KR20190001523A - Composition for preventing or treating of muscular dystrophy comprising Per-butanoylated N-acetyl-D-mannosamine - Google Patents

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KR20190001523A
KR20190001523A KR1020180069884A KR20180069884A KR20190001523A KR 20190001523 A KR20190001523 A KR 20190001523A KR 1020180069884 A KR1020180069884 A KR 1020180069884A KR 20180069884 A KR20180069884 A KR 20180069884A KR 20190001523 A KR20190001523 A KR 20190001523A
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황용성
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순천향대학교 산학협력단
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Abstract

The present invention provides a pharmacological composition for prevention or treatment of muscular dystrophy (MD) comprising per-butanoylated N-acetyl-D-mannosamine (Bu4ManNAc) or pharmacologically allowable salt thereof. According to the present invention, the Bu4ManNAc restricts inflammation and fibrosis of a muscle cell in a cell line and a mouse model, and reduces muscular obesity and muscular damage to be utilized for treatment of MD.

Description

퍼-부타노일레이티드 N-아세틸-D-만노사민을 포함하는 근디스트로피의 예방 또는 치료용 조성물 {Composition for preventing or treating of muscular dystrophy comprising Per-butanoylated N-acetyl-D-mannosamine}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a composition for prevention or treatment of intramuscular dystrophy comprising per-butanoylated N-acetyl-D-mannosamine.

본 발명은 근육의 섬유화 억제 효능과 염증 억제 효능을 갖는 근디스트로피(muscular dystrophy, MD)의 예방 또는 치료용 약학적 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a pharmaceutical composition for the prevention or treatment of muscular dystrophy (MD) having an effect of inhibiting muscle fibrosis and inflammation.

근디스트로피(muscular dystrophies, MDs)는 점진성 근육 퇴행을 특징으로 갖는 유전성 질환이다. 지금까지 다양한 유형의 근디스트로피가 밝혀졌고, 그 증상은 경미한 근력 약화에서 심각한 운동 및 인지 장애까지 광범위하다.Muscular dystrophies (MDs) are hereditary diseases characterized by gradual muscular degeneration. Until now, various types of muscular stapes have been identified, ranging from mild muscle weakness to severe exercise and cognitive disorders.

근육 약화는 대부분 만성 염증과 섬유화 조직의 형성으로 인해 야기되며, 이는 세포외 기질에 손상된 근섬유막이 부착되어 손상된 근육을 재생하는 신체의 기능을 점진적으로 방해한다. Muscle weakness is mostly caused by the formation of chronic inflammation and fibrotic tissue, which progressively impedes the body's ability to regenerate damaged muscles by attaching damaged muscle fibers to extracellular matrix.

가장 일반적인 형태인 듀센형 근디스트로피(Duchenne muscular dystrophy, DMD)는 근육 퇴행이 급속하게 진행되어 청소년기부터 환자가 휠체어를 타게 된다. 또한 환자 대부분은 심장과 횡격막이 약화되어 20대 초반 이후까지 생존하지 못한다. 듀센형 근디스트로피는 디스트로핀(dystrophin)을 코딩하는 유전자의 열성 또는 돌연변이를 특징으로 하며, 디스트로핀의 손실은 골격근육내의 근섬유막(sarcolemma)와 주변 세포외 기질과의 연결성을 손상시켜 만성 근육손상, 염증 및 섬유화와 같은 병리현상을 일으킨다. The most common form of Duchenne muscular dystrophy (DMD) is the rapid progression of muscle degeneration, resulting in wheelchair users from adolescence. In addition, most patients do not survive until the early 20s because their heart and diaphragm are weakened. The Duchen-type intact stropy is characterized by a recessive or mutation in the gene encoding dystrophin, and the loss of dystrophin impairs the connectivity of the sarcolemma in the skeletal muscle with the surrounding extracellular matrix, leading to chronic muscle damage, inflammation And fibrosis.

현재까지 근디스트로피를 개선 또는 치료하기 위해 여러 가지 경로의 연구가 진행되고 있지만 듀센형 근디스트로피의 치료법은 개발되지 않았으며, 세포 및 유전자 요법 기반의 기술을 개발 중에 있으나 약물의 전달 방법 및 잠재적인 부작용으로 어려움을 겪고 있다. 따라서 듀센형 근디스트로피의 병리학적 특징인 염증과 섬유증을 치료하는 약물의 개발이 필요하다.Although a variety of pathway studies have been conducted to improve or treat myofascial stiffness, there has been no treatment for Duchen-type staphylococci, and cell and gene therapy-based techniques are under development, but the drug delivery method and potential side effects As well. Therefore, it is necessary to develop medicines to treat inflammation and fibrosis, which are pathological features of Duchene type muscular stropy.

대한민국 공개특허 제10-2016-0026855호Korean Patent Publication No. 10-2016-0026855

본 발명의 목적은 화학식1로 표현되는 퍼-부타노일레이티드 N-아세틸-D-만노사민(Per-butanoylated N-acetyl-D-mannosamine, Bu4ManNAc) 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염을 포함하는 근디스트로피(muscular dystrophy, MD)의 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a method for the treatment of muscular dystrophy comprising per-butanoylated N-acetyl-D-mannosamine (Bu4ManNAc) or a pharmaceutically acceptable salt thereof, , ≪ / RTI > MD).

본 발명의 다른 목적은 화학식1으로 표현되는 퍼-부타노일레이티드 N-아세틸-D-만노사민 또는 이의 식품학적으로 허용 가능한 염을 포함하는 근디스트로피(muscular dystrophy, MD)의 예방 또는 개선용 식품 조성물을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for preventing or improving muscular dystrophy (MD) comprising per-butanoylated N-acetyl-D-mannosamine or a pharmaceutically acceptable salt thereof, To provide a food composition.

본 발명의 또 다른 목적은 화학식1으로 표현되는 퍼-부타노일레이티드 N-아세틸-D-만노사민 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염을 포함하는 근디스트로피(muscular dystrophy, MD)의 예방 또는 개선용 의약외품 조성물을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a method for preventing or ameliorating muscular dystrophy (MD) comprising per-butanoylated N-acetyl-D-mannosamine or a pharmaceutically acceptable salt thereof, And to provide a quasi-quasi-product composition.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하기의 화학식1로 표현되는 퍼-부타노일레이티드 N-아세틸-D-만노사민(Per-butanoylated N-acetyl-D-mannosamine, Bu4ManNAc) 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염을 포함하는 근디스트로피(muscular dystrophy, MD) 질환의 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공한다.In order to attain the above object, the present invention provides a pharmaceutical composition comprising per-butanoylated N-acetyl-D-mannosamine (Bu4ManNAc) represented by the following general formula (1) Or a pharmaceutically acceptable salt thereof, for the manufacture of a medicament for the prevention or treatment of muscular dystrophy (MD) disease.

[화학식 1][Chemical Formula 1]

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본 발명에서 “퍼-부타노일레이티드 N-아세틸-D-만노사민(Per-butanoylated N-acetyl-D-mannosamine, Bu4ManNAc)”은 N-아세틸--만노사민(N-actyl-D-mannosamine, ManNAc)에 포함된 -OH기가 모두 부틸레이트기(butyrate)로 치환된 형태의 단사슬 지방산 헥소사민(short chain fatty acid hexosamine, SCFAH)이며, 구체적으로 N-아세-D-mannosamine(ManNAc)와 무수 부티르산(butyric anhydride) 을 반응시켜 생성한 Bu4ManNAc일 수 있다.The term " per-butanoylated N-acetyl-D-mannosamine (Bu4ManNAc) " in the present invention refers to N-acetyl- mannosamine, ManNAc) is a short chain fatty acid hexosamine (SCFAH) in which all -OH groups are substituted with butyrate groups. Specifically, N-aceto-D-mannosamine (ManNAc ) And anhydrous butyric anhydride (Bu4ManNAc).

본 발명에서 “근디스트로피(muscular dystrophy, MD)”는 근육퇴행위축이라고도 불리며, 중추신경계와 말초 신경계와는 연관 없이 골격근의 퇴화가 진행되어 근육의 약화, 구축, 변형을 보이는 만성적인 유전성 질환군의 명칭이다. 근디스트로피는 특정 근육의 변성으로 근육이 지방 또는 결합조직으로 대체되어 외형상으로 근육이 커져 보이는 가성비대(pseudohypertrophy)나 진행성으로 오는 대칭성 근위축이 특징적으로 나타난다. 병리학적으로 근육섬유의 괴사(손상) 및 섬유화를 특징으로 한다. 구체적으로 근디스트로피는 근세포막의 안정성에 관여하는 디스트로핀(dystrophin) 유전자 등의 유전자 돌연변이에 의해 디스트로핀과 같은 근세포막에 존재하는 특정 단백질이 감소하여 디스트로핀-당단백질 복합체(dystrophin-glycoprotein complex)이 제대로 형성되지 못하고, 이에 따라 근세포의 손상으로 근섬유가 괴사 또는 퇴행하여 결국 근력저하 및 위축이 발생하는 것으로 알려져 있다.In the present invention, " muscular dystrophy (MD) " is also referred to as muscle regression atrophy, and is associated with a chronic hereditary disease group with skeletal muscle degeneration without associated with the central nervous system and peripheral nervous system and exhibiting muscle weakness, It is a name. It is characterized by pseudohypertrophy, in which the muscles are replaced by fat or connective tissue due to the degeneration of specific muscles, and symmetrical muscle atrophy, which is progressive. Pathologically, it is characterized by necrosis (damage) and fibrosis of muscle fibers. Specifically, it is known that the dystrophin-glycoprotein complex is formed by the reduction of a specific protein existing in the muscle cell membrane such as dystrophin due to a mutation of a gene such as a dystrophin gene involved in the stability of muscle cell membrane Therefore, it is known that myocardial necrosis or degeneration of muscular fibers results in muscle weakness and atrophy.

근디스트로피는, 근육 약화의 정도나 유전적 패턴에 따라 듀센형(Duchenne) 근디스트로피, 벡커형(Becker) 근디스트로피, 지대형(limb-girdle, 사지 연결) 근디스트로피, 안면견갑상완(facioscapulohumeral) 근디스트로피, 눈인두(oculopharyngeal) 근디스트로피 및 근육긴장(myotonia) 등으로 분류된다. According to the degree of muscle weakness and genetic pattern, the dermatomyosus stroma is composed of Duchenne stiff, Becker stiff, limb-girdle stiff stiff, facioscapulohumeral stiff, Stapes, oculopharyngeal muscular stiffness, and myotonia.

듀센형 근디스트로피는 근디스트로피 중에 가장 심한 임상양상을 보이며, 동시에 여러 근육에서 질병이 발현되어 심근 이상을 보이기도 하며, 지적 장애가 동반되는 경우가 많다. 초기에 일부 장딴지 근육이 오히려 굵어 보이는 거짓비대(pseudohypertrophy)도 관찰되고, 대개 12세쯤 보행이 불가능해지며, 20세 무렵에는 호흡근 침범으로 인한 호흡마비로 사망하게 된다Duchen-type muscular dystrophy is the most severe clinical manifestation, and at the same time, many muscles develop myocardial dysfunction and are accompanied by intellectual disability. In the early stage, some calf muscles are seen to be thicker, and pseudohypertrophy is observed, and usually it is impossible to walk around 12 years old. By 20 years old, it will die from respiratory paralysis caused by respiratory muscle involvement

벡터형 근디스프로피의 경우, 듀센형 근디스트로피와 유사하나 증상의 심한 정도 및 진행속도가 듀센형보다 가벼우며, 대개 5 내지 15세경 발병하고 30 내지 40대까지 생존하는 것으로 알려져 있으며, 듀센형 보다 발병률이 낮은 편이다.In the case of the vector-type muscovirus, the severity and progression rate of the symptoms are similar to those of the Duchen-type intestinal staphylococcus, but are generally lighter than those of the Duchen type, and are generally known to survive from about 5 to 15 years old and survive up to 30 to 40 years old. The incidence is low.

지대형 근디스트로피 또는 안면견갑상완 근디스트로피는 소아 또는 성인 초기에 발병한다. 어깨와 골반 부위의 근력저하나 위축을 특징으로 하며, 증상의 분포와 진행 속도가 유형에 따라 다양하다. 안면견갑상완 근디스트로피는 얼굴 근육의 약화가 두드러진 특징이여, 어깨 이음부, 다리 원위부, 날개 어깨뼈(winged scapula) 등에서 좌우 비대칭적인 근력 저하와 근육 위축 등의 증상을 보이며, 진행이 느린 것이 특징이나, 40세 정도가 되면 일상생활이 힘들게 된다.Large or small-sized stapes can develop early in children or adults. It is characterized by muscle weakness and atrophy of the shoulder and pelvic region, and the distribution and progression rates of symptoms vary according to type. Facial scapularis arm stiffness is characterized by weakened facial muscles. It exhibits symptom such as asymmetric muscle weakness and muscle atrophy in the shoulder joint, distal leg, winged scapula, and is characterized by slow progression At around 40, daily life becomes difficult.

눈인두 근디스트로피는 주로 40세 이후 발병하며, 눈꺼풀과 얼굴 근육과 저작근을 비롯한 인두 근육의 위약과 위축이 특징적으로 나타난다. The pharyngeal stroma of the eye is mainly developed after age 40, and the pharyngeal and atrophy of the pharyngeal muscles, including the eyelids, face muscles and masticatory muscles, are characteristic.

근육긴장디스트로피의 경우 성인에서 제일 흔한 유전성 근육질환으로 골격근,심장, 뇌, 수정체 등 여러 장기를 침범하는 것으로 알려져 있다. 임상 및 유전적 특징으로 근육긴장디스트로피1형과 근육긴장디스트로피 2형으로 분류하게 되며, 근육긴장디스트로피 1형은 원위부 근력저하를, 근육긴장디스트로피 2형의 경우 근위부 근력 저하를 보인다.Muscle tension dystrophy is the most common inherited musculoskeletal disorder in adults and is known to invade skeletal muscle, heart, brain, and lens organs. Clinically and genetically, it is classified as muscle tension dystrophy type 1 and muscle tension dystrophy type 2. Muscle tension dystrophy type 1 shows decrease in distal muscle strength and muscular tension dystrophy type 2 shows proximal muscle weakness.

근육약화는 대부분 만성염증과 섬유화 조직의 형성에 의해 야기되며, 이는 세포외 기질(extracellular matrix, ECM)에 근섬유막 접착이 손상되면서 발생하는 것으로 알려있다. Muscle weakness is mostly caused by the formation of chronic inflammation and fibrotic tissue, which is known to be caused by damage to the extracellular matrix (ECM) of muscle fiber membrane adhesion.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 Bu4ManNAc가 세포 및 동물 모델에서 근육 염증 및 섬유화를 억제함을 확인하여, 근육약화를 개선 또는 예방 할 수 있음 확인하였다.Thus, in the examples of the present invention, it was confirmed that Bu 4 ManNAc inhibits muscle inflammation and fibrosis in a cell and an animal model, and it is confirmed that muscle weakness can be improved or prevented.

먼저Bu4ManNAc를 처리한 근육전구세포인 C2C12에서 TGF-β와 NF-κ의 경로를 루시퍼라아제 어세이로 분석한 결과 상기 TGF-β와 NF-κ의 경로 모두 억제됨을 확인하였으며, 섬유아 세포인3T3에서 역시NF-κ의 경로가 억제됨을 확인하였다. 또한 듀센형 근디스트로피 마우스 모델에서 Bu4ManNAc을 처리한 경우, NF-κB의 방출을 유도하는 IKKα 단백질의 발현이 감소함을 확인하였으며, TGF-β경로의 포스포-Smad3(Ser423/425)의 단백질 발현이 감소됨을 확인하였다. First, the pathway of TGF-β and NF-κ in the muscle precursor C2C12 treated with Bu 4 ManNAc was analyzed by luciferase assay. As a result, it was confirmed that both TGF-β and NF-κ pathway were inhibited. It was also confirmed that the NF-κ pathway was also inhibited in 3T3 cells. In addition, it was confirmed that the expression of IKKα protein, which induces the release of NF-κB, was decreased when Bu 4 ManNAc was treated in the Duchen-type muscular stropy mouse model, and the expression of phospho-Smad3 (Ser423 / 425) Protein expression was decreased.

구체적으로, 근육의 염증 및 섬유화에 Bu4ManNAc이 미치는 영향을 확인하고자, 마우스 모델에서 유전자 발현 수준을 분석하였다. 먼저, Bu4ManNAc을 처리한 듀센형 근디스트로피 마우스 모델에서 염증성 인자인 CXCL1, s100A8, IL-1α, IL-1β, IκBα 및 RANTES 유전자 발현을 대조군(비하이클 처리)가 비교한 결과, IL-1α와 RANTES의 유전자 발현이 감소하는 경향을 보임을 확인하였다. 그리고 섬유화와 관련된 SPARC, CTGF 및 α-SMA 유전자의 발현 수준을 분석한 결과 Bu4ManNAc 처리한 마우스에서 상기 SPARC, CTGF 및 α-SMA 유전자의 하향 조절이 나타나는 경향을 확인하였다. 즉, Bu4ManNAc가 근세포에서 염증과 섬유화를 억제함을 확인하였다. Specifically, to determine the effect of Bu 4 ManNAc on muscle inflammation and fibrosis, gene expression levels in mouse models were analyzed. First, the comparison of the expression of inflammatory factors CXCL1, s100A8, IL-1α, IL-1β, IκBα and RANTES gene expression in the control (non-heparinized) treatment of Bu 4 ManNAc-treated Duchen- And RANTES gene expression tended to decrease. The expression levels of SPARC, CTGF and α-SMA genes related to fibrosis were analyzed. As a result, the downward regulation of SPARC, CTGF and α-SMA genes was observed in Bu4ManNAc-treated mice. In other words, it was confirmed that Bu4ManNAc inhibits inflammation and fibrosis in muscle cells.

다음으로 마우스 모델에서 섬유화에 관여하는 콜라겐 및 글리코사미노글리칸(glycosaminoglycans, GAG)의 함량을 비교하여 Bu4ManNAc의 근육 섬유화 억제 효과를 확인하였다. 듀센형 근디스트로피 마우스 모델의 근육조직은 야생형 모델의 근육조직보다 콜라겐 및 글리코사미노글리칸(glycosaminoglycans, GAG)의 함량이 높았으며, 듀센형 근디스트로피 마우스 모델에 Bu4ManNAc를 처리하였을 때 근육조직의 콜라겐 및 글리코사미노글리칸 함량 모두 야생형과 유사한 수준까지 감소하는 것을 확인하였다. Next, by comparing the content of collagen and glycosaminoglycans (GAG) involved in fibrosis in the mouse model, the inhibitory effect of Bu 4 ManNAc on muscle fibrosis was confirmed. The content of collagen and glycosaminoglycans (GAG) was higher in the muscle tissue of the Duchen-type muscular stropy mouse model than that of the wild-type model. When Bu 4 ManNAc was treated with the Duchen-type muscular stropy mouse model, Of collagen and glycosaminoglycan were reduced to a level similar to that of the wild type.

또한 조직분석 결과에서도 Bu4ManNAc 처리한 마우스 모델에서 섬유화 수준이 낮아짐을 확인하였다. The tissue analysis also showed that the level of fibrosis in the Bu 4 ManNAc-treated mouse model was lowered.

그리고Bu4ManNAc의 근육의 비대증 억제효과를 확인하고자, 마우스 근육 섬유의 단면적을 측정하여 분석하였다. 야생형 마우스와 비교하여 듀센형 근디스트로피 마우스 모델에서 근육섬유의 단면적이 증가하여 비대가 나타남을 확인하였으며, Bu4ManNAc를 처리하는 경우 근섬유 단면적이 감소하여 근육 비대가 개선되는 것을 확인하였다. In order to confirm the inhibitory effect of Bu 4 ManNAc on the hypertrophy of muscle, the cross - sectional area of mouse muscle fiber was measured and analyzed. The cross - sectional area of muscular fibers increased in hypercholesterolemic rat stropy mouse model compared with wild - type mouse, and it was confirmed that hypertrophy was observed when Bu4ManNAc was treated, and muscle hypertrophy was improved by decreasing the cross - sectional area of muscle fiber.

또한 Bu4ManNAc의 근육 손상 억제 또는 보호 효과를 확인하고자, 에반스 블루를 이용하여 근육의 손상과 침투성을 분석하였다. 분석결과 듀센형 근디스트로피 마우스 모델에서 근육의 손상으로 현저한 에반스 블루 염료의 침투를 확인하였으며, Bu4ManNAc를 처리하는 경우 이러한 침투가 감소하여 근육 손상이 억제됨을 확인하였다. We also analyzed muscle damage and permeability using Evans Blue to confirm the inhibition or protective effect of Bu 4 ManNAc. As a result of the analysis, it was confirmed that the penetration of Evans blue dye into the muscle of the Duchen type muscular dystrophy mouse model was significantly inhibited. In the case of treatment with Bu 4 ManNAc, it was confirmed that this penetration decreased and muscle damage was suppressed.

그리고 Bu4ManNAc의 근육손상 억제효과를 확인하고자, 근육손상 지표인 혈청 중 아스파테이트 아미노트랜스퍼라아제와 크레아틴 키나아제의 농도를 분석하였다. 아스파테이트 아미노트랜스퍼라아제는 간 손상으로 인해 증가하는 경향이 있는 것으로 알려져 있어 간 손상으로 인한 아스파테이트 아미노트랜스퍼라아제의 농도 증가를 분리하기 위해 아스파테이트 아미노트랜스퍼라아제의 측정값과 크레아틴 키나아제 측정값을 비교 분석하였다.To determine the inhibitory effect of Bu 4 ManNAc on muscle damage, we analyzed the concentrations of aspartate aminotransferase and creatine kinase in the serum of the muscle injury index. Aspartate aminotransferase is known to be prone to increase due to liver damage. To isolate the increase in aspartate aminotransferase concentration due to liver damage, measurements of aspartate aminotransferase and creatine kinase assay Respectively.

혈청 분석에 따르면, 야생형 마우스는 낮은 농도의 아스파테이트 아미노트랜스퍼라아제와 크레아틴 키나아제를 갖지만, mdx 마우스의 아스파테이트 아미노트랜스퍼라아제와 크레아틴 키나아제 농도는 야생형 마우스보다 수 배 높았다. Bu4ManNAc를 처리하면 아스파테이트 아미노트랜스퍼라아제 및 크레아틴 키나아제의 농도가 모두 감소함을 확인하였다. 즉 Bu4ManNAc 가 간 독성이 없으면서 근육 손상을 감소시킴을 확인하였다.According to serum analysis, wild-type mice had low concentrations of aspartate aminotransferase and creatine kinase, while aspartate aminotransferase and creatine kinase concentrations in mdx mice were several times higher than wild-type mice. Treatment with Bu4ManNAc showed a decrease in the concentrations of aspartate aminotransferase and creatine kinase. In other words, it was confirmed that Bu 4 ManNAc reduced muscle damage without liver toxicity.

상기의 실시예에서 Bu4ManNAc가 근육의 염증 및 섬유화를 억제하고, 근육의 손상을 억제하는 것을 확인하였는 바, 상기 Bu4ManNAc 및 이의 약학적으로 허용되는 염을 근디스트로피의 예방 또는 치료용 조성물로 사용할 수 있다. It was confirmed that Bu 4 ManNAc inhibited inflammation and fibrosis of muscles and inhibited muscle damage in the above Examples. As a result, it was confirmed that Bu 4 ManNAc and pharmaceutically acceptable salts thereof are useful as a composition for preventing or treating intact stropy .

상기 근디스트로피 질환은 듀센형(Duchenne) 근디스트로피, 벡커형(Becker) 근디스트로피, 지대형(limb-girdle) 근디스트로피, 안면견갑상완(facioscapulohumeral) 근디스트로피, 눈인두(oculopharyngeal) 근디스트로피, 근육긴장(myotonia) 근디스트로피일 수 있으며, 구체적으로 듀센형(Duchenne) 근디스트로피 일수 있다.The onychomycosis is caused by a variety of diseases such as Duchenne's dystrophy, Becker's dystrophy, limb-girdle dystrophy, facioscapulohumeral dystrophy, oculopharyngeal dystrophy, myotonia stroma, and more specifically, Duchenne stroma.

상기 조성물은 근세포의 염증 또는 섬유화를 억제하는 것을 특징으로 한다. The composition is characterized by inhibiting inflammation or fibrosis of muscle cells.

본 발명에서 “염증 억제”는 근세포의 염증으로 인해 유도되는 IL-1α 또는 RANTES의 유전자 발현을 감소시키거나, 염증으로 유발되는 근육의 손상 및 근섬유의 비대를 억제하는 것을 의미한다. 구체적으로 상기 근육손상 억제는 염증으로 인해 증가하는 근육의 손상을 감소시키고, 근육 손상시 발현이 증가하는 아미노트랜스퍼라아제 또는 크레아틴키나아제의 농도를 감소시키는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In the present invention, " inflammation inhibition " means reducing gene expression of IL-l [alpha] or RANTES induced by inflammation of muscle cells, or inhibiting inflammation-induced muscle damage and muscle fiber hypertrophy. Specifically, the inhibition of muscle damage may be to decrease the damage of muscles which are increased due to inflammation, and decrease the concentration of aminotransferase or creatine kinase which increases expression upon muscle injury, but is not limited thereto.

본 발명에서 “섬유화 억제”는 근디스트로피의 병리적 현상인 근육의 섬유화 증상을 감소시키는 것을 의미하며, 구체적으로 섬유화 지표 유전자의 발현을 감소시키거나, 근육조직의 콜라겐 또는 GAG의 함량 감소시키는 것일 수 있으며, 상기 섬유화 지표 유전자는 SPARC, CTGF 또는 α-SMA일 수 있다.In the present invention, " inhibition of fibrosis " means reducing the fibrosis symptom of muscle, which is a pathological phenomenon of muscular dystrophy. Specifically, it may reduce the expression of fibrosis indicator gene or decrease the content of collagen or GAG in muscle tissue , And the fibrosis indicator gene may be SPARC, CTGF or? -SMA.

본 발명에서 “약학적으로 허용되는 염”은 상기 화합물의 원하는 생물학적 및/또는 생리학적 활성을 보유하고 있고, 원하지 않는 독물학적 효과는 최소한으로 나타내는 모든 염을 의미한다. 당해 기술분야에서 통상적인 방법에 따라 제조된 염을 의미하며, 이러한 제조방법은 당업자에게 공지되어 있다. 구체적으로, 상기 약학적으로 허용 가능한 염은 약리학적 또는 생리학적으로 허용되는 무기산과 유기산 및 염기로부터 유도된 염을 포함하지만 이것으로 한정되지는 않는다.&Quot; Pharmaceutically acceptable salts " in the present invention means all salts which possess the desired biological and / or physiological activity of the compounds and which exhibit minimal undesired toxicological effects. Means a salt prepared according to methods customary in the art, and such methods of preparation are known to those skilled in the art. In particular, the pharmaceutically acceptable salts include, but are not limited to, salts derived from pharmacologically or physiologically acceptable inorganic and organic acids and bases.

예를 들어, 약제학적으로 허용 가능한 염기 부가 염들은 무기 및 유기 염기들로부터 제조될 수 있다. 무기 염기들로부터 유도된 염들은, 이에 제한되는 것은 아니지만, 나트륨, 칼륨, 리튬, 암모늄, 칼슘, 및 마그네슘 염들을 포함할 수 있다. 유기 염기들로부터 유도된 염들은, 이에 제한되는 것은 아니지만, 일차, 이차 및 삼차 아민; 천연적으로 발생하는 치환된 아민들을 포함하는 치환된 아민들; 및 이소프로필아민, 트리메틸아민, 디에틸아민, 트리에틸아민, 트리프로필아민, 에탄올아민, 2-디메틸아미노에탄올, 트로메타민(tromethamine), 라이신, 아르기닌, 히스티딘, 카페인, 프로카인(procaine), 히드라바민 (hydrabamine), 콜린(choline), 베타인(betaine), 에틸렌디아민, 글루코사민, N-알킬글루카민, 테오브로민(theobromine), 퓨린, 피페라진, 피페리딘, 및/또는 N-에틸피페리딘을 포함하는 시클릭 아민들의 염들을 포함할 수 있다. 또한, 다른 카르복실산 유도체, 예를 들어 카르복사미드(carboxamides), 저급 알킬 카르복사미드, 디(저급 알킬) 카르복사미드 등을 포함하는 카르복실산 아미드도 포함될 수 있다. For example, pharmaceutically acceptable base addition salts may be prepared from inorganic and organic bases. Salts derived from inorganic bases may include, but are not limited to, sodium, potassium, lithium, ammonium, calcium, and magnesium salts. Salts derived from organic bases include, but are not limited to, primary, secondary, and tertiary amines; Substituted amines including naturally occurring substituted amines; And organic amines such as isopropylamine, trimethylamine, diethylamine, triethylamine, tripropylamine, ethanolamine, 2-dimethylaminoethanol, tromethamine, lysine, arginine, histidine, caffeine, procaine, The compounds of the present invention can be used in the form of hydrabamine, choline, betaine, ethylenediamine, glucosamine, N-alkylglucamine, theobromine, purine, piperazine, piperidine, Lt; RTI ID = 0.0 > of Cyclic < / RTI > Carboxylic acid amides including other carboxylic acid derivatives such as carboxamides, lower alkylcarboxamide, di (lower alkyl) carboxamide, and the like can also be included.

예를 들어, 약학적으로 허용가능한 산 부가 염들은 무기 및 유기산들로부터 제조될 수 있다. 무기산들로부터 유도된 염들은 염산, 브롬산, 황산, 질산, 인산 등을 포함한다. 유기산들로부터 유도된 염들은 아세트산, 프로피온산, 글리콜산, 피루브산, 옥살산, 말산(malic acid), 말론산, 숙신산, 말레산(maleic acid), 푸마르산, 타르타르산, 시트르산, 벤조산, 신남산(cinnamic acid), 만델산(mandelic acid), 메탄술폰산, 에탄술폰산, p-톨루엔술폰산, 및/또는 살리실산 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.For example, pharmaceutically acceptable acid addition salts may be prepared from inorganic and organic acids. Salts derived from inorganic acids include hydrochloric acid, bromic acid, sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid and the like. Salts derived from organic acids include those derived from acetic, propionic, glycolic, pyruvic, oxalic, malic, malonic, succinic, maleic, fumaric, tartaric, citric, benzoic, cinnamic, But are not limited to, mandelic acid, methanesulfonic acid, ethanesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, and / or salicylic acid.

본 발명에서 “예방”는 본 발명에 따른 조성물을 개체에 투여하여 근디스트로피의 발병을 억제하거나 지연시키는 모든 행위를 의미할 수 있다. 본 발명에서 사용되는 용어 “치료”는 본 발명의 따른 조성물에 의해 근디스트로피로 의한 증세가 호전되도록 하거나 이롭게 되도록 하는 모든 행위를 의미할 수 있다.In the present invention, " prophylactic " may mean any action that inhibits or delays the onset of onychomycosis by administration of a composition according to the present invention to a subject. The term " treatment ", as used herein, may refer to any action that would result in the improvement or amelioration of a symptom due to a stabbing by the composition according to the present invention.

본 발명에서, 상기 약학 조성물은 약학적으로 허용되는 담체(carrier) 또는 첨가제를 포함할 수 있다. 본 발명에서 상기 "약학적으로 허용되는" 의미는 유효성분의 활성을 억제하지 않으면서 적용(처방) 대상이 적응 가능한 이상의 독성을 지니지 않는다는 의미이다. 상기 "담체"는 세포 또는 조직 내로의 화합물의 부가를 용이하게 하는 화합물로 정의된다.In the present invention, the pharmaceutical composition may comprise a pharmaceutically acceptable carrier or an additive. In the present invention, the expression " pharmaceutically acceptable " means that the application (subject) does not have the above-mentioned toxicity that is adaptable without inhibiting the activity of the active ingredient. The " carrier " is defined as a compound that facilitates the addition of a compound into a cell or tissue.

본 발명의 Bu4ManNAc는 단독으로 또는 어떤 편리한 담체 등과 함께 혼합하여 투여될 수 있고, 그러한 투여 제형은 단회투여 또는 반복투여 제형일 수 있다. 상기 약학 조성물은 고형 제제 또는 액상 제제일 수 있다. 고형 제제는 산제, 과립제, 정제, 캅셀제, 좌제 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 고형 제제에는 담체, 착향제, 결합제, 방부제, 붕해제, 활택제, 충진제 등이 포함될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 액상 제제로는 물, 프로필렌 글리콜 용액 같은 용액제, 현탁액제, 유제 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 적당한 착색제, 착향제, 안정화제, 점성화제 등을 첨가하여 제조할 수 있다. 예를 들어, 산제는 본 발명의 유효 성분인 Bu4ManNAc와 유당, 전분, 미결정셀룰로오스 등 약제학적으로 허용되는 적당한 담체를 단순 혼합함으로써 제조될 수 있다. 과립제는 본 발명의 상기Bu4ManNAc; 약학적으로 허용되는 적당한 담체; 및 폴리비닐피롤리돈, 히드록시프로필셀룰로오스 등의 약학적으로 허용되는 적당한 결합제를 혼합한 후, 물, 에탄올, 이소프로판올 등의 용매를 이용한 습식과립법 또는 압축력을 이용한 건식과립법을 이용하여 제조될 수 있다. 또한 정제는 상기 과립제를 마그네슘스테아레이트 등의 약학적으로 허용되는 적당한 활택제와 혼합한 후, 타정기를 이용하여 타정함으로써 제조될 수 있다.Bu 4 ManNAc of the present invention may be administered alone or in admixture with any convenient carrier, etc., and such dosage forms may be single or multiple dose formulations. The pharmaceutical composition may be a solid preparation or a liquid preparation. Solid preparations include, but are not limited to, powders, granules, tablets, capsules, suppositories, and the like. Solid form preparations may include, but are not limited to, carriers, flavoring agents, binders, preservatives, disintegrants, lubricants, fillers, and the like. Examples of the liquid preparation include water, a solution such as a solution of propylene glycol, a suspension, an emulsion, and the like, but not limited thereto, and it can be prepared by adding a suitable coloring agent, a flavoring agent, a stabilizer, a tackifying agent and the like. For example, powders can be prepared by simple mixing of a pharmaceutically acceptable carrier such as lactose, starch, microcrystalline cellulose, Bu 4 ManNAc, which is an effective ingredient of the present invention. The granules may be prepared from the Bu 4 ManNAc; A suitable pharmaceutically acceptable carrier; And a suitable pharmaceutically acceptable binder such as polyvinylpyrrolidone and hydroxypropylcellulose, followed by wet granulation using a solvent such as water, ethanol, or isopropanol, or dry granulation using a compressive force . Tablets may also be prepared by mixing the granules with a suitable pharmaceutically acceptable lubricant such as magnesium stearate and then tableting using a tableting machine.

본 발명의 퍼-부타노일레이티드 N-아세틸-D-만노사민은 치료해야 할 질환 및 개체의 상태에 따라 경구제, 주사제(예를 들어, 근육주사, 복강주사, 정맥주사, 주입(infusion), 피하주사, 임플란트), 흡입제, 비강투여제, 질제, 직장투여제, 설하제, 트랜스더말제, 토피칼제 등으로 투여될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 투여 경로에 따라 통상적으로 사용되고 비독성인, 약학적으로 허용되는 운반체, 첨가제, 비히클을 포함하는 적당한 투여 유닛 제형으로 제제화될 수 있다. The per-butanoylated N-acetyl-D-mannosamine of the present invention may be administered orally or parenterally in the form of an oral, injectable (e.g., intramuscular, intraperitoneal, intravenous, infusion, ), Subcutaneous injection, implant), an inhalant, a nasal administration agent, a nausea, rectal administration agent, a sublingual agent, a transdermal preparation, a topical preparation and the like. May be formulated into suitable dosage unit formulations, including those conventionally used and non-toxic, pharmaceutically acceptable carriers, additives, vehicles according to the route of administration.

본 발명의 약학 조성물은 매일 약 0.0001 mg/kg 내지 약 10 g/kg이 투여될 수 있으며, 약 0.001 mg/kg 내지 약 1 g/kg의 1일 투여 용량으로 투여될 수 있다. 그러나 상기 투여량은 상기 혼합물의 정제 정도, 환자의 상태(연령, 성별, 체중 등), 치료하고 있는 상태의 심각성 등에 따라 다양할 수 있다. 필요에 따라 편리성을 위하여 1일 총 투여량을 하루 동안 여러 번 나누어 투여될 수 있다.The pharmaceutical composition of the present invention may be administered at a daily dose of from about 0.0001 mg / kg to about 10 g / kg, and from about 0.001 mg / kg to about 1 g / kg. However, the dosage may vary depending on the degree of purification of the mixture, the condition of the patient (age, sex, weight, etc.), severity of the condition being treated, and the like. For convenience, the total daily dose may be administered in divided doses several times a day as needed.

본 발명의 조성물이 약학 조성물로 사용될 경우, 상기 조성물 내의 퍼-부타노일레이티드 N-아세틸-D-만노사민의 함량은 질환의 증상, 증상의 진행 정도, 환자의 상태 등에 따라서 항염 활성을 나타낼 수 있는 유효량을 적절히 조절 가능하며, 예컨대, 상기 퍼-부타노일레이티드 N-아세틸-D-만노사민의 양은 전체 조성물 총 중량을 기준으로 0.0001 중량% 이상, 구체적으로 0.001 중량% 이상일 수 있고, 80 중량% 이하, 구체적으로는 50 중량% 이하일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. When the composition of the present invention is used as a pharmaceutical composition, the content of per-butanoylated N-acetyl-D-mannosamine in the composition may exhibit anti-inflammatory activity depending on the symptoms of the disease, For example, the amount of per-butanoylated N-acetyl-D-mannosamine may be at least 0.0001% by weight, in particular at least 0.001% by weight, based on the total weight of the total composition, % Or less, specifically 50 wt% or less, but is not limited thereto.

본 발명의 다른 양태로 화학식1로 표현되는 퍼-부타노일레이티드 N-아세틸-D-만노사민 또는 이의 식품학적으로 허용 가능한 염을 포함하는 근디스트로피(muscular dystrophy, MD)의 예방 또는 개선용 식품 조성물을 제공한다.In another aspect of the present invention, there is provided a method for preventing or improving muscular dystrophy (MD) comprising per-butanoylated N-acetyl-D-mannosamine or a pharmaceutically acceptable salt thereof, To provide a food composition.

본 발명에서 퍼-부타노일레이티드 N-아세틸-D-만노사민, 근디스트로피, 예방에 대한 설명은 전술한 바와 같다.In the present invention, per-butanoylated N-acetyl-D-mannosamine, indigestion, prevention is as described above.

본 발명의 실시예에서 상기 퍼-부타노일레이티드 N-아세틸-D-만노사민이 근육약화를 유발하는 근육의 염증과 섬유화를 억제함을 확인하였는바, 상기 퍼-부타노일레이티드 N-아세틸-D-만노사민을 근디스트로피 질환의 예방 또는 개선용 식품 조성물로 이용 할 수 있다.In the examples of the present invention, it was confirmed that the per-butanoylated N-acetyl-D-mannosamine inhibits inflammation and fibrosis of muscles that cause muscle weakness. As a result, it was confirmed that the per-butanoylated N-acetyl -D-mannosamine can be used as a food composition for preventing or ameliorating myofascial diseases.

본 발명에서의 “개선”은 근디스트로피 예방 또는 개선용 조성물을 유효성분으로 포함하는 식품 조성물을 개체에 투여하여 근디스트로피의 증세가 호전되거나 이롭게 되도록 하는 모든 행위를 의미할 수 있다.&Quot; Improvement " in the present invention may mean any action that improves or alleviates the symptom of idiopathic apoplexy by administering to a subject a food composition containing the composition for preventing or ameliorating it.

본 발명의 상기 조성물이 식품 조성물로 이용되는 경우, 허용 가능한 식품 보조 첨가제를 포함할 수 있으며, 식품의 제조에 통상적으로 사용되는 적절한 담체, 부형제 및 희석제를 더욱 포함할 수 있다.When the composition of the present invention is used as a food composition, it may contain an acceptable food-aid additive, and may further comprise suitable carriers, excipients and diluents conventionally used in the manufacture of foods.

본 발명에서 식품은 영양소를 한 가지 또는 그 이상 함유하고 있는 천연물 또는 가공품을 의미하며, 구체적으로 어느 정도의 가공 공정을 거쳐 직접 먹을 수 있는 상태가 된 것을 의미하며, 통상적인 의미로서, 각종 식품, 기능성 식품, 음료, 식품 첨가제 및 음료 첨가제를 모두 포함하는 의미로 사용된다. 상기 식품의 예로서 각종 식품류, 음료, 껌, 차, 비타민 복합제, 기능성 식품 등이 있다. 추가로, 본 발명의 식품에는 특수영양식품(예, 조제유류, 영,유아식 등), 식육가공품, 어육제품, 두부류, 묵류, 면류(예, 라면류, 국수류 등), 건강보조식품, 조미식품(예, 간장, 된장, 고추장, 혼합장 등), 소스류, 과자류(예, 스넥류), 유가공품(예, 발효유, 치즈 등), 기타 가공식품, 김치, 절임식품(각종 김치류, 장아찌 등), 음료(예, 과실, 채소류 음료, 두유류, 발효음료류, 아이스크림류 등), 천연조미료(예, 라면 스프 등), 비타민 복합제, 알코올 음료, 주류 및 그 밖의 건강보조식품류를 포함하나 이에 한정되지 않는다. 상기 기능성 식품, 음료, 식품첨가제 또는 음료첨가제는 통상의 제조방법으로 제조될 수 있다. In the present invention, the term " food " means a natural product or a processed product containing one or more nutrients. Specifically, the term " food " means that the food can be directly eaten through a certain degree of processing. Functional foods, beverages, food additives, and beverage additives. Examples of the food include various foods, beverages, gums, tea, vitamin complex, and functional foods. In addition, the food of the present invention may contain special nutritional foods (eg, crude oil, spirit, infant food, etc.), meat products, fish products, tofu, jelly, noodles (eg, (Such as soy sauce, soybean paste, hot pepper paste, mixed sauce), sauces, confectionery (eg snacks), dairy products (eg fermented milk, cheese), other processed foods, kimchi, pickled foods But are not limited to, natural flavors (eg, ramen soup, etc.), vitamin complexes, alcoholic beverages, alcoholic beverages and other health supplement foods. The functional food, beverage, food additive or beverage additive may be produced by a conventional production method.

상기 “기능성 식품”이란 식품에 물리적, 생화학적, 생물공학적 수법 등을 이용하여 해당 식품의 기능을 특정 목적에 작용, 발현하도록 부가가치를 부여한 식품군이나 식품 조성이 갖는 생체방어리듬조절, 질병 방지와 회복 등에 관한 체내조절기능을 생체에 대하여 충분히 발현하도록 설계하여 가공한 식품을 의미하며, 구체적으로는 건강 기능성 식품일 수 있다. 특히, 본 발명의 조성물의 경우 근디스트로피 예방 또는 개선용 식품 조성물로 적용하기에 좋다. 상기 기능성 식품에는 식품학적으로 허용 가능한 식품 보조 첨가제를 포함할 수 있으며, 기능성 식품의 제조에 통상적으로 사용되는 적절한 담체, 부형제 및 희석제를 더욱 포함할 수 있다.The term "functional food" as used herein refers to a food group that is imparted with added value to function or express the function of the food by physical, biochemical, biotechnological techniques, etc., or to control the biological defense rhythm of the food composition, Means a food which has been designed and processed so as to sufficiently express the body's control function with respect to the living body. Specifically, it may be a health functional food. Particularly, the composition of the present invention is preferably used as a food composition for preventing or ameliorating arteriosclerosis. The functional food may include a food-acceptable food-aid additive, and may further comprise suitable carriers, excipients and diluents conventionally used in the production of functional foods.

또한, 상기 식품 조성물에서, 상기 퍼-부타노일레이티드 N-아세틸-D-만노사민의 양은 식품 조성물 총 중량의 0.00001 중량% 이상, 구체적으로 0.1 중량% 이상일 수 있고, 80 중량% 이하, 구체적으로 50 중량% 이하, 더욱 구체적으로 40 중량% 이하로 포함될 수 있으며, 상기 식품이 음료인 경우에는 식품 전체의 부피 100 ㎖를 기준으로 0.001 g 이상, 구체적으로 0.01 g 이상, 50 g 이하, 구체적으로 10 g 이하, 더욱 구체적으로 2g 이하의 비율로 포함될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In the food composition, the amount of the per-butanoylated N-acetyl-D-mannosamine may be 0.00001 wt% or more, specifically 0.1 wt% or more, and 80 wt% or less, More preferably not more than 50% by weight, more specifically not more than 10% by weight, more preferably not more than 10% by weight, more preferably not more than 10% by weight, g or less, more specifically, 2 g or less, but the present invention is not limited thereto.

본 발명의 식품 조성물에는 그 유효성분 이외에 감미제, 풍미제, 생리활성 성분, 미네랄 등이 포함될 수 있다. 감미제는 식품이 적당한 단맛을 나게 하는 양으로 사용될 수 있으며, 천연의 것이거나 합성된 것일 수 있다. 구체적으로는 천연 감미제를 사용하는 경우인데, 천연 감미제로서는 옥수수 시럽 고형물, 꿀, 수크로오스, 프록토오스, 락토오스, 말토오스 등의 당 감미제를 들 수 있다. 풍미제는 맛이나 향을 좋게 하기 위하여 사용될 수 있는데, 천연의 것과 합성된 것 모두 사용될 수 있다. 구체적으로는 천연의 것을 사용하는 경우이다. 천연의 것을 사용할 경우에 풍미 이외에 영양 강화의 목적도 병행할 수 있다. 천연 풍미제로서는 사과, 레몬, 감귤, 포도, 딸기, 복숭아 등에서 얻어진 것이거나 녹차잎, 둥굴레, 대잎, 계피, 국화 잎, 자스민 등에서 얻어진 것일 수 있다. 또한, 인삼(홍삼), 죽순, 알로에 베라, 은행 등에서 얻어진 것을 사용할 수 있다. 천연 풍미제는 액상의 농축액이나 고형상의 추출물일 수 있다. 경우에 따라서 합성 풍미제가 사용될 수 있는데, 합성 풍미제는 에스테르, 알콜, 알데하이드, 테르펜 등이 이용될 수 있다. 생리 활성 물질로서는 카테킨, 에피카테킨, 갈로카테킨, 에피갈로카테킨 등의 카테킨류나, 레티놀, 아스코르브산, 토코페롤, 칼시페롤, 티아민, 리보플라빈 등의 비타민류 등이 사용될 수 있다. 미네랄로서는 칼슘, 마그네슘, 크롬, 코발트, 구리, 불소화물, 게르마늄, 요오드, 철, 리튬, 마그네슘, 망간, 몰리브덴, 인, 칼륨, 셀레늄, 규소, 나트륨, 황, 바나듐, 아연 등이 사용될 수 있다.The food composition of the present invention may contain sweetening agents, flavoring agents, physiologically active ingredients, minerals and the like in addition to the active ingredients thereof. Sweetening agents may be used in an amount that sweetens the food in a suitable manner, and may be natural or synthetic. Specific examples of natural sweeteners include corn syrup solids, sugar sweeteners such as honey, sucrose, fructose, lactose and maltose. Flavors may be used to enhance taste or flavor, both natural and synthetic. Specifically, a natural one is used. When using natural ones, the purpose of nutritional fortification can be performed in addition to the flavor. Examples of natural flavoring agents include those obtained from apples, lemons, citrus fruits, grapes, strawberries, peaches, and the like, or those obtained from green tea leaves, Asiatica, Daegu, Cinnamon, Chrysanthemum leaves and Jasmine. Also, those obtained from ginseng (red ginseng), bamboo shoots, aloe vera, banks and the like can be used. The natural flavoring agent may be a liquid concentrate or a solid form of extract. Synthetic flavors may be used depending on the case, and synthetic flavors such as esters, alcohols, aldehydes, terpenes and the like may be used. Examples of the physiologically active substance include catechins such as catechin, epicatechin, gallocatechin and epigallocatechin, and vitamins such as retinol, ascorbic acid, tocopherol, calciferol, thiamine and riboflavin. As the mineral, calcium, magnesium, chromium, cobalt, copper, fluoride, germanium, iodine, iron, lithium, magnesium, manganese, molybdenum, phosphorus, potassium, selenium, silicon, sodium, sulfur, vanadium and zinc can be used.

또한, 본 발명의 식품 조성물은 상기 감미제 등 이외에도 필요에 따라 보존제, 유화제, 산미료, 점증제 등을 포함할 수 있다.In addition, the food composition of the present invention may contain preservatives, emulsifiers, acidifiers, thickeners and the like in addition to the above sweeteners.

이러한 보존제, 유화제 등은 그것이 첨가되는 용도를 달성할 수 있는 한 극미량으로 첨가되어 사용되는 것이 바람직하다. 극미량이란 수치적으로 표현할 때 식품 조성물 전체 중량을 기준으로 할 때 0.0005 중량% 내지 약 0.5 중량% 범위를 의미한다. 사용될 수 있는 보존제로서는 소듐 소르브산칼슘, 소르브산나트륨, 소르브산칼륨, 벤조산칼슘, 벤조산나트륨, 벤조산칼륨, EDTA(에틸렌디아민테트라아세트산) 등을 들 수 있다. 사용될 수 있는 유화제로서는 아카시아검, 카르복시메틸셀룰로스, 잔탄검, 펙틴 등을 들 수 있다. 사용될 수 있는 산미료로서는 연산, 말산, 푸마르산, 아디프산, 인산, 글루콘산, 타르타르산, 아스코르브산, 아세트산, 인산 등을 들 수 있다. 이러한 산미료는 맛을 증진시키는 목적 이외에 미생물의 증식을 억제할 목적으로 식품 조성물이 적정 산도로 되도록 첨가될 수 있다. 사용될 수 있는 점증제로서는 현탁화 구현제, 침강제, 겔형성제, 팽화제 등을 들 수 있다.Such preservatives, emulsifiers and the like are preferably added in a very small amount as long as they can attain an application to which they are added. The term " trace amount " means, when expressed numerically, in the range of 0.0005% by weight to about 0.5% by weight based on the total weight of the food composition. Examples of the preservative which can be used include calcium sodium sorbate, sodium sorbate, potassium sorbate, calcium benzoate, sodium benzoate, potassium benzoate and EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid). Examples of the emulsifier which can be used include acacia gum, carboxymethyl cellulose, xanthan gum, pectin and the like. Examples of the acidulant that can be used include acid, malic acid, fumaric acid, adipic acid, phosphoric acid, gluconic acid, tartaric acid, ascorbic acid, acetic acid, and phosphoric acid. Such an acidulant may be added so that the food composition has a proper acidity for the purpose of inhibiting the growth of microorganisms other than the purpose of enhancing the taste. Agents that may be used include suspending agents, sedimentation agents, gel formers, bulking agents and the like.

본 발명은 또 다른 양태로 화학식1로 표현되는 퍼-부타노일레이티드 N-아세틸-D-만노사민 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염을 포함하는 근디스트로피(muscular dystrophy, MD)의 예방 또는 개선용 의약외품 조성물을 제공한다.In another aspect, the present invention provides a method for preventing or ameliorating muscular dystrophy (MD) comprising per-butanoylated N-acetyl-D-mannosamine or a pharmaceutically acceptable salt thereof, A quasi-quasi-product composition is provided.

본 발명의 퍼-부타노일레이티드 N-아세틸-D-만노사민, 약학적으로 허용 가능한 염, 근디스트로피, 예방, 개선에 대한 설명은 전술한 바와 같다.The description of the per-butanoylated N-acetyl-D-mannosamine, pharmaceutically acceptable salts, intramuscular dystrophies, prevention and improvement of the present invention is as described above.

본 발명의 "의약외품"은 사람이나 동물의 질병을 진단, 치료, 개선, 경감, 처치 또는 예방할 목적으로 사용되는 물품들 중 의약품보다 작용이 경미한 물품들을 의미하는 것으로, 예를 들어 약사법에 따르면 의약외품이란 의약품의 용도로 사용되는 물품을 제외한 것으로, 사람ㆍ동물의 질병 치료나 예방에 쓰이는 섬유ㆍ고무 제품, 인체에 대한 작용이 경미하거나 직접 작용하지 않으며, 기구 또는 기계가 아닌 것과 이와 유사한 것, 감염병을 막기 위한 살균ㆍ살충제 등이 이에 포함된다.The term " quasi-drug " of the present invention refers to products which are used for diagnosis, treatment, improvement, alleviation, treatment or prevention of diseases of human beings or animals, and which are less active than drugs. For example, according to the Pharmaceutical Affairs Law, Except for the products used for medicinal purposes, such as fibers and rubber products used for the treatment and prevention of diseases of humans and animals, and which do not act directly on the human body, These include sterilization and insecticides to prevent them.

본 발명의 의약외품 조성물의 종류나 제형은 특별히 제한되지 아니하나, 바람직하게는 소독 청결제, 샤워폼, 가그린, 물티슈, 세제 비누, 핸드 워시, 연고제 또는 파스 등일 수 있다.The kind and formulations of the quasi-drug composition of the present invention are not particularly limited, but may be disinfectant cleaner, shower foam, gagrin, wet tissue, detergent soap, hand wash, ointment or paste.

본 발명의 조성물을 근디스트로피(muscular dystrophy, MD)의 예방 또는 개선 용도로 의약외품에 포함시킬 경우, 상기 조성물을 그대로 포함하여 사용하거나 다른 의약외품 성분과 함께 사용할 수 있고, 통상적인 방법에 따라 적절하게 사용할 수 있다. 유효 성분의 혼합량은 사용 목적에 따라 적합하게 결정할 수 있으며, 본 발명에 의한 의약외품 조성물은 상기 퍼-부타노일레이티드 N-아세틸-D-만노사민을 조성물 총 중량에 대하여 0.01~20 중량%로 함유할 수 있다.When the composition of the present invention is included in quasi-drugs for the prevention or improvement of muscular dystrophy (MD), the composition may be used as it is or may be used in combination with other quasi-drugs, . The amount of the active ingredient to be mixed may be suitably determined according to the purpose of use. The quasi-drug composition according to the present invention may contain the per-butanoylated N-acetyl-D-mannosamine in an amount of 0.01 to 20% ≪ / RTI >

본 발명은 퍼-부타노일레이티드 N-아세틸-D-만노사민(Per-butanoylated N-acetyl-D-mannosamine, Bu4ManNAc) 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염을 포함하는 근디스트로피(muscular dystrophy, MD) 질환의 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공한다. The present invention relates to a method for the treatment of muscular dystrophy (MD) comprising per-butanoylated N-acetyl-D-mannosamine, Bu4ManNAc or a pharmaceutically acceptable salt thereof, ) ≪ / RTI > disease.

본 발명의 Bu4ManNAc가 세포주 및 마우스 모델에서 근육세포의 염증과 섬유화를 억제하고 근육의 비대 및 근육손상을 감소시키는 것을 확인하였는 바, 근디스트로피의 치료에 활용이 가능하다.It has been confirmed that Bu4ManNAc of the present invention inhibits inflammation and fibrosis of muscle cells and reduces muscle hypertrophy and muscle damage in the cell line and mouse model, and thus it can be utilized for the treatment of intestinal stromal fibrosis.

도 1은 본 발명에서 합성한 SCFAH의 1H-NMR (CDCl3, 500 MHz) 결과이다.
도 2는 근원세포(C2C12)와 섬유모세포(3T3)에 Bu4ManNAc(Drug, 적색)과 vehicle (파란색) 처리시 시간에 따른 TGF-β 및 NF-κB 경로의 조절을 확인한 결과이다.
도 3은 Bu4ManNAc 및 Bu4ManNAc 하이브리드 분자의 각각의 성분을 각각 개별적 처리시 TGF-β 및 NF-κB 경로의 조절을 확인한 결과이다. 루시퍼라제 분석을 수행하여 근원세포(C2C12) 세포에 무수 부티르산, 무수 부티르산과 ManNAc의 혼합물 또는 하이브리드 분자인 Bu4ManNAc을 처리시 A) TGF-β 경로 및 B) NF-κB 경로의 조절을 평가하였다. 결과는 생물학적 3회 반복 실험 측정값의 평균 ± 표준 편차로 나타낸다. *p < 0.0001, **p = 0.0001.
도 4는 하이브리드 분자인 Bu4ManNAc 처리에 따른 근원세포(C2C12)의 배가 시간을 측정한 결과이다. 배가 시간은 8시간의 간격을 둔 두 시점에서 세포를 계수하여 계산하였다. 결과는 생물학적 3회 반복 실험 측정값의 평균 ± 표준 편차를 나타낸다. *p < 0.05.
도 5는 근위축 동물모델에서 하이브리드 분자인 Bu4ManNAc의 처리 효과를 웨스턴 블롯으로 확인한 결과이다. 웨스턴 블럿은 Bu4ManNAc을 5.5주 처리 한 마우스의 전경골근 샘플을 사용하여 수행하였다.
도 6은 근위축 동물모델에서 하이브리드 분자인 Bu4ManNAc의 처리가 섬유화 또는 염증 관련 유전자들의 전사 수준에 미치는 영향을 qRT-PCR을 이용하여 분석결과이다. qRT-PCR은 하이브리드 분자인 Bu4ManNAc을 4.5주 동안 처리 한 근위축 쥐의 전경골근 샘플을 사용하여 수행하였다. (A)는 섬유화 관련 유전자를 나타내고, (B)는 염증 관련 유전자를 나타낸다. 결과는 생물학적 3회 반복 실험 측정값의 평균 ± 표준 편차로 나타낸다.
도 7은 마우스 모델에서 Bu4ManNAc가 근육의 콜라겐 및 글루코사미노글리칸(GAG) 함량에 미치는 영향을 분석한 결과이다. 콜라겐 (A) 및 GAG (B) 분석은 각각 하이드록시프롤린 및 DMMB 분석에 의해 수행하였다. 결과는 생물학적 3회 반복 실험 측정값의 평균 ± 표준 편차로 나타낸다. *p < 0.025, **p < 0.05.
도 8은 마우스 모델에서 SCFAH가 근육의 섬유화에 미치는 영향을 분석한 결과이다. 피크로시리우스 레드 염색(PicroSirius red staining)은 2회 반복 수행하였다. 구체적으로, 염색된 세포 이미지(A)에서 적색으로 염색된 섬유화 영역을 계산하여 분석하였다(B). 기준자 = 100 ㎛.
도 9는 마우스 모델에서 Bu4ManNAc 처리시 섬유화와 근섬유 단면적이 감소함을 확인한 결과이다. 세 그룹에서 헤마톡실린과 에오신 염색(Hematoxylin and eosin staining)을 수행하였다(A). 근섬유의 단면적을 계산하고 히스토그램에 빈도를 표시하였다(B). 빈도 도표를 가우시안 곡선 (Gaussian curve)에 맞추었다. 청색 박스는 처리되지 않은 마우스와 처리된 마우스 간의 명백한 차이를 보여준다. 기준자 = 100 ㎛.
도 10은 Bu4ManNAc 처리시 근육 투과성을 확인한 결과이다. 사두근을 분리하여 A, B 및 C의 다양한 위치에서 분획하여 근육 투과성을 평가하였다. 각 그룹의 마우스 사두근의 대표 사진을 보여준다. 기준자 = 100 ㎛.
도 11은 Bu4ManNAc의 근육 손상 억제를 확인한 결과이다. 5.5주 후 마우스에서 혈액을 채취하고 혈청 분석기를 이용하여 시약 로터(rotor)에서 분석하였다. 결과는 생물학적 3회 반복 실험 측정값의 평균 ± 표준 편차로 나타낸다.
1 is a 1 H-NMR (CDCl 3, 500 MHz) result of SCFAH synthesized in the present invention.
FIG. 2 shows the results of confirming the regulation of TGF-β and NF-κB pathway in Bu 2 ManNAc (Drug, red) and vehicle (blue) treatment of root cells (C2C12) and fibroblasts (3T3) with time.
FIG. 3 shows the results of confirming the regulation of the TGF-β and NF-κB pathways in the individual treatment of the respective components of the Bu 4 ManNAc and Bu 4 ManNAc hybrid molecules. Luciferase assay was performed to evaluate the modulation of A) TGF-β pathway and B) NF-κB pathway upon treatment of source cell (C2C12) cells with a mixture of anhydrous butyric acid, anhydrous butyric acid and ManNAc or a hybrid molecule Bu 4 ManNAc . Results are expressed as the mean ± standard deviation of the three biological repeat measurements. * p < 0.0001, ** p = 0.0001.
FIG. 4 is a result of measurement of doubling time of a source cell (C2C12) according to a Bu 4 ManNAc treatment as a hybrid molecule. Doubling time was calculated by counting cells at two time points with an interval of 8 hours. The results represent the mean ± standard deviation of the biological triplicate experimental measurements. * p < 0.05.
Figure 5 shows the results of western blotting of the effect of Bu 4 ManNAc, a hybrid molecule in an animal model of muscle atrophy. Western blot was performed using a tibialis muscle sample of mice treated with Bu 4 ManNAc at 5.5 weeks.
FIG. 6 shows the results of analysis of the effect of the treatment with Bu 4 ManNAc, a hybrid molecule in an animal model of muscle atrophy, on the transcription level of fibrosis or inflammation-related genes using qRT-PCR. qRT-PCR was carried out using a hybrid molecule, Bu 4 ManNAc, with an anterior tibialis muscle sample of an atrophy rats treated for 4.5 weeks. (A) indicates a gene associated with fibrosis, and (B) indicates an inflammation-related gene. Results are expressed as the mean ± standard deviation of the three biological repeat measurements.
FIG. 7 shows the results of analysis of the effect of Bu 4 ManNAc on the muscle collagen and glucosaminoglycan (GAG) content in a mouse model. Collagen (A) and GAG (B) assays were performed by hydroxyprolyl and DMMB analysis, respectively. Results are expressed as the mean ± standard deviation of the three biological repeat measurements. * p < 0.025, ** p < 0.05.
Figure 8 shows the results of analysis of the effect of SCFAH on muscle fibrosis in a mouse model. Peak Sirius red staining (PicroSirius red staining) was performed twice. Specifically, in the stained cell image (A), a red-stained fibrotic area was calculated and analyzed (B). Standard = 100 μm.
Figure 9 is the result confirming that the Bu 4 ManNAc reduced fibrosis and muscle fiber cross-sectional area during treatment in a mouse model. Hematoxylin and eosin staining was performed in three groups (A). The cross-sectional area of the muscle fiber was calculated and the frequency was indicated in the histogram (B). Frequency charts were fitted to Gaussian curves. The blue box shows a clear difference between the untreated mouse and the treated mouse. Standard = 100 μm.
FIG. 10 shows the result of confirming the permeability of muscles in Bu 4 ManNAc treatment. The quadriceps were separated and fractionated at various locations of A, B, and C to assess muscle permeability. Show representative pictures of mouse quadriceps of each group. Standard = 100 μm.
Fig. 11 shows the inhibition of muscle damage of Bu 4 ManNAc. After 5.5 weeks, blood was collected from the mice and analyzed in a reagent rotor using a serum analyzer. Results are expressed as the mean ± standard deviation of the three biological repeat measurements.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기로 한다. 이들 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. These examples are for illustrative purposes only and are not to be construed as limiting the scope of the present invention.

<물질 및 방법><Materials and Methods>

1. C2C12 및 3T3 세포 배양1. C2C12 and 3T3 cell culture

근원세포인 C2C12 및 섬유아세포(fibroblasts)인 3T3 세포주는 ATCC로부터 구입하였다. 성장배지(growth media, GM)는 10% HyClone 소태아혈청(fetal bovine serum, FBS), 1x L-글루타민 및 1x 페니실린/스트렙토마이신을 DMEM 배지(Dulbecco's Modified Eagle Medium)에 첨가하여 만들었다. 조직 배양 플레이트에서 C2C12와 3T3 세포주를 성장배지로 배양(37℃ 및 5% CO2)하였다. 세포 밀집도(confluency)가 약 70 내지 80%에 이를 때까지 2일 내지 3일마다 배지를 교체하였으며, 0.25% 트립신-EDTA(Gibco)를 이용하여 계대하였다. 세포를 표준 배양 조건에서 5분간 트립신을 처리하여 세포를 플레이트에서 분리하고, 1000 rpm으로 5분간 원심 분리하여, 5000 cells/㎠의 밀도로 플레이팅(plating)하였다. 필요에 따라, 세포에 동결 배지(50% 성장 배지 + 40% HyClone FBS + 10% DMSO)를 첨가하고 -80℃까지 서서히 동결하였다. C2C12, a source cell, and 3T3 cell line, fibroblasts, were purchased from ATCC. Growth media (GM) was prepared by adding 10% HyClone fetal bovine serum (FBS), 1x L-glutamine and 1x penicillin / streptomycin to DMEM medium (Dulbecco's Modified Eagle Medium). C2C12 and 3T3 cell lines were cultured in growth media (37 ° C and 5% CO 2 ) in tissue culture plates. The medium was changed every 2 to 3 days until the cell confluency reached about 70 to 80% and the cells were passaged using 0.25% trypsin-EDTA (Gibco). Cells were treated with trypsin for 5 minutes under standard culture conditions, the cells were separated from the plate, centrifuged at 1000 rpm for 5 minutes, and plated at a density of 5000 cells / cm2. If necessary, cells were lyophilized (50% growth medium plus 40% HyClone FBS + 10% DMSO) and slowly frozen to -80 ° C.

루시퍼라제 세포주의 생성을 위해, 세포를 조심스럽게 해동하고, 5,000 cells/㎠의 밀도로 플레이팅(plating)하였으며, 플레이팅 전에 1-2일간 적응시켰다(adjust).For the production of luciferase cell lines, cells were carefully thawed, plated at a density of 5,000 cells / cm2, and allowed to settle for 1-2 days before plating.

2. Bu4ManNAc의 합성2. Synthesis of Bu4ManNAc

N-아세틸-D-만노사민(1000mg, 4.52 mmol)이 혼합된 피리딘 용액(6.0 ㎖)에 무수 부티르산(5720 mg, 36.16 mmol)를 및 4-(디메틸아미노)피리딘(DMAP, 23.43 mg, 0.2 mmol)을 첨가하여 반응 혼합물을 제조하였다(반응식 1 참조). 상기 반응 혼합물을 실온에서 24시간 교반한 후, 100㎖의 톨루엔으로 희석하였다. 용매를 진공에서 증발시켜 잔류물을 남겨두고 클로로포름 200㎖를 첨가하였다. 유기층을 수득하고, 차가운 HCl 용액 (0.5 N, 25 ㎖), 물 (25 ㎖), 포화 NaHCO3 (25 ㎖) 및 브라인(brine)(25 ㎖)을 사용하여 차례로 세척하였다. 유기층를 무수 Na2SO4로 탈수 및 여과한 후, 진공에서 농축하였다. 상기 농축물을 에틸아세테이트/헥산(2:98, 부피비) 용매를 이용하여 칼럼 크로마토그래피로 정제하였다. 그 결과 2,086mg의 퍼-부타노일레이트 N-아세틸-만노사민(Per-butanoylated N-acetyl-D-mannosamine, Bu4ManNAc) (4.16 mmol, 수득률 92.0%)을 수득하였다.To a solution of pyridine (6.0 mL) mixed with N-acetyl-D-mannosamine (1000 mg, 4.52 mmol) and anhydrous butyric acid (5720 mg, 36.16 mmol) and 4- (dimethylamino) pyridine (DMAP, 23.43 mg, 0.2 mmol) was added to prepare a reaction mixture (see Scheme 1). The reaction mixture was stirred at room temperature for 24 hours and then diluted with 100 ml of toluene. The solvent was evaporated in vacuo to leave a residue and 200 mL of chloroform was added. An organic layer was obtained and washed sequentially with cold HCl solution (0.5 N, 25 mL), water (25 mL), saturated NaHCO3 (25 mL) and brine (25 mL). The organic layer was dewatered and dried over anhydrous Na2SO4 and concentrated in vacuo. The concentrate was purified by column chromatography using an ethyl acetate / hexane (2:98, volume ratio) solvent. As a result, 2,086 mg per-butanoylated N-acetyl-D-mannosamine (Bu4ManNAc) (4.16 mmol, yield 92.0%) was obtained.

반응식 1. Reaction 1.

Figure pat00002
Figure pat00002

3. Bu3. This 44 ManNAc의 특성 확인Check the characteristics of ManNAc

다음으로, 상기에서 합성한 Bu4ManNAc의 특성을 분석하였다. Next, the characteristics of Bu 4 ManNAc synthesized above were analyzed.

상기에서 제조한 Bu4ManNAc의 Rf 값은 0.4(헥산:에틸 아세테이트, 2:1)으로 측정되었다. The Rf value of Bu 4 ManNAc prepared above was measured by 0.4 (hexane: ethyl acetate, 2: 1).

상기 Bu4ManNAc의 구조를 분석하고자 1H-NMR을 측정하였다. 도 1은 상기 Bu4ManNAc의 1H-NMR 측정 결과이다. 상기 Bu4ManNAc의 1H-NMR(CDCl3, 500 MHz)은 δ (아노머 혼합물, α/β ~ 25/75) 6.05 (d, 0.2H), 5.87 (d, 0.7H), 5.75 (d, 1H), 5.34 (dd, 0.2H), 5.18 (t, 0.2H), 5.12 (t, 0.7H), 5.06 (dd, 0.7H), 4.75 (ddd, 0.7H), 4.63 (ddd, 0.2H), 4.28 (dd, 0.7H), 4.22 (dd, 0.2H), 4.10 (dd, 0.7H), 4.06 (m, 0.2H), 4.02 (m, 0.2H), 3.79 (ddd, 0.7H), 2.41 - 2.17 (m, 8H), 2.06 (s, 3H), 1.72 - 1.55 (m, 8H), 1.00 - 0.89 (m, 12H)로 측정되어 반응식 1의 우측 구조임을 확인하였다.1H-NMR was measured to analyze the structure of Bu 4 ManNAc. 1 shows the results of 1H-NMR measurement of Bu 4 ManNAc. 1 H-NMR (CDCl 3, 500 MHz) of Bu 4 ManNAc gave δ (anomer mixture, α / β~25/75) 6.05 (d, 0.2H), 5.87 ), 5.34 (dd, 0.2H), 5.18 (t, 0.2H), 5.12 (t, 0.7H), 5.06 (dd, (Dd, 0.7H), 4.28 (dd, 0.7H), 4.02 (m, 0.2H) (M, 8H), 2.17 (m, 8H), 2.06 (s, 3H), 1.72-1.55 (m, 8H), 1.00-0.89

4. TGF-β 및 NF-κB의 경로조절 분석(Pathway modulation assay)4. Pathway modulation assay of TGF-β and NF-κB

C2C12와 3T3를 사용하여 루시퍼라제 세포주를 만들었다. 약물을 처리하기 며칠 전에 세포를 96-웰 플레이트(Coning)에서 성장배지로 배양하였다. 세포 밀집도가 80 내지 90%에 이르면, 세포에 비하이클(50% 에탄올을 함유한 PBS), 무수 부티르산, N-아세틸-D-만노사민 또는 하이브리드 분자인 Bu4ManNAc를 처리하였다. 최종 농도가 150μM인 Bu4ManNAc를 사용하였으며, 일관적인 처리를 위해 동일한 몰 농도의 부티레이트(무수 부티르산 분자당 두 개의 부티레이트 분자)와 N-아세틸-D-만노사민을 계산하였다. 약물은 4℃에서 최대 1개월까지 보관하였다. 약물 처리는 근원성 배지(2% 말 혈청, 1x L-글루타민 및 1x 페니실린/스트렙토마이신을 첨가한 DMEM 배지)에서 수행되었다. 24시간 배양 후, 배양액을 제거하고 PBS로 세척(rinsing)하였다. 그 후 세포에 1x 수동성 세포 용해 완충액(passive lysis buffer)을 첨가하고, 회전 교반기(orbital shaker)를 이용하여 400 rpm에서 30-40분간 용해하였다. 세포 용해물을 1.7 ㎖ 에펜 도르프 (Eppendorf) 튜브로 옮기고, 필요한 경우 -20℃에서 1주 이내 보관하였다. 분석하기 전에 세포 용해물을 테이블형 원심 분리기를 이용하여 14,000 rpm에서 1분간 원심분리 하였다. 10㎕의 용해물은 백색 바닥의 96-웰 플레이트를 이용하여 루시퍼라제 분석하였고, 1㎕의 용해물은 표준 96-웰 플레이트를 이용하여 바이신코닉산 분석하였다. C2C12 and 3T3 were used to make a luciferase cell line. Cells were cultured in growth medium in 96-well plates (Coning) several days prior to drug treatment. Cell density reaches the range of 80 to 90%, was treated with a cycle compared to the cells (by PBS containing 50% ethanol), acid anhydride, N- Acetyl -D- only labor min or hybrid molecules of Bu 4 ManNAc. Bu 4 ManNAc with a final concentration of 150 μM was used and the same molar concentration of butyrate (two butyrate molecules per anhydrous butyric acid) and N-acetyl-D-mannosine were calculated for consistent treatment. The drug was stored at 4 ° C for up to one month. Drug treatment was carried out in the source medium (DMEM medium supplemented with 2% horse serum, 1x L-glutamine and 1x penicillin / streptomycin). After 24 hours of incubation, the culture was removed and rinsed with PBS. Then, 1x passive lysis buffer was added to the cells, and the cells were lysed at 400 rpm for 30-40 minutes using an orbital shaker. Cell lysates were transferred to 1.7 ml Eppendorf tubes and stored, if necessary, at -20 ° C within 1 week. Cell lysates were centrifuged for 1 minute at 14,000 rpm using a tablet-type centrifuge before analysis. 10 [mu] l of the lysate was analyzed by luciferase using a 96-well plate on a white bottom, and 1 [mu] l of the lysate was analyzed for the bicineconic acid using a standard 96-well plate.

비하이클 대조군은 TGF-β 및 NF-κB 분석용 배경 감산제 역할을 하였고, 단백질 농도는 분석물의 투입량을 표준화하는 데 사용되었다. 그러나, 치료군의 세포수는 유사하여 단백질 표준화는 필요하지 않은 것으로 확인되었다.Non-hepatic controls served as background subtractors for TGF-β and NF-κB assays, and protein concentrations were used to standardize the input of the analyte. However, the number of cells in the treatment group was similar, confirming that no protein standardization was required.

4.1 루시퍼라제 리포터 세포주의 형성4.1 Formation of Luciferase Reporter Cell Line

경로 분석을 위해 CignalTM 렌티 리포터 바이러스(Lenti Reporter viruses, SA Biosciences)를 사용하여 루시퍼라제 리포터 세포주를 형성하였다. 세포 유형마다 음성 대조군, TGF-β 및 NF-κB 리포터 세포주를 형성하였다. For path analysis, Luciferase reporter cell lines were formed using CignalTM lent reporter viruses (SA Biosciences). Negative control, TGF-β and NF-κB reporter cell lines were formed for each cell type.

성장배지에 0, 5, 10 및 25 감염다중도(multiplicity of infection, MOI)의 바이러스를 첨가하여 세포에 트랜스펙션(transfection)하였다. 세포를 바이러스를 포함하는 배지에서 24시간 배양한 후, 신선한 성장배지로 교체하였다. 그 후, 24 내지 48시간 더 배양하고, 하기의 사멸 곡선 실험에 의해 결정된 농도의 퓨로마이신을 첨가한 성장배지로 바이러스성 DNA가 도입된 세포를 선별하였다. 이와 동시에, 바이러스에 노출하지 않은 세포에 퓨로마이신을 처리하여 상기 선별이 적절하였음을 확인하였다.The growth medium was transfected into cells by adding viruses of 0, 5, 10 and 25 multiplicity of infection (MOI). The cells were cultured in the medium containing the virus for 24 hours and then replaced with fresh growth medium. Thereafter, the cells were further cultured for 24 to 48 hours, and cells into which the viral DNA was introduced were selected with a growth medium to which puromycin was added at a concentration determined by the following decay curve experiment. At the same time, puromycin was treated on the cells that were not exposed to the virus to confirm that the selection was appropriate.

4.2 사멸 곡선 측정4.2 Measurement of death curve

바이러스성 DNA가 도입된 세포를 선별하기 위해서, 일련의 농도의 퓨로마이신을 첨가한 성장배지에서 세포를 배양하였다. 세포 밀집도(confluency)가 약 60 내지 70%에 이르면, 세포를 각 0, 1, 2, 3, 4, 6, 8 및 10㎍/㎖ 농도의 퓨로마이신이 첨가된 성장배지에서 배양하였다. 퓨로마이신이 첨가된 배지는 2 내지 3일마다 교체하였으며, 세포의 생존능을 매일 관찰하여 3 내지 5일 후 세포가 완전히 사멸되는 농도를 측정하였다.To select cells into which viral DNA was introduced, cells were cultured in a growth medium supplemented with a series of concentrations of puromycin. When the cell confluency reached about 60-70%, cells were cultured in Growth Medium supplemented with puromycin at 0, 1, 2, 3, 4, 6, 8 and 10 μg / ml concentrations. The medium containing puromycin was changed every 2 to 3 days, and the viability of the cells was observed daily, and the concentration at which the cells were completely killed after 3 to 5 days was measured.

4.3 루시퍼라제 분석4.3 Luciferase assay

세포 용해물을 재구성된 루시퍼라제 시약(One-Glo 시약) 50㎕와 혼합 하였다. 회전 교반기에서 400rpm으로 3-5분간 교반한 후, 플레이트 리더기로 노출시간을 1초로 설정하여 광 출력을 측정하였다.The cell lysate was mixed with 50 [mu] l of reconstituted luciferase reagent (One-Glo reagent). After stirring for 3 to 5 minutes at 400 rpm on a rotary stirrer, the light output was measured by setting the exposure time to 1 second with a plate reader.

4.4 바이신코닉산(Biocinchoninic acid, BCA) 분석4.4 Analysis of Biocinchoninic acid (BCA)

수동성 세포용해 완충액을 이용한 정확한 측정을 위해서 분석 전에 세포 용해물을 milliQ 물 9 ㎕와 혼합하였다. 모든 표준 용액은 동일한 1x 수동 세포용해 완충액과 0, 25, 125, 250, 500, 750, 1000, 1500 및 2000 ㎍/㎖의 농도의 소혈청 알부민을 사용하여 제조하였다. 플레이트는 각 표준 곡선으로 분석하였다. 재구성된 BCA 분석 시약 200㎕를 세포 용해 희석액마다 첨가한 후, 30분간 37℃ 배양기에서 반응시키고, 실온으로 냉각한 후, 플레이트 리더기를 사용하여 562㎚ 파장에서 측정하였다.For accurate determination using passive cytolytic buffer, cell lysates were mixed with 9 μl of milliQ water prior to analysis. All standards were prepared using the same 1 × passive lysis buffer and bovine serum albumin at concentrations of 0, 25, 125, 250, 500, 750, 1000, 1500 and 2000 μg / ml. Plates were analyzed with each standard curve. 200 쨉 l of the reconstituted BCA assay reagent was added to each cell lysis dilution, and the reaction was carried out at 37 째 C incubator for 30 minutes, cooled to room temperature, and then measured at a wavelength of 562 nm using a plate reader.

5. 개체 더블링(Population doubling) 분석5. Population doubling analysis

세포는 24-웰 플레이트(Corning)에 5,000 cells/㎠의 밀도로 플레이팅하여 가속 (logarithmic) 성장기까지 배양하였다. 가속 성장기에서 8시간 간격을 둔 두 시점을 설정하였다. 이 때, 세포를 트립신 처리하고 혈구계(hemocytoometry)를 이용하여 계수하였다. 각 시점마다 평균을 사용하여 하기 수학식으로 더블링 타임을 계산하였다.Cells were plated in 24-well plates (Corning) at a density of 5,000 cells / cm &lt; 2 &gt; and cultured to a logarithmic growth period. Two time points were set at 8 - hour intervals in the accelerated growth phase. At this time, cells were trypsinized and counted using hemocytoometry. The doubling time was calculated by the following equation using an average for each time point.

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Figure pat00003

Td는 성장 속도가 일정하다는 가정하에 결정된 더블링 타임을 나타내고,T d represents the doubling time determined on the assumption that the growth rate is constant,

t1 및 t2는 측정되는 시점의 시간을 나타내며,t 1 and t 2 represent the time at the time of measurement,

q1 및 q2은 세포수를 나타낸다.q 1 and q 2 represent the number of cells.

6. 마우스 모델 (mdx) 연구6. Mouse Model (mdx) Study

모든 동물 연구는 IACUC 프로토콜에 따라 수행되었다. 동물실험에는 듀센형 근디스트로피(Duchenne muscular dystrophy, DMD) 모델인 mdx 마우스를 사용하였다. 수컷 mdx 마우스 (C57BL/10ScSn-mdx/J) 및 수컷 대조군 야생형 마우스(C57BL/10ScSnJ)는 The Jackson Laboratory사로부터 구입하였다. 마우스를 칭량하고 새로운 환경에 적응시켰다. 식별이 가능하도록 귀에 태그를 달았다. 7주부터 U-100 27G x ½" 인슐린 주사기(Terumo)를 이용하여 비하이클(10% 에탄올이 함유된 땅콩오일) 또는 Bu4ManNAc(3mg/100㎕)를 매일 복강내 주사(Intraperitoneal injection, IP) 하였다. 마우스에 4.5주간 매일 주사하였으며, 5.5주 후에 안락사 시켰다.All animal studies were performed according to the IACUC protocol. Animal experiments were performed with an mdx mouse model of Duchenne muscular dystrophy (DMD). Male mdx mice (C57BL / 10ScSn-mdx / J) and male control wild-type mice (C57BL / 10ScSnJ) were purchased from The Jackson Laboratory. The mice were weighed and adapted to the new environment. I tagged my ear for identification. Intraperitoneal injection (IP) was performed daily at 7 weeks using a U-100 27G x ½ "insulin syringe (Terumo) for non-hepatic (peanut oil with 10% ethanol) or Bu4ManNAc (3 mg / Mice were injected daily for 4.5 weeks and euthanized after 5.5 weeks.

7. 혈액 분석7. Blood analysis

안락사 직후 마우스의 대퇴 동맥에서 혈액을 채취하였다. 전혈을 에펜 도르프(Eppendorf) 튜브에 수거하여 실온에서 20분간 응고시켰다. 응고 후에 혈액을 4,000rpm으로 20분간 원심 분리하였다. 혈청을 새 튜브로 옮기고 식염수 (0.9% w/v NaCl이 포함된 milliQ 물)로 희석하였다. 크레아틴 키나아제와 아스파테이트 아미노트랜스퍼라아제 농도는 Vetscan VS2(Abaxis)를 사용하여 측정하였다. 희석된 혈청을 아비안-랩틸리언 프로파일 플러스(Avian-Reptilian Profile Plus, Abaxis)을 주입하고 분석하였다(야생형, 비하이클 및 처리군에 있어서 샘플 수는 n = 8이었다.).Immediately after euthanasia, blood was collected from the femoral artery of the mouse. Whole blood was collected in an Eppendorf tube and allowed to solidify at room temperature for 20 minutes. After coagulation, the blood was centrifuged at 4,000 rpm for 20 minutes. Serum was transferred to a new tube and diluted with saline (milliQ water containing 0.9% w / v NaCl). Creatine kinase and aspartate aminotransferase concentrations were measured using Vetscan VS2 (Abaxis). Diluted serum was injected and analyzed with Avian-Reptilian Profile Plus, Abaxis (the number of samples was n = 8 in wild-type, non-hepatic and treated groups).

8. 웨스턴 블롯팅 8. Western blotting

마우스의 왼쪽 전경골근 조직(left tibialis anterior muscle tissue)을 액체 질소에서 10분 이상 동결시키고, 분쇄하였다. 상기 분쇄한 조직에 프로테아제(아프로티닌/레우펩틴)와 포스파타아제 저해제(소디움 바나데이트/ 소디움 플루오라이드)를 포함하는 RIPA 용해 완충액을 첨가하였다. 세포 용해물을 브래드퍼드 분석(Bradford assay)으로 단백질을 정량한 후, 8% 폴리아크릴아미드 겔에서 각 레인 당 총 단백질 350 ㎍을 로딩하고 80V로 전기 영동을 수행하였다. 그 후, 350 mA에서 1.5시간 동안 트랜스퍼하여 단백질을 겔에서 폴리비닐리덴 플루오라이드 막으로 옮겼다. 3% BSA를 포함하는 TBST로 상기 막을 차단하고 phospho-Smad2/3 (Ser423/425; 세포 신호 전달; 1 : 1000), Smad2/3 (Santa Cruz; 1 : 200), IKKα/β (Santa Cruz; 1: 200), NF-κB (Santa Cruz, 1 : 200) 및 GAPDH (Santa Cruz; 1 : 500) 일차 항체로 4℃에서 밤새 반응시켰다. 다음 날 막을 세척하고 이차 항체에 반응시킨 후, X-ray 필름 현상을 위해 화학 발광 시약(GE healthcare)을 처리하였다.The left tibialis anterior muscle tissue of the mouse was frozen and pulverized in liquid nitrogen for 10 minutes or longer. To the milled tissue was added RIPA lysis buffer containing protease (aprotinin / leupeptin) and phosphatase inhibitor (sodium vanadate / sodium fluoride). Cell lysates were quantified by Bradford assay, loaded with 350 μg of total protein per lane in 8% polyacrylamide gel and electrophoresed at 80V. The protein was then transferred at 350 mA for 1.5 hours to transfer the protein from the gel to the polyvinylidene fluoride membrane. The membranes were blocked with TBST containing 3% BSA and incubated with phospho-Smad2 / 3 (Ser423 / 425; cell signaling; 1: 1000), Smad2 / 3 (Santa Cruz; 1: 200), IKKα / β (Santa Cruz; 1: 200), NF-κB (Santa Cruz, 1: 200) and GAPDH (Santa Cruz; 1: 500) primary antibodies overnight at 4 ° C. The next day, the membrane was washed and reacted with the secondary antibody, and the chemiluminescent reagent (GE healthcare) was treated for X-ray film development.

9. qPCR9. qPCR

마우스에서 분리한 전경골근(tibialis anterior muscle)에 RNAlater(Ambion)를 첨가하여 4℃에서 밤새 보관하였다. Trizol(Invitrogen)을 사용하여 총 RNA를 추출하였고, iScript cDNA Synthesis Kit(BioRad)를 이용하여 역전사를 수행하였다. 수득한 cDNA는 ABI 7300 실시간 PCR 시스템(Applied Biosystems)에서 SYBR Premix Ex Taq II Tli RNase H Plus (Takara)를 이용하는 qRT-PCR에 이용되었다. 수득한 ΔΔCt 값을 내부 대조군인 18S와 대조 분석하고, ΔΔCt 방법을 사용하여 발현 배율(relative fold expression levels)을 계산하였다. 야생형, 비하이클 및 약물 처리군의 샘플 수는 n = 3이었다. 표 1은 분석에 이용된 유전자 프라이머 쌍의 서열(5’ 에서 3’)을 나타낸 것이다.RNAlater (Ambion) was added to the tibialis anterior muscle, which was separated from the mouse, and stored at 4 ° C overnight. Total RNA was extracted using Trizol (Invitrogen) and reverse transcription was performed using the iScript cDNA Synthesis Kit (BioRad). The obtained cDNA was used for qRT-PCR using SYBR Premix Ex Taq II Tli RNase H Plus (Takara) in ABI 7300 real-time PCR system (Applied Biosystems). The obtained ΔΔCt value was compared with the internal control, 18S, and the relative fold expression levels were calculated using the ΔΔCt method. The number of samples in the wild type, non-hepatic and drug treatment groups was n = 3. Table 1 shows the sequence (5 'to 3') of the gene primer pairs used in the analysis.

유전자gene 전방향 프라이머 서열Omni-directional primer sequence 역방향 프라이머 서열Reverse primer sequence SPARCSPARC GCTGTGTTGGAAACGGAGTTG
(서열번호1)
GCTGTGTTGGAAACGGAGTTG
(SEQ ID NO: 1)
CTTGCCATGTGGGTTCTGACT
(서열번호2)
CTTGCCATGTGGGTTCTGACT
(SEQ ID NO: 2)
CTGFCTGF GTGCCAGAACGCACACTG
(서열번호3)
GTGCCAGAACGCACACTG
(SEQ ID NO: 3)
CCCCGGTTACACTCCAAA
(서열번호4)
CCCCGGTTACACTCCAAA
(SEQ ID NO: 4)
αSMAαSMA ATCGTCCACCGCAAATGC
(서열번호5)
ATCGTCCACCGCAAATGC
(SEQ ID NO: 5)
AAGGAACTGGAGGCGCTG
(서열번호6)
AAGGAACTGGAGGCGCTG
(SEQ ID NO: 6)
CXCL1CXCL1 GCACCCAAACCGAAGTCATA
(서열번호7)
GCACCCAAACCGAAGTCATA
(SEQ ID NO: 7)
TGGGGACACCTTTTAGCATC
(서열번호8)
TGGGGACACCTTTTAGCATC
(SEQ ID NO: 8)
S100a8S100a8 TGAACTGGAGAAGGCCTTGA
(서열번호9)
TGAACTGGAGAAGGCCTTGA
(SEQ ID NO: 9)
ATTCTGTAGACATATCCAGGG
(서열번호10)
ATTCTGTAGACATATCCAGGG
(SEQ ID NO: 10)

10. 조직 분석(Histology)과 염색10. Histology and Dyeing

OCT(Optimal Cutting Temperature) 용액에 동결시켜 임베딩 되었거나 Bouin 용액에 고정된 조직을 파라핀 절편(section)으로 가공하였다. 절편을 탈파라핀화하고 재수화시킨 후 헤마톡실린 및 에오신 염색을 수행하였다. 절편을 자일렌 대체 물질인 Citra Solv로 5분씩 3회 처리하였다. 그 후, 무수 에탄올로 3분씩 3회, 95% 에탄올로 3분씩 3회, 70% 에탄올로 3분씩 3회 처리하였다. 절편을 증류수로 가볍게 세척하고, 헤마톡실린 용액으로 5분간 염색한 후, 흐르는 수돗물로 5분간 세척하였다. 절편을 에오신-플록신 용액으로 2분간 대조염색(counterstain)한 후, 마지막으로 글리세롤계 마운팅제(mounting medium)로 마운팅하였다. 중심부에 위치한 핵을 갖는 근섬유의 단면적을 측정하여 빈도 도표 (frequency plot)를 작성하였다. 2회의 생물학적 반복 실험에 대해 각 세 개의 임의의 현미경 시야를 측정하였으며, 가우시안 피트(Gaussian fit)는 엑셀(Excel)을 이용하여 계산하였다.Tissues embedded in frozen in OCT (Optimal Cutting Temperature) solution or fixed in Bouin solution were processed into paraffin sections. The sections were deparaffinized and rehydrated, followed by hematoxylin and eosin staining. The sections were treated with Citra Solv, a xylene substitute, three times for 5 minutes each. Thereafter, the cells were treated three times for three minutes with anhydrous ethanol, three times for three minutes with 95% ethanol and three times for three minutes with 70% ethanol. The sections were washed gently with distilled water, stained with hematoxylin solution for 5 minutes, and then washed with running tap water for 5 minutes. The sections were counterstained with eosin-flocin solution for 2 minutes and finally mounted with a glycerol-based mounting medium. A frequency plot was made by measuring the cross-sectional area of the muscle fibers with the core located in the center. For each of the two biological replicates, three arbitrary microscopic fields were measured, and the Gaussian fit was calculated using Excel.

콜라겐 I 및 III 침착(deposition)을 평가하기 위해서 피크로시리우스 레드(Picrosirius Red) 염색 키트(Polysciences)를 이용하였다. 절편의 파라핀을 제거하고 증류수로 수화 처리하였다. 그 후, 바이게르트(Weigerts) 헤마톡실린으로 8분간 염색하고 증류수(세포질을 시각화하는 경우)로 충분히 세척하였다. 그 후, 절편을 A 용액에 2분간 침지하고, 증류수로 세척한 후, B 용액에 60분간 침지하고, C 용액에 2분간 침지한 후, 70% 에탄올에 45초간 침지하였다. 그 후, 절편을 탈수 처리하고 마운팅하였다. ImageJ를 사용하여 섬유화를 정량하였다. 2회의 생물학적 반복 실험에 대해 세 개의 임의의 현미경 시야를 측정하였다.A Picrosirius Red staining kit (Polysciences) was used to evaluate collagen I and III deposition. The paraffin sections were removed and hydrated with distilled water. It was then stained with Weigerts hematoxylin for 8 minutes and washed extensively with distilled water (when visualizing the cytoplasm). Subsequently, the sections were immersed in the A solution for 2 minutes, washed with distilled water, immersed in the B solution for 60 minutes, immersed in the C solution for 2 minutes, and immersed in 70% ethanol for 45 seconds. Thereafter, the sections were dehydrated and mounted. Fiberization was quantified using ImageJ. Three arbitrary microscopic fields were measured for two biological replicates.

근섬유 투과성을 평가하기 위해서, 안락사 처리하기 12 내지 24시간 전에 0.5% 에반스(Evans) 블루 염료를 포함하는 인산 완충 식염수를 마우스에 복강내 주사하였다. 투과성 근육 조직에서 에반스 블루 염료를 시각화하기 위해서 사두근(quadriceps)을 분리하였다.To evaluate myofiber permeability, mice were intraperitoneally injected with phosphate buffered saline containing 0.5% Evans blue dye 12-24 hours prior to euthanasia treatment. Quadriceps were separated to visualize Evans blue dye in permeable muscle tissue.

11. 생화학적 분석11. Biochemical analysis

11.1. 조직 샘플 준비11.1. Prepare tissue sample

미리 칭량한 깨끗한 에펜도르프(Eppendorf) 튜브에 분리된 조직 샘플을 넣고 액체 질소로 급속 냉동하였다. 조직을 -80℃에서 보관한 후에 2 내지 3일간 동결 건조하였다. 그 후, 건조된 샘플을 칭량하여 조직의 건조 중량을 측정하였다. 조직을 L-시스테인과 PBE 완충액으로 제조된 파파인으로 분해 하였다. PBE 완충액은 500 ㎖ dH2O에 7.1 g Na2HPO4 및 1.86 g Na2EDTA를 용해하여 제조하였으며, pH는 HCl을 이용하여 6.5로 조정하였다. 그 후, 완충액을 여과 멸균 처리하고 4℃에서 보관하였다. 분해를 위해 PBE 완충액 20 ㎖에 L-시스테인 24.2g을 용해시키고 여과 멸균 처리하였다. TB 주사기와 바늘을 이용하여 상기 용액에 멸균 파파인 원액 0.1 ㎖를 첨가하였다. 샘플에 제조된 파파인 용액 1 ㎖를 첨가한 후, 펠렛 막자를 이용하여 조직 샘플을 박편으로 분쇄하였다. 충분히 균질화된 샘플을 60℃의 항온수조에서 16시간동안 보관하였다.Separated tissue samples were placed in pre-weighed clean Eppendorf tubes and rapidly frozen in liquid nitrogen. The tissue was stored at -80 DEG C and then lyophilized for 2 to 3 days. The dried sample was then weighed to determine the dry weight of the tissue. Tissue was digested with papain made of L-cysteine and PBE buffer. The PBE buffer was prepared by dissolving 7.1 g Na 2 HPO 4 and 1.86 g Na 2 EDTA in 500 mL dH 2 O and the pH was adjusted to 6.5 using HCl. The buffer was then filter sterilized and stored at &lt; RTI ID = 0.0 &gt; 4 C. &lt; / RTI &gt; For decomposition, 24.2 g of L-cysteine was dissolved in 20 ml of PBE buffer and filtered sterilized. 0.1 ml of a sterile papain stock solution was added to the solution using a TB syringe and a needle. After adding 1 ml of the papain solution prepared in the sample, the tissue sample was pulverized with flakes using a pellet pestle. The sufficiently homogenized sample was stored in a constant temperature water bath at 60 DEG C for 16 hours.

11.2. 글리코사미노글리칸(glycosaminoglycans, GAG) 분석 11.2. Analysis of glycosaminoglycans (GAG)

시스테인 0.0875 g을 PBE 50 ㎖에 용해시키고, 콘드로이틴 설페이트 50 mg을 상기 시스테인이 첨가된 PBE 용액 1 ㎖에 용해하여 콘드로이틴 설페이트 원액을 제조하였다. 워킹 스탁(working stock)은 콘드로이틴 설페이트 원액 25㎕을 상기 시스테인이 첨가된 PBE 용액 12.5 ㎖에 희석하여 제조하였다. 디메틸메틸렌 블루(DMMB) 염료는 글리신 3.04 g, NaCl 2.37 g 및 0.1M HCl 95 ㎖ 및 dH2O 905 ㎖를 첨가하여 제조하였다. 상기 용액에 DMMB 16 mg를 첨가하고, 자력 교반기를 사용하여 용해하였다. pH는 진한 HCl을 사용하여 3으로 조정하였다. 3 ㎖ 일회용 플라스틱 큐벳에서 파파인 분해 샘플 20 ㎕, dH2O 80 ㎖를 DMMB 용액 2.5 ㎖과 혼합하였으며, 분광 광도계(Beckman Coulter)를 사용하여 525 ㎚에서 흡광도를 측정하였다. 샘플은 표준 콘드로이틴 설페이트 용액(콘드로이틴 설페이트 100 ㎍을 포함하는 시스테인이 첨가된 PBE 용액 1㎖) 0 내지 60 ㎕의 측정값을 이용하여 보외법(extrapolation) 으로 분석하였다.0.0875 g of cysteine was dissolved in 50 ml of PBE, and 50 mg of chondroitin sulfate was dissolved in 1 ml of the cysteine-added PBE solution to prepare a stock solution of chondroitin sulfate. A working stock was prepared by diluting 25 μl of the stock solution of chondroitin sulfate with 12.5 ml of the cysteine-added PBE solution. The dimethylmethylene blue (DMMB) dye was prepared by adding 3.04 g of glycine, 2.37 g of NaCl and 95 ml of 0.1 M HCl and 905 ml of dH2O. To this solution was added 16 mg of DMMB and dissolved using a magnetic stirrer. The pH was adjusted to 3 using concentrated HCl. In a 3 ml disposable plastic cuvette, 20 μl of papain digested sample, 80 ml of dH 2 O was mixed with 2.5 ml of DMMB solution, and the absorbance was measured at 525 nm using a spectrophotometer (Beckman Coulter). Samples were analyzed by extrapolation using a standard chondroitin sulfate solution (1 ml of cysteine-added PBE solution containing 100 占 퐂 of chondroitin sulfate) and a measurement of 0 to 60 占 퐇.

11.3 콜라겐 분석11.3 Collagen analysis

파파인 분해 샘플 100 ㎕와 6M HCl 900 ㎕를 혼합하여 밀봉 가능한 2 ㎖ 마이크로튜브에 넣고 110 내지 120℃의 가열 블록(heating block)에서 가수분해하였다. 100 μl of papain digested sample and 900 μl of 6M HCl were mixed and placed in a sealable 2 ml microtube and hydrolyzed in a heating block at 110 to 120 ° C.

먼저, dH2O 250 ㎖에 NaOH 17 g, 시트르산 모노하이드레이트 25 g, 소디움 아세테이트 트리하이드레이트 60 g 및 빙초산 60 ㎖를 첨가하였고, 상기 용액에 dH2O를 넣어 총 부피가 500㎖가 되도록 완충액을 제조하였다. 상기 완충용액에 이소프로판올 150 ㎖, dH2O 100 ㎖ 및 톨루엔 다섯 방울을 추가로 첨가하였다. 진한 HCl을 사용하여 pH를 6으로 조정하였다.First, prepare a 17 g NaOH, buffer, citric acid monohydrate 25 g, sodium acetate trihydrate and 60 g glacial acetic acid was added to 60 ㎖, put dH 2 O to the solution a total volume so that 500㎖ in dH 2 O 250 ㎖ Respectively. To the buffer solution, 150 ml of isopropanol, 100 ml of dH 2 O and five drops of toluene were further added. The pH was adjusted to 6 using concentrated HCl.

상기 산 가수분해된 파파인 분해 샘플을 메틸 레드 두 방울과 혼합하고, 2.5M NaOH 약 2 ㎖, 0.5 M HCl 두세 방울 및 0.5 M NaOH 한두 방울로 중화시켰다. 중화된 샘플에 dH2O 넣어 부피가 3 ㎖이 되도록 희석하였다. 희석된 샘플 약 1 ㎖를 분석하기 전에 새 튜브로 옮겼다. 그 후, 샘플을 새로 제조한 클로라민(Chloramine) T 용액(클로라민 T 0.705 g을 포함하는 pH 6의 완충액 40 ㎖ 및 이소프로판올 5 ㎖의 혼합용액) 0.5 ㎖과 혼합하고, 실온에서 20분간 반응시켰다. 샘플을 새로 제조한 pDAB 용액(이소프로판올 30 ㎖. 60% 파라-디메틸아미노벤즈알데하이드 7.5 g 및 과염소산 용액 13 ㎖의 혼합용액) 0.5 ㎖와 혼합하고, 60℃ 항온수조에서 30분간 반응시킨 후 얼음을 사용하여 냉각하였다. 3 ㎖ 일회용 플라스틱 큐벳에서 분광 광도계(Beckman Coulter)를 이용하여 550 ㎚에서 흡광도를 측정하였다. 샘플의 흡광도는 0 내지 700 ㎕의 표준 하이드록시프롤린 용액(10㎍/㎖)에서 하이드록시프롤린 표준과 비교하였다.The acid hydrolyzed papain digested sample was mixed with two drops of methyl red and neutralized with two drops of 2.5 M NaOH, two drops of 0.5 M HCl and one or two drops of 0.5 M NaOH. The neutralized sample was diluted with dH 2 O to a volume of 3 ml. Approximately 1 ml of the diluted sample was transferred to a new tube prior to analysis. Thereafter, the sample was mixed with 0.5 ml of freshly prepared Chloramine T solution (40 ml of a buffer solution of pH 6 containing 0.705 g of chloramine T and 5 ml of isopropanol), and the mixture was reacted at room temperature for 20 minutes. The sample was mixed with 0.5 ml of a freshly prepared pDAB solution (30 ml of isopropanol, 7.5 g of 60% para-dimethylaminobenzaldehyde and 13 ml of perchloric acid solution), reacted in a constant temperature water bath at 60 ° C for 30 minutes, Lt; / RTI &gt; Absorbance was measured in a 3 ml disposable plastic cuvette using a spectrophotometer (Beckman Coulter) at 550 nm. The absorbance of the sample was compared to the hydroxyproline standard in a standard hydroxyproline solution (10 μg / ml) from 0 to 700 μl.

12. 통계 분석12. Statistical Analysis

모든 생화학적 데이터는 평균 ± 표준 편차로 나타내었다. 단면적(CSA) 분석을 위해서 GraphPad Prism 6에 의해 설정된 데이터로부터 이상치(outliers)를 결정하고 제거하였으며, 모든 연령대의 야생형(WT) 및 mdx 마우스에 있어서 CSA의 평균 및 분포를 분석하였다. 통계적 유의성은 GraphPad Prism 6 통계 소프트웨어를 사용하여 Tukey의 다중 비교 검정(Tukey's multiple comparison tests)으로 양측 스튜던트 t-검정(two-tailed unpaired Student's t-test) 또는 단일 요인 분석(ANOVA, single-factor analysis of variance)으로 판단하였다.All biochemical data are presented as means ± SD. Outliers were determined and removed from the data set by GraphPad Prism 6 for cross-sectional area (CSA) analysis and the mean and distribution of CSA in wild-type (WT) and mdx mice of all ages were analyzed. Statistical significance was assessed using two-tailed unpaired Student's t-test or single-factor analysis (ANOVA) with Tukey's multiple comparison tests using GraphPad Prism 6 statistical software. variance).

<결과><Result>

1. 생체외 Bu1. In vitro Bu 44 ManNAc 효과 분석ManNAc effect analysis

1.1. 경로 분석1.1. Path analysis

먼저 하이브리드 분자인 Bu4ManNAc의 TGF-β 및 NF-κB 경로 조절에서의 역할을 확인하고자 생체외(in vitro) 시스템에서 TGF-β 및 NF-κB 경로 조절을 분석하였다. Bu4ManNAc가 실제로 TGF-β 및 NF-κB 경로를 하향 조절하는지를 입증하기 위한 모델로서 C2C12 세포주를 이용하였다. C2C12 세포주에서 TGF-β 및 NF-κB 모두 하향 조절됨을 확인하였으며, 3T3 세포주에서는 NF-κB 경로 조절만을 확인하였다.First, we examined TGF-β and NF-κB pathway regulation in vitro in order to confirm the role of the hybrid molecule Bu 4 ManNAc in TGF-β and NF-κB pathway regulation. The C2C12 cell line was used as a model to demonstrate that 4 &lt; RTI ID = 0.0 &gt; ManNAc &lt; / RTI &gt; actually down regulated the TGF-beta and NF-kB pathways. In the C2C12 cell line, both TGF-β and NF-κB were down-regulated, and only the NF-κB pathway regulation was observed in the 3T3 cell line.

본 발명에서는 루시퍼라제 리포터 기반 시스템을 이용하여 C2C12 마우스 세포주에서 두 경로가 현저하게 억제되는 것을 입증하였다. 초기에는 다양한 처리에 따른 세포수의 차이를 보완하기 위해 단백질 농도를 이용한 표준화를 수행하였다. 그러나 실험결과 이러한 차이가 경미한 차이에 불과하여, 표준화는 필요하지 않는 것으로 판단하였다.The present invention demonstrates that two pathways are significantly inhibited in a C2C12 mouse cell line using a luciferase reporter based system. At the beginning, standardization using protein concentration was performed to compensate for differences in cell numbers due to various treatments. However, as a result of the experiment, it was judged that the standardization is not necessary because the difference is only a slight difference.

Bu4ManNAc의 처리에 대한 TGF-β 경로 및/또는 NF-κB의 조절을 확인하고자, C2C12 세포와 3T3를 사용하여 루시퍼라제 분석을 수행하였다.Luciferase assays were performed using C2C12 cells and 3T3 to confirm the regulation of the TGF-beta pathway and / or NF-kB for the treatment of this 4- ManNAc.

초기에는, 경로의 조절을 실시간 평가하기 위해 시간에 따라 분석하였다. Bu4ManNAc 처리 후 24시간 후에 C2C12 세포에서 TGF-β 경로 및 NF-κB 경로가 현저하게 나타났으며, Bu4ManNAc 처리 후 24시간 후 3T3 세포에서 NF-κB 경로의 하향조절 역시 가장 현저하게 나타남을 확인하였다(도 2). Initially, time-dependent analysis of pathway regulation was performed in real-time. The TGF-β pathway and the NF-κB pathway were markedly elevated in C2C12 cells 24 hours after the 4- ManNAc treatment, and the down-regulation of the NF-κB pathway was also most prominent in 3T3 cells 24 hours after Bu 4 ManNAc treatment (Fig. 2).

이후 하이브리드 분자인 Bu4ManNAc의 구성성분인 부틸레이트(butylate)와 아세틸-만노사민(ManNAc)이 TGF-β 경로 또는 NF-κB 경로 조절에 미치는 영향을 확인하고자, 무수 부티르산, ManNAc, 무수 부티르산과 ManNAc의 혼합물 및 하이브리드 분자인 Bu4ManNAc를 각각 처리 하여 C2C12 세포에서 TGF-β 경로 및 NF-κB 경로의 조절을 비교 평가하였다. 상기 TGF-β 경로와 NF-κB 경로 모두 Bu4ManNAc에 의해 억제되지만, 두 경로에서 조절에서 차이가 있었다. TGF-β는 부티레이트 분자를 포함하는 무수 부티르산, 무수 부티르산와 ManNAc의 혼합물 또는 Bu4ManNAc을 처리하는 경우에만 크게 억제됨을 확인하였다(도 3A). 아마도, 이러한 효과의 대부분은 주요 지지체(scaffold)에서 방출된 부티레이트 분자에 의한 것인 것으로 판단된다. 한편, C2C12 세포에서는 Bu4ManNAc 처리한 세포에서만 NF-κB가 현저하게 하향 조절되었다(도 3B). 다시 말하면, 전체 하이브리드 분자(Bu4ManNAc)만이 NF-κB 전사의 감소 시킴을 확인하였다.In order to examine the effect of butylate and acetyl-mannosamine (ManNAc), which are components of Bu 4 ManNAc, on the TGF-β pathway or NF-κB pathway, anhydrous butyric acid, ManNAc, And ManNac, and Bu 4 ManNAc, a hybrid molecule, were compared, respectively, to evaluate the regulation of TGF-β pathway and NF-κB pathway in C2C12 cells. Both the TGF-β pathway and the NF-κB pathway were inhibited by Bu4ManNAc, but there was a difference in regulation in both pathways. It was confirmed that TGF-β was greatly inhibited only when a mixture of anhydrous butyric acid, anhydrous butyric acid and ManNAc containing Buutyrate molecules or Bu 4 ManNAc (FIG. 3A). Perhaps most of these effects are attributed to the butyrate molecules released from the main scaffold. On the other hand, in C2C12 cells, NF-κB was significantly down-regulated only in Bu 4 ManNAc-treated cells (FIG. 3B). In other words, only the entire hybrid molecule (Bu 4 ManNAc) was found to reduce NF-KB transcription.

1.2. 개체 더블링에 대한 Bu4ManNAc의 영향1.2. Impact of Bu4ManNAc on object doubling

다음으로, 본 발명에서 제조한 단사슬 지방산 헥소사민(short chain fatty acid hexosamine,SCFAH)인 Bu4ManNAc의 잠재적인 독성과 증식률에 미치는 영향을 평가하였다. 150 μM 농도의 Bu4ManNAc를 세포에 처리할 때 세포의 밀도가 부족한 경우 상당한 세포 사멸이 일어났다. 따라서 약물처리 전에 세포가 조직 배양 접시를 채우도록 하여 세포 독성 효과를 크게 감소시켰다. Next, the effect on the potential toxicity and growth rate of Bu 4 ManNAc, short chain fatty acid hexosamine (SCFAH) prepared in the present invention, was evaluated. Significant cell death occurred when the cell density was insufficient when treating Bu 4 ManNAc at a concentration of 150 μM. Thus, the cells were allowed to fill the tissue culture dish before drug treatment, thus greatly reducing the cytotoxic effect.

다음으로 Bu4ManNAc의 처리에 따른 C2C12 세포의 더블링 타임을 확인하였다. 그 결과 C2C12 세포에 Bu4ManNAc을 처리하면 증식 속도가 약 2.5배 감소함을 확인하였다(도 4). 더블링 타임의 초기 증가 후 세포의 빠른 회복과 낮은 독성으로 밀집도가 높은(fairly confluent) 단일층이 얻어지는 것을 고려하여, 다음으로 듀센형 근디스트로피(Duchenne muscular dystrophy, DMD)모델인 mdx 마우스 모델을 이용하여 DMD의 다양한 병리를 저해하는 Bu4ManNAc의 영향을 평가하였다.Next, the doubling time of C2C12 cells according to the treatment of Bu 4 ManNAc was confirmed. As a result, it was confirmed that when the Bu 4 ManNAc was treated with C2C12 cells, the proliferation rate was reduced by about 2.5 times (FIG. 4). Considering that a fairly confluent monolayer is obtained due to the rapid recovery of cells and low toxicity after the initial increase of doubling time, next, using the mdx mouse model of Duchenne muscular dystrophy (DMD) The effect of Bu4ManNAc, which inhibits various pathologies of DMD, was evaluated.

2. mdx 마우스 모델에서 Bu4ManNAc의 효과 2. Effect of Bu4ManNAc on mdx mouse model

2.1. 웨스턴 블롯2.1. Western blot

동물 모델에서 Bu4ManNAc의 생체내 효과를 판단하였다. 마우스는 7주부터 시작하여 4.5주간 매일 복강내 주사로 처리하였다. 웨스턴 블롯은 전경골근을 이용하여 수행하였다(도 5). 비하이클 대조군과 비교하여 Bu4ManNAc 처리 마우스에서 IKKα 단백질의 발현이 감소함을 확인하였다. IKKα는 IκB의 인산화에 관여하며, IκB는 핵으로 전위되어 표적 유전자를 전사하는 NF-κB의 방출을 유도한다. 그러나, NF-κB의 절대량은 비하이클 대조군과 Bu4ManNAc 처리된 마우스에서 동일하였다. 예측한 바와 같이, NF-κB 경로는 야생형 마우스보다 mdx 마우스에서 발현이 증가함을 확인하였다. In vivo effects of Bu 4 ManNAc were determined in animal models. Mice were treated with intraperitoneal injection starting at week 7 and daily for 4.5 weeks. Western blotting was performed using the tibialis anterior (Fig. 5). It was confirmed that the expression of IKK [alpha] protein was decreased in Bu 4 ManNAc-treated mice as compared with the non-hepatic control group. IKKα is involved in the phosphorylation of IκB, and IκB induces the release of NF-κB, which translocates to the nucleus and transcribes the target gene. However, the absolute amount of NF-κB was the same in non-hepatic control and Bu 4 ManNAc-treated mice. As expected, the NF-κB pathway was found to increase expression in mdx mice over wild-type mice.

예기치 않게도, 다량의 활성화된 Smad3가 야생형 마우스에서 확인하였고, Bu4ManNAc을 처리하면 TGF-β경로에서 활성화되는 포스포-Smad3(Ser423/425)의 단백질 발현 수준이 감소하였다. 따라서 Bu4ManNAc이 마우스 근육세포에서 TGF-β경로를 하향 조절함을 확인하였다.Unexpectedly, a large amount of activated Smad3 was found in wild-type mice, and treatment with Bu 4 ManNAc reduced the level of protein expression of phospho-Smad3 (Ser423 / 425), which is activated in the TGF-beta pathway. Thus, it was confirmed that Bu 4 ManNAc down-regulates the TGF-β pathway in mouse muscle cells.

2.2. 섬유화 및 염증과 관련된 유전자의 qPCR2.2. QPCR of genes related to fibrosis and inflammation

다음으로, Bu4ManNAc이 섬유화 및 염증과 관련된 유전자의 전사 수준에 미치는 영향을 확인하였다. SPARC, CTGF 및 α-SMA는 섬유화와 관련되는 유전자이다. Bu4ManNAc을 처리할 때 이들 유전자의 하향 조절이 나타나는 경향이 있었다.Next, we examined the effect of Bu 4 ManNAc on transcription levels of genes related to fibrosis and inflammation. SPARC, CTGF and α-SMA are genes involved in fibrosis. These 4 genes were down-regulated when ManNAc was treated.

또한, 염증 관련 유전자는 CXCL1, s100A8, IL-1α, IL-1β, IκBα 및 RANTES의 발현 수준을 확인한 결과, Bu4ManNAc 처리한 마우스에서 IL-1α와 RANTES 유전자의 하향 조절이 나타나는 경향이 있었다(도 6). In addition, the expression level of CXCL1, s100A8, IL-1α, IL-1β, IκBα and RANTES was examined in the inflammation-related gene, and the down-regulation of IL-1α and RANTES gene tended to be observed in Bu 4 ManNAc- 6).

3. 생화학 분석3. Biochemical analysis

다음으로 Bu4ManNAc가 마우스의 근육 콜라겐 및 글리코사미노글리칸(GAG) 함량에 미치는 영향을 확인하고자, 마우스 전경골근과 사두근에서 콜라겐과 글리코사미노글리칸(GAG) 함량을 측정하였다. 도 7A에서 알 수 있는 바와 같이, mdx 마우스의 콜라겐 함량은 야생형의 콜라겐 함량보다 높은 경향이 있음을 확인하였다. Bu4ManNAc 약물을 처리하면 mdx 마우스의 콜라겐 함량이 야생형 마우스와 유사한 수준으로 감소하는 경향을 가짐을 확인하였다. 이는 Bu4ManNAc 약물이 DMD의 근육의 섬유화 증상과 연관된 콜라겐 합성과 축적을 억제하는 것을 시사한다. Next, the contents of collagen and glycosaminoglycan (GAG) were measured in the mouse tibialis and quadriceps to examine the effect of Bu 4 ManNAc on the muscle collagen and glycosaminoglycan (GAG) contents in mouse. As can be seen in Figure 7A, the collagen content of mdx mice tended to be higher than the wild type collagen content. Treatment of this 4 ManNAc drug has shown that the collagen content of mdx mice tends to decrease to similar levels as wild-type mice. This suggests that Bu 4 ManNAc drugs inhibit collagen synthesis and accumulation associated with fibrosis symptoms of DMD muscle.

mdx 마우스와 야생형 마우스에서 발생할 수 있는 GAG 함량의 차이를 평가하기 위해 DMMB 분석법을 사용하여 GAG 함량을 측정하였다(도 7B). 일반적으로, mdx 마우스는 GAG 함량이 높은 경향이 있고, 이러한 고농도의 프로테오글리칸과 당단백질은 근위축증으로 인한 것일 수 있다.The GAG content was determined using DMMB assay to assess differences in GAG content that could occur in mdx and wild-type mice (Fig. 7B). In general, mdx mice tend to have high GAG content, and these high levels of proteoglycans and glycoproteins may be due to muscular dystrophy.

4.5주간 Bu4ManNAc 처리한 마우스는 야생형 마우스에서 확인된 수준에 이를 정도로 GAG 수준이 감소하였다. 4.5 week-old Bu 4 ManNAc-treated mice showed a decrease in GAG levels to a level that was found in wild-type mice.

4. 조직 분석4. Organizational Analysis

상기에서 Bu4ManNAc가 콜라겐 축적을 억제함을 확인하였는바, 직접적으로 Bu4ManNAc가 섬유화를 억제함을 확인하고자, 피크로시리우스 레드(Picrosirius red) 염색을 수행하였다(도 8A). 세 개의 임의의 현미경 시야에서의 섬유성 영역의 측정결과는 Bu4ManNAc가 섬유화를 감소시킴을 확인하였다. 이는 상기의 생화학적 결과를 뒷받침한다(도 8B). 야생형은 섬유화가 낮았고, mdx 마우스는 섬유화가 더 높은 경향이 있었다. 약물을 처리하면 근위축증 마우스의 섬유화 수준이 낮아지며, 이는 콜라겐 침착을 유도하는 섬유화 경로가 감소되었음을 입증한다. Bu 4 ManNAc inhibited collagen accumulation. In order to confirm that Bu 4 ManNAc directly inhibited fibrosis, Picrosirius red staining was performed (FIG. 8A). Measurement of fibrous regions in three arbitrary microscopic fields confirmed that Bu 4 ManNAc reduced fibrosis. This supports the above biochemical results (Fig. 8B). Wild type had low fibrosis and mdx mouse had higher fibrosis. Treatment of the drug lowers the level of fibrosis in the muscular dystrophy mice, demonstrating a decrease in the fibrosis pathway leading to collagen deposition.

결론적으로, Bu4ManNAc 처리된 마우스는 비하이클에 비해 콜라겐 염색이 감소되었고, 이는 Bu4ManNAc가 아마도 TGF-β 경로를 조절함으로써 섬유화를 예방함을 시사한다.In conclusion, Bu 4 ManNAc-treated mice showed reduced collagen staining compared to non-hepatic, suggesting that Bu 4 ManNAc probably prevents fibrosis by modulating the TGF-β pathway.

생화학 및 염색 결과를 확인하고 핵의 위치와 양을 추가적으로 관찰하기 위해 헤마톡실린과 에오신 염색을 수행하였다. 도 9에서 알 수 있는 바와 같이, 비하이클 처리한 mdx 마우스에는 야생형 마우스에서 보다 근육 섬유화가 현저하게 증가하였으나, Bu4ManNAc로 처리하면 섬유화가 감소하여 야생형 마우스와 유사하게 유지되었다. 전반적으로, 조직 분석 결과는 생화학 분석 결과를 뒷받침한다.Hematoxylin and eosin staining were performed to confirm biochemical and staining results and to observe additionally the location and amount of nuclei. As can be seen in FIG. 9, the nondeflexed mdx mice showed a marked increase in muscle fibrosis as compared with wild type mice, but treatment with Bu 4 ManNAc decreased fibrosis and remained similar to wild type mice. Overall, tissue analysis results support biochemical analysis results.

또한, 근육 비대에 대한 Bu4ManNAc의 영향을 확인하고자, 근섬유의 단면적을 측정하여 빈도 도표를 작성하였다(도 9B). 히스토그램에 가우시안(Gaussian) 곡선에서 mdx 마우스에서 근섬유 단면적이 높게 측정되어 근육 비대를 가짐을 확인하였으며, Bu4ManNAc를 처리할 경우 mdx 보다 근육 비대가 감소하여 Bu4ManNAc가 손상된 근섬유막과 관련되는 근육 비대를 예방할 수 있음을 확인하였다.In order to confirm the effect of Bu 4 ManNAc on muscle hypertrophy, a cross-sectional area of the muscle fiber was measured to prepare a frequency chart (FIG. 9B). Was confirmed to be a muscle fiber cross-sectional area measurements increased in mdx mouse in a Gaussian (Gaussian) curves in the histogram having a muscle hypertrophy, muscle when dealing with Bu 4 ManNAc Muscular hypertrophy down from mdx in relation to the muscle fibers are Bu 4 ManNAc damaged film Hypertrophy, and hypertrophy.

다음으로 Bu4ManNAc의 근육손상 억제 효과를 확인하고자 에반스 블루 염료를 사용하여 근육 손상 정도를 확인하였다. 조직의 근육 손상과 근육 침투성을 육안으로 검사하기 위해서 근육을 분리하기 전날에 에반스 블루(Evans blue) 염료를 복강내 주사하였다. 에반스 블루 염료는 골격근으로 누출되어 적당히 흥분되면 형광을 나타내어 근위축증 결과로서 근섬유막 투과의 정도를 관찰할 수 있다. 하나의 근육 내부의 여러 위치에서 근육 손상을 확인하기 위해서 근육의 길이에 따른 여러 가지 단면을 이용하였다(도 10). mdx 마우스의 대부분의 영역에서 에반스 블루 염료의 상당한 침투가 관찰되지만, Bu4ManNAc 처리 마우스는 모든 영역에서 에반스 블루의 형광이 현저하게 적게 나타났다. 이와는 달리, 야생형 근육은 mdx 마우스에 비해 형광을 거의 나타내지 않았지만, 근주막(perimysium)은 높은 비특이적인 형광을 나타냈다. 즉 Bu4ManNAc를 매일 처리하면 mdx 마우스의 근육에서 골격근 손상이 감소함을 확인하였다.Next, to confirm the inhibitory effect of Bu 4 ManNAc on muscle damage, the degree of muscle damage was confirmed using Evans blue dye. Evans blue dye was intraperitoneally injected the day before muscle separation to visually inspect muscle damage and muscle permeability of the tissue. Evans blue dye leaks into the skeletal muscle and, if moderately excited, displays fluorescence and can observe the degree of muscle fiber permeability as a result of atrophy. Various cross-sections along the length of the muscle were used to identify muscle damage at various locations within one muscle (Fig. 10). Significant infiltration of Evans blue dye was observed in most areas of the mdx mouse, whereas the Bu 4 ManNAc-treated mice showed significantly less fluorescence of Evans blue in all areas. In contrast, wild-type muscles showed little fluorescence compared to mdx mice, but perimysium showed high nonspecific fluorescence. That is, daily treatment of Bu4ManNAc reduced skeletal muscle damage in the muscles of mdx mice.

5. 혈액 분석 5. Blood analysis

근육손상 정도를 평가하고자 혈청 중 아스파테이트 아미노트랜스퍼라아제와 크레아틴 키나아제의 농도를 측정하였다. 상기 아스파테이트 아미노트랜스퍼라아제 및 크레아틴 키나아제는 근육의 손상 정도에 따라 혈중 농도가 증가하는 것으로 알려져 있다. 한편, 아스파테이트 아미노트랜스퍼라아제는 간 손상으로 인해 증가하는 경향이 있다. 따라서, 간 손상으로 인한 아스파테이트 아미노트랜스퍼라아제의 농도 증가를 분리하기 위해 아스파테이트 아미노트랜스퍼라아제의 측정값과 크레아틴 키나아제 측정값을 비교 분석하였다.The levels of aspartate aminotransferase and creatine kinase in serum were measured to evaluate muscle damage. It is known that aspartate aminotransferase and creatine kinase increase in blood concentration depending on degree of muscle damage. On the other hand, aspartate aminotransferase tends to increase due to liver damage. Therefore, in order to isolate increase in the concentration of aspartate aminotransferase due to liver damage, the measured value of aspartate aminotransferase and the measured value of creatine kinase were compared and analyzed.

혈청 분석에 따르면, 야생형 마우스는 낮은 농도의 아스파테이트 아미노트랜스퍼라아제와 크레아틴 키나아제를 갖지만, mdx 마우스의 아스파테이트 아미노트랜스퍼라아제와 크레아틴 키나아제 농도는 야생형 마우스보다 수 배 높았다. Bu4ManNAc를 처리하면 아스파테이트 아미노트랜스퍼라아제 및 크레아틴 키나아제의 농도가 감소함을 확인하였다. 이는 약물이 간 독성이 없으면서 근육 손상을 감소하는 것을 시사한다(도 11B). 사용된 모든 그룹의 샘플 수는 n=8이었다.According to serum analysis, wild-type mice had low concentrations of aspartate aminotransferase and creatine kinase, while aspartate aminotransferase and creatine kinase concentrations in mdx mice were several times higher than wild-type mice. Treatment of Bu 4 ManNAc showed reduced levels of aspartate aminotransferase and creatine kinase. This suggests that the drug reduces muscle damage without liver toxicity (FIG. 11B). The number of samples in all groups used was n = 8.

요약하면, 본 발명에서 Bu4ManNAc가 생체외 및 생체내에서 근육의 섬유화 또는 염증을 억제함을 확인하였다. Bu4ManNAc는 헥소사민 지지체로부터 방출된 부티레이트 분자에 의해 TGF-β 경로를 하향 조절하는 반면에, 완전한 전체 분자가 존재하는 경우에만 NF-κB 경로를 하향 조절하였다. 또한, PCR 및 웨스턴 블롯(Western blot) 분석을 통해 섬유화 및 염증 관련 유전자와 단백질의 발현이 감소함을 확인하였다. 특히, IKKα 및 포스포-Smad3 단백질의 농도는 약물을 처리하면 감소하였다. 전사 수준에서, SPARC, CTGF 및 α-SMA 등 섬유화에 관여하는 유전자가 Bu4ManNAc 처리시에 하향 조절되는 것을 확인하였다. IL-1α와 RANTES의 염증 관련 유전자에서 하향 조절은 되었다. In summary, it has been confirmed in the present invention that Bu 4 ManNAc inhibits fibrosis or inflammation of muscles in vitro and in vivo. This 4 ManNAc down-regulated the TGF-β pathway by the butyrate molecule released from the hexosaminic support, while down-regulating the NF-κB pathway only when complete whole molecules were present. In addition, PCR and Western blot analysis confirmed that expression of fibrosis and inflammation related genes and proteins was decreased. In particular, the concentrations of IKKa and phospho-Smad3 protein decreased with treatment of the drug. At the transcription level, genes involved in fibrosis such as SPARC, CTGF and α-SMA were down-regulated in Bu 4 ManNAc treatment. IL-1α and RANTES were down-regulated in inflammation-related genes.

Bu4ManNAc 처리에 의한 섬유화 감소를 입증할 수 있는 다른 증거는 비하이클 투여 마우스에 비해, 전경골근 및 사두근의 콜라겐 함량이 감소된다는 점이다. 화학 염색과 정량화를 통해 이를 확인하였다. 염증 감소를 입증하는 간접적인 증거는 약물 투여된 마우스 근육의 근육 손상 및 비대가 감소된 것이다. Another evidence to demonstrate the reduction of fibrosis by this 4 ManNAc treatment is that the collagen content of the tibialis and quadriceps muscles is reduced compared to the niacin-treated mice. This was confirmed by chemical staining and quantification. Indirect evidence of reduced inflammation is reduced muscle damage and hypertrophy of drug-administered mouse muscle.

구체적으로 혈청 분석 결과 아스파테이트 아미노트랜스퍼라아제와 크레아틴 키나아제의 농도가 대조군에 비해 약물 처리된 마우스에서 야생형 마우스의 수준과 유사할 정도로 감소하였다. 또한, 에반스 블루(Evans blue) 염료 형광 분석은 염료 침투 수준이 크게 감소하는 것을 보여주었고, 그리고 근육섬유의 단면적 측정 결과 Bu4ManNAc가 처리된 마우스에서 근육 단면적이 감소하여 비대가 감소함을 보여주었다. 이는 약물 처리에 인해 근육 손상이 실제로 감소되었음을 시사한다.Specifically, serum levels of aspartate aminotransferase and creatine kinase were decreased to a level similar to that of wild-type mice in drug-treated mice compared to the control group. In addition, Evans blue dye fluorescence analysis showed a significant decrease in dye penetration level, and cross-sectional measurement of muscle fiber showed that the muscle cross-sectional area decreased and hypertrophy decreased in mice treated with Bu 4 ManNAc . This suggests that drug treatment actually reduced muscle damage.

따라서 본 발명의 Bu4ManNAc는 근육의 섬유화 및/또는 염증을 억제하고 근육 비대와 손상을 감소시켜 예상보다 낮은 용량에도 불구하고 mdx 마우스에서 근디스트로피의 병리학적 증세를 억제할 수 있음을 확인하였다. Thus, the inventive Bu 4 ManNAc inhibits muscle fibrosis and / or inflammation and reduces muscle hypertrophy and damage, thereby confirming that the mdx mouse can inhibit the pathology of the dystrophy despite lower than expected doses.

<110> Soonchunhyang University Industry Academy Cooperation Foundation <120> Composition for preventing or treating of muscular dystrophy comprising Per-butanoylated N-acetyl-D-mannosamine <130> DP20170233 <150> KR 10-2017-0081315 <151> 2017-06-27 <160> 10 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> SPARC forward primer <400> 1 gctgtgttgg aaacggagtt g 21 <210> 2 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> SPARC backward primer <400> 2 cttgccatgt gggttctgac t 21 <210> 3 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CTGF forward primer <400> 3 gtgccagaac gcacactg 18 <210> 4 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CTGF backward primer <400> 4 ccccggttac actccaaa 18 <210> 5 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> alpha SMA forward primer <400> 5 atcgtccacc gcaaatgc 18 <210> 6 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> alpha SMA backward primer <400> 6 aaggaactgg aggcgctg 18 <210> 7 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CXCL1 forward primer <400> 7 gcacccaaac cgaagtcata 20 <210> 8 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CXCL1 backward primer <400> 8 tggggacacc ttttagcatc 20 <210> 9 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> S100a8 forward primer <400> 9 tgaactggag aaggccttga 20 <210> 10 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> S100a8 backward primer <400> 10 attctgtaga catatccagg g 21 <110> Soonchunhyang University Industry Academy Cooperation Foundation <120> Composition for preventing or treating of muscular dystrophy          comprising Per-butanoylated N-acetyl-D-mannosamine <130> DP20170233 <150> KR 10-2017-0081315 <151> 2017-06-27 <160> 10 <170> KoPatentin 3.0 <210> 1 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> SPARC forward primer <400> 1 gctgtgttgg aaacggagtt g 21 <210> 2 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> SPARC backward primer <400> 2 cttgccatgt gggttctgac t 21 <210> 3 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CTGF forward primer <400> 3 gtgccagaac gcacactg 18 <210> 4 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CTGF backward primer <400> 4 ccccggttac actccaaa 18 <210> 5 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> alpha SMA forward primer <400> 5 atcgtccacc gcaaatgc 18 <210> 6 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> alpha SMA backward primer <400> 6 aaggaactgg aggcgctg 18 <210> 7 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CXCL1 forward primer <400> 7 gcacccaaac cgaagtcata 20 <210> 8 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CXCL1 backward primer <400> 8 tggggacacc ttttagcatc 20 <210> 9 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> S100a8 forward primer <400> 9 tgaactggag aaggccttga 20 <210> 10 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> S100a8 backward primer <400> 10 attctgtaga catatccagg g 21

Claims (7)

하기의 화학식1로 표현되는 퍼-부타노일레이티드 N-아세틸-D-만노사민(Per-butanoylated N-acetyl-D-mannosamine, Bu4ManNAc) 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염을 포함하는 근디스트로피(muscular dystrophy, MD)의 예방 또는 치료용 약학적 조성물.
[화학식 1]
Figure pat00004
The present invention relates to a method for the treatment of muscular dystrophy comprising per-butanoylated N-acetyl-D-mannosamine (Bu4ManNAc) or a pharmaceutically acceptable salt thereof represented by the following formula muscular dystrophy, &lt; RTI ID = 0.0 &gt; MD). &lt; / RTI &gt;
[Chemical Formula 1]
Figure pat00004
제 1항에 있어서,
상기 근디스트로피는 듀센형(Duchenne) 근디스트로피, 벡커형(Becker) 근디스트로피, 지대형(limb-girdle) 근디스트로피, 안면견갑상완(facioscapulohumeral) 근디스트로피, 눈인두(oculopharyngeal) 근디스트로피 또는 근육긴장(myotonia) 근디스트로피인 약학적 조성물.
The method according to claim 1,
The atrophic stropy may be classified as Duchenne stiff, Becker stiff, limb-girdle stiff, facioscapulohumeral stiff, oculopharyngeal stiff or muscle tension myotonia) &lt; / RTI &gt;
제 1항에 있어서,
상기 조성물은 근세포의 염증 또는 섬유화를 억제하는 것을 특징으로 하는, 약학적 조성물
The method according to claim 1,
Wherein said composition inhibits inflammation or fibrosis of muscle cells.
제1항의 화학식으로 표현되는 Bu4ManNAc또는 이의 식품학적으로 허용 가능한 염을 포함하는 근디스트로피(muscular dystrophy, MD)의 예방 또는 개선용 식품 조성물.A food composition for preventing or ameliorating muscular dystrophy (MD) comprising Bu4ManNAc or a pharmaceutically acceptable salt thereof as represented by the formula of claim 1. 제4항에 있어서,
상기 근디스트로피는 듀센형(Duchenne) 근디스트로피, 벡커형(Becker) 근디스트로피, 지대형(limb-girdle) 근디스트로피, 안면견갑상완(facioscapulohumeral) 근디스트로피, 눈인두(oculopharyngeal) 근디스트로피 또는 근육긴장(myotonia) 근디스트로피인 식품 조성물.
5. The method of claim 4,
The atrophic stropy may be classified as Duchenne stiff, Becker stiff, limb-girdle stiff, facioscapulohumeral stiff, oculopharyngeal stiff or muscle tension myotonia) &lt; / RTI &gt;
제1항의 화학식으로 표현되는 Bu4ManNAc또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염을 포함하는 근디스트로피(muscular dystrophy, MD)의 예방 또는 개선용 의약외품 조성물.A quasi-drug composition for preventing or ameliorating muscular dystrophy (MD) comprising Bu4ManNAc or a pharmaceutically acceptable salt thereof represented by the chemical formula of claim 1. 제6항에 있어서,
상기 근디스트로피는 듀센형(Duchenne) 근디스트로피, 벡커형(Becker) 근디스트로피, 지대형(limb-girdle) 근디스트로피, 안면견갑상완(facioscapulohumeral) 근디스트로피, 눈인두(oculopharyngeal) 근디스트로피 또는 근육긴장(myotonia) 근디스트로피인 의약외품 조성물.
The method according to claim 6,
The atrophic stropy may be classified as Duchenne stiff, Becker stiff, limb-girdle stiff, facioscapulohumeral stiff, oculopharyngeal stiff or muscle tension Myotonia) Quasi-Stroopy Quasi-Composition.
KR1020180069884A 2017-06-27 2018-06-18 Composition for preventing or treating of muscular dystrophy comprising Per-butanoylated N-acetyl-D-mannosamine KR20190001523A (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20210141131A (en) 2020-05-15 2021-11-23 사회복지법인 삼성생명공익재단 Marker for diagnosing myopathy and use thereof

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