Central anorexic effect of TNP-470 analog (CKD-732) on fuel homeostasis

Abstract

[한글]

전세계적으로 비만의 유병율은 급증하고 있으며 비만, 즉 지방 조직의 과잉 축적이 다양한 질환의 기반이 된다는 것은 잘 알려진 사실이다. 새로운 비만 치료제 개발의 일환으로 여러 종류의 혈관형성억제제가 비만 동물 모델에서 체중을 감소시키고 지방 조직 무게를 감소시킬 수 있었다고 보고되었으나 이에 대한 정확한 대사 기전은 아직 알려진 바가 없다. 이에 혈관형성억제제 중 하나인 TNP-470 유도체를 이용하여 식욕 및 체중과 지방 조직에 대한 효과와 중추성 효과를 알아보고자 하였다. 중추성 효과로는 TNP-470 유도체의 뇌실내 투여에 따른 효과, 시상 하부의 식욕증진 또는 식욕억제 신경전달인자 mRNA의 조절 및 약제 투여에 따라 발생할 수 있는 조건부 미각 반감 현상에 대하여 평가하고자 하였다. TNP-470 유도체의 식욕, 체중 및 체온에 대한 효과는 여러 가지 동물 모델, 즉 출생직후부터 monosodium glutamate를 투여하여 arcuate nucleus (ARC)가 손상된 생쥐, 정상 C57BL/6J 생쥐, SD 쥐, LETO 쥐, OLETF 쥐에서 5-10일간 피하 주사를 하면서 매일 측정하였으며 이 중 OLETF 쥐와 LETO 쥐에서는 7일간 피하 주사 후 부위별 지방 조직을 얻어 무게를 측정하였다. 부고환 지방 조직은 조직 절편을 만들어 H-E 염색을 시행하였으며 지방 세포의 크기를 계산하였다. TNP-470 유도체의 식욕 억제에 대한 기전을 탐색하고자 ARC 손상 생쥐와 정상 생쥐에서 TNP-470 유도체를 뇌실 내 투여하여 4시간, 24시간 먹이 섭취량과 체중 및 체온을 측정하였다. 또한, 뇌실 내 투여 1시간 후 시상 하부를 얻어 식욕증진 또는 식욕억제 신경전달인자 mRNA RT-PCR을 시행하였다. 이전 melanocortin연구를 통하여 제시되었던 조건부 미각 반감 현상에 대한 평가를 위해 Benoit 등이 제시했던 방법을 변형하여 OLETF 쥐와 LETO 쥐에서 시행하였으며 preference ratio를 계산하여 조건부 미각 반감 현상이 유도되었는지를 알아보았다. 모든 동물 모델에서 누적 체중과 먹이 섭취량은 의미있게 감소하였으며 부위별 지방 조직 무게는 부고환 지방과 장간막 지방 조직의 무게가 치료군에서 감소하였다. 현미경으로 관찰한 지방 세포의 크기는 치료군에서 유의하게 감소한 것을 확인할 수 있었다. 1회 뇌실 내 투여로 ARC 손상 생쥐에서는 의미있는 24시간 체중 감소 및 4시간, 24시간 먹이 섭취량의 감소 소견을 보였으나 이에 반하여 정상 생쥐에서는 투여 용량을 증량시킴에도 불구하고 유의한 차이를 보이지 않았다. 또한, 신경전달인자 mRNA의 변화를 본 RT-PCR상 ARC 손상 생쥐와 정상 생쥐에서 약제 투여에 따른 변화가 관찰되지 않았다. 조건부 미각 반감 현상은 생리식염수를 투여한 쥐에서는 사카린에 대한 선호도가 없었으나 리튬을 투여한 쥐와 마찬가지로 TNP-470 유도체를 투여한 OLETF 쥐 및 LETO 쥐에서 중립적인 맛에 대한 선호도가 높았고 오히려 사카린에 대한 선호도는 매우 떨어지는 것으로 나타났으며 이는 이러한 약제 투여로 인하여 조건부 미각 반감 현상이 유도되었다는 것을 의미한다. TNP-470 유도체에 의한 조건부 미각 반감 현상은 용량 의존적이었으며 OLETF 쥐에서 더 유의한 반응을 보였다. 이러한 결과를 종합하여 TNP-470 유도체는 여러 가지 기전 즉, 직접적인 지방 조직에 대한 자극, 중추성 식욕 억제 효과 및 조건부 미각 반감 현상에 의하여 정상 상태를 포함한 여러 가지 동물 모델에서 유의한 체중 감소 및 식욕 억제를 유도한다. 또한, 정상 모델보다 비만 모델에서 더 의미있는 식욕 억제 효과가 나타났다. 결론적으로 이와 같은 결과들은 TNP-470 유도체가 식욕 억제를 통한 비만 치료제로서의 가능성에 대한 제한점으로 작용할 수 있으며 추후 기대하지 못한 TNP-470 유도체의 약물 작용에 대한 지속적인 연구가 필요하겠다.

[영문]Obesity is highly prevalent in many developed countries and is increasing worldwide. In searching for new anti-obesity drugs, the systemic treatment with angiogenesis inhibitor has been shown to result in weight reduction and adipose tissue loss in various models of obesity. However, the mechanism governing metabolic adaptations in food intake during antiangiogenic-induced weight loss is unknown. Therefore, we evaluated TNP-470 analog's peripheral effect on body weight, food intake, and adipose tissue per se and its central anorexic effect by hypothalamic neuropeptide mRNA RT-PCR and induction of the conditioned taste aversion (CTA) effect. The effect of TNP-470 analog on body weight, food intake, and core temperature was assessed by 5-10 days of TNP-470 analog sc injection in various animal models such as C57BL/6J mice, ARC lesion mice, SD rats, LETO rats, and OLETF rats. The LETO and OLETF rats were sacrificed after 7 days of sc injection and the regional fat contents were weighed and examined by histopathology. The ARC lesion mice and normal littermates were icv injected with TNP-470 analog to verify the change of food intake and body weight and the modulation of hypothalamic neuropeptide mRNA by RT-PCR. To test a CTA, a modified method from Benoit et al. was proceeded. The preference ratio (saccharin solution intake divided by total fluid intake) was calculated from the results of this experiment to represent the degree of a CTA induced. As a result, the cumulative body weight and food intake was all significantly decreased in treated animal models of obesity and normal compared with that of the controls. The regional fat contents such as epididymal and mesenteric fats were all decreased in treated groups and the size of adipocytes was significantly decreased in treated rats. Single icv injection of TNP-470 analog significantly decreased food intake and body weight in ARC lesion mice but no effect was found in normal littermates. However, the hypothalamic neuropeptides were not altered in both models by single icv injection. As for a CTA, rats with saline injection exhibited no preference for saccharin flavor. By contrast, rats in both the LiCl and TNP-470 analog groups significantly preferred the neutral flavor, indicating the development of a CTA. Additionally, a CTA produced by administration of TNP-470 analog was found to be dose-dependent and was more profoundly demonstrated in OLETF rats. These results suggest that TNP-470 analog reduces food intake and body weight in obese and non-obese animal models by multiple mechanism including direct effect on adipose tissue and central anorexic effect accompanied by a CTA. Moreover, the obese models were more likely to be affected by TNP-470 analog. In conclusion, TNP-470 analog causes significant body weight reduction and appetite suppression by the possible mechanism of decreasing adiposity directly and inducing central anorexia partly explained by a CTA which places the difficulty for the development of antiangiogenesis-based therapies for obesity.