WO2018164526A1 - 아토르바스타틴을 유효성분으로 포함하는 난청의 예방 또는 치료용 조성물 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a composition for preventing or treating hearing loss, including an HMG-CoA reductase inhibitor, and more particularly, atorvastatin, fluvastatin, lovastatin, pitavastatin ), Pravastatin, rosuvastatin and simvastatin (simvastatin) relates to a composition for the prevention or treatment of diabetes-mediated hearing loss containing at least one selected from the group consisting of active ingredients.
- Hearing loss is mainly caused by environmental and genetic factors such as sudden, drug (antibiotic, anticancer), noise, traumatic, senile, and congenital, and is mainly a sensation characterized by damage and death of auditory cells. It is caused by nervous deafness.
- sensorineural hearing loss many signaling pathways involved in inner ear hair cell regeneration, proliferation and differentiation of hair cells have been identified, and gene editing or cell transplantation is known.
- technology such as cell transplantation has made great progress in the study of hair cell regeneration in recent years, but the development of mechanisms, prevention and treatments for the prevention and prevention of deafness and hearing loss is still insufficient (Hanyang Med Rev, 2015). .
- Hyperlipidemia is commonly accompanied in diabetics and affects the development of diabetic complications. Hyperlipidemia (dyslipidemia) may have a sensitive effect on the function of external hair cells, and is believed to be related to the progression of aging hearing loss and loss of high-frequency threshold such as hyperlipidemia, lipidosis and hypertension.
- Statins are one of the most commonly prescribed drugs in the world, and are known to inhibit coronary atherosclerosis by lowering inflammation in coronary arteries (Hs-CRP) and stabilizing blood clots. In addition, it is known to have an effect on cardiovascular diseases including hypertension by inhibiting the contraction of blood vessels (Lancet, 2008, 2012; Eur Heart J, 2003).
- atorvastatin is known to delay or inhibit hearing loss by inhibiting vascular endothelial cell inflammatory response and maintaining the inner ear function of the hearing organ of aging deafness mouse model (Neuroscience Letters, 2007).
- atorvastatin has been reported to increase the tumor stress protein marker JNK activity and to inhibit the growth and metastasis of tumors by decreasing ERK and AKT protein activity (Front. Med. China, 2009). Atorvastatin has also been reported to reduce type 2 diabetes induced by obesity by relieving pancreatic beta endoplasmic reticulum stress and promoting cell growth in obese C57 mice (Lipids in Health and Disease, 2014).
- simvastatin has been reported to inhibit or delay diabetes by maintaining its function by inhibiting pancreatic beta-cell inflammatory responses in a type 1 diabetes-induced mouse model with the molecular organism streptozotocin (Streptozotocin). Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics, 2007).
- the present inventors have made efforts to prevent and treat diabetes-mediated hearing loss by discovering the pathogenesis of hearing loss caused by chronic diseases such as diabetes, and as a result, HMG-CoA reductase inhibitors are used in diabetic mouse models and cell line models. It was confirmed that not only diabetes but also hearing loss and hearing loss can be suppressed.
- An object of the present invention to provide a pharmaceutical composition for the prevention or treatment of hearing loss containing a HMG-CoA reductase inhibitor as an active ingredient and a tablet comprising the composition.
- Another object of the present invention is to provide a method for treating hearing loss, comprising administering a composition containing an HMG-CoA reductase inhibitor as an active ingredient and a tablet comprising the composition.
- Still another object of the present invention is to provide a composition containing the HMG-CoA reductase inhibitor as an active ingredient and the use of the tablet containing the composition in the treatment of hearing loss.
- the present invention provides a pharmaceutical composition for the prevention or treatment of hearing loss containing HMG-CoA reductase inhibitor as an active ingredient.
- the present invention also provides a method for treating hearing loss, comprising administering a composition containing an HMG-CoA reductase inhibitor as an active ingredient.
- the present invention also provides the use of a composition containing HMG-CoA reductase inhibitor as an active ingredient in the treatment of hearing loss.
- the present invention also provides a tablet comprising a pharmaceutical composition for preventing or treating hearing loss containing HMG-CoA reductase inhibitor as an active ingredient.
- the present invention also provides a method of treating hearing loss, comprising administering a tablet comprising a pharmaceutical composition for preventing or treating hearing loss containing an HMG-CoA reductase inhibitor as an active ingredient.
- the present invention also provides the use of a tablet containing a pharmaceutical composition for the prevention or treatment of hearing loss containing HMG-CoA reductase inhibitor as an active ingredient for the treatment of hearing loss.
- Figure 2 (A) is the result of measuring left and right ABR (brain brain stem response) in normal diet mice (left) and high fat / fructose mice (right), (B) is a normal diet and high fat / After the fructose diet, the body size was compared, (C) weight change, (D) blood glucose level, (E) glucose tolerance (GTT), and (F) insulin resistance (ITT).
- ABR brain stem response
- Figure 3 shows the effects on the hearing and diabetes before and after atorvastatin administration in diabetic mice (high fat / fructose diet week 12), (A) is the result of measuring left and right ABR (brain brain hepatic response), (B ) Is the weight change after 12 weeks, (C) blood glucose level, (D) glucose tolerance (GTT), and (E) insulin resistance (ITT).
- ABR brain brain hepatic response
- B Is the weight change after 12 weeks
- C blood glucose level
- GTT glucose tolerance
- ITT insulin resistance
- Figure 4 is a 24 hour treatment of palmitate (palmitate) in HEI-OC1 cells, observed apoptosis, (B) confirmed the protein levels of active caspase-3 and PARP by Western blot (C) is the result of measuring the phosphorylation of AKT protein.
- Figure 5 shows the effect of atorvastatin on apoptosis induced by palmitate, (A) is treated with palmitate and atorvastatin for 24 hours, the cell viability was measured by WST-1 analysis , (B) is a measure of AKT phosphorylation by concentration and time after atorvastatin treatment, (C) is the result of confirming the protein levels of active caspase-3, phosphorylated AKT and total AKT (control) by Western blot, (D) measures the ATP content in the total extract of cells.
- FIG. 7 (A) shows that active oxygen generated by palmitate treatment is inhibited by atorvastatin in HEI-OC1 cells, and (B) cell death induced by palmitate. The effect of atorvastatin on TUNEL staining was confirmed.
- atorvastatin which is an HMG-CoA reductase inhibitor
- ATP mitochondrial energy
- the present invention relates to a pharmaceutical composition for preventing or treating hearing loss, which contains, as an active ingredient, an HMG-CoA reductase inhibitor as an active ingredient.
- HMG-CoA reductase inhibitor or “statin” of the present invention is known to reduce cardiovascular disease (CVD) as a lipid lowering agent and inhibits HMG-CoA reductase, which plays an important role in cholesterol production.
- CVD cardiovascular disease
- the HMG-CoA reductase inhibitor (atorvastatin), fluvastatin (fluvastatin), lovastatin (lovastatin), pitavastatin (pravastatin), rosuvastatin (rosuvastatin)
- simvastatin is preferably one or more selected from the group consisting of, more preferably, atorvastatin, but is not limited thereto.
- hearing loss of the present invention includes both conductive hearing loss and sensorineural hearing loss.
- Whole-negative hearing loss refers to the hearing loss caused by the improper transmission of sound waves due to disorders of the organs that transmit sounds such as the outer ear, the eardrum, and the middle ear.
- Sensorineural hearing loss causes an abnormality in the function of detecting the sound of the cochlea. Hearing loss occurs due to abnormalities of the auditory nerve or the central nervous system that transmits stimuli caused by sound to the brain.
- sensorineural hearing loss There are many causes of sensorineural hearing loss, including inflammatory diseases such as labyrinthitis or meningitis, noise-induced hearing loss, toxic drugs, trauma of temporal bone fractures, senile hearing loss, Meniere's disease, sudden sensorineural hearing loss, and hypothyroidism.
- Metabolic abnormalities such as, ischemic diseases of the brain, blood diseases such as leukemia, neurological abnormalities such as multiple sclerosis, immunological abnormalities, tumor diseases such as auditory nerve tumors, and bone diseases can be induced.
- sensorineural hearing loss may be due to damage to hair cells and surrounding tissues of the inner ear.
- the hearing loss is preferably sensorineural hearing loss, and more preferably diabetes-mediated hearing loss caused by diabetes, but is not limited thereto.
- the composition containing the HMG-CoA reductase inhibitor may be characterized by inhibiting apoptosis of the auditory cells, increasing AKT phosphorylation or maintaining ATP production, and further comprising insulin tolerance or glucose tolerance ( It may be characterized by reducing glucose tolerance.
- a composition containing an HMG-CoA reductase inhibitor is prepared according to conventional methods, such as injections, granules, powders, tablets, pills, capsules, suppositories, gels, suspensions, emulsions, drops or solutions. Any formulation selected from the group consisting of can be used.
- suitable carriers, excipients, disintegrants, sweeteners, coatings, swelling agents, lubricants, lubricants, flavoring agents, antioxidants commonly used in the preparation of compositions containing HMG-CoA reductase inhibitors It may further comprise one or more additives selected from the group consisting of buffers, bactericides, diluents, dispersants, surfactants, binders and lubricants.
- the carriers, excipients and diluents are lactose, dextrose, sucrose, sorbitol, mannitol, xylitol, erythritol, maltitol, starch, acacia rubber, alginate, gelatin, calcium phosphate, calcium silicate, cellulose, methyl cellulose, microcrystalline Cellulose, polyvinyl pyrrolidone, water, methylhydroxybenzoate, propylhydroxybenzoate, talc, magnesium stearate and mineral oil can be used, and solid preparations for oral administration include tablets, pills, powders, granules, capsules.
- solid preparations may be prepared by mixing at least one excipient such as starch, calcium carbonate, sucrose or lactose, gelatin and the like in the composition.
- excipients such as starch, calcium carbonate, sucrose or lactose, gelatin and the like
- lubricants such as magnesium styrate and talc may also be used.
- Oral liquid preparations include suspensions, solvents, emulsions, syrups, and the like, and may include various excipients such as wetting agents, sweeteners, fragrances, and preservatives, in addition to commonly used simple diluents such as water and liquid paraffin.
- Formulations for parenteral administration include sterile aqueous solutions, non-aqueous solvents, suspensions, emulsions, lyophilized preparations, suppositories, and the like.
- non-aqueous solvent and suspending agent propylene glycol, polyethylene glycol, vegetable oils such as olive oil, injectable esters such as ethyl oleate and the like can be used.
- Witsol, macrogol, tween 61, cacao butter, laurin butter, glycerogelatin and the like may be used as the base material of the suppository.
- the pharmaceutical composition according to the invention may be administered orally (eg, by taking or inhaling) or parenterally (eg by injection, deposition, transplantation, suppository), and the injection may for example be intravenous injection. , Intracutaneous injection, intramuscular injection or intraperitoneal injection.
- the pharmaceutical composition according to the present invention may be used as tablets, capsules, granules, fine subtilae, powders, sublingual tablets, suppositories, ointments, injections, emulsions, suspensions, syrups, sprays, and the like. Can be formulated.
- the pharmaceutical compositions according to the present invention in various forms can be prepared by known techniques using pharmaceutically acceptable carriers commonly used in each formulation.
- Examples of pharmaceutically acceptable carriers include excipients, binders, disintegrating agents, lubricants, preservatives, antioxidants, isotonic agents, buffers, coatings, sweeteners, solubilizers, bases, dispersants, wetting agents , Suspending agents, stabilizers, coloring agents and the like.
- the pharmaceutical composition according to the present invention comprises from about 0.01 to 95% by weight of the compound of the present invention (HMG-CoA reductase inhibitor).
- the amount of HMG-CoA reductase inhibitor which is an active ingredient of the pharmaceutical composition according to the present invention may vary depending on the age, sex, weight, and disease of the patient, but is preferably 0.001 to 100 mg / kg, preferably 0.01 to 10 mg / kg. It may be administered once to several times daily.
- the dosage of the HMG-CoA reductase inhibitor according to the present invention can be increased or decreased depending on the route of administration, the degree of disease, sex, weight, age and the like. Therefore, the above dosage does not limit the scope of the present invention in any aspect.
- the pharmaceutical composition may be administered to various mammals such as mice, mice, livestock, humans, and the like. All modes of administration can be expected, for example, by oral, rectal or intravenous, intramuscular, subcutaneous, intrabronchial inhalation, intrauterine dural or intracerebroventricular injection.
- composition of the present invention can be used alone or in combination with methods using surgery, hormonal therapy, drug treatment and biological response modifiers for the prophylactic or therapeutic effect of hearing loss.
- the present invention relates to a method for treating hearing loss, comprising administering a composition containing an HMG-CoA reductase inhibitor as an active ingredient.
- the present invention provides a use of a composition containing an HMG-CoA reductase inhibitor as an active ingredient in the treatment of hearing loss.
- the present invention relates to a tablet comprising a composition containing the HMG-CoA reductase inhibitor.
- the tablet is preferably in a coated form, but is not limited thereto.
- the present invention relates to a method for treating deafness, comprising administering a tablet comprising a composition containing the HMG-CoA reductase inhibitor.
- the present invention provides a use of the tablet containing the composition containing the HMG-CoA reductase inhibitor for the treatment of hearing loss.
- the present invention also relates to a food composition for preventing or improving hearing loss containing HMG-CoA reductase inhibitor as an active ingredient.
- the food composition may be provided in the form of powder, granules, tablets, capsules, syrups or beverages, and the health food is used with other foods or food additives in addition to the HMG-CoA reductase inhibitor as an active ingredient, Can be used accordingly.
- the mixed amount of the active ingredient can be suitably determined depending on the purpose of use thereof, for example, prophylactic, health or therapeutic treatment.
- the effective dose of HMG-CoA reductase inhibition contained in the food composition may be used in accordance with the effective dose of the pharmaceutical composition, but in the case of prolonged intake for health and hygiene purposes or health control purposes, It can be below the range, it is clear that the active ingredient can be used in an amount above the above range because there is no problem in terms of safety.
- the kind of the food composition for example, meat, sausage, bread, chocolate, candy, snacks, confectionery, pizza, ramen, other noodles, gums, dairy products including ice cream, various soups, drinks, tea, Drinks, alcoholic drinks, vitamin complexes, etc. are mentioned.
- mice A total of 68 C57 / BL6J male mice were divided into normal (15) and diabetic induction (53). All mice were subjected to an auditory brainstem response (ABR) prehearing test to exclude mice with congenital abnormal hearing.
- ABR auditory brainstem response
- the TDT ABR instrument was used to give a 16 kHz and 32 kHz tone burst to determine the minimum stimulus loudness (dB) of the wave V waveform as the hearing threshold.
- Hearing between the experimental group and the control group was measured before and after the diabetes induction for 0, 8 and 16 weeks, and the effects of hearing loss and prevention of hearing loss were compared and statistically significant.
- Diabetes-mediated hearing loss animal models induced diabetes by feeding them with 60% high fat feed and 30% fructose-containing water for 12 weeks. Diabetes models were established by testing glucose tolerance, glucose tolerance, insulin tolerance twice a week for 12 weeks, and performing weekly weight measurements and food / water intake efficiency tests twice a week. Diabetic and diabetic mediated hearing loss were judged according to the blood glucose level above 220mg / dl, the statistical significance of insulin / glucose resistance, and the hearing loss. It was.
- the experimental group was divided into 15 groups of atorvastatin (20 mg / kg) and 15 control vehicle (DMSO + normal saline), and were used intraperitoneally once a day for 5 weeks. Body weight and food intake efficiency tests were conducted during the drug administration period, and a hearing test, blood glucose measurement, glucose and insulin resistance tests were performed immediately before the end of the administration period.
- body size, body weight, blood sugar, glucose resistance and insulin resistance were measured in the diabetic mouse model at 12 weeks of diabetes induction.
- size and weight increased statistically effective after 3 weeks (Figs. 2B and 2C), blood sugar (Fig. 2D), glucose tolerance (Fig. 2E) and insulin resistance (Fig. 2F) were significant compared to the normal group. It was observed to show a difference.
- a 12-week high-fat / fructose diabetic juvenile diabetic mouse was tested for auditory brainstem response (ABR) in an experimental group in which atorvastatin (20 mg / kg) was administered intraperitoneally and a control group in which normal saline was administered. .
- the hearing threshold of both 16KHz and 32KHz of the control group was increased by about 10 kHz on average compared to the 8th week, whereas the experimental group to which atorvastatin was administered had a hearing level similar to that of the 8th week (FIG. 3A). That is, it can be seen that the experimental group administered with atorvastatin inhibits hearing loss induced by diabetes as compared to the control group.
- the cell experiment model to replace the high fat / fructose diet, ie, the diabetic mouse model through obesity has devised a cytotoxic experiment model by saturated fatty acid palmitate, an intermediate product of excessively increased fat synthesis during obesity.
- the auditory cell line (HEI-OC1; House-Ear Institute-organ of Corti 1) responsible for important auditory function was used, and the diabetic mediated deafness cell line model was used after palmitate treatment.
- HEI-OC1 cells which are auditory cell lines, were treated with palmitate 200-800 ⁇ M concentration and analyzed for PI (Propidium iodide) staining and cell morphology after 24 hours.
- PI Propidium iodide
- palmitate reduces the phosphorylation of AKT proteins associated with cell survival and induces apoptosis by activating apoptosis mechanisms, so that hearing loss in high fat / fructose diabetic models is saturated fatty acid, an intermediate that accumulates in excessive fatty acid synthesis. It suggests that palmitate can be toxic to hearing organs, resulting in reduced functioning of hearing organs.
- the cell toxicity (HEI-OC1) cytotoxicity and cell viability due to palmitate was quantified by WST-1 analysis, and treated with palmitate 100, 200 and 400 ⁇ M concentrations. Death was observed. In addition, atorvastatin 250, 500, 1000 nM each treatment alone did not show cytotoxicity (Fig. 5A).
- atorvastatin was pretreated by concentration and palmitate by post-treatment.
- atorvastatin increased the phosphorylation of the cell survival protein AKT (Fig. 5B), and was confirmed to inhibit AKT protein phosphorylation decrease by palmitate treatment (Fig. 5C).
- atorvastatin not only inhibits apoptosis by palmitate but also maintains mitochondrial energy (ATP) production, which is an energy-producing metabolic process essential for cell survival. It can be seen that it is maintained (Fig. 5D).
- cytotoxicity and apoptosis effect of palmitate and the cytoprotective effect of atorvastatin were analyzed by student T-test through statistical quantification.
- DHE dihydroethidium
- inner hair cells inner hair cells
- support cells support cells
- auditory nerve fibers auditory nerve fiber
- Spiral ganglion cells were analyzed by H & E staining.
- Diabetic mice had larger nuclear morphology and cell size than normal mice, and the cell size was larger in atorvastatin-administered mice than in normal group, but little nuclear cell morphology was observed. That is, in diabetic mice, it could be seen that the function and cell death of spiral ganglion cells progress (upper FIG. 6B).
- TUNEL terminal deoxynucleotidyl transferase dUTP nick end labeling
- Stria vascularis cells in the lateral wall of the cochlea were analyzed by H & E staining.
- deafness in diabetic mice can cause damage and deterioration of cochlear hair cells due to free radicals, apoptosis of spiral ganglion cells, and stria of the side walls of the lateral walls. vascularis) cell death. That is, the cause of hearing loss (ABR) can be caused by deafness.
- mice treated with atorvastatin were found to effectively prevent the damage.
- atorvastatin administration causes damage and deterioration of cochlear hair cells due to the active oxygen, apoptosis of spiral ganglion cells, and stria vascularis cells on the side walls of the lateral walls. Inhibition of cell death and the like to preserve the hearing and prevent hearing loss was found.
- Example 7 Effect of atorvastatin on damage and deterioration of auditory cells due to free radicals
- stromal ganglion cells and stria vascularis cells in the side wall of the lateral wall were used using an auditory cell line treated with palmitate.
- TUNEL immunostaining an apoptosis marker observed at, was performed and quantified by fluorescence microscopy.
- the pharmaceutical composition comprising the HMG-CoA reductase inhibitor according to the present invention inhibits the death of auditory cells caused by diabetes, it is very useful as a prophylactic or therapeutic agent for diabetic mediated sensory nervous system hearing loss.
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Abstract
본 발명은 HMG-CoA 환원효소 저해제를 포함하는 난청 예방 또는 치료용 조성물에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 아토르바스타틴, 플루바스타틴, 로바스타틴, 피타바스타틴, 프라바스타틴, 로수바스타틴 및 심바스타틴으로 구성된 군에서 선택된 1종 이상을 유효성분으로 함유하는 당뇨매개성 난청의 예방 또는 치료용 조성물에 관한 것이다. 본 발명에 따른 HMG-CoA 환원효소(reductase) 저해제를 포함하는 약학 조성물은 당뇨에 의해 유발된 청각세포의 사멸을 억제하므로, 당뇨매개성 감각신경계 난청의 예방 또는 치료제로 매우 유용하다.
Description
본 발명은 HMG-CoA 환원효소(reductase) 저해제를 포함하는 난청 예방 또는 치료용 조성물에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 아토르바스타틴 (atorvastatin), 플루바스타틴 (fluvastatin), 로바스타틴 (lovastatin), 피타바스타틴 (pitavastatin), 프라바스타틴 (pravastatin), 로수바스타틴 (rosuvastatin) 및 심바스타틴 (simvastatin)으로 구성된 군에서 선택된 1종 이상을 유효성분으로 함유하는 당뇨매개성 난청의 예방 또는 치료용 조성물에 관한 것이다.
난청은 대부분이 돌발성, 약물성 (항생제, 항암제), 소음성, 외상성, 노인성, 선천성 등의 환경적 요인과 유전적 요인들에 의해 형성되며, 주로 청각세포의 손상 및 죽음과 같은 특징을 보이는 감각신경성 난청에 의해 발생한다. 감각신경성 난청의 치료를 위해 내이유모세표 (inner ear hair cell) 재생, 유모세포의 증식 (proliferation)과 분화 (differentiation)에 관여하는 신호경로 기전들이 많이 밝혀졌으며 유전자치료 (Gene editing) 혹은 세포이식 (cell transplantation) 등의 기술이 개발되면서 최근 수년간 유모세포재생 연구에 큰 진전을 이루어 내고 있으나, 아직까지 명확한 난청 억제 및 예방에 관한 기전이나 예방 및 치료제 개발은 미미한 실정이다 (Hanyang Med Rev, 2015).
2014년 국제당뇨병연맹(International Diabetes Federation, IDF)보고에 따르면 전 세계 인구의 8.3%인 약 3억 8천7백만 명이 당뇨병 환자로 추산한다. 당뇨병과 난청과의 관계는 1980년대부터 제기되어 왔으며, 당뇨질환이 내이의 신경과 혈관에 손상을 입힐 수 있으므로 난청을 겪기 쉽고 청력에 유의한 영향을 미친다는 보고가 다수 발표되었다. 미국 NIH 1995년 및 ADA 2014 보고에 따르면 당뇨는 미세혈관과 신경 합병증을 야기하며, 이로 인하여 내이의 혈관계와 신경계에 손상을 줘서 감각신경계 난청을 일으키는 데 영향을 줄 수 있는 것으로 보고되어 있다. 또한 당뇨병을 유발시킨 동물을 통해 당뇨와 난청과의 관계를 연구한 결과, 고혈당 상태를 약 2개월 기간 지속하면 당뇨합병증인 말초신경병증과 같은 청신경의 손상으로 난청이 유발되는 것이 보고되었다 (Neurosci Lett, 2008). 당뇨병환자에서 고지혈증은 흔하게 동반되고, 당뇨병성 합병증의 발병에 영향을 준다. 고지혈증 (dyslipidemia)은 외유모세포의 기능에 민감한 영향을 미칠 수 있으며, 고지혈증(hyperlipidemia) 및 지방증 (lipidosis), 고혈압 등 노화성난청 진행과 고음역 역치손실과 관련이 있는 것으로 추측되고 있다. 또한 중성지방의 증가는 청감각의 감소를 예측하는 지표로 의미가 있으며 (Otol Neurotol, 2006), 2010-2012 국민건강영양조사, 질병관리본부 자료조사에 따르면 평균연령 44.9세 남, 녀 성인 기준 난청을 유발하는 여러 가지 인자들 중 당뇨, 고혈압, 고지혈증과 같은 만성질환이 난청유발 요인으로 보고되어 만성질환과 난청이 밀접한 연관이 있음을 시사하고 있다. 그러나, 아직까지 만성질환에 의해 난청이 발생하는 명확한 발병기전이 밝혀진 바가 없다.
스타틴은 전 세계적으로 가장 많이 처방되는 약물 중 하나로 관상동맥 내의 염증을 낮추고(Hs-CRP), 혈전을 안정화(plaque stability)시킴으로써 관상동맥 내 죽상경화(atherosclerosis)를 억제하는 효과를 보이는 것으로 알려져 있다. 그 외에도 혈관의 수축작용을 억제함으로써 고혈압을 비롯한 심혈관질환에도 효과를 보이는 것으로 알려져 있다 (Lancet, 2008, 2012; Eur Heart J, 2003). 스타틴 계열 약물들 중 아트로바스타틴 (atorvastatin)은 혈관내피세포의 염증반응을 억제하여 노화성난청 마우스모델의 청력기관 내이의 기능을 유지시켜 난청을 지연 또는 억제하는 것으로 알려져 있으며 (Neuroscience Letters, 2007), 저용량의 아트로바스타틴 (5 mg/kg)이 소음성 난청 랫트모델에서 통계적으로 유의하게 난청억제 효과가 있음이 보고된 바 있다 (The International Journal of Occupational and Environmental Medicine, 2016). 유방암 세포 이종이식모델에서 아트로바스타틴은 종양 스트레스단백질 마커인 JNK 활성을 증가시키며, ERK와 AKT 단백질 활성을 저하시켜 종양의 성장과 전이를 억제하는 것으로 보고되었다 (Front. Med. China, 2009). 또한 아트로바스타틴은 비만 C57 마우스에서 췌장베타세포 소포체 스트레스를 완화시키고 세포성장을 촉진하여 비만을 통해 유도되는 제2형 당뇨를 억제하는 것으로 보고되었다 (Lipids in Health and Disease, 2014). 이밖에 심바스타틴 (simvastatin)은 약물이 분자생물 스트렙토조토신 (streptozotocin)으로 제1형 당뇨유도 마우스모델에서 췌장베타세포 염증반응을 억제하여 기능을 유지시킴으로써 당뇨를 억제 또는 지연시키는 것으로 보고된 바 있다 (Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics, 2007).
이렇게 난청은 당뇨, 고지혈증과 같은 다양한 만성질환과 밀접한 연관성이 있음이 최근 연구결과들을 통해 보고되고 있으나, 난청의 예방 및 치료를 위한 명확한 분자기전연구 및 치료방안을 아직까지 제시하지는 못하는 실정이다.
이에, 본 발명자들은 당뇨와 같은 만성질환에 의해 유발되는 난청의 발병기전을 밝혀 당뇨매개성 난청을 예방 및 치료하고자 예의 노력한 결과, HMG-CoA 환원효소(reductase) 저해제가 당뇨 마우스모델 및 세포주모델에서 당뇨뿐 아니라 난청을 개선하고 청력저하를 억제할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하였다.
발명의 요약
본 발명의 목적은 HMG-CoA 환원효소(reductase) 저해제를 유효성분으로 함유하는 난청 예방 또는 치료용 약학 조성물 및 상기 조성물을 포함하는 정제를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 HMG-CoA 환원효소(reductase) 저해제를 유효성분으로 함유하는 조성물 및 상기 조성물을 포함하는 정제를 투여하는 단계를 포함하는 난청의 치료 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 HMG-CoA 환원효소(reductase) 저해제를 유효성분으로 함유하는 조성물 및 상기 조성물을 포함하는 정제를 난청의 치료에 사용하는 용도를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 HMG-CoA 환원효소(reductase) 저해제를 유효성분으로 함유하는 난청 예방 또는 치료용 약학 조성물을 제공한다.
본 발명은 또한, HMG-CoA 환원효소(reductase) 저해제를 유효성분으로 함유하는 조성물을 투여하는 단계를 포함하는 난청의 치료 방법을 제공한다.
본 발명은 또한, HMG-CoA 환원효소(reductase) 저해제를 유효성분으로 함유하는 조성물을 난청의 치료에 사용하는 용도를 제공한다.
본 발명은 또한, HMG-CoA 환원효소(reductase) 저해제를 유효성분으로 함유하는 난청 예방 또는 치료용 약학 조성물을 포함하는 정제를 제공한다.
본 발명은 또한, HMG-CoA 환원효소(reductase) 저해제를 유효성분으로 함유하는 난청 예방 또는 치료용 약학 조성물을 포함하는 정제를 투여하는 단계를 포함하는 난청의 치료 방법을 제공한다.
본 발명은 또한, HMG-CoA 환원효소(reductase) 저해제를 유효성분으로 함유하는 난청 예방 또는 치료용 약학 조성물을 포함하는 정제를 난청의 치료에 사용하는 용도를 제공한다.
도 1은 인비보 (in-vivo) 실험에 대한 개략도를 나타낸 것이다.
도 2의 (A)는 정상식이 마우스 (왼쪽)와 고지방/과당식이 마우스 (오른쪽)에서 좌, 우 ABR (청뇌간반응)을 측정한 결과이며, (B)는 12주 동안 정상식이 및 고지방/과당식이 후 체형의 크기를 비교한 것이고, (C)는 체중변화, (D)는 혈당수준, (E)는 포도당 내성 (GTT), (F)는 인슐린 내성 (ITT)을 분석한 결과이다.
도 3은 당뇨 마우스 (고지방/과당식이 12주차)에 아토르바스타틴 투여 전/후 청력 및 당뇨에 대한 효과를 나타낸 것으로, (A)는 좌, 우 ABR (청뇌간반응)을 측정한 결과이며, (B)는 12주 후 체중변화, (C)는 혈당수준, (D)는 포도당 내성 (GTT), (E)는 인슐린 내성 (ITT)을 분석한 결과이다.
도 4의 (A)는 HEI-OC1 세포에 팔미테이트 (palmitate)를 24시간 처리한 후, 세포사멸을 관찰한 것이고, (B)는 활성 카스파제-3 및 PARP의 단백질 수준을 웨스턴 블랏으로 확인한 것이며, (C)는 AKT 단백질의 인산화를 측정한 결과이다.
도 5는 팔미테이트 (palmitate)에 의해 유도되는 세포사멸에서 아토르바스타틴의 효과를 나타낸 것으로, (A)는 팔미테이트와 아토르바스타틴을 함께 24시간 동안 처리한 후, 세포 생존력을 WST-1 분석으로 측정한 것이며, (B)는 아토르바스타틴 처리 후, 농도 및 시간별로 AKT 인산화를 측정한 것이고, (C)는 활성 카스파제-3, 인산화된 AKT 및 총 AKT (대조군)의 단백질 수준을 웨스턴 블랏으로 확인한 결과이며, (D)는 세포의 총 추출물에서 ATP 함량을 측정한 것이다.
도 6은 아토르바스타틴 투여 및 비투여 당뇨마우스 모델의 와우를 H & E 염색 및 면역염색법으로 확인한 것으로, (A)는 활성산소로 인한 청각세포 (cochlear hair cell)의 손상 및 기능저하를 보여주는 것이며, (B)는 나선신경절 세포의 세포 사멸, (C)는 측벽 (lateral wall)의 측벽의 혈관조 (stria vascularis) 세포의 세포사멸을 확인한 것이다.
도 7의 (A)는 HEI-OC1 세포에서 팔미테이트 (palmitate) 처리에 의해 발생하는 활성산소가 아토르바스타틴에 의해 억제되는 것을 관찰한 것이며, (B)는 팔미테이트 (palmitate)에 의해 유도되는 세포사멸에서 아토르바스타틴의 효과를 TUNEL 염색으로 확인한 것이다.
발명의 상세한 설명 및 바람직한 구현예
다른 식으로 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 숙련된 전문가에 의해서 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 일반적으로, 본 명세서에서 사용된 명명법은 본 기술 분야에서 잘 알려져 있고 통상적으로 사용되는 것이다.
본 발명에서는 당뇨마우스 모델 및 당뇨매개성 난청 세포주를 확립한 후, HMG-CoA 환원효소(reductase) 저해제인 아토르바스타틴 (atorvastatin)을 처리하여, 세포사멸 억제 및 미토콘드리아 에너지 (ATP) 생성 유지를 통해 청력 및 당뇨가 개선되는 것을 관찰하였다. 즉, HMG-CoA 환원효소(reductase) 저해제에 의한 당뇨매개성 난청의 개선 또는 치료 효과를 확인하였다.
따라서, 본 발명은 일관점에서 HMG-CoA 환원효소(reductase) 저해제를 유효성분으로 함유하는 난청 예방 또는 치료용 약학 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 "HMG-CoA 환원효소 저해제" 즉, "스타틴"은 지질 강하제로 심혈관 질환 (CVD)을 감소시키는 것으로 알려져 있으며, 콜레스테롤 생산에 중요한 역할을 하는 HMG-CoA 환원효소를 억제한다.
본 발명에 있어서, 상기 HMG-CoA 환원효소(reductase) 저해제는 아토르바스타틴 (atorvastatin), 플루바스타틴 (fluvastatin), 로바스타틴 (lovastatin), 피타바스타틴 (pitavastatin), 프라바스타틴 (pravastatin), 로수바스타틴 (rosuvastatin) 및 심바스타틴 (simvastatin)으로 구성된 군에서 선택된 1종 이상인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 아토르바스타틴 (atorvastatin)인 것이나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 용어 "난청(hearing loss)"이라 함은 전음성 난청(conductive hearing loss) 및 감각신경성 난청 (sensorineural hearing loss)을 포함한다. 전음성 난청은 외이, 고막, 중이 등 소리를 전달해주는 기관의 장애로 인하여 음파의 전달이 정상적으로 이루어지지 않는 상태로 발생하는 난청을 말하며, 감각신경성 난청은 달팽이관의 소리를 감지하는 기능에 이상이 생기거나 소리에 의한 자극을 뇌로 전달하는 청신경 또는 중추신경계의 이상으로 발생하는 난청을 말한다. 감각신경성 난청의 원인으로는 매우 다양한 것들이 있으며, 미로염이나 뇌수막염 등의 염증성 질환, 소음성 난청, 이독성 약물, 측두골 골절 등의 외상, 노인성 난청, 메니에르병, 돌발성 감각신경성 난청, 갑상선 기능저하 등의 대사이상, 뇌의 허혈성 질환, 백혈병 등의 혈액 질환, 다발성 경화증 등의 신경학적 이상, 면역이상, 청신경 종양 등의 종양성 질환, 골질환 등에서 감각신경성 난청을 유발할 수 있다.
본 발명에 있어서, 감각신경성 난청은 내이의 유모세포 및 주변조직의 손상에 기인한 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 난청은 감각신경성 난청인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 당뇨에 의해 유발된 당뇨매개성 난청인 것이나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서, HMG-CoA 환원효소 저해제를 함유하는 조성물은 청각세포의 세포사멸 억제, AKT 인산화 증가 또는 ATP 생성을 유지시키는 것을 특징으로 할 수 있으며, 또한 인슐린 저항성 (insulin tolerance) 또는 당내성 (glucose tolerance)을 감소시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 한 구체예에서, HMG-CoA 환원효소 저해제를 함유하는 조성물은 통상적인 방법에 따라 주사제, 과립제, 산제, 정제, 환제, 캡슐제, 좌제, 겔, 현탁제, 유제, 점적제 또는 액제로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 제형을 사용할 수 있다.
본 발명의 다른 구체예에서, HMG-CoA 환원효소 저해제를 함유하는 조성물의 제조에 통상적으로 사용하는 적절한 담체, 부형제, 붕해제, 감미제, 피복제, 팽창제, 윤활제, 활택제, 향미제, 항산화제, 완충액, 정균제, 희석제, 분산제, 계면활성제, 결합제 및 윤활제로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 첨가제를 추가로 포함할 수 있다.
구체적으로 담체, 부형제 및 희석제는 락토즈, 덱스트로즈, 수크로스, 솔비톨, 만니톨, 자일리톨, 에리스리톨, 말티톨, 전분, 아카시아 고무, 알지네이트, 젤라틴, 칼슘 포스페이트, 칼슘 실리케이트, 셀룰로즈, 메틸 셀룰로즈, 미정질 셀룰로스, 폴리비닐 피롤리돈, 물, 메틸히드록시벤조에이트, 프로필히드록시벤조에이트, 탈크, 마그네슘 스테아레이트 및 광물유를 사용할 수 있으며, 경구투여를 위한 고형제제에는 정제, 환제, 산제, 과립제, 캡슐제 등이 포함되며, 이러한 고형제제는 상기 조성물에 적어도 하나 이상의 부형제, 예를 들면, 전분, 칼슘카보네이트, 수크로스 또는 락토오스, 젤라틴 등을 섞어 조제할 수 있다. 또한 단순한 부형제 이외에 마그네슘 스티레이트, 탈크 같은 윤활제들도 사용할 수 있다. 경구를 위한 액상제제로는 현탁제, 내용액제, 유제, 시럽제 등이 있으며 흔히 사용되는 단순 희석제인 물, 리퀴드 파라핀 이외에 여러 가지 부형제, 예를 들면 습윤제, 감미제, 방향제, 보존제 등이 포함될 수 있다. 비경구 투여를 위한 제제에는 멸균된 수용액, 비수성용제, 현탁제, 유제, 동결건조제제, 좌제 등이 포함된다. 비수성용제, 현탁제로는 프로필렌글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 올리브오일과 같은 식물성 기름, 에틸올레이트와 같은 주사 가능한 에스테르 등이 사용될 수 있다. 좌제의 기재로는 위텝솔(witepsol), 마크로골, 트윈(tween) 61, 카카오지, 라우린지, 글리세로제라틴 등이 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 약제학적 조성물은 경구적으로(예를 들면, 복용 또는 흡입) 또는 비경구적으로(예를 들면, 주사, 침착, 이식, 좌약) 투여될 수 있으며, 주사는 예를 들면, 정맥주사, 피하주사, 근육내주사 또는 복강내주사일 수 있다. 본 발명에 따른 약제학적 조성물은 투여 경로에 따라, 정제, 캡슐제, 과립제, 파인 서브틸래 (fine subtilae), 분제, 설하 정제, 좌약, 연고, 주사제, 유탁액제, 현탁액제, 시럽제, 분무제 등으로 제형화될 수 있다. 상기 여러 가지 형태의 본 발명에 따른 약제학적 조성물은 각 제형에 통상적으로 사용되는 약제학적으로 허용되는 담체(carrier)를 사용하여 공지기술에 의해 제조될 수 있다. 약제학적으로 허용되는 담체의 예는 부형제, 결합제, 붕해제(disintegrating agent), 윤활제, 방부제, 항산화제, 등장제(isotonic agent), 완충제, 피막제, 감미제, 용해제, 기제(base), 분산제, 습윤제, 현탁화제, 안정제, 착색제 등을 포함한다.
본 발명에 따른 약제학적 조성물은 약제의 형태에 따라 다르지만, 본 발명의 화합물 (HMG-CoA 환원효소 저해제)을 약 0.01 내지 95 중량%로 포함한다.
본 발명에 따른 약학조성물의 유효성분인 HMG-CoA 환원효소 저해제의 사용량은 환자의 나이, 성별, 체중, 질환에 따라 달라질 수 있으나, 0.001 내지 100mg/kg으로, 바람직하게는 0.01 내지 10mg/kg을 일일 1회 내지 수회 투여할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 HMG-CoA 환원효소 저해제의 투여량은 투여경로, 질병의 정도, 성별, 체중, 나이 등에 따라서 증감될 수 있다. 따라서, 상기 투여량은 어떠한 면으로든 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.
상기 약학조성물은 쥐, 생쥐, 가축, 인간 등의 포유동물에 다양한 경로로 투여될 수 있다. 투여의 모든 방식은 예상될 수 있는데, 예를 들면, 경구, 직장 또는 정맥, 근육, 피하, 기관지내 흡입, 자궁내 경막 또는 뇌혈관내 (intracerebroventricular) 주사에 의해 투여될 수 있다.
본 발명의 조성물은 난청의 예방 또는 치료 효과를 위하여 단독으로, 또는 수술, 호르몬 치료, 약물 치료 및 생물학적 반응 조절제를 사용하는 방법들과 병용하여 사용할 수 있다.
본 발명은 다른 관점에서, HMG-CoA 환원효소(reductase) 저해제를 유효성분으로 함유하는 조성물을 투여하는 단계를 포함하는 난청의 치료 방법에 관한 것이다.
본 발명은 또 다른 관점에서, HMG-CoA 환원효소(reductase) 저해제를 유효성분으로 함유하는 조성물을 난청의 치료에 사용하는 용도를 제공한다.
본 발명은 또 다른 관점에서, 상기 HMG-CoA 환원효소 저해제를 함유하는 조성물을 포함하는 정제에 관한 것이다.
본 발명에 있어서, 상기 정제는 코팅된 형태인 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명은 또 다른 관점에서, 상기 HMG-CoA 환원효소 저해제를 함유하는 조성물을 포함하는 정제를 투여하는 단계를 포함하는 난청의 치료 방법에 관한 것이다.
본 발명은 또 다른 관점에서, 상기 HMG-CoA 환원효소 저해제를 함유하는 조성물을 포함하는 정제를 난청의 치료에 사용하는 용도를 제공한다.
또한, 본 발명은 HMG-CoA 환원효소(reductase) 저해제를 유효성분으로 함유하는 난청 예방 또는 개선용 식품 조성물에 관한 것이다.
상기 식품 조성물은 분말, 과립, 정제, 캡슐, 시럽 또는 음료의 형태로 제공될 수 있으며, 상기 건강식품은 유효성분인 HMG-CoA 환원효소 저해제 이외에 다른 식품 또는 식품 첨가물과 함께 사용되고, 통상적인 방법에 따라 적절하게 사용될 수 있다. 유효성분의 혼합양은 그의 사용 목적 예를 들어 예방, 건강 또는 치료적 처치에 따라 적합하게 결정될 수 있다.
상기 식품 조성물에 함유된 HMG-CoA 환원효소 저해의 유효용량은 상기 약학조성물의 유효용량에 준해서 사용할 수 있으나, 건강 및 위생을 목적으로 하거나 또는 건강 조절을 목적으로 하는 장기간의 섭취의 경우에는 상기 범위 이하일 수 있으며, 유효성분은 안전성 면에서 아무런 문제가 없기 때문에 상기 범위 이상의 양으로도 사용될 수 있음은 확실하다.
상기 식품 조성물의 종류에는 특별한 제한이 없고, 예로는 육류, 소세지, 빵, 쵸코렛, 캔디류, 스넥류, 과자류, 피자, 라면, 기타 면류, 껌류, 아이스크림류를 포함한 낙농제품, 각종 스프, 음료수, 차, 드링크제, 알콜 음료 및 비타민 복합제 등을 들 수 있다.
실시예
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.
실시예 1: 인비보 (in-vivo) 실험을 위한 당뇨마우스 모델 확립
총 68마리 C57/BL6J 수컷 마우스를 정상군 (15 마리)과 당뇨유도군 (53 마리)으로 분류하였다. 모든 마우스에 청성뇌간반응 (Auditory brainstem response; ABR) 사전 청력검사를 시행하여 선천적 비정상 청력을 가진 마우스는 배제하였다. TDT ABR 기기를 이용하여 16 kHz, 32 kHz의 단음 (tone burst)을 주어 웨이브 V의 파형이 나오는 최소자극 음 크기 (dB)를 청력역치로 판정하였다. 0, 8, 16 주 동안 약물투여 전 당뇨 유도과정 및 약물투여 후 실험군과 대조군의 청력을 측정하여 난청발생 및 난청예방 효과를 비교 분석하고 통계적 유의성을 확인하였다.
당뇨매개성 난청 동물모델은 60 % 고지방 (High fat) 사료와 30 % 과당 (fructose)이 함유된 물을 12 주간 공급하며 사육하여 당뇨를 유도하였다. 12주 동안 2주 1회 혈당 측정 및 포도당 내성 (glucose tolerance), 인슐린 내성 (insulin tolerance)을 테스트하고, 매주 몸무게 측정, 주 2회 Food/water 섭취 효율 시험을 수행하여 당뇨모델을 확립하였다. 당뇨 유도시 혈당 220mg/dl 이상, 인슐린/포도당 저항성의 통계적 유의성, 청력 이상 여부에 따라 당뇨 및 당뇨매개성 난청여부를 판정하여 선별기준에 부적합한 개체를 배제 후 최종 30마리를 실험군과 대조군으로 재분류하였다.
실험군은 아토르바스타틴 (20 mg/kg) 그룹 15마리와 대조군 vehicle (DMSO+normal saline) 15마리로 각각 분류하였으며, 2일 1회 5주간 복강내 투여하여 사용하였다. 약물투여 기간 중 체중, Food 섭취 효율 시험을 수행하였으며, 투여기간 종료 직전 청력검사, 혈당 측정, 포도당 및 인슐린 내성 테스트를 수행하였다.
실시예 2: 당뇨마우스 모델에서 청력변화 및 당뇨유도 확인
마우스에 60 % 고지방 (High fat) 사료와 30 % 과당 (fructose)이 함유된 물을 12 주간 공급하여 사육하면서 당뇨를 유도하는 과정 중, 8주차에 청성뇌간반응 (auditory brainstem response; ABR)을 시험하였다. 그 결과, 16KHz, 32KHz 마우스 양쪽 귀 청력역치가 모두 통계적으로 유의하게 증가하여 청력저하가 뚜렷하게 관찰되었다 (도 2A).
그 다음, 당뇨 유도 12주차 당뇨 마우스모델의 체형 크기, 체중, 혈당, 포도당 저항성 및 인슐린 저항성을 측정하였다. 그 결과, 크기 및 체중은 3주 후부터 통계적으로 유효한 차이를 보이며 증가했으며 (도 2B 및 2C), 혈당 (도 2D), 내당능 (도 2E) 그리고 인슐린저항성 (도 2F)이 정상그룹에 비해 유의한 차이를 나타내는 것으로 관찰되었다.
이러한 결과는 마우스가 최종 당뇨가 유도된 것으로 판정할 수 있으며, 결과적으로 고지방/과당식이 당뇨 마우스모델에서 당뇨에 의해 청력감소가 동반된다는 것을 확인할 수 있었다.
실시예 3: 당뇨마우스 모델에 아토르바스타틴 투여 전, 후 청력변화 및 당뇨개선 확인
고지방/과당식이 12주차 당뇨판정 마우스에 5주간 2일 1회 아토르바스타틴 (20 mg/kg)을 복강 내 투여한 실험군과 normal saline을 투여한 대조군의 청성뇌간반응 (auditory brainstem response; ABR)을 시험하였다.
그 결과, 대조군의 16KHz, 32KHz 양쪽 귀 청력역치가 8주차에 비해 평균 약 10kHz 증가한 반면, 아토르바스타틴을 투여한 실험군은 8주차와 유사한 청력역치 값으로 관찰되었다 (도 3A). 즉, 아토르바스타틴을 투여한 실험군이 대조군에 비해 당뇨에 의해 유도된 청력저하가 억제되는 것을 알 수 있다.
또한, 12주차 당뇨판정 마우스에 아토르바스타틴을 투여한 실험군 및 대조군에서 체중, 혈당, 포도당 저항성 및 인슐린 저항성을 측정하였다. 그 결과, 체중 감소와 더불어 혈당 및 내당능 그리고 인슐린저항성이 유의하게 개선되는 것으로 관찰되었다 (도 3B, 3C, 3D 및 3E). 모든 통계적 유의성은 SPSS 프로그램의 One-Way ANOVA 및 student T-test를 실시하여 분석하였다.
이러한 결과는 아토르바스타틴 복용군은 비복용군에 비해 당뇨 개선과 당뇨에 의한 청력저하를 동시에 막는 것을 나타낸다.
실시예 4: 포화지방산 팔미테이트에 의한 청각세포의 세포사멸
고지방/과당식이 즉, 비만을 통한 당뇨마우스 모델을 대체할 세포실험 모델은 비만과정에 과도하게 증가되는 지방합성과정 중간산물인 포화지방산 팔미테이트 (palmitate)에 의한 세포독성 실험모델을 고안하였다. 중요 청각기능을 담당하는 청각세포주 (HEI-OC1; House-Ear Institute-organ of Corti 1)를 사용하였으며, 당뇨매개성 난청 세포주 모델은 팔미테이트 (palmitate)를 처리하여 사용하였다.
세포사멸을 평가하기 위해, 청각세포주인 HEI-OC1 세포에 팔미테이트 200-800 μM 농도별 처리하여 24시간 후 PI (Propidium iodide) 염색과 세포형태를 분석하였다. 그 결과, 팔미테이트 농도 200 μM 부터 세포의 형태 변화와 더불어 세포사멸이 야기되며 농도가 증가할수록 그 현상이 더욱 뚜렷한 것으로 나타났다 (도 4A). 또한, 세포사멸 기전 분석을 통해 세포독성에 의한 세포사가 유도되는 것을 분석한 결과, 절단된 카스파제-3와 PARP 단백질이 증가하는 것을 확인할 수 있었으며 (도 4B), 반면, 세포생존에 중요 단백질로 알려진 AKT 단백질의 인산화는 감소하는 것을 알 수 있었다 (도 4C).
종합적으로, 팔미테이트는 세포생존 관련 AKT 단백질의 인산화를 감소시키고 세포사멸 기전을 활성화시켜 세포사멸을 유도함으로써, 고지방/과당식이 당뇨모델에서 청력의 감소는 과도한 지방산합성으로 축적되는 중간산물인 포화지방산 팔미테이트가 청력기관에 독성을 야기해 결과적으로 청각기관의 기능감소를 초래할 수 있음을 시사한다.
실시예 5: 팔미테이트에 의해 야기되는 세포사멸 과정에서 아토르바스타틴의 효과
팔미테이트에 의한 청각세포주 (HEI-OC1) 세포독성 및 세포생존능을 WST-1 분석을 통해 정량화한 결과, 팔미테이트 100, 200, 400 μM 농도별 처리하여 24시간 후 각각 약 20-40 %의 세포사멸이 관찰되었다. 또한, 아트로바스타틴 250, 500, 1000 nM 각각 단독 처리 시에는 세포독성이 나타나지 않았다 (도 5A).
팔미테이트의 세포독성으로부터 아토르바스타틴의 기능을 평가하기 위해, 아트로바스타틴을 농도별로 전처리하고 팔미테이트를 농도별로 후처리 하였다.
그 결과, 팔미테이트 단독 처리에서 관찰되었던 세포사멸이 유의하게 억제되는 것을 관찰하였다 (도 5A). 또한, 아토르바스타틴은 세포생존 단백질 AKT의 인산화를 증가시키며 (도 5B), 팔미테이트 처리에 의해 AKT 단백질 인산화 감소를 억제하는 것을 확인하였다 (도 5C). 더불어, 아토르바스타틴의 세포보호 효과 및 에너지대사에 대한 영향을 ATP detection luminescence로 평가한 결과, 아토르바스타틴은 팔미테이트에 의한 세포사멸 억제뿐 아니라 미토콘드리아 에너지 (ATP) 생성을 유지시켜 세포생존에 필수적인 에너지생성 대사과정을 유지시켜 주는 것을 알 수 있었다 (도 5D).
팔미테이트의 세포독성 및 세포사멸 효과와 아토르바스타틴의 세포보호 효과는 정량적 수치화를 통해 통계적 유의성을 student T-test를 실시하여 분석하였다.
이러한 결과를 통해, 당뇨모델 동물실험에서 보여준 아토르바스타틴의 청력보호 효과가 청각기관 구성세포의 세포사멸 억제, 세포생존에 중요한 단백질의 활성화 및 에너지생성 대사과정 유지를 통한 청력감소 억제에 의한 것임을 알 수 있었다.
실시예 6: 아토르바스타틴 투여 및 비투여 당뇨마우스 모델 와우의 형태학적 분석
실시예 1에서 확립한 당뇨마우스모델 와우의 기저 중간 회전 (16KHz) 부위의 청각세포 (cochlear hair cell) 및 측벽 (lateral wall)의 섬유세포 (fibrocyte), 나선신경절 세포 (spiral ganglion cell)의 손상을 H & E (Hematoxylin and eosin) 염색 및 면역염색법 (Immunohistochemistry)으로 평가하였다.
6-1: 청각세포 분석
아토르바스타틴 투여 및 비투여 당뇨마우스의 와우의 청각세포의 형태를 살펴본 결과, 정상마우스와 같이 형태학적 변형은 일어나지 않았다 (도 6A 상단).
다음으로, 면역염색법 (Immunohistochemistry)을 통해 청각세포를 관찰한 결과, 정상마우스에 비해 당뇨마우스에서 활성산소의 한 종류인 과산화물음이온 (superoxide anion)의 표지자인 dihydroethidium (DHE)가 강하게 발현되어 청각 외유모세포 (outer hair cell), 내유모세포 (inner hair cell), 지지세포 (supporting cell) 및 청신경 섬유 (auditory nerve fiber)가 활성산소로 인해 지속적인 손상을 받고 있는 것으로 확인되었다 (도 6A 중간).
그러나, 아토르바스타틴을 투여한 마우스에서는 정상마우스와 같이 활성산소가 감소되어 있는 것으로 확인되었다. 즉, 아토르바스타틴이 외유모세포 (outer hair cell), 내유모세포 (inner hair cell), 지지세포 (supporting cell) 및 청신경 섬유 (auditory nerve fiber)를 활성산소로 인한 손상으로부터 보호하는 것을 알 수 있었다 (도 6A 중간).
6-2: 나선신경절 세포 분석
나선신경절 세포 (spiral ganglion cell)를 H & E 염색을 통해 분석하였다.
당뇨마우스는 정상마우스에 비해 핵 형태 변화와 세포 사이즈가 커져 있으며, 아트로바스타틴 투여 마우스에서는 세포 사이즈는 정상군에 비해 커져 있으나 세포핵 형태변화는 거의 없는 것으로 관찰되었다. 즉, 당뇨마우스에서는 나선신경절 세포의 기능저하와 세포사가 진행되는 것을 알 수 있었다 (도 6B 상단).
이를 증명하기 위해, 세포사멸의 대표적인 표지자인 Terminal deoxynucleotidyl transferase dUTP nick end labeling (TUNEL)을 사용하여 면역염색법을 실시한 결과, 당뇨마우스의 나선신경절 세포의 세포핵에서 TUNEL이 아주 높게 관찰되었으며, 아토르바스타틴 투여 시 이러한 현상이 감소되는 것을 확인하였다. 즉, 아트로바스타틴이 당뇨로 인한 나선신경절 세포사멸을 억제하는 것을 알 수 있었다 (도 6 B 중간).
6-3: 와우 내 측벽
와우 내 측벽 (lateral wall)의 측벽의 혈관조 (stria vascularis)세포를 H & E 염색을 통해 분석하였다.
당뇨마우스는 와우 내 측벽의 혈관 조 (stria vascularis)를 구성하는 세포들의 사이즈가 커져 혈관조 조직 자체가 비대해져 있으며, 아토르바스타틴 투여 마우스에서는 이러한 현상이 관찰되지 않았다 (도 6C 상단).
마찬가지로 세포사멸 대표적 표지자인 TUNEL을 이용한 면역염색법을 실시한 결과, 당뇨마우스는 비대해진 혈관조 세포에서 TUNEL 발현이 높게 나타나 세포사멸이 일어나고 있음을 알 수 있었으며, 아트로바스타틴 투여한 마우스에서는 세포사멸이 현저히 억제되는 것을 확인할 수 있었다 (도 6C 중간).
결론적으로, 당뇨마우스의 청력감소는 활성산소로 인한 청각세포 (cochlear hair cell)의 손상 및 기능저하, 나선신경절 세포 (spiral ganglion cell)의 세포사멸 및 측벽 (lateral wall)의 측벽의 혈관조 (stria vascularis) 세포의 세포사멸에 기인하는 것을 알 수 있었다. 즉, 이러한 원인으로 청력 (ABR) 저하가 야기되어 난청이 유발되는 것으로 볼 수 있다.
그러나, 아토르바스타틴을 투여한 마우스에서는 상기 손상들을 효과적으로 막아주는 것을 확인하였다. 따라서, 아토르바스타틴 투여 시 상기 활성산소로 인한 청각세포 (cochlear hair cell)의 손상 및 기능저하, 나선신경절 세포 (spiral ganglion cell)의 세포사멸 및 측벽 (lateral wall)의 측벽의 혈관조 (stria vascularis) 세포의 세포사멸 등을 억제하여 청력을 보존하고 청력저하를 방지하는 것을 알 수 있었다.
실시예 7: 활성산소로 인한 청각세포의 손상 및 기능저하에 대한 아토르바스타틴의 효과
청각세포주 (HEI-OC1)에 팔미테이트를 처리한 실험군에서 대조군에 비해 세포 내 활성산소가 높은 수준으로 발생하는 것을 활성산소 표지자인 2',7'-dichlorofluorescin diacetate (DCFDA) 염색을 통해 관찰하였으며, 팔미테이트와 아토르바스타틴을 같이 처리할 경우에는 통계적으로 유의하게 활성산소 발생이 억제되는 것을 확인하였다 (도 7A).
또한, 팔미테이트에 의한 세포사멸에 아토르바스타틴의 효과를 조사하기 위해 팔미테이트를 처리한 청각세포주를 이용하여 나선신경절 세포(spiral ganglion cell) 및 측벽 (lateral wall)의 측벽의 혈관조 (stria vascularis)세포에서 기 관찰한 세포사멸 표지자인 TUNEL 면역염색법을 실시하여 형광현미경으로 관찰하여 정량화를 하였다.
그 결과, 팔미테이트를 처리하면 대조군에 비해 세포사멸이 야기되어 TUNEL 염색 세포 수가 증가하는 것을 확인하였으며, 팔미테이트와 아토르바스타틴을 같이 처리한 실험군에서는 통계적으로 유의하게 TUNEL 염색 세포 수가 감소하는 것을 확인하였다 (도 7B).
본 발명에 따른 HMG-CoA 환원효소(reductase) 저해제를 포함하는 약학 조성물은 당뇨에 의해 유발된 청각세포의 사멸을 억제하므로, 당뇨매개성 감각신경계 난청의 예방 또는 치료제로 매우 유용하다.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
Claims (12)
- HMG-CoA 환원효소(reductase) 저해제를 유효성분으로 함유하는 난청 예방 또는 치료용 약학 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 HMG-CoA 환원효소(reductase) 저해제는 아토르바스타틴 (atorvastatin), 플루바스타틴 (fluvastatin), 로바스타틴 (lovastatin), 피타바스타틴 (pitavastatin), 프라바스타틴 (pravastatin), 로수바스타틴 (rosuvastatin) 및 심바스타틴 (simvastatin)으로 구성된 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 약학 조성물.
- 제2항에 있어서, 상기 HMG-CoA 환원효소(reductase) 저해제는 아토르바스타틴 (atorvastatin)인 것을 특징으로 하는 약학 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 난청은 감각신경성 난청인 것을 특징으로 하는 약학 조성물.
- 제4항에 있어서, 상기 감각신경성 난청은 당뇨에 의해 유발된 당뇨매개성 난청인 것을 특징으로 하는 약학 조성물.
- 제4항에 있어서, 상기 감각신경성 난청은 내이의 유모세포 및 주변조직의 손상에 기인한 것을 특징으로 하는 약학 조성물.
- 제1항에 있어서, 청각세포의 세포사멸 억제, AKT 인산화 증가 또는 ATP 생성을 유지시키는 것을 특징으로 하는 약학 조성물.
- 제1항에 있어서, 인슐린 저항성 (insulin tolerance) 또는 당내성 (glucose tolerance)을 감소시키는 것을 특징으로 하는 약학 조성물.
- 제1항에 있어서, 약학적으로 허용되는 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 약학 조성물.
- 제9항에 있어서, 첨가제는 부형제, 결합제, 활택제, 윤활제, 붕해제, 감미제, 향미제 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 약학 조성물.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 조성물을 포함하는 정제.
- 제11항에 있어서, 상기 정제는 코팅된 형태인 것을 특징으로 하는 정제.
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