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JP2007161688A - Cartilage formation promoter - Google Patents

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JP2007161688A
JP2007161688A JP2005363793A JP2005363793A JP2007161688A JP 2007161688 A JP2007161688 A JP 2007161688A JP 2005363793 A JP2005363793 A JP 2005363793A JP 2005363793 A JP2005363793 A JP 2005363793A JP 2007161688 A JP2007161688 A JP 2007161688A
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JP
Japan
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cartilage
raw material
collagen
proteoglycan
material component
Prior art date
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Pending
Application number
JP2005363793A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yukio Kato
幸夫 加藤
Kiyomasa Honda
清昌 本田
Takeshi Kawamoto
健 河本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hiroshima University NUC
Two Cells Co Ltd
Original Assignee
Hiroshima University NUC
Two Cells Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hiroshima University NUC, Two Cells Co Ltd filed Critical Hiroshima University NUC
Priority to JP2005363793A priority Critical patent/JP2007161688A/en
Publication of JP2007161688A publication Critical patent/JP2007161688A/en
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  • Acyclic And Carbocyclic Compounds In Medicinal Compositions (AREA)
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a chondrogenesis promoter useful for promoting bone extension, treating and ameliorating arthritis, etc. <P>SOLUTION: The chondrogenesis promoter comprises a II type collagen biosynthetic raw material component and a proteoglycan biosynthetic raw material component and is administered just before sleeping-four hours before sleeping. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、骨の伸長障害、関節症、関節炎、軟骨外傷、骨折などの軟骨及び骨疾患の治療及び/又は改善に有用な軟骨生成促進剤に関する。   The present invention relates to a cartilage production promoter useful for treatment and / or improvement of cartilage and bone diseases such as bone elongation disorder, arthropathy, arthritis, cartilage trauma, and fracture.

骨の伸長は、成長板軟骨の細胞増殖、細胞外マトリックス合成、石灰化を経て起こる。また関節の健康又は再生には、関節軟骨のマトリックス合成が必要である。これら軟骨の細胞外マトリックス(extracellular matrix, ECM)の主成分は、II型コラーゲンとアグリカン(プロテオグリカン)であり、軟骨細胞によりII型コラーゲンとアグリカンコア蛋白遺伝子の発現、翻訳後修飾を経て大量に生合成され分泌される。かかる観点から、関節炎等の症状改善の目的で、これら軟骨の細胞外マトリックスの材料となる成分、例えばコンドロイチン硫酸やマンノーサミンを配合した健康食品や薬剤等が用いられている。
Nature, 195:82-83, 1962 Nature, 202:906-907, 1964
Bone elongation occurs through cell proliferation of growth plate cartilage, extracellular matrix synthesis, and calcification. In addition, joint cartilage matrix synthesis is required for joint health or regeneration. The main components of the extracellular matrix (ECM) of these cartilages are type II collagen and aggrecan (proteoglycan), which are produced in large quantities through the expression and post-translational modification of type II collagen and aggrecan core protein genes by chondrocytes. Synthesized and secreted. From this point of view, for the purpose of improving symptoms such as arthritis, health foods and drugs containing ingredients such as chondroitin sulfate and mannosamine are used as materials for the extracellular matrix of cartilage.
Nature, 195: 82-83, 1962 Nature, 202: 906-907, 1964

しかし、従来の軟骨の生成を促進するための関節炎治療剤の有効性は低く、より有効な薬剤又は食品の開発が望まれている。
従って、本発明の目的は、骨の伸長障害、関節症、関節炎、軟骨外傷、骨折などの軟骨及び骨疾患の治療及び/又は改善に有用な軟骨生成促進剤を提供することにある。
However, the effectiveness of conventional arthritis therapeutic agents for promoting cartilage production is low, and the development of more effective drugs or foods is desired.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a cartilage production promoter useful for the treatment and / or improvement of cartilage and bone diseases such as bone elongation disorder, arthropathy, arthritis, cartilage trauma, and fracture.

そこで本発明者は、サーカディアンリズム(概日リズム)、すなわち、ほとんどの生物が有する地球の自転周期にほぼ等しい内因性の約24時間のリズムに着目した。血圧、体温、ホルモンなど多くの生体機能に日内変動が認められており、その遺伝子レベルでの解明が進みつつある。軟骨においても、コラーゲン合成、プロテオグリカン合成及び細胞分裂に概日リズムがあることが示唆されている(非特許文献1及び2)が、組織学的検討あるいは前駆体の取り込み実験が中心であり、定量的な評価が困難であり、さらに遺伝子レベルでの解析はなされておらず、しかも研究(論文)ごとに実験条件/動物が異なるために、コラーゲン合成、プロテオグリカン合成及び細胞分裂の概日リズムの位相を比較することができなかった。
そこで、本発明者は、同一条件で飼育したラットを用いて、軟骨成長板でコラーゲン合成、プロテオグリカン合成及び細胞分裂に関与する全遺伝子を含む概日リズム遺伝子を網羅的にかつ同時に解析した。その結果、軟骨成長板では、他の組織とは異なる独自の末梢時計系をもっており、II型コラーゲン及びその関連遺伝子、プロテオグリカン及びその関連遺伝子が概日リズムを有し、それらは同時間帯に遺伝子発現がピークとなることを見出した。そしてさらに検討したところ、II型コラーゲン関連遺伝子及びプロテオグリカン関連遺伝子の発現がピークになる時間帯に、II型コラーゲン及びプロテオグリカンの生合成原料となる成分が十分に高い血中濃度になるようにこれらの材料を投与すれば、軟骨の生成が顕著に促進されることを見出し、本発明を完成した。
Therefore, the present inventor has paid attention to circadian rhythm, that is, an intrinsic rhythm of about 24 hours that is almost equal to the rotation period of the earth of most living things. Circadian fluctuations have been observed in many biological functions such as blood pressure, body temperature, and hormones, and elucidation at the gene level is progressing. In cartilage, it is suggested that there is a circadian rhythm in collagen synthesis, proteoglycan synthesis and cell division (Non-Patent Documents 1 and 2). Assessment is difficult, and further analysis at the genetic level has not been made, and the experimental conditions / animals differ from study to study (thesis), so the phase of circadian rhythms of collagen synthesis, proteoglycan synthesis and cell division Could not be compared.
Therefore, the present inventor comprehensively and simultaneously analyzed circadian rhythm genes including all genes involved in collagen synthesis, proteoglycan synthesis and cell division in a cartilage growth plate using rats reared under the same conditions. As a result, the cartilage growth plate has a unique peripheral clock system different from other tissues, and type II collagen and its related genes, proteoglycan and its related genes have circadian rhythms, and they are genes in the same time zone. It was found that expression reached a peak. Then, further investigation revealed that these components were used so that the components used as biosynthetic raw materials for type II collagen and proteoglycan were at a sufficiently high blood concentration at the time when the expression of type II collagen and proteoglycan related genes peaked. It was found that administration of the material significantly promotes cartilage production, and the present invention was completed.

すなわち、本発明は、II型コラーゲン生合成原料成分及びプロテオグリカン生合成原料成分を含有する、就寝直前〜4時間前に投与するための軟骨生成促進剤を提供するものである。   That is, the present invention provides a cartilage production promoter for administration from immediately before going to bed to 4 hours before, containing a type II collagen biosynthetic raw material component and a proteoglycan biosynthetic raw material component.

本発明の軟骨生成促進剤を就寝直前〜4時間前に投与すれば、II型コラーゲン生合成原料とプロテオグリカン生成分原料との両方が就寝後2時間後には十分に血中濃度が高くなっているため、軟骨のサーカディアンリズムにより、II型コラーゲンの生合成とプロテオグリカンの生合成が同時期に効率的に行なわれる結果、軟骨の生成が顕著に促進される。従って、本発明の軟骨生成促進剤によれば、骨の伸長障害、関節症、関節炎、軟骨外傷、骨折などの軟骨及び/又は骨疾患の症状を改善することができる。   If the cartilage formation promoter of the present invention is administered immediately before bedtime to 4 hours before bedtime, both the type II collagen biosynthesis raw material and the proteoglycan production raw material have sufficiently high blood concentrations after two hours after bedtime. Therefore, the circadian rhythm of cartilage efficiently promotes the biosynthesis of type II collagen and proteoglycan at the same time, thereby significantly promoting the production of cartilage. Therefore, according to the cartilage production promoter of the present invention, symptoms of cartilage and / or bone diseases such as bone elongation disorder, arthropathy, arthritis, cartilage trauma, and fracture can be improved.

本発明の軟骨生成促進剤は、II型コラーゲン生合成原料成分とプロテオグリカン生合成原料成分とを含有するものである。軟骨を構成する細胞外マトリックスの主要成分は、II型コラーゲンとプロテオグリカンであり、これらの両者の生成が促進されてはじめて十分に軟骨の生成が促進される。そして、後記実施例に示すように、軟骨成長板におけるII型コラーゲン、プロリン水酸化酵素、リシルオキシダーゼ(コラーゲンの架橋に必要)とプロテオグリカンの遺伝子の発現のサーカディアンリズムは同調(同位相を示す)しているからである。さらに本発明は、成長板でのII型コラーゲンとアグリカン合成のリズムがこれまでの報告であったヒトで夜に成長する骨伸長のリズムとも合致していること、石灰化に関与する遺伝子であり、リン酸輸送体であるPit1とアンキローシス遺伝子もやや遅れた概日リズムをもつことから、カルシウムとリン酸をも同時に配合することにより、軟骨形成以後の石灰化をも支持できることを見出した。   The cartilage production promoter of the present invention contains a type II collagen biosynthesis raw material component and a proteoglycan biosynthesis raw material component. The main components of the extracellular matrix constituting cartilage are type II collagen and proteoglycan, and the production of cartilage is fully promoted only when the production of both is promoted. As shown in the examples below, the circadian rhythm of the expression of type II collagen, proline hydroxylase, lysyl oxidase (necessary for collagen cross-linking) and proteoglycan gene in the cartilage growth plate is synchronized (shows the same phase). Because. Furthermore, the present invention is a gene involved in calcification that the rhythm of type II collagen and aggrecan synthesis in the growth plate is consistent with the rhythm of bone elongation that grows at night in humans, which has been reported so far. Since the phosphate transporter Pit1 and the ankylosis gene also have a slightly delayed circadian rhythm, we found that calcification after cartilage formation can be supported by combining calcium and phosphate simultaneously.

II型コラーゲン生合成原料成分としては、グリシン、プロリン、アラニン、グルタミン酸、アルギニン、アスパラギン酸及び必須アミノ酸から選ばれるアミノ酸、ビタミンC又はその誘導体、鉄又は鉄化合物、α−ケトグルタル酸、コラーゲン並びにゼラチンから選ばれる成分が挙げられる。   Type II collagen biosynthetic raw material components include amino acids selected from glycine, proline, alanine, glutamic acid, arginine, aspartic acid and essential amino acids, vitamin C or derivatives thereof, iron or iron compounds, α-ketoglutaric acid, collagen and gelatin The component chosen is mentioned.

このうち、前記アミノ酸はII型コラーゲンの主要構成アミノ酸であることから特に重要である。ここで必須アミノ酸には、バリン、イソロイシン、ロイシン、トレオニン、リシン、メチオニン、フェニルアラニン、トリプトファンがある。ビタミンCは、プロリンのヒドロキシル化に必要な還元剤である。ビタミンCの誘導体としては、ビタミンCのC1−C24脂肪酸エステル、ビタミンCのリン酸エステル、ビタミンCの金属塩等が挙げられる。鉄化合物としては、フマル酸第一鉄、硫酸第一鉄、クエン酸第一鉄ナトリウム等の二価鉄化合物が好ましい。鉄と、α−ケトグルタル酸はプロリンとリシンの水酸化に必要な化合物である。ゼラチンはコラーゲンの変成物質である。 Of these, the amino acid is particularly important because it is the main constituent amino acid of type II collagen. Here, essential amino acids include valine, isoleucine, leucine, threonine, lysine, methionine, phenylalanine, and tryptophan. Vitamin C is a reducing agent necessary for the hydroxylation of proline. Derivatives of vitamin C, C 1 -C 24 fatty acid esters of vitamin C, phosphorus acid esters of vitamin C, and metal salts such as vitamin C. As the iron compound, divalent iron compounds such as ferrous fumarate, ferrous sulfate, and ferrous sodium citrate are preferable. Iron and α-ketoglutaric acid are compounds necessary for hydroxylation of proline and lysine. Gelatin is a modified substance of collagen.

これらのII型コラーゲン生合成原料成分のうち、プロリン及びビタミンC又はその誘導体を配合するのがより好ましく、さらにプロリン、ビタミンC又はその誘導体、ダルタミン酸及びアルギニンを配合するのが好ましく、特にプロリン、ビタミンC又はその誘導体、グルタミン酸、アルギニン、アスパラギン酸、グリシン及び鉄化合物を配合するのが好ましい。   Of these type II collagen biosynthetic raw material components, it is more preferable to add proline and vitamin C or a derivative thereof, more preferably proline, vitamin C or a derivative thereof, dartamic acid and arginine, particularly proline, Vitamin C or a derivative thereof, glutamic acid, arginine, aspartic acid, glycine and an iron compound are preferably blended.

II型コラーゲン生合成原料成分は、合計量で本発明軟骨生成促進剤中に1〜80質量%、特に1〜50質量%含有するのが好ましい。   The total amount of the type II collagen biosynthesis raw material component is preferably 1 to 80% by mass, particularly 1 to 50% by mass in the cartilage formation promoter of the present invention.

プロテオグリカン生合成原料成分としては、コンドロイチン硫酸、コンドロイチン、N−アセチルグルコサミン、N−アセチルガラクトサミン、グルコース、グルコサミン、ガラクトース、グルクロン酸、マンノース、マンノーサミン、キシロース及び硫酸化合物から選ばれる成分が挙げられる。ここで硫酸化合物としては、硫酸マグネシウム等の金属硫酸塩が挙げられる。   Examples of the proteoglycan biosynthesis raw material component include components selected from chondroitin sulfate, chondroitin, N-acetylglucosamine, N-acetylgalactosamine, glucose, glucosamine, galactose, glucuronic acid, mannose, mannoseamine, xylose and sulfate compounds. Examples of the sulfuric acid compound include metal sulfates such as magnesium sulfate.

これらのプロテオグリカン生合成原料のうち、グルコサミンを配合するのが好ましく、さらにグルコサミン、グルクロン酸及びマンノーサミンを配合するのが好ましく、特にグルコサミン、グルクロン酸、マンノーサミン、キシロース、コンドロイチン硫酸及びグルコースを配合するのが好ましい。   Of these proteoglycan biosynthetic raw materials, it is preferable to mix glucosamine, more preferably glucosamine, glucuronic acid and mannosamine, particularly glucosamine, glucuronic acid, mannosamine, xylose, chondroitin sulfate and glucose. preferable.

プロテオグリカン生合成原料成分は、合計量で本発明軟骨生成促進剤中に1〜80質量%、特に1〜50質量%含有するのが好ましい。   The proteoglycan biosynthetic raw material component is preferably contained in a total amount in the cartilage formation promoter of the present invention in an amount of 1 to 80% by mass, particularly 1 to 50% by mass.

本発明者の研究から、骨成長板のコラーゲン合成とプロテオグリカン合成は、骨成長の概日リズムとも同調しているので、骨成長に必要なカルシウム化合物、リン酸化合物、ビタミンD又はその誘導体、その他のビタミンを同時に配合してもよい。ここでカルシウム化合物としては、炭酸カルシウム、リン酸水素カルシウム、乳酸カルシウム、グルコン酸カルシウム等、またカキ殻、貝類等由来の貝カルシウム、甲殻類、藻類、哺乳動物の骨や卵の殻などを原料としたものが挙げられる。リン酸化合物としては、リン酸、リン酸塩などが挙げられる。ビタミンD誘導体としては、セオカルシトール、カルシポトリオール、カルシトリオール、タカルシトール、マキサカルシトール、パリカルシトール、ファレカルシトール、活性型ビタミンD3等が挙げられる。その他のビタミンとしては、ビタミンKが挙げられる。これらの成分のうち、カルシウム化合物は本発明軟骨生成促進剤中に1〜50質量%、特に1〜20質量%含有するのが好ましい。リン酸化合物は0.1〜20質量%、特に0.1〜10質量%含有するのが好ましい。ビタミンD又はその誘導体は、0.00001〜1質量%、さらに0.00001〜0.1質量%含有するのが好ましい。 From the research of the present inventor, the collagen synthesis and proteoglycan synthesis of the bone growth plate are synchronized with the circadian rhythm of bone growth, so that calcium compounds, phosphate compounds, vitamin D or derivatives thereof necessary for bone growth, etc. These vitamins may be added at the same time. Here, as calcium compounds, raw materials such as calcium carbonate, calcium hydrogen phosphate, calcium lactate, calcium gluconate, shellfish calcium derived from oyster shells, shellfish, shellfish, algae, mammalian bones and egg shells, etc. Are listed. Examples of the phosphoric acid compound include phosphoric acid and phosphate. The vitamin D derivative, seocalcitol, calcipotriol, calcitriol, tacalcitol, maxacalcitol, paricalcitol, file Leka Cie Torr include active vitamin D 3 and the like. Vitamin K is mentioned as another vitamin. Among these components, the calcium compound is preferably contained in the present cartilage production promoter in an amount of 1 to 50% by mass, particularly 1 to 20% by mass. The phosphoric acid compound is preferably contained in an amount of 0.1 to 20% by mass, particularly 0.1 to 10% by mass. Vitamin D or a derivative thereof is preferably contained in an amount of 0.00001 to 1% by mass, more preferably 0.00001 to 0.1% by mass.

また本発明軟骨生成促進剤中には、軟骨の生成促進に関与する成分、例えばヒアルロン酸、あるいは他の多糖類、タンパク質を含有させることができる。さらに、マグネシウム、銅、ヨウ素、マンガン、セレン、亜鉛、クロム、モリブデンなど他のミネラル、その他のビタミン、クエン酸、砂糖、麦芽糖、イノシトール、ソルビトール、ポリフェノール類、カフェイン、香味料、果汁などを配合することができる。   The cartilage production promoter of the present invention can contain components involved in the promotion of cartilage production, such as hyaluronic acid, other polysaccharides, and proteins. In addition, other minerals such as magnesium, copper, iodine, manganese, selenium, zinc, chromium, molybdenum, other vitamins, citric acid, sugar, maltose, inositol, sorbitol, polyphenols, caffeine, flavoring, fruit juice, etc. can do.

後記実施例に示すように、軟骨成長板においては、II型コラーゲン及びプロテオグリカンの生合成遺伝子のサーカディアンリズムが同調しており、ラットにおいては明るくなってから2時間後にピークになる。ラットは、夜行性であるから、ヒトにおけるこのピークは、就寝2時間後に相当する。従って、本発明軟骨生成促進剤は、軟骨成長板におけるII型コラーゲン及びプロテオグリカン遺伝子の発現に関するサーカディアンリズムがピークになる就寝2時間後に、II型コラーゲン生合成原料成分及びアグリカン生合成原料成分の血中濃度が十分高くなっているように投与される。就寝2時間後にこれらの成分の血中濃度が十分高くなっているには、本発明軟骨促進剤は、就寝直前〜4時間前に投与するのが望ましい。この投与スケジュールは、従来の通常の投与スケジュールである、食後30分以内とは必ずしも一致しない。   As shown in the examples described later, in the cartilage growth plate, the circadian rhythms of the biosynthetic genes of type II collagen and proteoglycan are synchronized, and in the rat, it reaches a peak 2 hours after becoming bright. Since rats are nocturnal, this peak in humans corresponds to 2 hours after bedtime. Therefore, the present invention cartilage production promoter is the blood of the type II collagen biosynthetic raw material component and the aggrecan biosynthetic raw material component 2 hours after bedtime when the circadian rhythm relating to the expression of type II collagen and proteoglycan gene in the cartilage growth plate peaks. It is administered so that the concentration is sufficiently high. In order for the blood concentration of these components to be sufficiently high after 2 hours of bedtime, it is desirable to administer the cartilage promoter of the present invention immediately before bedtime to 4 hours before bedtime. This dosing schedule does not necessarily coincide with the conventional usual dosing schedule, which is within 30 minutes after a meal.

本発明軟骨生成促進剤は、経口投与用剤、注射用剤、坐剤、外用剤でもよいが、経口投与用剤が好ましい。経口投与用剤としては、例えば、錠剤、散剤、顆粒剤、丸剤、カプセル剤等の固形製剤の他に、液剤、シロップ剤、エリキシル剤、懸濁剤、乳剤等の液体製剤を挙げることができる。   The agent for promoting cartilage formation of the present invention may be an agent for oral administration, an agent for injection, a suppository, or an external agent, but an agent for oral administration is preferred. Examples of the agent for oral administration include liquid preparations such as liquids, syrups, elixirs, suspensions and emulsions in addition to solid preparations such as tablets, powders, granules, pills and capsules. it can.

また、本発明軟骨生成促進剤の投与形態は、前記有効成分の両者が一つの製剤に含まれていてもよいし、2種の有効成分が同時期に高い血中濃度になればよいのであるから、各有効成分が各々別の製剤に含まれていてもよい。例えばII型コラーゲン生合成原料成分を含む錠剤と、アグリカン生合成原料成分を含有する錠剤との組み合せでもよい。   In the administration form of the cartilage production promoter of the present invention, both of the active ingredients may be contained in one preparation, and the two active ingredients only need to have a high blood concentration at the same time. Therefore, each active ingredient may be contained in a separate preparation. For example, a combination of a tablet containing a type II collagen biosynthesis raw material component and a tablet containing an aggrecan biosynthesis raw material component may be used.

本発明軟骨生成促進剤は、医薬品として用いてもよく、健康食品、機能性食品、医薬部外品として用いてもよい。   The cartilage production promoter of the present invention may be used as a pharmaceutical, and may be used as a health food, functional food, or quasi drug.

本発明の軟骨生成促進剤は、前記有効成分に薬学的に許容される担体を配合し、前記各種製剤とすることができる。用いられる薬学的に許容される担体としては、例えば、結合剤、崩壊剤、溶解促進剤、滑沢剤、充填剤、賦形剤等を必要に応じて選択して用いることができる。   The cartilage production promoter of the present invention can be made into the above-mentioned various preparations by blending a pharmaceutically acceptable carrier with the active ingredient. As the pharmaceutically acceptable carrier to be used, for example, a binder, a disintegrant, a dissolution accelerator, a lubricant, a filler, an excipient and the like can be selected and used as necessary.

本発明軟骨生成促進剤は、II型コラーゲン生合成原料成分及びプロテオグリカン生合成原料成分の合計量として、成人1日あたり0.1〜150g、さらに0.3〜50gを前記投与時期に投与するのが好ましい。   The present invention cartilage production promoter is administered at a dose of 0.1 to 150 g, further 0.3 to 50 g per adult day as the total amount of type II collagen biosynthetic raw material component and proteoglycan biosynthetic raw material component. Is preferred.

次に実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれら何ら限定されるものではない。   EXAMPLES Next, although an Example is given and this invention is demonstrated in detail, this invention is not limited to these at all.

(実施例1)
6週齢雄SDラットを明暗条件下(LD、明:12時間、暗:12時間)で2週間飼育後、LDあるいは恒暗 (DD) 条件下で連続48時間、4時間おきにラット3匹を屠殺して肋軟骨成長板を採取し、トータルRNAを抽出した。次に、採取した全てのポイント(24ポイント)の成長板RNAサンプルをDNAマイクロアレー(GeneChip Rat Expression Array 230A/B:Affymetrix) にかけ解析を行い概日リズムを示す遺伝子を網羅的に同定した。概日リズムの有無はLD、DD条件における各遺伝子のmRNAレベルでのコサインカーブとの一致率及びLD、DDでのリズムの一致率に基づいて判定した。
Example 1
Six-week-old male SD rats are reared for 2 weeks under light / dark conditions (LD, light: 12 hours, dark: 12 hours), then 3 rats every 4 hours for 48 hours continuously under LD or constant darkness (DD) conditions. Was sacrificed, and a costal cartilage growth plate was collected and total RNA was extracted. Next, all collected points (24 points) of growth plate RNA samples were subjected to DNA microarray (GeneChip Rat Expression Array 230A / B: Affymetrix) and analyzed to comprehensively identify genes showing circadian rhythm. The presence or absence of circadian rhythm was determined based on the coincidence rate of cosine curve at the mRNA level of each gene under LD and DD conditions and the coincidence rate of rhythm in LD and DD.

その結果、概日リズムをもつ遺伝子が264遺伝子同定され、そのうち既知の遺伝子が109、マウスやヒトとのホモロジーから同定されたものが74、未知遺伝子が81に分類された。これらの中には、時計遺伝子であるBmal1、Per2、Dec2などのほか、転写因子、成長因子、細胞周期、細胞外基質、細胞内伝達などに関連した遺伝子が概日リズムを示した。また、これらのリズム遺伝子をピークタイムにより分類すると、ZT14、つまり暗くなってから2時間が経過した時間帯に最も多くの遺伝子がピークを示した。この時間は夜行性のラットにとり行動を開始し始めた時間を示している。一方、DNAマイクロアレーにより同定された軟骨基質関連遺伝子であるProlyl-4-hydroxylase 1 (P4ha1), Lysyl oxidase (Lox), MT-MMP1はZT2(就寝開始時)に発現のピークを示した(図1)。ZT2は、安静時(ヒトでは夜、ラットで昼)を意味しており、骨が安静時に成長するという観察と一致している。   As a result, 264 genes with circadian rhythm were identified, of which 109 were known, 74 were identified from homology with mice and humans, and 81 were unknown genes. Among these genes, genes related to transcription factors, growth factors, cell cycle, extracellular matrix, and intracellular transmission showed circadian rhythms, in addition to clock genes Bmal1, Per2, and Dec2. Moreover, when these rhythm genes were classified according to peak time, ZT14, that is, most genes showed a peak in the time zone when 2 hours passed after darkening. This time indicates the time at which the nocturnal rat started to act. On the other hand, Prolyl-4-hydroxylase 1 (P4ha1), Lysyl oxidase (Lox), and MT-MMP1, which are cartilage matrix-related genes identified by DNA microarray, showed expression peaks in ZT2 (at the beginning of bedtime) (Figure). 1). ZT2 means resting (night in humans, day in rats), consistent with the observation that bone grows at rest.

また、これらの遺伝子のなかで、分子時計系のコアフィードバックループを形成している数種類の時計遺伝子は、軟骨でも概日リズムを示した(図2)。しかし時計遺伝子以外では、軟骨の概日リズム遺伝子は、視交叉上核や肝臓の概日リズム遺伝子とはほとんど重複しなかった。つまり分子時計系は、各組織に共通であるものの、時計からのアウトプット遺伝子は組織特異的であることが示され、成長板では成長板独自の遺伝子が概日リズム発現していることが判明した。   Among these genes, several types of clock genes forming the core feedback loop of the molecular clock system also showed a circadian rhythm in cartilage (FIG. 2). However, other than the clock gene, the circadian rhythm gene of cartilage hardly overlapped with the circadian rhythm gene of the suprachiasmatic nucleus or liver. In other words, although the molecular clock system is common to each tissue, it has been shown that the output genes from the clock are tissue-specific, and the growth plate has its own circadian rhythm expression. did.

(実施例2)
実施例1において同定された264個の概日リズム遺伝子のなかで、既知遺伝子であり、かつリアルタイムPCR (Q-PCR)のプライマーとプローブ情報があるものに対して、Taq Man Low Density Custom Arrays もしくはTaq Man Gene expression assays (Applied Biosystems) を用いて定量的リアルタイムPCRでリズムの再確認を行った。同時に、DNAマイクロアレーでは概日リズムがあるとは判定されなかったけれど、LDもしくはDDで日内変動を示しかつ軟骨の増殖、分化において重要な役割を果たしている遺伝子の概日リズムも定量的リアルタイムPCRで検討を行った。
(Example 2)
Among the 264 circadian rhythm genes identified in Example 1, which are known genes and have real-time PCR (Q-PCR) primer and probe information, Taq Man Low Density Custom Arrays or The rhythm was reconfirmed by quantitative real-time PCR using Taq Man Gene expression assays (Applied Biosystems). At the same time, DNA microarrays were not determined to have circadian rhythms, but circadian rhythms of genes that show circadian variation in LD or DD and play an important role in cartilage growth and differentiation are also quantitative real-time PCR It was examined in.

その結果、DNAマイクロアレーの結果がリアルタイムPCRでも確認され、今回得られたDNAマイクロアレーの結果が信頼の高いものであることが示された(図2及び図3)。   As a result, the results of the DNA microarray were confirmed by real-time PCR, and the results of the DNA microarray obtained this time were shown to be highly reliable (FIGS. 2 and 3).

さらにリアルタイムPCRにより軟骨特異的な遺伝子であるAggrecan, Collagen type II にもZT2をピークとする概日リズムをもつことが判明した(図4及び表1)。また、実施例1で前述したProlyl-4-hydroxylase 1 (P4ha1)、Lysyl oxidase (Lox)、MT-MMP1もリアルタイムPCRにおいてDNAマイクロアレーの結果同様ZT2をピークとする概日リズムが確認された。よって、これらの結果から、軟骨マトリックス合成の概日リズムは転写/転写後の段階で制禦されていることが明らかになるとともに、これらの軟骨基質合成系関連遺伝子のmRNAのピークがZT2に集中していることが判明した。
一方、Aggrecan、Collagen type IIの分解作用をもつTimp3(図5)、Timp4も概日リズムを示したが、これらはZT14にピークを示したことから、軟骨基質の合成系及び分解系のピークの位相は約12時間のズレが生じていることが判明した。
Furthermore, it was found by real-time PCR that Aggrecan and Collagen type II, which are cartilage-specific genes, also have a circadian rhythm with a peak of ZT2 (FIG. 4 and Table 1). Further, Prolyl-4-hydroxylase 1 (P4ha1), Lysyl oxidase (Lox), and MT-MMP1 described in Example 1 were also confirmed to have a circadian rhythm with a peak at ZT2 in the real-time PCR, as a result of DNA microarray. Therefore, these results reveal that the circadian rhythm of cartilage matrix synthesis is controlled at the transcription / post-transcriptional stage, and the mRNA peaks of these cartilage matrix synthesis-related genes are concentrated in ZT2. Turned out to be.
On the other hand, Aggrecan, Collagen type II Timp3 (Fig. 5) and Timp4 also showed circadian rhythms, but these showed peaks in ZT14, indicating that the cartilage matrix synthesis and degradation system peaks. It was found that the phase was shifted by about 12 hours.

Figure 2007161688
Figure 2007161688

DNAマイクロアレーによる、軟骨基質関連遺伝子(Prolyl-4-hydroxylase 1、Lysyl oxidase及びMT-MMP1)のリズム発現を示す図である。It is a figure which shows the rhythm expression of a cartilage matrix related gene (Prolyl-4-hydroxylase 1, Lysyl oxidase, and MT-MMP1) by a DNA microarray. 成長板における時計遺伝子(Per2、DEC2、DBP、Cry1、Per3、DEC2、Rev-erbβ、Bmal1)のリズム発現を示す図である。It is a figure which shows the rhythm expression of the clock gene (Per2, DEC2, DBP, Cry1, Per3, DEC2, Rev-erbβ, Bmal1) in the growth plate. 時計遺伝子を除く他の遺伝子(Gilz、PSD-Zip10、TEF、Thrd、lgfbp5、Tgfα、Slc39a1、Gadd45α)のリズム発現を示す図である。It is a figure which shows the rhythm expression of other genes (Gilz, PSD-Zip10, TEF, Thrd, lgfbp5, Tgfα, Slc39a1, Gadd45α) excluding the clock gene. 軟骨基質関連遺伝子(Collagen typeII、Aggrecan、Prolyl-4-hydroxylase 1、Lysyl oxdase、MT-MMP1)のリアルタイムPCRにおけるリズム発現を示す図である。It is a figure which shows the rhythm expression in real-time PCR of a cartilage matrix related gene (Collagen typeII, Aggrecan, Prolyl-4-hydroxylase 1, Lysyl oxdase, MT-MMP1). Timp3のリズム発現を示す図である。It is a figure which shows the rhythm expression of Timp3.

Claims (6)

II型コラーゲン生合成原料成分及びプロテオグリカン生合成原料成分を含有する、就寝直前〜4時間前に投与するための軟骨生成促進剤。   An agent for promoting cartilage formation, which contains a type II collagen biosynthetic raw material component and a proteoglycan biosynthetic raw material component, for administration immediately before going to bed to 4 hours before sleep. II型コラーゲン生合成原料成分が、グリシン、プロリン、アラニン、グルタミン酸、アルギニン、アスパラギン酸及び必須アミノ酸から選ばれるアミノ酸、ビタミンC又はその誘導体、鉄又は鉄化合物、α−ケトグルタル酸、コラーゲン、並びにゼラチンから選ばれる成分である請求項1記載の軟骨生成促進剤。   Type II collagen biosynthetic raw material components are amino acids selected from glycine, proline, alanine, glutamic acid, arginine, aspartic acid and essential amino acids, vitamin C or derivatives thereof, iron or iron compounds, α-ketoglutaric acid, collagen, and gelatin The cartilage production promoter according to claim 1, which is a selected component. プロテオグリカン生合成原料成分が、コンドロイチン硫酸、コンドロイチン、N−アセチルグルコサミン、N−アセチルガラクトサミン、グルコース、グルコサミン、ガラクトース、グルクロン酸、マンノース、マンノーサミン、キシロース及び硫酸化合物から選ばれる成分である請求項1又は2記載の軟骨生成促進剤。   The proteoglycan biosynthetic raw material component is a component selected from chondroitin sulfate, chondroitin, N-acetylglucosamine, N-acetylgalactosamine, glucose, glucosamine, galactose, glucuronic acid, mannose, mannosamine, xylose and sulfate compounds. The cartilage formation promoter as described. さらに、リン酸化合物、カルシウム化合物、ビタミンD及びその誘導体から選ばれる成分を含有するものである請求項1〜3のいずれか1項記載の軟骨生成促進剤。   The cartilage formation promoter according to any one of claims 1 to 3, further comprising a component selected from a phosphate compound, a calcium compound, vitamin D and a derivative thereof. 経口投与用剤である請求項1〜4のいずれか1項記載の軟骨生成促進剤。   It is an agent for oral administration, The cartilage formation promoter of any one of Claims 1-4. 骨の伸長障害、関節症、関節炎、軟骨外傷及び骨折から選ばれる軟骨及び/又は骨疾患の症状を改善するためのものである請求項1〜5のいずれか1項記載の軟骨生成促進剤。
The cartilage production promoter according to any one of claims 1 to 5, which is for improving symptoms of cartilage and / or bone disease selected from bone elongation disorder, arthropathy, arthritis, cartilage trauma and fracture.
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