KR20200128058A - 고정 동안 근육 강도 손실 예방에 사용하기 위한 피토엑디손 - Google Patents
고정 동안 근육 강도 손실 예방에 사용하기 위한 피토엑디손 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 고정 동안 근육 강도의 손실을 예방하기 위해 포유동물에서 사용하기 위한, 적어도 1종의 피토엑디손 또는 피토엑디손의 적어도 1종의 반-합성 유도체를 포함하는 조성물에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은 20-히드록시엑디손 또는 20-히드록시엑디손의 반-합성 유도체를 포함하는 조성물에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 하기 일반 화학식 (I)의 화합물을 포함하는 조성물에 관한 것이다:
Description
본 발명은 피토엑디손(phytoecdysone) 및 그의 유도체의, 고정 동안 근육 강도 손실의 예방에서 사용하기 위한 용도에 관한 것이다.
사지의 고정(immobilisation) 또는 장기간에 걸친 누워있는 자세 (와위)의 유지에 따라오는 합병증의 위험성은 높아서, 근육 장애는 물론, 기관지폐, 심혈관 또는 골관절 문제로도 발현될 수 있다 (문헌 [Bodine 2013], [Hermans & Van den Berghe 2015]; [De Jonghe et al. 2007]; [Wentworth et al. 2017]; [Iordens et al. 2017]).
고정은 점진적이거나 돌발적일 수 있으며, 사지에 관한 것이거나, 가장 극단적인 경우에는 전체 신체로 확장될 수 있다. 고정을 초래하는 상황은 많은데, 예를 들면 하기이다:
- 외부 고정 장치 (경부 고정 장치 또는 걸이 유형의 비-석고처리 지지체, 고정 붕대, 금속 또는 무릎 보호기, 사지의 완전 또는 불완전 고정을 사용하는 합지 또는 석고 지지체)의 착용으로 이어지는 사지의 골절 또는 손상,
- 외부 고정 장치의 착용으로 이어지는, 수술적 개재를 필요로 하거나 필요로 하지 않는 부분적 또는 전체 인대 파열,
- 힙 보철물의 착용,
- 무릎 보철물의 착용,
- 즉각적인 부하를 허용하지 않는 정형외과적 착용,
- 통증기의 골반 골절,
- 수술 또는 비수술의 안정 또는 불안정성인 대퇴골 경부 골절,
- 외상으로 인한 부분적 말초 신경 공격,
- 외상으로 인한 척수의 부분적 공격, 및
- 장기간 동안 와위 자세로 위치된 환자.
모든 경우에서, 고정은 근육 조직의 변화로 이어지게 된다. 근육 쇠약 또는 근위축증은 물론, 근육 강도 및 힘의 감소와 함께, 근육 질량의 감소가 관찰되는데, 이는 일반적으로 무력 기간, 및 특정 경우에는 병원 비용의 증가를 야기하는 관리의 연장으로 이어진다.
고정 후의 위축증 및 골격근 강도의 손실은 특히 자세 및 균형에 있어서 기능상에 영향을 미치고, 특히 노인에서 낙상의 위험성을 증가시킨다 (문헌 [Onambele et al., 2006]).
프랑스에서, 매해 고령층에서 대퇴골 상단부의 골절이 50,000 내지 80,000건으로 존재하는 것으로 추산된다. 이러한 대퇴골 골절의 거의 대부분이 낙상의 결과이다 (문헌 [INSERM 2015]). 대퇴골 경부의 골절은 일시적인 이동성 상실로 이어지는데, 이는 합병증의 출현을 야기할 수 있다. 대퇴골 단부의 골절은 연령 65세를 초과하는 사람들에서의 사망의 주요 원인들 중 하나이다 (문헌 [Gillespie et al. 2012]). 사고 다음해에, 동일 연령이며 동일 성별의 대상체에서의 것에 비해 사망률이 10 % 내지 20 % 더 높다. 모든 원인을 합쳐 보면, 55세를 초과하는 연령의 환자들 중 20 % 내지 30 %가 대퇴골 상단부 골절의 다음해에 사망한다 (문헌 [Klop et al., 2014] 및 [Lund et al., 2014]).
노령 대상체에서, 고정 후의 근육 위축증은 매우 심각한 결과를 가져오며, 이는 노화와 조합된 근육 위축증 (근감소증(sarcopenia))에 의해 악화될 수 있다. 그러나, 노화와 관련된 근육 위축증에 연관된 메커니즘과 고정과 관련된 근육 위축증에 연관된 메커니즘은 상이하다 (문헌 [Lynch et al., 2007]; [Romanick & Brown-Borg, 2013]에서 고찰).
고정 동안 위축증에 의해 특히 영향을 받는 것은 유형 I (산화성) 섬유라는 것이 관찰될 수 있다 (문헌 [Bigard et al., 1998]; [Ohira et al., 2006]). 반면, 근감소증은 특히 연결 조직의 발생 (섬유증) 및 지방 세포에 의한 침윤과 연관된 유형 II (당분해성) 섬유와 관련된 위축증을 발현한다 (예컨대 문헌 [Nilwik et al., 2013]). 근감소증은 섬유 직경 및 그 수의 감소를 특징으로 한다 (문헌 [Lexell, 1993]). 반면, 고정과 관련된 위축증의 맥락에서는, 섬유의 크기는 감소하나, 근육 섬유의 수는 일정하게 유지된다 (문헌 [Narici, 2010]). 또한, 위축증은 자가소모(autophagia)의 과정을 포함하는데, 그의 조절이 섬유의 유형에 따라 상이하다 (문헌 [Yamada et al., 2012]).
야기된 근육 위축증의 근본적인 분자 메커니즘이 또한 상이하다. MuRF1 및 아트로긴(Atrogin)과 같이 근육 위축증을 야기하는 것으로 알려져 있는 일부 유전자는 NF-κB와 같은 잘 알려져 있는 신호전달 경로에 의해 활성화될 수 있다. 이러한 신호전달 경로는 악액질 또는 고정과 관련된 위축증 조건하에서는 활성화되나 (문헌 [Hunter et al., 2002]), 근감소증 맥락에서는 그렇지 않다 (문헌 [Bar-Shai et al., 2005]; [Phillips, 2005]; [Sakuma, 2012]).
근육 성장의 음성 조절인자인 마이오스타틴은 악액질과 관련된 위축증 및 고정 동안에는 증가하나, 마이오스타틴 수준이 비교적 변화없이 유지되는 노화된 동물에서는 그렇지 않다는 것이 입증되었다 (문헌 [Siriett et al., 2006]; [Lebrasseur et al., 2009]).
이러한 조건으로 볼 때, 한 가지 물질이 근감소증을 치료하는 데에 효과적이라는 사실이 고정과 관련된 근육 장애를 예방하는 데에 그것이 효과적일 것이라고 예측하는 것을 가능하게 하지는 않는다.
고정은 또한 특히 운동선수에서 최대의 신체적 수행능력 회복에도 영향을 준다 (문헌 [Milsom et al. 2014]).
손상된 사지의 석고처리 고정은 고정에 연관된 근육의 구조적 변형을 야기한다. 예를 들어, 발목의 2개월 고정은 하퇴 삼두근 및 사두근 부피에 있어서의 각각 21.9 % 및 24.1 %의 감소로 이어진다. 고정 종료 2개월 후, 2종의 근육은 여전히 고정 전에 비해 부피가 9.5 % 및 5.2 % 더 적었다 (문헌 [Grosset & Onambele-Pearson, 2008]). 근육 섬유의 단면적 (CSA) 면에서, 5주의 고정은 섬유의 유형 및 관련 근육에 따라 10 % 내지 20 %만큼 CSA를 감소시킨다 (문헌 [Suetta et al. 2004]; [Berg et al. 2007]). 체중을 지지하는 근육의 CSA는 고정 첫 달 동안 주당 대략 2-3 %만큼 감소한다 (문헌 [Berg et al. 2007]).
근육 강도 역시 고정 후에 크게 감소한다. 일반적으로, 2주 동안의 다리의 고정은 젊은 사람에서는 근육 강도의 3분의 1의 손실을 야기하는 반면, 고령인 대상체는 그 강도의 대략 4분의 1을 상실한다. 후자에서, 근육 힘의 손실은 비가역적임이 입증될 수 있다. 이는 필연적으로 의존성으로 이어지는 자신감의 상실 및 약화를 야기할 수 있다. 또한, 침대에의 구속 또는 단순히 활동의 심한 감소가 고정 증후군의 출현으로 이어질 수도 있다.
1주를 초과하는 동안 침대에 구속된 환자는 그의 종아리 및 등의 반-중력 근육의 근육 강도 손실을 겪는다 (문헌 [Hermans et Van den Berghe, 2015]). 건강한 사람에서, 침대에의 구속 첫 주 동안, 1일에 1 % 내지 6 %의 강도 손실이 관찰되었다 (문헌 [Appell, 1990]). 하지의 비활동 1 내지 2주의 기간은 대략 20세의 대상체에서 무릎 신전근 강도의 15 % 내의 감소를 야기한다.
또한, 연구에서 5일 동안 석고를 착용하는 것은 9 %의 사두근 강도 손실을 야기한 반면, 고정 14일 후에는 이러한 손실이 23 %에 달한다는 것이 입증되었다. 3개월 동안의 침대에의 구속은 해당 근육에 따라 31 % 내지 60 %의 감소가 발생함으로써, 힘에 대하여 매우 현저한 영향을 주었다 (문헌 [Alkner & Tesch, 2004]).
근육 고정의 유해한 역할에 대한 깨달음은 몇 가지 예방 방법의 실현가능성 및 효능을 시험하는 것으로 이어졌다. 이에 따라, 일부 경우에서는, 고정에 의해 야기되는 근육 손상을 극복하기 위하여, 환자를 위한 조기 능동 또는 수동 재동원 프로그램이 확립되었다. 이러한 프로그램은 대규모로 도입하기가 어렵다는 결점을 갖고 있다. 또한, 이러한 방법의 사용은 동원시 통증이 있는 것으로 밝혀진 일부 수술 환자에서는 복잡하거나 심지어는 불가능하다.
근육 전기자극에 대한 연구도 수행되기는 하였지만, 이러한 접근법이 자극의 전신적 유익한 효과를 갖는 것을 가능하게 하지는 않아서, 그것이 근육 막의 비흥분성을 나타내는 환자에서는 효과적이지 않다는 것이 입증될 수 있으며, 장기 고정의 경우에는 자극될 근육 영역의 선택이 복잡하다.
고정 동안 근육의 조직상 및 기계적 변화 이외에, 대사 및 주요 분자상의 변화도 발생한다.
따라서 단백질 합성이 감소되면서, 고정은 산화성 스트레스, 염증, 세포자멸사, 및 근육 단백질의 분해로 이어지는 단백질분해 경로의 활성화의 증가를 야기한다.
피토엑디손은 폴리히드록실화 스테롤의 중요 패밀리를 대표한다. 이러한 분자는 다양한 식물 종에 의해 생성되어, 해충으로부터의 이들 식물의 방어에 참여한다. 식물계의 주요 피토엑디손은 20-히드록시엑디손이다.
연구는 일부 피토엑디손의 항-당뇨 및 동화 특성을 강조하였다. 근육에서의 단백질 합성에 대한 자극 효과는 래트 생체내 (문헌 [Syrov, 2000]; [Toth et al., 2008]; [Lawrence, 2012])에서 및 시험관내에서 마우스 C2C12 근세관 (문헌 [Gorelick-Feldman et al., 2008])상에서 관찰된다,
제FR 3021318 A1호로 공개된 본 출원인 회사의 프랑스 특허 출원 공개에, 20-히드록시엑디손의 반합성 유도체가 제안되어 있다.
발명의 목적
본 발명의 목적은 고정 동안, 특히 예를 들면 골절, 침대에의 구속 또는 단순히 활동의 심한 감소 후에 근육 강도 손실을 가능한 한 제한하는 것이다.
본 발명자들은 피토엑디손 및 그의 유도체가 고정과 관련된 근육 강도의 손실로부터 보호한다는 것을 발견하였다. 근육 강도는 골격근의 절대 및 비 최대 등척성 힘에 의해 정의된다.
놀랍게도, 피토엑디손 및 그의 유도체는 이러한 특성이 골격근에 대한 동화 효과와 관련되지 않으면서 고정과 관련된 근육 강도의 손실을 유의하게 감소시킨다.
본 발명은 고정에 의해 야기되는 근육 기능의 변화에 기인하는 장애의 치료에서 사용되도록 의도되는 피토엑디손 및 그의 유도체에 관한 것이다.
상세한 설명의 나머지 부분에서, 피토엑디손 및 그의 유도체는 20-히드록시엑디손이 풍부한 식물의 추출물, 및 활성 작용제로서 20-히드록시엑디손을 포함하는 조성물을 의미한다.
20-히드록시엑디손이 풍부한 상기 식물 추출물은 예를 들면 스템마칸타 카르타모이데스(Stemmacantha carthamoides) 또는 시아노티스 바가(Cyanotis vaga)의 추출물이다.
수득되는 추출물은 바람직하게는 제약 등급으로 정제된다.
본 발명은 고정 동안 근육 강도의 손실을 예방하기 위해 포유동물에서 사용하기 위한, 엑디스테로이드(ecdysteroid)를 포함하는 조성물에 관한 것이다.
더 구체적으로, 본 발명은 고정 동안 근육 강도의 손실을 예방하기 위해 포유동물에서 사용하기 위한, 적어도 1종의 피토엑디손 및 피토엑디손의 적어도 1종의 반합성 유도체를 포함하는 조성물에 관한 것이다.
실시양태에서, 상기 조성물은 20-히드록시엑디손 또는 20-히드록시엑디손의 반합성 유도체를 포함한다. 이러한 조성물의 한 가지 예는 본 출원인에 의해 개발된 제약 등급으로 정제된 추출물인 BIO101이다. BIO101은 식물 추출물이며, 상기 식물은 상기 식물의 건조 중량을 기준으로 적어도 0.5 %의 20-히드록시엑디손을 함유하는 식물에서 선택되며, 상기 추출물은 적어도 95 %, 바람직하게는 적어도 97 %의 20-히드록시엑디손을 포함한다.
실시양태에서, 조성물은 하기 일반 화학식 (I)의 화합물을 포함한다:
(여기서:
R 1 은 (C1-C6)W(C1-C6) 기; (C1-C6)W(C1-C6)W(C1-C6) 기; (C1-C6)W(C1-C6)CO2(C1-C6) 기; (C1-C6)A 기에서 선택되며, A는 OH, OMe, (C1-C6), N(C1-C6), CO2(C1-C6); CH2Br 기에서 선택되는 기에 의해 임의로 치환된 헤테로사이클을 나타내고;
W는 N, O 및 S, 바람직하게는 O, 더욱 더 바람직하게는 S에서 선택되는 헤테로원자임).
실시양태에서, 조성물은 하기 화합물에서 선택되는 화합물을 포함한다:
n° 1: (2S,3R,5R,10R,13R,14S,17S)-2,3,14-트리히드록시-10,13-디메틸-17-(2-모르폴리노아세틸)-2,3,4,5,9,11,12,15,16,17-데카히드로-1H-시클로펜타[a]페난트렌-6-온,
n° 2: (2S,3R,5R,10R,13R,14S,17S)-2,3,14-트리히드록시-17-[2-(3-히드록시피롤리딘-1-일)아세틸]-10,13-디메틸-2,3,4,5,9,11,12,15,16,17-데카히드로-1H-시클로펜타[a]페난트렌-6-온;
n° 3: (2S,3R,5R,10R,13R,14S,17S)-2,3,14-트리히드록시-17-[2-(4-히드록시-1-피페리딜)아세틸]-10,13-디메틸-2,3,4,5,9,11,12,15,16,17-데카히드로-1H-시클로펜타[a]페난트렌-6-온;
n° 4: (2S,3R,5R,10R,13R,14S,17S)-2,3,14-트리히드록시-17-[2-[4-(2-히드록시에틸)-1-피페리딜]아세틸]-10,13-디메틸-2,3,4,5,9,11,12,15,16,17-데카히드로-1H-시클로펜타[a]페난트렌-6-온;
n° 5: (2S,3R,5R,10R,13R,14S,17S)-17-[2-(3-디메틸아미노프로필 (메틸)아미노)아세틸]-2,3,14-트리히드록시-10,13-디메틸-2,3,4,5,9,11,12,15,16,17-데카히드로-1H-시클로펜타[a]페난트렌-6-온;
n° 6: 에틸 2-[2-옥소-2-[(2S,3R,5R,10R,13R,14S,17S)-2,3,14-트리히드록시-10,13-디메틸-6-옥소-2,3,4,5,9,11,12,15,16,17-데카히드로-1H-시클로펜타[a]페난트렌-17-일]에틸]술파닐아세테이트;
n° 7: (2S,3R,5R,10R,13R,14S,17S)-17-(2-에틸술파닐아세틸)-2,3,14-트리히드록시-10,13-디메틸-2,3,4,5,9,11,12,15,16,17-데카히드로-1H-시클로펜타[a]페난트렌-6-온;
n° 8: (2S,3R,5R,10R,13R,14S,17S)-2,3,14-트리히드록시-17-[2-(2-히드록시에틸 술파닐)아세틸]-10,13-디메틸-2,3,4,5,9,11,12,15,16,17-데카히드로-1H 시클로펜타[a]페난트렌-6-온.
실시양태에서, 조성물은 하기 화학식 (II)의 화합물을 포함한다:
실시양태에서, 조성물은 경구로 투여될 수 있는 제약상 허용되는 제제 중에 혼입된다.
실시양태에서, 피토엑디손은 인간에서 1일에 50 내지 1000 밀리그램의 투여량으로 투여된다.
실시양태에서, 화학식 (II)의 화합물은 인간에서 1일에 50 내지 1000 밀리그램의 투여량으로 투여된다.
실시양태에서, 조성물은 고정 동안 투여된다. 바람직하게는, 조성물은 고정 첫 날부터 투여된다.
실시양태에서, 조성물은 고정이 종료될 때까지 투여된다.
실시양태에서, 조성물은 고정 종료 후 미리결정된 기간 동안 추가적으로 투여된다.
예시적 실시양태에서, 고정이 종료된 후의 상기 미리결정된 치료 기간은 예를 들면 추정된 대상체 최초 강도의 80 % 또는 100 %에 상당하는 강도 임계치를 회복하는 데에 필요한 시간에 상당한다.
예시적 실시양태에서, 상기 미리결정된 치료 기간은 적어도 28일의 기간에 상당한다.
예시적 실시양태에서, 상기 미리결정된 치료 기간은 3 내지 6개월의 기간이다.
바람직하게는, 고정 종료 후의 치료에는 신체 운동 프로그램이 보충된다.
본 발명의 다른 구체적인 장점, 목적 및 특징은 본 발명 대상의 적어도 하나의 구체적인 실시양태에 대한 하기의 비-제한적 상세한 설명에서 나타나며, 하기 첨부 도면을 참조한다:
- 도 1a는 비-고정된 유전적 배경 C57BL/6J를 갖는 마우스의 전경골 (AT) 근육의 해마톡실린 및 에오신으로 착색된 조직학적 절편을 나타내는 이미지이다.
- 도 1b는 고정되고 14일 동안 비히클로 치료된 유전적 배경 C57BL/6J를 갖는 마우스의 전경골 (AT) 근육의 해마톡실린 및 에오신으로 착색된 조직학적 절편을 나타내는 이미지이다.
- 도 1c는 고정되고 14일 동안 화학식 (II)의 화합물로 치료된 유전적 배경 C57BL/6J를 갖는 마우스의 전경골 (AT) 근육의 해마톡실린 및 에오신으로 착색된 조직학적 절편을 나타내는 이미지이다.
- 도 1d는 비-고정되거나 (대조군), 고정되고 14일 동안 비히클로 치료되거나 또는 고정되고 14일 동안 화학식 (II)의 화합물로 치료된 유전적 배경 C57BL/6J를 갖는 마우스의 전경골 근육의 근육 섬유 면적을 나타내는 다이어그램이다.
- 도 2a는 비-고정되거나 (대조군), 고정되고 14일 동안 비히클로 치료되거나 또는 고정되고 14일 동안 화학식 (II)의 화합물로 치료된 유전적 배경 C57BL/6J를 갖는 마우스 군의 전경골 근육 중량을 나타내는 다이어그램이다.
- 도 2b는 비-고정되거나 (대조군), 고정되고 14일 동안 비히클로 치료되거나 또는 고정되고 14일 동안 화학식 (II)의 화합물로 치료된 유전적 배경 C57BL/6J를 갖는 마우스 군의 비복근 근육 중량을 나타내는 다이어그램이다.
- 도 3a는 비히클 또는 화학식 (II)의 화합물로 치료된, 비-고정 (J0), 고정 14일 후 (J14), 고정 14일 및 재동원 1주 후 (J21) 또는 고정 14일 및 재동원 2주 후 (J28)인 고정-후 다양한 시점에서의 유전적 배경 C57BL/6J를 갖는 마우스의 전경골 근육의 절대 최대 등척성 힘을 도시한다.
- 도 3b는 비히클 또는 화학식 (II)의 화합물로 치료된, 비-고정 (J0), 고정 14일 후 (J14), 고정 14일 및 재동원 1주 후 (J21) 또는 고정 14일 및 재동원 2주 후 (J28)인 고정-후 다양한 시점에서의 유전적 배경 C57BL/6J를 갖는 마우스의 전경골 근육의 비 최대 등척성 힘을 도시한다.
- 도 4a는 비-고정되거나 (대조군, 비-고정 동물에서 J0에 측정됨), 고정되고 14일 동안 비히클로 치료되거나 또는 고정되고 14일 동안 화합물 BIO101로 치료된 유전적 배경 C57BL/6J를 갖는 마우스 군의 전경골 근육 중량을 나타내는 다이어그램이다.
- 도 4b는 비-고정되거나 (대조군), 고정되고 14일 동안 비히클로 치료되거나 또는 고정되고 14일 동안 화합물 BIO101로 치료된 유전적 배경 C57BL/6J를 갖는 마우스 군의 비복근 근육 중량을 나타내는 다이어그램이다.
- 도 5a는 비-고정되거나 (대조군, 비-고정 동물에서 J0에 측정됨), 고정되고 7일 동안 비히클로 치료되거나 또는 고정되고 7일 동안 화합물 BIO101로 치료된 유전적 배경 C57BL/6J를 갖는 마우스의 전경골 근육의 절대 최대 등척성 힘을 도시하는 다이어그램이다.
- 도 5b는 비-고정되거나 (대조군, 비-고정 동물에서 J0에 측정됨), 고정되고 7일 동안 비히클로 치료되거나 또는 고정되고 7일 동안 화합물 BIO101로 치료된 유전적 배경 C57BL/6J를 갖는 마우스의 전경골 근육의 비 최대 등척성 힘을 도시하는 다이어그램이다.
- 도 6a는 비히클 또는 화합물 BIO101로 치료된, 비-고정 (J0), 고정 7일 후 (J7), 고정 14일 후 (J14) 및 고정 14일 이후 재동원 2주 후 (J28)인 고정-후 다양한 시점에서의 유전적 배경 C57BL/6J를 갖는 마우스의 전경골 근육의 절대 최대 등척성 힘을 도시한다.
- 도 6b는 비히클 또는 화합물 BIO101로 치료된, 비-고정 (J0), 고정 7일 후 (J7), 고정 14일 후 (J14) 및 고정 14일 이후 재동원 2주 후 (J28)인 고정-후 다양한 시점에서의 유전적 배경 C57BL/6J를 갖는 마우스의 전경골 근육의 비 최대 등척성 힘을 도시한다.
- 도 1a는 비-고정된 유전적 배경 C57BL/6J를 갖는 마우스의 전경골 (AT) 근육의 해마톡실린 및 에오신으로 착색된 조직학적 절편을 나타내는 이미지이다.
- 도 1b는 고정되고 14일 동안 비히클로 치료된 유전적 배경 C57BL/6J를 갖는 마우스의 전경골 (AT) 근육의 해마톡실린 및 에오신으로 착색된 조직학적 절편을 나타내는 이미지이다.
- 도 1c는 고정되고 14일 동안 화학식 (II)의 화합물로 치료된 유전적 배경 C57BL/6J를 갖는 마우스의 전경골 (AT) 근육의 해마톡실린 및 에오신으로 착색된 조직학적 절편을 나타내는 이미지이다.
- 도 1d는 비-고정되거나 (대조군), 고정되고 14일 동안 비히클로 치료되거나 또는 고정되고 14일 동안 화학식 (II)의 화합물로 치료된 유전적 배경 C57BL/6J를 갖는 마우스의 전경골 근육의 근육 섬유 면적을 나타내는 다이어그램이다.
- 도 2a는 비-고정되거나 (대조군), 고정되고 14일 동안 비히클로 치료되거나 또는 고정되고 14일 동안 화학식 (II)의 화합물로 치료된 유전적 배경 C57BL/6J를 갖는 마우스 군의 전경골 근육 중량을 나타내는 다이어그램이다.
- 도 2b는 비-고정되거나 (대조군), 고정되고 14일 동안 비히클로 치료되거나 또는 고정되고 14일 동안 화학식 (II)의 화합물로 치료된 유전적 배경 C57BL/6J를 갖는 마우스 군의 비복근 근육 중량을 나타내는 다이어그램이다.
- 도 3a는 비히클 또는 화학식 (II)의 화합물로 치료된, 비-고정 (J0), 고정 14일 후 (J14), 고정 14일 및 재동원 1주 후 (J21) 또는 고정 14일 및 재동원 2주 후 (J28)인 고정-후 다양한 시점에서의 유전적 배경 C57BL/6J를 갖는 마우스의 전경골 근육의 절대 최대 등척성 힘을 도시한다.
- 도 3b는 비히클 또는 화학식 (II)의 화합물로 치료된, 비-고정 (J0), 고정 14일 후 (J14), 고정 14일 및 재동원 1주 후 (J21) 또는 고정 14일 및 재동원 2주 후 (J28)인 고정-후 다양한 시점에서의 유전적 배경 C57BL/6J를 갖는 마우스의 전경골 근육의 비 최대 등척성 힘을 도시한다.
- 도 4a는 비-고정되거나 (대조군, 비-고정 동물에서 J0에 측정됨), 고정되고 14일 동안 비히클로 치료되거나 또는 고정되고 14일 동안 화합물 BIO101로 치료된 유전적 배경 C57BL/6J를 갖는 마우스 군의 전경골 근육 중량을 나타내는 다이어그램이다.
- 도 4b는 비-고정되거나 (대조군), 고정되고 14일 동안 비히클로 치료되거나 또는 고정되고 14일 동안 화합물 BIO101로 치료된 유전적 배경 C57BL/6J를 갖는 마우스 군의 비복근 근육 중량을 나타내는 다이어그램이다.
- 도 5a는 비-고정되거나 (대조군, 비-고정 동물에서 J0에 측정됨), 고정되고 7일 동안 비히클로 치료되거나 또는 고정되고 7일 동안 화합물 BIO101로 치료된 유전적 배경 C57BL/6J를 갖는 마우스의 전경골 근육의 절대 최대 등척성 힘을 도시하는 다이어그램이다.
- 도 5b는 비-고정되거나 (대조군, 비-고정 동물에서 J0에 측정됨), 고정되고 7일 동안 비히클로 치료되거나 또는 고정되고 7일 동안 화합물 BIO101로 치료된 유전적 배경 C57BL/6J를 갖는 마우스의 전경골 근육의 비 최대 등척성 힘을 도시하는 다이어그램이다.
- 도 6a는 비히클 또는 화합물 BIO101로 치료된, 비-고정 (J0), 고정 7일 후 (J7), 고정 14일 후 (J14) 및 고정 14일 이후 재동원 2주 후 (J28)인 고정-후 다양한 시점에서의 유전적 배경 C57BL/6J를 갖는 마우스의 전경골 근육의 절대 최대 등척성 힘을 도시한다.
- 도 6b는 비히클 또는 화합물 BIO101로 치료된, 비-고정 (J0), 고정 7일 후 (J7), 고정 14일 후 (J14) 및 고정 14일 이후 재동원 2주 후 (J28)인 고정-후 다양한 시점에서의 유전적 배경 C57BL/6J를 갖는 마우스의 전경골 근육의 비 최대 등척성 힘을 도시한다.
화학식 (II)의 화합물의 합성 방법
나머지 상세한 설명에서 언급되는 화학식 (II)의 화합물은 하기와 같다:
화학식 (II)의 화합물은 20-히드록시엑디손으로부터의 반합성 및 이후의 제약 등급으로의 정제에 의해 수득된다.
반합성에 의한 화학식 (II)의 화합물의 제조 방법은 구체적으로 하기를 포함한다:
- 포스트스테론을 수득하기 위한, 탄소 C20과 C22 사이의 20-히드록시엑디손 측쇄의 산화 절단 단계,
- 위치 C21에서의 브로민 원자의 도입 단계, 및
- 브로민 유도체의 에탄티올과의 반응 단계.
화학식 (II)의 화합물의 생물학적 활성
튜브를 사용하여, 유전적 배경 C57BL/6J를 갖는 마우스의 뒷발 고정 모델을 실행하였다 (문헌 [Lang et al., 2012]).
13주령의 암컷 C57BL/6J 마우스를 사용하였다. J0에 10 마리의 마우스를 희생시켰는데, 대조군으로 사용하기 위하여 이들 마우스는 고정시키기 않았다.
J0, J14, J21, J28은 일로 나타낸 실험 개시로부터의 경과 시간을 의미한다. 따라서, J0은 실험의 개시 (치료 전 및 고정 전)을 나타내며, J14는 실험 개시로부터 14번째 날을 나타내는 등이다.
시험군 및 참조군의 2개 마우스 군을 형성시켰다. 비히클 (참조군) 또는 1일에 50 mg/kg의 투여량의 화학식 (II)의 화합물 (시험군) 중 어느 하나에 각 군을 만성적으로 경구 노출시킨다. 28일에 걸친 경구 치료는 1주에 5일 동안의 튜브 급식 및 1주에 2일 동안의 음용수로 이루어진다.
고정 14일 후 (비히클의 경우 n=13, 화학식 (II)의 화합물의 경우 n=10), 고정 14일 및 재동원 1주 후 (비히클의 경우 n=7, 화학식 (II)의 화합물의 경우 n=8), 및 고정 14일 및 재동원 2주 후 (비히클의 경우 n=6, 화학식 (II)의 화합물의 경우 n=8)에, 전경골 (AT) 근육의 절대 및 비 최대 등척성 힘의 측정에 의해 모든 군의 동물들을 제자리에서 그의 기능적 능력에 대해 시험하였다 (도 3a 및 3b).
근육의 조직학 및
위축증
(도 1)
해마톡실린 및 에오신 (HE)를 사용하여 착색된 절편상에서 전경골 근육의 조직학적 연구를 수행한다. 대조군-마우스 근육, 또는 비히클 또는 화학식 (II)의 화합물로 치료된 것에서 근육 섬유의 면적을 평가한다. 모든 경우의 근육이 건강한 근육 조직의 조직학을 나타내는 반면 (도 1a 내지 c); 예상할 수 있는 바와 같이, 고정 14일 후에는, 고정되지 않았던 대조군 동물에 비해 비히클을 투여받은 동물에서 섬유의 평균 면적이 크게 감소된다 (-24.4 %, p = 0.006). 화학식 (II)의 화합물로 치료된 군의 근육 섬유 면적 역시 대조군에 비해 감소된다 (-26.8 %, p = 0.002).
따라서, 비히클로 치료된 동물 군과 화학식 (II)의 화합물로 치료된 군 사이에 유의한 차이는 관찰되지 않는다 (p = 0.73). 이에 따라, 고정 14일 후에는, 화학식 (II)의 화합물이 근육 부피의 손실에 대하여 어떠한 보호 효과도 발휘하지 않는다.
전경골
(AT) 및 비복근 근육의 중량 (도 2)
비-고정 (대조군) 마우스에서, 및 고정 14일 동안 비히클 또는 화학식 (II)의 화합물 중 어느 하나로 치료된 마우스에서 고정 14일 후에, AT 근육 (도 2a) 및 비복근 근육 (도 2b)의 중량을 평가하였다.
예상대로, 고정은 대조군에 비해 비히클을 투여받은 마우스에서 AT 및 비복근의 근육 질량 감소를 야기하는 것으로 관찰된다 (각각 -34.9 %, p < 0.001 및 -29 %, p < 0.001).
비히클과 비교하였을 때, 화학식 (II)의 화합물로 치료된 마우스의 군에서 AT 및 비복근 근육의 중량은 유의하게 변화하지 않는 것으로 관찰된다. 따라서, 근육 섬유의 직경에서 수득된 결과에 부합하여 (도 1), 화학식 (II)의 화합물은 고정 후 근육 질량의 손실에 대하여 어떠한 보호 효과도 발휘하지 않는다.
전경골
근육의 절대 및 비 최대
등척성
힘 (제자리 기능성 연구 (도 3))
상이한 시점에, 하기의 프로토콜로 AT 근육의 제자리 수축력 평가를 수행한다: 비-고정 대조군 마우스 (J0), 14일 동안 뒷발의 고정에 적용된 마우스 (J14), 14일 동안 고정된 다음 1주 동안 재동원된 마우스 (J21) 및 14일 동안 고정된 다음 2주 동안 재동원된 마우스 (J28).
희생일에, 펜토바르비탈의 복막내 주사 (55 mg/kg, 0.1 ml/10 g 체중)를 사용하여 마우스를 마취한 후, 전경골 (AT) 근육의 제자리 힘을 측정한다. 발 상부상의 피부를 절개하고, 힘줄을 드러낸 후, 그의 원단부에서 그것을 절단한다. AT의 원부 힘줄을 서보모터(servomotor)의 레버 (305B 이중-모드 레버, 오로라 사이언티픽(Aurora Scientific) 사)에 부착시킨다. 대퇴부 측면상의 피부를 절개하고, 2개 근육 군 사이에서 좌골 신경을 드러낸다. 양극성 전극 (10 V, 0.1 ms의 사각파(square wave)를 사용한 최대초과 펄스)을 사용하여 좌골 신경을 자극한다. 전기 자극 (주파수 75-150 Hz, 기간 500 ms)에 반응한 수축 동안 힘을 측정한다. 마우스의 온도는 복사 램프를 사용하여 37 ℃로 유지한다. 절대 최대 등척성 힘을 측정한 후 (도 3a), 절대 등척성 힘을 전경골 근육의 중량과 비교함으로써, 비 최대 등척성 힘 (도 3b)을 계산한다.
예상대로, 비히클로 치료된 동물은 비-고정 대조군 동물의 것에 비해 유의하게 더 적은 절대 최대 등척성 수축력을 갖는 것으로 밝혀졌다 (-65.6 %, p < 0.001) (도 3a). 화학식 (II)의 화합물로 치료된 동물은 비히클로 치료된 동물에 비해, 대조군 대비 더 적은 절대 힘 손실을 나타낸다 (-26.9 %, p = 0.015).
놀랍게도, 화학식 (II)의 화합물을 사용한 치료는 14일 동안 고정된 동물이 비히클로 치료된 동물에 비해 유의하게 더 큰 절대 등척성 힘을 보존하는 것을 가능하게 하고, 그의 수행능력을 향상시킨다는 것이 관찰된다 (+112.1 %, p = 0.0041). 이는 앞서 언급된 질량 및 근육 부피의 손실에 대한 화학식 (II)의 화합물의 임의의 효과의 부재에도 불구하고 그러하다.
비히클로 치료된 동물은 비-고정 대조군 동물의 것에 비해 유의하게 더 적은 비 최대 등척성 수축력 (sP0; 도 3b)을 갖는 것으로 관찰된다 (-57.8 %, p < 0.001). 놀랍게도, 화학식 (II)의 화합물로 치료된 동물의 비 힘은 고정에 의해 유의하게 영향을 받지 않고: 고정되지 않았던 대조군의 동물 대비 -8 % (p = 0.32)이다. 화학식 (II)의 화합물을 사용한 치료는 14일 동안 고정된 동물이 비히클로 치료된 고정 군의 동물에 비해 비 등척성 힘을 배가하면서도 (+117.6 %, p < 0.001) 정상 근육 기능을 보존하는 것을 가능하게 한다.
화합물
BIO101의
생물학적 활성
앞서 기술된 것과 동일한 연령 (13주) 및 동일한 유전적 배경 (C57BL/6J)을 갖는 마우스에서, 그러나 고정 7일 후의 분석 시점을 더하여, 동일한 뒷발 고정 방법을 사용하여 이차 연구를 수행하였다. 이에 따라, 분석 시점은 J0, J7, J14 및 J28이다.
J0에 10 마리의 마우스를 희생시켰으며, 대조군으로 사용하기 위하여 이들 마우스는 고정시키기 않았다 (도면의 대조군).
J7, J14, J28은 일로 나타낸 실험 개시로부터의 경과 시간을 의미한다. 따라서, J7은 실험 개시로부터 7번째 날을 나타내는 등이다.
시험군 및 참조군의 2개 마우스 군을 형성시켰다. 비히클 (참조군) 또는 1일에 50 mg/kg의 투여량의 화합물 BIO101 (시험군) 중 어느 하나에 각 군을 만성적으로 경구 노출시킨다. 화합물 BIO101은 식물 추출물을 의미하고, 상기 식물은 상기 식물의 건조 중량을 기준으로 적어도 0.5 %의 20-히드록시엑디손을 함유하는 식물에서 선택되며, 상기 추출물은 추출물의 총 중량에 대비하여 중량 기준 적어도 95 %, 바람직하게는 적어도 97 %의 양으로 활성 작용제로서 20-히드록시엑디손을 포함한다. 28일 동안의 경구 치료는 1주에 5일 동안의 튜브 급식 및 1주에 2일 동안의 음용수중 투여로 이루어진다.
고정 7일 후 (참조군 (비히클)의 경우 n=6 마리의 마우스, 마우스 당 2개의 값, 시험군 (BIO101)의 경우 n=6 마리의 마우스, 마우스 당 2개의 값), 고정 14일에 이어 재동원 2주 후 (비히클 (참조군)의 경우 n= 마우스 당 6, 마우스 당 2개의 값, 화합물 BIO101의 경우 n=6 마리의 마우스, 마우스 당 2개의 값), 및 고정 14일에 이어 재동원 2주 후 (비히클 (참조군)의 경우 n= 마우스 당 6, 마우스 당 2개의 값, 화합물 BIO101의 경우 n=6 마리의 마우스, 마우스 당 2개의 값)에, 전경골 (AT) 근육의 절대 및 비 최대 등척성 힘의 측정에 의해 모든 군의 동물을 제자리 (2개의 뒷발)에서 그의 기능적 능력에 대해 시험하였다 (도 6a 및 6b).
전경골
(AT) 및 비복근 근육의 중량 (도 4)
비-고정 마우스 (대조군)에서, 및 고정 지속시간 내내 비히클 또는 화합물 BIO101 중 어느 하나에 의해 치료된 마우스에서 고정 14일 후에, AT (도 4a) 및 비복근 (도 4b) 근육의 중량을 평가하였다. 예상대로, 고정은 비-고정된 대조군에 비해 비히클을 투여받은 마우스에서 AT의 근육 질량 감소를 야기하는 것으로 관찰된다 (-21.7 %, p < 0.001) (도 4a).
비히클-치료된 참조군과 비교하였을 때, 화합물 BIO101로 치료된 마우스의 시험군에서 AT 및 비복근 근육의 중량은 유의하게 변화하지 않는 것으로 관찰된다 (도 4a 및 4b).
전경골
근육의 절대 및 비 최대
등척성
힘 (제자리 기능성 연구 (도 5 및 6))
다양한 시점에, 하기의 프로토콜로 AT 근육의 제자리 수축력 평가를 수행한다: 비-고정 대조군 마우스 (대조군, J0), 7일 (J7), 14일 (J14) 동안 뒷발의 고정에 적용된 마우스, 14일 동안 고정된 다음 2주 동안 재동원된 마우스 (J28).
고정 7일 후 AT 근육에 의해 발생되는 힘을 고려할 경우, 예상대로, 비히클로 치료된 동물 (참조군)은 비-고정 대조군 동물의 것에 비해 유의하게 더 적은 절대 최대 등척성 수축력을 갖는 것으로 밝혀진다 (-34.7 %, p < 0.001) (도 5a). 화합물 BIO101로 치료된 동물은 비히클로 치료된 동물에 비해, 대조군 대비 더 적은 절대 힘 손실을 나타낸다 (도 5a) (-21.1 %, p = 0.001).
흥미롭게도, 화합물 BIO101을 사용한 치료는 7일 동안 고정된 동물이 비히클로 치료된 동물에 비해 유의하게 더 큰 절대 최대 등척성 힘을 유지하는 것을 가능하게 하고, 그의 수행능력을 향상시키며 (+21 %, p = 0.01), 이는 질량의 손실에 대한 화합물 BIO101의 임의의 효과의 부재에도 불구하고 그러하다는 것이 관찰된다.
비히클로 치료된 동물은 비-고정 대조군 동물의 것에 비해 유의하게 더 적은 비 최대 등척성 수축력 (sP0; 도 5b)을 갖는 것으로 관찰된다 (-13.2 %, p < 0.01). 놀랍게도, 화합물 BIO101로 치료된 동물의 비 최대 등척성 힘은 고정 7일에 의해 유의하게 영향을 받지 않으며: 이는 화합물 BIO101을 사용한 치료가 7일 동안 고정된 동물이 비히클로 치료된, 고정 군의 동물에 비해 정상 근육 기능을 유지하는 것을 가능하게 하기 때문이다 (+24.3 %, p < 0.001).
J14에서의 고정 중단 순간에, 비히클을 투여받은 마우스에서의 34 % (p < 0.001)에 비해, BIO101 치료를 받은 마우스는 비-고정 대조군 마우스 (J0)에 비해 절대 최대 등척성 힘의 22.4 % (p < 0.001)만을 상실하였다. BIO101을 사용한 치료는 비히클로 치료되는 마우스에 비해 절대 최대 등척성 힘의 손실을 제한한다 (+17.5 %, p < 0.05) (도 6a).
비 최대 등척성 힘과 관련하여, BIO101 치료를 받은 마우스는 비-고정 대조군 마우스에 비해 고정 14일 후에 어떠한 힘도 상실하지 않는다 (+5 %, 각각 2.94 g/mg 대 2.80 g/mg, p = ns).
해당 부분이 비히클로 치료되는 마우스는 비-고정 마우스에 비해 그 비 힘의 11.3 %를 상실한다 (p = 0.06).
고정 14일 후, BIO101을 사용한 치료는 비히클로 치료되는 마우스에 비해 비 최대 힘의 상실을 제한하는 경향이 있다 (+18.4 %, ns) (도 6b).
결론
고정에 적용되는 포유동물의 근육 기능에 대한 피토엑디손 및 그의 유도체의 특성으로 인하여, 결과적으로 특히 근육 힘과 관련하여 근육 기능을 보존하고, 그에 따라 고정과 관련된 근육 기능의 손실을 늦추기 위한 피토엑디손 및 그의 유도체의 용도가 제안될 수 있다.
[참고문헌]
Claims (10)
- 고정 동안 근육 강도의 손실을 예방하기 위해 포유동물에서 사용하기 위한, 적어도 1종의 피토엑디손 및 피토엑디손의 적어도 1종의 반합성 유도체를 포함하는 조성물.
- 제1항에 있어서, 20-히드록시엑디손 또는 20-히드록시엑디손의 반합성 유도체를 포함하는 조성물.
- 제1항에 있어서, 하기 일반 화학식 (I)의 화합물을 포함하는 조성물:
여기서:
R 1 은 (C1-C6)W(C1-C6) 기; (C1-C6)W(C1-C6)W(C1-C6) 기; (C1-C6)W(C1-C6)CO2(C1-C6) 기; (C1-C6)A 기에서 선택되며, A는 OH, OMe, (C1-C6), N(C1-C6), CO2(C1-C6); CH2Br 기에서 선택되는 기에 의해 임의로 치환된 헤테로사이클을 나타내고;
W는 N, O 및 S, 바람직하게는 O, 더욱 더 바람직하게는 S에서 선택되는 헤테로원자이다. - 제1항에 있어서, 하기 화합물에서 선택되는 화합물을 포함하는 조성물:
n° 1: (2S,3R,5R,10R,13R,14S,17S)-2,3,14-트리히드록시-10,13-디메틸-17-(2-모르폴리노아세틸)-2,3,4,5,9,11,12,15,16,17-데카히드로-1H-시클로펜타[a]페난트렌-6-온;
n° 2: (2S,3R,5R,10R,13R,14S,17S)-2,3,14-트리히드록시-17-[2-(3-히드록시피롤리딘-1-일)아세틸]-10,13-디메틸-2,3,4,5,9,11,12,15,16,17-데카히드로-1H-시클로펜타[a]페난트렌-6-온;
n° 3: (2S,3R,5R,10R,13R,14S,17S)-2,3,14-트리히드록시-17-[2-(4-히드록시-1-피페리딜)아세틸]-10,13-디메틸-2,3,4,5,9,11,12,15,16,17-데카히드로-1H-시클로펜타[a]페난트렌-6-온;
n° 4: (2S,3R,5R,10R,13R,14S,17S)-2,3,14-트리히드록시-17-[2-[4-(2-히드록시에틸)-1-피페리딜]아세틸]-10,13-디메틸-2,3,4,5,9,11,12,15,16,17-데카히드로-1H-시클로펜타[a]페난트렌-6-온;
n° 5: (2S,3R,5R,10R,13R,14S,17S)-17-[2-(3-디메틸아미노프로필 (메틸)아미노)아세틸]-2,3,14-트리히드록시-10,13-디메틸-2,3,4,5,9,11,12,15,16,17-데카히드로-1H-시클로펜타[a]페난트렌-6-온;
n° 6: 에틸 2-[2-옥소-2-[(2S,3R,5R,10R,13R,14S,17S)-2,3,14-트리히드록시-10,13-디메틸-6-옥소-2,3,4,5,9,11,12,15,16,17-데카히드로-1H-시클로펜타[a]페난트렌-17-일]에틸]술파닐아세테이트;
n° 7: (2S,3R,5R,10R,13R,14S,17S)-17-(2-에틸술파닐아세틸)-2,3,14-트리히드록시-10,13-디메틸-2,3,4,5,9,11,12,15,16,17-데카히드로-1H-시클로펜타[a]페난트렌-6-온;
n° 8: (2S,3R,5R,10R,13R,14S,17S)-2,3,14-트리히드록시-17-[2-(2-히드록시에틸 술파닐)아세틸]-10,13-디메틸-2,3,4,5,9,11,12,15,16,17-데카히드로-1H 시클로펜타[a]페난트렌-6-온. - 제1항에 있어서, 하기 화학식 (II)의 화합물을 포함하는 조성물:
.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 경구 투여용으로 적합한 제약상 허용되는 제제 중에 혼입된 형태인 조성물.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 피토엑디손이 인간에서 1일에 50 내지 1000 밀리그램의 투여량으로 투여되는 것인 조성물.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 고정 동안 투여되는 조성물.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 고정이 종료될 때까지 투여되는 조성물.
- 제8항 또는 제9항에 있어서, 고정 종료 후에도 미리결정된 기간 동안 투여되는 조성물.
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