KR102674622B1

KR102674622B1 - 데페록사민을 포함하는 근감소증의 예방, 개선 또는 치료용 조성물

Info

Publication number: KR102674622B1
Application number: KR1020210137783A
Authority: KR
Inventors: 이관우; 최성이; 송민우
Original assignee: 아주대학교산학협력단
Priority date: 2021-10-15
Filing date: 2021-10-15
Publication date: 2024-06-11
Anticipated expiration: 2041-10-15
Also published as: KR20230054147A

Abstract

본 발명은 데페록사민(deferoxamine) 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 유효성분으로 포함하는 근감소증의 예방, 개선 또는 치료용 조성물에 관한 것으로서, 상기 조성물은 근육량을 증가시키거나, 근육 손실을 억제하며, 근육 감소 인자의 발현 억제 효과 또는 단백질 분해 인자의 발현 억제 효과를 가지고 있어, 근감소증의 예방, 개선 또는 치료에 유용하게 사용될 수 있다.

Description

데페록사민을 포함하는 근감소증의 예방, 개선 또는 치료용 조성물{Composition for preventing, improving or treating Sarcopenia comprising deferoxamine}

본 발명은 데페록사민 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 유효성분으로 포함하는 근감소증의 예방 또는 치료용 약학적 조성물; 근감소증의 예방 또는 개선용 건강기능식품; 및 근육강화용 건강기능식품을 제공하는 것이다.

현대에 이르러 과도한 영양 섭취와 불규칙적인 생활로 인한 대사 불균형이 많아지고 비만이 증가하여 당뇨병 발병이 꾸준히 증가하는 추세이다. 또한, 지속적인 비만 인구의 증가 역시 당뇨병의 발병에 매우 중요한 원인 중 하나로 보고되어 있다 (Ogurtsova et al., 2017; 및 West et al., 1966). 당뇨병 환자들에게는 여러 합병증이 발생하는데, 심근경색, 심혈관 질환, 근감소증(또는 근육감소증) 등이 이에 해당된다 (Norhammar et al., 2002; 및 Cohen et al., 2015). 최근 당뇨합병증에 중요한 병증으로 대두되고 있는 근감소증은 근육 감소로 신체적 활동이 어려워지고 삶의 질이 떨어지며, 여러 대사적 질환에 취약해질 수 있다. 또한, 활동 능력의 감소로 인해 생존률이 떨어지고 일상에서 여러 사고의 위험에 노출될 수 있다고 보고된 바 있다 (Lynch et al., 2001).

근육 조직은 신체 내 혈당의 70%를 흡수하며, 이는 체내 혈당조절에 매우 중요한 역할을 한다. 특히, 근육조직의 절대량은 당뇨병 환자들에게 고혈당을 조절하는데 있어 중요한 역할을 하며, 이러한 근육이 감소하면 당뇨병이 더욱 심각해질 수 있다. 이러한 근감소증은 1989년 Irwin Rosenberg에 의하여 개념이 확립되었다 (Rosenberg et al., 1989). 근감소증의 측정지표는 사지 근육량을 신장의 제곱으로 나눈 값으로 진단하고 있으며, 이 수치가 20~40세 젊은 남녀의 평균값보다 -2 표준편차 미만으로 감소한 경우 근감소증으로 정의한다 (Baumagartner et al., 1998).

근육은 정상적인 상황에서 근육단백질들의 합성과 분해가 균형적으로 조절된다. 그러나, 단백질 합성과 분해의 균형이 깨지면, 단백질 합성의 감소와 단백질 분해의 증가로 인해 골격근에서의 단백질 손실이 발생하게 된다. 즉, 근육 소실은 단백질의 합성 감소 및 분해 증가가 복합적으로 작용하여 발생된다고 보고되었다 (Breen et al., 2011). 근감소증은 단백질 합성과 분해의 균형의 깨어짐에 따라 AKT 경로가 억제되고 합성 기전의 활성이 떨어지고 분해 기전의 활성으로 Caspase, Calpain, 오토파지의 과발현, 프로테아좀의 활성이 유도된다. 이러한 경로로 인해 근육 조직의 세포들의 단백질이 분해되어 근육 소실이 발생한다 (Kim et al., 2019).

근육 감소의 다른 기작은 FoxO의 발현을 통해 E3 ligase 로 알려진 Atrogin-1, MuRF1(muscle RING-finger protein-1)의 발현으로 근섬유 단백질이 분해되어 유도되는 것으로 보고되어 있다 (Gomes et al., 2001; Bodine et al., 2001). Atrogin-1은 ubiquitin-proteasome system의 핵심 인자로 근육 소실 관련 전사 인자인 FoxO1과 FoxO3a에 의해 활성된다 (Mammucari et al., 2008; Sandri et al., 2004; 및 Zhao et al., 2007). 이러한 Foxo의 발현은 당뇨병성 근육 감소증 환자들에게서 확인되었으며, 이러한 기작으로 인해 근감소증이 일어나는 것으로 보고되어 있다 (Perry et al., 2016).

한국등록특허 제10-2239075호

본 발명의 목적은 데페록사민 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 유효성분으로 포함하는 근감소증의 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 데페록사민 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 유효성분으로 포함하는 근감소증의 예방 또는 개선용 건강기능식품을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 데페록사민 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 유효성분으로 포함하는 근육강화용 건강기능식품을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 데페록사민 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 유효성분으로 포함하는 근감소증의 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공한다.

또한, 본 발명은 데페록사민 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 유효성분으로 포함하는 근감소증의 예방 또는 개선용 건강기능식품을 제공한다.

또한, 본 발명은 데페록사민 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 유효성분으로 포함하는 근육강화용 건강기능식품을 제공한다.

본 발명에 따른 조성물은 근육량을 증가시키거나, 근육 손실을 억제하며, 근육 감소 인자의 발현 억제 효과 또는 단백질 분해 인자의 발현 억제 효과를 가지고 있어, 근감소증의 예방, 개선 또는 치료에 유용하게 사용될 수 있다.

도 1a은 근육세포인 C2C12 세포에 분화를 유도하고, 분화 유도된 C2C12 세포에 팔미트산(PA)을 처리한 후, 팔로이딘 및 DAPI 형광 염색을 통해 근육 손실 정도를 분석한 결과이다.
도 1b는 마우스의 다리 뒤쪽 근육인 GA(gastrocnemius muscle) 근육을 적출하고 동결 박절하여 라미닌(laminin) 형광 염색을 수행한 후, 근육량(muscle mass)을 측정한 결과이다 (db/+ mice: 대조군; db/db mice: 당뇨병 모델 마우스; 및 *** P < 0.001).
도 1c는 마우스의 GA 근육에서 phospho-FOXO1 및 MuRF1의 발현량을 분석한 결과이다 (db/+ mice: 대조군; db/db mice: 당뇨병 모델 마우스; 및 ** P < 0.01, *** P < 0.001).
도 2는 분화된 C2C12 세포에 데페록사민(DFO, 100 μM)을 전처리하고 팔미트산(PA)을 처리한 후, 팔로이딘 및 DAPI 형광 염색을 통해 근육 감소 여부를 확인한 결과이다.
도 3a는 마우스에 생리식염수 또는 데페록사민(DFO)을 투여한 후, 14주차에 인슐린 내성 검사(Insulin Tolerance Test, ITT)를 수행한 결과이다 (db/+ saline: 대조군; db/db saline: 당뇨병 모델 마우스; db/db DFO: 데페록사민이 투여된 당뇨병 모델 마우스; 및 * P < 0.05, ** P < 0.01).
도 3b는 마우스에 생리식염수 또는 데페록사민(DFO)을 투여한 후, 14주차에 MRI를 통해 마우스 뒷다리(hindlimb)의 근육량(muscle mass) 및 지질량(lipid mass)을 측정한 결과이다 (db/+: 대조군; db/db: 당뇨병 모델 마우스; 및 ** P < 0.01, *** P < 0.001).
도 4a는 마우스에 생리식염수 또는 데페록사민을 투여한 후, 15주차에 TA(Tibialis Anterior) 근육, EDL(Extensor Digitorum Longus) 근육, SOL(Soleus) 근육, GA(Gastrocnemius) 근육을 적출하여 근육의 크기 및 무게를 측정한 결과이다 (db/+: 대조군; 및 db/db: 당뇨병 모델 마우스).
도 4b는 TA 근육 및 GA 근육를 H&E(Hemotoxylin-Eosin) 염색한 결과이다 (db/+ saline: 대조군; db/db saline: 당뇨병 모델 마우스; db/db DFO: 데페록사민이 투여된 당뇨병 모델 마우스; 및 ** P < 0.01, *** P < 0.001).
도 5a는 마우스에 생리식염수 또는 데페록사민을 투여한 후, GA 근육에서 FoxO1 및 AKT 단백질의 발현량을 분석한 결과이다 (db/+: 대조군; db/db: 당뇨병 모델 마우스; 및 * P < 0.05, ** P < 0.01).
도 5b는 GA 근육에서 MYH, MuRF1, Ubiquitin의 발현량을 분석한 결과이다 (db/+: 대조군; db/db: 당뇨병 모델 마우스; 및 * P < 0.05, ** P < 0.01).

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명은 데페록사민(deferoxamine) 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 유효성분으로 포함하는 근감소증의 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 포함한다.

상기 용어, 데페록사민(deferoxamine)은 데스페리옥사민(desferrioxamine)으로도 알려져 있는 중독 해독제로서, 혈액 중의 과도한 철분이나 알루미늄과 결합하여 소변으로 배출시키는 약물이다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 조성물은 근육량을 증가시키거나, 근육 손실을 억제하는 것일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 조성물은 근육 감소 인자의 발현 억제 효과 또는 단백질 분해 인자의 발현 억제 효과를 가지는 것일 수 있다.

본 발명의 용어, "근감소증"이란 근육량이 감소되는 질환으로서, 근육의 부피 및 근력이 점진적으로 쇠퇴하는 질환을 의미한다. 특히, 사지의 근육이 거의 좌우대칭적으로 점점 위축되어 가는 질환의 통칭을 의미하며, 암, 노화, 신장 질환, 유전성 질환, 당뇨병과 같은 다양한 만성질환의 유발시에 수반될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 근감소증은 당뇨병에 의해 유발되는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 근감소증은 근위축증, 근무력증, 근이영양증, 근력약화, 근육퇴행위축, 근위축성 측삭 경화증, 척수구근위축 및 중증 근무력증으로 이루어진 군에서 선택되는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 용어, "근위축"은 근육을 사용하지 않음으로써 발생하는 근육조직의 손실로 인한 근위축, 근육 자체의 병으로 인한 근위축 또는 근육을 지배하는 신경의 손상으로 인한 근위축인 것일 수 있다. 근육 조직의 손실로 인한 근위축은 무용성 근위축(disuse atrophy), 상기 근육 자체의 병으로 인한 근위축은 중증근무력증(myasthenia gravis) 또는 근이영양증(dystrophy): 진행성 근이영양증, 근긴장성 근이영양증, 듀센형, 베커형, 지대형, 안면견갑상완형, 근육 자체에 발생하는 염증, 근육을 지배하는 신경의 손상으로 인한 근위축은 척수성 근위축(spinal muscular amyotrophy): 베라드니히-호프만형, 쿠겔베르그, 벨란더병, 근위축성 축삭 경화증(amyotrophic lateral sclerosis): 루게릭병, 또는 척수구근 근위 축(sphinobulbar muscular atrophy): 케네디병인 것일 수 있다.

본 발명의 용어, "예방"이란 본 발명에 따른 약학적 조성물의 투여로 근감소증을 억제 또는 지연시키는 모든 행위를 의미한다.

본 발명의 용어, "치료"란 본 발명의 약학적 조성물을 투여로 근감소증의 증세가 호전되거나 이롭게 변경시키는 모든 행위를 의미한다.

본 발명의 약학적 조성물은 약학적으로 허용가능한 담체를 추가로 포함할 수 있다. 본 발명에서 용어, "약학적으로 허용가능한"이란 상기 조성물에 노출되는 세포나 인간에게 독성이 없는 특성을 나타내는 것을 의미한다. 상기 담체는 완충제, 보존제, 무통화제, 가용화제, 등장제, 안정화제, 기제, 부형제, 윤활제 등 당업계에 공지된 것이라면 제한없이 사용할 수 있다.

또한, 본 발명의 약학 조성물은 각각 통상의 방법에 따라 산제, 과립제, 정제, 캡슐제, 현탁액, 에멀젼, 시럽, 에어로졸 등의 경구형 제형, 외용제, 좌제 및 멸균 주사용액의 형태로 제형화하여 사용될 수 있다. 나아가, 연고제, 로션제, 스프레이제, 패취제, 크림제, 산제, 현탁제, 겔제 또는 젤의 형태의 피부 외용제의 형태로 사용될 수 있다. 본 발명의 조성물에 포함될 수 있는 담체, 부형제 및 희석제로는 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 들 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 포함되며, 이러한 고형제제는 상기 싸이코트리아 루브라 추출물에 적어도 하나 이상의 부형제 예를 들면, 전분, 칼슘카보네이트 (calcium carbonate), 수크로스(sucrose) 또는 락토오스(lactose), 젤라틴 등을 섞어 조제된다. 또한 단순한 부형제 이외에 마그네슘 스티레이트, 탈크 같은 윤활제들도 사용된다. 경구를 위한 액상 제제로는 현탁제, 내용액제, 유제, 시럽제 등이 해당되는데, 흔히 사용되는 단순희석제인 물, 리퀴드 파라핀 이외에 여러 가지 부형제, 예를 들면 습윤제, 감미제, 방향제, 보존제 등이 포함될 수 있다. 비경구 투여를 위한 제제에는 멸균된 수용액, 비수성용제, 현탁제, 유제, 동결건조 제제, 좌제가 포함된다. 비수성용제, 현탁제로는 프로필렌글리콜 (propylene glycol), 폴리에틸렌 글리콜, 올리브 오일과 같은 식물성 기름, 에틸올레이트와 같은 주사 가능한 에스테르 등이 사용될 수 있다. 좌제의 기제로는 위텝솔(witepsol), 마크로골, 트윈 (tween) 61, 카카오지, 라우린지, 글리세로제라틴 등이 사용될 수 있다.

본 발명의 약학 조성물은 약학적으로 유효한 양으로 투여한다. 본 발명의 용어 "투여"란 적절한 방법으로 개체에게 소정의 물질을 도입하는 것을 의미하며 상기 조성물의 투여 경로는 목적 조직에 도달할 수 있는 한 어떠한 일반적인 경로를 통하여 투여될 수 있다. 복강내 투여, 정맥내 투여, 근육내 투여, 피하 투여, 피내 투여, 경구 투여, 국소 투여, 비내 투여, 폐내 투여, 직장내 투여될 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.

상기 용어, "개체"란 인간을 포함한 쥐, 생쥐, 가축 등의 모든 동물을 의미한다. 바람직하게는, 인간을 포함한 포유동물일 수 있다.

상기 용어, "약학적으로 유효한 양"이란 의학적 치료에 적용 가능한 합리적인 수혜/위험 비율로 질환을 치료하기에 충분하며 부작용을 일으키지 않을 정도의 양을 의미하며, 유효 용량 수준은 환자의 성별, 연령, 체중, 건강 상태, 질병의 종류, 중증도, 약물의 활성, 약물에 대한 민감도, 투여 방법, 투여 시간, 투여 경로, 및 배출 비율, 치료 기간, 배합 또는 동시에 사용되는 약물을 포함한 요소 및 기타 의학 분야에 잘 알려진 요소에 따라 당업자에 의해 용이하게 결정될 수 있다. 투여는 상기 권장 투여량을 하루에 한번 투여할 수도 있고, 수회 나누어 투여할 수도 있다.

또한, 본 발명의 약학적 조성물은 개별 치료제로 투여하거나 다른 치료제와 병용하여 투여될 수 있고, 종래의 치료제와는 순차적 또는 동시에 투여될 수 있다. 또한, 단일 또는 다중 투여될 수 있다. 상기 요소를 모두 고려하여 부작용 없이 최소한의 양으로 최대 효과를 얻을 수 있는 양을 투여하는 것이 중요하다.

본 발명의 건강기능식품은 통상적인 의미의 식품을 모두 포함할 수 있으며, 기능성 식품 등 당업계에 알려진 용어와 혼용 가능하다.

본 발명의 용어, "기능성 식품"은 건강기능식품에 관한 법률 제6727호에 따른 인체에 유용한 기능성을 가진 원료나 성분을 사용하여 제조 및 가공한 식품을 의미하며, "기능성"이라 함은 인체의 구조 및 기능에 대하여 영양소를 조절하거나 생리학적 작용 등과 같은 보건 용도에 유용한 효과를 얻을 목적으로 섭취하는 것을 의미한다.

본 발명의 용어, "건강기능식품"은 건강보조의 목적으로 특정성분을 원료로 하거나 식품 원료에 들어있는 특정성분을 추출, 농축, 정제, 혼합 등의 방법으로 제조, 가공한 식품을 말하며, 상기 성분에 의해 생체방어, 생체리듬의 조절, 질병의 방지와 회복 등 생체조절기능을 생체에 대하여 충분히 발휘할 수 있도록 설계되고 가공된 식품을 말하는 것으로서, 상기 건강식품용 조성물은 질병의 예방 및 질병의 회복 등과 관련된 기능을 수행할 수 있다.

본 발명의 조성물이 사용될 수 있는 식품의 종류에는 제한이 없다. 아울러, 본 발명의 조성물은 당업자의 선택에 따라 식품에 포함될 수 있는 적절한 기타 보조 성분과 공지의 첨가제를 혼합하여 제조할 수 있다. 첨가할 수 있는 식품의 예로는 육류, 소세지, 빵, 쵸코렛, 캔디류, 스낵류, 과자류, 피자, 라면, 기타 면류, 껌류, 아이스크림 류를 포함한 낙농제품, 각종 스프, 음료수, 차, 드링크제, 알콜 음료 및 비타민 복합제 등이 있으며, 본 발명에 따른 추출물 및 이의 분획물을 주성분으로 하여 제조한 즙, 차, 젤리 및 주스 등에 첨가하여 제조할 수 있다.

또한, 본 발명에 적용될 수 있는 식품에는 예컨대, 특수영양식품(예: 조제유류, 영,유아식 등), 식육가공품, 어육제품, 두부류, 묵류, 면류(예: 라면류, 국수류 등), 건강보조식품, 조미식품(예: 간장, 된장, 고추장, 혼합장 등), 소스류, 과자류(예:스낵류), 유가공품(예: 발효유, 치즈 등), 기타 가공식품, 김치, 절임식품(각종 김치류, 장아찌 등), 음료(예: 과실, 채소류 음료, 두유류, 발효음료류 등), 천연조미료(예, 라면스프 등) 등 모든 식품을 포함할 수 있다.

본 발명의 건강기능식품 조성물이 음료의 형태로 사용될 경우에는 통상의 음료와 같이 여러 가지 감미제, 향미제 또는 천연 탄수화물 등을 추가 성분으로서 함유할 수 있다. 상기 외에 본 발명의 건강기능식품 조성물은 여러 가지 영양제, 비타민, 전해질, 풍미제, 착색제, 펙트산 및 그의 염, 알긴산 및 그의 염, 유기산, 보호성 콜로이드 증점제, pH 조절제, 안정화제, 방부제, 글리세린, 알코올, 탄산음료에 사용되는 탄산화제 등을 함유할 수 있다. 그밖에 천연 과일쥬스, 과일쥬스 음료 및 야채 음료의 제조를 위한 과육을 함유할 수 있다.

본 발명의 용어, "근육강화"는 근육의 근력 및/또는 크기를 증가시키는 효과를 의미하며, 근육의 종류를 제한하지 않는다. 바람직하게는 근육량을 증가시키는 효과를 나타내고, 근육 감소를 억제시키는 효과를 나타내는 것을 특징으로 한다.

상기 근육량의 증가는 근육의 성능을 향상시키는 것으로, 육체적 운동 및 지구력 향상을 통해 근육량을 증가시킬 수 있고, 근육 증가 효과를 가지는 물질을 체내에 투여하는 방식으로 근육량을 증가시킬 수 있다. 또한, 상기 근육 감소는 근육량의 점진적 손실, 근육, 특히 골격근 또는 수의근 및 심장근육의 약화 및 퇴행을 특징으로 하며, 유전적 요인, 후천적 요인, 노화 등이 원인일 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 더욱 상세히 설명하기로 한다. 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1. 근육세포 및 당뇨병 모델 마우스에서의 근육 손실 확인

1.1. 근육세포에서 팔미트산 처리에 따른 근육 감소 확인

당뇨병성 근육 손실을 유도하는 인자를 조사하기 위하여, 마우스 근육세포인 C2C12 세포를 분화 유도하였고, 근육 손실을 유발하는 인자인 팔미트산(palmitate)를 처리한 후, 팔로이딘(Phalloidin) 및 DAPI 형광 염색을 통해 근육 손실을 조사하였다. 그 결과, 근간의 지름의 감소가 관찰되었으며, 팔미트산 투여 시 근육 손실이 뚜렷하게 나타난 것을 확인하였다 (도 1a).

1.2. 당뇨병 모델 마우스(db/db mice)에서의 근육 손실 확인

당뇨병 모델 마우스(db/db mice)에서 근육의 감소가 일어나는지 확인하기 위하여, 당뇨병 모델 마우스(db/db mice)의 다리 뒤쪽 근육인 GA(gastrocnemius muscle) 근육을 적출하고 동결 박절하여 라미닌(laminin) 형광 염색을 진행한 후, 근육량(muscle mass)을 Image J로 측정하였다. 그 결과, 당뇨병 모델 마우스(db/db mice)에서 비복근(GA)을 구성하는 세포들은 대조군(db/+ mice)에 비해 크기가 작은 세포가 많고, 크기가 큰 세포의 비율이 낮음을 알 수 있었다 (도 1b).

또한, 적출된 GA 근육에서 근육 감소가 일어나는지 확인하기 위하여, 근육 감소 인자로 알려진 MuRF1(muscle RING-finger protein-1) 및 phospho-FOXO1 (phosphorylated Forkhead Box O1)을 웨스턴블럿(western blot)을 통하여 조사하였다. 그 결과, 12주령 당뇨병 모델 마우스(db/db mice)에서는 대조군에 비해 FOXO1의 인산화가 현저히 감소하였고, MuRF1의 발현이 현저히 증가한 것을 확인하였다 (도 1c). 이로써, 당뇨병 모델 마우스(db/db mice)에서는 근육 감소 또는 근육 손실이 일어나고 있음을 확인하였다.

실시예 2. 근육세포에서 데페록사민(deferoxamine, DFO)에 의한 근육 손실의 억제 효과

본 발명자들은 근육 감소를 억제하는 약물을 조사하기 위하여, 분화된 C2C12 세포에 여러 약물을 전처리하고 팔미트산을 처리한 후, 팔로이딘 및 DAPI 형광 염색을 통해 근육 감소 여부를 확인하는 실험을 수행하였다. 그 결과, 데페록사민(100 μM)은 근육 감소를 억제하는 효과가 있음을 확인하였다 (도 2).

실시예 3. 당뇨병 모델 마우스(db/db mice)에서 데페록사민(deferoxamine, DFO)에 의한 인슐린 저항성 회복 및 근육량(muscle mass) 개선 효과

본 발명자들은 당뇨병 모델 마우스(db/db mice)에서 근육량 회복 효과가 있는지 확인하는 실험을 수행하였다. 간단히, 6주령의 db/+ mice 10 마리를 대조군으로 사용하였고, 같은 주령의 db/db mice를 각각 10 마리씩 두 군으로 나누어 생리식염수 또는 데페록사민(DFO, 100 mg/kg)을 15주간 복강 주사하였다. 14주차에는 인슐린 저항성 검사 및 MRI를 통해 근육량을 측정하였다.

인슐린 내성 검사(Insulin Tolerance Test, ITT)는 상기 마우스를 6시간 동안 금식시킨 후, 총량 1 U/kg 인슐린(Novolin R, Novodisk, Denmark)을 복강 내로 투여하여 측정하였으며, 혈당은 주사 전, 주사 후 0분, 15분, 30분, 60분, 120분에 꼬리 정맥에서 간이 혈당측정기(Accucheck, Roche, Germany)를 사용하여 측정하였다. 그 결과, 데페록사민이 투여된 db/db mice에서는 투여되지 않은 db/db mice에 비해 인슐린 저항성이 회복되었음을 확인하였다 (도 3a).

또한, 근육량은 데페록사민을 14주간 투여한 후, MRI(Magnetic Resonance Imaging)를 이용하여 촬영하고 Image J 를 이용하여 마우스 뒷다리(hindlimb)의 근육량을 측정하였다. 그 결과, db/db mice에서는 대조군(db/+ mice)에 비해 근육량이 크게 감소하였으나, 데페록사민이 투여된 db/db mice에서는 투여되지 않은 db/db mice에 비해 근육량이 유의하게 회복되는 효과가 있었다. 또한, 데페록사민이 투여된 db/db mice에서는 투여되지 않은 db/db mice에 비해 근육 주위에 존재하는 지질량(lipid mass)도 유의하게 감소되었음을 확인하였다 (도 3b).

실시예 4. 당뇨병 모델 마우스(db/db mice)에서 데페록사민(deferoxamine, DFO)에 의한 근육 손실의 억제 효과

본 발명자들은 데페록사민이 마우스 뒷다리(hindlimb)의 각 부위별 근육의 크기 및 무게에 영향을 주는지 확인하는 실험을 수행하였다. 간단히, 데페록사민의 투여 후 15주차에 마우스를 희생하여 각 부위별 근육 [TA(Tibialis Anterior) 근육, EDL(Extensor Digitorum Longus) 근육, SOL(Soleus) 근육, GA(Gastrocnemius) 근육]을 적출하여 근육의 크기 및 무게를 측정하였다.

그 결과, db/db mice의 근육은 대조군 마우스의 근육보다 크기가 감소하였고, 특히, GA 근육에서는 근육에 지방이 부착되어 있음을 확인하였다 (도 4a). 이는 근육 손실에 의한 지방 축적인 것을 의미한다. 그런데, 데페록사민이 투여된 db/db mice에서는 투여되지 않은 db/db mice의 근육에 비해 TA 근육 및 GA 근육의 크기 및 무게가 유의하게 회복되는 효과가 있음을 확인하였다 (도 4a).

이후, 상기 TA 근육 및 GA 근육의 조직학적 분석을 위해, TA 근육 및 GA 근육을 4℃에서 4% 파라포름알데히드(paraformaldehyde)로 24시간 동안 고정한 후, 흐르는 물에 씻은 다음 파라핀으로 포매하여 조직을 5 μM 두께로 박절하고, 박절한 조직을 코팅 슬라이드 위에 붙인 후 자일렌(xylen)으로 파라핀을 제거하고 계열 알코올 순으로 함수 과정을 거친 후 H&E(Hemotoxylin-Eosin) 염색을 수행하였다. TA 근육 및 GA 근육의 이미지는 Image J로 수치화하여 근육 감소 개선 정도를 조사하였다.

그 결과, db/db mice의 GA 근육세포들은 대조군(db/+ mice)에 비해 세포의 크기가 감소한 반면, 데페록사민이 투여된 db/db mice의 GA 근육세포는 db/db mice의 근육세포에 비해 세포의 크기가 유의하게 증가하였음을 확인하였다 (도 4b). 또한, 데페록사민이 투여된 db/db mice의 TA 근육세포 역시 db/db mice의 근육세포에 비해 세포의 크기가 유의하게 증가하였음을 확인하였다 (도 4b). 이로써, 데페록사민은 근육 감소 또는 근육 손실을 개선, 회복 또는 치료하는 효과가 있음을 확인하였다.

실시예 5. 데페록사민(deferoxamine, DFO)의 근육 감소 억제에 관한 분자생물학적 기작 연구

본 발명자들은 데페록사민의 근육 감소 억제에 관한 분자생물학적 기작을 조사하기 위하여, 적출된 GA 근육에서 총단백질을 분리한 후, AKT, FoxO1, MYH, MuRF1, Ubiquitin의 발현량을 분석하였다. 그 결과, 데페록사민이 투여된 db/db mice에서는 FoxO1의 인산화가 증가하였고, FoxO1를 인산화하는 AKT의 인산화 역시 증가하였다 (도 5a). 또한, 데페록사민이 투여된 db/db mice에서는 MYH의 발현이 증가하였고, MuRF1의 발현이 현저하게 감소하였으며, 유비퀴틴화 단백질의 발현이 유의하게 감소하였음을 확인하였다 (도 5b).

상기 결과로부터, 데페록사민은 근육 감소 인자의 발현 억제 효과, 단백질 분해인자의 발현 억제 효과 등의 복합적인 작용에 의해 근육 감소를 억제, 개선 또는 회복시키는 효과가 있음을 확인하였다.

Claims

데페록사민(deferoxamine) 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 유효성분으로 포함하는 근감소증의 예방 또는 치료용 약학적 조성물로서,
상기 근감소증은 당뇨병에 의해 유발되는 근감소증인 것인, 약학적 조성물.
제 1 항에 있어서,
상기 조성물은 근육량을 증가시키거나, 근육 손실을 억제하는 것인, 약학적 조성물.
제 1 항에 있어서,
상기 조성물은 근육 감소 인자의 발현 억제 효과 또는 단백질 분해 인자의 발현 억제 효과를 가지는 것인, 약학적 조성물.
제 1 항에 있어서,
상기 데페록사민은 인슐린 저항성을 회복시키는 것인, 약학적 조성물.
제 1 항에 있어서,
상기 근감소증은 근위축증, 근무력증, 근이영양증, 근력약화, 근육퇴행위축, 근위축성 측삭 경화증, 척수구근위축 및 중증 근무력증으로 이루어진 군에서 선택되는 것인, 약학적 조성물.
데페록사민 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 유효성분으로 포함하는 근감소증의 예방 또는 개선용 건강기능식품으로서,
상기 근감소증은 당뇨병에 의해 유발되는 근감소증인 것인, 건강기능식품.
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