KR20240033706A - 당뇨병 예방 또는 치료용 조성물 - Google Patents

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KR20240033706A
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가천대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 GR113808 ([1-[2-methylsulphonyl]amino]ethyl)-4-piperidinyl]methyl 1-methyl-1H-indole-3-carboxylate)을 유효성분으로 포함하는 당뇨병 예방 또는 치료용 약학 조성물; 상기 조성물을 이용한 당뇨병 치료방법; 상기 GR113808을 유효성분으로 포함하는 당뇨병 예방 또는 개선용 식품 조성물; 의약외품 조성물 또는 사료 조성물에 관한 것으로, 대사증후군 관련 질환, 구체적으로 당뇨병의 예방, 치료 또는 개선에 유용하게 사용할 수 있음을 확인하였다.
[화학식 1]

Description

당뇨병 예방 또는 치료용 조성물 {A composition for preventing or treating diabetes}
본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 GR113808 ([1-[2-methylsulphonyl]amino]ethyl)-4-piperidinyl]methyl 1-methyl-1H-indole-3-carboxylate)을 유효성분으로 포함하는 당뇨병 예방 또는 치료용 약학 조성물; 상기 조성물을 이용한 당뇨병 예방 또는 치료방법; 상기 GR113808을 유효성분으로 포함하는 당뇨병 예방 또는 개선용 식품 조성물; 의약외품 조성물 또는 사료 조성물에 관한 것이다.
[화학식 1]
최근 한국은 경제적 발전과 식습관 등의 변화에 따라 비만, 고지혈증, 고혈압, 동맥경화, 고인슐린혈증, 당뇨병 또는 간질환 등 다양한 질환을 포함하는 대사증후군 관련 질환의 발병이 급증하고 있는 상황이다. 특히 동물성 식품 섭취의 증가가 두드러진 것으로 나타났는데 이러한 한국인의 식사 패턴의 변화로 인해 총 지방 섭취량과 포화지방산 섭취가 증가하고 있어 건강에 대한 우려가 커지고 있다. 식이 지방의 섭취량과 종류 및 지방산의 섭취수준은 혈중 지질 농도에 영향을 미치는 중요한 결정인자이며, 이러한 식습관은 심혈관계 질환의 위험도 증가와 관련이 있다고 밝혀진 바 있다. 대사증후군 관련 질환들은 각각 발생하기도 하지만 일반적으로는 서로 밀접한 관련을 맺고 있으면서 여러 증상들을 동반하여 발생되는 경우가 대부분이다.
2020년 한국인 사망원인 통계에 따르면, 심장질환과 뇌혈관 질환이 각각 한국인 사망원인 2위와 4위를 차지하는 것으로 보고된 바 있으며, 또한 당뇨병, 간질환 및 고혈압성 질환 역시 각각 6위, 8위, 9위로 나타나 대사증후군 관련 질환이 10대 사망원인의 대부분을 차지하는 것으로 나타났다. 대사증후군은 뇌심혈관질환 및 당뇨병 위험을 높이는 체지방 증가, 혈압 및 혈당 상승, 이상지질혈증 상태가 한번에 나타나는 상태를 의미하는 것으로, 공복 혈당이 100 mg/dl 보다 높은 당뇨의 전 단계인 내당능 장애와 고혈압, 고지혈증, 비만 등이 한사람에게 모두 나타나는 것이다.
당뇨병은 발생기전에 따라 제1형 당뇨병(인슐린 의존형 당뇨병)과 제2형 당뇨병(인슐린 비의존형 당뇨병)으로 분류하고 있으며, 그 중 제2형 당뇨병이 전체 당뇨병 환자의 약 95% 이상을 차지한다. 제1형 당뇨병은 췌장 베타세포를 파괴하는 자가면역과정이 주 원인으로, 인슐린의 분비 부족 또는 완전한 결핍이 특징이다. 제2형 당뇨병은 인슐린 저항성, 베타세포 기능 저하, 유전적 소인 등의 상호작용으로 발생한다. 인슐린 저항성을 극복하기 위하여 인슐린 분비가 증가하다가 어느 한도를 넘으면 더 이상 증가하지 못하여 혈당이 높아지고 당뇨병으로 발전하게 된다.
현재 제1형 및 제2형 당뇨병 환자에게 사용되는 경구혈당강하제로 α-glucosidase 억제제와 sulfonylurea 제제 및 dipeptidyl-peptidase 4 (DPP4) 억제제 등이 있다. 임상에서 사용되고 있는 α-glucosidase 저해제 등의 당뇨병 치료제는 장기 복용할 경우 일부 환자에 있어서 복부 팽만감, 구토, 설사 등의 부작용을 나타낼 수 있어 그 사용이 제한될 수 있다.
한편, 세로토닌은 신경절달물질로서 많은 주목을 받고 있는 물질로, 이의 수용체는 구조, 신호전달체계, 작용 대상 및 기능에 있어서 큰 차이를 보이며 크게 7군으로 구분된다. 이중 세로토닌 수용체 4(5-HT4)는 중추신경계에서 도파민 분비를 조절하여 인지기능과 기억을 조절하고, 심장에서는 심방에 위치하여 심박수를 조절하며, 부신피질에서는 일시적인 알도스테론 분비, 방광에서는 방광 배뇨근의 긴장도를 증가시키는 역할을 한다. 또한 위장관의 감각과 운동 및 분비기능에 관여한다(대한소화관운동학회지 2008;14:24-31).
상기 화학식 1로 표시되는 GR113808 ([1-[2-methylsulphonyl]amino]ethyl)-4-piperidinyl]methyl 1-methyl-1H-indole-3-carboxylate)은 인돌 계열에서 상기 세로토닌 수용체 4(5-HT4, Serotonin Receptor 4)에 대한 높은 친화도와 5-HT3 에 대한 낮은 친화도를 가진 최초의 선택적 5-HT4 길항제(antagonist)이며, 5-HT4 결합 연구를 위해 상업적으로 이용 가능한 최초의 방사성 리간드이다.
현재까지 GR113808의 당뇨병과 관련하여, 5-HT4 수용체 작용제인 mosapride 등의 투여에 의한 혈당 감소 및 혈청 인슐린 수준 증가에 대해 GR113808를 처리함으로써 혈당을 증가시키고 혈청 인슐린 수준은 감소시킨다고 보고된 바 있다(European Journal of Pharmacology Volume 789, Pages 354-361).
이러한 배경하에, 본 발명자들은 GR113808의 약학적 용도를 밝혀내기 위해 연구 노력한 결과, 고지방식이로 비만을 유도한 쥐에 GR113808을 주사한 결과, 혈당 감소로 인한 내당능 장애 개선, 혈청 인슐린 농도 증가, 췌장 베타세포에서의 인슐린 분비 증가 및 인슐린 분비에 영향을 주는 유전자 발현이 증가됨을 확인함으로써, GR113808의 당뇨병과 관련하여 보고된 효능과는 정반대인 항당뇨병 효능을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 하나의 목적은 GR113808 ([1-[2-methylsulphonyl]amino]ethyl)-4-piperidinyl]methyl 1-methyl-1H-indole-3-carboxylate)을 유효성분으로 포함하는 당뇨병 예방 또는 치료용 약학 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 하나의 목적은 상기 약학 조성물을 인간을 제외한 개체에 투여하는 단계를 포함하는 당뇨병 예방 또는 치료방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 하나의 목적은 GR113808 ([1-[2-methylsulphonyl]amino]ethyl)-4-piperidinyl]methyl 1-methyl-1H-indole-3-carboxylate)을 유효성분으로 포함하는 당뇨병 예방 또는 개선용 식품 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 하나의 목적은 GR113808 ([1-[2-methylsulphonyl]amino]ethyl)-4-piperidinyl]methyl 1-methyl-1H-indole-3-carboxylate)을 유효성분으로 포함하는 당뇨병 예방 또는 개선용 의약외품 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 하나의 목적은 GR113808 ([1-[2-methylsulphonyl]amino]ethyl)-4-piperidinyl]methyl 1-methyl-1H-indole-3-carboxylate)을 유효성분으로 포함하는 당뇨병 예방 또는 개선용 사료 조성물을 제공하는 것이다.
이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 한편, 본 발명에서 개시된 각각의 설명 및 실시형태는 각각의 다른 설명 및 실시 형태에도 적용될 수 있다. 즉, 본 발명에서 개시된 다양한 요소들의 모든 조합이 본 발명의 범주에 속한다. 또한, 하기 기술된 구체적인 서술에 의하여 본 발명의 범주가 제한된다고 볼 수 없다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양태는, 하기 화학식 1로 표시되는 GR113808 ([1-[2-methylsulphonyl]amino]ethyl)-4-piperidinyl]methyl 1-methyl-1H-indole-3-carboxylate)을 유효성분으로 포함하는 당뇨병 예방 또는 치료용 약학 조성물을 제공한다.
[화학식 1]
본 발명의 용어, "GR113808"은 세로토닌 수용체 4(5-HT4, Serotonin Receptor 4)에 대한 높은 친화도를 가진 최초의 강력한 선택적 5-HT4 길항제(antagonist)로서, 다른 수용체 유형에 대해 인지 가능한 친화력이 없는 것일 수 있으며, 구체적으로, 5-HT1A, 5-HT1B, 5-HT2A, 5-HT2C　및 5-HT3　수용체 대비 5-HT4 수용체에 대한 300배 이상의 선택성을 나타낸 것을 의미할 수 있다.
본 발명의 GR113808은 상업적으로 판매되는 것을 구입하거나, 제조하여 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 용어, "당뇨병(diabetes)"은 인슐린의 분비량이 부족하거나 인슐린의 작용 및 기능이 충분히 이루어지지 않을 때 나타나는 대사질환(metabolic disease)을 의미한다. 구체적으로, 글리코겐, 단백질 및 지방질의 과도한 분해로 간 또는 혈액 중의 글루코스 농도의 비정상적인 증가를 일으켜 당뇨 및 케톤뇨를 초래하고, 수분 및 전해질 대사의 이상으로 전해실 상실에 의한 혈액 농축 상태와 함께 순환 장애, 신장 장애 등의 병적 상태를 가져오게 된다. 인슐린은 췌장 내에 존재하는 췌장섬의 β-세포에서 혈중 글루코스 농도가 증가하면 분비되고, 감소하면 분비가 억제되어 에너지원의 적절한 활동을 조절하게 된다. 당뇨병 진단은 일반적으로 혈중 글루코스 농도의 측정을 통해서 가능한데, 인간에게서는 일반적으로 혈중 글루코스가 평소 200 mg/dl 이상, 공복 시 140 mg/dl 이상일 때 당뇨병으로 진단한다. 따라서, 손상된 췌장 β-세포를 회복시키거나 췌장섬 세포 내 글루코스 흡수를 증가시켜 당뇨병의 치료 또는 예방 용도에 유용하게 사용될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 당뇨병은 제1형 당뇨병 또는 제2형 당뇨병일 수 있으며, 용어 "당뇨병" 또는 "당뇨"는 혼용하여 사용될 수 있다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 당뇨병은 대사증후군 관련 질환을 의미할 수 있다.
상기 용어, "대사증후군 관련 질환"은 대사에 문제가 있어서 발생하는 다양한 질환을 통칭하는 것으로, 대사성 질환 또는 대사 질환이라고도 한다. 본 발명의 대사증후군 관련 질환은 GR113808을 유효성분으로 하여 치료 또는 예방할 수 있는 질환은 제한 없이 포함되나, 구체적으로, 비만, 고혈압, 지방간, 당뇨병, 이상지질혈증, 고지혈증, 동맥경화증으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 질환일 수 있다.
본 발명의 용어, "예방"은 상기 GR113808을 유효성분으로 포함하는 조성물의 투여로 대사증후군 관련 질환의 증세가 호전되거나 이롭게 변경되는 모든 행위를 의미한다.
본 발명의 용어, "치료"는 상기 GR113808을 유효성분으로 포함하는 조성물의 투여로 대사증후군 관련 질환을 억제 또는 지연시키는 모든 행위를 의미한다.
본 발명의 용어, "약학 조성물"은 이의 제조에 통상적으로 사용하는 약학적으로 허용 가능한 담체, 부형제 또는 희석제를 추가로 포함할 수 있고, 상기 담체는 비자연적 담체(non-naturally occuring carrier)를 포함할 수 있다. 상기 담체, 부형제 및 희석제의 구체적인 예로는 락토스, 덱스트로스, 수크로스, 솔비톨, 만니톨, 자일리톨, 에리스리톨, 말티톨, 전분, 아카시아 고무, 알지네이트, 젤라틴, 칼슘 포스페이트, 칼슘 실리케이트, 셀룰로스, 메틸 셀룰로스, 미정질 셀룰로스, 폴리비닐 피롤리돈, 물, 메틸히드록시벤조에이트, 프로필히드록시벤조에이트, 탈크, 마그네슘 스테아레이트 또는 광물유 등이 사용될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
또한, 상기 약학 조성물은 각각 통상의 방법에 따라 정제, 환제, 산제, 과립제, 캡슐제, 현탁제, 내용액제, 유제, 시럽제, 멸균된 수용액, 비수성용제, 현탁제, 유제, 동결 건조제 및 좌제으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나의 제형을 가질 수 있으며, 경구 또는 비경구의 여러 가지 제형일 수 있다. 제제화할 경우에는 보통 사용하는 충진제, 증량제, 결합제, 습윤제, 붕해제, 계면활성제 등의 희석제 또는 부형제를 사용하여 조제된다. 경구투여를 위한 고형제제에는 정제, 환제, 산제, 과립제, 캡슐제 등이 사용될 수 있으며, 상기 고형제제는 적어도 하나 이상의 부형제 예를 들면, 전분, 탄산칼슘, 수크로스 또는 락토스, 젤라틴 등이 사용될 수 있다. 또한, 단순한 부형제 이외에 스테아린산 마그네슘, 탈크 등과 같은 윤활제 등이 사용될 수 있다. 경구투여를 위한 액상제제로는 현탁제, 내용액제, 유제, 시럽제 등이 사용될 수 있으며, 흔히 사용되는 단순희석제인 물, 리퀴드 파라핀 이외에 여러 가지 부형제, 예를 들면 습윤제, 감미제, 방향제, 보존제 등이 사용될 수 있다. 비경구투여를 위한 제제에는 멸균된 수용액, 비수성용제, 현탁제, 유제, 동결건조 제제 또는 좌제 등이 사용될 수 있다. 비수성용제, 현탁용제로는 프로필렌글리콜(propylene glycol), 폴리에틸렌 글리콜, 올리브 오일과 같은 식물성 기름, 에틸올레이트와 같은 주사 가능한 에스테로 등이 사용될 수 있다. 좌제의 기제로는 위텝솔(witepsol), 마크로골, 트윈(tween) 61, 카카오지, 라우린지, 글리세로젤라틴 등이 사용될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 약학 조성물 내의 상기 GR113808의 함량은 질환의 증상, 진행정도, 환자 상태 등에 따라 적절히 조절 가능하며, 예를 들어, 총 조성물 중량을 기준으로 0.0001 내지 99.9 중량% 또는 0.001 내지 50 중량%일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에서는, 고지방식이로 비만을 유도한 쥐에 GR113808을 주사한 결과, 혈당이 유의적으로 감소함으로써 내당능 장애 개선 효과를 확인하였다(도 1).
이는, 본 발명의 GR113808을 포함하는 조성물은 개체에 투여함으로써, 혈당을 조절하는 당뇨병 치료제로 유용할 수 있음을 시사하는 것이다.
또한, 본 발명의 일 실시예에서는, 상기 GR113808를 주사한 고지방식이 쥐의 췌장 islet 크기가 증가하고, 혈청 인슐린 농도 증가, 췌장 베타세포 내 인슐린 분비 증가 및 인슐린 분비에 영향을 주는 NGN3, PDX1, PAX4 유전자의 발현이 크게 증가함을 확인하였다(도 2 내지 5).
이를 종합하면, GR113808([1-[2-methylsulphonyl]amino]ethyl)-4-piperidinyl]methyl 1-methyl-1H-indole-3-carboxylate)이 대사증후군 관련 질환인 당뇨병의 예방, 치료 또는 개선에 유용하게 사용될 수 있음을 시사하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 하나의 양태는, 상기 약학 조성물을 인간을 제외한 개체에 투여하는 단계를 포함하는 당뇨병 예방 또는 치료방법을 제공한다.
상기 약학 조성물, 대사증후군 관련 질환, 예방 또는 치료는 전술한 바와 같다.
본 발명의 용어, "개체"는 대사증후군 관련 질환이 발병하였거나 발병할 수 있는 인간을 포함한 쥐, 가축 등의 모든 동물을 의미한다. 구체적으로, 상기 질환과 유사한 증상의 예방 또는 치료를 필요를 하는 인간뿐만 아니라 소, 말, 양, 돼지, 염소, 낙타, 영양, 개, 고양 등의 포유동물일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 용어, "투여"는 어떠한 적절한 방법으로 환자에게 본 발명의 조성물 도입하는 것을 의미하며, 상기 조성물의 투여 경로는 목적 조직에 도달할 수 있는 한 어떠한 일반적인 경로를 통하여도 투여될 수 있다.
본 발명의 약학 조성물은 약학적으로 유효한 양으로 투여할 수 있다.
상기 용어, "약학적으로 유효한 양"은 의학적 치료에 적용 가능한 합리적인 수혜/위험 비율로 질환을 치료하기에 충분한 양을 의미하며, 유효 용량 수준은 개체 종류 및 중증도, 연령, 성별, 약물의 활성, 약물에 대한 민감도, 투여 시간, 투여 경로 및 배출 비율, 치료 기간, 동시 사용되는 약물을 포함한 요소 및 기타 의학 분야에 잘 알려진 요소에 따라 결정될 수 있다.
상기 약학 조성물은 개별 치료제로 투여하거나 다른 치료제와 병용하여 투여할 수 있고 종래의 치료제와는 순차적 또는 동시에 투여할 수 있다. 또한, 단일 또는 다중 투여할 수 있다. 상술한 요소를 모두 고려하여 부작용 없이 최소한의 양으로 최대 효과를 얻을 수 있는 양을 투여하는 것이 중요하며, 이는 당업자에 의해 용이하게 결정될 수 있다.
또한, 상기 약학 조성물은 목적하는 방법에 따라 경구 투여하거나 비경구투여(예를 들어, 정맥 내, 피하, 복강 내 또는 국소에 적용)할 수 있으며, 투여량은 환자의 상태 및 체중, 질병의 정도, 약물형태, 투여경로 및 시간에 따라 다르지만, 당업자에 의해 적절하게 선택될 수 있다. 구체적인 예로, 일반적으로 1일 1회 내지 수회로 나누어 투여할 수 있으나, 바람직한 투여량은 개체의 상태 및 체중, 질병의 정도, 약물형태, 투여경로 및 기간에 따라 당업자에 의해 적절하게 선택될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 하나의 양태는, 하기 화학식 1로 표시되는 GR113808 ([1-[2-methylsulphonyl]amino]ethyl)-4-piperidinyl]methyl 1-methyl-1H-indole-3-carboxylate)을 유효성분으로 포함하는 당뇨병 예방 또는 개선용 식품 조성물을 제공한다.
[화학식 1]
상기 GR113808, 대사증후군 관련 질환 또는 예방은 전술한 바와 같다.
본 발명의 용어, "개선"은 상기 GR113808을 포함하는 조성물의 투여로 치료되는 상태와 관련된 파라미터, 예를 들면 증상의 정도를 적어도 감소시키는 모든 행위를 의미한다.
본 발명의 용어, "식품"은 육류, 소시지, 빵, 초콜릿, 캔디류, 스낵류, 과자류, 피자, 라면, 기타 면류, 껌류, 아이스크림류를 포함한 낙농제품, 각종 스프, 음료수, 차, 드링크제, 알코올음료, 비타민 복합제, 건강기능식품 및 건강식품 등이 있으며, 통상적인 의미에서의 식품을 모두 포함한다.
상기 건강기능(성)식품(health functional food)은 특정보건용 식품(food for special health use, FoSHU)과 동일한 용어로, 영양 공급 외에도 생체조절기능이 효율적으로 나타나도록 가공된 의학, 의료효과가 높은 식품을 의미한다.
여기서 '기능(성)'은 인체의 구조 및 기능에 대하여 영양소를 조절하거나 생리학적 작용 등과 같은 보건용도에 유용한 효과를 얻는 것을 의미한다. 상기 건강식품(health food)은 일반식품에 비해 적극적인 건강유지나 증진 효과를 가지는 식품을 의미하고, 건강보조식품(health supplement food)은 건강보조 목적의 식품을 의미한다. 경우에 따라, 건강기능식품, 건강식품, 건강보조식품의 용어는 호용될 수 있다. 구체적으로, 상기 건강기능식품은 GR113808을 음료, 차류, 향신료, 껌, 과자류 등의 식품 소재에 첨가하거나, 캡슐화, 분말화, 현탁액 등으로 제조한 식품으로, 이를 섭취할 경우 건강상 특정한 효과를 가져오는 것을 의미할 수 있다.
본 발명의 식품은 당업계에서 통상적으로 사용되는 방법에 의하여 제조 가능하며, 당업계에서 통상적으로 첨가하는 원료 및 성분을 첨가하여 제조할 수 있다.
또한, 상기 식품 조성물은 식품으로 인정되는 제형이면 다양한 형태의 제형으로 제한 없이 제조될 수 있다.
또한, 상기 식품 조성물은 식품학적으로 허용 가능한 담체를 추가로 포함할 수 있는데, 담체의 종류는 특별히 제한되지 않으며 당해 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 담체라면 어느 것이든 사용할 수 있다.
또한, 상기 식품 조성물은 식품 조성물에 통상 사용되어 냄새, 맛, 시각을 향상시킬 수 있는 추가 성분을 포함할 수 있다. 예들 들어, 비타민 A, C, D, E, B1, B2, B6, B12, 니아신(niacin), 비오틴(biotin), 폴레이트(folate), 판토텐산(panthotenic acid) 등을 포함할 수 있다. 또한, 아연(Zn), 철(Fe), 칼슘(Ca), 크롬(Cr), 마그네슘(Mg), 망간(Mn), 구리(Cu), 크륨(Cr) 등의 미네랄; 및 라이신, 트립토판, 시스테인, 발린 등의 아미노산을 포함할 수 있다.
또한, 상기 식품 조성물은 방부제(소르빈산 칼륨, 벤조산나트륨, 살리실산, 데히드로초산나트륨 등), 살균제(표백분과 고도 표백분, 차아염소산나트륨 등), 산화방지제(부틸히드록시아니졸(BHA), 부틸히드록시톨류엔(BHT) 등), 착색제(타르색소 등), 발색제(아질산 나트륨, 아초산 나트륨 등), 표백제(아황산나트륨), 조미료(MSG 글루타민산나트륨 등), 감미료(둘신, 사이클레메이트, 사카린, 나트륨 등), 향료(바닐린, 락톤류 등), 팽창제(명반, D-주석산수소칼륨 등), 강화제, 유화제, 증점제(호료), 피막제, 검기초제, 거품억제제, 용제, 개량제 등의 식품 첨가물(food additives)을 포함할 수 있다. 상기 첨가물은 식품의 종류에 따라 선별하고 적절한 양으로 사용할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 하나의 양태는, 하기 화학식 1로 표시되는 GR113808 ([1-[2-methylsulphonyl]amino]ethyl)-4-piperidinyl]methyl 1-methyl-1H-indole-3-carboxylate)을 유효성분으로 포함하는 당뇨병 예방 또는 개선용 의약외품 조성물을 제공한다.
[화학식 1]
상기 GR113808, 대사증후군 관련 질환, 예방 또는 개선은 전술한 바와 같다.
본 발명의 용어, "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 의미한다.
본 발명에서 상기 의약외품 조성물은 당뇨병을 포함한 대사증후군 관련 질환의 예방 또는 개선 효과를 가질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
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.
상기 "약학적으로 허용 가능한 담체"는 생물체를 자극하지 않으면서, 주입되는 화합물의 생물학적 활성 및 특성을 저해하지 않는 담체, 부형제 또는 희석제를 의미할 수 있으며, 구체적으로, 비자연적 담체(non-naturally occuring carrier)일 수 있다. 본 발명에 사용 가능한 상기 담체의 종류는 특별히 제한되지 아니하며 당해 기술 분야에서 통상적으로 사용되고 약학적으로 허용되는 담체라면 어느 것이든 사용할 수 있다. 상기 담체의 비제한적인 예로는, 식염수, 멸균수, 링거액, 완충식염수, 알부민 주사 용액, 덱스트로스 용액, 말토 덱스트린 용액, 글리세롤, 에탄올 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용되거나 2종 이상을 혼합하여 사용될 수 있다.
약학적으로 허용 가능한 담체를 포함하는 상기 조성물은 경구 또는 비경구의 여러 가지 제형일 수 있으나, 바람직하게는 경구의 제형일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 제제화할 경우에는 보통 사용하는 충진제, 증량제, 결합제, 습윤제, 붕해제, 계면활성제 등의 희석제 또는 부형제를 사용하여 조제된다. 구체적으로, 경구투여를 위한 고형제제에는 정제, 환제, 산제, 과립제, 캡슐제 등이 포함되며, 이러한 고형제제는 상기 화합물에 적어도 하나 이상의 부형제, 예를 들면, 전분, 칼슘카보네이트, 수크로스, 락토스, 젤라틴 등을 섞어 조제될 수 있다. 또한, 단순한 부형제 이외에 마그네슘 스테아레이트, 탈크 같은 윤활제들도 사용될 수 있다. 경구를 위한 액상 제제로는 현탁제, 내용액제, 유제, 시럽제 등이 해당되는데, 흔히 사용되는 단순 희석제인 물, 액체 파라핀 이외에 여러 가지 부형제, 예를 들면 습윤제, 감미제, 방향제, 보존제 등이 포함될 수 있다. 비경구 투여를 위한 제제에는 멸균된 수용액, 비수성용제, 현탁제, 유제, 동결건조 제제 및 좌제가 포함된다. 비수성용제, 현탁제로는 프로필렌글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 올리브 오일과 같은 식물성 오일, 에틸올레이트와 같은 주사 가능한 에스테르 등이 사용될 수 있다. 좌제의 기제로는 위텝솔, 마크로골, 트윈 61, 카카오지, 라우린지, 글리세로젤라틴 등이 사용될 수 있다.
본 발명의 의약외품 조성물은 소독 청결제, 샤워폼, 연고액, 물티슈, 코팅제 등을 예시할 수 있으나 이에 제한되는 것이 아니며, 의약외품의 제제화 방법, 용량, 이용방법, 구성성분 등은 기술분야에 공지된 통상의 기술로부터 적절히 선택될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 하나의 양태는, 하기 화학식 1로 표시되는 GR113808 ([1-[2-methylsulphonyl]amino]ethyl)-4-piperidinyl]methyl 1-methyl-1H-indole-3-carboxylate)을 유효성분으로 포함하는 당뇨병 예방 또는 개선용 사료 조성물을 제공한다.
[화학식 1]
상기 GR113808, 대사증후군 관련 질환, 예방 또는 개선은 전술한 바와 같다.
본 발명의 용어, "사료"는 동물이 먹고, 섭취하며, 소화시키기 위한 또는 이에 적당한 임의의 천연 또는 인공 규정식, 한끼식 등 또는 상기 한끼식의 성분을 의미한다.
상기 사료의 종류는 특별히 제한되지 아니하며, 당해 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 사료를 사용할 수 있다. 상기 사료의 비제한적인 예로는, 곡물류, 근과류, 식품 가공 부산물류, 조류, 섬유질류, 제약 부산물류, 유지류, 전분류, 박 류 또는 곡물 부산물류 등과 같은 식물성 사료; 단백질류, 무기물류, 유지류, 광물 성류, 유지류, 단세포 단백질류, 동물성 플랑크톤류 또는 음식물 등과 같은 동물성 사료를 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용되거나 2종 이상을 혼합하여 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 GR113808 ([1-[2-methylsulphonyl]amino]ethyl)-4-piperidinyl]methyl 1-methyl-1H-indole-3-carboxylate)을 포함하는 조성물은 고지방식이로 비만을 유도한 쥐의 혈당감소를 통한 내당능 장애 개선, 인슐린 분비 증가 효과를 가져 대사증후군 관련 질환, 구체적으로 당뇨병의 예방, 치료 또는 개선에 유용하게 사용될 수 있어, 이를 이용한 의약품 및 건강기능성 식품 등으로 활용될 수 있다.
도 1는 실험동물의 GR113808 투여에 따른 혈당 감소 효과를 나타낸 그래프이다.
도 2a는 실험동물의 GR113808 투여에 따른 췌장 조직 염색 결과를 나타낸 것이다.
도 2b는 실험동물의 GR113808 투여에 따른 췌장 islet 사이즈 변화를 나타낸 그래프이다.
도 3은 실험동물의 GR113808 투여에 따른 혈청 인슐린 농도 변화를 나타낸 그래프이다.
도 4는 실험동물의 GR113808 투여에 따른 췌장 베타세포 내 인슐린 분비 변화를 나타낸 그래프이다.
도 5는 실험동물의 GR113808 투여에 따른 인슐린 분비 관련 인자의 실시간 PCR 결과를 나타낸 것이다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1. 실험동물
본 발명에서 사용된 고지방식이(D12492) (60% fat, 20% carbohydrate, 20% protein, 5.24 kcal/g) 및 정상식이(D12450K)(10% fat, 70% carbohydrate, 20% protein, 3.85 kcal/g) 마우스는 Research Diets(New Brunswick, NJ, USA)로부터 구매하였고, 물과 식이는 자유롭게 섭취하도록 하였다.
모든 실험동물은 일정기간 적응시킨 후, 정상식이군(SCD), 정상식이-GR113808 투여군(SCD + GR113808), 고지방식이군(HFD) 및 고지방식이-GR113808 투여군(HFD + GR113808)의 총 4군으로 나누어 12주 동안 10마리씩 분리하여 사육하였다. 사육기간 중 GR113808 투여는 각 실험식이군에 1 mg/kg/30 μl 용량으로 주 3회(월, 수, 금) 복강주사하였다. 모든 동물실험 과정은 가천대학교 동물실험윤리위원회의 승인을 받았으며, 위원회의 동물실험 취급 규정에 따라 사육하고 실험하였다.
실시예 2. 포도당 내성 검사
포도당 내성 검사를 위해 상기 각 실험동물군을 18시간 동안 금식시키고 마우스 무게를 측정하였다. 꼬리에서 소량의 혈액을 채취하여 혈당측정기를 이용하여 공복혈당을 측정한 후, 50% 포도당 용액을 만들어 1 g/kg 용량으로 복강주사하였다. 포도당 주사 후 15, 30, 45, 60, 90 및 120분에 마우스 꼬리에서 채혈하고 혈당을 측정하였다.
그 결과, 도 1에 나타난 바와 같이, SCD + GR113808 투여군은 정상식이군(SCD)과 유사한 수준을 유지하는 반면, HFD + GR113808 투여군은 고지방식이군(HFD)과 비교하여 혈당이 유의하게 감소함을 확인하였다(***p<0.001). 이는 정상식이군과 유사한 정상수치에 가까운 수치로, 대사를 조절할 수 있음을 시사하며 당뇨와 같은 대사 질환 치료제로서의 가능성을 시사하는 것이다.
실시예 3. GR113808 투여에 의한 인슐린 분비 변화
실시예 3-1. 조직 염색 및 사이즈 분석
인슐린을 분비하는 췌장의 베타세포 조직학적 형태와 크기를 관찰하기 위하여 면역조직화학 분석을 통해 비교 관찰하였다.
구체적으로, 총 12주 간의 실험 후 마우스를 희생시키고 채혈한 후, 췌장 조직을 적출하였다. 적출한 췌장은 10% 파라포름알데히드 용액에서 밤새 고정하고, 흐르는 물에 세척하여 파라핀 블록(paraffin block)으로 만들어 7 μm의 두께로 자른 절편을 득하였다. 상기 절편을 hematoxylin and eosin 염색을 실시하여 췌장 베타세포를 관찰하였다.
또한, 각 실험군의 췌장 소도(islet) 크기를 정량화하여 비교 분석하였다.
그 결과, 도 2에 나타난 바와 같이, GR113808에 의한 췌장의 베타세포 조직 형태의 변화를 확인할 수 있었으며(도 2a), 정상식이군(SCD) 대비 SCD + GR113808 투여군 및 고지방식이군(HFD)의 췌장 islet 크기가 각각 유의하게 증가하였으며, 마찬가지로 HFD + GR113808 투여군은 고지방식이군(HFD)과 비교하여 유의하게 증가함을 확인하였다(도 2b)(*p<0.05, **p<0.01).
실시예 3-2. 혈청 분리 및 혈청 인슐린 농도 측정
실험동물로부터 채혈후 원심분리하여 혈청을 분리하고, ELISA kit를 사용하여 혈청 내 인슐린 농도를 측정하였다.
그 결과, 도 3에 나타난 바와 같이, 정상식이군(SCD) 대비 고지방식이군(HFD)의 혈청 인슐린 농도가 현저히 증가하였고, 또한 HFD + GR113808 투여군은 고지방식이군(HFD)과 비교하여 유의하게 증가함을 확인하였다(**p<0.01, ***p<0.001).
이를 통해, GR113808이 췌장 소도 사이즈를 증가시키고, 또한 췌장 소도 내 혈청 인슐린 농도 역시 증가시킴을 확인하였다.
실시예 3-3. 췌장 베타세포 내 GR113808의 작용
인슐린 분비 기능을 담당하는 췌장의 베타세포에서 포도당 처리에 의한 인슐린 분비에서 GR113808 처리 효과를 확인하기 위하여, 인슐린 분비 측정 실험을 실시하였다.
구체적으로, 췌장 베타세포인 MIN6 세포는 15% 소태아 혈청, 2% 페니실린/스트렙토마이신, 55 μM β-메르캅토에탄올이 포함된 배지에 배양하고, 3일마다 계대배양 하였다. 상기 배양된 MIN6 세포를 PBS로 세척한 후, HEPES가 첨가된 크랩스-링거(Krebs-Ringer) 중탄산염 완충액(HKRB: 129 mM NaCl, 1.2 mM MgSO3, 1.2 mM KH2PO4, 4.7 mM KCL, 5 mM NaHCO3, 2.5 mM CaCl2, 10 mM HEPES, 0.05% BSA, pH7.4)에 2.2 mM(저농도) 및 22 mM(고농도)의 포도당을 첨가하여 1시간 동안 인큐베이션하여 인슐린 분비를 자극하였다. 음성대조군(control)으로는 DMSO를 처리하였다.
그 결과, 도 4에 나타난 바와 같이, MIN6 세포에서 저농도 포도당(2.2 mM) 및 고농도 포도당(22 mM)을 포함한 HKRB 용액에 GR113808을 처리하였을 때, 각각의 음성대조군에 비해 인슐린 분비가 유의하게 증가하였다(**p<0.05, **p<0.01, ***p<0.001).
이를 통해, GR113808은 췌장의 베타세포에서 포도당에 의한 인슐린 분비를 증가시키는 효과가 있음을 확인하였다.
실시예 3-4. 유전자 발현 분석
GR113808 처리에 따른 MIN6 세포 내 mRNA 발현 변화를 분석하기 위하여 실시간 PCR을 실시하였다.
구체적으로, NucleSpin RNA(Macherey-Hagel, Germany) 또는 RNease Lipid를 사용하여 췌장 MIN6 세포에서 총 mRNA를 추출하였다. cDNA 라이브러리는 키트(Qiagen, Valencia, CA, USA) 및 ReverTra Ace qPCR RT Master Mix(Toyobo, Japan)를 사용하여 합성하였다. qPCR은 Biorad CFX96 시스템(Bio-Rad, Hercules, CA)에서 Thunderbird SYBR qPCR mix(Toyobo, Japan)를 사용하여 수행하였다. 상대 유전자 발현은 2-△△Ct방법을 사용하여 계산하였다.
또한, 실험에 사용된 PCR 프라이머의 서열은 하기 표 1에 나타내었다.
Name Primer Sequence 서열번호
Insulin1 F: 5'- GGCAGAGAGGAGGTACTTTGG -3'
R: 5'- GACCTGCTTGCTGATGGTCT -3'		 1
2
Insulin2 F: 5'- CAGAAGCGTGGCATTGTAGA -3'
R: 5'- GAGGGGTAGGCTGGGTAGTG -3'		 3
4
NGN3 F: 5'- TTCTCATCGGTACCCTTGCT -3'
R: 5'- ATGCTTGGAGCGAGAGTTTG -3'		 5
6
PDX1 F: 5'- GTTCCAATACGGACCAGCAG -3'
R: 5'- AGCCGCCTTTCGTTATTCTT -3'		 7
8
Hexokinase1 F: 5'- GTACGCTTAGGTGGGCAGTC -3'
R: 5'- CGATGGGAGATTCCAGTGAT -3'		 9
10
Hexokinase2 F: 5'- TTTAGGTCAGTCGGCGTTTC -3'
R: 5'- TTCATGTGGTCTGCTCCAAC -3'		 11
12
Hexokinase3 F: 5'- TGAGGAAATCTCCAGGAACG -3'
R: 5'- GACCACACACGGGTTTCTTT -3'		 13
14
Hexokinase4 F: 5'- AAAGATGTTGCCCACCTACG -3'
R: 5'- AGCATCACCCTGAAGTTGGT -3'		 15
16
STY3 F: 5'- ACGTTGAACCCCATCTTCAA -3'
R: 5'- AGCGGTCGAAGTCATAGACG -3'		 17
18
STY5 F: 5'- ACCCTGCCAAACTGTGTGAT -3'
R: 5'- AGGACCCTTCTGGAGGTGTT -3'		 19
20
STY7 F: 5'- CTGACCCAGATGCAGACCTT -3'
R: 5'- CAGAGGGGTTGTAGCAGAGG -3'		 21
22
STY8 F: 5'- TTGCTCTGTGTCATCTGTTGC -3'
R: 5'- GTGGTGCTATTACGGGCACT -3'		 23
24
ABCC8 F: 5'- AGCCAGAGCTCCAAGGTACA -3'
R: 5'- ACCAGGACAAAGAGCAGCAT -3'		 25
26
KCNJ11 F: 5'- CACGTCATCGACTCCAACAG -3'
R: 5'- TCTACCACGCCTTCCAAGAT -3'		 27
28
LDHA F: 5'- TGGAGTGGTGTGAATGTTGC -3'
R: 5'- CTGCTTGTGAACCTCCTTCC -3'		 29
30
PAX4 F: 5'- GACGCTACTACCGCACAGGT -3'
R: 5'- CTTTAGCTGGGCAATTCGAG -3'		 31
32
PC F: 5'- ACCACTCCAATCCCTGTCAA -3'
R: 5'- GAAGGATGTCCCTGAAACCA -3'		 33
34
그 결과, 도 5에 나타난 바와 같이, 인슐린 분비에 관여하는 베타세포의 분화를 촉진시키는 유전자인 NGN3, PDX1, PAX4를 증가시키고, insulin1 발현을 증가시킴으로써 인슐린 분비를 증가시킴을 확인하였다.
이러한 결과를 종합하면, 본 발명의 GR113808은 혈당을 감소시키고 인슐린 분비를 증가시켜 당뇨병과 같은 대사증후군 관련 질환의 예방, 치료 또는 개선에 유용하게 사용될 수 있어, 이를 이용한 의약품 및 건강기능성 식품 등으로 활용할 수 있음을 시사하는 바이다.
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.

Claims (9)

  1. 화학식 1로 표시되는 GR113808 ([1-[2-methylsulphonyl]amino]ethyl)-4-piperidinyl]methyl 1-methyl-1H-indole-3-carboxylate)을 유효성분으로 포함하는 당뇨병 예방 또는 치료용 약학 조성물.
    [화학식 1]
  2. 제1항에 있어서, 상기 GR113808은 세로토닌 수용체 4(5-HT4, Serotonin Receptor 4)의 길항제인 것인, 약학 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 당뇨병은 제1형 당뇨병 또는 제2형 당뇨병인 것인, 약학 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 GR113808은 혈당을 감소시키고 인슐린 분비를 증가시키는 것인, 약학 조성물.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 조성물을 인간을 제외한 개체에 투여하는 단계를 포함하는 당뇨병 치료방법.
  6. 화학식 1로 표시되는 GR113808 ([1-[2-methylsulphonyl]amino]ethyl)-4-piperidinyl]methyl 1-methyl-1H-indole-3-carboxylate)을 유효성분으로 포함하는 당뇨병 예방 또는 개선용 식품 조성물.
    [화학식 1]
  7. 화학식 1로 표시되는 GR113808 ([1-[2-methylsulphonyl]amino]ethyl)-4-piperidinyl]methyl 1-methyl-1H-indole-3-carboxylate)을 유효성분으로 포함하는 당뇨병 예방 또는 개선용 의약외품 조성물.
    [화학식 1]
  8. 화학식 1로 표시되는 GR113808 ([1-[2-methylsulphonyl]amino]ethyl)-4-piperidinyl]methyl 1-methyl-1H-indole-3-carboxylate)을 유효성분으로 포함하는 당뇨병 예방 또는 개선용 사료 조성물.
    [화학식 1]
  9. 화학식 1로 표시되는 GR113808 ([1-[2-methylsulphonyl]amino]ethyl)-4-piperidinyl]methyl 1-methyl-1H-indole-3-carboxylate)을 유효성분으로 포함하는 인슐린 분비 증가 또는 내당능 장애 개선용 조성물.
    [화학식 1]
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