KR20220152070A - Composition for preventing or treating of osteoclast differentiation comprising barley grass extracts or alkaloids frction therefrom or alkaloid compounds isolated therefrom - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 보리싹 알칼로이드 추출물 또는 이로부터 분리한 알칼로이드 화합물을 포함하는 파골세포 분화 억제용 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a composition for inhibiting osteoclast differentiation comprising barley sprout alkaloid extract or an alkaloid compound isolated therefrom.
파골 세포는 골수에 있는 골수 조혈 줄기 세포와 구별되는 골 재흡수세포이다(Xu & Teitelbaum, 2013). 핵인자-κB 리간드 수용체 활성화제(RANKL)/RANK 신호 증가로 인한 과도한 파골 세포 형성 및/또는 활성은 골다공증 및 류마티스 관절염과 같은 골용해성 골질환을 유발한다 (Kearns 등, 2008). 따라서 골용해성 골질환을 치료하고 예방하기 위한 전략으로, RANKL/RANK 신호 전달 경로를 억제하여 상승된 파골세포 형성 및/또는 활성을 억제할 수 있다. 최근에는 천연물을 이용한 골용해성골 질환의 치료 및 예방에 대한 관심이 높아지고 있다 (An 등, 2016; Kim 등, 2018; Sethi 등, 2007).Osteoclasts are bone resorbing cells distinct from bone marrow hematopoietic stem cells in the bone marrow (Xu & Teitelbaum, 2013). Excessive osteoclastogenesis and/or activity due to increased nuclear factor-κB ligand receptor activator (RANKL)/RANK signaling leads to osteolytic bone diseases such as osteoporosis and rheumatoid arthritis (Kearns et al., 2008). Therefore, as a strategy for treating and preventing osteolytic bone disease, inhibiting the RANKL/RANK signaling pathway can suppress elevated osteoclast formation and/or activity. Recently, interest in the treatment and prevention of osteolytic bone disease using natural products has increased (An et al., 2016; Kim et al., 2018; Sethi et al., 2007).
한편, 보리 (Hordeum vulgare var. hexastichon (L.) Aschers.)는 밀, 옥수수, 쌀 다음으로 세계에서 네 번째로 중요한 곡물 작물이다. 보리는 Gramineae과에 속하는 Hordeum 속의 종으로, 10,000년 전부터 유럽, 북아프리카 및 아시아 여러 국가에서 주요 국내 식량 작물로 재배되어 현재까지 널리 소비되고 있다. 보리 생산량의 80 ~ 90 %는 동물 사료로 사용되며, 맥주 제조용 맥아 및 영양이 풍부한 식품으로 사용되고 있다(Goupy 등, 1999; Kremer 등, 2009; Qingming 등, 2010). 보리는 또한, 황달, 다양한 염증 및 심혈관 질환을 포함한 여러 질병을 치료하는 데 사용되고 있다. 이전 연구에 따르면 보리에는 아미노페놀산 유도체, 벤조산 및 신남산 유도체, 탄닌, 플라보놀, 칼콘, 플라본, 플라바논 및 프로안토시니딘과 같은 플라보노이드, 알칼로이드, 시아노글리코시드가 풍부하게 포함되어 있으며, 항산화, 아세틸 콜린, 항우울제, 지질 저하 및 항궤양과 같은 다양한 생물학적 활성을 갖는 폴리/산 아민을 포함하고 있다 (Beri 등, 2007; Kremer 등, 2009; Qingming 등, 2010; Yamaura 등, 2012). 특히, 어린 보리싹은 한국, 중국, 일본에서 인기있는 기능성 식품으로 알려져 있으며, 각종 염증 및 심혈관 질환 치료에 사용되기도 한다 (Thatiparthi 등, 2019). 보리싹이 면역 자극 능력을 가지며, 암, 제2형 당뇨병, 비만, 과도한 콜레스테롤, 빈혈, 순환계 장애, 신장 장애와 같은 여러 건강상의 문제에 도움이 된다는 증거들이 축적되고 있다 (Lahouar 등, 2015). 그러나 현재 보리싹으로부터 분리한 활성 화합물의 파골세포 형성 억제 활성에 관한 정보는 제한적이다.On the other hand, barley ( Hordeum vulgare var. Hexastichon (L.) Aschers.) is the world's fourth most important grain crop after wheat, maize and rice. Barley is a species of the genus Hordeum belonging to the family Gramineae. It has been cultivated as a major domestic food crop in Europe, North Africa and several Asian countries since 10,000 years ago and is widely consumed until now. 80-90% of barley production is used as animal feed, malting for beer production and nutritious food (Goupy et al., 1999; Kremer et al., 2009; Qingming et al., 2010). Barley is also used to treat several ailments, including jaundice, various inflammatory and cardiovascular diseases. Previous studies have shown that barley is rich in aminophenolic acid derivatives, benzoic acid and cinnamic acid derivatives, tannins, flavonoids such as flavonols, chalcones, flavones, flavanones and proanthosinidins, alkaloids, and cyanoglycosides. It contains poly/acid amines with various biological activities such as antioxidant, acetylcholine, antidepressant, lipid-lowering and anti-ulcer (Beri et al., 2007; Kremer et al., 2009; Qingming et al., 2010; Yamaura et al., 2012). In particular, young barley sprouts are known as a popular functional food in Korea, China, and Japan, and are also used to treat various inflammatory and cardiovascular diseases (Thatiparthi et al., 2019). Evidence is accumulating that barley sprouts have immune stimulating abilities and are beneficial for several health problems, such as cancer,
종래선행기술인 한국등록특허 제2184812호에는 새찰쌀보리 추출물을 포함하는 골다공증 예방 또는 치료용 조성물이 기재되어 있으나, 본 발명의 보리(Hordeum vulgare var. hexastichon (L.) Aschers.)싹 알칼로이드 추출물 및 이로부터 분리한 알칼로이드 화합물의 파골형성 억제 효과는 기재되어 있지 않아 차이가 있다. 한국등록특허 제1959731호에는 새싹보리 추출물을 포함하는 갱년기 장애의 예방 또는 치료용 조성물이 기재되어 있으나, 역시 본 발명의 보리싹 알칼로이드 추출물 또는 이로부터 분리한 알칼로이드 화합물은 기재되어 있지 않다.Korean Patent Registration No. 2184812, which is a prior art, describes a composition for preventing or treating osteoporosis containing an extract of barley, but the barley of the present invention ( Hordeum vulgare var. Hexastichon (L.) Aschers.) bud alkaloid extract and the alkaloid compound isolated from the osteoclast formation inhibitory effect are not described, so there is a difference. Korean Patent Registration No. 1959731 discloses a composition for preventing or treating menopausal disorders containing an extract of barley sprouts, but also does not disclose an alkaloid extract of barley sprouts or an alkaloid compound isolated therefrom of the present invention.
본 발명의 목적은 보리싹 알칼로이드 추출물 또는 이로부터 분리한 알칼로이드 화합물을 포함하는 파골세포 분화 억제용 조성물을 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide a composition for inhibiting osteoclast differentiation comprising barley sprout alkaloid extract or an alkaloid compound isolated therefrom.
본 발명은 보리싹 알칼로이드 추출물 또는 이로부터 분리한 알칼로이드 화합물을 포함하는 파골세포 분화 억제용 조성물을 제공한다.The present invention provides a composition for inhibiting osteoclast differentiation comprising barley sprout alkaloid extract or an alkaloid compound isolated therefrom.
상기 알칼로이드 추출물는,The alkaloid extract,
파쇄된 보리싹을 유기용매로 추출하고 감압 농축하여 보리싹 조추출물을 제조하는 단계(1 단계);Extracting the crushed barley sprouts with an organic solvent and concentrating under reduced pressure to prepare a crude extract of barley sprouts (Step 1);
상기 1 단계에서 수득한 보리싹 조추출물의 증류수 현탁액을 pH 2로 조정한 다음 CHCl3 용액으로 추출하여 제거하고 산성 수층을 얻는 단계(2 단계); 및The distilled water suspension of the crude barley extract obtained in
상기 2 단계의 산성 수층을 pH 10으로 조정한 다음, CHCl3 로 추출하여 농축한 알칼로이드 추출물을 수득하는 단계(3 단계);The acidic aqueous layer of
를 포함하는 제조방법에 의하여 제조된 것일 수 있다.It may be manufactured by a manufacturing method comprising a.
이때 상기 유기용매는 물, C1~4의 저급 알코올, 아세톤(acetone), 에틸아세테이트(ethyl acetate), 디에틸아세테이트(diethyl acetate), 디에틸에테르(diethyl ether), 벤젠(benzene), 클로로포름(chloroform) 및 헥산(hexane)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 이들의 혼합용매일 수 있으며, 바람직하게는 C1~4의 저급 알코올이며, 더욱 바람직하게는 메탄올이다.At this time, the organic solvent is water, C1-4 lower alcohol, acetone, ethyl acetate, diethyl acetate, diethyl ether, benzene, chloroform ) and hexane, or a mixed solvent thereof, preferably C1-4 lower alcohol, more preferably methanol.
상기 알칼로이드 화합물은 하기 화학식 [1]로 표현되는 화합물 1 내지 중 선택되는 1 이상을 포함할 수 있다.The alkaloid compound may include one or more selected from
화학식 [1]Formula [1]
상기 알칼로이드 화합물은 Hordeumin A (화합물 1), 3-(1-Pyrrolidiylmethyl)-1H-indole (화합물 2), (1H-indole-3-ylmethyl)(3-methylbutyl)amine (화합물 3), N,N-bis(indol-3-ylmethyl)methylamine (화합물 4) 및 3-[2-[(indol-3-yl)methyl]indol-3-yl]methylindole (화합물 5)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 이상을 포함할 수 있으며, 상기 화합물 1 내지 5의 구조는 상기 화학식 [1]과 같다. 상기 구조에서 보는 바와 같이 본 발명의 보리싹 추출물로부터 분리한 알칼로이드 화합물은 인돌 알칼로이드 화합물을 포함한다.The alkaloid compounds are Hordeumin A (Compound 1), 3-(1-Pyrrolidiylmethyl)-1H-indole (Compound 2), (1H-indole-3-ylmethyl)(3-methylbutyl)amine (Compound 3), N,N At least one selected from the group consisting of -bis(indol-3-ylmethyl)methylamine (Compound 4) and 3-[2-[(indol-3-yl)methyl]indol-3-yl]methylindole (Compound 5) It may include, and the structures of the
본 발명의 파골세포 분화 억제용 조성물은 골소주 개수, 골 체적비(BS/BV) 감소를 억제하거나, 골소주 분리(trabecular separation)의 증가를 억제시키는 것일 수 있다.The composition for inhibiting osteoclast differentiation of the present invention may suppress a decrease in the number of trabecular lines and a bone volume ratio (BS/BV), or an increase in trabecular separation.
상기 파골세포 분화 억제용 조성물은 p-p38, c-Fos의 발현 또는 IκBα의 분해를 억제할 수 있으며, NFATc1의 핵 전좌를 억제할 수 있다.The composition for inhibiting osteoclast differentiation can inhibit expression of p-p38 and c-Fos or degradation of IκBα, and inhibit nuclear translocation of NFATc1.
본 발명의 파골세포 분화 억제용 조성물은 파골 세포 수를 감소시키거나, 파골 세포의 필라멘트 액틴 링 형성을 억제하여 파골 세포의 성숙을 저해하거나, 골 재흡수 피트 형성을 억제하여 또는 파골 세포 형성을 억제하는 것일 수 있다.The composition for inhibiting osteoclast differentiation of the present invention reduces the number of osteoclasts, inhibits the formation of a filament actin ring of osteoclasts, inhibits the maturation of osteoclasts, inhibits the formation of bone resorption pits, or inhibits the formation of osteoclasts. it may be
본 발명의 파골세포 분화 억제용 조성물은 또한 본 발명은 TRAP, Ctsk, DC-STAMP, OSCAR 및 MMP-9의 발현을 억제하는 것일 수 있다. Cathepsin K(CtsK) 는 파골 세포 마커로 알려져 있으며, RANKL 처리에 의하여 발현이 유도된다. 또한 RANKL은 초기 신호 전달과정에서 NF-κB 및 MAPK 신호 전달 경로를 포함하며, MAPK 신호 전달 경로의 활성화는 AP-1 전사 인자를 유도한다. c-Jun 및 c-Fos 전사 인자의 이종이량체로, AR-5는 RANKL-유도 c-Fos 발현을 억제하여 RANKL-유도된 초기 신호전달을 억제할 수 있다.The composition for inhibiting osteoclast differentiation of the present invention may also inhibit the expression of TRAP, Ctsk, DC-STAMP, OSCAR and MMP-9. Cathepsin K (CtsK) is known as an osteoclast marker, and its expression is induced by RANKL treatment. In addition, RANKL includes NF-κB and MAPK signaling pathways in the early signal transduction process, and activation of the MAPK signaling pathway induces the AP-1 transcription factor. As a heterodimer of the c-Jun and c-Fos transcription factors, AR-5 can inhibit RANKL-induced c-Fos expression and thereby inhibit RANKL-induced early signaling.
본 발명의 파골세포 분화 억제용 조성물은 NFATc1의 핵 전좌를 억제할 수 있다. Nuclear Factor Of Activated T Cells 1 (NFATc1)는 파골 세포 형성(osteoclastogenesis) 과정의 주요 전사 인자로, NFATc1의 활성화는 파골 세포 형성 과정에서 재흡수 피트(resorption pit) 형성에 관여하는 CtsK, MMP-9, OSCAR, TRAP 및 DC-STAMP를 포함한 수많은 골 유전자 유전자의 유도를 직접적으로 조절하는 것으로 알려져 있다. 본 발명의 파골세포 분화 억제용 조성물은 NFATc1의 핵 전좌를 억제할 수 있으며, CtsK, MMP-9, OSCAR, TRAP 및 DC-STAMP를 포함하는 NFATc1 표적 유전자의 발현 수준을 유의하게 감소시켜 파골 세포 형성을 저해할 수 있다.The composition for inhibiting osteoclast differentiation of the present invention can inhibit nuclear translocation of NFATc1. Nuclear Factor Of Activated T Cells 1 (NFATc1) is a major transcription factor in the process of osteoclastogenesis, and activation of NFATc1 results in CtsK, MMP-9, It is known to directly regulate the induction of numerous bone genes including OSCAR, TRAP and DC-STAMP. The composition for inhibiting osteoclast differentiation of the present invention can inhibit nuclear translocation of NFATc1 and significantly reduces the expression level of NFATc1 target genes including CtsK, MMP-9, OSCAR, TRAP and DC-STAMP, resulting in osteoclast formation can impede
본 발명은 보리싹 알칼로이드 추출물 또는 이로부터 분리한 알칼로이드 화합물을 포함하는 파골세포 분화 억제용 조성물을 제공한다. 보리 (Hordeum vulgare var. hexastichon (L.) Aschers.)는 벼목 벼과 보리속에 속하는 식물로, 한해살이 또는 두해살이 식물로, 보리싹 알칼로이드 추출물은 보리의 싹을 물, C1~4의 저급 알코올, 아세톤(acetone), 에틸아세테이트(ethyl acetate), 디에틸아세테이트(diethyl acetate), 디에틸에테르(diethyl ether), 벤젠(benzene), 클로로포름(chloroform) 및 헥산(hexane)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 용매로 추출하여 보리싹 조추출물을 제조하고, 이를 산성 및 염기성 용액에서 클로로포름 추출하여 보리싹 알칼로이드 추출물을 제조할 수 있다.The present invention provides a composition for inhibiting osteoclast differentiation comprising barley sprout alkaloid extract or an alkaloid compound isolated therefrom. Barley ( Hordeum vulgare var. Hexastichon (L.) Aschers.) is an annual or biennial plant belonging to the genus Barley in the rice family Poaceae. Barley sprout crude extract by extraction with one or more solvents selected from the group consisting of: acetate), diethyl acetate, diethyl ether, benzene, chloroform and hexane It is possible to prepare a barley sprout alkaloid extract by preparing and extracting it with chloroform in an acidic and basic solution.
상기 보리싹 조추출물의 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. 상기한 용매 추출법으로 추출된 보리싹 조추출물을, 산성 및 염기성 용액에서 클로로포름 추출하여 보리싹 알칼로이드 추출물을 제조할 수 있다. 상기 제조된 보리싹 알칼로이드 추출물은 원심분리, 여과, 농축 후 동결 건조하여 냉장실에 보관하면서 그대로 사용할 수도 있다. 또한, 상기 1차 추출물을 실리카겔 컬럼 크로마토그래피(silica gel column chromatography), 박층 크로마토그래피(thin layer chromatography), 고성능 액체 크로마토그래피(high performance liquid chromatography) 등과 같은 다양한 크로마토그래피를 이용하여 추가로 정제된 분획을 얻고, 이를 정제하여 상기 화학식 [1]로 표현되는 알칼로이드 화합물을 얻을 수 있다.As a method for extracting the crude barley sprout extract, any one of hot water extraction method, cold brew extraction method, reflux cooling extraction method, solvent extraction method, steam distillation method, ultrasonic extraction method, elution method, and compression method may be selected and used. In addition, the desired extract may be additionally subjected to a conventional fractionation process or may be purified using a conventional purification method. The barley sprout alkaloid extract can be prepared by extracting the barley sprout crude extract extracted by the above solvent extraction method with chloroform in an acidic or basic solution. The prepared barley sprout alkaloid extract may be used as it is while being stored in a refrigerator after centrifugation, filtration and concentration followed by freeze-drying. In addition, a fraction further purified from the primary extract using various chromatography methods such as silica gel column chromatography, thin layer chromatography, and high performance liquid chromatography. Obtaining and purifying it to obtain the alkaloid compound represented by the formula [1].
본 발명의 파골세포 분화 억제용 조성물은 약학적 조성물로 제조될 수 있다. 상기 파골세포 분화 억제용 조성물의 약학적 조성물은 전체 약학적 조성물 총 중량에 대하여 바람직하게는 0.001~50 중량%, 더 바람직하게는 0.001~40 중량%, 가장 바람직하게는 0.001~30 중량%로 하여 첨가될 수 있다.The composition for inhibiting osteoclast differentiation of the present invention may be prepared as a pharmaceutical composition. The pharmaceutical composition of the composition for inhibiting osteoclast differentiation is preferably 0.001 to 50% by weight, more preferably 0.001 to 40% by weight, and most preferably 0.001 to 30% by weight based on the total weight of the entire pharmaceutical composition. may be added.
상기 약학적 조성물은, 각각 통상의 방법에 따라 산제, 과립제, 정제, 캡슐제, 현탁액, 에멀젼, 시럽, 액제, 에어로졸 등의 경구형 제형, 외용제, 좌제 및 멸균주사용액의 형태로 제형화하여 사용될 수 있다. 상기 약학적 조성물에 포함될 수 있는 담체, 부형제 및 희석제로는 락토즈, 덱스트로즈, 수크로스, 솔비톨, 만니톨, 자일리톨, 에리스리톨, 말티톨, 전분, 아카시아 고무, 알지네이트, 젤라틴, 칼슘포스페이트, 칼슘 실리케이트, 셀룰로즈, 메틸 셀룰로즈, 미정질 셀룰로즈, 폴리비닐 피롤리돈, 물, 메틸히드록시벤조에이트, 프로필히드록시벤조에이트, 탈크, 마그네슘 스테아레이트 및 광물유를 들 수 있다. 제제화할 경우에는 보통 사용하는 충진제, 증량제, 결합제, 습윤제, 붕해제, 계면활성제, 감미제, 산미제 등의 희석제 또는 부형제를 사용하여 조제된다. 경구투여를 위한 고형제제에는 정제, 환제, 산제, 과립제, 캡슐제 등이 포함되며, 이러한 고형제제는 본 발명의 보리싹 알칼로이드 추출물 또는 이로부터 분리한 알칼로이드 화합물에 적어도 하나 이상의 부형제, 예를 들면, 전분, 탄산칼슘, 수크로스 또는 락토즈, 젤라틴 등을 섞어 조제된다. 또한 단순한 부형제 이외에 스테아린산 마그네슘, 탈크 같은 윤활제들도 사용된다. 경구를 위한 액상 제제로는 현탁제, 내용액제, 유제, 시럽제 등이 해당되는데 흔히 사용되는 단순희석제인 물, 리퀴드 파라핀 이외에 여러 가지 부형제, 예를 들면 습윤제, 감미제, 방향제, 보존제, 산미제 등이 포함될 수 있다. 비경구 투여를 위한 제제에는 멸균된 수용액, 비수성용제, 현탁제, 유제, 동결건조제제, 좌제가 포함된다. 비수성용제, 현탁제로는 프로필렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 올리브 오일과 같은 식물성 기름, 에틸올레이트와 같은 주사 가능한 에스테르 등이 사용될 수 있다. 좌제의 기제로는 위텝솔(witepsol), 마크로골, 트윈(tween)-61, 카카오지, 라우린지, 글리세로제라틴 등이 사용될 수 있다.The pharmaceutical composition is formulated in the form of oral formulations such as powders, granules, tablets, capsules, suspensions, emulsions, syrups, liquids, aerosols, external preparations, suppositories and sterile injection solutions according to conventional methods, respectively. can Carriers, excipients and diluents that may be included in the pharmaceutical composition include lactose, dextrose, sucrose, sorbitol, mannitol, xylitol, erythritol, maltitol, starch, acacia gum, alginate, gelatin, calcium phosphate, calcium silicate, cellulose, methyl cellulose, microcrystalline cellulose, polyvinyl pyrrolidone, water, methylhydroxybenzoate, propylhydroxybenzoate, talc, magnesium stearate and mineral oil. When formulated, it is prepared using diluents or excipients such as commonly used fillers, extenders, binders, wetting agents, disintegrants, surfactants, sweeteners, and acidulants. Solid preparations for oral administration include tablets, pills, powders, granules, capsules, etc. These solid preparations contain at least one excipient, for example, It is prepared by mixing starch, calcium carbonate, sucrose or lactose, and gelatin. In addition to simple excipients, lubricants such as magnesium stearate and talc are also used. Liquid preparations for oral use include suspensions, internal solutions, emulsions, syrups, etc. In addition to water and liquid paraffin, which are commonly used simple diluents, various excipients such as wetting agents, sweeteners, aromatics, preservatives, and acidulants are used. can be included Formulations for parenteral administration include sterilized aqueous solutions, non-aqueous solvents, suspensions, emulsions, freeze-dried formulations, and suppositories. Propylene glycol, polyethylene glycol, vegetable oils such as olive oil, and injectable esters such as ethyl oleate may be used as non-aqueous solvents and suspensions. As a base for the suppository, witepsol, macrogol, tween-61, cacao butter, laurin paper, glycerogeratin, and the like may be used.
본 발명의 약학적 조성물의 투여량은 치료받을 대상의 연령, 성별, 체중과, 치료할 특정 질환 또는 병리 상태, 질환 또는 병리 상태의 심각도, 투여 경로 및 처방자의 판단에 따라 달라질 것이다. 이러한 인자에 기초한 투여량 결정은 당업자의 수준 내에 있으며, 일반적으로 투여량은 0.01 ㎎/㎏/일 내지 대략 500 ㎎/㎏/일의 범위이다. 바람직한 투여량은 0.1 ㎎/㎏/일 내지 200 ㎎/㎏/일이며, 더 바람직한 투여량은 1 ㎎/㎏/일 내지 200 ㎎/㎏/일이다. 투여는 하루에 한번 투여할 수도 있고, 수회 나누어 투여할 수도 있다. 상기 투여량은 어떠한 면으로든 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.The dosage of the pharmaceutical composition of the present invention will vary depending on the age, sex, and weight of the subject to be treated, the specific disease or pathological condition to be treated, the severity of the disease or pathological condition, the route of administration, and the prescriber's judgment. Determination of dosage based on these factors is within the level of those skilled in the art, and generally dosages range from 0.01 mg/kg/day to approximately 500 mg/kg/day. A preferred dose is 0.1 mg/kg/day to 200 mg/kg/day, and a more preferred dose is 1 mg/kg/day to 200 mg/kg/day. Administration may be administered once a day, or may be administered in several divided doses. The dosage is not intended to limit the scope of the present invention in any way.
본 발명의 약학적 조성물은 쥐, 가축, 인간 등의 포유동물에 다양한 경로로 투여될 수 있다. 투여의 모든 방식은 예상될 수 있는데, 예를 들면, 경구, 직장 또는 정맥, 근육, 피하, 자궁 내 경막 또는 뇌혈관 내 주사 및 피부 도포에 의해 투여될 수 있다. 본 발명의 보리싹 알칼로이드 추출물 또는 이로부터 분리한 알칼로이드 화합물은 독성 및 부작용이 거의 없으므로 예방 목적으로 장기간 복용시에도 안심하고 사용할 수 있는 약제이다.The pharmaceutical composition of the present invention can be administered to mammals such as rats, livestock, and humans through various routes. All modes of administration are contemplated, eg oral, rectal or intravenous, intramuscular, subcutaneous, intrauterine intrathecal or intracerebrovascular injection and dermal application. Since the barley sprout alkaloid extract or the alkaloid compound isolated therefrom of the present invention has little toxicity and side effects, it is a drug that can be safely used even when taken for a long period of time for preventive purposes.
본 발명은 보리싹 알칼로이드 추출물 또는 이로부터 분리한 상기 화학식 [1]로 표현되는 화합물 1 내지 9 중 선택되는 1 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 파골세포 분화 억제용 건강기능식품을 제공한다.The present invention provides a health functional food for inhibiting osteoclast differentiation, characterized in that it contains a barley sprout alkaloid extract or at least one selected from among
상기 건강기능식품은 보리싹 알칼로이드 추출물 또는 이로부터 분리한 알칼로이드 화합물이 전체 식품 총 중량에 대하여 바람직하게는 0.001~50 중량%, 더 바람직하게는 0.001~30 중량%, 가장 바람직하게는 0.001~10 중량%로 하여 첨가될 수 있다.The health functional food is preferably 0.001 to 50% by weight, more preferably 0.001 to 30% by weight, most preferably 0.001 to 10% by weight of barley sprout alkaloid extract or an alkaloid compound isolated therefrom based on the total weight of the total food. % can be added.
상기 건강기능식품은 정제, 캡슐제, 환제 또는 액제 등의 형태를 포함하며, 본 발명의 추출물을 첨가할 수 있는 식품으로는, 예를 들어, 각종 식품류, 음료, 껌, 차, 비타민 복합제, 건강기능성식품류 등이 있다.The health functional food includes the form of tablets, capsules, pills or liquids, and foods to which the extract of the present invention can be added include, for example, various foods, beverages, gum, tea, vitamin complexes, health functional foods, etc.
본 발명은 하기 화학식 [2]로 표현되는 신규 화합물 5를 제공한다.The present invention provides a
화학식 [2]Formula [2]
상기 화합물 5는 상기 보리싹 조추출물(HVA)의 EtOAc-가용성 분획을CHCl3-MeOH (10:1 ~ 0:1)의 단계적 구배를 사용하여 실리카겔 컬럼 (60 × 12cm, 63-200μM 입자 크기, Merck)에서 크로마토그래피하여 수득하여 정제한 것일 수 있다.The
본 발명은 보리싹 추출물 또는 이의 알칼로이드 분획물 또는 이로부터 분리한 알칼로이드 화합물을 포함하는 파골세포 분화 억제 조성물에 관한 것으로, 구체적으로는 보리싹 알칼로이드 추출물 또는 이로부터 분리한 알칼로이드 화합물이 파골 세포 형성을 억제하고 뼈 손실을 억제하는 것을 확인하였으며, 이를 이용하여 골 용해성 골 질환의 예방 또는 치료에 기여할 것으로 기대된다.The present invention relates to an osteoclast differentiation inhibitory composition comprising a barley sprout extract or an alkaloid fraction thereof or an alkaloid compound isolated therefrom, and specifically, a barley sprout alkaloid extract or an alkaloid compound isolated therefrom inhibits osteoclast formation and It was confirmed to suppress bone loss, and it is expected to contribute to the prevention or treatment of osteolytic bone disease using this.
도 1은 본 발명에 따른 보리싹 알칼로이드 추출물(HVA)가 파골세포 형성에 미치는 효과를 나타낸 것이다. (A) RANKL 유도된 RAW264.7 세포에 HVA를 농도별로 처리한 후의 TRAP 염색 현미경 사진(× 40) 및 파골 세포의 수. (B) M-CSF 및 RANKL 유도된 BMM 세포에 HVA를 농도별로 처리한 후의 TRAP 염색 현미경 사진(× 40) 및 파골 세포의 수. (C) HVA 농도에 따른 BMM의 세포 생존력 (평균 ± SE (* p <0.05 및 ** p <0.01, 비히클 처리 대조군 대비, n = 3).
도 2는 ICR 마우스에서 LPS 유도 골 손실에 대한 HVA의 효과를 나타낸 것이다. (A) 농도를 달리하여 HVA를 처리한 LPS 주입 마우스의 대퇴골의 3 차원 μCT 이미지. (B) 섬유주 수 (Tb. N), 섬유주 골 부피/조직 부피 비 (BS / TV) 및 섬유주 분리 (Tb. Sp)를 분석 (n = 4 (8 개 다리). * p <0.05, LPS 처리 대조군 대비)
도 3은 HVA에서 분리된 화합물 1-9의 화학 구조 (A) 및 화합물 1-4의 선택된 1H-1H COZY (파란색 굵은 선) 및 1H-13C HMBC (빨간색 화살표 선) 상관 관계 (B)를 나타낸 것이다.
도 4는 HVA로부터 분리된 알칼로이드 화합물 1 내지 9의 파골 세포 형성에 대한 효과를 나타낸 것이다. (A) RANKL 유도 RAW264.7 세포에서 화합물 1 내지 9 (1 및 10 μM) 처리에 의한 파골세포 수. (B, C) RANKL 및 M-CSF 유도 BMM에서 화합물 4 또는 5 처리에 의한 TRAP 양성 파골세포의 현미경 사진(× 40) 및 파골세포 수. (D) M-CSF 유도 BMM에서 각 농도의 화합물 4 및 5의 존재하에 3 일간 배양된 세포 생존력 (평균 ± SE (**p < 0.01)
도 5는 RANKL- 유도 마우스 BMM에서 화합물 5는 액틴 고리 형성 및 재 흡수 피트에 대한 효과를 확인한 것이다. (A) RANKL 및 M-CSF 유도 BMM을 각농도의 화합물 5의 존재하에 7 일간 배양한 후 FITC-접합 팔로이딘 염색 사진 및 파골세포의 수. (B) M-CSF 및 RANKL 유도 BMM을 Corning OsteoAssay Surface 24 웰-플레이트에서 각 농도의 화합물 5와 함께 7 일 동안 배양 후 재흡수 피트를 관찰한 사진 및 이의 피트 영역 측정 그래프. (C) M-CSF 및 RANKL 유도 BMM을 배양하고 RANKL 자극 1 일 및 3 일에 화합물 5 (10 μM)로 처리 후 7 일 동안 배양한 세포의 TRAP 양성 파골세포 (평균 ± SE (* p <0.05, 용매 처리 대조군 대비, n = 3)
도 6은 RANKL로 유도된 RAW264.7 세포의 c-Fos 및 NFATc1에 대한 화합물 5의 효과를 나타낸 것이다. (A) RAW264.7 세포를 표시된 농도의 화합물 5의 존재하에 10 분 동안 RANKL로 자극한 후. p-ERK, p-JNK 및 p-p38 MAPK의 웨스턴 블롯팅 결과. (B) RAW264.7 세포를 표시된 농도의 화합물 5의 존재하에 10 분 동안 RANKL (100 ng / mL)로 자극한 후, IκBα의 발현 수준은 Western blotting 결과 및 정량화 결과. (C) RAW264.7 세포를 표시된 농도의 화합물 5의 존재하에 24 시간 동안 RANKL로 자극한 후, c-Fos의 Western blotting 결과 및 정량화 결과 (상기 각 튜불린으로 정규화됨). (D) BMM을 화합물 5 (10 μM)의 존재하에 4 일 동안 M-CSF 및 RANKL 로 자극후, NFATc1 및 핵 (DAPI) 염색 결과 (스케일 바 : 10 μm). (E) RAW264.7 세포를 표시된 농도의 화합물 5의 존재하에 4 일 동안 RANKL 과 함께 배양한 후, TRAP, CtsK, DC-STAMP, OSCAR 및 MMP-9의 mRNA 역전사 qPCR 분석 결과 (평균 ± SE, * p <0.05 및 ** p <0.01, 용매 처리 대조군 대비, n = 5).Figure 1 shows the effect of the barley sprout alkaloid extract (HVA) according to the present invention on the formation of osteoclasts. (A) TRAP staining micrographs (× 40) and the number of osteoclasts after treatment of RANKL-induced RAW264.7 cells with HVA at different concentrations. (B) TRAP staining micrographs (× 40) and the number of osteoclasts after treatment of M-CSF and RANKL-induced BMM cells with HVA at different concentrations. (C) Cell viability of BMM as a function of HVA concentration (mean ± SE (*p < 0.05 and **p < 0.01, versus vehicle-treated control, n = 3).
Figure 2 shows the effect of HVA on LPS-induced bone loss in ICR mice. (A) Three-dimensional μCT images of the femurs of LPS-injected mice treated with HVA at different concentrations. (B) Analysis of trabecular number (Tb. N), trabecular bone volume/tissue volume ratio (BS/TV) and trabecular separation (Tb. Sp) (n = 4 (8 legs). *p < 0.05, LPS treatment compared to the control group)
Figure 3 shows the chemical structure (A) of compounds 1-9 isolated from HVA and the selected 1H-1H COZY (blue bold line) and 1H-13C HMBC (red arrow line) correlations (B) of compounds 1-4. will be.
Figure 4 shows the effect of
Figure 5 confirms the effect of
Figure 6 shows the effect of
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 내용이 철저하고 완전해지고, 당업자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제공하는 것이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the disclosure herein is provided so that it will be thorough and complete, and will fully convey the spirit of the invention to those skilled in the art.
<실시예 1. 보리싹 알칼로이드 추출물의 제조><Example 1. Preparation of barley sprout alkaloid extract>
보리 (Hordeum . vulgare var. hexastichon) 싹은 2018년 3월 대한민국 제주도에서 채집되었으며, 본 발명의 발명자 중 1인인 민병선 교수에 의해 동정되었고, 바우처 표본 (CUD-373)은 한국 대구가톨릭대학교, 약학대학의 식물 표본실에 기탁되었다.Barley ( Hordeum . vulgare var. hexastichon ) sprouts were collected in Jeju Island, Republic of Korea in March 2018, and were identified by Professor Min Byung-seon, one of the inventors of the present invention, and the voucher sample (CUD-373) was obtained from Daegu Catholic University, Korea. deposited in the herbarium of
상기 보리싹의 건조 분말 (10.0 kg)을 메탄올로 3 회 (3h × 15L) 추출하였다. 추출물을 회전 증발에 의해 감압하에 농축하여 보리싹 조추출물(crude extract)을 얻었다.The dry powder (10.0 kg) of the barley sprout was extracted with
상기 조추출물을 증류수 (2L)에 현탁하고 2 % HCl 용액으로 pH를 2로 조정 한 다음 CHCl3로 추출하였다. 이때 산성 수층을 얻어 암모니아 용액으로 알칼리 (pH = 10)로 조정한 다음 CHCl3 (5 × 4L)로 추출하고, 상기 CHCl3 추출물을 농축하여 조 알칼로이드 추출물 (HVA, 50g)을 수득하였다.The crude extract was suspended in distilled water (2L), the pH was adjusted to 2 with 2% HCl solution, and extracted with CHCl 3 . At this time, an acidic aqueous layer was obtained, adjusted to alkali (pH = 10) with ammonia solution, extracted with CHCl 3 (5 × 4 L), and the CHCl 3 extract was concentrated to obtain a crude alkaloid extract (HVA, 50 g).
<실시예 2. 보리싹 알칼로이드 추출물(HVA)의 RANKL 유도 파골 세포 형성에 미치는 효과 확인><Example 2. Confirmation of effect of barley sprout alkaloid extract (HVA) on RANKL-induced osteoclast formation>
보리싹 알칼로이드 추출물 (HVA)이 파골 세포 형성에 미치는 영향을 조사하기 위해 마우스 RAW264.7 세포와 BMM을 사용하여 RANKL 유도 파골 세포 형성에 대한 HVA의 효과를 확인하였다. 골수 유래 대식세포(BMM)의 분리는 앞서 Tran 등(2019)의 방법을 응용하여 수행되었다. 간단히 기술하면, ICR 마우스 (DBL, 음성, 한국)의 대퇴골 및 경골에서 골수 세포를 분리하고 10 % FBS (Cambrex, Charles City, IA, 미국 유타주 로건)를 포함하는 α-MEM (미국 유타주 하이 클론, 미국)에서 배양했다. 100 U/mL 페니실린, 100 μg/mL 스트렙토마이신 및 10 ng/mL M-CSF (대식세포 콜로니 자극 인자)를 37℃에서 5 % CO2 가습 인큐베이터에서 밤새 배양하였다. 이후, 비 부착 세포를 수집하고 30 ng/mL M-CSF에서 3 일간 배양하였고, 배양 접시 바닥에 부착된 세포를 BMM으로 분류하였다. 이러한 부착성 BMM을 PBS로 세척하고 수거하여 이후 실험에 사용하였다. RAW264.7 세포는 American Type Culture Collection (Manassas, VA, USA)에서 획득하고 10 % 열 불활성화 소태아혈청(FBS) 및 페니실린 (100 U/mL)-스트렙토마이신 (100 μg/ml)이 보충된 DMEM에서 배양하였다. 세포는 5 % CO2로 가습된 공기와 함께 37 ℃에서 유지되었다.To investigate the effect of barley sprout alkaloid extract (HVA) on osteoclast formation, the effect of HVA on RANKL-induced osteoclast formation was confirmed using mouse RAW264.7 cells and BMM. Isolation of bone marrow-derived macrophages (BMM) was previously performed using the method of Tran et al. (2019). Briefly, bone marrow cells were isolated from the femur and tibia of ICR mice (DBL, Negative, Korea) and cultured in α-MEM (Hiclone, UT, USA) containing 10% FBS (Cambrex, Charles City, IA, Logan, UT, USA). cultivated in the USA). 100 U/mL penicillin, 100 μg/mL streptomycin and 10 ng/mL M-CSF (macrophage colony stimulating factor) were incubated overnight at 37°C in a 5% CO 2 humidified incubator. Thereafter, non-adherent cells were collected and cultured in 30 ng/mL M-CSF for 3 days, and cells attached to the bottom of the culture dish were classified as BMM. These adherent BMMs were washed with PBS, collected, and used in subsequent experiments. RAW264.7 cells were obtained from the American Type Culture Collection (Manassas, VA, USA) and supplemented with 10% heat-inactivated fetal bovine serum (FBS) and penicillin (100 U/mL)-streptomycin (100 μg/ml). Cultured in DMEM. Cells were maintained at 37° C. with air humidified with 5% CO 2 .
BMM를 0, 10, 30 및 100 μg/mL의 HVA 존재하에 M-CSF (30 ng/mL) 및 RANKL (100 ng/mL)로 자극하고, 배양 배지는 6 일 동안 2 일마다 교체하여 배양하였다. RAW264.7 세포 또한 0, 10, 30 및 100 μg/mL의 HVA 존재하에 RANKL (100 ng/mL)로 자극하고, 배양 배지는 4 일 동안 2 일마다 교체하였다. 배양이 끝났을 때 각 세포를 3.7 % 포르말린으로 15 분 동안 고정하고 0.1 % Triton X-100으로 투과시키고 산포스파타제 백혈구 키트 (Sigma-Aldrich; EMD Millipore, Billerica, MA, USA)를 이용하여 파골세포를 계수하였다. 이때 TRAP 양성 다핵 세포 (> 5 핵)를 파골 세포로 정의하고 이의 현미경 사진 및 파골세포수를 도 1에 나타내었다.BMMs were stimulated with M-CSF (30 ng/mL) and RANKL (100 ng/mL) in the presence of 0, 10, 30 and 100 μg/mL of HVA, and the culture medium was changed every 2 days for 6 days. . RAW264.7 cells were also stimulated with RANKL (100 ng/mL) in the presence of 0, 10, 30 and 100 μg/mL of HVA, and the culture medium was changed every 2 days for 4 days. At the end of the incubation, each cell was fixed with 3.7% formalin for 15 minutes, permeabilized with 0.1% Triton X-100, and osteoclasts were counted using the acid phosphatase leukocyte kit (Sigma-Aldrich; EMD Millipore, Billerica, MA, USA) did At this time, TRAP-positive multinucleated cells (> 5 nuclei) were defined as osteoclasts, and their micrographs and the number of osteoclasts are shown in FIG. 1 .
도 1A는 RAW264.7 세포에서 HVA가 RANKL 유도 파골세포 형성에 미치는 효과를 나타낸 것이다. 도 1A에서 보는 바와 같이, HVA로 RAW264.7 세포를 처리한 결과, RANKL로 유도된 TRAP 양성 파골 세포의 형성은 HVA에 의하여 농도 의존적으로 크게 감소했다. 이때 HVA의 IC50 값은 27 ± 3.5 μg/ml 였다.Figure 1A shows the effect of HVA on RANKL-induced osteoclastogenesis in RAW264.7 cells. As shown in Figure 1A, as a result of treating RAW264.7 cells with HVA, the formation of RANKL-induced TRAP-positive osteoclasts was greatly reduced by HVA in a concentration-dependent manner. At this time, the IC 50 value of HVA was 27 ± 3.5 μg/ml.
데이터는 최소 세 번의 독립적인 실험에서 평균 ± 표준 오차 (SD)로 표현되었다. 통계적 유의성은 SPSS 버전 14.0 (SPNN Inc., Chicago, IL, USA)을 사용하여 두 그룹 간의 차이를 조사하기 위해 분산의 일원 분석 및 터키 테스트로 평가되었다. p <0.05의 값은 통계적 유의성을 나타내는 것으로 간주되었고, 이후 실험은 동일한 기준으로 나타내었다.Data were expressed as the mean ± standard error (SD) from at least three independent experiments. Statistical significance was assessed with one-way analysis of variance and Turkey's test to examine differences between two groups using SPSS version 14.0 (SPNN Inc., Chicago, IL, USA). A value of p < 0.05 was considered to indicate statistical significance, and subsequent experiments were presented with the same criteria.
도 1B는 BMM에서 HVA가 RANKL 유도 파골세포 형성에 미치는 효과를 나타낸 것이다. 도 1B에서 보는 바와 같이, M-CSF 및 RANKL을 사용한 자극은 BMM을 TRAP 양성 다핵 파골 세포로 효과적으로 분화했으나 HVA를 처리는 농도 의존적으로 RANKL에 의한 파골 세포 형성을 유의하게 감소시켰다. 이때 IC50 값은 9.1 ± 0.8 μg/ml였다.Figure 1B shows the effect of HVA on RANKL-induced osteoclastogenesis in BMM. As shown in Fig. 1B, stimulation with M-CSF and RANKL effectively differentiated BMMs into TRAP-positive multinucleated osteoclasts, but treatment with HVA significantly reduced RANKL-induced osteoclastogenesis in a concentration-dependent manner. At this time, the IC 50 value was 9.1 ± 0.8 μg/ml.
HVA가 세포 생존력에 영향을 미치는지 확인하기 위하여 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide (MTT)-기반 비색 분석을 사용하여 세포 생존력에 대한 HVA의 효과를 결정하였다. BMM (5 × 105 세포 / mL)을 96-웰 플레이트에 시딩하고 0, 10, 30 및 100 μg/mL의 HVA 존재하에 30 ng/mL M-CSF와 함께 배양하였다. 72 시간 동안 배양한 후, MTT (0.5 mg/mL)를 각 웰에 첨가하고 플레이트를 추가로 3 시간 동안 배양하였다. 배양이 끝나면 불용성 포르마잔 생성물을 디메틸설폭사이드에 용해시키고 540 nm에서 흡광도를 마이크로 플레이트 리더로 측정하고 도 1C에 나타내었다.To determine if HVA affects cell viability, a 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide (MTT)-based colorimetric assay was used to determine the effect of HVA on cell viability. did BMMs (5×10 5 cells/mL) were seeded in 96-well plates and cultured with 30 ng/mL M-CSF in the presence of 0, 10, 30 and 100 μg/mL of HVA. After incubation for 72 hours, MTT (0.5 mg/mL) was added to each well and the plates were incubated for an additional 3 hours. After the incubation was completed, the insoluble formazan product was dissolved in dimethyl sulfoxide, and the absorbance at 540 nm was measured with a microplate reader, as shown in FIG. 1C.
도 1C에서 보는 바와 같이, HVA는 세포 생존력에 영향을 주지 않았다. 따라서, HVA는 세포독성없이 RANKL 유도 파골세포 형성을 억제하는 것을 확인하였다.As shown in Figure 1C, HVA did not affect cell viability. Accordingly, it was confirmed that HVA inhibited RANKL-induced osteoclast formation without cytotoxicity.
<실시예 3. LPS 유도 생체 내 골 손실에 대한 HVA의 효과 확인><Example 3. Confirmation of the effect of HVA on LPS-induced bone loss in vivo>
염증 유발 골 손실 마우스 모델을 사용하여 생체 내에서 HVA의 항 골조직 형성 효과를 평가하였다. 동물 실험 프로토콜은 강원대학교 동물기관 동물관리위원회 (IACUC)의 승인을 받았다 (IACUC 승인 번호 KW-180119-3). 6 주령 ICR 마우스를 무작위로 4 개의 그룹[비히클 처리군(Control), LPS 처리군(LPS), HVA (50 mg/kg) + LPS 처리군 및 HVA (100 mg/kg) + LPS 처리군]으로 나누었다 (n = 4 /군). 첫 번째 LPS (5 mg/kg)를 주입하기 전, 마우스에 HVA (옥수수 오일에 용해) 또는 대조군 비히클 (옥수수 오일)을 1 시간 동안 경구 투여하고, 이후 8 일 동안 매일 투여하였다. LPS는 2 일과 6 일에 주입하였다. 9 일째 되는 날에 마우스를 희생시키고 마우스의 대퇴골을 수집하여 4 % 파라포름알데히드에 고정시켰다. 90 μA 전류, 45kVp 소스 전압, 7μm 등방성 분해능의 NFR-Polaris-S160 장치 (나노 포커스 레이; 한국 기초 과학 연구원 춘천 센터)를 사용하여 각 마우스의 손상되지 않은 왼쪽 대퇴부 골간단(metaphysis) 영역을 고해상도 마이크로 컴퓨터 단층 촬영 (μCT) 분석으로 평가하였다. 대퇴 스캔은 성장판에서 2 mm 위에서 수행하였으며, 스캔 당 총 350 개의 섹션으로 수행하였다. 3차원 재구성 후, INFINITT-Xelis 소프트웨어 (버전 1.7; INFINITT Healthcare co ., Ltd., 서울, 한국)를 이용하여 섬유주 수 (Tb.N), 섬유주 분리 (Tb. Sp) 및 골부피/조직부피(BV/TV) 비율을 분석하고 그 결과를 도 2A 및 2B에 나타내었다.The anti-osteogenesis effect of HVA was evaluated in vivo using an inflammatory bone loss mouse model. Animal experimental protocols were approved by the Institutional Animal Care Committee (IACUC) of Kangwon National University (IACUC approval number KW-180119-3). 6-week-old ICR mice were randomly divided into 4 groups [vehicle-treated group (Control), LPS-treated group (LPS), HVA (50 mg/kg) + LPS-treated group, and HVA (100 mg/kg) + LPS-treated group]. divided (n = 4/group). Before the first injection of LPS (5 mg/kg), mice were orally administered with HVA (dissolved in corn oil) or control vehicle (corn oil) for 1 hour, then daily for 8 days. LPS was injected on
도 2A에서 보는 바와 같이, 마이크로 컴퓨터 단층 촬영 (μCT)을 사용한 3 차원 분석 결과, LPS 투여가 대퇴골에서 명백한 해면골 손실을 일으켰으며, HVA의 경구 투여는 LPS로 인한 골 손실을 상당히 감소시키는 것을 확인하였다. 또한, 도 2B에 의하면, LPS 주입 후 섬유주 수 (Tb.N) 및 골부피/조직부피 (BV/TV) 비율의 감소는 HVA 처리된 마우스에서 회복되었다. 또한, HVA 투여는 LPS에 의한 섬유주 분리 (Tb.Sp)의 증가를 약화시켰다. 이는 HVA가 생체 내에서 항-파골세포 형성 효과를 나타내었음을 시사한다.As shown in Figure 2A, as a result of three-dimensional analysis using micro-computed tomography (μCT), LPS administration caused obvious cancellous bone loss in the femur, and oral administration of HVA significantly reduced LPS-induced bone loss. . In addition, according to Fig. 2B, the decrease in trabecular number (Tb.N) and bone volume/tissue volume (BV/TV) ratio after LPS injection was restored in HVA-treated mice. Moreover, HVA administration attenuated the LPS-induced increase in trabecular separation (Tb.Sp). This suggests that HVA exhibited an anti-osteoclastogenic effect in vivo.
<실시예 4. 보리싹 알칼로이드 추출물(HVA)로부터 알칼로이드 화합물의 분리><Example 4. Separation of alkaloid compounds from barley sprout alkaloid extract (HVA)>
상기 실시예 3에서 확인한 항-파골세포 형성 효과를 갖는 보리싹 알칼로이드 추출물(HVA)로부터 항-파골세포 형성 효과를 갖는 구체적 화합물을 확인하였다.Specific compounds having an anti-osteoclastogenic effect were identified from the barley sprout alkaloid extract (HVA) having an anti-osteoclastogenic effect confirmed in Example 3.
상기 실시예 1에서 수득한 보리싹 알칼로이드 추출물(HVA)을 증류수에 현탁시키고 CHCl3 및 EtOAc로 연속적으로 분획하여 CHCl3 (21g) 및 EtOAc (16g) 분획을 수득하였다.The barley sprout alkaloid extract (HVA) obtained in Example 1 was suspended in distilled water and fractionated successively with CHCl 3 and EtOAc to obtain CHCl 3 (21 g) and EtOAc (16 g) fractions.
CHCl3 분획은 n-헥산 - EtOAc (40:1 ~ 0:1)의 단계적 구배를 사용하여 실리카겔 컬럼 (80 × 12cm, 63-200 μM 입자 크기, Merck)에서 크로마토그래피하여 5 가지 분획 (C1~C5)을 얻었다. 이 중 분획 C3 (4.5g)을 n-헥산 - EtOAc (40:1)의 혼합물로 용리된 실리카겔상 컬럼 크로마토그래피 (CC)하여 다시 5 가지 분획 (C3.1~C3.5)을 얻었다.The CHCl 3 fraction was chromatographed on a silica gel column (80 × 12 cm, 63–200 µM particle size, Merck) using a stepwise gradient of n-hexane-EtOAc (40:1 to 0:1) to obtain five fractions (C1-1). C5) was obtained. Of these, fraction C3 (4.5 g) was subjected to column chromatography (CC) on silica gel eluted with a mixture of n-hexane and EtOAc (40:1) to obtain five further fractions (C3.1 to C3.5).
MeOH-H2O (1:1)를 이동상으로 하는 RP-18 실리카겔 컬럼을 사용하여 분획 C3.3 (1.5g)을 분리하여 7 가지 소분획 (C3.3.1-C3.3.7)을 얻었으며, 분획 C3.3.4 (326 mg)를 반-분취용 Waters HPLC 시스템 (등용 매 용리액, H2O 중 45 % MeOH + 0.1 % TFA, 5 mL/분, 60 분)을 사용하여 추가로 정제하여 화합물 1 (10.5 mg), 화합물 2 (5.0mg) 및 화합물 3 (2.5mg)을 얻었다. 또한 분획 C3.3.6 (157mg)을 반-분취용 Waters HPLC (등용 매 용리액, H2O 중 30 % MeOH + 0.1 % TFA, 5 mL/분, 50 분)을 사용하여 추가 정제하여 화합물 4 (6.3 mg), 화합물 6 (3.6 mg) 및 화합물 7 (4.5 mg)을 수득하였다.Fraction C3.3 (1.5 g) was separated using a RP-18 silica gel column with MeOH-H 2 O (1:1) as a mobile phase to obtain 7 small fractions (C3.3.1-C3.3.7), Fraction C3.3.4 (326 mg) was further purified using a semi-preparative Waters HPLC system (isocratic eluent, 45% MeOH in H 2 O + 0.1% TFA, 5 mL/min, 60 min) to obtain compound 1 (10.5 mg), compound 2 (5.0 mg) and compound 3 (2.5 mg). In addition, fraction C3.3.6 (157 mg) was further purified using semi-preparative Waters HPLC (isocratic eluent, 30% MeOH in H 2 O + 0.1% TFA, 5 mL/min, 50 min) to obtain compound 4 (6.3 mg), compound 6 (3.6 mg) and compound 7 (4.5 mg).
EtOAc-가용성 분획(16.0g)은 CHCl3-MeOH (10:1 ~ 0:1)의 단계적 구배를 사용하여 실리카겔 컬럼 (60 × 12cm, 63-200μM 입자 크기, Merck)에서 크로마토 그래피하여 여섯 분획을 (E1~E6) 수득하였으며, 이 중, 분획 E4 (2.1g)를 실리카겔 CC (CHCl3-MeOH, 7:1)상에서 분리하여 8 개의 다시 분획 E4.1-E4.8을 얻었다. 이 중, 분획 E4.6 (0.7g)을 MeOH-H2O (1:1)의 혼합물로 용리된 Sephadex LH-20 CC에 적용하여 5 가지 소분획 E4.6.1- E4.6.5를 얻었으며, 분획 E4.6.4 (237 mg)를 반분 취용 Waters HPLC 시스템 (등용매 용리액, H2O 중 50% MeOH + 0.1% TFA, 5 mL/분, 50분)으로 정제하여 화합물 5 (6.0 mg), 화합물 8 (2.0 mg) 및 화합물 9 (27.0 mg)를 수득하였다. 상기 컬럼 크로마토 그래피에는 실리카겔 (Merck, 63-200μm 입자 크기), RP-18 (Merck, 75μm 입자 크기) 및 Sephadex LH-20 (Pharmacia 사)을 사용했으며, Merck 실리카 겔 60 F254 및 RP-18 F254 플레이트를 사용하여 TLC를 수행하였다. 고성능 액체 크로마토 그래피 (HPLC)는 UV 검출기 2996 및 YMC-Triart C18 컬럼 (10x250mm, 5μm 입자 크기, YMC Co., Ltd., Japan)이 있는 Water System을 사용하여 수행하였다.The EtOAc-soluble fraction (16.0 g) was chromatographed on a silica gel column (60 × 12 cm, 63–200 µM particle size, Merck) using a stepwise gradient of CHCl 3 -MeOH (10:1 to 0:1) to obtain six fractions. (E1-E6) were obtained, among which, fraction E4 (2.1 g) was separated on silica gel CC (CHCl 3 -MeOH, 7:1) to obtain 8 further fractions E4.1-E4.8. Among them, fraction E4.6 (0.7 g) was applied to Sephadex LH-20 CC eluted with a mixture of MeOH-H 2 O (1:1) to obtain five small fractions E4.6.1-E4.6.5, Fraction E4.6.4 (237 mg) was purified by semipreparative Waters HPLC system (isocratic eluent, 50% MeOH in H 2 O + 0.1% TFA, 5 mL/min, 50 min) to give compound 5 (6.0 mg), compound 8 (2.0 mg) and compound 9 (27.0 mg) were obtained. Silica gel (Merck, 63-200 μm particle size), RP-18 (Merck, 75 μm particle size) and Sephadex LH-20 (Pharmacia) were used for the column chromatography, and
상기에서 분리한 인돌 알칼로이드의 화합물 1 내지 9의 화학구조를 1D, 2D NMR 및 MS를 포함한 광범위한 분광 기술을 사용하여 설정하고 게시된 데이터와 비교하여 결정하고 이를 도 3에 나타내었다. 그리고 화합물 1 내지 4의 메탄올-d 4에서 측정된 1H 및 13C NMR 결과를 표 1에 나타내었다. 상기 분석 결과, 화합물 1 은 신규물질로 확인하여 호르데민 A (Hordeumin A)로 명명하였다. 알려진 화합물 2 내지 9 중, 화합물 2 내지 4는 천연물로부터는 처음 분리한 것이다.The chemical structures of
분자구조 결정을 위한 UV 스펙트럼은 Thermo spectrometer를 사용하여 기록하였으며, IR 스펙트럼은 JASCO FT / IR-4100 분광기를 사용하여 기록하였다. 1D 및 2D NMR 스펙트럼은 내부 표준으로 테트라 메틸 실란 (TMS)을 사용하는 Varian Unity Inova 400MHz 및 Bruker Advance Digital 500MHz 분광기를 사용하여 얻었으며 화학적 이동은 δ 값 (ppm)으로 기록하였다. 질량 스펙트럼은 JEOL JMS-700 질량 분석기를 사용하여 기록하였다.UV spectrum for molecular structure determination was recorded using a Thermo spectrometer, and IR spectrum was recorded using a JASCO FT / IR-4100 spectrometer. 1D and 2D NMR spectra were obtained using
4.47, s4.57, s
4.47, s
3.31, m3.58 m
3.31 m
2.09, m2.20 m
2.09 m
2.09, m2.20 m
2.09 m
3.31, m3.58 m
3.31 m
3.20, m3.39 m
3.20 m
a 1H (400 MHz) and 13C (100 MHz) NMR. a 1 H (400 MHz) and 13 C (100 MHz) NMR.
b 1H (500 MHz) and 13C (125 MHz) NMR. b 1 H (500 MHz) and 13 C (125 MHz) NMR.
화합물 1 (compound 1 ( Hordeumin AHordeumin A ))
흰색을 띠는 무정형 분말; UV λmax (MeOH) (log ε): 230 (2.45) 및 270 (1.60) nm; IR (ATR) νmax : 3266, 1471 및 1189 cm-1; 1H 및 13C NMR (메탄올-d 4) 데이터는 표 1 참조; HR-ESIMS m/z 281.1656 [M+H]+ (C18H21N2O, 281.1654).White amorphous powder; UV λ max (MeOH) (log ε): 230 (2.45) and 270 (1.60) nm; IR (ATR) ν max : 3266, 1471 and 1189 cm −1 ; 1 H and 13 C NMR (methanol- d 4 ) data see Table 1; HR-ESIMS m/z 281.1656 [M+H] + (C 18 H 21 N 2 O, 281.1654).
화합물 2 (compound 2 ( 3-(1-Pyrrolidiylmethyl)-1H-indole 3-(1-Pyrrolidiylmethyl)-1H-indole ))
흰색을 띠는 무정형 분말; UV λmax (MeOH) (log ε): 230 (1.90) 및 270 (1.30) nm; IR (ATR) νmax : 3700, 3006 및 1055 cm-1; 1H 및 13C NMR (메탄올-d 4) 데이터는 표 1 참조; HR-ESIMS m/z 201.1393 [M+H]+ (C13H17N2, 201.1392).White amorphous powder; UV λ max (MeOH) (log ε): 230 (1.90) and 270 (1.30) nm; IR (ATR) ν max : 3700, 3006 and 1055 cm −1 ; 1 H and 13 C NMR (methanol- d 4 ) data see Table 1; HR-ESIMS m/z 201.1393 [M+H] + (C 13 H 17 N 2 , 201.1392).
화합물 3 ((compound 3 (( 1H-indole-3-ylmethyl1H-indole-3-ylmethyl )()( 3-methylbutyl3-methylbutyl )) amineamine ))
흰색을 띠는 무정형 분말; UV λmax (MeOH) (log ε): 225 (2.39) 및 275 (1.69) nm; IR (ATR) νmax : 3333, 2939 및 1023 cm-1; 1H 및 13C NMR (메탄올-d 4) 데이터는 표 1 참조; HR-ESIMS m/z 217.1705 [M+H]+ (C14H21N2, 217.1705).White amorphous powder; UV λ max (MeOH) (log ε): 225 (2.39) and 275 (1.69) nm; IR (ATR) ν max : 3333, 2939 and 1023 cm −1 ; 1 H and 13 C NMR (methanol- d 4 ) data see Table 1; HR-ESIMS m/z 217.1705 [M+H] + (C 14 H 21 N 2 , 217.1705).
화합물 4 (compound 4 ( N,N-bis(indol-3-ylmethyl)methylamineN,N-bis(indol-3-ylmethyl)methylamine ))
흰색을 띠는 무정형 분말; UV λmax (MeOH) (log ε): 225 (2.17) 및 275 (1.00) nm; IR (ATR) νmax : 3329, 2942 및 1024 cm-1; 1H 및 13C-NMR (메탄올-d 4) 데이터는 표 1 참조; HR-ESIMS m/z 290.1658 [M+H]+ (C19H20N3, 290.1657).White amorphous powder; UV λ max (MeOH) (log ε): 225 (2.17) and 275 (1.00) nm; IR (ATR) ν max : 3329, 2942 and 1024 cm −1 ; 1 H and 13 C-NMR (methanol- d 4 ) data see Table 1; HR-ESIMS m/z 290.1658 [M+H] + (C 19 H 20 N 3 , 290.1657).
<실시예 5. 보리싹 알칼로이드 추출물(HVA)로부터 알칼로이드 화합물의 분리><Example 5. Separation of alkaloid compounds from barley sprout alkaloid extract (HVA)>
상기 실시예 4에서 분리한 9종의 보리싹 알칼로이드 화합물의 항-파골세포 형성 효과를 갖는 구체적 화합물을 확인하였다. 실시예 2와 동일한 방법으로 처리 시료를 HVA 대신 9종의 화합물로 처리하여 수행하였다.Specific compounds having an anti-osteoclastogenic effect of the 9 barley sprout alkaloid compounds isolated in Example 4 were identified. In the same manner as in Example 2, the treated samples were treated with 9 compounds instead of HVA.
RAW264.7 세포를 10% 열 불활성화 소태아혈청(FBS) 및 페니실린 (100 U/mL)-스트렙토마이신 (100 μg/ml)이 보충된 DMEM에서 배양하며 5 % CO2의 가습된 공기와 함께 37 ℃에서 유지되었다.RAW264.7 cells were cultured in DMEM supplemented with 10% heat inactivated fetal bovine serum (FBS) and penicillin (100 U/mL)-streptomycin (100 μg/ml) with 5% CO 2 in humidified air. It was maintained at 37 °C.
실시예 4에서 수득한 화합물 1 내지 9 를 각 1 및 10 μM이 되도록 각 웰에 추가한 후, 대조군과 함께 RANKL (100 ng/mL)로 자극하고, 배양 배지는 4 일 동안 2 일마다 교체하였다. 배양이 끝났을 때 각 세포를 3.7 % 포르말린으로 15 분 동안 고정하고 0.1 % Triton X-100으로 투과시키고 산포스파타제 백혈구 키트 (Sigma-Aldrich; EMD Millipore, Billerica, MA, USA)를 이용하여 다핵 세포 (> 5 핵)인 파골세포를 계수하여 도 4에 나타내었다.
도 4A에서 보는 바와 같이, 화합물 1 내지 5의 5 종은 10 μM 농도에서 파골 세포의 수를 현저하게 감소시켰다. 특히 화합물 3은 1 μM 농도에서 파골 세포의 수를 매우 현저하게 감소시켰다. 그러나 상기 화합물 3은 10 μM 농도에서 세포독성을 나타내었다(데이터 미표시). 그러나, 화합물 1, 2, 4, 및 5의 경우, 세포독성없이 파골 세포의 형성을 억제하는 것을 확인하였다. 화합물 6 내지 9의 4 종의 화합물은 세포독성없이 농도의존적으로 파골 세포 분화를 억제하는 경향을 나타냈으나, 화합물 1 내지 5와 같이 10 μM 까지의 농도에서 유의적인 차이를 보이지는 않았다. 따라서, 이후 실험은 파골세포 형성 억제 효과가 가장 강력한 효과를 나타내면서 세포독성을 나타내지 않는 화합물 4 및 5를 대상으로 실험을 진행하였다.As shown in Fig. 4A, five kinds of
실시예 2와 동일한 방법으로 BMM를 0, 3, 및 10 μM의 화합물 4 또는 5 존재하에 M-CSF (30 ng/mL) 및 RANKL (100 ng/mL)로 자극하고, 배양 배지는 6 일 동안 2 일마다 교체하여 배양한 후, 각 세포를 3.7 % 포르말린으로 15 분 동안 고정하고 0.1 % Triton X-100으로 투과시키고 산포스파타제 백혈구 키트 (Sigma-Aldrich; EMD Millipore, Billerica, MA, USA)를 이용하여 TRAP 양성 다핵 세포 (> 5 핵)를 촬영하고 파골세포를 계수하여 도 4B 및 4C에 나타내었다.In the same manner as in Example 2, BMM was stimulated with M-CSF (30 ng/mL) and RANKL (100 ng/mL) in the presence of 0, 3, and 10 μM of
도 4B 및 4C에서 보는 바와 같이, BMM을 화합물 4 또는 5로 처리한 결과, RANKL로 유도된 TRAP 양성 다핵 파골 세포 형성이 농도 의존적 방식으로 크게 감소했다. 이때 IC50 값은 각각 2.0 ± 0.6 및 1.3 ± 0.4 μM이었다. 그러나 이러한 화합물은 최대 10 μM 농도에서 BMM의 생존력을 유의하게 억제하지 않아 세포독성을 나타내지 않음을 확인하였다 (도 4D 참고).As shown in FIGS. 4B and 4C , treatment of BMMs with
<실시예 6. 화합물 5의 RANKL-유도 파골 세포 형성 억제><Example 6. Inhibition of RANKL-induced osteoclastogenesis by
상기 화합물 5가 파골 세포 형성 동안 성숙한 파골 세포의 가장 명백한 특징 인 F- 액틴 고리 형성을 억제할 수 있는지 여부를 조사하였다 (Wilson, Peters, Saftig, & Brmme, 2009).Whether the
BMM (106 세포/mL)을 커버 유리에 시드하고 0, 0.3, 1, 3 및 10 μM 의 화합물 5 존재하에 세포를 M-CSF (30 ng/mL) 및 RANKL (100 ng/mL)로 자극하고 5 % CO2의 가습된 공기와 함께 37 ℃에서 배양하였다. 화합물 및 배양 배지는 2 일마다 교체되었다. 7 일 후 세포를 PBS로 세척하고 4 % 파라포름알데히드로 15 분 동안 고정시킨 후, 0.1 % Triton X-100으로 투과시킨 다음, BMM을 블로킹하고 실온에서 10 분 동안 FITC-접합 팔로이딘으로 염색하였다. 이후, PBS로 두 번 세척한 다음, 후 세포를 현미경에 올리고, 외부 아르곤 레이저, HeNe 레이저 그린 및 HeNe 레이저 레드가 장착된 반전 공초점 레이저 스캐닝 현미경 (OLYMPUS FV1000, 일본 도쿄 신주쿠)을 사용하여 이미지를 캡처하였다. UPLSAPO 60X NA1.35 오일 침지 대물 렌즈 (OLYMPUS)를 사용하여 콜로니 중간 부분에서 이미지를 캡처하고 이를 도 5A에 나타내었다.BMM (10 6 cells/mL) was seeded on a cover glass and cells were stimulated with M-CSF (30 ng/mL) and RANKL (100 ng/mL) in the presence of 0, 0.3, 1, 3 and 10 μM of
도 5A에서 보는 바와 같이, RANKL 및 M-CSF를 사용하여 BMM를 자극하는 경우 FITC-팔로이딘 염색되는 F-액틴 고리 구조를 형성하였다. 그러나 BMM을 화합물 5로 처리했을 때 액틴 고리 구조의 수와 크기는 농도 의존적으로 현저하게 감소하였으며, 이는 화합물 5가 성숙한 파골 세포의 형성을 억제했음을 시사한다.As shown in Fig. 5A, when RANKL and M-CSF were used to stimulate BMMs, FITC-phalloidin-stained F-actin ring structures were formed. However, when BMMs were treated with
화합물 5가 파골 세포의 뼈 흡수 활성을 억제하는지 확인하기 위해 재흡수 피트(pit) 형성 분석을 수행하였다. 파골 세포 분화 분석은 Tran 등(2019)의 방법을 응용하여 수행하였다. BMM을 OsteoAssay Surface 96-웰 플레이트 (Corning Incorporated, Corning, NY, USA)에서 배양한 다음 0, 1, 3 및 10 μM 의 화합물 5 존재하에서 M-CSF (30 ng/mL) 및 RANKL (100 ng/mL)로 자극하였다. 화합물 5 및 배양 배지는 2 일마다 교체되었다. 7 일 후 세포를 제거하고 플레이트를 증류수로 완전히 세척하였다. 재흡수 피트는 모델 H550L 현미경 (Nikon Corporation, Tokyo, Japan)을 사용하여 캡처하고 ImageJ 소프트웨어 (Java 1.6.0_20 (64 비트); NIH, Bethesda, MD, USA)를 사용하여 정량화하여 도 5B에 나타내었다.To confirm whether
도 5B에서 보는 바와 같이, 화합물 5는 농도 의존적으로 OsteoAssay 표면에서 RANKL로 자극된 골 재흡수 피트의 형성을 크게 감소시켰다. 이러한 결과는 화합물 5가 성숙한 파골 세포 및 골 흡수 구덩이의 RANKL 유도 형성을 억제 할 수 있음을 보여 준다.As shown in Fig. 5B,
화합물 5가 파골 세포 분화의 초기 단계 또는 후기 단계를 억제하는지 여부를 확인하기 위하여, BMM (106 세포/mL)을 커버 유리에 시드하고 세포를 M-CSF (30 ng/mL) 및 RANKL (100 ng/mL)로 자극하고 5 % CO2의 가습된 공기와 함께 37 ℃에서 배양하였다. 배양 1일 및 3일에 화합물 5를 각각 10 μM 로 처리하고, 7일째에, TRAP 양성 다핵 세포 (> 5 핵)를 촬영하고 파골세포를 계수하여 도 5C에 나타내었다.In order to determine whether
도 5C에서 보는 바와 같이, 화합물 5는 1 일 및 3 일 적용 시, TRAP-양성 파골 세포의 수를 유의하게 감소시켰다. 이는 화합물 5가 분화의 초기 및 후기 단계 모두에서 RANKL- 유도 파골 세포 형성을 억제하였음을 시사한다.As shown in Figure 5C,
<실시예 7. 화합물 5의 RANKL-유도 파골 세포 형성 억제 기전><Example 7. Mechanism of
RANKL과 RANK의 결합은 RNAKL로 유도된 파골 세포 형성을 조절하는 MAPK 및 NF-κB 경로를 포함한 다운 스트림 신호 전달 경로의 활성화를 초래한다 (Franzoso 등, 1997; Grigoriadis 등, 1994). 따라서 RANKL 유도 MAPK 및 NF-κB 신호 전달 경로에 대한 화합물 5의 효과를 조사하였다.Binding of RANKL to RANK results in activation of downstream signaling pathways including the MAPK and NF-κB pathways that regulate RNAKL-induced osteoclastogenesis (Franzoso et al., 1997; Grigoriadis et al., 1994). Therefore, the effect of
RAW264.7 세포 0, 1, 3 및 10 μM 의 화합물 5 존재하에 10 분 동안 RANKL로 자극한 다음, p-ERK, p-JNK, p-p38 MAPK, IκBα의 발현 수준을 결정하기 위해 웨스턴 블롯팅을 수행하고 그 결과를 도 6A 및 6B에 나타내었다.RAW264.7 cells were stimulated with RANKL for 10 minutes in the presence of 0, 1, 3 and 10 μM of
도 6A에서 보는 바와 같이, ERK, JNK 및 p38 MAPK의 인산화 수준은 RANKL 자극에 의해 증가되었으며, 화합물 5는 RANKL- 유도된 p38 MAPK 인산화를 유의하게 억제하였다. 대조적으로, ERK 및 JNK의 인산화 수준은 화합물 5 처리에 의해 감소되지 않았다. 또한, 도 6B에서 보는 바와 같이, RANKL에 의한 자극은 IκBα 단백질의 분해를 유도하였다. IκBα 단백질의 분해는 표준 NF-κB 활성화에 필수적인 단계로 알려져 있다 (Karin, 1999). 화합물 5는 농도의존적으로 RANKL에 의해 유도된 IκBα 단백질의 분해를 유의하게 억제하였다. MAPK 및 NF-κB 경로는 c-Jun 및 c-Fos 전사의 이종 이량체인 AP-1 전사 인자 (Abu-Amer, 2013; Wada등, 2006)를 활성화하는 것으로 알려져 있다.As shown in FIG. 6A, phosphorylation levels of ERK, JNK, and p38 MAPK were increased by RANKL stimulation, and
RAW264.7 세포를 0, 1, 3 및 10 μM 의 화합물 5 존재하에 24 시간 동안 RANKL (100 ng/mL)로 자극 하였다. 이후, c-Fos의 발현 수준은 Western blotting으로 확인하고 도 6C에 나타내었다. 도 6C에서 보는 바와 같이, RANKL에 의한 자극은 c-Fos 발현 수준에서 c-Fos 발현 수준을 증가시켰으며, 화합물 5는 농도 의존적으로 RANKL-유도 c-Fos 발현 수준을 감소시켰다. 이는 화합물 5가 MAPK/c-Fos 및 NF-κB 활성화를 억제함으로써 RANKL-유도 파골 세포 형성을 억제할 수 있음을 시사한다.RAW264.7 cells were stimulated with RANKL (100 ng/mL) in the presence of 0, 1, 3 and 10 μM of
c-Fos 및 NF-κB는 RANKL 유도 파골 세포 분화의 마스터 조절자인 NFATc1의 자동 증폭을 유도하고 CtsK, MMP-9, OSCAR, TRAP 및 DC-STAMP를 포함하는 파골 세포 유전자의 발현을 조절한다(Boyle 등, 2003; Takayanagi 등, 2002). 따라서, 화합물 5가 NFATc1의 RANKL 유도 핵 전좌 및 표적 유전자 발현에 미치는 영향을 확인하였다. BMM을 화합물 5 (10 μM)의 존재하에 4 일 동안 M-CSF (30 ng/mL) 및 RANKL (100 ng/mL)로 자극한 후, 세포를 PBS로 세척한 다음, 신선한 4 % 파라 포름 알데히드에 실온에서 20 분 동안 고정하였다. 이후 0.5 % TritonX-100에 투과시킨 다음 1 % 염소 혈청을 포함하는 PBS와 함께 배양하여 비특이적 부위를 차단하였다. 그 다음, 세포를 항-NFATc1 (1:200 희석)에 대한 항체와 함께 밤새 4 ℃에서 배양했다. 이후, PBS로 4 회 세척한 후, 세포를 Alexa Fluor 488 염소 항 토끼 2 차 항체 (1 : 250 희석)와 함께 실온에서 4 시간 동안 인큐베이션하고 세척한 다음, DAPI로 염색하였다. 공초점 이미지를 외부 아르곤 레이저, HeNe 레이저 그린 및 HeNe 레이저 레드가 장착된 OLYMPUS FV1000 도립 레이저 스캐닝 공 초점 현미경을 사용하여 획득하였다. UPLSAPO 60X NA1.35 오일 침지 대물 렌즈 (OLYMPUS)를 사용하여 콜로니 중간 부분에서 이미지를 캡처하고 이를 도 6D에 나타내었다 (스케일 바 : 10 μm). 도 6D에서 보는 바와 같이, 화합물 5는 NFATc1의 RANKL 유도 핵 전좌를 감소시켰다.c-Fos and NF-κB induce auto-amplification of NFATc1, a master regulator of RANKL-induced osteoclast differentiation, and regulate the expression of osteoclast genes including CtsK, MMP-9, OSCAR, TRAP, and DC-STAMP (Boyle et al., 2003; Takayanagi et al., 2002). Therefore, the effect of
CtsK, MMP-9, OSCAR, TRAP 및 DC-STAMP를 포함하는 파골 세포 유전자의 발현에 미치는 화합물 5의 효과를 확인하기 위하여 실시간 qPCR 분석을 실시하였다. 제조업체의 프로토콜에 따라 RNeasy Mini 키트 (Qiagen, Valencia, CA, USA)를 사용하여 총 RNA를 분리 한 다음 1μg의 총 RNA에서 첫 번째 가닥 cDNA를 준비하였다. 실시간 qPCR 분석은 TOPreal qPCR 2X PreMIX (SYBR Green; Enzynomics, Inc., Daejeon, Korea) 및 StepOnePlus ™ Real-Time PCR System (Applied Biosystem)을 사용하여 수행되었으며, 다음의 특정 프라이머를 사용했다.: CtsK, 5'-GAC ACC CAG TGGGAG CTA TG-3 '(센스) 및 5'-AGA GGC CTC CAG GTT ATG GG-3'(안티센스); TRAP, 5'-ACT TGC GAC CAT TGT TAG CC-3 '(센스) 및 5'-TTC GTT GAT GTC GCA CAG AG-3'(안티센스); MMP-9, 5'-TGG GCA AGC AGT ACT CTT CC-3 '(센스) 및 5'-AACAGG CTG TAC CCT TGG TC-3'(안티센스); β- 액틴, 5'-GGG AAA TCG TGC GTG ACA TCA AAG-3 '(센스) 및 5'-AAC CGC TCC TTG CCAATA GT-3'(안티센스). DC-STAMP 및 OSCAR 용 프라이머는 Origene (Rockville, MD, USA)에서 구입하였다. 각 PCR 주기는 10 분 동안 95℃, 10 초 동안 95℃, 15 초 동안 60℃, 20 초 동안 72℃에서 40 주기로 수행되었으며, 모든 반응은 삼중으로 수행되었고 유전자 발현은 하우스 키핑 유전자인 β- 액틴으로 정규화하여 도 6E에 나타내었다. 도 6E에서 보는 바와 같이, 실시간 qPCR 분석 결과, 화합물 5는 RANKL로 유도된 파골 세포 분화 동안 농도 의존적으로 TRAP, CtsK, DC-STAMP, OSCAR 및 MMP-9를 포함한 NFATc1 표적 유전자의 발현 수준을 유의하게 감소시켰다. 이러한 결과는 화합물 5가 NFATc1 활성화를 억제함으로써 RANKL에 의한 파골 세포 분화를 억제할 수 있음을 시사한다.Real-time qPCR analysis was performed to confirm the effect of
<제제예 1. 약학적 제제><Formulation Example 1. Pharmaceutical formulation>
제제예 1-1. 정제의 제조Formulation Example 1-1. manufacture of tablets
본 발명의 보리싹 알칼로이드 추출물 또는 이로부터 분리한 알칼로이드 화합물 200㎎을 락토즈 175.9g, 감자전분 180g 및 콜로이드성 규산 32g과 혼합하였다. 이 혼합물에 10% 젤라틴 용액을 첨가시킨 후, 분쇄하여 14 메쉬체를 통과시켰다. 이것을 건조시키고 여기에 감자전분 160g, 활성 50g 및 스테아린산 마그네슘 5g을 첨가해서 얻은 혼합물을 정제로 만들었다.200 mg of the barley sprout alkaloid extract or an alkaloid compound isolated therefrom of the present invention was mixed with 175.9 g of lactose, 180 g of potato starch, and 32 g of colloidal silicic acid. After adding 10% gelatin solution to this mixture, it was pulverized and passed through a 14 mesh sieve. It was dried, and a mixture obtained by adding 160 g of potato starch, 50 g of active agent, and 5 g of magnesium stearate was made into tablets.
제제예 1-2. 주사액제의 제조 Formulation Example 1-2. Preparation of injection solution
본 발명의 보리싹 알칼로이드 추출물 또는 이로부터 분리한 알칼로이드 화합물 100㎎, 염화나트륨 0.6g 및 아스코르브산 0.1g을 증류수에 용해시켜서 100㎖를 만들었다. 이 용액을 병에 넣고 20℃에서 30분간 가열하여 멸균시켰다.100 mg of the barley sprout alkaloid extract of the present invention or an alkaloid compound isolated therefrom, 0.6 g of sodium chloride, and 0.1 g of ascorbic acid were dissolved in distilled water to make 100 ml. This solution was bottled and sterilized by heating at 20° C. for 30 minutes.
<제제예 2. 건강기능식품의 제조><Formulation Example 2. Manufacture of health functional food>
제제예 2-1. 건강기능식품의 제조Formulation Example 2-1. Manufacture of health functional food
본 발명의 보리싹 알칼로이드 추출물 또는 이로부터 분리한 알칼로이드 화합물 2g, 비타민 혼합물 적량, 비타민 A 아세테이트 70㎍, 비타민 E 1.0㎎, 비타민 B1 0.13㎎, 비타민 B2 0.15㎎, 비타민 B6 0.5㎎, 비타민 B12 0.2㎍, 비타민 C 10㎎, 비오틴 10㎍, 니코틴산아미드 1.7㎎, 엽산 50㎍, 판토텐산 칼슘 0.5㎎, 무기질 혼합물 적량, 황산제1철 1.75㎎, 산화아연 0.82㎎, 탄산 마그네슘 25.3㎎, 제1인산칼륨 15㎎, 제2인산칼슘 55㎎, 구연산칼륨 90㎎, 탄산칼슘 100㎎, 염화마그네슘 24.8㎎을 섞어 과립으로 제조하였으나, 용도에 따라 다양한 제형으로 변형시켜 제조할 수 있다. 또한, 상기의 비타민 및 미네랄 혼합물의 조성비를 임의로 변형 실시하여도 무방하며, 통상의 건강기능식품 제조방법에 따라 상기의 성분을 혼합하여 제조할 수 있다.Barley sprout alkaloid extract of the present invention or 2 g of an alkaloid compound isolated therefrom, suitable amount of vitamin mixture, vitamin A acetate 70 μg, vitamin E 1.0 mg, vitamin B1 0.13 mg, vitamin B2 0.15 mg, vitamin B6 0.5 mg, vitamin B12 0.2 μg , Vitamin C 10mg, Biotin 10μg, Nicotinamide 1.7mg, Folic Acid 50μg, Calcium Pantothenate 0.5mg, Mineral Mixture Appropriate amount, Ferrous Sulfate 1.75mg, Zinc Oxide 0.82mg, Magnesium Carbonate 25.3mg,
제제예 2-2. 건강기능성 음료의 제조Formulation example 2-2. Manufacture of health functional beverages
본 발명의 보리싹 알칼로이드 추출물 또는 이로부터 분리한 알칼로이드 화합물 1g, 구연산 0.1g, 프락토올리고당 100g, 정제수 900g을 섞어 통상의 음료 제조방법에 따라 교반, 가열, 여과, 살균, 냉장하여 음료를 제조하였다.A beverage was prepared by mixing 1 g of the barley sprout alkaloid extract of the present invention or an alkaloid compound isolated therefrom, 0.1 g of citric acid, 100 g of fructooligosaccharide, and 900 g of purified water, followed by stirring, heating, filtering, sterilization, and refrigeration according to a conventional beverage manufacturing method. .
Claims (11)
상기 알칼로이드 추출물는,
파쇄된 보리싹을 유기용매로 추출하고 감압 농축하여 보리싹 조추출물을 제조하는 단계(1 단계);
상기 1 단계에서 수득한 보리싹 조추출물의 증류수 현탁액을 pH 2로 조정한 다음 CHCl3 용액으로 추출하여 제거하고 산성 수층을 얻는 단계(2 단계); 및
상기 2 단계의 산성 수층을 pH 10으로 조정한 다음, CHCl3 로 추출하여 농축한 알칼로이드 추출물을 수득하는 단계(3 단계);
를 포함하는 제조방법에 의하여 제조된 것을 특징으로 하는 파골세포 분화 억제용 조성물.According to claim 1,
The alkaloid extract,
Extracting the crushed barley sprouts with an organic solvent and concentrating under reduced pressure to prepare a crude extract of barley sprouts (Step 1);
The distilled water suspension of the crude barley extract obtained in step 1 was adjusted to pH 2 and then CHCl 3 removing by extraction with a solution to obtain an acidic aqueous layer (step 2); and
The acidic aqueous layer of step 2 was adjusted to pH 10, then CHCl 3 extracting with to obtain a concentrated alkaloid extract (step 3);
A composition for inhibiting osteoclast differentiation, characterized in that produced by a manufacturing method comprising a.
상기 유기용매는 물, C1~4의 저급 알코올, 아세톤(acetone), 에틸아세테이트(ethyl acetate), 디에틸아세테이트(diethyl acetate), 디에틸에테르(diethyl ether), 벤젠(benzene), 클로로포름(chloroform) 및 헥산(hexane)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 이들의 혼합용매인 것을 특징으로 하는 파골세포 분화 억제용 조성물.According to claim 2,
The organic solvent is water, C1-4 lower alcohol, acetone, ethyl acetate, diethyl acetate, diethyl ether, benzene, chloroform and hexane, or a mixed solvent thereof. A composition for inhibiting osteoclast differentiation.
상기 알칼로이드 화합물은 하기 화학식 [1]로 표현되는 화합물 1 내지 9 중 선택되는 1 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 파골세포 분화 억제용 조성물.
화학식 [1]
According to claim 1,
The alkaloid compound is a composition for inhibiting osteoclast differentiation, characterized in that it comprises one or more selected from compounds 1 to 9 represented by the following formula [1].
formula [1]
상기 알칼로이드 화합물은 Hordeumin A (화합물 1), 3-(1-Pyrrolidiylmethyl)-1H-indole (화합물 2), (1H-indole-3-ylmethyl)(3-methylbutyl)amine (화합물 3), N,N-bis(indol-3-ylmethyl)methylamine (화합물 4) 및 3-[2-[(indol-3-yl)methyl]indol-3-yl]methylindole (화합물 5)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 파골세포 분화 억제용 조성물.According to claim 1,
The alkaloid compounds are Hordeumin A (Compound 1), 3-(1-Pyrrolidiylmethyl)-1H-indole (Compound 2), (1H-indole-3-ylmethyl)(3-methylbutyl)amine (Compound 3), N,N At least one selected from the group consisting of -bis(indol-3-ylmethyl)methylamine (Compound 4) and 3-[2-[(indol-3-yl)methyl]indol-3-yl]methylindole (Compound 5) A composition for inhibiting osteoclast differentiation, characterized in that it comprises.
상기 파골세포 분화 억제 조성물은 골소주 개수(trabecular number), 골 체적비(BS/BV) 감소를 억제하거나, 골소주 분리(trabecular separation)를 증가를 억제시키는 것을 특징으로 하는 파골세포 분화 억제용 조성물.According to any one of claims 1 to 5,
The composition for inhibiting osteoclast differentiation is a composition for inhibiting osteoclast differentiation, characterized in that for suppressing a decrease in trabecular number, bone volume ratio (BS / BV), or an increase in trabecular separation.
상기 파골세포 분화 억제용 조성물은 p-p38, c-Fos의 발현 또는 IκBα의 분해를 억제하는 것을 특징으로 하는 파골세포 분화 억제용 조성물.According to any one of claims 1 to 5,
The composition for inhibiting osteoclast differentiation is characterized in that the composition for inhibiting the expression of p-p38, c-Fos or degradation of IκBα.
상기 파골세포 분화 억제용 조성물은 NFATc1의 핵 전좌를 억제하는 것을 특징으로 하는 파골세포 분화 억제용 조성물.According to any one of claims 1 to 5,
The composition for inhibiting osteoclast differentiation is a composition for inhibiting osteoclast differentiation, characterized in that inhibits nuclear translocation of NFATc1.
상기 파골세포 분화 억제용 조성물은 TRAP, Ctsk, DC-STAMP, OSCAR 및 MMP-9의 발현을 억제하는 것을 특징으로 하는 파골세포 분화 억제용 조성물.According to any one of claims 1 to 5,
The composition for inhibiting osteoclast differentiation is a composition for inhibiting osteoclast differentiation, characterized in that for inhibiting the expression of TRAP, Ctsk, DC-STAMP, OSCAR and MMP-9.
화학식 [1]
A health functional food for inhibiting osteoclast differentiation, characterized in that it contains barley sprout alkaloid extract or at least one selected from compounds 1 to 9 isolated from it and represented by the following formula [1].
Formula [1]
화학식 [2]
A novel compound 5 represented by the following formula [2].
Formula [2]
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E902 | Notification of reason for refusal |