JP6952350B2 - インスリン分泌促進剤又はインスリン抵抗性改善剤 - Google Patents
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Description
〔1〕下記式(I)
で表される化合物及びその薬理学的に許容される塩から選択される1種又は2種以上の化合物を有効成分として含有することを特徴とするインスリン分泌促進剤又はインスリン抵抗性改善剤。
〔2〕化合物が、下記のいずれかの化合物であることを特徴とする上記〔1〕に記載のインスリン分泌促進剤又はインスリン抵抗性改善剤。
〔4〕下記式(I)
で表される化合物及びその薬理学的に許容される塩から選択される1種又は2種以上の化合物を有効成分として含有することを特徴とする、インスリン分泌低下又はインスリン抵抗性に起因する疾患の予防又は改善剤。
〔5〕化合物が、下記のいずれかの化合物であることを特徴とする上記〔4〕に記載の予防又は改善剤。
〔7〕インスリン分泌低下又はインスリン抵抗性に起因する疾患が、糖尿病であることを特徴とする上記〔4〕〜〔6〕のいずれかに記載の予防又は改善剤。
〔8〕下記式(I)
で表される化合物及びその薬理学的に許容される塩から選択される1種又は2種以上の化合物を有効成分として含有することを特徴とする、GATAにより調節される転写の活性化剤。
〔9〕化合物が、下記の化合物であることを特徴とする上記〔8〕に記載の活性化剤。
以下、置換若しくは無置換のアルキル基、置換若しくは無置換のアルキルカルボニル基、置換若しくは無置換のシクロアルキル基、置換若しくは無置換のアリール基、置換若しくは無置換のキノリニル基、置換若しくは無置換のウンベリフェリル基、及び置換若しくは無置換のステロイド残基の各々を官能基ということがある。
2)X=2,5−ジニトロ
3)X=2,3,4,5,6−ペンタフルオロ
4)X=4−ニトロ
5)X=2−ニトロ
6)X=3−ニトロ
7)X=3−クロロ
8)X=4−クロロ
9)X=2,4−ジメチル
また、目的とするアルキルサルフェートに対応するアルコールを出発原料として、前記製造方法と同様にして、下記の硫酸アルキル類を製造することができる。
11)X=−CH2(CH2)3CH3
更に、式(I)におけるAがフェニル基及びアルキル基以外の官能基の場合についても、目的とする本件硫酸化合物類に対応する、ヒドロキシ基を有する化合物を用いて、式(I)におけるAがフェニル基及びアルキル基以外の官能基を有する本件硫酸化合物類を製造することができる。以下に製造された本件硫酸化合物類を記載する。
1.硫酸ナトリウムフェニル
硫酸ナトリウムフェニルは、以下の〔1〕〜〔4〕に示す手順にしたがって製造されたものを、ナミキ商事株式会社から入手した。
〔2〕ヘキサメチルジシラザンナトリウム(NaHMDS)のテトラヒドロフラン(THF)溶液にフェノールを溶解したものに、−78℃に冷却下で、撹拌しながらイソブチルクロロサルフェート(2)を滴加して、フェニルイソブチルサルフェート(3)を含む反応混合液を得た。
〔3〕フェニルイソブチルサルフェート(3)を含む反応混合液を徐々に室温に戻し、撹拌しながら、ナトリウムメトキシド(NaOMe)のメタノール溶液を添加した。
〔4〕減圧下で溶媒を除去し、残留物をエタノールで再結晶し、白色結晶として硫酸ナトリウムフェニル(4)を得た。
以下に代表例としてo-クレゾールサルフェートカリウムの合成法を示す。その他のサルフェート体の合成には合成原料に対応するフェノール類(またはアルコール類)を合成原料に用いることで目的のサルフェート体が得られる。また、合成に用いる合成原料、反応試薬は一般的な市販品である。
元素分析(C7H7KO4S)
計算値:C,37.15;H,3.12.
実測値:C,37.04;H,3.11.
1H−NMR(600MHz,D2O)d:7.36(dd,2H,J=8.2Hz),7.29(t,1H,J=8.2,7.6Hz),7.25(t,1H,J=8.2,7.6Hz),2.33(s,3H)
ラットランゲルハンス氏島(ラ氏島、膵島)由来細胞株INS−1eは、1mM ピルビン酸ナトリウム、10mM HEPES、2mM グルタミン、50μM β-メルカプトエタノール(以上、すべてSigma-Aldrich社製)、100U/mL ペニシリン(GIBCO社製)、100μg/mL ストレプトマイシン(GIBCO社製)、及び10% 非動化FBS(GIBCO社製)を含むRPMI1640(GIBCO社製)培養液中で5%CO2/20%O2、37℃条件下で培養・維持した。また、マウス膵ラ氏島は、5.5mM グルコース、0.5% BSA(bovine serum albumin)、100μg/mL ストレプトマイシン(GIBCO社製)、及び10% 非動化FBS(GIBCO社製)を含むRPMI1640(GIBCO社製)培養液中で5%CO2/20%O2、湿度95%、37℃条件下で培養・維持した。また、REP細胞株は、100U/mL ペニシリン(GIBCO社製)、100μg/mL ストレプトマイシン(GIBCO社製)、及び10% 非動化FBS(GIBCO社製)を含むDMEM(GIBCO社製)培養液(以下、単に「10%FBS/DMEM培養液」という)中で5%CO2/20%O2、湿度95%、37℃条件下で培養・維持した。
1.本件硫酸化合物類がインスリン分泌促進作用を有することの確認1
本件硫酸化合物類がインスリン分泌促進作用を有することを確認するために、INS−1e細胞、及びマウス膵ラ氏島を用いて解析した。
1−1−1 INS−1e細胞を用いた解析
グルコース刺激によるインスリン分泌は、文献(Santini, E. et al., Diabetes 53 Suppl. 3:S79-S83, 2004)に記載の方法にしたがって行った。すなわち、12穴プレートにINS−1e細胞を10万個まき、48時間培養した後、硫酸ナトリウムフェニルを、最終濃度100μMになるように培養液に添加し、更に24時間培養した。その後、当該細胞をKRB(Krebs Ringer bicarbonate)バッファー(135mM 塩化ナトリウム、3.6mM 塩化カリウム、5mM 炭酸水素ナトリウム、0.5mM リン酸二水素ナトリウム、0.5mM 塩化マグネシウム、1.5mM 塩化カルシウム、10mM HEPES[pH 7.4]、及び0.1% BSA)中で1時間培養した後、新しいKRBバッファーで2回細胞を洗浄し、11mM グルコースを含むKRBバッファー中でさらに1時間培養した。その後、培養上清(KRBバッファー)を回収し、培養上清中のインスリン濃度を、ラットインスリンELISAキット(Mercodia社製)を用いて測定した。なお、硫酸ナトリウムフェニルに代えてコントロールとして蒸留水を用いた。
30個のマウス膵ラ氏島を、11週齢のC57BL/6Jマウスから文献(Takahashi,I. et al.,J Diabetes Investig. 3(4):362-370, 2012)に記載の方法にしたがって単離し、硫酸ナトリウムフェニルを、最終濃度100μMになるように培養液に添加し、48時間培養した。その後、当該ラ氏島を、2.8mM グルコースを含むKRBバッファー中で1時間培養し、11mM グルコースを含む新しいKRBバッファーに交換した後、さらに1時間培養した。その後、培養上清中のインスリン濃度を、ラットインスリンELISAキット(Mercodia社製)を用いて測定した。また、培養上清中の全タンパク質量は、BCAタンパク質定量用試薬(Micro-BCA Protein Assay Reagent、PIERCE社製)を用いて測定した。なお、硫酸ナトリウムフェニルに代えてコントロールとして蒸留水を用いた。
グルコースで刺激したINS−1e細胞を、硫酸ナトリウムフェニル存在下で培養すると、硫酸ナトリウムフェニル非存在下で培養した場合と比べ、分泌されるインスリン量が増加することが示された(図1参照)。また、グルコースで刺激したマウス膵ラ氏島を、硫酸ナトリウムフェニル存在下で培養した場合も同様に、分泌されるインスリン量が増加することが示された(図2参照)。
2.本件硫酸化合物類がインスリン分泌促進作用を有することの確認2
硫酸フェニル以外の本件硫酸化合物類についても、グルコース刺激によるインスリン分泌を増加させる作用を有することを確認するために、16種類の本件硫酸化合物類(硫酸カリウムp−クレゾール、硫酸カリウムp−クロロフェノール、硫酸カリウムp−ニトロフェノール、硫酸カリウムo−クレゾール、硫酸カリウムキノリノール、硫酸カリウム1−ナフトール、4−硫酸カリウムジヒドロフェルラ酸、硫酸カリウム2−ナフトール、硫酸カリウムアンドロステロン、硫酸カリウムシクロヘキサノール、硫酸カリウムテストステロン、硫酸カリウム2−(4−ヒドロキシフェニル)アセトアミド、硫酸カリウムo−メトキシフェニル、硫酸カリウム4−エチルフェニル、硫酸カリウムバニリン、及び硫酸カリウムチロシン)を用い、実施例1の上記「1−1−1」の項目に記載の方法にしたがって解析を行った。
その結果、グルコースで刺激したINS−1e細胞を、上記16種類の本件硫酸化合物類存在下で培養すると、上記16種類の本件硫酸化合物類非存在下で培養した場合と比べ、分泌されるインスリン量が増加することが示された(図3参照)。
以上の結果は、本件硫酸化合物類(例えば、硫酸フェニル、硫酸p−クレゾール、硫酸p−クロロフェノール、硫酸p−ニトロフェノール、硫酸o−クレゾール、硫酸キノリノール、硫酸1−ナフトール、4−硫酸ジヒドロフェルラ酸、硫酸2−ナフトール、硫酸アンドロステロン、硫酸シクロヘキサノール、硫酸テストステロン、硫酸2−(4−ヒドロキシフェニル)アセトアミド、硫酸o−メトキシフェニル、硫酸4−エチルフェニル、硫酸バニリン、硫酸チロシン等)は、ラ氏島において、グルコース刺激によるインスリン分泌を増加させる作用を有することを示している。
3.本件硫酸化合物類がインスリン分泌低下やインスリン抵抗性に起因する疾患に有用であることの確認
本件硫酸化合物類が、インスリン分泌低下やインスリン抵抗性に起因する疾患に有用であることを確認するために、実施例1及び2において、インスリン分泌を増加させる作用を有することを具体的に示した本件硫酸化合物類のうち、代表例として硫酸ナトリウムフェニルを用い、糖尿病モデルマウス(KK−Ay マウス)を用いて解析した。
3−1−1 グルコース負荷試験(GTT)
KK−Ay マウス6週齢(CLEA Japan,Inc)に、0.1% 硫酸ナトリウムフェニルを含む水、又は硫酸ナトリウムフェニル不含の水を給水ボトルで与え、5週間後に定法にしたがってGTT(2gグルコース/マウス体重[kg])、及び血中インスリン濃度の測定を行った。
KK−Ay マウス6週齢(CLEA Japan,Inc)に、0.1% 硫酸ナトリウムフェニルを含む水、又は硫酸ナトリウムフェニル不含の水を給水ボトルで与え、5週間後に定法にしたがってIPTT(1U インスリン/マウス体重[kg])、及び血糖値の測定を行った。
硫酸ナトリウムフェニルを投与したKK−Ay マウスに、グルコース負荷させると、硫酸ナトリウムフェニル非投与のKK−Ay マウスに、グルコース負荷させた場合と比べ、血中インスリン濃度が増加することが示された(図4参照)。
この結果から、硫酸フェニルは、インビボ(糖尿病モデルKK−Ay マウス)において、グルコース刺激によるインスリン分泌を増加させる作用を有することが示された。
この結果は、硫酸フェニルは、インビボ(糖尿病モデルKK−Ay マウス)において、インスリン抵抗性を改善する作用を有することを示している。
4.本件硫酸化合物類がGATAによる転写活性化を促進する作用を有することの確認
本件硫酸化合物類によるインスリン分泌促進作用又はインスリン抵抗性改善作用が、どのようなメカニズムで生じるかについて解析するために、本件硫酸化合物類を用いて、45種類の転写因子によるmRNAの発現レベルの変化を解析した。
以下の手順〔1〕〜〔7〕に従って行った。
〔1〕Cignal transduction 45 pathways plate(QIAGEN社製)に、1ウェル当たり150μLのOpti-MEM I(GIBCO社製)を加え、軽く前後させることにより、各ウェル表面上に乾燥状態で付着した2種類のルシフェラーゼレポーターベクター(45種類の転写因子に応答して発現するホタル[firefly]ルシフェラーゼレポーターベクター、及び恒常的に発現するウミシイタケ[renilla]ルシフェラーゼレポーターベクター)を溶解した。
〔2〕0.6μLのLipofectamin 2000(Invitrogen社製)を、50μLのOpti-MEM Iに加え、室温で5分間インキュベートした後、かかるLipofectamin 2000/Opti-MEM I溶液を、上記〔1〕で調製した各ウェルに50μLずつ加え、室温で20分間インキュベートした。
〔3〕REP細胞を、3×104個/50μLの濃度となるように、抗生物質(ペニシリン及びストレプトマイシン)不含の10%FBS/DMEM培養液中に懸濁し、各ウェルに50μLずつ播種し、24時間培養した。
〔4〕各ウェルの培養液を、100μMの硫酸ナトリウムフェニルを含む0.5%FBS/DMEM培養液100μL、又はコントロールとして硫酸ナトリウムフェニル不含の10%FBS/DMEM培養液100μLに交換し、6時間培養した。
〔5〕培養液を除去し、100μLのPBSで細胞を洗浄した。
〔6〕細胞溶解用試薬であるPLB(Passive Lysis Buffer)を1倍量各ウェルに添加し、室温で15分間インキュベートした。
〔7〕Dual Luciferase Reporter Assay System(Promega社製)を使用してルシフェラーゼレポーターアッセイを行い、Fire fly及びRenillaのルシフェラーゼ量の測定は、ルミノメーターLumat LB9507(NERTHOLD TECHNOLOGIES社製)を用いて行った。転写活性化レベルは、Fireflyルシフェラーゼ量を、内部コントロールであるRenillaルシフェラーゼ量で割ることにより算出した(図6の縦軸参照)。
REP細胞を、硫酸ナトリウムフェニル存在下で培養すると、硫酸ナトリウムフェニル非存在下で培養した場合と比べ、GATAにより調節されるmRNAの発現レベルが上昇することが示された(図6参照)。
この結果は、硫酸フェニル等の本件硫酸化合物類が、GATAにより調節される転写を活性化する作用を有することを示している。
また、実施例1〜3の結果を総合すると、本件硫酸化合物類が、GATAにより調節される転写を活性化した結果、氏島のインスリン分泌を促進したり、インスリン抵抗性を改善したと推測される。
Claims (9)
- 下記式(I)
で表される化合物及びその薬理学的に許容される塩から選択される1種又は2種以上の化合物を有効成分として含有することを特徴とするインスリン分泌促進剤又はインスリン抵抗性改善剤。 - 経口投与することを特徴とする請求項1又は2に記載のインスリン分泌促進剤又はインスリン抵抗性改善剤。
- 下記式(I)
で表される化合物及びその薬理学的に許容される塩から選択される1種又は2種以上の化合物を有効成分として含有することを特徴とする、インスリン分泌低下又はインスリン抵抗性に起因する疾患の予防又は改善剤。 - 経口投与することを特徴とする請求項4又は5に記載の予防又は改善剤。
- インスリン分泌低下又はインスリン抵抗性に起因する疾患が、糖尿病であることを特徴とする請求項4〜6のいずれかに記載の予防又は改善剤。
- 下記式(I)
で表される化合物及びその薬理学的に許容される塩から選択される1種又は2種以上の化合物を有効成分として含有することを特徴とする、GATAにより調節される転写の活性化剤。
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