KR20240017258A - Composition for preventing or treating metabolic disease comprising FSTL1 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 FSTL1 단백질 또는 상기 단백질을 코딩하는 유전자를 유효성분으로 포함하는 대사성 질환의 예방 또는 치료용 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 조성물은 시상하부에서 에너지 균형 및 혈당 조절 역할을 수행할 수 있는 것으로, 지질대사 관련 유전자의 활성을 증가시켜 지질 대사를 강화할 수 있고, 시상하부에서 지방산 산화 관련 또는 인슐린 신호전달 경로의 활성화시킬 수 있다. 이러한 기전에 따라 본 발명의 조성물은 혈당 조절과 함께, 식욕 부진 및 체중감소를 유발할 수 있고, 결과적으로 대사성 질환을 예방, 치료 또는 개선하는 효과를 가지고 있어, 의약품, 식품, 사료 조성물 등의 소재로 활용 가능하다.
The present invention relates to a composition for preventing or treating metabolic diseases comprising the FSTL1 protein or the gene encoding the protein as an active ingredient.
The composition of the present invention can play a role in energy balance and blood sugar control in the hypothalamus, and can strengthen lipid metabolism by increasing the activity of genes related to lipid metabolism, and activate fatty acid oxidation-related or insulin signaling pathways in the hypothalamus. You can do it. According to this mechanism, the composition of the present invention can control blood sugar levels and cause loss of appetite and weight loss. As a result, it has the effect of preventing, treating or improving metabolic diseases, and can be used as a material for pharmaceuticals, food, feed compositions, etc. It can be utilized.

Description

FSTL1을 유효성분으로 포함하는 대사성 질환의 예방 또는 치료용 조성물{Composition for preventing or treating metabolic disease comprising FSTL1}Composition for preventing or treating metabolic disease comprising FSTL1 as an active ingredient {Composition for preventing or treating metabolic disease comprising FSTL1}

본 발명은 FSTL1을 유효성분으로 포함하는 대사성 질환의 예방 또는 치료용 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a composition for preventing or treating metabolic diseases containing FSTL1 as an active ingredient.

최근 급격한 경제성장과 생활방식의 서구화에 따라 식습관에도 많은 변화가 있었다. 특히, 바쁜 현대인들은 패스트푸드 등의 고지방식이, 당 함량이 높은 음식의 섭취 및 적은 운동량으로 인하여 대사 질환이 증가하고 있는 추세이다. 대사성 질환(Metabolic disease)은 생체 내에서의 물질대사 장애에 의해 발생하는 질환을 총칭하는 것으로 대표적으로는 비만, 당뇨병 등이 이에 속한다.Recently, there have been many changes in eating habits due to rapid economic growth and westernization of lifestyles. In particular, busy modern people are experiencing an increase in metabolic diseases due to high-fat diets such as fast food, consumption of foods with high sugar content, and low amounts of exercise. Metabolic disease is a general term for diseases caused by metabolic disorders in the body, and representative examples include obesity and diabetes.

비만은 에너지 균형 조절기능의 이상 혹은 과영양 (hypernutrition)으로 지방조직이 과다하게 축적되어 각종 질병의 이환율과 사망률을 높이는 만성 질환이다. 비만 및 이와 관련된 질병은 미국 및 전세계적으로 공통적이고 매우 심각한 공중 보건 문제이며 국제보건기구(World Health Organisation, WHO)에 따르면, 전세계적으로 10억 이상의 성인이 과체중이고, 그 중 적어도 300만 이상이 임상적으로 비만인 것으로 파악되고 있다.Obesity is a chronic disease that increases the morbidity and mortality of various diseases due to excessive accumulation of fat tissue due to abnormal energy balance control function or hypernutrition. Obesity and related diseases are a common and very serious public health problem in the United States and around the world. According to the World Health Organization (WHO), more than 1 billion adults worldwide are overweight, and at least 3 million of them are overweight. It is clinically determined that he is obese.

또한 당뇨병(Diabetes)은 인슐린의 분비량이 부족하거나 정상적인 기능이 이루어지지 않는 등의 원인에 의해, 혈중 포도당의 농도가 높아지는 고혈당을 특징으로 하며, 고혈당으로 인하여 여러 증상 및 징후를 일으키고 소변에서 포도당이 배출되는 질환으로서, 근본적인 치료가 어려운 것으로 알려져 있다. 현대에 들어와서 식생활의 변화와 운동 부족 등으로 인하여, 인체 고유의 에너지 대사과정에 커다란 변화가 발생하였으며, 이에 따라 당뇨병 등의 만성 퇴행성 질환 유병률이 증가하는 현상을 보이고 있다. 국내에서는 당뇨 유병률이 5-10%로, 지속적으로 증가하고 있으며, 미국에서도 지난 40년간 당뇨병이 6배 증가하여 2050년에 이르러서는 환자수가 2600 만 명에 이르게 될 것으로 전망되고 있다.In addition, diabetes is characterized by high blood sugar, which increases the concentration of glucose in the blood due to insufficient secretion of insulin or failure to function normally. Hyperglycemia causes various symptoms and signs and glucose is excreted in the urine. As a disease, it is known that fundamental treatment is difficult. In modern times, due to changes in eating habits and lack of exercise, there have been significant changes in the human body's inherent energy metabolism process, and as a result, the prevalence of chronic degenerative diseases such as diabetes is increasing. In Korea, the prevalence of diabetes is 5-10% and is continuously increasing. In the United States, diabetes has increased six-fold over the past 40 years, and the number of patients is expected to reach 26 million by 2050.

당뇨병의 95% 이상을 차지하는 제2형 당뇨병(인슐린 비의존형)의 병인은 인슐린 분비장애 및 인슐린 저항성의 복합 장애로 알려져 있다. 즉 당뇨병은 이 복합적인 장애로 인해 만성 고혈당 증상을 보이는 질환이다. 이와 같이, 대사 질환은 현대인들에게 흔한 질병으로, 근본적인 치료제 개발이 필요한 실정이며, 대사질환을 예방 또는 치료하기 위한 장기적 관점에서 식이요법, 운동과 병행하여 사용될 수 있는 효과적이고 안전한 의약품이 요구되고 있다.The etiology of type 2 diabetes (non-insulin dependent type), which accounts for more than 95% of diabetes, is known to be a complex disorder of insulin secretion disorder and insulin resistance. In other words, diabetes is a disease that shows symptoms of chronic hyperglycemia due to this complex disorder. As such, metabolic diseases are common among modern people, and there is a need to develop fundamental treatments. Effective and safe medicines that can be used in combination with diet and exercise from a long-term perspective to prevent or treat metabolic diseases are required. .

최근 연구에 따르면 FSTL1은 세포 생존, 증식, 분화, 이동, 염증, 대사 및 면역을 포함한 생물학적 기능에서 다양한 조절 역할을 수행하는 것으로 보고되었다. 또한, FSTL1은 심부전, 암 및 면역 질환을 포함한 다양한 질병의 발병에 관여하는 것으로 보고되었다. FSTL1은 심장에서 분비되는 당단백질로 항세포사멸 단백질로 기능할 뿐만 아니라, 심근 세포의 유지와 심장손상 복구의 역할을 수행하는 것으로도 알려져 있다. 또한, 폐, 유방, 신장, 난소, 자궁 내막 및 대장을 포함한 다양한 조직에서 유래한 종양 세포의 증식, 침습 및 생존을 억제하는 역할을 하는 것으로 알려져 있다.Recent studies have reported that FSTL1 plays diverse regulatory roles in biological functions including cell survival, proliferation, differentiation, migration, inflammation, metabolism, and immunity. Additionally, FSTL1 has been reported to be involved in the pathogenesis of various diseases, including heart failure, cancer, and immune diseases. FSTL1 is a glycoprotein secreted by the heart that not only functions as an anti-apoptotic protein, but is also known to play a role in maintaining myocardial cells and repairing heart damage. Additionally, it is known to play a role in inhibiting the proliferation, invasion, and survival of tumor cells derived from various tissues, including lung, breast, kidney, ovary, endometrium, and colon.

이러한 배경하에, 본 발명자들은 에너지 균형과 포도당 항상성의 조절에서 FSTL1의 역할을 규명하고, FSTL1을 처리한 경우 음식 섭취 및 체중 증가가 억제됨을 확인하고 본 발명을 완성하였다.Against this background, the present inventors identified the role of FSTL1 in the regulation of energy balance and glucose homeostasis, confirmed that food intake and weight gain were suppressed when treated with FSTL1, and completed the present invention.

미국 공개특허 제2009-0326053호US Patent Publication No. 2009-0326053

본 발명은 전술한 문제 및 이와 연관된 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다.The present invention aims to solve the above-described problems and other problems associated therewith.

본 발명의 일 예시적 목적은 FSTL1 단백질 또는 상기 단백질을 코딩하는 유전자를 유효성분으로 포함하는 대사성 질환의 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공하는 것이다.An exemplary object of the present invention is to provide a pharmaceutical composition for preventing or treating metabolic diseases containing the FSTL1 protein or the gene encoding the protein as an active ingredient.

본 발명의 다른 예시적 목적은 FSTL1 단백질 또는 상기 단백질을 코딩하는 유전자를 유효성분으로 포함하는 대사성 질환의 예방, 개선 또는 치료용 의약외품 조성물을 제공하는 것이다.Another exemplary object of the present invention is to provide a quasi-drug composition for preventing, improving, or treating metabolic diseases containing the FSTL1 protein or the gene encoding the protein as an active ingredient.

본 발명의 또 다른 예시적 목적은 FSTL1 단백질 또는 상기 단백질을 코딩하는 유전자를 유효성분으로 포함하는 대사성 질환의 예방 또는 개선용 식품 조성물을 제공하는 것이다.Another exemplary object of the present invention is to provide a food composition for preventing or improving metabolic diseases containing the FSTL1 protein or the gene encoding the protein as an active ingredient.

본 발명의 또 다른 예시적 목적은 FSTL1 단백질 또는 상기 단백질을 코딩하는 유전자를 유효성분으로 포함하는 대사성 질환의 예방 또는 개선용 건강기능식품을 제공하는 것이다.Another exemplary object of the present invention is to provide a health functional food for preventing or improving metabolic diseases containing the FSTL1 protein or the gene encoding the protein as an active ingredient.

본 발명의 또 다른 예시적 목적은 FSTL1 단백질 또는 상기 단백질을 코딩하는 유전자를 유효성분으로 포함하는 대사성 질환의 예방 또는 개선용 사료 조성물을 제공하는 것이다.Another exemplary object of the present invention is to provide a feed composition for preventing or improving metabolic diseases containing the FSTL1 protein or the gene encoding the protein as an active ingredient.

본 명세서에 개시된 발명의 기술적 사상에 따라 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 문제점을 해결하기 위한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제는 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problem to be achieved according to the technical idea of the invention disclosed in this specification is not limited to the problem to solve the problems mentioned above, and other problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description below. There will be.

이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 한편, 본 출원에서 개시된 각각의 설명 및 실시형태는 각각의 다른 설명 및 실시 형태에도 적용될 수 있다. 즉, 본 출원에서 개시된 다양한 요소들의 모든 조합이 본 출원의 범주에 속한다. 또한, 하기 기술된 구체적인 서술에 의하여 본 출원의 범주가 제한된다고 볼 수 없다.This is explained in detail as follows. Meanwhile, each description and embodiment disclosed in the present application may also be applied to each other description and embodiment. That is, all combinations of the various elements disclosed in this application fall within the scope of this application. Additionally, the scope of the present application cannot be considered limited by the specific description described below.

상기 목적을 달성하기 위한 일 양태로서, 본 발명은 FSTL1 단백질 또는 상기 단백질을 코딩하는 유전자를 유효성분으로 포함하는 대사성 질환의 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공한다.In one aspect for achieving the above object, the present invention provides a pharmaceutical composition for preventing or treating metabolic diseases comprising the FSTL1 protein or the gene encoding the protein as an active ingredient.

본 발명에서 'FSTL1(Follistatin-related protein 1)'는 BMP-4 결합 단백질인 폴리스타틴과 유사한 단백질로서, FS 모듈(10개의 보존된 시스테인 잔기를 포함하는 폴리스타틴-유사 서열), 카잘형 세린 프로테아제 억제제 도메인, 2개의 EF 손(hand) 도메인 등을 포함한다. FSTL1는 폐, 중추신경계 및 골격 발달에 중요한 역할을 수행하며, 관절염의 병리에 중요한 전염증 매개체를 상향 조절할 뿐만 아니라, 심장 보호 역할을 하는 것으로 알려져 있다.In the present invention, 'FSTL1 (Follistatin-related protein 1)' is a protein similar to follistatin, a BMP-4 binding protein, and contains a FS module (follistatin-like sequence containing 10 conserved cysteine residues), a Cajal-type serine protease. It contains an inhibitor domain, two EF hand domains, etc. FSTL1 plays an important role in lung, central nervous system, and skeletal development and is known to play a cardioprotective role as well as upregulate pro-inflammatory mediators important in the pathology of arthritis.

본 발명에서 'FSTL1 단백질을 코딩하는 유전자'는 FSTL1 유전자를 의미하며, 구체적으로는 상기 FSTL1 단백질을 코딩하는 폴리뉴클레오티드 또는 이를 포함하는 벡터일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.In the present invention, 'gene encoding FSTL1 protein' refers to the FSTL1 gene, and may specifically be a polynucleotide encoding the FSTL1 protein or a vector containing the same, but is not limited thereto.

본 발명에 있어서, 상기 FSTL1 단백질의 기능을 활성화시키는 활성화제, 상기 FSTL1 유전자의 mRNA를 비롯한 각종 발현 산물, 또는 상기 벡터 외에 FSTL1을 발현시킬 수 있는 수단, 또는 상기 발현을 촉진시키는 발현 촉진제 형태로써 또한 본 발명의 조성물의 유효성분으로 포함될 수 있다. In the present invention, in the form of an activator that activates the function of the FSTL1 protein, various expression products including mRNA of the FSTL1 gene, or a means capable of expressing FSTL1 in addition to the vector, or an expression promoter that promotes the expression. It may be included as an active ingredient in the composition of the present invention.

상기 폴리뉴클레오티드는 DNA 또는 RNA일 수 있으며, FSTL1을 코딩하는 폴리뉴클레오티드의 염기서열은 공지된 문헌을 통해 통상의 기술자가 용이하게 확인할 수 있으며, 일 예시로 GENEBANK accession No. NM_007085.5(서열번호 1)의 염기서열을 포함하나, 생물학적으로 균등 활성을 갖는 변이를 고려한다면, 이에 제한되는 것은 아니다. 다시 말해, 본 발명에 따른 FSTL1 유전자는 기술분야에 알려져있는 FSTL1의 서열 또는 서열번호 1의 염기서열의 전부 또는 일부를 포함하되, ‘실질적인 기능적 동일성’을 가지는 변이체를 포함한다. 일 예시로, 상기 FSTL1 유전자는 서열번호 1의 염기서열과 80% 이상의 서열 상동성, 90% 이상의 서열 상동성을 나타내는 서열을 의미할 수 있다. 일 예시로, 이러한 본 발명의 FSTL1 유전자는, FSTL1의 생물학적 활성을 나타내는 범위 안에서, 서열번호 1의 염기서열의 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 100% 이내의 서열 동일성을 가지는 염기서열일 수 있다.The polynucleotide may be DNA or RNA, and the base sequence of the polynucleotide encoding FSTL1 can be easily confirmed by a person skilled in the art through known literature, and as an example, GENEBANK accession No. It includes the base sequence of NM_007085.5 (SEQ ID NO: 1), but is not limited thereto, considering mutations with biologically equivalent activity. In other words, the FSTL1 gene according to the present invention includes all or part of the FSTL1 sequence or the base sequence of SEQ ID NO: 1 known in the art, but includes variants with ‘substantial functional identity’. As an example, the FSTL1 gene may refer to a sequence showing more than 80% sequence homology and more than 90% sequence homology with the base sequence of SEQ ID NO: 1. As an example, the FSTL1 gene of the present invention has the base sequence 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91 of SEQ ID NO: 1, within the range showing the biological activity of FSTL1. It may be a base sequence having sequence identity within 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, or 100%.

상기 벡터는 FSTL1 단백질을 코딩하는 유전자를 포함하는 것이라면, 그 종류는 제한되지 않으며, 예를 들면 선형 DNA, 플라스미드 DNA 또는 재조합 바이러스성 벡터일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The type of the vector is not limited as long as it contains a gene encoding the FSTL1 protein. For example, it may be linear DNA, plasmid DNA, or a recombinant viral vector, but is not limited thereto.

본 발명에 있어서, '대사성 질환(metabolic disease)'은 대사증후군으로도 불리며, 생체 내 신진대사 장애에 의해서 발생하는 질환을 총칭하는 것으로, 예를 들면 비만, 당뇨병, 고지혈증, 고혈압, 고콜레스테롤증, 고인슐린혈증, 동맥경화증, 이상지질혈증, 고중성지방혈증, 간질환, 지방간, 뇌졸중, 심근경색, 심혈관질환, 과혈당증 또는 인슐린 저항성 질환일 수 있고, 바람직하게는 당뇨병 또는 비만일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In the present invention, 'metabolic disease' is also called metabolic syndrome and is a general term for diseases caused by metabolic disorders in the body, such as obesity, diabetes, hyperlipidemia, hypertension, hypercholesterolemia, It may be hyperinsulinemia, arteriosclerosis, dyslipidemia, hypertriglyceridemia, liver disease, fatty liver, stroke, myocardial infarction, cardiovascular disease, hyperglycemia, or insulin resistance disease, and preferably diabetes or obesity, but is limited thereto. It doesn't work.

본 발명의 조성물은 시상하부에서 에너지 균형 및 혈당 조절 역할을 수행하는 것으로, FSTL1 단백질은 뇌 내 시상하부에서 지질대사 관련 유전자의 발현 조절 또는 인슐린 신호전달 경로를 활성화시킬 수 있다.The composition of the present invention plays a role in energy balance and blood sugar control in the hypothalamus, and the FSTL1 protein can regulate the expression of genes related to lipid metabolism or activate the insulin signaling pathway in the hypothalamus in the brain.

구체적으로는 지질대사 관련 유전자의 활성을 증가시켜 지질 대사를 강화하고, 시상하부에서 지방산 산화 관련 또는 인슐린 신호전달 경로의 활성화를 통해 포도당 수준을 조절하고, 식욕 부진 및 체중감소를 유발함으로써 대사성 질환을 예방, 치료 또는 개선하는 효과를 나타낼 수 있다. Specifically, it strengthens lipid metabolism by increasing the activity of lipid metabolism-related genes, regulates glucose levels through activation of fatty acid oxidation-related or insulin signaling pathways in the hypothalamus, and prevents metabolic diseases by causing loss of appetite and weight loss. It can have preventive, therapeutic or improving effects.

상기 지질대사 관련 유전자는 세포에서 지질 합성 및 분해 과정과 관련이 있는 것으로, 에너지 생성을 위한 지질의 분해와 또는 세포막을 구성하는 지질의 합성에 기여하는 유전자를 의미하는 것으로, 구체적으로는 지방 분해, 지방산 이용 또는 지방 생성과 관련된 유전자로 예를 들면 Pnpla2, Cpt1b, Cpt1c, Cd36, Fabp4, Acaca, Fasn 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The lipid metabolism-related genes are related to the process of lipid synthesis and decomposition in cells, and refer to genes that contribute to the decomposition of lipids for energy production or the synthesis of lipids constituting cell membranes, specifically, lipolysis, Genes related to fatty acid utilization or lipogenesis include, for example, Pnpla2, Cpt1b, Cpt1c, Cd36, Fabp4, Acaca, and Fasn, but are not limited thereto.

본 발명의 일 실시예에서 확인한 바와 같이, FSTL1 처리 전 후의 지질대사 관련 유전자(지방분해 유전자(Pnpla2, Cpt1b, Cpt1c), 지방산 이용(Cd36, Fabp4), 지방생성 유전자(Acaca, Fasn))의 발현 수준을 비교한 결과, Pnpla2, Cpt1b, Cpt1c, Fabp4 및 Acaca 유전자의 발현 수준이 대조군보다 유의하게 더 높아지는 것으로 나타났다.As confirmed in one embodiment of the present invention, expression of genes related to lipid metabolism (lipolysis genes (Pnpla2, Cpt1b, Cpt1c), fatty acid utilization (Cd36, Fabp4), and lipogenesis genes (Acaca, Fasn)) before and after FSTL1 treatment. As a result of comparing the levels, the expression levels of Pnpla2, Cpt1b, Cpt1c, Fabp4, and Acaca genes were found to be significantly higher than the control group.

본 발명의 조성물은 일 예로, 시상하부에서 지방산 산화 관련 신호전달 경로를 활성화시켜 지방 분해를 증가시킴으로써, 대사성 질환의 예방, 개선 또는 치료 효능을 나타낼 수 있다.For example, the composition of the present invention may exhibit efficacy in preventing, improving, or treating metabolic diseases by increasing lipolysis by activating a signaling pathway related to fatty acid oxidation in the hypothalamus.

본 발명의 조성물은 일 예로, 시상하부에서 인슐린 신호전달 경로인 AKT/mTOR 신호를 활성화시켜 포도당 항상성을 조절하고, 인슐린 감수성을 개선함으로써, 대사성 질환의 예방, 개선 또는 치료 효능을 나타낼 수 있다.For example, the composition of the present invention may exhibit efficacy in preventing, improving, or treating metabolic diseases by activating AKT/mTOR signaling, an insulin signaling pathway in the hypothalamus, to regulate glucose homeostasis and improve insulin sensitivity.

일 예로, 본 발명의 실시예 2에 따르면, FSTL1 처리 후, 시상하부 Agrp 유전자의 발현 수준이 유의하게 감소하였으며, FSTL1을 I3V 투여한 마우스의 경우, 대조군 대비 식욕부진 및 체중 감소가 유발되었다.For example, according to Example 2 of the present invention, after FSTL1 treatment, the expression level of the hypothalamic Agrp gene was significantly decreased, and in mice administered I3V FSTL1, anorexia and weight loss were induced compared to the control group.

일 예로, 본 발명의 실시예 3에 따르면, FSTL1을 처리한 세포에서 지질대사 관련 유전자의 발현 수준이 유의하게 높아졌다.For example, according to Example 3 of the present invention, the expression level of genes related to lipid metabolism was significantly increased in cells treated with FSTL1.

일 예로, 본 발명의 실시예 4에 따르면, FSTL1을 I3V 투여한 마우스는 음식 섭취 및 체중 감소 효과를 나타내는 것과 달리, 중성지방 분해 효소인 ATGL를 넉아웃시킨 마우스에서는 음식 섭취 및 체중 감소에 유의한 차이가 나타나지 않았으며, 또한, FSTL1를 I3V 투여한 경우 b3-AR 사이의 상호작용으로 ACC의 인산화가 감소되었으며, AKT/mTOR 신호전달의 활성화로 포도당 수준이 감소되었다.For example, according to Example 4 of the present invention, mice administered I3V FSTL1 showed food intake and weight loss effects, whereas mice knocking out ATGL, an enzyme that decomposes triglycerides, showed significant food intake and weight loss. No difference was observed, and when FSTL1 was administered as I3V, phosphorylation of ACC was reduced due to the interaction between b3-AR, and glucose levels were reduced due to activation of AKT/mTOR signaling.

상기 목적을 달성하기 위한 일 양태로서, 본 발명의 약학적 조성물은 FSTL1 단백질 또는 상기 단백질을 코딩하는 유전자 외에도 뇌 표적 펩타이드 또는 상기 단백질을 코딩하는 유전자를 추가적으로 포함할 수 있다.In one aspect to achieve the above object, the pharmaceutical composition of the present invention may additionally include a brain-targeting peptide or a gene encoding the protein in addition to the FSTL1 protein or the gene encoding the protein.

상기 뇌 표적 펩타이드는 FSTL1의 뇌내 작용, 즉 시상하부에서의 발현으로 혈당 조절, 식욕 부진 및 체중 감소 효과를 나타내도록 하기 위해, 뇌 혈관 장벽을 통과할 수 있는 펩타이드를 의미하는 것으로, 혈뇌장벽 투과성 운반 펩타이드, 시상하부 표적 펩타이드 또는 뇌내 FSTL1의 수용체 유래 펩타이드일 수 있으며, 바람직하게는 FSTL1이 시상하부에서 발현되도록 하는 시상하부 표적 펩타이드 또는 뇌내 FSTL1의 수용체 유래 펩타이드일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The brain-targeting peptide refers to a peptide that can pass through the blood-brain barrier in order to exert blood sugar control, anorexia, and weight loss effects through the intracerebral action of FSTL1, i.e., expression in the hypothalamus. It may be a peptide, a hypothalamic targeting peptide, or a peptide derived from a receptor for FSTL1 in the brain, preferably a hypothalamic targeting peptide that causes FSTL1 to be expressed in the hypothalamus, or a peptide derived from a receptor for FSTL1 in the brain, but is not limited thereto.

상기 뇌내 FSTL1의 수용체 유래 펩타이드는 뇌에서 FSTL1과 상호작용하여 FSTL1 관련 신호전달을 활성화시킬 수 있는 FSTL1의 표적 또는 수용체로부터 유래된 서열을 포함하고 있는 펩타이드일 수 있다.The peptide derived from the FSTL1 receptor in the brain may be a peptide containing a sequence derived from a target or receptor of FSTL1 that can interact with FSTL1 in the brain and activate FSTL1-related signaling.

본 발명의 약학적 조성물은 약학적으로 허용 가능한 담체를 더 포함할 수 있다. 약학적으로 허용되는 담체로 예컨대, 경구 투여용 담체 또는 비경구 투여용 담체를 추가로 포함할 수 있다. 경구 투여용 담체는 락토스, 전분, 셀룰로스 유도체, 마그네슘 스테아레이트, 스테아르산 등을 포함할 수 있다.The pharmaceutical composition of the present invention may further include a pharmaceutically acceptable carrier. Pharmaceutically acceptable carriers may further include, for example, a carrier for oral administration or a carrier for parenteral administration. Carriers for oral administration may include lactose, starch, cellulose derivatives, magnesium stearate, stearic acid, etc.

또한 비경구 투여용 담체는 물, 적합한 오일, 식염수, 수성 글루코스 및 글리콜 등을 포함할 수 있다. 또한, 안정화제 및 보존제를 추가로 포함할 수 있다. 적합한 안정화제로는 아황산수소나트륨, 아황산나트륨 또는 아스코르브산과 같은 항산화제가 있다. 적합한 보존제로는 벤즈알코늄 클로라이드, 메틸- 또는 프로필-파라벤 및 클로로부탄올이 있다.Carriers for parenteral administration may also include water, suitable oils, saline solutions, aqueous glucose and glycols, and the like. Additionally, stabilizers and preservatives may be additionally included. Suitable stabilizers include antioxidants such as sodium bisulfite, sodium sulfite or ascorbic acid. Suitable preservatives include benzalkonium chloride, methyl- or propyl-paraben and chlorobutanol.

본 발명의 약학적 조성물은 인간을 비롯한 포유동물에 임의의 방법으로 투여할 수 있다. 예를 들어, 경구 또는 비경구로 투여할 수 있으며, 비경구적인 투여방법으로는 정맥내, 근육내, 동맥내, 중추내, 골수내, 경막내, 심장내, 경피, 피하, 복강내, 비강내, 장관, 국소, 설하 또는 직장내 투여일 수 있고, 바람직하게는 중추 투여되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The pharmaceutical composition of the present invention can be administered to mammals, including humans, by any method. For example, it can be administered orally or parenterally, and parenteral administration methods include intravenous, intramuscular, intraarterial, intracentral, intramedullary, intrathecal, intracardiac, transdermal, subcutaneous, intraperitoneal, and intranasal. , may be administered enterally, topically, sublingually or intrarectally, and preferably centrally administered, but is not limited thereto.

본 발명의 약학적 조성물은 상술한 바와 같은 투여 경로에 따라 경구 투여용 또는 비경구 투여용 제제로 제형화할 수 있다. 제형화할 경우에는 하나 이상의 완충제(예를 들어, 식염수 또는 PBS (phosphate buffered saline)), 항산화제, 정균제, 킬레이트화제(예를 들어, EDTA 또는 글루타치온), 충진제, 증량제, 결합제, 아쥬반트(예를 들어, 알루미늄 하이드록사이드), 현탁제, 농후제, 습윤제, 붕해제 또는 계면활성제, 희석제 또는 부형제를 사용하여 조제될 수 있다.The pharmaceutical composition of the present invention can be formulated into a preparation for oral administration or parenteral administration according to the administration route described above. When formulated, one or more buffers (e.g. saline or phosphate buffered saline (PBS)), antioxidants, bacteriostatic agents, chelating agents (e.g. EDTA or glutathione), fillers, extenders, binders, adjuvants (e.g. For example, aluminum hydroxide), suspending agents, thickening agents, wetting agents, disintegrants or surfactants, diluents or excipients.

경구투여를 위한 고형제제에는 정제, 환제, 산제, 과립제, 액제, 겔제, 시럽제, 슬러리제, 현탁액 또는 캡슐제 등이 포함되며, 이러한 고형제제는 본 발명의 약학적 조성물과 적어도 하나 이상의 부형제, 예를 들면, 전분(옥수수 전분, 밀 전분, 쌀 전분, 감자 전분 등 포함), 칼슘카보네이트(calcium carbonate), 수크로스(sucrose), 락토오스(lactose), 덱스트로오스, 솔비톨, 만니톨, 자일리톨, 에리스리톨 말티톨, 셀룰로즈, 메틸 셀룰로즈, 나트륨 카르복시메틸셀룰로오즈 및 하이드록시프로필메틸-셀룰로즈 또는 젤라틴 등을 섞어 조제될 수 있다. 예컨대, 활성성분을 고체 부형제와 배합한 다음 이를 분쇄하고 적합한 보조제를 첨가한 후 과립 혼합물로 가공함으로써 정제 또는 당의정제를 수득할 수 있다.Solid preparations for oral administration include tablets, pills, powders, granules, solutions, gels, syrups, slurries, suspensions or capsules, etc. These solid preparations include the pharmaceutical composition of the present invention and at least one excipient, e.g. For example, starch (including corn starch, wheat starch, rice starch, potato starch, etc.), calcium carbonate, sucrose, lactose, dextrose, sorbitol, mannitol, xylitol, erythritol and maltitol. It can be prepared by mixing cellulose, methyl cellulose, sodium carboxymethyl cellulose, hydroxypropylmethyl-cellulose, or gelatin. For example, tablets or dragees can be obtained by combining the active ingredient with solid excipients, grinding them, adding suitable auxiliaries, and processing them into a granule mixture.

단순한 부형제 이외에 마그네슘 스티레이트 탈크(Talc) 같은 윤활제들도 사용된다. 경구를 위한 액상 제제로는 현탁제, 내용액제, 유제 또는 시럽제 등이 해당되는데 흔히 사용되는 단순 희석제인 물 또는 리퀴드 파라핀 이외에 여러 가지 부형제, 예를 들면, 습윤제, 감미제, 방향제 또는 보존제 등이 포함될 수 있다. 또한, 경우에 따라 가교결합 폴리비닐피롤리돈, 한천, 알긴산 또는 나트륨 알기네이트 등을 붕해제로 첨가할 수 있으며, 항응집제, 윤활제, 습윤제, 향료, 유화제 및 방부제 등을 추가로 포함할 수 있다.In addition to simple excipients, lubricants such as magnesium styrate talc are also used. Liquid preparations for oral use include suspensions, oral solutions, emulsions, or syrups. In addition to the commonly used simple diluents such as water or liquid paraffin, various excipients such as wetting agents, sweeteners, fragrances, or preservatives may be included. there is. In addition, in some cases, cross-linked polyvinylpyrrolidone, agar, alginic acid, or sodium alginate may be added as a disintegrant, and anti-coagulants, lubricants, wetting agents, fragrances, emulsifiers, and preservatives may be additionally included. .

비경구적으로 투여하는 경우 본 발명의 약학적 조성물은 적합한 비경구용 담체와 함께 주사제, 경피 투여제 및 비강 흡입제의 형태로 당업계에 공지된 방법에 따라 제형화될 수 있다. 상기 주사제의 경우에는 반드시 멸균되어야 하며 박테리아 및 진균과 같은 미생물의 오염으로부터 보호되어야 한다. 주사제의 경우 적합한 담체의 예로는 물, 에탄올, 폴리올(예를 들어, 글리세롤, 프로필렌 글리콜 및 액체 폴리에틸렌 글리콜 등), 이들의 혼합물 및/또는 식물유를 포함하는 용매 또는 분산매질일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 보다 바람직하게는, 적합한 담체로는 행크스 용액, 링거 용액, 트리에탄올 아민이 함유된 PBS 또는 주사용 멸균수, 10 % 에탄올, 40 % 프로필렌 글리콜 및 5 % 덱스트로즈와 같은 등장 용액 등을 사용할 수 있다. 상기 주사제를 미생물 오염으로부터 보호하기 위해서는 파라벤, 클로로부탄올, 페놀, 소르빈산, 티메로살 등과 같은 다양한 항균제 및 항진균제를 추가로 포함할 수 있다. 또한, 상기 주사제는 대부분의 경우 당 또는 나트륨 클로라이드와 같은 등장화제를 추가로 포함할 수 있다.When administered parenterally, the pharmaceutical composition of the present invention can be formulated with a suitable parenteral carrier in the form of injections, transdermal administration, and nasal inhalation according to methods known in the art. The above injections must be sterilized and protected from contamination by microorganisms such as bacteria and fungi. For injections, examples of suitable carriers may be, but are limited to, solvents or dispersions including water, ethanol, polyols (e.g., glycerol, propylene glycol, and liquid polyethylene glycol, etc.), mixtures thereof, and/or vegetable oils. That is not the case. More preferably, suitable carriers include Hanks' solution, Ringer's solution, PBS containing triethanolamine, or sterile water for injection, and isotonic solutions such as 10% ethanol, 40% propylene glycol, and 5% dextrose. . In order to protect the injection from microbial contamination, it may additionally contain various antibacterial and antifungal agents such as parabens, chlorobutanol, phenol, sorbic acid, thimerosal, etc. Additionally, in most cases, the injection may additionally contain an isotonic agent such as sugar or sodium chloride.

경피 투여제의 경우 연고제, 크림제, 로션제, 겔제, 외용액제, 파스타제, 리니멘트제, 에어롤제 등의 형태가 포함된다. 여기에서 '경피 투여'는 약학적 조성물을 국소적으로 피부에 투여하여 약학적 조성물에 함유된 유효한 양의 활성성분이 피부 내로 전달되는 것을 의미한다.In the case of transdermal administration, forms such as ointments, creams, lotions, gels, external solutions, paste preparations, linear preparations, and aerol preparations are included. Here, 'transdermal administration' means administering a pharmaceutical composition topically to the skin so that an effective amount of the active ingredient contained in the pharmaceutical composition is delivered into the skin.

흡입 투여제의 경우, 본 발명에 따라 사용되는 조성물은 적합한 추진제, 예를 들면, 디클로로플루오로메탄, 트리클로로플루오로메탄, 디클로로테트라플루오로에탄, 이산화탄소 또는 다른 적합한 기체를 사용하여, 가압 팩 또는 연무기로부터 에어로졸 스프레이 형태로 편리하게 전달 할 수 있다. 가압 에어로졸의 경우, 투약 단위는 계량된 양을 전달하는 밸브를 제공하여 결정할 수 있다. 예를 들면, 흡입기 또는 취입기에 사용되는 젤라틴 캡슐 및 카트리지는 화합물, 및 락토즈 또는 전분과 같은 적합한 분말 기제의 분말 혼합물을 함유하도록 제형화할 수 있다. 비경구 투여용 제형은 모든 제약 화학에 일반적으로 공지된 처방서인 문헌(Remington's Pharmaceutical Science, 15th Edition, 1975 Mack Publishing Company, Easton, Pennsylvania 18042, Chapter 87: Blaug, Seymour)에 기재되어 있다.For inhalation administration, the compositions used according to the invention may be packaged in pressurized packs or using a suitable propellant, such as dichlorofluoromethane, trichlorofluoromethane, dichlorotetrafluoroethane, carbon dioxide or other suitable gas. It can be conveniently delivered in the form of an aerosol spray from a nebulizer. For pressurized aerosols, the dosage unit can be determined by providing a valve that delivers a metered amount. For example, gelatin capsules and cartridges for use in inhalers or insufflators can be formulated to contain a powder mixture of the compound and a suitable powder base such as lactose or starch. Formulations for parenteral administration are described in Remington's Pharmaceutical Science, 15th Edition, 1975 Mack Publishing Company, Easton, Pennsylvania 18042, Chapter 87: Blaug, Seymour, a text generally known in all pharmaceutical chemistry.

본 발명의 약학적 조성물은 단위 용량의 제형 중 활성 화합물의 양은 다양할 수 있으며, 구체적으로는 평균 70 kg의 인간을 기준으로 하여 1회 당 약 0.01 mg 내지 약 1 g으로 조절될 수 있다. 다만, 투여 용량은 인간 및 포유동물의 요구 조건, 치료 대상이 되는 질환의 심각도와 사용되는 화합물의 최종 조성에 따라 달라질 수 있다. 특정 상황에 대한 적정 투여량을 결정하는 것은 당업자에게 속한 것이다.In the pharmaceutical composition of the present invention, the amount of the active compound in the unit dose formulation may vary, and specifically, it may be adjusted to about 0.01 mg to about 1 g per time based on an average human weighing 70 kg. However, the administered dose may vary depending on the requirements of humans and mammals, the severity of the disease being treated, and the final composition of the compound used. It falls to those skilled in the art to determine the appropriate dosage for a particular situation.

본 발명의 약학적 조성물은 단독으로, 또는 수술, 방사선 치료, 호르몬 치료, 화학 치료 또는 생물학적 반응조절제를 사용하는 방법들과 병행하여 사용될 수 있다.The pharmaceutical composition of the present invention can be used alone or in combination with surgery, radiation therapy, hormone therapy, chemotherapy, or methods using biological response modifiers.

본 발명에서 '유효성분'은 단독으로 목적하는 활성을 나타내거나, 또는 그 자체는 활성이 없는 담체와 함께 활성을 나타낼 수 있는 성분을 의미한다.In the present invention, 'active ingredient' refers to an ingredient that exhibits the desired activity alone or can exhibit activity in combination with a carrier that is not active on its own.

본 발명에서 '예방'은 본 발명 조성물의 투여로 대사성 질환의 증상을 억제 또는 지연시키는 모든 행위를 의미하며, 본 발명에서 '개선'은 본 발명의 조성물을 적용하여 대사성 질환의 증상을 완화시키는 효과를 나타내는 것을 의미한다. 본 발명에서 '치료'는 본 발명의 조성물의 투여로 대사성 질환의 증상이 호전되거나 이롭게 변경되는 모든 행위를 의미한다.In the present invention, 'prevention' refers to any action that suppresses or delays the symptoms of a metabolic disease by administering the composition of the present invention, and 'improvement' in the present invention refers to the effect of alleviating the symptoms of a metabolic disease by applying the composition of the present invention. It means representing. In the present invention, 'treatment' refers to any action in which the symptoms of a metabolic disease are improved or beneficially changed by administration of the composition of the present invention.

상기 대사성 질환의 증상은 대사성 질환에 의해 유발되는 모든 신체상의 변화를 의미하며, 예를 들면 음식 섭취 증가, 식욕 증가, 체중 증가, 지질 대사 감소, 혈청 포도당 수준 증가, 인슐린 감수성 감소 등일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The symptoms of the metabolic disease refer to all physical changes caused by the metabolic disease, and may include, for example, increased food intake, increased appetite, weight gain, decreased lipid metabolism, increased serum glucose level, decreased insulin sensitivity, etc. It is not limited.

상기 목적을 달성하기 위한 일 양태로서, 본 발명은 FSTL1 단백질 또는 상기 단백질을 코딩하는 유전자를 유효성분으로 포함하는 대사성 질환의 예방, 개선 또는 치료용 의약외품 조성물을 제공한다.In one aspect for achieving the above object, the present invention provides a quasi-drug composition for preventing, improving, or treating metabolic diseases containing the FSTL1 protein or the gene encoding the protein as an active ingredient.

상기 'FSTL1 단백질', 'FSTL1 단백질을 코딩하는 유전자', '대사성 질환', '예방', '개선' 및 '치료'는 전술한 바와 같다.The terms 'FSTL1 protein', 'gene encoding FSTL1 protein', 'metabolic disease', 'prevention', 'improvement', and 'treatment' are as described above.

본 발명에서 "의약외품"은 사람이나 동물의 질병을 진단, 치료, 경감, 처치 또는 예방할 목적으로 사용하는 물품 중 기구, 기계 또는 장치가 아닌 것 및 사람이나 동물의 구조와 기능에 약리학적 영향을 줄 목적으로 사용하는 물품 중 기구, 기계 또는 장치가 아닌 것을 제외한 물품을 의미하며, 일 구체예로 내복용 제제를 포함할 수 있으나 이에 제한되는 것이 아니며, 의약외품의 제제화 방법, 용량, 이용방법, 구성성분 등은 기술분야에 공지된 통상의 기술로부터 적절히 선택될 수 있다.In the present invention, "quasi-drugs" are articles used for the purpose of diagnosing, treating, alleviating, treating or preventing diseases in humans or animals, but are not instruments, machines, or devices, and do not have a pharmacological effect on the structure and function of humans or animals. It refers to products used for the purpose, excluding those that are not instruments, machines, or devices. One specific example may include preparations for internal use, but is not limited thereto, and the formulation method, dosage, usage method, and components of quasi-drugs etc. can be appropriately selected from conventional techniques known in the technical field.

본 발명의 의약외품 조성물에는 상기 성분 외에 필요에 따라 약학적으로 허용 가능한 담체, 부형제 또는 희석제를 더욱 포함할 수 있다. 상기 약학적으로 허용 가능한 담체, 부형제 또는 희석제는 본 발명의 효과를 해하지 않는 한 제한되지 않으며, 예를 들어 충진제, 증량제, 결합제, 습윤제, 붕해제, 계면활성제, 윤활제, 감미제, 방향제, 보존제 등을 포함할 수 있다.In addition to the above ingredients, the quasi-drug composition of the present invention may further include pharmaceutically acceptable carriers, excipients, or diluents as needed. The pharmaceutically acceptable carrier, excipient, or diluent is not limited as long as it does not impair the effect of the present invention, and includes, for example, fillers, extenders, binders, wetting agents, disintegrants, surfactants, lubricants, sweeteners, fragrances, preservatives, etc. It can be included.

상기 목적을 달성하기 위한 일 양태로서, 본 발명은 FSTL1 단백질 또는 상기 단백질을 코딩하는 유전자를 유효성분으로 포함하는 대사성 질환의 예방 또는 개선용 식품 조성물을 제공한다.In one aspect for achieving the above object, the present invention provides a food composition for preventing or improving metabolic diseases comprising the FSTL1 protein or the gene encoding the protein as an active ingredient.

또 다른 양태로서, 본 발명은 FSTL1 단백질 또는 상기 단백질을 코딩하는 유전자를 유효성분으로 포함하는 식욕 억제, 체중 증가 억제 또는 체중 감소를 위한 식품 조성물을 제공한다.In another aspect, the present invention provides a food composition for suppressing appetite, suppressing weight gain, or reducing weight, comprising the FSTL1 protein or the gene encoding the protein as an active ingredient.

상기 'FSTL1 단백질', 'FSTL1 단백질을 코딩하는 유전자', '대사성 질환', '예방' 및 '개선'은 전술한 바와 같다.The terms ‘FSTL1 protein’, ‘gene encoding FSTL1 protein’, ‘metabolic disease’, ‘prevention’ and ‘improvement’ are as described above.

본 발명의 식품 조성물은 기능성 식품(functional food), 영양 보조제(nutritional supplement), 건강식품(health food), 식품 첨가제(food additives), 건강기능식품 및 사료 등의 모든 형태를 포함하며, 인간 또는 가축을 비롯한 동물을 취식대상으로 한다. 상기 유형의 식품 조성물은 당업계에 공지된 통상적인 방법에 따라 다양한 형태로 제조할 수 있다.The food composition of the present invention includes all forms of functional food, nutritional supplement, health food, food additives, health functional food and feed, etc., for humans or livestock. Animals, including . Food compositions of this type can be prepared in various forms according to conventional methods known in the art.

상기 유형의 식품 조성물은 당업계에 공지된 통상적인 방법에 따라 다양한 형태로 제조할 수 있다. 일반 식품으로는 이에 한정되지 않지만 음료(알콜성 음료 포함), 과실 및 그의 가공식품(과일통조림, 병조림, 잼, 마아말레이드 등), 어류, 육류 및 그 가공식품(햄, 소시지 콘비이프 등), 빵류 및 면류(우동, 메밀국수, 라면, 스파게이트, 마카로니 등), 과즙, 각종 드링크, 쿠키, 엿, 유제품(버터, 치즈 등), 식용식물 유지, 마가린, 식물성 단백질, 레토르트 식품, 냉동식품, 각종 조미료(된장, 간장, 소스 등) 등에 상기 유효성분을 첨가하여 제조할 수 있다. Food compositions of this type can be prepared in various forms according to conventional methods known in the art. General foods include, but are not limited to, beverages (including alcoholic beverages), fruit and its processed foods (canned fruit, bottled food, jam, marmalade, etc.), fish, meat, and their processed foods (ham, sausage, corned beef, etc.) , bread and noodles (udon, buckwheat noodles, ramen, spagate, macaroni, etc.), fruit juice, various drinks, cookies, taffy, dairy products (butter, cheese, etc.), edible plant oils, margarine, vegetable protein, retort food, frozen food. , can be manufactured by adding the above active ingredients to various seasonings (soybean paste, soy sauce, sauce, etc.).

또한, 영양보조제로는 캡슐, 정제, 환 등에 상기 유효성분을 첨가하여 제조할 수 있다. 또한, 건강기능식품으로는 이에 한정되지 않지만 예를 들면, 차, 주스 및 드링크의 형태로 제조하여 건강음료로 음용할 수 있도록 액상화, 과립화, 캡슐화 및 분말화하여 섭취할 수 있다. 또한, 대사성 질환 개선에 효과가 있다고 알려진 1종 이상의 공지의 활성 성분과 함께 혼합하여 조성물의 형태로 제조할 수 있다.Additionally, nutritional supplements can be manufactured by adding the above-mentioned active ingredients to capsules, tablets, pills, etc. In addition, health functional foods are not limited to this, but for example, they can be manufactured in the form of tea, juice, and drinks and consumed by liquefying, granulating, encapsulating, and powdering so that they can be consumed as health drinks. Additionally, it can be prepared in the form of a composition by mixing it with one or more known active ingredients known to be effective in improving metabolic diseases.

상기 외에 본 발명의 건강기능식품은 여러 가지 영양제, 비타민, 전해질, 풍미제, 착색제, 펙트산, 펙트산의 염, 알긴산, 알긴산의 염, 유기산, 보호성 콜로이드 증점제, pH 조절제, 안정화제, 방부제, 글리세린, 알코올 또는 탄산화제 등을 함유할 수 있다.In addition to the above, the health functional food of the present invention includes various nutrients, vitamins, electrolytes, flavors, colorants, pectic acid, salts of pectic acid, alginic acid, salts of alginic acid, organic acids, protective colloidal thickeners, pH adjusters, stabilizers, and preservatives. , may contain glycerin, alcohol, or carbonating agent.

상기 목적을 달성하기 위한 일 양태로서, 본 발명은 FSTL1 단백질 또는 상기 단백질을 코딩하는 유전자를 유효성분으로 포함하는 대사성 질환의 예방 또는 개선용 사료 조성물을 제공한다.In one aspect for achieving the above object, the present invention provides a feed composition for preventing or improving metabolic diseases comprising the FSTL1 protein or the gene encoding the protein as an active ingredient.

또 다른 양태로서, 본 발명은 FSTL1 단백질 또는 상기 단백질을 코딩하는 유전자를 유효성분으로 포함하는 식욕 억제, 체중 증가 억제 또는 체중 감소를 위한 사료 조성물을 제공한다.In another aspect, the present invention provides a feed composition for suppressing appetite, suppressing weight gain, or reducing body weight, comprising the FSTL1 protein or the gene encoding the protein as an active ingredient.

상기 'FSTL1 단백질', 'FSTL1 단백질을 코딩하는 유전자', '대사성 질환', '예방' 및 '개선'은 전술한 바와 같다.The terms ‘FSTL1 protein’, ‘gene encoding FSTL1 protein’, ‘metabolic disease’, ‘prevention’ and ‘improvement’ are as described above.

본 발명에 있어서, 상기 사료 조성물은, 통상의 사료 형태로 제제화될 수 있고, 알려진 사료성분을 함께 포함할 수 있다. 또한, 사용되는 사료에 첨가제 형태로 가미되는, 사료첨가제로서도 사용될 수 있다. 본 발명의 사료첨가제는 사료관리법상의 보조사료에 해당하며, 탄산수소나트륨(중조), 벤토나이트 (bentonite), 산화마그네슘, 복합광물질 등의 광물질제제, 아연, 구리, 코발트, 셀레늄 등의 미량 광물질인 미네랄제제, 케로틴, 비타민 E, 비타민 A, D, E, 니코틴산, 비타민 B 복합체 등의 비타민제, 메티오닌, 리이산 등의 보호아미노산제, 지방산 칼슘염 등의 보호지방산제, 생균제(유산균제), 효모배양물, 곰팡이 발효물 등의 생균, 효모제 등이 추가로 포함될 수 있다.In the present invention, the feed composition may be formulated in the form of a normal feed and may include known feed ingredients. It can also be used as a feed additive, which is added to the feed used in the form of an additive. The feed additive of the present invention corresponds to supplementary feed under the Feed Management Act, and includes mineral preparations such as sodium bicarbonate (sodium bicarbonate), bentonite, magnesium oxide, and complex minerals, and trace minerals such as zinc, copper, cobalt, and selenium. Preparations, vitamin preparations such as kerotene, vitamin E, vitamins A, D, E, nicotinic acid, and vitamin B complex, protective amino acid preparations such as methionine and lysic acid, protective fatty acid preparations such as fatty acid calcium salts, probiotics (lactic acid bacteria), yeast culture Water, live bacteria such as mold fermentation products, yeast, etc. may be additionally included.

본 발명의 사료 또는 사료첨가제는 포유류, 가금 및 어류를 포함하는 다수의 동물식이에 적용할 수 있다.The feed or feed additive of the present invention can be applied to a number of animal diets, including mammals, poultry, and fish.

본 발명의 FSTL1 단백질 또는 상기 단백질을 코딩하는 유전자를 유효성분으로 포함하는 조성물은 시상하부에서 에너지 균형 및 혈당 조절 역할을 수행할 수 있는 것으로, 구체적으로는 지질대사 관련 유전자의 활성을 증가시켜 지질 대사를 강화하고, 그에 따라 식욕 부진 및 체중 감소를 유발할 수 있다. The composition containing the FSTL1 protein of the present invention or the gene encoding the protein as an active ingredient can play a role in energy balance and blood sugar control in the hypothalamus. Specifically, it increases the activity of genes related to lipid metabolism and improves lipid metabolism. and may cause loss of appetite and weight loss.

또한, FSTL1은 시상하부 인슐린 신호 전달의 활성화를 통해 포도당 수준을 조절하여, 결과적으로 대사성 질환을 예방, 치료 또는 개선하는 효과를 가지고 있어, 의약품, 식품, 사료 조성물 등의 소재로 활용 가능하다.In addition, FSTL1 regulates glucose levels through activation of hypothalamic insulin signaling, and as a result, has the effect of preventing, treating, or improving metabolic diseases, and can be used as a material for pharmaceuticals, food, and feed compositions.

도 1은 대사 활성 조직(중기저 시상하부(A); 골격근(B); 갈색 지방 조직(C); 간(D), 성숙 지방세포(E); 기질 혈관 분획 세포(F))의 영향 상태에 따라 변화하는 FSTL1 유전자의 발현 수준을 확인한 결과이다(Fed: 임의로 사료를 먹인 쥐; Refed: 24시간 금식 후 2시간 동안 먹인 마우스, sHFD: 2일간 고지방식이(HFD)를 먹인 마우스).
도 2는 12주 동안 HFD(n = 34)와 LFD(n = 6)를 먹인 마우스(A)와 식이-유발 비만(DIO)와 식이-저항성 비만(DR) 그룹(B)의 중저 시상하부에서 FSTL1 유전자의 발현 수준을 비교한 결과이다.
도 3은 마우스의 시상하부 내의 NPY-발현 뉴런에서 발현을 확인한 FSTL1의 면역형광 염색 결과로서, 중기저 시상하부에서 NPY와 FSTL1의 공동국소화(colocalization) 및 그 비율을 확인한 결과이다.
도 4는 N43/5 세포에서 FSTL1의 Pomc 유전자 및 Agrp 유전자의 발현을 억제함을 확인한 결과이다.
도 5는 다양한 형태의 FSTL1(재조합 FSTL1; FSTL1-3xHA, N-말단 GST-태그된 FSTL1 또는 C-말단 GST-태그된 FSTL1을 과발현하는 조건 배지)의 I3V 투여한 마우스에서 음식 섭취 및 체중 증가가 감소되었음을 확인한 결과이다.
도 6은 FSTL1를 마우스의 중추에 투여한 경우, 에너지 소비에 영향을 미치지 않음을 에너지 소비(VO2) 및 호흡 지수(RQ)로 확인한 결과이다.
도 7은 N43/5 세포에서 FSTL1에 의해 지방 분해, 지방산 이용, 지방 생성 및 전-염증과 관련된 유전자의 발현 수준이 증가됨을 확인한 결과이다.
도 8은 FSTL1이 리포파지(lipophagy)를 통해 지방 분해를 유도함을 확인한 결과로서, 세포에 FSTL1를 형질감염시키거나 처리한 경우의 지질 함량 수준이 감소됨을 확인하였다.
도 9는 중추 FSTL1에 의해 유발된 식욕부진과 체중 감소는 마우스에서 ATGL을 통해 매개되는 시상하부 지질 대사의 변화에 의한 것임을 확인한 것으로, 야생형 마우스 및 ATGL KO 마우스에서 FSTL1-GST 또는 대조군의 I3V 투여 4시간 후 음식 섭취(A) 및 체중 증가(B)의 비교한 결과이다.
도 10은 중추 FSTL1에 의해 유발된 식욕부진과 체중 감소는 마우스의 중기저 시상하부에서 b3-AR을 통해 매개된 것임을 확인한 것으로, b3-AR의 길항제로 전처리하면 마우스의 음식 섭취(A) 및 체중 증가(B)에 대한 FSTL1의 작용이 약화됨을 확인한 결과이다.
도 11은 FSTL1의 중추 투여에 따라 혈청 포도당 수준이 감소됨을 확인한 결과이다.
도 12는 중추 FSTL1은 마우스의 중기저 시상하부에서 AKT/mTOR 신호전달을 활성화함을 확인한 결과로서, FSTL1-GST의 I3V 투여는 Thr308 잔기에서 AKT 활성(A) 및 마우스의 중기저 시상하부에서 mTOR 활성(B)을 유의하게 증가시킴을 확인하였다.
도 13은 중추 FSTL1의 말초 포도당 대사 개선 효과를 확인한 것으로, FSTL1-GST를 I3V 투여한 경우 혈청 포도당 수준이 감소되고, 말초 인슐린 감수성이 개선됨을 확인하였다.
Figure 1 shows the influence status of metabolically active tissues (mediobasal hypothalamus (A); skeletal muscle (B); brown adipose tissue (C); liver (D); mature adipocytes (E); stromal vascular fraction cells (F). This is a result of confirming the expression level of the FSTL1 gene that changes depending on the condition (Fed: mice fed randomly; Refed: mice fed for 2 hours after fasting for 24 hours; sHFD: mice fed a high-fat diet (HFD) for 2 days).
Figure 2 shows mid-basal hypothalamus of mice fed HFD (n = 34) and LFD (n = 6) for 12 weeks (A) and diet-induced obesity (DIO) and diet-resistant obesity (DR) groups (B). This is the result of comparing the expression level of the FSTL1 gene.
Figure 3 shows the results of immunofluorescence staining of FSTL1 confirming expression in NPY-expressing neurons in the hypothalamus of mice, confirming the colocalization and ratio of NPY and FSTL1 in the midbasal hypothalamus.
Figure 4 shows the results confirming that the expression of the Pomc gene and Agrp gene of FSTL1 is suppressed in N43/5 cells.
Figure 5 shows food intake and body weight gain in mice administered I3V with various forms of FSTL1 (recombinant FSTL1; FSTL1-3xHA, conditioned medium overexpressing N-terminally GST-tagged FSTL1 or C-terminally GST-tagged FSTL1). This is a result confirming that it has decreased.
Figure 6 shows the results of energy consumption (VO 2 ) and respiratory quotient (RQ) confirming that FSTL1 does not affect energy consumption when administered to the central region of mice.
Figure 7 shows the results confirming that the expression levels of genes related to lipolysis, fatty acid utilization, lipogenesis, and pro-inflammation are increased by FSTL1 in N43/5 cells.
Figure 8 shows the results confirming that FSTL1 induces lipolysis through lipophagy, confirming that the level of lipid content is reduced when cells are transfected or treated with FSTL1.
Figure 9 confirms that central FSTL1-induced anorexia and weight loss are caused by changes in hypothalamic lipid metabolism mediated through ATGL in mice. 4 I3V administration of FSTL1-GST or control group in wild-type mice and ATGL KO mice. This is the result of comparing food intake (A) and weight gain (B) after time.
Figure 10 confirms that central FSTL1-induced anorexia and weight loss are mediated through b3-AR in the midbasal hypothalamus of mice. Pretreatment with a b3-AR antagonist increases the food intake (A) and body weight of mice. This result confirms that the action of FSTL1 on increase (B) is weakened.
Figure 11 shows the results confirming that serum glucose levels are reduced following central administration of FSTL1.
Figure 12 shows the results confirming that central FSTL1 activates AKT/mTOR signaling in the midbasal hypothalamus of mice. I3V administration of FSTL1-GST increases AKT activity at the Thr308 residue (A) and mTOR in the midbasal hypothalamus of mice. It was confirmed that activity (B) was significantly increased.
Figure 13 confirms the effect of central FSTL1 on improving peripheral glucose metabolism. It was confirmed that when FSTL1-GST was administered I3V, serum glucose levels were reduced and peripheral insulin sensitivity was improved.

이하, 본 발명을 하기 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실시예만으로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through the following examples. However, these examples are for illustrative purposes only and the scope of the present invention is not limited to these examples.

실시예 1. 대사 활성 조직에서의 FSTL1 발현 수준 확인Example 1. Confirmation of FSTL1 expression level in metabolically active tissues

1.1. 동물 실험 및 면역 염색1.1. Animal experiments and immunostaining

(1) 동물 실험(1) Animal testing

FSTL1 mRNA 발현 수준에 따른 대사 조직(간, 골격근, 지방 조직, 갈색 지방 조직, 시상 하부)의 영양 상태에 대한 반응을 확인하기 위하여, 수컷 C57BL/6 마우스(n = 32, 오리엔트바이오)를 사용하였다. 먹이제공(fed) 그룹(n = 8)은 실험 동안 사료(chow, 5L79, 오리엔트바이오)를 임의로 급여하였고, 단식 그룹(n = 8)은 24시간 동안 금식하였다. 재-먹이제공 그룹(n = 8)은 24시간 금식 후 2시간 동안 사료를 먹였다. sHFD 그룹(n = 8)은 2일간 고지방식이(HFD)를 먹였다. 또한, 장기간 HFD 노출에 대한 FSTL1 mRNA 발현의 반응을 확인하기 위하여, 수컷 C57BL/6 마우스(n = 40)를 사용하였다. 저지방식이(LFD) 그룹(n = 6)과 HFD 그룹(n = 34)은 각각 12주간 LFD(D12450B, Research Diets)와 HFD(D12451, Research Diets)를 임의로 먹였다. FSTL1의 ICV 주입을 통한 FSTL1의 주요 효과를 확인하기 위하여, 수컷 C57BL/6 마우스(n = 18)를 사용하였으며, 실험 동안 사료를 임의로 먹였다. To determine the response to nutritional status of metabolic tissues (liver, skeletal muscle, adipose tissue, brown adipose tissue, hypothalamus) according to the level of FSTL1 mRNA expression, male C57BL/6 mice (n = 32, Orient Bio) were used. . The fed group (n = 8) was fed food (chow, 5L79, Orient Bio) ad libitum during the experiment, and the fasting group (n = 8) fasted for 24 hours. The re-feeding group (n = 8) was fed for 2 hours after a 24-hour fast. The sHFD group (n = 8) was fed a high-fat diet (HFD) for 2 days. Additionally, to confirm the response of FSTL1 mRNA expression to long-term HFD exposure, male C57BL/6 mice (n = 40) were used. The low-fat diet (LFD) group (n = 6) and the HFD group (n = 34) were fed LFD (D12450B, Research Diets) and HFD (D12451, Research Diets) ad libitum, respectively, for 12 weeks. To confirm the main effect of FSTL1 through ICV injection of FSTL1, male C57BL/6 mice (n = 18) were used and fed food ad libitum during the experiment.

마우스는 일정한 온도와 습도(22℃, 50% 상대습도)를 유지하는 실내에서 사육하였으며, 12시간의 명암 주기와 자유롭게 이용 가능한 음식과 물에 따라 표준 마우스 케이지에 개별적으로 수용되었다. 모든 실험 절차는 고려대학교 동물관리위원회에서 고시한 실험동물 윤리사용지침과 고려대학교 동물관리제도위원회의 승인을 받은 지침에 따라 수행하였다.Mice were raised indoors with constant temperature and humidity (22°C, 50% relative humidity) and housed individually in standard mouse cages with a 12-hour light/dark cycle and freely available food and water. All experimental procedures were performed in accordance with the guidelines for the ethical use of laboratory animals announced by the Korea University Animal Care Committee and the guidelines approved by the Korea University Animal Care System Committee.

(2) 제3뇌실 내(Intra-third cerebroventricular, I3V) 수술(2) Intra-third cerebroventricular (I3V) surgery

통증 및 염증을 감소시키기 위해 수술 30분 전, 카프로펜(Rymadil, Pfizer)과 항생제(Borgal)를 피하주사하였다. 마우스를 케타민/자일라진으로 마취하고 수술 부위를 면도하였다. 체온 유지를 위해 가열 패드의 정위 프레임에 배치되어, 머리는 이어바(ear bar)로 고정하고 두개골은 단일 절개로 노출시켰다. 깨끗하고 건조된 두개골을 위해, 두개주위 조직을 제거하였으며 캐뉼라는 홀더에 고정시켰다. 브레그마(bregma)와 람다(lambda)에서 배복성(dorsoventral, D-V)을 측정할 때, 두개골의 수평을 위해 브레그마와 람다의 간격이 0.1mm 이내임을 확인했다. 브레그마에서 D-V, 중측(mediolateral), 전후(anteroposterior, A-P)가 0이면 A-P의 표적 지점에 -0.825를 표시해야한다. 표적 지점에 구멍을 뚫고 집게를 사용하여 두개골 조각 26개를 제거하였으며, 구멍 중심에서 2개의 앵커 나사를 비스듬하게 삽입한 후 표적 지점에 캐뉼러를 삽입했다. 두개골의 표면은 항상 깨끗하고 건조하게 유지하였다. 수술 부위를 치과용 시멘트로 덮고 캐뉼라 홀더를 제거했다. 수술을 마친 후 마우스를 램프 아래에 놓아 마취에서 회복될 때까지 체온을 유지시켰다.To reduce pain and inflammation, carprofen (Rymadil, Pfizer) and antibiotics (Borgal) were injected subcutaneously 30 minutes before surgery. Mice were anesthetized with ketamine/xylazine and the surgical area was shaved. Placed in a stereotaxic frame on a heating pad to maintain body temperature, the head was secured with ear bars and the skull was exposed through a single incision. For a clean and dry skull, the pericranial tissue was removed and the cannula was fixed in a holder. When measuring dorsoventral (D-V) at bregma and lambda, it was confirmed that the gap between bregma and lambda was within 0.1 mm for the level of the skull. If D-V, mediolateral, and anteroposterior (A-P) at bregma are 0, -0.825 should be marked at the target point of A-P. A hole was drilled at the target point, 26 skull fragments were removed using forceps, two anchor screws were inserted obliquely from the center of the hole, and the cannula was inserted into the target point. The surface of the skull was always kept clean and dry. The surgical site was covered with dental cement and the cannula holder was removed. After completing the surgery, the mouse was placed under a lamp to maintain body temperature until it recovered from anesthesia.

(3) 단일 또는 이중 I3V 투여 연구(3) single or double I3V administration studies

마우스의 제3뇌실에 단백질을 주입하기 위해 캐뉼러를 통해 33게이지 주입 캐뉼라(Plastics One)를 삽입했다. 이 주입 캐뉼러는 주입 펌프(Harvard Apparatus)에 의해 구동되는 마이크로 주사기(8309020, CMA)에 연결되었으며, 단백질은 1시간 공복 후 1분 동안 2μl의 부피로 마우스에 전달되었다. FSTL1의 식욕부진 효과가 3-AR을 통해 매개되는지 확인하기 위해, 마우스에 SR 59230A에 이어 FSTL1-GST의 이중 I3V 투여를 수행했다. 또한, 마우스에 FSTL1-GST의 I3V 투여 1시간 전에 3-AR을 차단하기 위해 SR 59230A를 제3뇌실에 사전 투여했다.To inject the protein into the third ventricle of the mouse, a 33-gauge injection cannula (Plastics One) was inserted through the cannula. This infusion cannula was connected to a microsyringe (8309020, CMA) driven by an infusion pump (Harvard Apparatus), and proteins were delivered to the mice in a volume of 2 μl over 1 min after a 1-h fast. To determine whether the anorexigenic effect of FSTL1 is mediated through 3-AR, we performed a dual I3V administration of SR 59230A followed by FSTL1-GST in mice. Additionally, SR 59230A was pre-administered into the third ventricle to block 3-AR 1 hour before I3V administration of FSTL1-GST to mice.

(4) 면역형광(4) Immunofluorescence

4% 파라포름알데히드(PFA)/0.1M NaKPB를 사용하여 관류(perfusion) 후 마우스 뇌를 수득하였으며, 이를 -4℃에서 고정액(4% PFA/0.1M NaKPB)에서 밤새 배양하였다. 뇌는 30% 수크로즈 배양 후 수분을 제거하고 -80℃에 보관하였다. 뇌는 Microtome(HM440E, Microm)으로 30 um 두께로 절편화하였다. 0.3% PBST(0.3% Triton-100 함유 PBS)에서 5% 정상 염소 혈청과 함께 30분 동안 배양한 다음, 4℃에서 48시간 동안 FSTL1(1:200; MAB17381, R&D system)에 대한 1차 항체에서 밤새 배양했다. 이후 절편을 실온에서 2시간 동안 2차 항체(염소 항-마우스 Alexa Fluor 488(1:1000; A-11001, Thermo Fisher Scientific) 및 염소 항-쥐 Alexa Fluor 555(1:1000; A-21434, Thermo Fisher Scientific))에서 배양하였으며, 절편을 5분간 DAPI(1:1000; D9542, Sigma)로 배양하였다. 모든 단계 사이에 절편을 PBS로 세척하고 n-프로필 갈레이트 및 글리세롤을 포함하는 마운팅 용액으로 마운팅하였다. 공초점 현미경(LSM700, Carl Zeiss)을 사용하여 형광 이미지를 얻었다.Mouse brains were obtained after perfusion using 4% paraformaldehyde (PFA)/0.1M NaKPB, and cultured overnight in fixative (4% PFA/0.1M NaKPB) at -4°C. The brain was cultured in 30% sucrose, then dehydrated and stored at -80°C. The brain was sectioned at 30 um thickness using a Microtome (HM440E, Microm). Incubate with 5% normal goat serum in 0.3% PBST (PBS containing 0.3% Triton-100) for 30 min, then in primary antibody against FSTL1 (1:200; MAB17381, R&D system) for 48 h at 4°C. Cultured overnight. Sections were then incubated with secondary antibodies (goat anti-mouse Alexa Fluor 488 (1:1000; A-11001, Thermo Fisher Scientific) and goat anti-mouse Alexa Fluor 555 (1:1000; A-21434, Thermo) for 2 h at room temperature. Fisher Scientific), and the sections were incubated with DAPI (1:1000; D9542, Sigma) for 5 minutes. Between all steps, sections were washed with PBS and mounted with mounting solution containing n-propyl gallate and glycerol. Fluorescence images were obtained using a confocal microscope (LSM700, Carl Zeiss).

1.2. FSTL1 발현 수준 확인1.2. Confirmation of FSTL1 expression level

(1) 다양한 영양상태에 따른 FSTL1의 발현 수준(1) Expression level of FSTL1 according to various nutritional conditions

다양한 영양 조건 하에 대사 활성 조직에서 FSTL1의 발현 패턴을 평가하기 위해, 임의로 사료를 먹인(Fed), 24시간 동안 금식한(Fast), 24시간 동안 금식한 후 2시간 동안 다시 사료를 먹인(RF), 2일간 HFD를 먹인(sHFD) 마우스의 간, 시상하부, 골격근, 백색 지방 조직(성숙 지방세포(mature adipocyte, MA), 기질혈관분획세포(stromal vascular fraction, SVF)) 및 갈색 지방 조직(BAT)을 포함한 대사 활성조직에서 FSTL1 유전자의 발현을 측정하였다 (도 1A-F). 중기저 시상하부에서 FSTL1 유전자의 발현 수준은 Fed 그룹에 비해 RF 그룹에서 유의하게 감소하였다. 골격근, 간, BAT 및 백색 지방 조직의 기질혈관분획세포(SVF)에서 FSTL1 유전자의 발현 수준은 Fed 그룹에 비해 Fast 그룹에서 유의하게 낮았다. 이러한 결과는 다양한 영양 상태 하에 대사 활성 조직 내 FSTL1 유전자 발현의 빠른 반응성을 의미한다. To evaluate the expression pattern of FSTL1 in metabolically active tissues under different nutritional conditions, mice fed ad libitum (Fed), fasted for 24 h (Fast), and fasted for 24 h and then re-fed for 2 h (RF). , liver, hypothalamus, skeletal muscle, white adipose tissue (mature adipocyte (MA), stromal vascular fraction (SVF)), and brown adipose tissue (BAT) in mice fed a HFD (sHFD) for 2 days. ), the expression of the FSTL1 gene was measured in metabolically active tissues (Figure 1A-F). The expression level of FSTL1 gene in the midbasal hypothalamus was significantly decreased in the RF group compared to the Fed group. The expression level of FSTL1 gene in stromal vascular fraction (SVF) cells of skeletal muscle, liver, BAT, and white adipose tissue was significantly lower in the Fast group compared to the Fed group. These results imply rapid responsiveness of FSTL1 gene expression in metabolically active tissues under various nutritional conditions.

다음으로, 12주간 고지방식이(HFD)와 LFD(저지방식이)를 먹인 마우스, 또는 식이-유발 비만(DIO) 마우스와 식이저항성(DR) 마우스 간에 중기저 시상하부에서 FSTL1 유전자의 발현 수준을 비교했다(도 2A, B). FSTL1 유전자의 발현 수준은 마른 LFD 그룹에 비해 비만 HFD 그룹의 중기저 시상하부에서 상승하였지만, DIO 그룹과 DR 그룹 간에는 유의한 차이가 관찰되지 않았다.Next, the expression level of the FSTL1 gene was measured in the midbasal hypothalamus between mice fed a high-fat diet (HFD) and a low-fat diet (LFD) for 12 weeks, or between diet-induced obesity (DIO) mice and diet-resistant (DR) mice. compared (Figure 2A, B). The expression level of the FSTL1 gene was elevated in the midbasal hypothalamus of the obese HFD group compared to the lean LFD group, but no significant differences were observed between the DIO and DR groups.

(2) FSTL1의 발현 부위 확인(2) Confirmation of the expression site of FSTL1

뇌의 에너지 균형 조절에 대한 FSTL1의 직접적인 작용을 확인하기 위해, 야생형 마우스 또는 NPY-hrGFP 발현 마우스의 중기저 시상하부에서 이중 면역형광 염색을 수행하여 NPY 뉴런 및 신경교 세포 내 FSTL1 발현을 조사하였다. 그 결과, FSTL1이 마우스의 제3뇌실 주변의 시상하부에서 격렬하게 발현되고 NPY를 발현하는 뉴런의 일부에서도 동시에 발현(co-expressed)됨을 확인하였다(도 3A-D). FSTL1은 NPY와 60% 공동국소화(colocalization)되어 있음을 확인하였다(도 3E).To confirm the direct action of FSTL1 on the regulation of energy balance in the brain, double immunofluorescence staining was performed in the midbasal hypothalamus of wild-type mice or NPY-hrGFP expressing mice to examine FSTL1 expression in NPY neurons and glial cells. As a result, it was confirmed that FSTL1 was intensely expressed in the hypothalamus around the third ventricle of mice and was co-expressed in some of the neurons expressing NPY (Figure 3A-D). FSTL1 was confirmed to be 60% colocalized with NPY (Figure 3E).

실시예 2. 에너지 균형 조절 시스템에 대한 FSTL1의 효과 확인Example 2. Confirmation of the effect of FSTL1 on the energy balance regulation system

2.1. 세포주 배양 및 관련 인자 발현 확인2.1. Cell line culture and confirmation of expression of related factors

(1) 마우스 시상하부 N43/5 세포주 배양 및 처리(1) Mouse hypothalamic N43/5 cell line culture and processing

배아 마우스 시상하부 mHypoE N43/5 세포주(Cellutions Biosystems Inc., CLU127)는 10% FBS(FBS-24A, Carpricorn) 및 1%의 페니실린/스트렙토마이신(PS-B, Carpricorn)이 첨가된 DMEM(DMEM-HA, Carpricorn)에서 37℃, 5% CO2 조건하에 유지되었다. POMC4 세포주는 5% FBS 및 1% 페니실린/스트렙토마이신이 첨가된 DMEM에서 37℃, 5% CO2 조건하에 유지되었다. HEK293T 세포주는 10% FBS(Sigma) 및 1% 페니실린/스트렙토마이신(PS-B)이 첨가된 DMEM(DMEM-HPA)에서 37℃, 5% CO2 조건하에 유지되었다. 모든 세포주는 각 실험 동안 혈청 결핍 하에 배양되었다. PEI는 형질감염 시약으로 사용되었다. 1일차에, HEK293T 세포는 FSTL1-3xHA 플라스미드 및 2개의 EF 핸드 도메인이 제거된 FSTL1-3xHAs (1-154 FSTL1-3xHA, 1-203 FSTL1-3xHA, △155-255 FSTL1-3xHA, △155-255 FSTL1-3xHA 또는 FSTL1-3xHA)으로 형질감염시켰다. 2일 차에는 기존의 배지를 Opti-MEM(31985-070, Gibco)으로 교체하고, 3일차에 세포와 배지를 수확하였다. 카페인 처리 실험에서, HEK293T 세포에 FSTL1-3xHA를 포함하는 플라스미드를 형질감염시켰으며, 다음날 기존 배지를 제거한 후 Opti-MEM 내 카페인(0, 5, 10mM)을 24시간 동안 처리하였다.Embryonic mouse hypothalamic mHypoE N43/5 cell line (Cellutions Biosystems Inc., CLU127) was cultured in DMEM supplemented with 10% FBS (FBS-24A, Carpricorn) and 1% penicillin/streptomycin (PS-B, Carpricorn). HA, Carpricorn) was maintained at 37°C and 5% CO 2 conditions. The POMC4 cell line was maintained in DMEM supplemented with 5% FBS and 1% penicillin/streptomycin at 37°C and 5% CO 2 conditions. The HEK293T cell line was maintained in DMEM (DMEM-HPA) supplemented with 10% FBS (Sigma) and 1% penicillin/streptomycin (PS-B) at 37°C and 5% CO2. All cell lines were cultured under serum starvation during each experiment. PEI was used as a transfection reagent. On day 1, HEK293T cells were transfected with the FSTL1-3xHA plasmid and FSTL1-3xHAs with two EF hand domains removed (1-154 FSTL1-3xHA, 1-203 FSTL1-3xHA, △155-255 FSTL1-3xHA, △155-255 FSTL1-3xHA or FSTL1-3xHA). On the 2nd day, the existing medium was replaced with Opti-MEM (31985-070, Gibco), and the cells and medium were harvested on the 3rd day. In the caffeine treatment experiment, HEK293T cells were transfected with a plasmid containing FSTL1-3xHA, and the next day, the existing medium was removed and treated with caffeine (0, 5, 10mM) in Opti-MEM for 24 hours.

(2) 정량적 실시간 PCR 분석(2) Quantitative real-time PCR analysis

TRIzol Reagent(Invitrogen, 15596018)를 사용하여 마우스 조직 및 수확한 세포로부터 RNA를 추출하였다. 추출한 RNA에서 cDNA를 합성하기 위하여, iScript cDNA 합성 키트(Biorad, 1708891)를 사용하였으며, 구체적으로는 5x iScript 반응 믹스, iScript 역전사효소, 뉴클레아제-프리 물과 함께 1 ug의 RNA를 사용하였다. 정량적 실시간 PCR(RT-qPCR)을 위해, TaqMan 프라이머, TaqMan 유전자 발현 마스터 믹스(Applied Biosystems, 4369016) 및 ABI 7500을 사용했다. PCR 조건은 2단계 증폭(95℃에서 10초, 어닐링 온도로 60℃에서 30초)을 포함하였다. 관심 유전자로 정규화하기 위한 하우스키핑 유전자로는 리보솜 단백질 L32를 사용하였다. 대조군 및 FSTL1-GST 처리군의 시상하부에서의 유전자 발현은 대략적인 배수 차이를 통해 비교하였다(표 1).RNA was extracted from mouse tissues and harvested cells using TRIzol Reagent (Invitrogen, 15596018). To synthesize cDNA from the extracted RNA, the iScript cDNA synthesis kit (Biorad, 1708891) was used. Specifically, 1 ug of RNA was used along with 5x iScript reaction mix, iScript reverse transcriptase, and nuclease-free water. For quantitative real-time PCR (RT-qPCR), TaqMan primers, TaqMan Gene Expression Master Mix (Applied Biosystems, 4369016), and ABI 7500 were used. PCR conditions included two-step amplification (95°C for 10 seconds and annealing temperature of 60°C for 30 seconds). Ribosomal protein L32 was used as a housekeeping gene for normalization to the gene of interest. Gene expression in the hypothalamus of the control and FSTL1-GST treated groups was compared using approximate fold differences (Table 1).

유전자 이름gene name TaqMan Cat#TaqMan Cat# Rpl32(Ribosomal protein L32)Ribosomal protein L32 (Rpl32) Mm02528467_g1Mm02528467_g1 Pomc(Pro-opiomelanocortin-alpha)Pomc (Pro-opiomelanocortin-alpha) Mm00435874_m1Mm00435874_m1 Pnpla2(Patatin-like phospholipase domain containing 2)Pnpla2 (Patatin-like phospholipase domain containing 2) Mm00503040_m1Mm00503040_m1 Agrp(Agouti related neuropeptide)Agrp(Agouti-related neuropeptide) Mm00475829_g1Mm00475829_g1 Cpt1b(Carnitine palmitoyltransferase 1b)Cpt1b (Carnitine palmitoyltransferase 1b) Mm00487191_g1Mm00487191_g1 Cptlc(Carnitine palmitoyltransferase 1c)Carnitine palmitoyltransferase 1c (Cptlc) Mm00463960_m1Mm00463960_m1 Cd36(Cluster of differentiation 36)Cluster of differentiation 36 (Cd36) Mm01135198_m1Mm01135198_m1 Fabp4(Fatty acid binding protein 4)Fabp4 (Fatty acid binding protein 4) Mm00445878_m1Mm00445878_m1 Acaca(Acetyl-coenzyme A carboxylase alpha)Acaca (Acetyl-coenzyme A carboxylase alpha) Mm01304257_m1Mm01304257_m1 Fasn(Fatty acid synthase)Fatty acid synthase (Fasn) Mm00662319_m1Mm00662319_m1 Il6(Interleukin 6)IL6 (Interleukin 6) Mm00446190_m1Mm00446190_m1 Tnf(Tumor necrosis factor)Tumor necrosis factor (TNF) Mm00443258_m1Mm00443258_m1

(3) 웨스턴 블랏세포주 내 단백질 발현을 확인하기 위해 웨스턴 블롯을 수행하였다. 세포 및 배지는 1x또는 2x SDS 샘플 버퍼를 사용하여 수확하였으며, 단백질 샘플을 8% 아크릴아미드 겔의 웰에 로딩한 후 젤 러닝을 수행했다(0.35A, 90분). 그 다음 젤 내 단백질은 4℃에서 120분간 전기영동으로 PVDF(polyvinylidene difluoride) 멤브레인으로 옮겼다. 멤브레인은 TBST 내 5% 스킴 밀크 또는 5% BSA(A3059, Sigma)으로 블로킹하였으며, 1차 항체와 함께 4℃ TBST에서 밤새 배양하였다. 2차 항체는 TBST로 워싱한 후 상온에서 1시간 동안 멤브레인과 반응시켰다. PBST로 멤브레인을 워싱하고 시각화를 위해 ECL 키트(EBP-1073, ELPIS biotec Inc.)를 사용하여 단백질을 검출하였다. (3) Western blot Western blot was performed to confirm protein expression in the cell line. Cells and media were harvested using 1x or 2x SDS sample buffer, and protein samples were loaded into the wells of an 8% acrylamide gel and gel run was performed (0.35A, 90 min). Then, the proteins in the gel were transferred to a PVDF (polyvinylidene difluoride) membrane by electrophoresis at 4°C for 120 minutes. Membranes were blocked with 5% skim milk or 5% BSA (A3059, Sigma) in TBST and incubated with primary antibody overnight at 4°C in TBST. The secondary antibody was washed with TBST and reacted with the membrane for 1 hour at room temperature. Membranes were washed with PBST, and proteins were detected using an ECL kit (EBP-1073, ELPIS biotec Inc.) for visualization.

사용된 1차 항체: pACC(Ser79)(1:1000, #3661, Cell 24 Signaling Technology), ACC(1:1000, #3662, Cell Signaling Technology), pAKT(Thr308)(1:1000, #9275, Cell Signaling Technology), pAKT(Ser473)(1:1000, #9271, Cell Signaling Technology), AKT(1:1000, #9272, Cell Signaling Technology), pmTOR(Ser2448)(1:1000, #2971, Cell Signaling Technology) ), mTOR(1:1000, #2972, Cell Signaling Technology), HA-Tag(1:1000, sc-7392, Santa Cruz Biotechnology).Primary antibodies used: pACC(Ser79) (1:1000, #3661, Cell 24 Signaling Technology), ACC (1:1000, #3662, Cell Signaling Technology), pAKT(Thr308) (1:1000, #9275, Cell Signaling Technology), pAKT(Ser473)(1:1000, #9271, Cell Signaling Technology), AKT(1:1000, #9272, Cell Signaling Technology), pmTOR(Ser2448)(1:1000, #2971, Cell Signaling Technology) ), mTOR (1:1000, #2972, Cell Signaling Technology), HA-Tag (1:1000, sc-7392, Santa Cruz Biotechnology).

(4) 단백질 정제(4) Protein purification

형질감염시킨 HEK293T 세포에서 C-말단 GST 태그된 FSTL1을 수득하였다. 150mm 페트리 접시에서 80% 컨플루언시(confluency)의 HEK293 세포를 Opti-MEM 및 160ul PEI(1ug/ul)에 40ug FSTL1-GST 플라스미드를 첨가하여 형질감염시켰다. 2일차에는 20ml의 새로운 배지(Opti-MEM)를 형질감염된 세포에 첨가하였다. 다음날 글루타티온 세파로스(17513201, GE healthcare)로 4℃에서 밤새 반응시킨 세포와 배지를 수득하였으며, 글루타티온 세파로스를 PBS로 세척하고 10mM 환원 글루타티온과 반응시켜 비즈로부터 단백질을 용출시켰다. 이 단백질은 10kDa 분자량 컷오프 투석 카세트(66380, Thermo Scientific)로 투석하였으며, 투석된 단백질은 Amicon ultra-0.5(UFC501096, Millipore)으로 농축하였다.C-terminally GST-tagged FSTL1 was obtained from transfected HEK293T cells. HEK293 cells at 80% confluency in a 150mm Petri dish were transfected by adding 40ug FSTL1-GST plasmid to Opti-MEM and 160ul PEI (1ug/ul). On the second day, 20 ml of new medium (Opti-MEM) was added to the transfected cells. The next day, cells and medium reacted overnight at 4°C with glutathione Sepharose (17513201, GE healthcare) were obtained. Glutathione Sepharose was washed with PBS and reacted with 10mM reduced glutathione to elute the protein from the beads. This protein was dialyzed with a 10 kDa molecular weight cutoff dialysis cassette (66380, Thermo Scientific), and the dialyzed protein was concentrated with Amicon ultra-0.5 (UFC501096, Millipore).

(5) 에너지 소비(5) Energy consumption

간접 열량측정법(Oxylet, Panlab)을 사용하여 FSTL1-GST ICV 주입한 마우스의 에너지 소비를 측정했다. 각 마우스를 열량측정실에 개별적으로 배치하였으며, 음식과 물은 자유롭게 이용할 수 있었다. VO2와 VCO2의 값은 30분 간격으로 3분 동안 연속적으로 측정하였고, 에너지 소비는 체중에 대한 정규화로 마우스당 VO2로 표현되었으며, 호흡 지수(RQ)는 VCO2를 VO2로 나누어 계산하였다.Energy expenditure was measured in FSTL1-GST ICV-injected mice using indirect calorimetry (Oxylet, Panlab). Each mouse was placed individually in a calorimetry chamber, and food and water were available ad libitum. VO 2 and VCO 2 values were measured continuously for 3 minutes at 30-minute intervals, energy expenditure was normalized to body weight and expressed as VO 2 per mouse, and respiratory quotient (RQ) was calculated by dividing VCO 2 by VO 2 did.

2.2. 에너지 균형 조절 관련 유전자에 대한 FSTL1의 효과 확인2.2. Confirmation of the effect of FSTL1 on genes related to energy balance regulation

(1) Agrp 유전자의 발현에 대한 FSTL1의 효과(1) Effect of FSTL1 on the expression of Agrp gene

에너지 균형 조절 시스템에 대한 FSTL1의 효과를 확인하기 위하여, FSTL1-GST 처리 후 N43/5 세포에서 시상하부 Agrp 및 Pomc 유전자와 지질 대사 및 염증 관련 유전자의 발현 수준을 비교하였다. Agrp 유전자의 발현 수준은 대조군 처리 세포에 비해 FSTL1-GST 처리 세포에서 유의하게 낮았지만, Pomc 유전자 발현은 그룹간에 유의한 차이가 관찰되지 않았다(도 4).To confirm the effect of FSTL1 on the energy balance regulation system, the expression levels of hypothalamic Agrp and Pomc genes and genes related to lipid metabolism and inflammation were compared in N43/5 cells after FSTL1-GST treatment. The expression level of Agrp gene was significantly lower in FSTL1-GST treated cells compared to control treated cells, but no significant differences in Pomc gene expression were observed between groups (Figure 4).

(2) FSTL1의 중추 투여에 따른 음식 섭취와 체중 증가에 대한 효과(2) Effects of central administration of FSTL1 on food intake and body weight gain

에너지 균형 조절에 대한 FSTL1의 주요 역할을 조사하기 위해, 다양한 형태의 재조합 FSTL1 단백질을 마우스의 제3뇌실에 I3V 투여한 후 24시간 간격으로 음식 섭취와 체중을 비교했다. 마우스의 에너지 균형에 대한 FSTL1의 효과를 테스트 하기 위하여, 4종류의 재조합 FSTL1 단백질을 사용하였다: 재조합 FSTL1(R&D systems), 분비된 FSTL1-3xHA(cm-FSTL1), N-말단 GST-태그된 FSTL1(GST-FSTL1, 비-분비 형태), 및 C-말단 GST-태그된 FSTL1(FSTL1-GST, 분비 형태)를 포함하는 조절 배지(CM). 먼저, 상업적으로 구매가능한 재조합 FSTL1 단백질을 마우스에 처리하여 에너지 균형에 대한 FSTL1의 효과를 확인한 결과, 재조합 FSTL1(10ug)를 I3V 투여한 마우스에서 비히클 대비 음식 섭취 및 체중 증가의 유의미한 감소를 확인하였다(도 5A 및 B). 다음으로 3가지 형태의 재조합 FSTL1 단백질을 생산하여, 이러한 FSTL1이 에너지 균형에 미치는 주요 효과를 확인하였다. 그 결과, cm-FSTL1의 I3V 투여가 cm-CON 그룹과 비교하여 마우스에서 음식 섭취와 체중 증가를 유의하게 감소시켰다(도 5C 및 D). 또한, 중앙 GST-태그된 FSTL1은 각 GST-CON 그룹과 비교하여 마우스에서 음식 섭취와 체중 증가를 유의하게 감소시켰다(도 5 E-H). 특히, 비-분비 형태의 FSTL1(GST-FSTL1)과 분비 형태의 FSTL1(cm-FSTL1 및 FSTL1-GST) 모두 중추 투여한 경우, 마우스에서 식욕부진(anorexia) 및 체중 감소를 유발한다는 것을 확인하였으며, 이는 분비 과정과는 무관한 FSTL1의 식욕부진 작용을 나타낸다. 또한 처리하지 않은 대조군(GST)과 음성대조군(NT) 사이에 음식 섭취와 체중 증가에 유의한 차이가 없었으며, 이는 재조합 단백질을 생산하는 과정 자체가 마우스에 비-특이적 질병을 유발하지 않음을 의미한다(도 5G 및 H). 따라서 이러한 결과는 뇌의 FSTL1이 에너지 균형을 조절함을 나타낸다.To investigate the key role of FSTL1 in energy balance regulation, food intake and body weight were compared at 24-hour intervals after I3V administration of various forms of recombinant FSTL1 protein into the third ventricle of mice. To test the effect of FSTL1 on energy balance in mice, four types of recombinant FSTL1 proteins were used: recombinant FSTL1 (R&D systems), secreted FSTL1-3xHA (cm-FSTL1), and N-terminally GST-tagged FSTL1. (GST-FSTL1, non-secretory form), and conditioned medium (CM) containing C-terminally GST-tagged FSTL1 (FSTL1-GST, secretory form). First, the effect of FSTL1 on energy balance was confirmed by treating mice with a commercially available recombinant FSTL1 protein. As a result, a significant decrease in food intake and body weight gain was confirmed in mice administered I3V with recombinant FSTL1 (10ug) compared to vehicle ( Figure 5A and B). Next, three types of recombinant FSTL1 proteins were produced to confirm the main effects of FSTL1 on energy balance. As a result, I3V administration of cm-FSTL1 significantly reduced food intake and body weight gain in mice compared to the cm-CON group (Figure 5C and D). Additionally, central GST-tagged FSTL1 significantly reduced food intake and body weight gain in mice compared with each GST-CON group ( Figure 5 E–H). In particular, it was confirmed that central administration of both the non-secretory form of FSTL1 (GST-FSTL1) and the secreted form of FSTL1 (cm-FSTL1 and FSTL1-GST) caused anorexia and weight loss in mice. This indicates that the anorexic action of FSTL1 is unrelated to the secretion process. Additionally, there was no significant difference in food intake and body weight gain between the untreated control group (GST) and the negative control group (NT), indicating that the process of producing the recombinant protein itself does not cause non-specific disease in mice. means (Figure 5G and H). Therefore, these results indicate that FSTL1 in the brain regulates energy balance.

(3) 에너지 소비에 대한 중추 FSTL1의 효과(3) Effect of central FSTL1 on energy expenditure

중추 FSTL1에 의한 체중 감소가 에너지 소비의 변화와 관련이 있는지 확인하기 위하여, FSTL1-GST 또는 대조군의 I3V 투여 후 마우스에서 22시간 동안 에너지 소비 및 RQ를 지속적으로 모니터링했다. FSTL1-GST 또는 대조군 그룹 사이에 VO2와 RQ의 유의한 차이는 관찰되지 않았다(도 6A 및 B). 이는 중추 FSTL1에 의한 체중 감소가 주로 마우스에서 식욕부진 작용에 기인한 것임을 의미한다.To determine whether central FSTL1-induced weight loss was associated with changes in energy expenditure, energy expenditure and RQ were continuously monitored for 22 h in mice following I3V administration of FSTL1-GST or control. No significant differences in VO 2 and RQ were observed between FSTL1-GST or control groups (Figures 6A and B). This means that central FSTL1-induced weight loss is mainly due to its anorexigenic effect in mice.

실시예 3. 지질 대사 및 염증 활성에 대한 FSTL1의 효과 확인Example 3. Confirmation of the effect of FSTL1 on lipid metabolism and inflammatory activity

3.1. 지질 염색 방법-BODIPY 염색3.1. Lipid staining method - BODIPY staining

중성지질, 오일 및 기타 비극성 지질에 대해서는 BODIPY 염색을 수행하였다. 세포는 커버 글라스를 포함하는 12웰 세포 배양 접시에서 배양되었다. GFP 태그된 FSTL1을 HEK293T 세포에 형질 감염시키거나 FSTL1-3X-HA 과발현된 조절 배지(CM)를 POMC4 세포에 처리하였다. 2일차에는 PBS 1ml로 세포를 세척하고 4% PFA 용액에 실온에서 30분간 배양하여 고정하였다. 4% PFA 용액을 제거한 후 1 ml PBS로 2회 세척하고 PBS 내 2 uM BODIPY 염색 용액을 37℃에서 15분간 배양하였다. 이후 1ml PBS에 세포를 2회 세척한 후 DAPI 용액으로 배양하였다. 집게를 사용하여 유리 슬라이드의 마운팅 용액 한 방울에 커버 글라스를 놓고, 공초점현미경(LSM700, Carl Zeiss)을 이용하여 이미지를 얻었다.BODIPY staining was performed for neutral lipids, oils, and other non-polar lipids. Cells were cultured in 12-well cell culture dishes containing cover glasses. GFP-tagged FSTL1 was transfected into HEK293T cells or conditioned medium (CM) overexpressing FSTL1-3X-HA was treated with POMC4 cells. On the second day, cells were washed with 1ml of PBS and fixed by incubating in 4% PFA solution at room temperature for 30 minutes. After removing the 4% PFA solution, the cells were washed twice with 1 ml PBS and incubated with 2 uM BODIPY staining solution in PBS for 15 minutes at 37°C. Afterwards, the cells were washed twice in 1ml PBS and then cultured with DAPI solution. Using forceps, a cover glass was placed on a drop of mounting solution on a glass slide, and images were obtained using a confocal microscope (LSM700, Carl Zeiss).

3.2. 지질 대사 관련 유전자 발현에 대한 FSTL1의 효과3.2. Effect of FSTL1 on lipid metabolism-related gene expression

(1) FSTL1에 의한 지질 대사 및 염증 활성 증가(1) Increased lipid metabolism and inflammatory activity by FSTL1

시상하부 지질 대사는 뇌의 에너지 균형 조절자 중 하나로 알려져 있는바, 중추 FSTL1에 의해 유발된 식욕부진(anorexia)의 기전을 조사하기 위하여 FSTL1-GST 또는 GST(대조군)으로 처리한 N43/5 세포에서 지질대사 관련 유전자(지방분해 유전자(Pnpla2, Cpt1b, Cpt1c), 지방산 이용(Cd36, Fabp4), 지방생성 유전자(Acaca, Fasn))의 발현 수준을 비교하였다. 그 결과, Pnpla2, Cpt1b, Cpt1c, Fabp4 및 Acaca 유전자의 발현 수준이 대조군보다 FSTL1-GST 처리된 세포에서 유의하게 더 높아진 것을 확인하였다(도 7). 이는 FSTL1이 지방 분해, 지방 생성 및 지방산 이용 과정과 관련된 유전자의 활성을 증가시키는데 기여하고, 결과적으로 지질 대사를 강화한다는 것을 의미한다.Hypothalamic lipid metabolism is known to be one of the regulators of energy balance in the brain. To investigate the mechanism of anorexia induced by central FSTL1, N43/5 cells treated with FSTL1-GST or GST (control) were examined. The expression levels of genes related to lipid metabolism (lipolysis genes (Pnpla2, Cpt1b, Cpt1c), fatty acid utilization (Cd36, Fabp4), and lipogenesis genes (Acaca, Fasn)) were compared. As a result, it was confirmed that the expression levels of Pnpla2, Cpt1b, Cpt1c, Fabp4, and Acaca genes were significantly higher in FSTL1-GST treated cells than in the control group (Figure 7). This means that FSTL1 contributes to increasing the activity of genes related to lipolysis, lipogenesis, and fatty acid utilization processes, and consequently enhances lipid metabolism.

(2) FSTL1에 의한 지방 분해 촉진(2) Promotion of lipolysis by FSTL1

지질 대사에 대한 FSTL1의 효과를 조사하기 위해, GFP, Pnpla2-GFP 및 FSTL1-GFP로 형질감염시킨 HEK209T 세포에서 BODIPY 염색으로 지질 함량 수준을 비교했다. 그 결과, BODIPY 염색 수준은 GFP로 형질감염된 세포보다 FSTL1-GFP 및 Pnpla2-GFP로 형질감염된 세포에서 더 낮았고, FSTL1-GFP 및 Pnpla2-GFP로 형질감염된 세포간에는 유사함을 확인하였다(도 8A).To investigate the effect of FSTL1 on lipid metabolism, lipid content levels were compared by BODIPY staining in HEK209T cells transfected with GFP, Pnpla2-GFP, and FSTL1-GFP. As a result, the level of BODIPY staining was lower in cells transfected with FSTL1-GFP and Pnpla2-GFP than in cells transfected with GFP, and was similar between cells transfected with FSTL1-GFP and Pnpla2-GFP (Figure 8A).

리포파지(Lipophagy)는 리소좀을 통해 지질 방울을 분해하여 세포 내 지질을 제거하는 주요 과정 중 하나로서, 시상하부 자가포식은 세포내 지방산과 AgRP 발현을 급격히 증가시켜 에너지 균형을 조절하고, 시상하부 지질 감지(sensing)는 CPT1 및 말로닐-CoA를 통한 에너지 섭취를 조절하는 것으로 알려져 있다. 이러한 배경 하에 FSTL1에 의해 유도된 지방분해 작용이 지방포식을 통해 매개되는지 여부를 확인하기 위하여, FSTL1-3xHA와 클로로퀸(CQ) 및 바필로마이신 A1과 같은 두 종류의 자가포식 억제제를 함께 투여한 후 POMC4 세포에서 BODIPY 염색으로 지질 함량 수준을 비교하였다. FSTL1-3xHA를 과발현하는 HEK293T 세포에서 얻은 조절 배지(CM)를 FSTL1 단백질로 사용하였으며, FSTL1-GFP를 과발현하는 HEK293T 세포를 이용한 관련 연구와 마찬가지로 BODIPY 염색 수준은 대조군에 비해 CM으로 처리된 POMC4 세포에서 더 낮았다. 이는 FSTL1의 지방분해 작용을 의미하는 것으로, CQ 또는 바필로마이신 A1를 처리한 경우에는 FSTL1에 의해 유도된 세포의 지질 함량 감소가 억제되었다(도 8B). 이러한 결과는 FSTL1의 지방분해 작용이 지방포식을 통해 매개됨을 의미한다.Lipophagy is one of the main processes that removes intracellular lipids by decomposing lipid droplets through lysosomes. Hypothalamic autophagy rapidly increases intracellular fatty acid and AgRP expression to regulate energy balance and hypothalamic lipid Sensing is known to regulate energy intake through CPT1 and malonyl-CoA. Under this background, to determine whether the lipolytic action induced by FSTL1 is mediated through lipophagy, FSTL1-3xHA was administered together with two types of autophagy inhibitors such as chloroquine (CQ) and bafilomycin A1. Lipid content levels were compared in POMC4 cells by BODIPY staining. Conditioned medium (CM) from HEK293T cells overexpressing FSTL1-3xHA was used for FSTL1 protein, and similar to related studies using HEK293T cells overexpressing FSTL1-GFP, the level of BODIPY staining was significantly higher in POMC4 cells treated with CM compared to controls. It was lower. This indicates the lipolytic action of FSTL1, and when treated with CQ or bafilomycin A1, the decrease in lipid content of cells induced by FSTL1 was suppressed (Figure 8B). These results imply that the lipolytic action of FSTL1 is mediated through lipophagy.

실시예 4. 식욕부진 및 체중 감소에 대한 FSTL1의 효과 확인Example 4. Confirmation of the effect of FSTL1 on anorexia and weight loss

4.1. 포도당 및 인슐린 내성 검사4.1. Glucose and insulin tolerance tests

포도당 대사에 대한 FSTL1의 효과를 조사하기 위해, FSTL1-GST 또는 대조군을 I3V 투여한 마우스에서 경구 포도당 및 복강 내 인슐린 내성 테스트를 수행했다. 포도당 내성 검사(GTT)는 포도당(1.5g/kg, Sigma)의 경구 투여로 진행되었다. 포도당 수준은 날카로운 가위(1110690879, Roche)로 꼬리 끝을 1-2mm 잘라낸 후 혈당 측정기를 사용하여 마우스 꼬리의 혈액 한 방울에서, 0, 15, 30, 45, 60, 120분의 측정 시점에 측정되었다. 인슐린 내성 시험(ITT)은 인슐린(0.6 U/kg)의 복강내 투여에 의해 수행되었으며, 절차는 포도당 내성 검사(GTT)와 동일하였다. 혈당 측정은 0, 15, 30, 45, 60분에 수행하였다.To investigate the effect of FSTL1 on glucose metabolism, oral glucose and intraperitoneal insulin tolerance tests were performed in mice administered I3V with FSTL1-GST or control. Glucose tolerance test (GTT) was performed by oral administration of glucose (1.5 g/kg, Sigma). Glucose levels were measured at time points of 0, 15, 30, 45, 60, and 120 min from a drop of blood from the mouse tail using a glucometer after cutting off 1–2 mm of the tip of the tail with sharp scissors (1110690879, Roche). . The insulin tolerance test (ITT) was performed by intraperitoneal administration of insulin (0.6 U/kg) and the procedure was the same as the glucose tolerance test (GTT). Blood glucose measurements were performed at 0, 15, 30, 45, and 60 minutes.

4.2. 중추 FSTL1에 의한 식욕부진과 체중 감소 기전 확인4.2. Confirmation of the mechanism of anorexia and weight loss caused by central FSTL1

(1) 중성지방 가수분해 효소와의 연관성 확인(1) Confirmation of correlation with neutral fat hydrolyzing enzyme

중추 FSTL1에 의해 유발된 식욕부진과 체중 감소가 중추 시상하부의 지질 대사와 관련이 있는지 확인하기 위하여, 지방세포와 비-지방세포의 지질 방울에서 중성지방을 가수분해하는 첫 번째 단계에서 촉매로 작용하는 핵심 효소로 알려진 ATGL의 KO 마우스를 이용하였다. FSTL1-GST 또는 대조군의 I3V 투여 후 야생형 마우스 또는 ATGL KO 마우스의 음식 섭취 및 체중 증가를 비교한 결과, FSTL1-GST의 I3V 투여는 대조군과 비교하여 야생형 마우스에서 4시간째에 음식 섭취 및 체중 증가를 유의하게 감소시켰다. 이와 달리, ATGL KO 마우스에서는 FSTL1-GST와 대조군 사이에 음식 섭취와 체중 증가의 유의한 차이는 관찰되지 않았다(도 9A 및 B). 이러한 결과는 중추 FSTL1 유도성 식욕부진 및 체중 감소가 마우스에서 ATGL을 통해 매개되는 시상하부 지질 대사의 변화와 관련이 있음을 의미한다.To determine whether anorexia and weight loss induced by central FSTL1 are related to lipid metabolism in the central hypothalamus, which acts as a catalyst in the first step of hydrolyzing triglycerides in lipid droplets in adipocytes and non-adipocytes. ATGL KO mice, which are known to be key enzymes, were used. Comparison of food intake and body weight gain in wild-type mice or ATGL KO mice after I3V administration of FSTL1-GST or control showed that I3V administration of FSTL1-GST decreased food intake and body weight gain at 4 hours in wild-type mice compared to controls. significantly reduced. In contrast, no significant differences in food intake and body weight gain were observed between FSTL1-GST and control groups in ATGL KO mice (Figures 9A and B). These results imply that central FSTL1-induced anorexia and weight loss are associated with changes in hypothalamic lipid metabolism mediated through ATGL in mice.

(2) b3 아드레날린 수용체와의 연관성 확인(2) Confirmation of association with b3 adrenergic receptors

중추 FSTL1에 의해 유발된 식욕부진과 체중 감소가 b3-AR을 통해 매개되고, 이어서 중기저 시상하부의 지방분해가 증가하는지 확인하기 위하여, FSTL1-GST 및 SR 59230A 또는 대조군의 이중 I3V 투여 후 마우스의 음식 섭취와 체중 증가를 비교했다. 일관되게, 대조군 및 FSTL1-GST의 동시 투여는 대조군에 비해 마우스에서 음식 섭취 및 체중 증가를 감소시켰으며, SR 59230A의 전처리는 마우스에서 중추 FSTL1에 의해 유발된 식욕부진 및 체중 감소를 완화시켰다(도 10A 및 B).To determine whether central FSTL1-induced anorexia and weight loss are mediated through b3-AR, followed by increased lipolysis in the mesobasal hypothalamus, mice were treated with dual I3V administration of FSTL1-GST and SR 59230A or control group. Food intake and weight gain were compared. Consistently, co-administration of control and FSTL1-GST reduced food intake and body weight gain in mice compared to controls, and pretreatment with SR 59230A alleviated central FSTL1-induced anorexia and weight loss in mice (Figure 10A and B).

다음으로, FSTL1과 b3-AR 사이의 상호작용이 b3-AR을 과발현하는 HEK293T 세포에서 시상하부 지방산 산화와 관련된 신호 전달 경로에 영향을 미치는지 여부를 조사하기 위하여, ACC의 활성, 즉 ACC의 인산화를 확인하였다. 그 결과, 대조군 대비 FSTL1-GST의 투여는 b3-AR을 과발현시킨 HEK293T 세포에서 ACC(pACC/ACC)의 인산화를 감소시키는 반면, b3-AR을 과발현시키지 않은 HEK293T 세포에서는 대조군과 FSTL1-GST 사이에 유의한 차이가 관찰되지 않았다(도 10C). 증가된 시상하부 ACC 활성이 마우스의 음식 섭취를 억제한다는 점을 고려하면, 이러한 결과는 에너지 항상성 조절에서 FSTL1이 b3-AR을 통해 지방분해를 유도함을 의미한다.Next, to investigate whether the interaction between FSTL1 and b3-AR affects signaling pathways related to hypothalamic fatty acid oxidation in HEK293T cells overexpressing b3-AR, we measured the activity of ACC, i.e., the phosphorylation of ACC. Confirmed. As a result, compared to the control group, administration of FSTL1-GST decreased phosphorylation of ACC (pACC/ACC) in HEK293T cells overexpressing b3-AR, while in HEK293T cells that did not overexpress b3-AR, there was a decrease in phosphorylation between the control group and FSTL1-GST. No significant differences were observed (Figure 10C). Considering that increased hypothalamic ACC activity suppresses food intake in mice, these results imply that FSTL1 induces lipolysis through b3-AR in the regulation of energy homeostasis.

(3) FSTL1의 AKT 신호 활성화를 통한 혈당 조절 기전(3) Mechanism of blood sugar control through activation of AKT signal of FSTL1

말초 혈당 조절에서 FSTL1의 주요 역할을 확인하기 위해, 마우스에서 FSTL1-GST를 I3V 투여한 후 혈청 포도당 수준을 측정한 결과, FSTL1-GST 투여 그룹은 대조군에 비해 포도당 수준을 감소시켰다(도 11). 또한, 중추 FSTL1이 대조군 대비 마우스의 중기저 시상하부에서 AKT/mTOR 신호전달을 활성화시킨다는 것을 확인하였다(도 12A 및 B). 이러한 결과는 뇌 FSTL1이 말초 포도당 항상성을 조절할 수 있음을 의미한다.To confirm the key role of FSTL1 in peripheral blood glucose control, serum glucose levels were measured after I3V administration of FSTL1-GST in mice. As a result, the FSTL1-GST administration group had reduced glucose levels compared to the control group (FIG. 11). In addition, it was confirmed that central FSTL1 activates AKT/mTOR signaling in the midbasal hypothalamus of mice compared to the control group (Figures 12A and B). These results imply that brain FSTL1 can regulate peripheral glucose homeostasis.

말초 포도당 항상성의 중추 FSTL1 조절을 확인하기 위해, 마우스에 FSTL1-GST의 I3V 투여 2시간 후에 경구 GTT를 수행했다. 혈청 포도당 수준은 대조군과 비교하여 FSTL1-GST를 I3V 투여한 그룹에서 경구 포도당 부하 후 15분에 유의하게 더 높았다(도 13A). 다음으로 마우스에 FSTL1-GST를 I3V 투여한 후 1시간에 복강내 ITT를 시행하였다. 인슐린 챌린지 후 초기 포도당 수준의 백분율은 대조군보다 FSTL1-GST를 I3V 투여한 그룹에서 유의하게 낮았으며(도 13B), 이는 마우스에서 FSTL1에 의해 인슐린 감수성이 개선되었음을 의미한다. 결과적으로 중추 FSTL1는 마우스에서 시상하부 인슐린 신호전달의 활성화를 통해 말초 혈당 조절을 개선할 수 있다.To confirm central FSTL1 regulation of peripheral glucose homeostasis, oral GTT was performed 2 h after I3V administration of FSTL1-GST in mice. Serum glucose levels were significantly higher 15 minutes after oral glucose challenge in the group administered I3V FSTL1-GST compared to the control group (Figure 13A). Next, intraperitoneal ITT was performed 1 hour after I3V administration of FSTL1-GST to mice. The percentage of initial glucose levels after insulin challenge was significantly lower in the group administered I3V FSTL1-GST than the control group (Figure 13B), indicating that insulin sensitivity was improved by FSTL1 in mice. As a result, central FSTL1 can improve peripheral glycemic control through activation of hypothalamic insulin signaling in mice.

이상의 설명으로부터, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이와 관련하여, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.From the above description, those skilled in the art to which the present invention pertains will understand that the present invention can be implemented in other specific forms without changing its technical idea or essential features. In this regard, the embodiments described above should be understood in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention should be construed as including the meaning and scope of the patent claims described below rather than the detailed description above, and all changes or modified forms derived from the equivalent concept thereof are included in the scope of the present invention.

Claims (15)

FSTL1 단백질 또는 상기 단백질을 코딩하는 유전자를 유효성분으로 포함하는 대사성 질환의 예방 또는 치료용 약학적 조성물.
A pharmaceutical composition for preventing or treating metabolic diseases comprising the FSTL1 protein or the gene encoding the protein as an active ingredient.
제1항에 있어서,
상기 FSTL1 단백질은 뇌 내 시상하부에서 지질대사 관련 유전자의 발현 조절 또는 인슐린 신호전달 경로를 활성화시키는 것인, 약학적 조성물.
According to paragraph 1,
The FSTL1 protein is a pharmaceutical composition that regulates the expression of genes related to lipid metabolism or activates the insulin signaling pathway in the hypothalamus in the brain.
제2항에 있어서,
상기 FSTL1 단백질은 Agrp, Pnpla2, Cpt1b, Cpt1c, Fabp4 및 Acaca 발현수준을 증가 또는 감소 시키는 것인, 약학적 조성물.
According to paragraph 2,
A pharmaceutical composition wherein the FSTL1 protein increases or decreases the expression levels of Agrp, Pnpla2, Cpt1b, Cpt1c, Fabp4, and Acaca.
제1항에 있어서,
상기 대사성 질환은 비만, 당뇨병, 고지혈증, 고혈압, 고콜레스테롤증, 고인슐린혈증, 동맥경화증, 이상지질혈증, 고중성지방혈증, 간질환, 지방간, 뇌졸중, 심근경색, 심혈관질환, 과혈당증 및 인슐린 저항성 질환으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상인, 약학적 조성물.
According to paragraph 1,
The above metabolic diseases include obesity, diabetes, hyperlipidemia, hypertension, hypercholesterolemia, hyperinsulinemia, arteriosclerosis, dyslipidemia, hypertriglyceridemia, liver disease, fatty liver, stroke, myocardial infarction, cardiovascular disease, hyperglycemia, and insulin resistance disease. At least one pharmaceutical composition selected from the group consisting of.
FSTL1 단백질 또는 상기 단백질을 코딩하는 유전자를 유효성분으로 포함하는 대사성 질환의 예방, 개선 또는 치료용 의약외품 조성물.
A quasi-drug composition for preventing, improving, or treating metabolic diseases, comprising the FSTL1 protein or the gene encoding the protein as an active ingredient.
제5항에 있어서,
상기 대사성 질환은 비만, 당뇨병, 고지혈증, 고혈압, 고콜레스테롤증, 고인슐린혈증, 동맥경화증, 이상지질혈증, 고중성지방혈증, 간질환, 지방간, 뇌졸중, 심근경색, 심혈관질환, 과혈당증 및 인슐린 저항성 질환으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상인, 의약외품 조성물.
According to clause 5,
The above metabolic diseases include obesity, diabetes, hyperlipidemia, hypertension, hypercholesterolemia, hyperinsulinemia, arteriosclerosis, dyslipidemia, hypertriglyceridemia, liver disease, fatty liver, stroke, myocardial infarction, cardiovascular disease, hyperglycemia, and insulin resistance disease. A quasi-drug composition, which is at least one selected from the group consisting of.
FSTL1 단백질 또는 상기 단백질을 코딩하는 유전자를 유효성분으로 포함하는 대사성 질환의 예방 또는 개선용 식품 조성물.
A food composition for preventing or improving metabolic diseases comprising the FSTL1 protein or the gene encoding the protein as an active ingredient.
제7항에 있어서,
상기 대사성 질환은 비만, 당뇨병, 고지혈증, 고혈압, 고콜레스테롤증, 고인슐린혈증, 동맥경화증, 이상지질혈증, 고중성지방혈증, 간질환, 지방간, 뇌졸중, 심근경색, 심혈관질환, 과혈당증 및 인슐린 저항성 질환으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상인, 식품 조성물.
In clause 7,
The above metabolic diseases include obesity, diabetes, hyperlipidemia, hypertension, hypercholesterolemia, hyperinsulinemia, arteriosclerosis, dyslipidemia, hypertriglyceridemia, liver disease, fatty liver, stroke, myocardial infarction, cardiovascular disease, hyperglycemia, and insulin resistance disease. A food composition, which is at least one selected from the group consisting of.
FSTL1 단백질 또는 상기 단백질을 코딩하는 유전자를 유효성분으로 포함하는 식욕 억제, 체중 증가 억제 또는 체중 감소를 위한 식품 조성물.
A food composition for suppressing appetite, suppressing weight gain, or reducing weight, comprising the FSTL1 protein or a gene encoding the protein as an active ingredient.
FSTL1 단백질 또는 상기 단백질을 코딩하는 유전자를 유효성분으로 포함하는 대사성 질환의 예방 또는 개선용 건강기능식품.
A health functional food for preventing or improving metabolic diseases containing the FSTL1 protein or the gene encoding the protein as an active ingredient.
제10항에 있어서,
상기 대사성 질환은 비만, 당뇨병, 고지혈증, 고혈압, 고콜레스테롤증, 고인슐린혈증, 동맥경화증, 이상지질혈증, 고중성지방혈증, 간질환, 지방간, 뇌졸중, 심근경색, 심혈관질환, 과혈당증 및 인슐린 저항성 질환으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상인, 건강기능식품.
According to clause 10,
The above metabolic diseases include obesity, diabetes, hyperlipidemia, hypertension, hypercholesterolemia, hyperinsulinemia, arteriosclerosis, dyslipidemia, hypertriglyceridemia, liver disease, fatty liver, stroke, myocardial infarction, cardiovascular disease, hyperglycemia, and insulin resistance disease. At least one health functional food selected from the group consisting of.
FSTL1 단백질 또는 상기 단백질을 코딩하는 유전자를 유효성분으로 포함하는 식욕 억제, 체중 증가 억제 또는 체중 감소를 위한 건강기능식품.
A health functional food for suppressing appetite, suppressing weight gain, or reducing weight, comprising the FSTL1 protein or the gene encoding the protein as an active ingredient.
FSTL1 단백질 또는 상기 단백질을 코딩하는 유전자를 유효성분으로 포함하는 대사성 질환의 예방 또는 개선용 사료 조성물.
A feed composition for preventing or improving metabolic diseases comprising the FSTL1 protein or the gene encoding the protein as an active ingredient.
제13항에 있어서,
상기 대사성 질환은 비만, 당뇨병, 고지혈증, 고혈압, 고콜레스테롤증, 고인슐린혈증, 동맥경화증, 이상지질혈증, 고중성지방혈증, 간질환, 지방간, 뇌졸중, 심근경색, 심혈관질환, 과혈당증 및 인슐린 저항성 질환으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상인, 사료 조성물.
According to clause 13,
The above metabolic diseases include obesity, diabetes, hyperlipidemia, hypertension, hypercholesterolemia, hyperinsulinemia, arteriosclerosis, dyslipidemia, hypertriglyceridemia, liver disease, fatty liver, stroke, myocardial infarction, cardiovascular disease, hyperglycemia, and insulin resistance disease. At least one feed composition selected from the group consisting of.
FSTL1 단백질 또는 상기 단백질을 코딩하는 유전자를 유효성분으로 포함하는 식욕 억제, 체중 증가 억제 또는 체중 감소를 위한 사료 조성물.
A feed composition for suppressing appetite, suppressing weight gain, or reducing body weight, comprising the FSTL1 protein or a gene encoding the protein as an active ingredient.
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