arg Pro Cys Arg Val Ser 35 40 45 Thr Ala Asp Arg Lys Val Arg Lys Gly Ile Met Ala His Ser Leu Glu 50 55 60 Asp Leu Leu Asn Lys Val Gln Asp Ile Leu Lys Leu Lys Asp Lys Pro 65 70 75 80 Phe Ser Leu Val Leu Glu Glu Asp Gly Thr Ile Val Glu Thr Glu Glu 85 90 95 Tyr Phe Gln Ala Leu Ala Lys Asp Thr Met Phe Met Val Leu Leu Lys 100 105 110 Gly Gln Lys Trp Lys Pro Pro Ser Glu Gln Arg Lys Lys Arg Ala Gln 115 120 125 Leu Ala Leu Ser Gln Lys Pro Thr Lys Lys Ile Asp Val Ala Arg Val 130 135 140 Thr Phe Asp Leu Tyr Lys Leu Asn Pro Gln Asp Phe Ile Gly Cys Leu 145 150 155 160 Asn Val Lys Ala Thr Leu Tyr Asp Thr Tyr Ser Leu Ser Tyr Asp Leu 165 170 175 His Cys Tyr Lys Ala Lys Arg Ile Val Lys Glu Met Leu Arg Trp Thr 180 185 190 Leu Phe Ser Met Gln Ala Thr Gly His Met Leu Leu Gly Thr Ser Ser 195 200 205 Tyr Met Gln Gln Phe Leu Asp Ala Thr Glu Glu Glu Gln Pro Ala Lys 210 215 220 Ala Lys Pro Ser Ser Leu Leu Pro Ala Cys Leu Lys Met Leu Gln 225 230 235

Claims (17)

  1. Fsp27 단백질에 특이적인 siRNA 또는 이의 약제학적으로 허용가능한 염을 포함하는, 내분비교란물질에 의한 질병 예방 또는 치료용 약학 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 약학 조성물은 메트포르민 또는 이의 약제학적으로 허용가능한 염을 더 포함하는, 약학 조성물.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 Fsp27 단백질에 특이적인 siRNA 또는 이의 약제학적으로 허용가능한 염은 1 nM 내지 100 nM 포함되는 것인, 약학 조성물.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 메트포르민 또는 이의 약제학적으로 허용가능한 염은 0.1 mM 내지 100 mM 농도로 포함되는 것인, 약학 조성물.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 Fsp27 단백질의 서열은 서열번호 1 또는 2인 것인, 약학 조성물.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 내분비교란물질에 의한 질병은 비만, 인슐린 저항성 및 제2 당뇨병으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인, 약학 조성물.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 내분비교란물질은 폴리염화비페닐인 것인, 약학 조성물.
  8. Fsp27 단백질에 특이적인 siRNA을 내분비교란물질을 포함하는 조직에 가하는 단계를 포함하는, 내분비교란물질 배출 방법.
  9. 청구항 8항에 있어서, 메트포르민 또는 이의 약제학적으로 허용가능한 염을 더 포함하는 것인, 내분비교란물질 배출 방법.
  10. 청구항 8항에 있어서, 상기 내분비교란물질은 폴리염화비페닐인 것인, 내분비교란물질 배출 방법.
  11. Fsp27 단백질에 특이적인 siRNA 또는 이의 약제학적으로 허용가능한 염을 이를 필요로 하는 인간을 제외한 포유동물에게 투여하는 단계를 포함하는, 내분비교란물질에 의한 질병의 치료 방법.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 Fsp27 단백질에 특이적인 siRNA 또는 이의 약제학적으로 허용가능한 염은 비경구투여 형태로 투여되는 것인, 내분비교란물질에 의한 질병의 치료 방법.
  13. 청구항 11에 있어서, 상기 메트포르민 또는 이의 약제학적으로 허용가능한 염을 추가적으로 투여하는 단계를 더 포함하는, 내분비교란물질에 의한 질병의 치료 방법.
  14. 청구항 13에 있어서, 상기 메트포르민 또는 이의 약제학적으로 허용가능한 염은 경구투여 또는 비경구투여 형태로 투여되는 것인, 내분비교란물질에 의한 질병의 치료 방법.
  15. 청구항 13에 있어서, 상기 메트포르민 또는 이의 약제학적으로 허용가능한 염은 상기 Fsp27 단백질에 특이적인 siRNA 또는 이의 약제학적으로 허용가능한 염과 병용 투여되는 것인, 내분비교란물질에 의한 질병의 치료 방법.
  16. 청구항 11에 있어서, 상기 내분비교란물질에 의한 질병은 비만, 인슐린 저항성 및 제2 당뇨병으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인, 내분비교란물질에 의한 질병의 치료 방법.
  17. 청구항 11에 있어서, 상기 내분비교란물질은 폴리염화비페닐인 것인, 내분비교란물질에 의한 질병의 치료 방법.
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