説明

新規PPARsアゴニスト

【課題】 PPARsを活性化することのできる化合物を提供し、さらに当該活性化を通じた生活習慣病の改善に有用な化合物を提供することを目的とする。
【解決手段】 本発明は、フィトスフィンゴシン骨格を有するセラミド化合物を有効成分とするペルオキシゾーム増殖剤応答性受容体活性化剤、ならびに前記ペルオキシゾーム増殖剤応答性受容体活性化剤を含む生活習慣病改善剤を提供する。本発明によれば、フィトスフィンゴシン骨格を有するセラミド化合物は既知のPPARsアゴニストよりも高いPPARs活性化作用を有しており、肥満や糖尿病等の生活習慣病の予防、改善、治療に利用することができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、フィトスフィンゴシン(Phytosphingosine)骨格を有するセラミド化合物を有効成分とするペルオキシゾーム増殖剤応答性受容体活性化剤、及びこれを含む生活習慣病改善剤に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、糖尿病、高脂血症、高血圧症等の生活習慣病や肥満が大きな問題となっている。生活習慣病においては、遺伝因子のほか、食生活等の生活習慣が発症に寄与すると考えられている。また肥満は、消費カロリー量に対して摂取カロリー量が過剰となることが発生の原因の一つとなっている。
【0003】
これら生活習慣病や肥満を予防、改善するには生活習慣の改善が有効と考えられているが、その他の手段として、生理系統を調節することができる、生活習慣病の発症や肥満の予防に有用な素材、特に日常的に接種できる飲食品として利用可能な素材の利用に期待が高まっている。
【0004】
ペルオキシゾーム増殖剤応答性受容体(Peroxosome proliferator−activated receptors)は一般にPPARsと表される核ホルモン受容体スーパーファミリーの一種であり、脂質及びグルコース代謝の制御に関与すると言われている。
【0005】
これまでにPPARsには複数のサブタイプ、PPARα、PPARβ、PPARγが同定されている。これらはいずれもレチノイドX受容体(retioid X receptor、RXR)とヘテロダイマーを形成し、特徴的な1bpのスペーサーを含むダイレクトリピート(DR1)を有する標的遺伝子のエンハンサー領域であるPPAR response element(PPRE)に結合することによって当該標的遺伝子の転写を制御する。また、PPARsのアゴニストがリガンド結合ドメイン(LBD)に結合することが転写の活性化に必要である。
【0006】
PPARsは、肥満、糖尿病、高血圧、高脂血症、動脈硬化等の種々の疾患に関与する重要なレセプターのひとつであり、PPARsの活性を制御する化合物、たとえばPPARsを活性化するリガンド(アゴニスト)は、高脂血症や肥満の改善や予防に効果を奏するものと期待されている。
【0007】
これまでに、脂肪酸、エイコサノイド、カルバプロスタサイクリン、非ステロイド抗炎症剤等を含む数多くの物質が、PPARsの活性化に関与することが知られている。またPPARsは合成セラミドによっても活性化されることが報告されている(非特許文献1)。
【0008】
フィトスフィンゴシンは皮膚角質層内にある保湿・柔軟成分であるセラミドの前駆体であり、植物性セラミドの一種である。フィトスフィンゴシンは、保湿成分として主に化粧品等の成分として利用されている。
【0009】
【非特許文献1】Tan,Nら、Genes Dev.、2001年、第15巻、第3263頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
本発明は、PPARsを活性化することのできる化合物を提供し、さらに当該活性化を通じた生活習慣病の改善に有用な化合物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明者らは、天然セラミドに類似した構造を有する合成セラミドについてPPARsの活性化作用を調べた結果、フィトスフィンゴシン骨格を有するセラミド化合物が所望の活性を有していることを見出し、下記の各本発明を完成させた。
【0012】
(1)フィトスフィンゴシン骨格を有するセラミド化合物を有効成分とする、ペルオキシゾーム増殖剤応答性受容体活性化剤。
【0013】
(2)フィトスフィンゴシン骨格を有するセラミド化合物が下記式(1)〜(8)のいずれかで示される化合物である、(1)に記載のペルオキシゾーム増殖剤応答性受容体活性化剤。
【0014】
式(1)
【化9】

【0015】
式(2)
【化10】

【0016】
式(3)
【化11】

【0017】
式(4)
【化12】

【0018】
式(5)
【化13】

【0019】
式(6)
【化14】

【0020】
式(7)
【化15】

【0021】
式(8)
【化16】

【0022】
(3)(1)又は(2)に記載のペルオキシゾーム増殖剤応答性受容体活性化剤を含む生活習慣病改善剤。
【0023】
(4)生活習慣病が肥満、糖尿病、高血圧、高脂血症又は動脈硬化のいずれかである、(3)に記載の生活習慣病改善剤。
【発明の効果】
【0024】
本発明の脂質代謝改善剤は、既知のPPARsアゴニストよりも高い活性化作用を有しており、PPARsを活性化することで肥満や糖尿病等の生活習慣病の予防、改善、治療に利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0025】
本発明は、フィトスフィンゴシン骨格を有するセラミド化合物、特に下記式(1)〜(7)のいずれかで示されるフィトスフィンゴシン骨格を有するセラミド化合物を有効成分とするPPARs活性化剤に関する。
【0026】
式(1)
【化17】

【0027】
式(2)
【化18】

【0028】
式(3)
【化19】

【0029】
式(4)
【化20】

【0030】
式(5)
【化21】

【0031】
式(6)
【化22】

【0032】
式(7)
【化23】

【0033】
式(8)
【化24】

【0034】
以下、上記式(1)の化合物をA9、式(2)の化合物をB9、式(3)の化合物をC9、式(4)の化合物をC50、式(5)の化合物をF66、式(6)の化合物をG66、式(7)の化合物をH66、式(8)の化合物をphCerと、それぞれ表すこととする。
【0035】
式(1)〜(8)の化合物はいずれも、一般式R−CHOH−CHOH−CH(NHR)−CHOH(式中、Rは長鎖のアルキル基、Rは任意の置換基)で表される骨格構造を有しており、スフィンゴシン骨格中の4位と5位の二重結合部分が4位に水酸基、5位に水素がそれぞれ飽和されている。かかる構造的特徴を有する化合物は、一般にフィトスフィンゴシン(Phytosphingosine)骨格を有する化合物として理解される。
【0036】
フィトスフィンゴシンは主に酵母細胞に存在するスフィンゴ脂質(Sphingolipid)の一種で、生体の主要な細胞膜成分の一つであり、構造的機能とともに信号転移体系の信号伝達物質で、多様な生物学的機能を有する生理活性物質であるが、これまでのところ、フィトスフィンゴシン骨格を有する化合物がPPARsに対して活性化作用を有していることは知られていない。
【0037】
本発明は、これらフィトスフィンゴシン骨格を有する化合物がPPARsを活性化するとの知見を得、これらをPPARs活性化剤として、さらにはこれらを生活習慣病改善剤として使用することを提供するものである。
【0038】
上記式(1)〜(7)の化合物はいずれも、韓国ポハン(Pohang)市のポハン科学技術大学(Pohang University of Science and Technology)のJeong−Ju Park博士により合成され、当業者に供給されている化合物ライブラリーに含まれているセラミド化合物である(Park J.J.ら、Bioorg.Chem.、2008年、第36巻、第5号、第220−228頁)。
【0039】
また式(8)の化合物はAvanti社(http://www.avantilipids.com/index.htm)から市販されている酵母由来の天然セラミドの一種である。
【0040】
本発明にかかるフィトスフィンゴシン骨格を有するセラミド化合物には、上記化合物ライブラリーに含まれる特定の化合物や市販されているフィトスフィンゴシンだけでなく、その他の酵母や哺乳動物、植物等から既知の方法により分離あるいは精製されるフィトスフィンゴシン骨格を有するセラミド化合物、有機化学合成手法により合成されるフィトスフィンゴシン骨格を有するセラミド化合物又はその誘導体等も含まれる。
【0041】
本発明のPPARs活性化剤あるいはこれを含む生活習慣病改善剤は、フィトスフィンゴシン骨格を有するセラミド化合物を単体で、あるいは適当な賦形剤や食品あるいは医薬として許容される担体と共に使用することができる。
【0042】
医薬は、例えばフィトスフィンゴシン骨格を有するセラミド化合物を薬学的に許容され得る種々の賦形剤、結合剤、崩壊剤、滑沢剤、安定剤、希釈剤等を用いて製剤化することにより製造することができる。製剤中のスフィンゴ糖脂質の含有量は、1×10−6〜0.1質量%、好ましくは1×10−4〜0.01質量%程度に調節すればよい。
【0043】
本発明のPPARs活性化剤あるいはこれを含む生活習慣病改善剤の投与経路としては、例えば、経口投与、経腸投与等の非経口投与が挙げられる。投与剤形としては、例えば、注射剤、噴霧剤、カプセル剤、錠剤、顆粒剤、シロップ剤、乳剤、坐剤、軟膏、テープ剤等が挙げられる。
【0044】
また本発明のPPARs活性化剤あるいはこれを含む生活習慣病改善剤は、飲食品、又は飼料等に配合して投与することもできる。特に、日常的に摂取可能な食品、機能性食品、栄養補助食品として、もしくはこれらに混合して用いることが好ましい。
【0045】
飲食品は、例えばフィトスフィンゴシン骨格を有するセラミド化合物に、デキストリン、デンプン等の糖類、ゼラチン、カゼイン、ホエー、大豆タンパク、トウモロコシタンパク等のタンパク質、アラニン、グルタミン、イソロイシン等のアミノ酸類、セルロース、グアガム、ジェランガム、アラビアガム等の多糖類、大豆油、中鎖脂肪酸トリグリセリド等の油脂類等を配合することにより製造することができる。飲食品の形態は問われず、固形物(粉末状、顆粒状等)、半固形物(ゼリー状、ペースト状等)、液状物のいずれであっても良い。
【0046】
またフィトスフィンゴシン骨格を有するセラミド化合物の摂取量は、目的とする作用効果、投与方法、期間、年齢、性別、体重等により異なるが、成人1日当たり、通常0.001〜1000mg、好ましくは0.1〜100mgの範囲から適宜選択できる。
【0047】
以下、実施例を示して本発明を更に詳細に説明するが、本発明はかかる実施例に限定的に解釈されるものではない。
【実施例】
【0048】
<実施例>
マウスのRXRαの全長cDNAをクローニングするために、RNeasy Mini Kit(QIAGEN社)を用いて調製したマウス肝臓由来の全RNAに対して、RT−PCRを行った。RT−PCRは、Omniscript RT Kit (QIAGEN社)及びKOD PlusDNA polymeraseを用い、下記のプライマー1とプライマー2を用いて、94℃で15秒間、60℃で30秒間、68℃で60秒間を1サイクルとして20サイクル行った。
【0049】
プライマー1 5’−catggacaccaaacatttcctgccgc−3’ (配列番号1)
プライマー2 5’−gcctaggtggcttgatgtggtgcctc−3’(配列番号2)
【0050】
増幅断片をQIAquickgel extraction kit(QIAGEN社)で精製後、5ユニットのTakara Ex Taq polymerase(TAKARA Biochemicals社)を用いて70℃で30分間インキュベートして3’A−tailingを行った。
【0051】
反応生成物をpGEM−T easy vector(Promega社)に組み込んで大腸菌(XLL1−Blue株)を形質転換させてプラスミドpGEM−mRXRαを作成し、クローニング断片の塩基配列を決定した。
【0052】
このベクターを鋳型として、HindIIIサイトを含む下記プライマー3とプライマー4とを用いてPCRを行った。
【0053】
プライマー3 5’−caagcttatggacaccaaacatttcctgccgc−3’ (配列番号3)
プライマー4 5’−caagcttctaggtggcttgatgtggtgcctc−3’(配列番号4)
【0054】
増幅断片を精製後、上記と同様に3’A−tailingを行い、pGEM−T easy vectorにサブクローニングして、プラスミドpGEM−mRXRα−HindIIIを得た。
【0055】
pGEM−mRXRα−HindIIIを制限酵素HindIIIで消化後、同じくHindIIIで消化しCIP処理したpCMX(Umesonoら、Cell、1991年、第65巻、第1255頁)と連結して、プラスミドpCMX−mRXRαを作成し、再度塩基配列を決定した。
【0056】
リポフェクタミン2000(Invitrogen社)を用い、マウス繊維芽細胞(NIH3T3)をpCMX−mRXRαで形質転換させた。形質転換細胞のmRXRαのタンパク質の発現をウサギ抗RXRαポリクローナル抗体(SantaCruz Biotechnology社)を用いてイムノブロッティングを行ったところ、予測された分子量(54kD)の位置に単一バンドが確認された(図1)。
【0057】
上記形質転換されたNiH3T3細胞を、10%FBS、100units/mLペニシリン及び0.1mg/mLストレプトマイシンを含むダルベッコ改変イーグル培地(DMEM)(Sigma社)を用いて、5%CO雰囲気下、37℃で培養した。培養後の細胞(1.0×10cells/mL)を96穴プレートに播いてさらに3日間培養した後、リポフェクタミン2000を用いて、100ngのPPREx3−tk−Luc、100ngの pRL−SV40(コントロールベクター)、12.5ngのpCMX−mRXRα及び12.5ngのpCMX、pCMX−mPPARα、pCMX−mPPARβ又はpCMX−mPPARγを含む反応液(Opti−MEM、GIBCO−BRL社、全150μL)で形質転換させた。これらのベクターは、Umesonoら(Cell、1991年、第65巻、第1255頁)によって開発された、PPARsのアゴニストを探索することのできるベクター群である。
【0058】
レポータープラスミドであるPPREx3−tk−Lucは、アシルCoAプロモーターの上流にヘルペスウイルスチミジンキナーゼ由来のPPREを3コピーとルシフェラーゼ遺伝子(レポーター遺伝子)を有している。pCMX−mPPARα、pCMX−mPPARβ及びpCMX−mPPARγは、米国カリフォルニア州サンディエゴのSalk研究所(Salk Institute)のR.M.Evans博士から分与されたpCMX(前記Umesonoら)にマウスのPPARα、PPARβ、PPARγをコードする遺伝子を発現可能に組み込んだプラスミドである。また、pRL−SV40(Promega社)は形質転換効率を確認するためのコントロールプラスミドであり、SV40プロモーターとウミシイタケ(Renilla)ルシフェラーゼ遺伝子に対するエンハンサーを備えている。
【0059】
形質転換から18時間後、培地を10%FBS(GIBCO−BRL)を含むフェノールレッドフリーのDMEMGIBCO−BRL)に換えた。この細胞に検体(韓国ポハン工科大学のPark教授の合成による640種の合成フィトスフィンゴシン)、既知の選択的PPARα選択的アゴニストであるWY−14643(WYと表す)と、既知の選択的PPARβアゴニストであるL−165,041(LDと表す)、又は既知の選択的PPARγアゴニストであるCiglitazone(Cigと表す)を加えて24時間インキュベーションした。コントロールとしてDMSO添加を用意した。
【0060】
検体添加24時間後, Dual−Luciferase reporter assay system(Promega社)を用いて、ホタルルシフェラーゼ活性及びウミシイタケルシフェラーゼ活性を測定した。各サンプルについてホタルルシフェラーゼ活性値をウミシイタケルシフェラーゼ活性値を用いて標準化し、標準偏差を計算した。統計解析は、unpaired Student’s t−testにより行った(コントロールに対するP<0.05又は0.01)。
【0061】
上記のアッセイの結果、7種のセラミド化合物(前期式(1)〜(7)で示される化合物)すべてに、ルシフェラーゼ活性の上昇作用が確認された(図2〜4)。濃度5×10−6MにおけるA9、B9、C9、F66、G66及びH66によるPPARα活性化の最大値はコントロールに対して優位に高かった(図2)。F66、G66、又はH66によるPPARαの活性化は、濃度1×10−5〜1×10−7MにおいてWYのそれと同程度か、又は高かった。
【0062】
また、A9、B9、C9、F66、G66、又はH66によるPPARβの活性化には容量依存性が認められた(図3)。A9、B9、C9、C50、F66、G66、又はH66によるPPARγの活性化についても容量依存性が確認され、それらの活性化はCigのそれよりも高かった(図4)。
【0063】
さらに、フィトスフィンゴシン骨格を有するセラミド化合物の一種である化合物phCerについても上記と同じアッセイ系を行ったところ、PPARsに対して活性化作用を示すことが確認された(図5a−c)。
【0064】
以上のように、式(1)〜(8)のフィトスフィンゴシン骨格を有するセラミド化合物は、既知のPPARsアゴニストよりも高いPPARs活性化作用を有していることが確認された。したがって、フィトスフィンゴシン骨格を有するセラミド化合物、特に式(1)〜(8)のフィトスフィンゴシン骨格を有するセラミド化合物は、より優れたPPARs活性化剤として利用可能であり、また種々の生活習慣病の改善剤としての利用が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【0065】
【図1】マウスRXRαをコードするプラスミドで形質転換されたNIH3T3細胞におけるRXRの発現を示す抗ウサギRXRα抗体を用いたイムノブロッティング写真である。
【図2】ルシフェラーゼアッセイで選択された7種類の化合物についての、PPARα活性化作用の濃度依存性を示すグラフである。
【図3】ルシフェラーゼアッセイで選択された7種類の化合物についての、PPARβ活性化作用の濃度依存性を示すグラフである。
【図4】ルシフェラーゼアッセイで選択された7種類の化合物についての、PPARγ活性化作用の濃度依存性を示すグラフである。
【図5】化合物phCer(1μM、10μM)についての、PPARs活性化作用を示すグラフである。パネルaはPPARαの、パネルbはPPARβの、パネルcはPPARγの活性化をそれぞれ示す。WY、LD、CigはそれぞれのPPARに対する選択的アゴニスト(比較対象)を、DMSOはコントロールをそれぞれ示す。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
フィトスフィンゴシン骨格を有するセラミド化合物を有効成分とする、ペルオキシゾーム増殖剤応答性受容体活性化剤。
【請求項2】
フィトスフィンゴシン骨格を有するセラミド化合物が下記式(1)〜(8)のいずれかで示される化合物である、請求項1に記載のペルオキシゾーム増殖剤応答性受容体活性化剤。
式(1)
【化1】

式(2)
【化2】

式(3)
【化3】

式(4)
【化4】

式(5)
【化5】

式(6)
【化6】

式(7)
【化7】

式(8)
【化8】

【請求項3】
請求項1又は2に記載のペルオキシゾーム増殖剤応答性受容体活性化剤を含む生活習慣病改善剤。
【請求項4】
生活習慣病が肥満、糖尿病、高血圧、高脂血症又は動脈硬化のいずれかである、請求項3に記載の生活習慣病改善剤。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【公開番号】特開2010−132622(P2010−132622A)
【公開日】平成22年6月17日(2010.6.17)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−311665(P2008−311665)
【出願日】平成20年12月6日(2008.12.6)
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】(出願人による申告)独立行政法人科学技術振興機構、地域イノベーション創出総合支援事業、重点地域研究開発プログラム育成研究の成果としての及び平成20年度、文部科学省、地域科学技術振興事業委託事業、産業技術力強化法第19条の適用を受ける特許出願
【出願人】(504173471)国立大学法人北海道大学 (971)
【出願人】(503360115)独立行政法人科学技術振興機構 (1,734)
【Fターム(参考)】