KR20210055654A - 사이클로덱스트린 중합체를 유효성분으로 함유하는 동맥경화증 예방 또는 치료용 약학적 조성물 - Google Patents
사이클로덱스트린 중합체를 유효성분으로 함유하는 동맥경화증 예방 또는 치료용 약학적 조성물 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 사이클로덱스트린 중합체를 유효성분으로 함유하는 동맥경화증 예방 또는 치료용 약학적 조성물에 관한 것으로,
사이클로덱스트린 간의 공유결합을 통해 형성된 고분자 물질인 사이클로덱스트린 중합체는 생체 내 주입시 사구체 여과가 일어나지 않고, 동맥경화성 플라크에 효과적으로 축적되며, 그 구조로 인하여 세포독성을 일으키지 않는다. 또한, 같은 용량에서 사이클로덱스트린 중합체는 사이클로덱스트린에 비해 우수한 치료효과를 가지며, 고용량 주입시에도 청력손실을 일으키지 않으므로 동맥경화증 예방 및 치료용 약학적 조성물로 사용할 수 있다.
사이클로덱스트린 간의 공유결합을 통해 형성된 고분자 물질인 사이클로덱스트린 중합체는 생체 내 주입시 사구체 여과가 일어나지 않고, 동맥경화성 플라크에 효과적으로 축적되며, 그 구조로 인하여 세포독성을 일으키지 않는다. 또한, 같은 용량에서 사이클로덱스트린 중합체는 사이클로덱스트린에 비해 우수한 치료효과를 가지며, 고용량 주입시에도 청력손실을 일으키지 않으므로 동맥경화증 예방 및 치료용 약학적 조성물로 사용할 수 있다.
Description
본 발명은 사이클로덱스트린 중합체를 유효성분으로 함유하는 동맥경화증 예방 또는 치료용 약학적 조성물에 관한 것이다.
동맥은 심장으로부터 공급되는 혈액을 인체의 모든 기관에 전달한다. 동맥벽은 탄력성이 있고 내면이 매끈하여 심장박동에 따라 혈액의 흐름이 효과적으로 이루어지도록 되어 있다. 혈액 속에 여러 성분이 동맥벽에 영향을 미치는데, 콜레스테롤이 주도적인 역할을 한다. 콜레스테롤, 중성지방 등은 동맥벽 안에 침착되어 벽이 두꺼워지고, 혈액이 통과할 수 있는 혈관 내강이 좁아지고 탄력성을 잃게 되어 심각하게는 혈관이 완전히 막히는 현상이 발생할 수 있다. 이러한 동맥에서 나타나는 질환을 동맥경화증(atherosclerosis)이라 하는데 심각한 심장질환이나 뇌질환 등으로 발전될 수 있다.
동맥경화증은 콜레스테롤, 중성지방 등이 동맥벽에 상처를 입혔을 때, 이 상처로 인하여 생기는 염증에서 비롯되는 병변이다. 동맥경화는 대동맥과 심장 관상 동맥의 시작 부분, 그리고 머리로 가는 경동맥, 뇌 동맥에서 잘 생기는데, 이러한 곳은 비교적 혈액이 많이 흐르기 때문에 그 영향으로 물리적 충격을 많이 받고 이러한 충격으로 상처를 입게 될 가능성이 높기 때문이다. 상처를 받은 동맥 내피세포에 단핵세포(monocyte)가 접착되고 이 단핵세포는 내피의 밑으로 침투되어 대식세포(macrophage)로 전환된다. 혈액 속에 지방성분이 많으면 대식세포가 이를 포획하여 거품세포(foam cell)로 바뀐다. 따라서 동맥경화증 환자는 이러한 대식세포 나 거품세포가 다수 존재한다. 대식세포 등과 같은 백혈구는 염증부위로 집중되어 염증을 없애는 역할을 하는데, 대식세포가 이러한 작용을 하는 과정에서 또 다시 동맥벽에 상처를 남기게 되고, 이 상처부위에 이차적인 지방 플라크가 형성되기 쉽다. 시간이 흐르면서 이러한 일이 반복되면 동맥벽이 좁아질 수 있으며, 혈액 응고, 심장질환, 뇌졸중 등의 질환이 발생할 가능성이 증가한다.
현대인의 다양한 생활환경과 식생활의 변화로 인하여 질병의 형태에 있어서도 많은 변화를 가져왔으며, 특히 순환기계 질환은 미국, 유럽 뿐만 아니라 우리나라에서도 주요 사망원인으로 대두되고 있는 실정이다. 우리나라에서도 생활수준의 향상과 식생활의 서구화로 인하여 동맥경화를 수반하는 고혈압, 허혈성 뇌졸중, 비만, 당뇨병 등의 각종 성인병 및 심혈관계 질환이 증가하고 있으며, 그로 인한 사망률 또한 큰 폭으로 증가하는 추세이다. 이러한 동맥경화증을 유발하는 위험인자로는 고지혈, 고혈압, 흡연, 당뇨병, 고뇨산, 비만, 운동부족, 과음 등이 있다. 이 중에서도 고혈압, 흡연, 당뇨병이 우리나라에서 주로 위험인자로 꼽히며, 최근 고지혈증이 주요 위험인자로 부상하고 있다(대한민국 공개특허 제 10-2010-0076532호).
스타틴(statin)계 약물은 불안정한 동맥경화반을 일으키는 주된 원인인 혈중 콜레스테롤 수치를 감소시킬 뿐만 아니라, 동맥경화반 안정화로 인해 동맥경화반 파열 예방 약물로서 현재 전세계적으로 광범위하게 사용되고 있다. 프라바스타틴, 심바스타틴, 아토르바스타틴 등의 스타틴계 약물을 이용한 임상연구에 따르면, 스타틴계 약물의 복용으로 사망률 13%, 심근경색증 26%, 뇌졸중 25~30%를 감소시키는 것으로 밝혀졌다. 그러나, 스타틴계 약물 사용시 부작용으로 근육 통증, 근세포 손상 (muscle cell damage), 드물게는 심각한 횡문근 융해증(rhabdomyolysis), 근섬유 파괴(muscle fiber breakdown)를 유발한다. 몇몇 스타틴계 약물은 인슐린 저항성 및 순환 전염증성 사이토카인(circulating pro-inflammatory cytokine)을 증가시키고, 염증성 환경에서 MMP-9 유전자의 발현을 증가시키는 부작용이 있다. 또한, 스타틴의 경우 주로 간에서 작용하며 생체이용율이 낮아 플라크에 직접적으로 미치는 영향은 미미하다고 알려져 있다. 따라서 대부분의 동맥경화증 환자들은 플라크의 성장을 억제하기 위하여 스타틴을 장기간 복용해야 하며, 스타틴 치료의 한계로 인한 여전히 동맥경화증으로 인한 심혈관 질환은 높은 사망원인이 되고 있다. 이에, 현재의 동맥경화증 치료법을 개선할 필요가 있으며 국소적으로 플라크를 치료할 수 있어 동맥경화 치료 효율을 크게 증가시킬 수 있는 약물의 개발이 필요하다.
한편, 2-하이드록시프로필-베타-사이클로덱스트린(이하, HPβCD)은 여러가지 소수성 분자와 중합체를 형성할 수 있으며, 이러한 소수성 분자의 용해도를 높여주는 역할을 한다. HPβCD은 특히 콜레스테롤을 효과적으로 용해시킬 수 있으며, 이러한 성질 때문에 Niemann Pick disease, Type C의 치료를 위하여 임상시험 중에 있다. 이 외에도 HPβCD은 동맥경화증, 다발성 경화증, 알츠하이머 등 콜레스테롤 대사 문제를 갖고 있는 여러 질환에 효과가 있을 것으로 기대된다. 하지만 HPβCD의 경우 1500 Da 내외의 저분자 물질이기 때문에 생체 내 주입시 사구체 여과를 통하여 체외로 빠르게 배출되며, 치료효과를 기대하기 위해서는 고용량 주입이 필요하며 이는 청력손실과 같은 부작용을 일으키는 원인이 된다(M. A. Crumling, L. Liu, P. V. Thomas, J. Benson, A. Kanicki, L. Kabara, K. Halsey, D. Dolan, R. K. Duncan, Hearing loss and hair cell death in mice given the cholesterol-chelating agent hydroxypropyl-beta-cyclodextrin. PLoS One 7, e53280 (2012)).
이에, 본 발명자들은 상기 2-하이드록시프로필-베타-사이클로덱스트린을 이용한 동맥경화증 치료상의 어려움을 극복하기 위해 예의 노력하던 중,
사이클로덱스트린 간의 공유결합을 통해 형성된 고분자 물질인 사이클로덱스트린 중합체는 생체 내 주입시 사구체 여과가 일어나지 않고, 동맥경화성 플라크에 효과적으로 축적되며, 그 구조로 인하여 세포독성을 일으키지 않는 것을 확인하였다. 또한, 같은 용량에서 사이클로덱스트린 중합체는 사이클로덱스트린에 비해 우수한 치료효과를 가지며, 고용량 주입시에도 청력손실을 일으키지 않으므로 동맥경화증 예방 및 치료용 약학적 조성물로 사용할 수 있음을 확인하여 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 일 측면에서의 목적은 사이클로덱스트린 중합체를 유효성분으로 함유하는 동맥경화증의 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 일 측면에서의 목적은 사이클로덱스트린 중합체를 유효성분으로 함유하는 동맥경화증의 예방 또는 개선용 건강기능식품 조성물을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여,
본 발명의 일 측면은 사이클로덱스트린 중합체를 유효성분으로 함유하는 동맥경화증의 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 일 측면은 사이클로덱스트린 중합체를 유효성분으로 함유하는 동맥경화증의 예방 또는 개선용 건강기능식품 조성물을 제공한다.
본 발명의 일 측면은 사이클로덱스트린 중합체를 유효성분으로 함유하는 동맥경화증 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공하며,
사이클로덱스트린 간의 공유결합을 통해 형성된 고분자 물질인 사이클로덱스트린 중합체는 생체 내 주입시 사구체 여과가 일어나지 않고, 동맥경화성 플라크에 효과적으로 축적되며, 그 구조로 인하여 세포독성을 일으키지 않는다. 또한, 같은 용량에서 사이클로덱스트린 중합체는 사이클로덱스트린에 비해 우수한 치료효과를 가지며, 고용량 주입시에도 청력손실을 일으키지 않으므로 동맥경화증 예방 및 치료용 약학적 조성물로 사용할 수 있다.
도 1의 A는 동적 광산란법에 의해 측정된 Cy7-CD 및 Cy7-CDP의 유체역학적 크기를(n=4), B는 동적 광산란법으로 측정한 Cy7-CDP의 유체역학적 크기의 분포를, C는 Cy7-CDP의 대표적인 투과전자현미경(TEM) 이미지를 나타낸 도이며, 눈금 막대는 100 nm를 나타낸다.
도 2는 Cy7-CD 및 Cy7-CDP의 약동학 및 생체 분포를 나타낸 도이다.
(A): 정맥 내 주사 후 Cy7-CD 및 Cy7-CDP의 혈액반감기(그룹당 n=3)
(B): 마우스에게 Cy7-CD 및 Cy7-CDP를 정맥주사 후 24시간 및 72시간에 희생시킨 후 해부한 기관의 대표적인 체외 형광 이미지
(C): 상기 B에서 해부한 기관을 근적외선 형광 영상 시스템으로 측정한 형광의 정량
(D): 피하 내 주사 후 Cy7-CD 및 Cy7-CDP의 혈액반감기(그룹당 n=3)
(E): 마우스에게 Cy7-CD 및 Cy7-CDP를 피하 내 주사 후 24시간 및 72시간에 희생시킨 후 해부한 기관의 대표적인 체외 형광 이미지
(F): 상기 E에서 해부한 기관을 근적외선 형광 영상 시스템으로 측정한 형광의 정량
도 3의 A는 Cy7-CD와 Cy7-CDP를 정맥 주사한 후 절개한 대동맥의 생체 외 명시야 및 형광 이미지를, B는 근적외선 형광 영상 시스템으로 측정한 상기 A에서 절개한 대동맥에서의 형광 정량화 결과를, C는 NIR 형광 영상 시스템에 의해 측정된 주요 기관 형광의 정량화 결과를 나타낸 도이다.
도 4의 A는 콜레스테롤 결정(CC)에 결합한 Cy7-CD 및 Cy7-CDP의 공초점 현미경 이미지를(눈금 막대는 50 μm를 나타낸다.), B는 다양한 CDP와 CD의 콜레스테롤 용해 정도를 나타낸 도이다.
도 5은 세포 생존 능력에 대한 다양한 CDP 및 CD의 용량 의존적 영향(A)과 용혈에 대한 다양한 CDP 및 CD의 용량 의존적 영향(B)를 나타낸 도이다.
도 6은 Cy7-CD 및 Cy7-CDP를 차지하는 대식세포(A)와 콜레스테롤 결정(CC)- 함유 대식세포(B)의 공초점 현미경 이미지를 나타낸 도이며, 눈금 막대는 20 μm를 나타낸다.
도 7은 콜레스테롤 결정(CC)-함유 대식세포에서 나타나는 다양한 CDP 및 CD의 세포 내 콜레스테롤 용해에 대한 용량 의존적 효과를 나타낸 도이다.
도 8은 동적 광산란법에 의해 측정된 HPβCD 및 βCDP의 유체역학적 크기(A)와 βCDP의 투과전자현미경(TEM) 이미지(B)를 나타낸 도이며, 눈금 막대는 100 nm를 나타낸다.
도 9의 A는 대조군, HPβCD 처리군, βCDP 처리군의 Oil Red-O 염색된 정면의 대동맥 이미지를, B는 상기 A의 대동맥궁의 병변 면적의 정량화한 결과를, C는 상기 A의 흉부 대동맥의 병변 면적의 정량화한 결과를 나타낸 도이다.
도 10의 A는 대조군, HPβCD 처리군, βCDP 처리군의 Oil Red O-염색 후 대동맥 기부 절편의 조직학적 이미지를(눈금 막대는 500 μm를 나타낸다.), B는 상기 A에서의 플라크 면적의 정량화한 결과를, C는 대조군, HPβCD 처리군, βCDP 처리군의 피크로시리우스-적색 염색 후 대동맥 기부 절편의 조직학적 이미지를(눈금 막대는 500 μm를 나타낸다.), D는 C의 콜라겐 함량의 정량화한 결과를 나타내는 도이다.
도 11은 대조군, HPβCD 처리군, βCDP 처리군의 치료 후 혈장 콜레스테롤 농도(A) 및 체중(B)을 나타낸 도이다.
도 12는 대조군, HPβCD 처리군, βCDP 처리군 별 동맥경화증 치료 후 간독성을 검사하기 위해 글루타민산 옥살로초산 트랜스아미나제(glutamic oxaloacetic transaminase; GOT) 혈청 측정 결과(A)와 글루타민산 피루빈산 트랜스아미나제(glutamic pyruvic transaminase; GPT) 혈청 측정 결과(B)를 나타낸 도이다.
도 13의 A는 대조군, HPβCD 처리군, βCDP 처리군 별 βCDP 고용량 치료 후 대표적인 공초점 현미경 이미지를(눈금 막대는 20 μm를 나타낸다.), B는 A의 외유모세포의 정량화 결과를 나타낸 도이다.
도 14는 대조군, HPβCD 처리군, βCDP 처리군 별 CD 고용량 치료 후 측정한 혈장 콜레스테를 농도(A) 및 간독성을 검사하기 위해 글루타민산 옥살로초산 트랜스아미나제(glutamic oxaloacetic transaminase; GOT) 혈청 측정 결과와 글루타민산 피루빈산 트랜스아미나제(glutamic pyruvic transaminase; GPT) 혈청 측정 결과(B)를 나타낸 도이다.
도 2는 Cy7-CD 및 Cy7-CDP의 약동학 및 생체 분포를 나타낸 도이다.
(A): 정맥 내 주사 후 Cy7-CD 및 Cy7-CDP의 혈액반감기(그룹당 n=3)
(B): 마우스에게 Cy7-CD 및 Cy7-CDP를 정맥주사 후 24시간 및 72시간에 희생시킨 후 해부한 기관의 대표적인 체외 형광 이미지
(C): 상기 B에서 해부한 기관을 근적외선 형광 영상 시스템으로 측정한 형광의 정량
(D): 피하 내 주사 후 Cy7-CD 및 Cy7-CDP의 혈액반감기(그룹당 n=3)
(E): 마우스에게 Cy7-CD 및 Cy7-CDP를 피하 내 주사 후 24시간 및 72시간에 희생시킨 후 해부한 기관의 대표적인 체외 형광 이미지
(F): 상기 E에서 해부한 기관을 근적외선 형광 영상 시스템으로 측정한 형광의 정량
도 3의 A는 Cy7-CD와 Cy7-CDP를 정맥 주사한 후 절개한 대동맥의 생체 외 명시야 및 형광 이미지를, B는 근적외선 형광 영상 시스템으로 측정한 상기 A에서 절개한 대동맥에서의 형광 정량화 결과를, C는 NIR 형광 영상 시스템에 의해 측정된 주요 기관 형광의 정량화 결과를 나타낸 도이다.
도 4의 A는 콜레스테롤 결정(CC)에 결합한 Cy7-CD 및 Cy7-CDP의 공초점 현미경 이미지를(눈금 막대는 50 μm를 나타낸다.), B는 다양한 CDP와 CD의 콜레스테롤 용해 정도를 나타낸 도이다.
도 5은 세포 생존 능력에 대한 다양한 CDP 및 CD의 용량 의존적 영향(A)과 용혈에 대한 다양한 CDP 및 CD의 용량 의존적 영향(B)를 나타낸 도이다.
도 6은 Cy7-CD 및 Cy7-CDP를 차지하는 대식세포(A)와 콜레스테롤 결정(CC)- 함유 대식세포(B)의 공초점 현미경 이미지를 나타낸 도이며, 눈금 막대는 20 μm를 나타낸다.
도 7은 콜레스테롤 결정(CC)-함유 대식세포에서 나타나는 다양한 CDP 및 CD의 세포 내 콜레스테롤 용해에 대한 용량 의존적 효과를 나타낸 도이다.
도 8은 동적 광산란법에 의해 측정된 HPβCD 및 βCDP의 유체역학적 크기(A)와 βCDP의 투과전자현미경(TEM) 이미지(B)를 나타낸 도이며, 눈금 막대는 100 nm를 나타낸다.
도 9의 A는 대조군, HPβCD 처리군, βCDP 처리군의 Oil Red-O 염색된 정면의 대동맥 이미지를, B는 상기 A의 대동맥궁의 병변 면적의 정량화한 결과를, C는 상기 A의 흉부 대동맥의 병변 면적의 정량화한 결과를 나타낸 도이다.
도 10의 A는 대조군, HPβCD 처리군, βCDP 처리군의 Oil Red O-염색 후 대동맥 기부 절편의 조직학적 이미지를(눈금 막대는 500 μm를 나타낸다.), B는 상기 A에서의 플라크 면적의 정량화한 결과를, C는 대조군, HPβCD 처리군, βCDP 처리군의 피크로시리우스-적색 염색 후 대동맥 기부 절편의 조직학적 이미지를(눈금 막대는 500 μm를 나타낸다.), D는 C의 콜라겐 함량의 정량화한 결과를 나타내는 도이다.
도 11은 대조군, HPβCD 처리군, βCDP 처리군의 치료 후 혈장 콜레스테롤 농도(A) 및 체중(B)을 나타낸 도이다.
도 12는 대조군, HPβCD 처리군, βCDP 처리군 별 동맥경화증 치료 후 간독성을 검사하기 위해 글루타민산 옥살로초산 트랜스아미나제(glutamic oxaloacetic transaminase; GOT) 혈청 측정 결과(A)와 글루타민산 피루빈산 트랜스아미나제(glutamic pyruvic transaminase; GPT) 혈청 측정 결과(B)를 나타낸 도이다.
도 13의 A는 대조군, HPβCD 처리군, βCDP 처리군 별 βCDP 고용량 치료 후 대표적인 공초점 현미경 이미지를(눈금 막대는 20 μm를 나타낸다.), B는 A의 외유모세포의 정량화 결과를 나타낸 도이다.
도 14는 대조군, HPβCD 처리군, βCDP 처리군 별 CD 고용량 치료 후 측정한 혈장 콜레스테를 농도(A) 및 간독성을 검사하기 위해 글루타민산 옥살로초산 트랜스아미나제(glutamic oxaloacetic transaminase; GOT) 혈청 측정 결과와 글루타민산 피루빈산 트랜스아미나제(glutamic pyruvic transaminase; GPT) 혈청 측정 결과(B)를 나타낸 도이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명의 일 측면은 사이클로덱스트린 중합체를 유효성분으로 함유하는 동맥경화증의 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공한다.
이때, 상기 동맥경화증은 죽상 동맥경화증(atherosclerosis)일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
사이클로덱스트린 중합체는 하기 [화학식 1]로 표시되는 사이클로덱스트린 단량체들이 공유결합을 통해 형성된 고분자(polymer) 물질로, 사이클로랩(Cyclolab) 에서 시판중인 고분자를 사용할 수 있다.
[화학식 1]
상기 화학식 1에서,
R, R', 및 R''는 독립적으로 수소, C1-10의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 또는 카복시 C1-10의 직쇄 또는 분지쇄 알킬일 수 있고; 수소, C1-5의 직쇄 또는 분지쇄 알킬, 또는 카복시 C1-5의 직쇄 또는 분지쇄 알킬일 수 있고; 또는 수소, 메틸, 또는 카복시 메틸일 수 있다. 상기 카복시기는 염 형태로 존재할 수도 있다.
또한, 상기 사이클로덱스트린 중합체의 중량평균분자량은 일 측면에서 100,000 내지 200,000 Da 범위일 수 있고, 110,000 내지 200,000 Da 범위일 수 있고, 120,000 내지 200,000 Da 범위일 수 있고, 130,000 내지 200,000 Da 범위일 수 있고, 140,000 내지 200,000 Da 범위일 수 있고, 100,000 내지 190,000 Da 범위일 수 있고, 100,000 내지 180,000 Da 범위일 수 있고, 100,000 내지 170,000 Da 범위일 수 있고, 100,000 내지 160,000 Da 범위일 수 있고, 110,000 내지 190,000 Da 범위일 수 있고, 120,000 내지 180,000 Da 범위일 수 있고, 130,000 내지 170,000 Da 범위일 수 있고, 140,000 내지 160,000 Da 범위일 수 있고, 145,000 내지 155,000 Da 범위일 수 있고, 150,000 내외일 수 있으나, 특별히 이에 제한되는 것은 아니다. 일반적으로 사이클로덱스트린 단량체는 분자량이 약 1500 Da 내외의 저분자 물질이므로 생체 내 주입시 빠르게 배출되어 치료효과를 기대하기 위해서는 고용량 주입이 필요하나, 본 발명에 따른 사이클로덱스트린 중합체는 분자량이 큼에 따라 사이클로덱스트린 단량체가 갖는 문제점이 해소될 수 있다.
나아가, 상기 사이클로덱스트린 중합체는 7 nm 내지 13 nm 입경의 평균크기일 수 있고, 8 nm 내지 13 nm 크기일 수 있고, 9 nm 내지 13 nm 크기일 수 있고, 7 nm 내지 12 nm 크기일 수 있고, 7 nm 내지 11 nm 크기일 수 있고, 8 nm 내지 12 nm 크기일 수 있고, 9 nm 내지 11 nm 크기일 수 있고, 10 nm 내외의 크기일 수 있으나, 특별히 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 약학적 조성물은 정맥내 투여, 피하 투여, 근육내 투여, 복강내 투여 및 경피 투여로 이루어진 군으로부터 선택되는 방법으로 투여될 수 있으며, 정맥내 투여 및 피하 투여가 바람직하다.
상기 사이클로덱스트린 중합체는, 사이클로덱스트린 단량체보다 동맥경화성 플라크(plaque)에 축적되는 양이 더 많을 수 있으며, 동맥경화성 플라크(plaque)에 축적되어 콜레스테롤의 용해도를 높이고 제거하여, 동맥경화증을 예방 또는 치료할 수 있다.
본 발명의 구체적인 실시예에서, 본 발명자들은 사이클로덱스트린 중합체의 약동학 및 생체 분포 분석을 수행하였으며, 그 결과, 정맥 주사한 경우 Cy7-CDP의 반감기는 26.8시간으로 Cy7-CD의 반감기인 0.46의 약 58배 길게 나타났으며, 이는 사이클로덱스트린의 중합화가 혈액의 반감기를 현저히 연장시킴을 나타낸다(도 2 A 참조). 또한, 피하 주사한 경우 혈액 내 Cy7-CD는 2시간 째에 최고점에 도달한 반면, Cy7-CDP는 24시간 째에 최고점에 도달하였으며, Cy7-CD와 Cy7-CDP의 생체 이용률은 각각 97.2 ± 3.5 %와 93 ± 1.7 %로 측정되었다. 이는 CD의 중합체 형성이 CD의 약동학 및 생체 분포 프로파일을 유의하게 향상시킬 수 있음을 시사한다(도 2 B 내지 F 참조).
나아가, 사이클로덱스트린 중합체의 플라크 축적 분석을 수행하였으며, 그 결과, Cy7-CDP의 플라크 축적이 Cy7-CD의 플라크 축적보다 14.2배 더 높음을 확인하였다. 이러한 결과는 CD의 중합체 형성이 죽상 동맥경화성 플라크에 우선적으로 축적될 수 있음을 시사한다(도 3 참조).
또한, 사이클로덱스트린 중합체의 세포 외 콜레스테롤 결정과의 결합 및 용해 분석을 수행하였으며, 그 결과, Cy7-CDP가 Cy7-CD에서 관찰된 것과 유사하게 콜레스테롤 결정에 효과적으로 결합함을 확인하였으며, 시료 중에서 βCDP가 가장 효과적인 콜레스테롤 용해를 보임을 확인하였다. 이러한 결과는 CD의 중합 정도가 용액내에서 콜레스테롤 결정(CC)과 결합하고 용해시키는 CDP의 능력을 저해하지 않음을 나타낸다(도 4 참조).
나아가, 사이클로덱스트린 중합체의 세포독성과 용혈 활성 분석을 수행하였으며, 그 결과, CDP는 매우 높은 농도에서도 세포 독성을 나타내지 않았으며, CD가 용혈 의존성 용혈 활성을 나타내는 동안 CDP는 용혈을 유발하지 않음을 확인하였다. 이는 막 결합 콜레스테롤에 대한 접근 가능성을 제한하는 중합체 구조로 인해 CDP가 플라즈마 막 결합 콜레스테롤을 효율적으로 추출할 수 없음을 시사한다(도 5 참조).
또한, 사이클로덱스트린 중합체의 대식세포에서의 콜레스테롤 유출 분석을 수행하였으며, 그 결과, Cy7-CD 및 Cy7-CDP 모두 대식세포에 의해 효과적으로 내재화되고, 세포내 콜레스테롤 결정과 함께 국소화되었음을 확인하였다. 세포 내 콜레스테롤 결정 용해 분석 결과, βCDP와 MβCD가 세포 내 콜레스테롤 결정의 용해를 위한 가장 강력한 작용제였던 반면, βCDP는 MβCD가 세포 독성을 나타내는 CD 농도가 10 mM일 때 우수한 콜레스테롤 용해를 나타냈다. 이러한 결과는 βCDP가 현재 연구에서 실험한 CD와 비교하여 세포 독성없이 더 효과적으로 대식세포로부터 세포 내 콜레스테롤을 제거할 수 있음을 시사한다(도 6 및 7 참조).
나아가, 사이클로덱스트린 중합체의 죽상 동맥경화증 치료효과 분석을 수행한 결과, βCDP가 HPβCD보다 대동맥 궁 및 흉부 대동맥에서 현저히 감소된 동맥경화 병면을 나타내었으며, 현저히 감소된 플라크를 나타냄을 확인하였다(도 9 및 10 참조). βCDP치료는 혈장 콜레스테롤 및 간 관련 효소 수준 및 체중에 영향을 미치지 않았으며(도 11 및 12 참조), HPβCD로 처리한 마우스는 달팽이관 중앙부에서 외유모세포(outer hair cells; OHC)의 유의한 손실을 보였으나, βCDP로 처리한 마우스는 유의한 외유모세포의 손실을 나타내지 않음을 확인하였다(도 13, 14 참조).
따라서, 본 발명의 사이클로덱스트린 중합체를 유효성분으로 함유하는 약학적 조성물은 동맥경화증 예방 및 치료 용도로 유용하게 사용될 수 있다.
한편, 상기 약학적 조성물은 상기 조성물 이외에 약제학적으로 허용되는 담체를 포함할 수 있는데, 이러한 약제학적으로 허용되는 담체는 약품 제제 시에 통상적으로 이용되는 것으로서, 락토스, 덱스트로스, 수크로스, 솔비톨, 만니톨, 전분, 아카시아 고무, 인산 칼슘, 알기네이트, 젤라틴, 규산 칼슘, 미세결정성 셀룰로스, 폴리비닐피롤리돈, 셀룰로스, 물, 시럽, 메틸 셀룰로스, 메틸히드록시벤조에이트, 프로필히드록시벤조에이트, 활석, 스테아르산 마그네슘, 미네랄 오일 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 약학적 조성물은 첨가제로서 윤활제, 습윤제, 감미제, 향미제, 유화제, 현탁제, 보존제 등을 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 조성물은 동맥경화증의 예방 또는 치료를 위하여 단독으로, 또는 수술, 방사선 치료, 호르몬 치료, 화학 치료 및 생물학적 반응 조절제를 사용하는 방법들과 병용하여 사용할 수 있다.
본 발명의 다른 일 측면은 사이클로덱스트린 중합체를 유효성분으로 함유하는 동맥경화증의 예방 또는 개선용 건강기능식품 조성물을 제공한다.
본원에서 정의되는 "건강기능식품"은 건강기능식품에 관한 법률 제6727호에 따른 인체에 유용한 기능성을 가진 원료나 성분을 사용하여 제조 및 가공한 식품을 의미하며, "기능성"이라 함은 인체의 구조 및 기능에 대하여 영양소를 조절하거나 생리학적 작용 등과 같은 보건 용도에 유용한 효과를 얻을 목적으로 섭취하는 것을 의미한다.
본 발명의 동맥경화증 예방 또는 개선을 위한 건강기능식품은, 조성물 총 중량에 대하여 상기 추출물을 0.01 내지 95 %, 바람직하게는 1 내지 80 % 중량백분율로 포함한다. 또한, 동맥경화증 예방 또는 개선을 위한 목적으로 정제, 캅셀, 분말, 과립, 액상, 환 등의 형태인 건강기능식품으로 제조 및 가공이 가능하다.
이하, 본 발명을 실시예 및 실험예를 통해 상세히 설명한다.
단, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 일 측면에서 구체적으로 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1> 죽상 동맥경화증 마우스의 준비
죽상 동맥경화증 모델의 경우, 10주령의 수컷 ApoG -/- 마우스를 잭슨 연구소(Bar Harbor, ME)에서 구입하여 준비하였다. 또한, 5주 내지 7주령의 수컷 야생형 C57/BL6 마우스를 코에텍(경기도, 한국)에서 구입하여 준비하였다. 모든 동물에 관련된 절차는 KAIST 동물 보호 및 이용 위원회의 승인을 받았다.
<실시예 2> 사이클로덱스트린 중합체 준비
사이클로덱스트린(즉, MβCD, CMβCD) 및 이의 중합체(즉, βCDP, CMβCDP)는 사이클로랩(Cyclolab, Budapest, Hungary)에서 구입하여 준비하였으며, 이들의 구조는 하기에 나타내었다.
MβCD 구조 (분자량 약 1500 Da 내외)
CMβCD 구조 (분자량 약 1500 Da 내외)
βCDP 구조 (분자량 약 150,000 Da 내외)
CMβCDP 구조 (분자량 약 150,000 Da 내외)
한편, 후술하는 실험을 위한 시아닌7 NHS 에스터(Cyanine7 NHS ester, Cy7)는 압캄(Abcam)으로부터 구입하여 준비하였고, N-에틸-N-[3-다이메틸-아미노프로필]카르보다이이미드(N-ethyl-N-[3-dimethylaminopropyl]carbodiimide, EDC) 및 N-하이드록시 석신이미드(N-hydroxysuccinimide, NHS)는 시그마(Sigma)로부터 구입하여 준비하였다.
카르복시메틸-베타-사이클로덱스트린(CMβCD) 및 카르복시메틸-베타-사이클로덱스트린 중합체(CMβCDP)에 Cy7을 결합시키기 위해, CMβCD 및 CMβCDP의 카르복실레이트(carboxylates)를 상온에서 30분 동안 등몰량 EDC 및 2배 몰과량의 NHS로 활성화시켰다. 그런 다음, Cy7(Cy7:CD = 0.5:1 몰비)을 첨가하고, 상온에서 2시간 동안 교반한 후, 크기배제 크로마토그래피(size exclusion chromatography)를 사용하여 결합하지 않은 Cy7을 제거하였다.
<실험예 1> 사이클로덱스트린 중합체의 크기, 약동학 및 생체 분포 분석
<1-1> 사이클로덱스트린 중합체의 크기 확인
근적외선(NIR) 형광 영상 시스템을 이용하여 단량체 및 중합체 형태의 CD의 약동학 및 생체 분포를 비교하였다. 각각의 단량체 및 중합체 CD의 모델로 카르복시메틸-베타-사이클로덱스트린(CMβCD)와 카르복시메틸-베타-사이클로덱스트린 중합체(CMβCDP)를 선택하였고, 이들의 카르복시 메틸기를 NIR 형광 영상 촬영을 위해 실시예 2에 기재된 방법으로 Cy7 형광 염료와 결합시켰다. 사이클로덱스트린 중합체 및 사이클로덱스트린의 크기를 확인하기 위해 동적 광산란(Zetasizer Nano ZS90; Malvern Instruments, Malvern, UK)을 사용하여 측정하였다. 또한, 투과 전자 현미경 검사를 위해 5㎕의 시료를 완전히 건조될 때까지 포름바 탄소 코팅 EM 그리드(Ted Pella, Inc., Redding, CA)에 침전시켰다. 투과 전자 현미경 영상은 200 kV에서 작동하는 JEM-2100F HRTEM (JEOL, Tokyo, Japan)을 사용하여 얻었다.
그 결과, 5 mM의 CD 농도에서 Cy7-CDP의 유체역학적 크기는 동적 광산란 (DLS)측정에서 10.1 ± 0.6 nm이었고, Cy7-CD의 크기는 감지할 수 없었다(도 1 A 및 B). 투과 전자 현미경 분석 결과, Cy7-CDP가 DLS에서 측정된 것과 비슷한 크기의 구형 입자로 나타났다(도 1 C).
<1-2> 사이클로덱스트린 중합체의 약동학 및 생체 분포 분석
혈중 반감기의 측정을 위해 200 μl의 Cy7-CD와 Cy7-CDP(50 mg / kg CD)를 야생형 C57/BL6 마우스에 정맥 주사 또는 피하 주사를 통해 주입하였다. 혈액을 채취하기 위한 복강 출혈을 주사 후 0.03, 1, 2, 6, 12, 24, 48, 72 및 96 시간에 수행하였다. 그 후, 혈액 샘플의 형광물질을 측정하여 혈장 농도를 얻었다. 약동학 파라미터는 비구획형 모델을 사용하여 데이터를 피팅시킴으로써 얻었다. 생체 분포 연구를 위해 야생형 C57/BL6 마우스에 Cy7-CD 및 Cy7-CDP를 주입 후 24시간 및 72시간에 각각 희생시켰다. 간, 비장, 심장, 폐 및 신장을 포함하는 장기를 채취하고, 근적외선 형광 영상 시스템(LI-COR, Lincoln, NE)을 사용하여 형광을 측정하였다.
그 결과, Cy7-CD는 생쥐에 정맥 내 주입시 반감기 0.46시간으로 혈류에서 신속하게 제거되었으며, Cy7-CDP는 이의 약 58배인 반감기 26.8시간으로 나타났다(도 2 A). 주사 후 서로 다른 시간에 혈류에서 제거된 것을 관찰했기 때문에 주사 후 각각 24시간과 72시간에 Cy7-CD와 Cy7βCDP의 생체 분포가 관찰되었다. 주요 장기의 근적외선 형광 영상은 Cy7-CDP가 단핵 식세포의 주요 기관인 간에서 주로 제거되었고, 대부분의 Cy7-CD는 신장에서 제거되었다(도 2 B 및 C). 이러한 결과는 CD의 중합화가 정맥 투여 후 ~ 8 nm이하의 입자가 겪게 되는 급속한 신장에서의 제거를 회피함으로써 혈액의 반감기를 현저히 연장시킨다는 것을 나타낸다.
피하 주사했을 때, 혈액 내 Cy7-CD는 2시간만에 최고점에 도달한 후 급격히 떨어진 반면, Cy7-CDP는 약 24시간만에 최고점에 도달하여 100시간 동안 천천히 감소하였다(도 2 D). 단량체 CD의 저분자량은 피하 주사 후 혈관으로의 직접적인 유입을 허용하기 때문에, 최고점에 도달하는 시간이 Cy7-CD가 Cy7-CDP보다 훨씬 빠르다. 반면, CDP는 혈관으로의 직접적인 유입되는 입구(~ 20 kDa)의 크기 제한을 초과하기 때문에 전신 순환을 위해 말초 림프관을 통해 이동해야 한다. 피하 주사 후 Cy7-CD와 Cy7-CDP의 생체 이용률은 각각 97.2 ± 3.5 %와 93 ± 1.7 %로 측정되었다. 생물학적 활성이 높기 때문에 두 가지 형태의 CD는 정맥 주사 후 관찰된 것과 유사한 생체 분포를 보였다(도 2 E 및 F). 이러한 결과는 CD의 중합체 형성이 CD의 약동학 및 생체 분포 프로파일을 유의하게 향상시킬 수 있음을 시사한다.
<실험예 2> 사이클로덱스트린 중합체의 플라크(plaque) 축적 분석
사이클로덱스트린 중합체의 플라크 축적을 분석하기 위해, 10주령의 수컷 ApoE -/- 생쥐에게 8주 또는 12주간 고지방 식이를 섭취시킨 다음, Cy7-CD 및 Cy7-CDP(100 mg/kg CD)를 정맥 내 주사하고 투여 후 24시간과 72시간 후에 각각 희생시켰다. 대동맥, 간, 비장, 심장, 폐, 신장 및 뇌를 포함한 장기를 채취하고 근적외선 형광 영상 시스템 (LI-COR, NE, Lincoln)을 사용하여 형광을 측정하였다.
그 결과, 절개된 대동맥 수(aortic tree)의 근적외선 형광 이미지는 Cy7-CDP의 플라크 축적이 Cy7-CD의 플라크 축적보다 14.2배 더 높음을 보여준다(도 3 A 및 B). HFD-공급된 ApoE -/- 마우스에서 Cy7-CD 및 Cy7-CDP의 생체 분포는 야생형 마우스에서 관찰된 것과 유사하였다(도 3 C). 이러한 결과는 CD의 중합체 형성이 바사 바소룸(vasa vasorum)의 기능 장애 내피와 신생 혈관을 통해 죽상 동맥경화성 플라크에 우선적으로 축적될 수 있음을 시사한다.
<실시예 3> 콜레스테롤 결정(Cholesterol crystal; CC)의 제조
콜레스테롤(Avanti Polar Lipids, 아반티 폴라 립) 2 mg/ml를 함유하는 에탄올을 제조하였고, 결정화는 증류수(30 % v/v)를 용액에 첨가함으로써 유도되었다. 용액을 진공상태에서 완전히 건조시키고, PBS에 재현탁시킨 후, 크기 조절을 위해 초음파처리를 하였다. NBD-표지된 콜레스테롤 결정의 제조를 위해, 25-NBD 콜레스테롤(Avanti Polar Lipids)을 에탄올 안의 콜레스테롤과 함께 1:10의 몰비로 용해시켰다.
<실험예 3> 사이클로덱스트린 중합체의 세포 외 콜레스테롤 결정과의 결합 및 용해 분석
사이클로덱스트린 중합체가 콜레스테롤에 대한 친화도를 나타내는지 여부를 확인하기 위해, NBD-표지된 콜레스테롤 결정(PBS 중 50 μM)을 실온에서 5분 동안 Cy7-CD 및 Cy7-CDP(50 μM CD)와 함께 배양하였다. 그런 다음, 100 μl의 용액을 현미경 슬라이드에 떨어뜨려 커버슬립으로 덮고, 근적외선(NIR) 형광 공초점 현미경 (Nikon, Tokyo, Japan)에서 60 배 대물렌즈로 이미지화하였다. CD의 기능기의 종류와 수는 콜레스테롤과의 상호작용 및 용해 능력과 직접적으로 관련되어 있기 때문에 CMβCDP와 βCDP를 포함한 다양한 유형의 CDP와 메틸 베타-사이클로덱스트린 (MβCD), 카르복시메틸-베타-사이클로덱스트린(CMβCD), 2-하이드록시프로필-베타-사이클로덱스트린(HPβCD)을 포함한 CD를 사용하여 세포 외 콜레스테롤 결정 용해 분석을 수행하였다. 용해 분석을 위해, NBD-표지된 콜레스테롤 결정은 밤새 각기 다른 농도의 사이클로덱스트린 0, 0.1, 0.5, 1, 5, 및 10 mM에서 사이클로덱스트린 중합체(βCDP와 CMβCDP)와 자유 사이클로덱스트린(MβCD, HPβCD, CMβCD)으로 배양하였다. 이후, 혼합물을 0.22 μm 주사기 필터로 여과하고, 그 여액에서 NBD- 콜레스테롤의 형광을 측정하였다.
그 결과, 근적외선 형광 공초점 현미경 이미지는 Cy7-CDP가 Cy7-CD에서 관찰된 것과 유사하게 콜레스테롤 결정에 효과적으로 결합함을 보여준다(도 4 A). 시료 중에서 βCDP가 가장 효과적인 콜레스테롤 용해를 보였으며, 그 다음으로 MβCD, CMβCDP, HPβCD 및 CMβCD가 뒤를 이었다 (도 4 B). 이러한 결과는 CD의 중합 정도가 용액내에서 콜레스테롤 결정(CC)과 결합하고 용해시키는 CDP의 능력을 저해하지 않음을 나타낸다.
<실시예 4> 세포주의 준비
Raw264.7 뮤린 대식세포 (ATCC TIB-71)를 둘베코수정이글배지(Dulbecco 's Modified Eagle 's Medium, Hyclone, South Logan, UT)에서 유지하였다. 배지는 10% 태아 소 혈청 (Hyclone, 하이클론) 및 1% 페니실린-스트렙토마이신(Hyclone)으로 보충하였다. 모든 세포를 37℃, 95% 공기와 5% 이산화탄소의 대기의 습식 인큐베이터(humidified incubator)에서 조직 배양 플라스크로 배양하였다.
<실험예 4> 사이클로덱스트린 중합체의 세포독성과 용혈 활성 확인
CDP가 CD에서 관찰된 콜레스테롤 추출을 통해 원형질막을 파괴함으로써 세포 독성과 용혈을 유도하는지 여부를 확인하기 위해 CDP(CMβCDP와 βCDP)의 in vitro에서의 세포 독성 효과를 조사했다. Raw 264.7 대식세포를 각 농도별로 24 시간동안 처리하고 세포 생존력을 MTT 분석법을 사용하여 확인하였다. 또한, 용혈 활성 분석을 위해 야생형 C57/B6 생쥐의 전혈 200 μl를 200 μl의 CD 용액 (1, 5, 7.5, 10, 15, 30 및 50 mM)과 37 ℃에서 1시간 동안 혼합하였다. 혼합물을 3,000 g에서 5분간 원심분리한 후, 상등액을 사용하여 540 nm에서의 흡광도를 측정하였다.
그 결과, CDP는 매우 높은 농도에서도 세포 독성을 나타내지 않았고, CD는 MβCD가 가장 많은 세포 독성을 나타내었으며, 이어서 HPβCD와 CMβCD가 뒤를 이었다 (도 5 A). 다음으로 용혈 분석 결과, CD가 용혈 의존성 용혈 활성을 나타내는 동안 CDP가 용혈을 유발하지 않음을 확인하였다(도 5 B). 용혈 활성과 CD의 세포 독성 사이에는 높은 상관 관계가 있었다. 이는 막 결합 콜레스테롤에 대한 접근 가능성을 제한하는 중합체 구조로 인해 CDP가 플라즈마 막 결합 콜레스테롤을 효율적으로 추출할 수 없음을 시사한다.
<실험예 5> 사이클로덱스트린 중합체의 대식세포에서의 콜레스테롤 유출 분석
CDP가 대식세포로 들어가 세포내 콜레스테롤과 상호작용하는지 여부 및 세포 생존력에 영향을 미치지 않는 CD 농도의 범위에서 콜레스테롤의 유출을 유도하는지 여부를 조사하였다. Raw 264.7 세포에 의한 Cy7-CDP의 세포 흡수를 관찰하기 위해, 웰당 5 x 104 세포의 밀도로 24시간 동안 6-웰 플레이트에 세포를 시딩하였다.
콜레스테롤 결정(CC) 함유한 Raw 264.7 세포의 경우, NBD-CC(50 μM)로 24시간 동안 처리하였다. 그 후, 이 세포를 Cy7-CD 및 Cy7-CDP로 6시간 동안 처리하고, 공초점 현미경(Nikon, Tokyo, Japan)상에서 60x 대물렌즈로 관찰하였다. 세포 내 콜레스테롤 결정 용해 분석을 위해, Raw 264.7 세포를 48-웰 플레이트에 웰 당 2 x 104 세포의 밀도로 24시간 동안 시딩하였다. 그리고 나서, 세포들을 NBD-표지된 콜레스테롤 결정(50 μM)으로 24시간 동안 처리하였다. 세포를 철저히 씻은 다음 24시간 동안 사이클로덱스트린 중합체(βCDP와 CMβCDP)와 자유 사이클로덱스트린(MβCD, HPβCD, CMβCD)으로 처리하였다. 세포 내 NBD-콜레스테롤의 형광물질을 측정하여 다양한 사이클로덱스트린이 콜레스테롤 유출에 미치는 영향을 정량화하였다.
그 결과, Cy7-CD 및 Cy7-CDP 모두 대식세포에 의해 효과적으로 내재화되고, 세포내 콜레스테롤 결정과 함께 국소화되었음(colocalized)을 관찰하였다(도 6 A 및 B). 또한, 세포 내 콜레스테롤 결정 용해 분석 결과, 5 mM의 CD 농도에서 βCDP와 MβCD는 비교 가능한 세포 내 콜레스테롤 결정 용해를 나타내었고, 처리 전과 비교하여 세포 내 콜레스테롤 양을 약 50% 감소시켰다. CMβCDP와 HPβCD는 농도 5mM 이상에서 적당히 효과적이었던 반면 CMβCD는 전체 농도 범위에 대해 유의미한 영향을 주지 않았다. βCDP와 MβCD가 세포 내 콜레스테롤 결정 용해를 위한 가장 강력한 작용제였던 반면, βCDP는 MβCD가 세포 독성을 나타내는 CD 농도가 10 mM일 때 우수한 콜레스테롤 용해를 나타냈다(도 7). 이러한 결과는 βCDP가 현재 연구에서 실험한 CD와 비교하여 세포 독성없이 더 효과적으로 대식세포로부터 세포 내 콜레스테롤을 제거할 수 있음을 시사한다.
<실시예 5> 체내 죽상 동맥경화증 치료 마우스의 제조
2-하이드로프로필-베타-사이클로덱스트린(HPβCD)은 인간의 치료적 전달을 위한 다양한 친유성 약물을 용해시키기 위해 사용되는 FDA 승인 부형제로써, 죽상 동맥경화증 치료에 효과적임이 입증되었기 때문에 죽상 동맥경화증 치료를 위한 대표적인 CD로 선택하였다. βCDP의 유체역학적 크기는 DLS 측정에서 10.6 ± 0.7 nm이었고, HPβCD의 크기는 감지할 수 없었다 (도 8). 체내 죽상 동맥경화증 치료 마우스의 제조를 위해 ApoE -/- 마우스에게 HFD를 12주 동안 섭취시킨 후, 정상적인 식이요법(NCD)을 4주 동안 섭취시켰다. 마우스에게 HFD를 12 동안 섭취시킨 후부터 1 g/kg 사이클로덱스트린의 용량으로 식염수, HPβCD, 또는 βCDP를 일주일에 2회씩 4주간 정맥주사하고, 16주차에 분석을 위해 생쥐를 희생시켰다.
<실험예 6> 사이클로덱스트린 중합체의 죽상 동맥경화증 치료 효과 확인
<6-1> 플라크의 조직학적 분석
상행 대동맥을 가진 심장을 채취하여 3.7% 포름 알데히드로 고정시키고, 조직-테크(Tissue-Tek) optimal cutting temperature(OCT) 화합물(Sakura Finetek)에 넣고, 액체 질소에서 동결시킨 후, 10 ㎛ 두께의 절편으로 절단한 다음, 사용할 때까지 -80℃에서 보관하였다. 대동맥 판막의 3개의 첨판이 비절연 구간으로 인식되었을 때 냉동 절편을 연속적으로 채취하였다. Oil-Red-O 염색을 위해 절편을 증류수로 세척하고 60% 이소프로판올(Sigma Aldrich)로 헹군 뒤, 절편을 0.3% Oil-Red-O용액으로 15분 동안 염색하였다. 이후, 이소프로판올(60%)로 헹구고 헤마톡실린(hematoxylin, Sigma Aldrich)으로 2분간 대조염색하였다. 증류수로 최종 세척한 후, 절편을 수용성 봉입제로 봉입하였다. 대동맥 기부는 4배 대물 렌즈를 사용하여 광학 현미경(Nikon)에서 촬영하였다. 콜라겐 염색을 위해 피크로시리우스 레드 염색 키트(picrosirius red stain kit, 카탈로그 번호 ab150681; Abcam)를 제조업체가 제공한 프로토콜에 따라 사용하고, 샘플을 광학 현미경 (Nikon)에서 20배 대물렌즈로 이미지화했다. 염색된 표본의 사진을 Image J를 사용하여 데이터 분석을 위해 디지털화하였다.
그 결과, Oil-Red-O 염색 후 대동맥 이미지와 병변 면적의 정량화를 통해 βCDP가 HPβCD보다 대동맥 궁 및 흉부 대동맥에서 현저히 감소된 동맥 경화 병변을 나타냈다(도 9 A 내지 C). 조직 병리학적 분석 결과, βCDP는 HPβCD보다 대동맥 기부에 현저히 감소된 플라크를 나타냈다(도 10 A 및 B). 콜라겐 함량에 의해 검사된 플라크 안정성은 βCDP 처리(도 10 C 및 D)에 의해 영향을 받지 않는데, 이는 βCDP가 플라크의 취약성을 증가시키지 않으면서 항죽종 형성 효과를 나타냄을 시사한다.
<6-2> 혈액 검사 및 콜레스테롤 분석
생쥐를 희생시킨 직후 헤파린 주사기를 사용하여 전혈을 채취하였다. CX7 생화학 분석기 (Beckman Coulter, Brea, CA)를 사용하여 혈장 지질인 총 콜레스테롤, 중성 지방, 고밀도 지단백질(HDL) 및 저밀도 지단백질(LDL)을 분석하였다. 알라닌 트랜스아미나아제와 아스파테이트 트랜스아미나아제의 혈중 농도는 AU480 화학 분석기 (Beckman Coulter)를 사용하여 분석하였다.
그 결과, βCDP 치료는 혈장 콜레스테롤 및 간 관련 효소 수준(도 11 A 및 도 12) 및 체중(도 11 B)에 영향을 미치지 않았다. 이러한 결과는 βCDP가 HPβCD보다 유의한 전신 독성없이 죽상 동맥경화증 치료에 더 큰 치료 효과를 나타낼 수 있음을 시사한다.
<6-3> 내이독성 분석
βCDP가 고용량에서 HPβCD와 비교하여 내이 독성을 감소시킬 수 있는지를 확인하기 위해 마우스에서 내이 독성을 일으키는 것으로 알려진 8g CD / kg 용량의 PBS, HPβCD 또는 βCDP를 마우스에게 주사한 다음 주사 후 일주일 후에 분석을 위해 희생시켰다. HPβCD로 처리한 마우스는 달팽이관 중앙부에서 외유모세포(outer hair cells; OHC)의 유의한 손실을 보였으나, βCDP로 처리한 마우스는 유의한 외유모세포의 손실을 나타내지 않았다(도 13 A 및 B). 또한, HPβCD와 βCDP의 고농도 투여는 혈장 콜레스테롤 및 간 관련 효소 수준에 영향을 미치지 않았다 (도 14). 이는 복용량을 제한하는 심각한 부작용 없이 높은 치료 효과를 얻을 수 있음을 시사한다.
Claims (6)
- 사이클로덱스트린 중합체를 유효성분으로 함유하는 동맥경화증의 예방 또는 치료용 약학적 조성물로서,
상기 사이클로덱스트린 중합체는 중량평균분자량이 100,000 Da 내지 200,000 Da 범위이고, 7 nm 내지 13 nm 입경의 평균크기를 갖는 것을 특징으로 하는, 약학적 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 약학적 조성물은 정맥내 투여, 피하 투여, 근육내 투여, 복강내 투여 및 경피 투여로 이루어진 군으로부터 선택되는 방법으로 투여되는 것을 특징으로 하는, 약학적 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 사이클로덱스트린 중합체는,
사이클로덱스트린 단량체보다 동맥경화성 플라크(plaque)에 축적되는 양이 더 많은 것을 특징으로 하는, 약학적 조성물.
- 제3항에 있어서,
상기 사이클로덱스트린 중합체는,
동맥경화성 플라크(plaque)에 축적되어 콜레스테롤의 용해도를 높이고 제거하여, 동맥경화증을 예방 또는 치료하는 것을 특징으로 하는, 약학적 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 약학적 조성물은 약학적으로 허용되는 담체, 부형제 또는 희석제를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 약학적 조성물.
- 사이클로덱스트린 중합체를 유효성분으로 함유하는 동맥경화증의 예방 또는 개선용 건강기능식품 조성물로서,
상기 사이클로덱스트린 중합체는 중량평균분자량이 100,000 Da 내지 200,000 Da 범위이고, 7 nm 내지 13 nm 입경의 평균크기를 갖는 것을 특징으로 하는, 건강기능식품 조성물.
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