KR20220001801A - 황칠나무 추출물 또는 이로부터 유래된 화합물을 포함하는 신장독성 및 신장섬유화 질환의 예방 및 치료용 약학적 조성물 - Google Patents

황칠나무 추출물 또는 이로부터 유래된 화합물을 포함하는 신장독성 및 신장섬유화 질환의 예방 및 치료용 약학적 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 황칠나무 추출물 또는 이로부터 분리된 덴드로파녹시드(dendropanoxide)의 신장독성 완화 및 신장 섬유화 질환의 치료 용도에 대한 것이다.

Description

황칠나무 추출물 또는 이로부터 유래된 화합물을 포함하는 신장독성 및 신장섬유화 질환의 예방 및 치료용 약학적 조성물{COMPOSITION FOR PREVENTING OR TREATING NEPHROTOXICITY AND RENAL FIBROSIS COMPRISING DENDROPANAX MORBIFERA EXTRACT OR COMPOUND ISOLATED THEREFROM}
본 발명은 황칠나무 추출물 또는 이로부터 분리된 덴드로파녹시드(dendropanoxide)의 신장독성 완화 및 신장 섬유화 질환의 치료 용도에 대한 것이다.
신장은 생체의 항상성(homeostasis)을 유지하는 중요한 장기로, 체내 체액량, 혈액 내의 이온 농도와 pH를 조절하고, 대사성 노폐물, 독소, 약물 등의 노폐물을 배설하며, 혈압 조절 및 기타 대사성, 내분비 기능을 수행한다. 또한, 비타민 D를 활성화시켜서 소장에서 칼슘이 흡수되도록 도와주며 여러 가지 호르몬의 합성에도 관여한다.
이러한 신장이 배설, 조절, 대사 및 내분비적 기능을 정상적으로 수행하지 못하고 전체적으로 기능이 저하되거나 이상이 초래된 상태를 신장 질환이라고 한다. 신장의 손상으로 인한 기능의 저하는 신장 및 관련 구조의 증대, 신장의 위축, 체액량의 변화, 전해질 불균형, 대사성 산증, 가스교환장애, 항감염 기능 손상, 요독성 독소의 축적 등을 초래한다.
신장 질환은 진행 상태에 따라 급성신부전증, 만성신부전증으로 분류되며, 또는 발병 원인에 따라 혈관 복합체의 침착으로 인한 사구체 신염, 당뇨병에 수반되는 당뇨병성 신장 질환 또는 고혈압에 수반되는 고혈압성 신장 질환, 항생제 또는 항암제 등의 약물투여에 의한 독성신병증, 세균 감염 등으로 나뉜다. 원인이 되는 신장 질환의 종류에 관계없이 만성적으로 신기능 장애가 진행되어 사구체 여과율이 50% 이하로 감소하면, 대부분의 경우 계속적으로 사구체 여과율이 감소하게 되며, 궁극적으로 말기 신부전증에 도달하게 되고 혈액학적 이상, 신경계 합병증, 위장관계 합병증, 면역학적 합병증, 감염 또는 골이영양증 등의 합병증이 일어나 심한 경우 죽음에 이르게 된다.
신장질환의 유발원인은 매우 다양하고 복잡할 뿐 만 아니라 진행 단계에 따라 다른 기전이 관여하므로 질환의 진행 시점에 따른 치료제의 적용이 필요하다. 하지만 대부분의 약제는 질환의 진행과정 등을 고려하지 않은 것들이 많아 적절한 치료제가 없는 실정이다. 산화 스트레스는 중요한 신장질환의 유발원인일 뿐 만 아니라 심혈관손상의 중요위험 병인으로 밝혀져 있으나 이를 타겟팅하는 방법을 이용한 약제의 효과는 아직 명확하게 증명되지 않았다.
특히, 만성신장병의 발생기전 및 치료에 관한 기존의 연구는 주로 신장 섬유화 및 세포외 기질합성의 증가단계, 즉 신장의 조직학적 변화가 초래된 후기단계에 대한 실험연구에 집중되어 있다. 하지만 후기단계의 신장은 비가역적인 신장의 섬유화가 일어나 있어, 만성신장병을 보다 적절히 치료하기 위해서는 신장질환이 발생되고 초기 단계의 치료가 요구된다.
신장섬유화증은 신장질환의 중요한 표지자이며, 말기 신부전의 매우 흔한 증상중의 하나이다. 일측성 요관폐쇄 동물모델은 신장의 섬유화를 유발하고, 세뇨관 세포의 손상, 상피 중배엽 세포 전이, 염증반응의 증가, 대식세포의 유입, 간질 섬유화세포의 증식 및 신장 기능의 저하하는 등의 특징을 보인다.
황칠나무(Dendropanax morbifera)는 두릅 나무과 (오갈피나무과) 황칠나무속의 한국 특산종으로서, 상록교목이며 잎은 표면에 털이 없고 매끈하며 어긋나고 달걀형 또는 타원형으로 잎몸이 전혀 갈라지지 않거나 3-5갈래로 손가락처럼 깊게 갈라지는 것도 있다. 우리나라의 황칠 나무의 분포도를 보면 제주도, 전남 완도, 대흑산도, 거문도 등 바닷가 일대에서 많이 자라고 있다. 황칠의 속명인 덴드로파낙스(Dendropanax)는 그리스어의 덴드로(dendro, 나무)와 파낙스(panax, 전지전능한 약)의 합성어이다. 황칠나무의 학명인 덴드로파낙스 모비페라는 만병통치나무라는 뜻을 가지고 있으며 나무 인삼이라고 불리우기도 한다. 또한 황칠이라는 이름은 황칠나무껍질에 상처를 내면 노란색의 액체가 마치 옻나무의 옻칠처럼 나온다고 하여 붙여진 이름이며 황칠은 공예품을 만드는 과정에서 표면을 가공하거나 색을 칠할 때 사용하고, 황제의 옷인 곤룡포, 나전칠기, 고려 불상 외 각종 가구 및 금속 등에 다양하게 사용되어져 왔다. 한국 본초 도감에 따르면 황칠나무의 뿌리와 줄기는 맛이 달고 성질은 따뜻하며 거풍습과 황혈맥 등에 효능이 있다.
또한, 최근 연구에 따르면 황칠과 황칠 속 단일 성분이 항균, 항암, 고지혈증, 항혈전 항염증 효과 및 항산화 효과 등의 약리효과가 밝혀지면서 더욱 관심을 가지고 많은 소재로 이용되고 있다.
한국공개특허 제10-2020-0040622호
이에, 본 발명의 발명자들은 황칠나무 추출물 또는 이로부터 분리된 덴드로파녹시드가 신장독성을 완화시키고, 신장 섬유화 질환에 치료 효능이 있음을 확인하여 본 발명을 완성하였다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 황칠나무 추출물 또는 이로부터 분리된 덴드로파녹시드(dendropanoxide)를 유효성분으로 포함하는 신장독성 예방 또는 개선용 약학적 조성물을 제공한다:
또한, 본 발명은 황칠나무 추출물 또는 이로부터 분리된 덴드로파녹시드(dendropanoxide)를 유효성분으로 포함하는 신장 섬유화 질환 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 황칠나무 추출물 또는 이로부터 분리된 덴드로파녹시드(dendropanoxide)를 유효성분으로 포함하는 신장독성 예방 또는 개선용 건강기능성 식품을 제공한다.
또한, 본 발명은 황칠나무 추출물 또는 이로부터 분리된 덴드로파녹시드(dendropanoxide)를 유효성분으로 포함하는 신장 섬유화 질환 예방 또는 개선용 건강기능성 식품을 제공한다.
본 발명의 황칠나무 추출물 또는 이로부터 분리된 덴드로파녹시드는 천연물 유래 성분으로 인체에 독성이 없어 안전하다. 또한, 본 발명의 황칠나무 추출물 또는 이로부터 분리된 덴드로파녹시드는 산화 스트레스를 감소시키고 염증성 사이토카인을 감소시켜 신장독성 및 신장 섬유화 질환의 예방 및 치료에 이용될 수 있다.
도 1은 덴드로파녹시드(dendropanoxide)의 화학 구조와 1H-NMR 및 13C-NMR을 나타낸 것이다.
도 2는 시스플라틴 투여 랫드에서 체중, 간, 신장 무게의 변화에 대한 황칠나무 물추출물의 효능을 나타낸 것이다.
도 3은 시스플라틴 유도 신독성에서 황칠나무 물추출물의 BUN 및 creatinine 그리고 조직병리학적 회복능을 나타낸 것이다.
도 4는 시스플라틴 투여 랫드에서 급성 신장손상 바이오마커에 대한 황칠나무 물추출물의 효능을 나타낸 것이다.
도 5는 시스플라틴 투여 랫드에서 항산화 효소의 활성과 pro-inflammatory 사이토카인 발현양에 대한 황칠나무 물추출물의 효능을 나타낸 것이다.
도 6은 시스플라틴을 투여한 신장에서 세포자기사멸(apoptosis)에 대한 황칠나무 물추출물의 효능을 나타낸 것이다.
도 7은 스트렙토조토신 유도 당뇨 랫드에서 황칠나무 물추출물 투여에 의한 조직병리학적 변화, 생화학적 지표의 변화를 나타낸 것이다.
도 8은 스트렙토조토신 유도 당뇨 랫드의 뇨에서 신장손상 바이오마커의 변화에 대한 황칠나무 물추출물의 효능을 나타낸 것이다.
도 9는 스트렙토조토신 유도 당뇨 랫드의 신장에서 항산화 효소의 활성과 산화적 스트레스에 대한 황칠나무 물추출물의 효능을 나타낸 것이다.
도 10은 스트렙토조토신 유도 당뇨 랫드의 혈청에서 염증성 사이토카인의 발현양에 대한 황칠나무 물추출물의 효능을 나타낸 것이다.
도 11은 스트렙토조토신 유도 당뇨 랫드의 신장조직에서 세포자기사멸(apoptosis)에 대한 황칠나무 물추출물의 효능을 나타낸 것이다.
도 12는 스트렙토조토신 유도 당뇨 랫드에서 신섬유화 바이오마커에 대한 황칠나무 물추출물의 효능을 나타낸 것이다.
도 13은 정상근위요세관(NRK-52E)세포에서 세포생존력에 대한 덴드로파녹시드의 효과를 나타낸 것이다.
도 14는 시스플라틴 처리 NRK-52E세포에서 세포자기사멸(apoptosis)에 대한 덴드로파녹시드의 효과를 나타낸 것이다.
도 15는 SD 랫드에서 시스플라틴 유도 신독성에 대한 덴드로파녹시드의 효과를 나타낸 것이다.
도 16은 시스플라틴 투여 랫드에서 급성 신장손상의 뇨중 바이오마커에 대한 덴드로파녹시드의 효과를 나타낸 것이다.
도 17은 시스플라틴 투여 랫드의 신장에서 apoptosis에 대한 덴드로파녹시드의 효능를 나타낸 것이다.
도 18은 시스플라틴 투여 랫드에서 항산화효소 활성에 대한 덴드로파녹시드의 효과를 나타낸 것이다.
도 19는 시스플라틴 투여 랫드에서 pro-inflammatory 사이토카인의 발현양에 대한 덴드로파녹시드의 효과를 나타낸 것이다.
도 20은 시스플라틴 투여 랫드의 세포성장에 관련된 Akt/mTOR signaling에서 덴드로파녹시드의 유도효과를 나타낸 것이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 이하의 설명에 있어, 당업자에게 주지 저명한 기술에 대해서는 그 상세한 설명을 생략할 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다.
따라서 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명은 황칠나무 추출물 또는 이로부터 분리된 덴드로파녹시드(dendropanoxide)를 유효성분으로 포함하는 신장독성 예방 또는 개선용 약학적 조성물 및 신장 섬유화 질환 예방 또는 치료용 약작적 조성물에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 황칠나무 추출물 또는 이로부터 분리된 덴드로파녹시드(dendropanoxide)를 유효성분으로 포함하는 신장독성 또는 신장 섬유화 질환 예방 또는 개선용 건강기능성 식품에 관한 것이다.
상기 덴드로파녹시드(dendropanoxide)는 도 1에 도시된 바와 같은 구조를 갖는 화합물로서, 황칠나무의 에탄올 추출물로부터 용매분획하여 분리될 수 있다. 예를 들어, 황칠나무의 지상부 에탄올 추출물의 디클로로메탄 분획물로부터 분리된 것일 수 있으나, 이제 제한되지 않는다.
상기 황칠나무 추출물은 황칠나무의 지상부를 적절한 용매로 추출한 것으로, 상기 추출하기 위한 적절한 용매는 약학적으로 허용되는 유기용매라면 어느 것을 사용해도 무방하며, 물 또는 유기용매를 사용할 수 있다. 예를 들어, 추출 용매로서 정제수, 메탄올(methanol), 에탄올(ethanol), 프로판올(propanol), 이소프로판올(isopropanol), 부탄올(butanol) 등을 포함하는 탄소수 1-4개의 무수 또는 함수 저급 알코올, 프로필렌 글리콜, 부틸렌 글리콜, 글리세린, 아세톤, 에틸 아세테이트, 부틸 아세테이트, 클로로포름, 디에틸 에테르, 디클로로 메탄, 헥산, 에테르, 벤젠, 메틸렌 클로라이드, 및 시클로헥산 등의 각종 용매를 단독으로 혹은 혼합하여 사용할 수 있다.
추출 방법으로는 열수추출법, 냉침추출법, 환류냉각추출법, 용매추출법, 수증기증류법, 초음파추출법, 용출법, 압착법 등의 방법 중 어느 하나를 선택하여 사용할 수 있다. 또한, 목적하는 추출물은 추가로 통상의 분획 공정을 수행할 수도 있으며, 통상의 정제 방법을 이용하여 정제될 수도 있다. 본 발명의 황칠나무 추출물의 제조방법에는 제한이 없으며, 공지되어 있는 어떠한 방법도 이용될 수 있다.
본 발명의 조성물은 약학적으로 유효한 양의 화합물 또는 추출물을 단독으로 포함하거나 하나 이상의 약학적으로 허용되는 담체, 부형제 또는 희석제를 포함할 수 있다. 상기에서 약학적으로 유효한 양이란 질환의 증상을 예방, 개선 및 치료하기에 충분한 양을 말한다.
또한, 상기에서 "약학적으로 허용되는"이란 생리학적으로 허용되고 인간에게 투여될 때, 통상적으로 위장 장애, 현기증과 같은 알레르기 반응 또는 이와 유사한 반응을 일으키지 않는 조성물을 말한다. 상기 담체, 부형제 및 희석제의 예로는, 락토즈, 덱스트로즈, 수크로즈, 솔비톨, 만니톨, 자일리톨, 에리스리톨, 말티톨, 전분, 아카시아 고무, 알지네이트, 젤라틴, 칼슘 포스페이트, 칼슘 실리케이트, 셀룰로즈, 메틸 셀룰로즈, 폴리비닐피롤리돈, 물, 메틸하이드록시벤조에이트, 프로필하이드록시벤조에이트, 탈크, 마그네슘 스테아레이트 및 광물유를 들 수 있다. 또한, 충진제, 항응집제, 윤활제, 습윤제, 향료, 유화제 및 방부제 등을 추가로 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 조성물은 포유동물에 투여된 후 활성 성분의 신속, 지속 또는 지연된 방출을 제공할 수 있도록 당업계에 공지된 방법을 사용하여 제형화될 수 있다. 제형은 분말, 과립, 정제, 에멀젼, 시럽, 에어로졸, 연질 또는 경질 젤라틴 캅셀, 멸균 주사용액, 멸균 분말의 형태일 수 있다.
또한, 본 발명의 조성물의 활성 성분의 투여량은 투여 경로, 환자의 연령, 성별, 체중 및 환자의 중증도 등의 여러 인자에 따라 적절히 선택될 수 있고, 본 발명에 따른 조성물은 골관절염의 증상을 예방, 개선 또는 치료하는 효과를 가지는 공지의 화합물과 병행하여 투여할 수 있다.
본 발명의 약제학적 조성물의 적합한 투여량은 제제화 방법, 투여방식, 수용자의 연령, 체중, 성, 병적 상태, 음식, 투여 시간, 투여 경로, 배설 속도 및 반응 감응성과 같은 요인들에 의해 다양하게 처방될 수 있다. 본 발명의 약제학적 조성물의 투여량은 바람직하게는 1일 당 1 x 103 ~1 x 1012 세포/kg 이다.
나아가 본 발명에 따른 조성물은 상기 기술한 바와 같이 약학적 조성물로 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 건강기능식품으로도 사용할 수 있다. 예컨대, 식품의 주원료, 부원료, 식품 첨가제, 기능성 식품 또는 음료로 용이하게 활용할 수 있다.
상기 “식품”이란, 영양소를 한 가지 또는 그 이상 함유하고 있는 천연물 또는 가공품을 의미하며, 바람직하게는 어느 정도의 가공 공정을 거쳐 직접 먹을 수 있는 상태가 된 것을 의미하며, 통상적인 의미로서, 식품, 식품 첨가제, 기능성식품 및 음료를 모두 포함하는 것을 말한다.
상기 식품용 조성물을 첨가할 수 있는 식품으로는 예를 들어, 각종 식품류, 음료, 껌, 차, 비타민 복합체, 기능성 식품 등이 있다. 추가로, 특수영양식품(예, 조제유류, 영, 유아식 등), 식육가공품, 어육제품, 두부류, 묵류, 면류(예, 라면류, 국수류 등), 빵류, 건강보조식품, 조미식품(예, 간장, 된장, 고추장, 혼합장 등), 소스류, 과자류(예, 스낵류), 캔디류, 쵸코렛류, 껌류, 아이스크림류, 유가공품(예, 발효유, 치즈 등), 기타 가공식품, 김치, 절임식품(각종 김치류, 장아찌 등), 음료(예, 과실음료, 채소류 음료, 두유류, 발효음료류 등), 천연조미료(예, 라면스프 등)를 포함하나 이에 한정되지 않는다. 상기 식품, 음료 또는 식품첨가제는 통상의 제조방법으로 제조될 수 있다.
또한, 상기 “기능성 식품”또는 “건강기능성 식품”이란 식품에 물리적, 생화학적, 생물 공학적 수법 등을 이용하여 해당 식품의 기능을 특정 목적에 작용, 발현하도록 부가가치를 부여한 식품군이나 식품 조성이 갖는 생체방어리듬조절, 질병방지와 회복 등에 관한 체내조절기능을 생체에 대하여 충분히 발현하도록 설계하여 가공한 식품을 의미하며, 구체적으로는 건강 기능성 식품일 수 있다. 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.
상기 건강보조식품의 종류로는 이에 제한되지는 않으나, 분말, 과립, 정제, 캡슐 또는 음료 형태 일 수 있다.
또한, 본 발명은 본 발명의 약학적 조성물을 치료가 필요한 개체에게 투여하는 것을 포함하는, 진장독성 예방 또는 개선 방법 및 신장 섬유화 질환 예방 또는 치료 방법에 관한 것이다.
본 발명의 치료 방법은 상기 약학적 조성물을 치료적 유효량으로 개체에 투여하는 것을 포함한다. 특정 개체에 대한 구체적인 치료적 유효량은 달성하고자 하는 반응의 종류와 정도, 경우에 따라 다른 제제가 사용되는지의 여부를 비롯한 구체적 조성물, 개체의 연령, 체중, 일반건강 상태, 성별 및 식이, 투여 시간, 투여 경로 및 조성물의 분비율, 치료기간, 구체적 조성물과 함께 사용되거나 동시 사용되는 약물을 비롯한 다양한 인자와 의약 분야에 잘 알려진 유사 인자에 따라 다르게 적용하는 것이 바람직하다. 따라서 본 발명의 목적에 적합한 조성물의 유효량은 전술한 사항을 고려하여 결정하는 것이 바람직하다.
상기 개체는 임의의 포유동물에 적용가능하며, 상기 포유동물은 인간 및 영장류뿐만 아니라, 소, 돼지, 양, 말, 개 및 고양이 등의 가축을 포함한다.
이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명하기로 한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
실시예 1. 황칠나무 물추출물의 제조
건조한 황칠나무 지상부 100g을 물 1L에서 95℃에서 5시간 동안 2회 추출하고 여과한 후 농축하여 물 추출물을 얻었다.
실시예 2. 황칠나무의 추출, 분획 및 덴드로파녹시드(dendropanoxide)의 분리
2-1. 황칠나무 에탄올 추출물 및 용매 분획물의 제조
건조한 황칠나무 지상부를 95% 에탄올로 실온에서 24시간 동안 2회 그리고 60℃에서 5시간 동안 1회 추출하고 여과한 후 모든 추출액을 농축하여 에탄올 추출물을 얻었다. 에탄올 추출물을 물에 현탁한 후 상법에 따라 유기용매 분획하여 디클로메탄, 에틸아세테이트, 부탄올 및 물 분획을 얻었다.
2-2. 덴드로파녹시드의 분리
상기 2-1에서 얻어진 디클로메탄 분획물을 반복된 실라카겔 컬럼 크로마토그래피와 재결정 과정을 통하여 백색 결정의 덴드로파녹시드를 얻었으며, 1H-NMR과 13C-NMR 및 GC-MS 분석을 통하여 그 구조를 확인하였다. (도 1)
실시예 3. 황칠나무 물추출물의 시스플라틴(cisplatin) 유도 신장독성 억제 효과
3-1. 동물실험
동물모델에서 황칠나무(Dendropanax morbifera) 물 추출물의 cisplatin 유도 신장 독성에 대한 보호 효과를 확인하는 실험을 실시하였다.
랫드를 이용한 동물실험은 5일간 진행하였으며, 각각 4 마리의 수컷 Sprague-Dawley 쥐로 이루어진 그룹; control군, cisplatin군(6 mg/kg, i.p.), 물 추출물군(25 mg/kg, p.o.)과 복합군으로 2시간전 cisplatin (6 mg/kg, i.p.) 투여 후 물추출물 (25 mg/kg, p.o.)투여군으로 구성되었다. 신장 손상 및 보호 효과를 확인하기 위해 1일, 3일, 5일차에 뇨를 채취하였으며, 본 실험에서 물 추출물은 매일 경구투여 (p.o.)하였고, cisplatin은 1회 복강투여 (i.p.)하였다.
3-2. 뇨 및 혈청 분석
뇨는 24시간 간격으로 수집하였고, 혈액은 복부대동맥에서 채취한 후 혈청을 분리하여 사용하였다. 뇨 및 혈청의 BUN (blood urea nitrogen)과 크레아티닌을 포함한 각종 지표 물질의 수준은 Hitachi 912 자동화분석장치 (Roche Diagnostics, Sandhofer, Mannheim, Germany)를 이용하여 분석하였다.
3-3. 웨스턴 블롯 (Western blot) 분석
뇨 및 신장 조직에서 Protein Extraction Solution (1 ml)을 이용하여 단백질을 추출하였다. 추출된 단백질을 용해시키고, SDS-PAGE(sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis), Transfer, Blocking, 항원-항체반응, Detection의 순서로 실험을 진행하였다. 6~15% SDS Gel을 이용하여 electrophoresis를 실시하였고, 그 후에 단백질들을 polyvinylidene difluoride (PVDF) membrane에 전달하였다. 단백질이 전달된 membrane을 blocking buffer(5% Skim milk)로 blocking 과정을 진행하였으며, 그 후에 1차 항체를 밤새 반응시키고, 세척 버퍼 (wash buffer)로 헹구어 낸 후 2차 항체를 반응시켰다. 2차 항체 반응 후, 다시 세척 버퍼로 결합되지 않은 2차 항체를 씻어낸 뒤, enhanced chemiluminescence (ECL)-plus kit을 이용하여 각 단백질들의 발현량을 비교하였다.
3-4. 신장 조직학적 염색 (H&E 염색)
신장을 10% neutral buffered formalin액에서 고정하였고, 에탄올을 이용하여 탈수화 과정을 진행한 후, 파라핀을 침투시키고 조직을 5㎛ 두께로 절단하였다. Xylene 을 이용하여 조직 중의 파라핀을 제거하고 hematoxylin 과 Eosin 을 이용하여 H&E 염색을 진행하였다. Mounting solution을 이용하여 mounting을 진행한 후 광학현미경을 이용하여 관찰하였다.
3-5. 신장 면역학적 염색 (IHC)
상기 3-4에서 만들어진 슬라이드를 xylene, 에탄올, 가열된 Sodium citrate 버퍼, 5% 과산화수소수의 순서로 처리한 후 조직을 blocking을 하고, 그리고 필요한 1차 항체와 반응을 진행하였으며 또한 2차 항체와의 반응을 실시하였다. HRP-steptavidin 시약을 30분간 반응시켜주고, DAB와 Hematoxylin 용액으로 염색한 후 confocal K1-fluo microscope(Nanoscope Systems, Daejeon, Korea)로 관찰하였다.
3-6. Inflammatory cytokine 및 antioxidant enzyme activity 측정
랫드의 혈액 (Serum)에서 TNF-α, IL-1β IL-6, IL-10의 수준은 ELISA assay kits (Abcam)로 450 nm로 설정된 마이크로 플레이트 판독기를 사용하여 측정하였다.
카탈라아제 (Catalase)와 Superoxide dismutase (SOD) 함량은 신장 조직에서 ELISA kit를 사용하여 측정되었다. 카탈라아제 (Catalase)는 570 nm에서 흡광도를 측정하였고, 카탈라아제는 nmol/min/mL 단백질로 표시하고 표준 곡선을 사용하여 정량하였다. Superoxide dismutase (SOD)의 함량은 440 nm에서 측정 하였으며, SOD는 U/ml로 표현되었고 표준 곡선을 사용하여 정량화되었다.
3-7. 세포자기사멸 확인 (TUNEL assay)
세포자기사멸(apoptosis) 유도를 조사하기 위해 TUNEL 분석을 수행했다. 파라핀이 제거된 신장 조직 절편을 20 μg/mL 프로테이나제 K (Proteinase K)와 평형 완충액 (Equilibration solution)으로 반응한 후 TdT reaction mix을 이용하여 조직을 incubation 시켜주고 Stop buffer, peroxidase blocking, HRP-streptavidin HRP solution 순서로 처리한 후 DAB 및 hematoxylin을 제 시간에 반응시키고 confocal K1-fluo microscope에서 관찰하였다.
3-8. 황칠나무(Dendropanax morbifera) 물추출물의 cisplatin 유도 신장 독성에 대한 보호 효과
Cisplatin의 투여로 신장의 조직학적 구조 변화와 함께 체중 감소, 혈액 요소 질소 (BUN) 및 크레아티닌 증가되었으며, 뇨를 이용한 웨스턴 블롯에서 SBP-1, KIM-1, NGAL 및 TIMP-1과 같은 단백질 기반 신장 독성 생체 지표 물질의 뇨 배설이 증가하였고, 신장 조직을 이용한 면역학적 염색 실험에서 SBP-1, KIM-1, NGAL 또한 cisplatin에 의해 증가함을 확인하였다. 황칠나무 물 추출물은 신장 손상 생체 표지 물질인 BUN, 크레아티닌 및 KIM-1, NGAL 및 SBP1의 현저한 감소를 나타내었으며, 또한 신장 조직에서 세포자기사멸 단백질인 P53과 Bax는 cisplatin군에 비해 황칠나무 물 추출물 투여군에서 감소하였고, Bcl-2는 증가하였다. 신장 조직을 이용한 TUNEL assay에서도 cisplatin군에 비해 물 추출물 투여군에서 TUNEL-positive 세포 수가 감소함을 확인하였다. 황칠나무 물 추출물은 내인성 항산화제 활성 (SOD 및 Catalase)을 증가시킴으로써 신장에서 cisplatin에 의해 유도된 산화 스트레스를 현저하게 감소시켰고 또한, 염증성 사이토카인인 TNF-α, IL-1β, IL-6, IL-10 의 수준을 감소시켰다. 특히, 황칠나무 물 추출물의 보호 효과는 조직 병리학적 검사에서 명확하게 관찰되었으며, 물 추출물은 cisplatin에 의해 유발된 신장 근위 세뇨관에서의 심한 손상을 현저하게 감소시켰다. 이상의 결과로부터 황칠나무 물 추출물은 cisplatin 유발 신장 독성에 대하여 확실한 보호 효과를 나타냄을 확인할 수 있었다(도 2 내지 도 6).
실시예 4. 황칠나무 물 추출물의 스트렙토조토신 (streptozotocin) 유도 신섬유화 억제 효과
4-1. 동물실험
SD 랫드을 이용하였으며, 각각 5 마리의 수컷 Sprague-Dawley 쥐로 이루어진 그룹; control군, 스트렙토조토신군(6 mg/kg, i.p.), 스트렙토조토신과 황칠나무 물추출물 (25 mg/kg, p.o.)의 복합군, 그리고 물추출물 (25 mg/kg, p.o.)투여군으로 구성되었다. 황칠나무물추출물은 스트렙토조토신 투여 5일 후부터 4주간 매일 경구투여 (25 mg/kg/day) 하였다.
4-2. 뇨 및 혈청 분석
뇨는 metabolic cage를 사용하여 수집하였고, 혈액은 하대정맥에서 채취한 후 혈청을 분리하여 사용하였다. 뇨 및 혈청의 BUN (blood urea nitrogen)과 크레아티닌을 포함한 각종 지표 물질의 수준은 VetScan analyzer (Abaxis Inc., CA, USA) 와 automatic urine analyzer (Sysmex, Japan)를 이용하여 분석하였다.
4-3. 간, 신장, 췌장의 조직학적 염색 (H&E 염색)
모든 조직을 neutral buffered formalin액에서 고정하였고, 에탄올을 이용하여 탈수화 과정을 진행한 후, 파라핀을 침투시키고 조직을 5㎛ 두께로 절단하였다. Xylene 을 이용하여 조직 중의 파라핀을 제거하고 hematoxylin 과 Eosin 을 이용하여 H&E 염색을 진행하였다. Mounting solution을 이용하여 mounting을 진행한 후 광학현미경을 이용하여 관찰하였다. 특히, 신섬유화를 위해서는 Masson’s trichrome (MT) 염색을 실시하였다.
4-4. 면역학적 염색 (IHC)
면역학적 염색 (IHC)은 상기 4-3에서 만들어진 슬라이드를 Xylene 을 처리하여 조직 중의 파라핀을 제거하고, TGF-β1, fibronectin, collagen I, α-SMA를 포함한 1차 항체와 반응을 진행하였으며 또한 HRP 중합 2차 항체와의 반응을 실시하였다. DAB와 Hematoxylin 용액으로 염색한 후 confocal K1-fluo microscope(Nanoscope Systems, Daejeon, Korea)로 관찰하였다.
4-5. Advanced Glycation end Products의 분석
Advanced Glycation end Products의 분석은 ELISA assay로 450 nm로 설정된 마이크로 플레이트 판독기를 사용하여 측정 하였다.
4-6. 3-Indoxyl Sulfate (3-IS) 및 4-Hydroxyproline 함량의 측정
뇨, 혈청, 신장조직에서 3-IS의 양을 HPLC 분석법으로 측정하였고, 신장조직 중의 4-Hydroxyproline 함량은 colorimetric assay kit (Cell Biolabs, San Diego, CA, USA)으로 측정하였다.
4-7. Inflammatory cytokine 및 antioxidant enzyme activity 측정
혈액 (Serum)에서 TGF-β1, IL-1β IL-6, IL-10의 수준은 ELISA assay kits (Abcam)로 450 nm로 설정된 마이크로 플레이트 판독기를 사용하여 측정 하였다.
총 glutathione과 oxidized reduced glutathione (GSH) (GSSG)의 양은 Glutathione Assay Kit를 사용하여 정량하였다. 카탈라아제 (Catalase)와 Superoxide dismutase (SOD) 함량은 신장 조직에서 ELISA kit를 사용하여 측정되었다. Lipid peroxidation은 혈중의 thiobarbituric acid (TBA) reactive substances 측정을 위한 assay kit (TBARS assay kit, Cayman, USA)를 사용하였고, 그리고 뇨 중의 8-Hydroxy-2’-deoxyguanosine (8-OHdG)은 ELISA assay kit (Cell Biolabs, San Diego, CA, USA)로 측정하였다.
4-8. 세포자기사멸 확인 (TUNEL assay)
세포자기사멸(apoptosis) 유도를 조사하기 위해 TUNEL 분석을 수행했다. 신장 조직을 DeadEndTM colorimetric system (Promega, Madison, WI, USA)에 적용하여 apoptotic cell을 검출하였다.
4-9. 웨스턴 블롯 (Western blot) 분석
신장 조직에서 Protein Extraction Solution (1 ml)을 이용하여 단백질을 추출하였다. 추출된 단백질을 용해시키고, SDS-PAGE(sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis), Transfer, Blocking, 항원-항체반응, Detection의 순서로 실험을 진행하였다. 6~15% SDS Gel을 이용하여 electrophoresis를 실시하였고, 그 후에 단백질들을 polyvinylidene difluoride (PVDF) membrane에 전달하였다. 단백질이 전달된 membrane을 blocking buffer(5% Skim milk)로 blocking 과정을 진행하였으며, 그 후에 1차 항체를 밤새 반응시키고, 세척 버퍼 (wash buffer)로 헹구어 낸 후 2차 항체를 반응시켰다. 2차 항체 반응 후, 다시 세척 버퍼로 결합되지 않은 2차 항체를 씻어낸 뒤, enhanced chemiluminescence (ECL)-plus kit을 이용하여 각 단백질들의 발현량을 비교하였다.
4-10. 황칠나무(Dendropanax morbifera) 물 추출물의 스트렙토조토신 (streptozotocin) 유도 신섬유화 억제 효과
황칠나무 물 추출물은 스트렙토조토신 (streptozotocin)의 투여로 유발된 체중 및 장기무게 감소를 억제하였으며, 신장 손상 생체 표지 물질인 BUN, 크레아티닌, 각종 산화적 스트레스 지표물질 및 KIM-1, SBP1, PKM2의 현저한 감소를 나타내었고, 신장과 췌장의 조직병리학적 손상을 차단하였다. 또한 신장 조직에서 세포자기사멸 단백질인 Bax, cleaved-caspase 3 와 cleaved-caspase 9는 황칠나무 물추출물 투여군에서 감소하였고, Bcl-2는 증가하였다. 신장 조직을 이용한 TUNEL assay에서도 물추출물 투여군에서 TUNEL-positive 세포 수가 감소함을 확인하였다. 황칠나무 물추출물은 스트렙토조토신 투여로 증가된 내인성 ROS의 양을 현저히 감소시켰으며, GSH를 증가시키고, 또한 GSSG를 감소시켰다. 물추출물은 내인성 항산화제 활성 (SOD 및 Catalase) 등을 증가시킴으로써 신장에서 스트렙토조토신에 의해 유도된 산화 스트레스를 현저하게 감소시켰고 또한, 염증성 사이토카인인 TGF-β1, IL-1β, IL-6의 수준을 감소시켰으며 IL-10의 양을 증가시켰다. 스트렙토조토신 유발 당뇨 쥐에서 증가된 MDA 및 8-OHdG를 효과적으로 감소시켰으며 특히, 황칠나무 물추출물의 보호 효과는 조직 병리학적 검사에서 명확하게 관찰되었다, 당뇨 유발 신섬유화에 대한 억제효과를 검토해본 결과, 당뇨에 의해 증가된 collagen-1, fibronectin, vimentin 및 α-SMA와 감소된 E-cadherin은 물추출물의 투여에 의해 collagen-1, fibronectin, α-SMA의 발현이 감소하였으므로 신장에서 ECM의 회복 효과를 확인하였으며 이로부터 물추출물은 스트렙토조토신에 의해 유발된 신섬유화를 효과적으로 억제함을 알수있었다. 또한, 당뇨에 의해 증가된 신장의 4-hydroxyproline 양을 효과적으로 감소시켰으며 스트렙토조토신에 의해 유발된 collagen fiber의 축적 또한 현저히 감소시켰다. 이상의 결과로부터 황칠나무 물추출물은 스트렙토조토신 유발 신장독성 및 신섬유화에 대하여 확실한 보호 효과를 나타냄을 확인할 수 있었다. (도 7 내지 도 12)
실시예 5. 황칠나무로부터 분리된 덴드로파녹시드(dendropanoxide)의 시스플라틴(cisplatin) 유도 신장독성 억제 효과
5-1. 동물실험
SD 수컷 랫드를 이용하였으며, 4개의 그룹; control군, 시스플라틴군(6 mg / kg, i.p.), 시스플라틴과 덴드로파녹시드(5 and 10 mg / kg, p.o.)의 복합 투여군으로 구성되었다. SD 랫드에 시스플라틴 (6 mg/kg) 복강 투여 후 Dendropanoxide (5, 10 mg/kg)를 7일간 매일 경구 투여하였다.
5-2. 세포 생존력 시험
Dendropanoxide의 유효 및 독성 농도를 확인하기 위해 랫드 신장 상피 세포 (NRK-52E)를 96 well plate (4 x 103세포/Well)에 24시간 배양한 후, Dendropanoxide를 1 - 400 μg/ml의 농도 범위로 48시간 동안 처리하여 세포 생존력을 관찰하였다. 세포 생존력 확인은 MTT assay를 통해 진행되었다. 시스플라틴의 세포독성에 대한 Dendropanoxide의 보호효과를 확인하기 위하여 세포에 Dendropanoxide (5, 10, 또는 20 μg/ml)를 6시간 동안 먼저 노출시켰다. 이후, 시스플라틴 20μM을 48시간 동안 처리하였다. 5 mg/ml 농도의 MTT시약(3-[4,5-dimethylthiazol-2-yl]-2,5diphenyltetrazoliumbromide)을 100 μL씩 각 well에 적용하였다. 37℃에서 3시간이 지난 후, 상층액을 흡인한 다음, 포르마잔(formazan) 결정을 10분 동안 37℃에서 DMSO 100 μL로 용해했다. VERSA max 마이크로 플레이트 판독기 (Molecular Devices Corp., Sunnyvale, CA, USA)를 사용하여 540 nm에서 well 당 흡광도를 측정하였다.
5-3. Annexin V와 PI 염색을 이용한 apoptosis의 확인
랫드 신장 상피 세포 (NRK-52E)에서 시스플라틴 처리에 의한 세포 사멸이 Dendropanoxide에 의해 억제되는지 확인하는 실험을 수행하였다. 우선, 랫드 신장 상피 세포(NRK-52E)를 6 well plate에10% 소 태아 혈청을 포함한 배지를 이용하여 16시간동안 배양한 뒤 혈청이 첨가되지 않은 배지로 교체하여 12시간 동안 배양하였다. 이후 Dendropanoxide는 5, 10 μg/ml의 농도로 처리하였으며 30분 후 20μM의 시스플라틴을 24시간 동안 처리하였다. 24시간 후 배지를 제거하고, DPBS로 2회 세척한 후, trypsin 1 mL를 각 well에 넣은 뒤 세포를 분리하고, 배지 5 mL씩 넣어 trypsin을 희석한 후, 1000 rpm, 5분 동안 원심분리하여 세포를 준비하였다. 세포를 수확한 뒤 Annexin V-FITC/PI Apoptosis Detection Kit (BD Biosciences, Inc)를 이용하여 각 시료 당 1 x Binding buffer 1 ml에 annexin V 5 μl, PI 5 μl를 가하고 차광 후 실온 보관하고 Flow cytometer를 이용하여 측정하였다.
5-4. 혈청 내 ALT, AST, BUN 및 Creatinine 활성분석을 통한 장기손상지표 분석
SD 랫드에 시스플라틴 (6 mg/kg) 복강 투여 후 조제용매 또는 Dendropanoxide (5, 10 mg/kg)를 7일간 매일 경구 투여하였다. 복부 대동맥에서 혈액을 채취하여 혈청을 분리하여 분리한 혈청에서 알라닌 아미노트랜스퍼레이즈 (ALT;alanine aminotransferase,이하 ALT라고 함) 및 아스파테이트 아미노트랜스퍼레이즈 (AST;aspartate aminotransferase, 이하 AST라 함)를 측정하여 간장기능의 손상 정도를 평가하였고, 혈액 내 요소 질소 (blood urea nitrogen, 이 하 BUN이라고 함) 및 크레아티닌 농도를 측정하여 신장기능의 손상 정도를 관찰하였다. 혈청의ALT, AST, BUN, sCr 수준은 Hitachi 912 자동화분석장치 (Roche Diagnostics, Sandhofer, Mannheim, Germany)를 이용하여 분석하였다. 또한 7일차에 랫드를 대사케이지에 넣어 24시간 동안의 뇨를 채취하였다.
5-5. 항산화 효소 활성 및 산화적 스트레스 확인 시험
PBS로 세척한 신장조직을 HEPES 완충액 (EGTA, mannitol, sucrose, pH 7.2)로 균질화한 후, 균질액을 1500 x g에서 5분간 원심분리하여 상층액을 취하여 증류수로 50배 희석하였다. 신장 조직내 Superoxide dismutase, Catalase, Glutathione, Malondialdehyde 및 8-OHdG의 수준은 각각Superoxide Dismutase Assay Kit (Cayman chemical, Ann Arbor, Michigan, USA), Catalase는Catalase Colorimetric Activity Kit (Abcam, Cambridge, MA, USA), Glutathione Assay Kit (Cayman Chemicals Company, Michigan, USA), MDA Colorimetric Assay Kit (MDA-586, OxisResearCh™, OR, USA) 및 8-OHDG ELISA Kit (Cell Biolabs, San Diego, CA, USA)를 통해 측정하였다.
5-6. 혈중 염증성 사이토카인 농도분석
시스플라틴 투여시 나타나는 염증 반응을 관찰하고 Dendropanoxide 투여에 따른 항염증 효과를 염증 유발 사이토카인 (TNF-α, 인터루킨-1β, 인터루킨 -6, 인터루킨 -10)의 농도 측정을 통하여 확인하였다. 즉, 혈액을 채취하여 혈청을 분리하여 분리한 혈청에서 TNF-α, 인터루킨-1β, 인터루킨 -6, 인터루킨 -10 농도를 ELISA 어세이 키트(Abcam, Cambridge, MA, USA)를 사용하여 측정하였다. 주요 사이토카인의 수준은 표준 곡선으로부터 계산하였다.
5-7. 웨스턴 블롯 (Western blot) 분석
신장 조직에서 Protein Extraction Solution (1 ml)을 이용하여 단백질을 추출하였다. 추출된 단백질을 용해시키고, SDS-PAGE(sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis), Transfer, Blocking, 항원-항체반응, Detection의 순서로 실험을 진행하였다. 6~15% SDS Gel을 이용하여 electrophoresis를 실시하였고, 그 후에 단백질들을 polyvinylidene difluoride (PVDF) membrane에 전달하였다. 단백질이 전달된 membrane을 blocking buffer(5% Skim milk)로 blocking과정을 진행하였으며, 그 후에 1차 항체를 밤새 반응시키고, 세척 버퍼 (wash buffer)로 헹구어 낸 후 2차 항체를 반응시켰다. 2차 항체 반응 후, 다시 세척 버퍼로 결합되지 않은 2차 항체를 씻어낸 뒤, enhanced chemiluminescence (ECL)-plus kit을 이용하여 각 단백질들의 발현량을 비교하였다.
5-8. 덴드로파녹시드(dendropanoxide)의 시스플라틴(cisplatin) 유도 신장독성 억제 효과
황칠나무로부터 분리된 덴드로파녹시드는 시스플라틴에 의해 유발된 신장의 조직학적 손상과 BUN, creatinine의 증가를 효과적으로 억제하였으며 KIM-1, NGAL, SBP1 또한 회복효과를 나타내었다.
덴드로파녹시드는 시스플라틴에 의해 유도된 p53 및 Bax를 감소시켰고, 감소된 Bcl-2는 유의한 회복 효능을 나타내었다. 항산화효소의 활성에 있어 덴드로파녹시드는 감소된 SOD 및 CAT를 증가시켰으며 반면 증가된 MDA와 8-OHdG를 감소시켰다.
시스플라틴에 의해 증가된 혈중 염증성 사이토카인의 분석에서 덴드로파녹시드는 TNF-α, IL-1β, IL-6 및 IL-10을 효과적으로 저하시켰다. 또한 AKT의 감소, p-AKT의 증가, AMPK의 증가, p-AMPK의 감소, mTOR의 감소 및 p-mTOR의 증가 효능을 나타내었다. 이상의 결과로부터 황칠나무로부터 분리된 덴드로파녹시드는 시스플라틴에 의해 유도된 신독성을 in vitro와 in vivo에서 산화적 스트레스와 염증의 억제를 통하여 효과적으로 회복시킬 수 있었다. 따라서 덴드로파녹시드는 시스플라틴 유발 급성 신독성을 치료할 수 있는 효과적인 치료제가 될 수 있을 것이다. (도 13 내지 도 20)
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허 청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (6)

  1. 황칠나무 추출물 또는 이로부터 분리된 덴드로파녹시드(dendropanoxide)를 유효성분으로 포함하는 신장독성 예방 또는 개선용 약학적 조성물.
  2. 황칠나무 추출물 또는 이로부터 분리된 덴드로파녹시드(dendropanoxide)를 유효성분으로 포함하는 신장 섬유화 질환 예방 또는 치료용 약학적 조성물.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 황칠나무 추출물은 물 또는 유기용매에 의해 추출된 것인 약학적 조성물
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 유기용매는 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 부탄올, 아세톤, 에테르, 벤젠, 클로로포름, 에틸아세테이트, 메틸렌클로라이드, 헥산 및 시클로헥산으로 이루어진 군 중에서 선택되는 것인 약학적 조성물.
  5. 황칠나무 추출물 또는 이로부터 분리된 덴드로파녹시드(dendropanoxide)를 유효성분으로 포함하는 신장독성 예방 또는 개선용 건강기능성 식품.
  6. 황칠나무 추출물 또는 이로부터 분리된 덴드로파녹시드(dendropanoxide)를 유효성분으로 포함하는 신장 섬유화 질환 예방 또는 개선용 건강기능성 식품.
KR1020200080181A 2020-06-30 2020-06-30 황칠나무 추출물 또는 이로부터 유래된 화합물을 포함하는 신장독성 및 신장섬유화 질환의 예방 및 치료용 약학적 조성물 KR20220001801A (ko)

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KR1020200080181A KR20220001801A (ko) 2020-06-30 2020-06-30 황칠나무 추출물 또는 이로부터 유래된 화합물을 포함하는 신장독성 및 신장섬유화 질환의 예방 및 치료용 약학적 조성물

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