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JP7538495B2 - Circadian rhythm regulators - Google Patents
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JP7538495B2 - Circadian rhythm regulators - Google Patents

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Description

本発明は特定のトリテルペン類を有効成分とする概日リズム調節剤に関する。 The present invention relates to a circadian rhythm regulator that contains specific triterpenes as active ingredients.

人を含む多くの生物は概日リズムという24時間周期の行動パターンを持ち、睡眠・覚醒の周期だけでなく、体温、血圧、ホルモン分泌や自律神経活動などあらゆる生理現象がこのリズムに従って変動する。概日リズムを生む仕組みを体内時計といい、時計遺伝子と呼ばれる遺伝子群が組織ごとにタイミングを合わせて(これを同調という)、24時間周期で発現変動を繰り返すことで、その下流で代謝の概日リズムが作られる。たとえば、植物においては生長や花形成、気孔の開閉、窒素代謝等の多様な活動がこの時計遺伝子の制御下で概日変動を示し、時計遺伝子の発現制御によりこれらを調節する試みがなされている(特許文献1)。哺乳類では、PER、CRY、BMAL、CLOCKという時計遺伝子のネガティブフィードバックをコアループとした転写翻訳調節により、24時間のリズムが作られる。哺乳類の体内時計は明暗情報から活動時間を定める中枢時計(視交叉上核)と、末梢の様々な組織に存在する末梢時計に大別される。基本的に中枢時計と末梢時計は一定の位相関係を維持してリズムを刻むが、末梢時計は、グルココルチコイドやインスリン等の刺激や、さらには特定の食品成分により、中枢時計とは独立して影響を受けることが報告されている(非特許文献1~3)。
近年、交代勤務や夜更かしの習慣等による不規則な活動・食事の影響で身体的・精神的不調が生じることが指摘されている(非特許文献4)。また、身近な例として航空機による長距離移動が原因で時差ボケが起こることはよく知られている。これらに共通する要因の一つに、実際の睡眠や食事の時刻に対し、中枢時計や末梢時計が刻むリズムの間でずれが生じた時に、是正にかかる時間に組織ごとに差があることが考えられる。概日リズムを調節し正常に保つことができれば、体内時計の不調和を改善できる。特に、前者のような長期的な健康への悪影響を抑えるためには、概日リズム調節剤として、日常的に摂取することができ概日リズムの乱れを効果的に抑えることができる、安全性の高い食品形態のものが望ましい。
Many living organisms, including humans, have a 24-hour behavioral pattern called the circadian rhythm, and all physiological phenomena, including not only the sleep-wake cycle but also body temperature, blood pressure, hormone secretion, and autonomic nerve activity, fluctuate according to this rhythm. The mechanism that generates the circadian rhythm is called the body clock, and a group of genes called clock genes synchronize with each tissue (this is called entrainment), and repeat expression fluctuations in a 24-hour cycle, creating a circadian metabolic rhythm downstream. For example, in plants, various activities such as growth, flower formation, stomata opening and closing, and nitrogen metabolism show circadian fluctuations under the control of these clock genes, and attempts have been made to regulate these by controlling the expression of clock genes (Patent Document 1). In mammals, a 24-hour rhythm is created by transcription-translation regulation with the negative feedback of clock genes PER, CRY, BMAL, and CLOCK as the core loop. Mammalian body clocks are broadly divided into a central clock (suprachiasmatic nucleus) that determines activity times from light and dark information, and peripheral clocks that exist in various peripheral tissues. Generally, the central clock and peripheral clock maintain a constant phase relationship and beat in rhythm; however, it has been reported that the peripheral clock can be influenced independently of the central clock by stimuli such as glucocorticoids and insulin, as well as by certain food components (Non-patent literature 1 to 3).
In recent years, it has been pointed out that physical and mental disorders are caused by irregular activities and meals due to shift work and the habit of staying up late (Non-Patent Document 4). In addition, it is well known that jet lag occurs due to long-distance travel by airplane, as a familiar example. One of the common factors in these is that when a discrepancy occurs between the actual sleep and meal times and the rhythms set by the central and peripheral clocks, the time it takes to correct it varies from tissue to tissue. If the circadian rhythm can be adjusted and kept normal, the disharmony of the body clock can be improved. In particular, in order to suppress the long-term adverse effects on health such as the former, it is desirable to use a circadian rhythm regulator that is in the form of a highly safe food that can be taken daily and can effectively suppress circadian rhythm disturbances.

概日リズムの調整、特に時差ボケへの対応として、航空会社では照明の点灯時間や食事のタイミングを到着地に近づけるなどの対応を取る。また、医薬品として日本ではメラトニンが処方される。メラトニンは睡眠を誘導する内因性ホルモンで、夜間に分泌が上昇して朝目覚める前に減少する日内変動を示す。概日リズムの乱れに起因する睡眠障害の治療として、メラトニンリズムを整えることを目的に、その前駆物質や受容体作動薬、メラトニン分泌リズム改善剤が用いられる。
しかしながら、メラトニンは内因性のホルモンであるためその使用には注意が必要であり、特異的な概日リズム調整作用があるとは言いがたい。またメラトニンの前駆物質であるセロトニンは、経口摂取により消化器系・循環器系に悪影響があることが指摘されていて、これらは国内では食品としては認可されていない。
To adjust circadian rhythms, especially to deal with jet lag, airlines take measures such as changing the lighting hours and timing meals closer to the destination. Melatonin is also prescribed as a medicine in Japan. Melatonin is an endogenous hormone that induces sleep, and shows a diurnal variation in which its secretion increases at night and decreases before waking in the morning. To treat sleep disorders caused by circadian rhythm disruptions, melatonin precursors, receptor agonists, and melatonin secretion rhythm improvers are used to regulate the melatonin rhythm.
However, since melatonin is an endogenous hormone, it must be used with caution, and it is difficult to say that it has a specific circadian rhythm regulating effect. In addition, it has been pointed out that serotonin, a precursor of melatonin, has adverse effects on the digestive and circulatory systems when orally ingested, and these substances have not been approved as foods in Japan.

上記の問題点を解決するために、食品由来あるいは食品として利用可能な成分の体内時計調節機能の評価が盛んにおこなわれている。たとえばオリーブに含まれるポリフェノールであるオレアセインは時計遺伝子であるBMAL1、PER1の発現調節により概日リズムを調整する(特許文献2)。また、小麦ふすま由来のアルキルレゾルシノールは時計遺伝子BMAL1の発現リズムを動かし周期を変えることで概日リズムを調整する(特許文献3)。温州みかんから抽出されるクリプトキサンチン/またはそのエステル体にも概日リズム調整能があることが報告されている(特許文献4)。 To solve the above problems, the biological clock regulating function of food-derived or food-usable ingredients has been actively evaluated. For example, oleacein, a polyphenol contained in olives, regulates circadian rhythms by regulating the expression of clock genes BMAL1 and PER1 (Patent Document 2). Furthermore, alkylresorcinols derived from wheat bran regulate circadian rhythms by changing the expression rhythm of the clock gene BMAL1 and altering its period (Patent Document 3). It has also been reported that cryptoxanthin extracted from Unshu mandarins and/or its esters have the ability to regulate circadian rhythms (Patent Document 4).

トリテルペンは広く植物界に分布する化合物群であり、6つのイソプレンから構成され、C3048の分子式を持つテルペンの一種である。トリテルペンにはスクアレンなどの環状構造を有しないものやオレアナン型、ウルサン型、ルパン型、ホパン型、セラタン型、フリーデラン型、タラキセラン型、タラキサスタン型、マルチフロラン型、ジャーマニカン型等の5つの環状構造を有する化合物群、ククルビタン型、ダンマラン型、ラノスタン型、プロトスタン型等の4つの環状構造を有する化合物群等、数多くの化合物が含まれる。ホパン型トリテルペンにはセラストロール、ホパン、プリスチメリン等が含まれ、ククルビタン型トリテルペンには、ククルビタシンA~L、O~T、クグアシンA~S等が含まれる。 Triterpenes are a group of compounds widely distributed in the plant kingdom, and are a type of terpene composed of six isoprenes and having the molecular formula C 30 H 48. Triterpenes include many compounds, such as those without a ring structure, such as squalene, compounds with five ring structures, such as oleanane type, ursane type, lupane type, hopane type, selatan type, friedelane type, taraxerane type, taraxastan type, multiflorane type, and germanican type, and compounds with four ring structures, such as cucurbitane type, dammarane type, lanostane type, and protostane type. Hopane type triterpenes include celastrol, hopane, pristimerin, etc., and cucurbitane type triterpenes include cucurbitacins A to L, O to T, and cuguacins A to S, etc.

ホパン型トリテルペンのセラストロール(2R,4aS,6aR,6aS,14aS,14bR)-10-ヒドロキシ-2,4a,6a,6a,9,14a-ヘキサメチル-11-オキソ-1,3,4,5,6,13,14,14b-オクタヒドロピセン-2-カルボン酸; CAS34157-83-0)は、伝統的な漢方薬として炎症・腫れ・乾癬の治療に利用されるライコウトウ(タイワンクロヅル)に含まれる。高い抗酸化能を有し、抗炎症の他、肥満や神経変性疾患などへの治療効果が期待されている(非特許文献5)。プリスチメリン(メチル(2R,4aS,6aR,6aS,14aS,14bR)-10-ヒドロキシ-2,4a,6a,6a,9,14a-ヘキサメチル-11-オキソ-1,3,4,5,6,13,14,14b-オクタヒドロピセン-2-カルボン酸塩;CAS1258-84-0)は、ニシキギ科の植物(Gymnosporia heterophylla)などから単離可能なトリテルペノイドキノンメチドで、抗がん剤や抗ウイルス薬としての活性を示し(非特許文献6)、避妊薬としての効果も知られている(非特許文献7)。ククルビタシンB([(E,6R)-6-[(2S,8S,9R,10R,13R,14S,16R,17R)-2,16-ジヒドロキシ-4,4,9,13,14-ペンタメチル-3,11-ジオキソ-2,7,8,10,12,15,16,17-オクタヒドロ-1H-シクロペンタ[a]フェネントレン-17-イル]-6-ヒドロキシ-2-メチル-5-オキソヘプト-3-エン-2-イル]酢酸塩;CAS6199-67-3)、ククルビタシンD((2S,8S,9R,10R,13R,14S,16R,17R)-17-[(E,2R)-2,6-ジヒドロキシ-6-メチル-3-オキソヘプト-4-エン-2-イル]-2,16-ジヒドロキシ-4,4,9,13,14-ペンタメチル-2,7,8,10,12,15,16,17-オクタヒドロ-1H-シクロペンタ[a]フェナントレン e-3,11-ジオン;CAS3877-86-9)、ククルビタシンE([(E,6R)-6-[(8S,9R,10R,13R,14S,16R,17R)-2,16-ジヒドロキシ-4,4,9,13,14-ペンタメチル-3,11-ジオキソ-8,10,12,15,16,17-ヘキサヒドロ-7H-シクロペンタ[a]フェナントレン -17-イル]-6-ヒドロキシ-2-メチル-5-オキソヘプト-3-エン-2-イル]酢酸塩;CAS18444-66-1)、ククルビタシンI((8S,9R,10R,13R,14S,16R,17R)-17-[(E,2R)-2,6-ジヒドロキシ-6-メチル-3-オキソヘプト-4-エン-2-イル]-2,16-ジヒドロキシ-4,4,9,13,14-ペンタメチル-8,10,12,15,16,17-ヘキサヒドロ-7H-シクロペンタ[a]フェナントレン e-3,11-ジオン;CAS2222-07-3)、ククルビタシンS((1S,2S,4R,6S,9S,10R,11R,14R,15R)-17-ヒドロキシ-6-(2-ヒドロキシプロパン-2-イル)-2,9,11,14,19,19-ヘキサメチル-5-オキサペンタシクロ[12.8.0.02,11.04,10.015,20]ドコサ-16,20-ジエン-8,13,18-トリオン;CAS60137-06-6)、イソククルビタシンB([(E,6R)-6-[(3R,8S,9R,10R,13R,14S,16R,17R)-3,16-ジヒドロキシ-4,4,9,13,14-ペンタメチル-2,11-ジオキソ-3,7,8,10,12,15,16,17-オクタヒドロ-1H-シクロペンタ[a]フェナントレン-17-イル]-6-ヒドロキシ-2-メチル-5-オキソヘプト-3-エン-2-イル]酢酸塩;CAS17278-28-3)はククルビタン型トリテルペンで抗がん作用などが期待されており、ウリ科の植物全般に含まれる苦み成分の一つである(非特許文献8)。トリテルペンのうち、コロソリン酸、マスリン酸、オレアノール酸等のオレアナン型トリテルペンやウルソール酸などのウルサン型トリテルペンについては概日リズム調節に有効であることは公知(特許文献5)だが、ホパン型トリテルペンおよびククルビタン型トリテルペンが概日リズムの調整に有効であることはこれまで知られていなかった。 The hopane triterpene celastrol (2R,4aS,6aR,6aS,14aS,14bR)-10-hydroxy-2,4a,6a,6a,9,14a-hexamethyl-11-oxo-1,3,4,5,6,13,14,14b-octahydropicene-2-carboxylic acid; CAS 34157-83-0) is contained in Laikoto (Formosan Crane), a traditional Chinese medicine used to treat inflammation, swelling, and psoriasis. It has high antioxidant properties and is expected to have therapeutic effects on obesity and neurodegenerative diseases, as well as anti-inflammatory properties (Non-Patent Document 5). Pristimerin (methyl(2R,4aS,6aR,6aS,14aS,14bR)-10-hydroxy-2,4a,6a,6a,9,14a-hexamethyl-11-oxo-1,3,4,5,6,13,14,14b-octahydropicene-2-carboxylate; CAS 1258-84-0) is a triterpenoid quinone methide that can be isolated from plants of the Celastraceae family (Gymnosporia heterophylla) and the like, and exhibits activity as an anticancer agent and an antiviral agent (Non-Patent Document 6), and is also known to have an effect as a contraceptive (Non-Patent Document 7). Cucurbitacin B ([(E,6R)-6-[(2S,8S,9R,10R,13R,14S,16R,17R)-2,16-dihydroxy-4,4,9,13,14-pentamethyl-3,11-dioxo-2,7,8,10,12,15,16,17-octahydro-1H-cyclopenta[a]phenentren-17-yl]-6-hydroxy-2-methyl-5-oxohept-3-en-2-yl]acetic acid salt; CAS 6199-67-3), cucurbitacin D ((2S,8S,9R,10R,13R,14S,16R,17R)-17-[(E,2R)-2,6-dihydroxy-6-methyl-3-oxohept-4-en-2-yl]-2,16-dihydroxy-4,4,9,13,14-pentamethyl-2,7,8,10,12,15,16,17-octahydro-1H-cyclopenta[a]phenanthrene e-3,11-dione; CAS 3877-86-9), cucurbitacin E ([(E,6R)-6-[(8S,9R,10R,13R,14S,16R,17R)-2,16-dihydroxy-4,4,9,13,14-pentamethyl-3,11-dioxo-8,10,12,15,16,17-hexahydro-7H-cyclopenta[a]phenanthrene -17-yl]-6-hydroxy-2-methyl-5-oxohept-3-en-2-yl]acetate; CAS 18444-66-1), cucurbitacin I ((8S,9R,10R,13R,14S,16R,17R)-17-[(E,2R)-2,6-dihydroxy-6-methyl-3-oxohept-4-en-2-yl]-2,16-dihydroxy-4,4,9,13,14-pentamethyl-8,10,12,15,16,17-hexahydro-7H-cyclopenta[a]phenanthrene e-3,11-dione; CAS 2222-07-3), cucurbitacin S ((1S,2S,4R,6S,9S,10R,11R,14R,15R)-17-hydroxy-6-(2-hydroxypropan-2-yl)-2,9,11,14,19,19-hexamethyl-5-oxapentacyclo[12.8.0.02,11.04,10.015,20]docosa-16,20-diene-8,13,18-trione; CAS 60137-06-6), isocucurbitacin B ([(E,6R)-6-[(3R,8S,9R ,10R,13R,14S,16R,17R)-3,16-dihydroxy-4,4,9,13,14-pentamethyl-2,11-dioxo-3,7,8,10,12,15,16,17-octahydro-1H-cyclopenta[a]phenanthren-17-yl]-6-hydroxy-2-methyl-5-oxohept-3-en-2-yl]acetate; CAS 17278-28-3) is a cucurbitane-type triterpene that is expected to have anticancer effects, and is one of the bitter components contained in plants of the Cucurbitaceae family in general (Non-Patent Document 8). Among triterpenes, it is known that oleanane-type triterpenes such as corosolic acid, maslinic acid, and oleanolic acid, and ursane-type triterpenes such as ursolic acid are effective in regulating circadian rhythms (Patent Document 5), but it was not previously known that hopane-type triterpenes and cucurbitane-type triterpenes are effective in regulating circadian rhythms.

特開2016-40231Patent Publication No. 2016-40231 特開2016-183189Patent Publication 2016-183189 特開2009-183197Patent Publication 2009-183197 国際公開2002/043736International Publication No. 2002/043736 特開2019-43912Patent Publication No. 2019-43912

Balsalobre A et al., Science, 2000 Sep;289(5488):2344-7Balsalobre A et al., Science, 2000 Sep;289(5488):2344-7 Oishi K et al., Biochem Biophys Res Commun. 2017 Jan 29;483(1):165-170Oishi K et al., Biochem Biophys Res Commun. 2017 Jan 29;483(1):165-170 Oike H, Biosci Biotechnol Biochem. 2017 May;81(5):863-870Oike H, Biosci Biotechnol Biochem. 2017 May;81(5):863-870 Brum MC et al., Diabetol Metab Syndr. 2015 May 17;7:45Brum MC et al., Diabetol Metab Syndr. 2015 May 17;7:45 R Cascao et al., Front Med, 2017 Jun 15;4:69.R Cascao et al., Front Med, 2017 Jun 15;4:69. Murayama T et al., Antivir Chem Chemother 2007 18 (3): 133-139Murayama T et al., Antivir Chem Chemother 2007 18 (3): 133-139 Mannowetza N et al., PNAS May 30, 2017 114 (22) 5743-5748Mannowetza N et al., PNAS May 30, 2017 114 (22) 5743-5748 S Garg et al., Int J Oncol. 2018 Jan;52(1):19-37.S Garg et al., Int J Oncol. 2018 Jan;52(1):19-37. Balsalobre A, Cell. 1998 Jun 12;93(6):929-37Balsalobre A, Cell. 1998 Jun 12;93(6):929-37

本発明は、哺乳類の時計遺伝子の発現量、時計遺伝子の発現リズムの位相又は周期長を調節することにより、ヒトや動物の概日リズムを調節し、概日リズムの乱れに起因する諸症状を予防する組成物を提供することを課題とする。 The objective of the present invention is to provide a composition that regulates the circadian rhythm of humans and animals by regulating the expression level of mammalian clock genes and the phase or period length of the expression rhythm of clock genes, thereby preventing various symptoms caused by disturbance of the circadian rhythm.

本発明者らは、ホパン型トリテルペン及びククルビタン型トリテルペンが哺乳類の時計遺伝子の発現量、時計遺伝子の発現リズムの位相又は周期長を調節することにより概日リズム調節に有効であることを見出した。
すなわち本発明は以下の通りである。
[1]ホパン型トリテルペン、ククルビタン型トリテルペン及びそれらの薬理学的に許容される塩からなる群から選択される1以上を有効成分として含む概日リズム調節剤。
[2]PER2の発現量、発現リズムの位相又は発現リズムの周期長を調節する、請求項1に記載の概日リズム調節剤。
[3]ホパン型トリテルペンがセラストロール及びプリスチメリンからなる群から選択される1以上であり、ククルビタン型トリテルペンがククルビタシンB、ククルビタシンD、ククルビタシンE、ククルビタシンI、ククルビタシンS及びイソククルビタシンBからなる群から選択される1以上である、前記[1]又は[2]に記載の概日リズム調節剤。
[4]前記[1]~[3]のいずれか1項に記載の概日リズム調節剤を含む、概日リズム調節用飲食品。
[5]前記[1]~[3]のいずれか1項に記載の概日リズム調節剤を含む、概日リズム調節用動物用飼料。
[6]前記[1]~[3]のいずれか1項に記載の概日リズム調節剤を含む、概日リズムの調節を介した疾患の予防、緩和、または治療のための医薬組成物。
[7]前記[1]~[3]のいずれか1項に記載の概日リズム調節剤を含む、概日リズムの調節を介した疾患の予防、緩和、または治療のための動物用医薬組成物。
The present inventors have discovered that hopane-type triterpenes and cucurbitane-type triterpenes are effective in regulating circadian rhythms by regulating the expression levels of mammalian clock genes and the phase or period length of the expression rhythm of clock genes.
That is, the present invention is as follows.
[1] A circadian rhythm regulating agent comprising, as an active ingredient, one or more selected from the group consisting of hopane-type triterpenes, cucurbitane-type triterpenes, and pharmacologically acceptable salts thereof.
[2] The circadian rhythm regulating agent of claim 1, which regulates the expression level, phase of the expression rhythm, or period length of the expression rhythm of PER2.
[3] The circadian rhythm regulator described in [1] or [2] above, wherein the hopane-type triterpene is one or more selected from the group consisting of celastrol and pristimerin, and the cucurbitane-type triterpene is one or more selected from the group consisting of cucurbitacin B, cucurbitacin D, cucurbitacin E, cucurbitacin I, cucurbitacin S and isocucurbitacin B.
[4] A food or drink for circadian rhythm regulation, comprising the circadian rhythm regulating agent according to any one of [1] to [3] above.
[5] A circadian rhythm regulating animal feed comprising the circadian rhythm regulating agent according to any one of [1] to [3] above.
[6] A pharmaceutical composition for preventing, alleviating, or treating a disease mediated by the regulation of circadian rhythm, comprising the circadian rhythm regulator according to any one of [1] to [3] above.
[7] A pharmaceutical composition for animals for preventing, alleviating, or treating a disease mediated by the regulation of circadian rhythm, comprising the circadian rhythm regulating agent according to any one of [1] to [3] above.

本発明によれば、哺乳類の時計遺伝子、特にPER2の発現量、発現リズムの位相又は発現リズムの周期長を調節し、概日リズムを調節することでき、概日リズムの乱れに起因する諸症状を予防する組成物を提供することができる。本発明の組成物は、投与のタイミングに応じて、概日リズムを前、あるいは後ろに動かすことができる。体内時計は外部刺激(食事、強い光、時差など)により攪乱されることがあるが、刺激のタイミングに応じてリズムが前進しやすい時間帯や後退しやすい時間帯があることが知られている。本発明のトリテルペンは、一方向だけでなく両方向にリズムを動かすため、乱れた概日リズムを効果的に調節することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a composition that can regulate the expression level, phase or period length of the expression rhythm of mammalian clock genes, particularly PER2, and can regulate the circadian rhythm, thereby preventing various symptoms caused by circadian rhythm disturbance. The composition of the present invention can move the circadian rhythm forward or backward depending on the timing of administration. The body clock can be disrupted by external stimuli (food, strong light, time difference, etc.), and it is known that there are time periods when the rhythm tends to advance or retard depending on the timing of the stimulus. The triterpene of the present invention moves the rhythm not only in one direction but also in both directions, so that it can effectively regulate a disturbed circadian rhythm.

トリテルペン((A)セラストロール、(B)ククルビタシンB、(C)グリチルレチン酸)を図中矢印のタイミングで添加した時のヒトPER2の発現の概日リズムの変化を示す。The figure shows the change in the circadian rhythm of human PER2 expression when triterpenes ((A) celastrol, (B) cucurbitacin B, (C) glycyrrhetinic acid) were added at the times indicated by the arrows. ランダムに選抜した16種類のテルペン(2種類のジテルペンを含む)の添加によるPER2の発現の概日リズムの変化について、試料添加後(A)2番目に出現するピークの位相(B)3番目に出現するピークの位相を示す。Changes in the circadian rhythm of PER2 expression due to the addition of 16 randomly selected terpenes (including two diterpenes) are shown in Fig. 1A, showing the phase of the second peak that appears after sample addition, and in Fig. 1B, showing the phase of the third peak that appears after sample addition. (A)セラストロールおよび(B)ククルビタシンBの位相後退効果の濃度依存性を示す。4 shows the concentration dependence of the phase-delaying effect of (A) celastrol and (B) cucurbitacin B. 血清刺激からの各時間(15、21、27、33時間後)における(A)セラストロールまたは(B)ククルビタシンBの添加による概日リズムの位相への影響を示す。The effect of addition of (A) celastrol or (B) cucurbitacin B on the phase of the circadian rhythm at various times (15, 21, 27, and 33 hours) after serum stimulation is shown. トリテルペン((A)セラストロール、(B)ククルビタシンB)を図中矢印のタイミングで添加した時のマウスPER2の発現の概日リズムの変化を示す。The figure shows changes in the circadian rhythm of mouse PER2 expression when triterpenes ((A) celastrol, (B) cucurbitacin B) were added at the times indicated by the arrows. セラストロール、プリスチメリンを図中矢印のタイミングで添加した時のヒトPER2の発現の概日リズムの変化を示す。The figure shows changes in the circadian rhythm of human PER2 expression when celastrol and pristimerin were added at the times indicated by the arrows. ククルビタシンD、ククルビタシンE、ククルビタシンIを図中矢印のタイミングで添加した時のマウスPER2の発現の概日リズムの変化を示す。The figure shows changes in the circadian rhythm of mouse PER2 expression when cucurbitacin D, cucurbitacin E, or cucurbitacin I was added at the times indicated by the arrows. ククルビタシンSを図中矢印のタイミングで添加した時のマウスPER2の発現の概日リズムの変化を示す。The figure shows the change in the circadian rhythm of mouse PER2 expression when cucurbitacin S was added at the time indicated by the arrow. イソククルビタシンBを図中矢印のタイミングで添加した時のマウスPER2の発現の概日リズムの変化を示す。The figure shows changes in the circadian rhythm of mouse PER2 expression when isocucurbitacin B was added at the times indicated by the arrows. 濃度の異なるセラストロールを図中矢印のタイミングで添加した時のマウスPER2の発現量の増強作用(A)と、周期長の短縮作用(B)。The effect of adding different concentrations of celastrol at the times indicated by the arrows in the figure is to enhance the expression level of mouse PER2 (A) and shorten the period length (B). 濃度の異なるプリスチメリンを図中矢印のタイミングで添加した時のマウスPER2の発現量の増強作用。The effect of enhancing the expression level of mouse PER2 when different concentrations of pristimerin were added at the timing indicated by the arrows in the figure.

本発明の概日リズム調節剤は、ホパン型トリテルペン、ククルビタン型トリテルペン及びそれらの薬理学的に許容される塩からなる群から選択される1以上を有効成分として含有する。
本発明において、トリテルペンは炭素数30を基本骨格とする化合物であり、その代表例として五環性トリテルペンや四環性トリテルペンが挙げられる。ここで、五環性トリテルペン、四環性トリテルペンとは、トリテルペン類の1種であり、イソプレン単位6個から成るそれぞれ五環性、四環性の化合物で、炭素数は30個を基本とするが、生合成過程で転位、酸化、脱離あるいはアルキル化され炭素数が前後するものも含まれる。
五環性トリテルペンや四環性トリテルペンは、一般に、その骨格により分類されており、五環性トリテルペンとしては例えばオレアナン型トリテルペン、ウルサン型トリテルペン、ルパン型トリテルペン、ホパン型トリテルペン、セラタン型トリテルペン、フリーデラン型トリテルペン、タラキセラン型トリテルペン、タラキサスタン型トリテルペン、マルチフロラン型トリテルペン、ジャーマニカン型トリテルペン等が、四環性トリテルペンとしてはククルビタン型、ダンマラン型、ラノスタン型、プロトスタン型等が挙げられる。
五環性トリテルペン類のうち、ホパン型トリテルペンの代表例としてはセラストロール、ホパン、プリスチメリン等が挙げられ、ククルビタン型トリテルペンの例としてはククルビタシンA~L、O~T、クグアシンA~S等が挙げられる。
The circadian rhythm regulating agent of the present invention contains, as an active ingredient, one or more selected from the group consisting of hopane-type triterpenes, cucurbitane-type triterpenes, and pharmacologically acceptable salts thereof.
In the present invention, triterpene is a compound having a basic skeleton of 30 carbon atoms, and representative examples thereof include pentacyclic triterpenes and tetracyclic triterpenes. Here, the pentacyclic triterpene and tetracyclic triterpene are a type of triterpene, which are pentacyclic and tetracyclic compounds, respectively, consisting of six isoprene units, and have a basic carbon number of 30, but also include those with a larger or smaller carbon number due to rearrangement, oxidation, elimination, or alkylation during the biosynthesis process.
Pentacyclic and tetracyclic triterpenes are generally classified according to their skeletons. Examples of pentacyclic triterpenes include oleanane-type triterpenes, ursane-type triterpenes, lupane-type triterpenes, hopane-type triterpenes, seratan-type triterpenes, friedelane-type triterpenes, taraxerane-type triterpenes, taraxastane-type triterpenes, multiflorane-type triterpenes, and germanicane-type triterpenes. Examples of tetracyclic triterpenes include cucurbitane-type, dammarane-type, lanostane-type, and protostane-type.
Among the pentacyclic triterpenes, representative examples of hopane-type triterpenes include celastrol, hopane, pristimerin, etc., and examples of cucurbitane-type triterpenes include cucurbitacins A to L, O to T, cuguacins A to S, etc.

セラストロールはホパン型トリテルペンであり、タイワンクロヅル、Celastrus regelii(ツルウメモドキの近縁種)等に含まれる。
プリスチメリンは、ニシキギ科の植物(Gymnosporia heterophylla)などから単離可能なトリテルペノイドキノンメチドである。プリスチメリンはセラステロールのメチルエステルであってホパン型トリテルペンに分類される。
Celastrol is a hopane-type triterpene and is contained in plants such as Formosan crane and Celastrus regelii (a species closely related to Celastrus regelii).
Pristimerin is a triterpenoid quinone methide that can be isolated from plants of the Celastraceae family (Gymnosporia heterophylla) and the like. Pristimerin is a methyl ester of celasterol and is classified as a hopane-type triterpene.

ククルビタン型トリテルペンとして例示される、ククルビタシンB、ククルビタシンD、ククルビタシンE、ククルビタシンI、ククルビタシンS)、イソククルビタシンBは、ウリ科植物(メロン、ユウガオ、ヘビウリ、トゲヘチマ、キカラスウリ、ペポカボチャ、コロシント、ルッファなど)等に含まれる。 Examples of cucurbitane-type triterpenes include cucurbitacin B, cucurbitacin D, cucurbitacin E, cucurbitacin I, cucurbitacin S, and isocucurbitacin B, which are contained in plants of the Cucurbitaceae family (melon, bottle gourd, snake gourd, loofah, bitter melon, Cucurbita pepo, colocynth, ruffa, etc.).

本発明において、ホパン型トリテルペンは好ましくはセラストロール及びプリスチメリンからなる群から選択される1以上である。またククルビタン型トリテルペンは好ましくはククルビタシンB、ククルビタシンD、ククルビタシンE、ククルビタシンI、ククルビタシンS及びイソククルビタシンBからなる群から選択される1以上である。 In the present invention, the hopane-type triterpene is preferably one or more selected from the group consisting of celastrol and pristimerin. The cucurbitane-type triterpene is preferably one or more selected from the group consisting of cucurbitacin B, cucurbitacin D, cucurbitacin E, cucurbitacin I, cucurbitacin S, and isocucurbitacin B.

ホパン型トリテルペンやククルビタン型トリテルペンは、それらを含有することが公知である天然の植物から公知の方法で抽出、精製して得ることができるほか、化学合成によって人工的に得ることもできる。薬理学的に許容される塩及び/又は誘導体の形態で使用することもできる。また市販品も好適に利用することができる。
ホパン型トリテルペン、ククルビタン型トリテルペンは、植物の抽出物の形態で用いても良い。
Hopane-type triterpenes and cucurbitane-type triterpenes can be obtained by extraction and purification from natural plants known to contain them by known methods, or can be artificially obtained by chemical synthesis. They can also be used in the form of pharmacologically acceptable salts and/or derivatives. Commercially available products can also be used suitably.
The hopane-type triterpenes and cucurbitane-type triterpenes may be used in the form of plant extracts.

植物の抽出物の形態で用いる場合には、原料として使用する植物に適した方法でホパン型トリテルペン、ククルビタン型トリテルペンを得ることができる。例えば、セラストロールであればタイワンクロヅルを抽出原料として、Kutney et al, Can. J. Chem. 59:2677, 1981に開示される方法で得ることが出来る。ククルビタシンBであればウリ科植物を抽出原料として、植物体を粉砕し、適切な低級アルコール(エタノール、メタノールなど)またはその含水アルコール、ケトン(アセトン)、エステル(ジエチルエーテル、酢酸エチルエステル、アセトニトリル)等の有機溶剤で抽出して得ることが出来る。 When used in the form of a plant extract, hopane-type triterpenes and cucurbitane-type triterpenes can be obtained by a method suitable for the plant used as the raw material. For example, celastrol can be obtained by using Formosan Crane as the extraction raw material and the method disclosed in Kutney et al., Can. J. Chem. 59:2677, 1981. Cucurbitacin B can be obtained by using a Cucurbitaceae plant as the extraction raw material, crushing the plant body, and extracting it with an appropriate organic solvent such as a lower alcohol (ethanol, methanol, etc.) or its aqueous alcohol, a ketone (acetone), or an ester (diethyl ether, ethyl acetate, acetonitrile).

ホパン型トリテルペン、ククルビタン型トリテルペンのヒトの摂取量は、摂取する患者等の年齢、性別、症状の程度、摂取形態によって異なるが、成人(体重約60kg)では1日あたりホパン型トリテルペンの上限は好ましくは5000mg、より好ましくは1mg~500mg、ククルビタン型トリテルペンの上限は好ましくは10mg、より好ましくは0.01mg~1mgである。 The amount of hopane-type triterpenes and cucurbitane-type triterpenes that a human should take varies depending on the age, sex, severity of symptoms, and form of intake of the patient, but for adults (body weight approximately 60 kg), the upper limit for hopane-type triterpenes per day is preferably 5,000 mg, more preferably 1 mg to 500 mg, and the upper limit for cucurbitane-type triterpenes is preferably 10 mg, more preferably 0.01 mg to 1 mg.

またホパン型トリテルペン、ククルビタン型トリテルペンの動物の摂取量は、摂取する動物の種類、年齢、性別、症状の程度、摂取形態によって異なるが、例えばマウス(体重約30g)では1日あたりホパン型トリテルペンの上限は好ましくは30mg、より好ましくは6μg~3mg、ククルビタン型トリテルペンの上限は好ましくは60μg、より好ましくは0.06~6μgである。 The amount of hopane-type triterpenes and cucurbitane-type triterpenes that an animal should take will vary depending on the type, age, sex, severity of symptoms, and form of intake. For example, in a mouse (body weight approximately 30 g), the upper limit for hopane-type triterpenes per day is preferably 30 mg, more preferably 6 μg to 3 mg, and the upper limit for cucurbitane-type triterpenes is preferably 60 μg, more preferably 0.06 to 6 μg.

本発明の概日リズム調節剤は、医薬組成物の態様でもよく、助剤とともに任意の形態に製剤化して、経口投与または非経口投与が可能な医薬品とすることができる。医薬組成物の投与対象はヒトに限られず、動物を投与対象とした動物用医薬組成物も含まれる。例えば、経口用の剤形としては、錠剤、口腔内速崩壊錠、カプセル、顆粒、細粒などの固形投薬形態、シロップ及び懸濁液のような液体投薬形態とすることができる。非経口の剤形としては、注射剤、点眼剤、点鼻剤、貼付剤、坐剤、皮膚外用剤の形態で投与される。なお、医薬品には医薬部外品も含まれる。 The circadian rhythm regulator of the present invention may be in the form of a pharmaceutical composition, and may be formulated together with an auxiliary agent into any form to produce a pharmaceutical product that can be administered orally or parenterally. The subject of administration of the pharmaceutical composition is not limited to humans, and includes veterinary pharmaceutical compositions intended for administration to animals. For example, oral dosage forms may include solid dosage forms such as tablets, orally rapidly disintegrating tablets, capsules, granules, and fine granules, and liquid dosage forms such as syrups and suspensions. Parenteral dosage forms may be administered in the form of injections, eye drops, nasal drops, patches, suppositories, and topical skin preparations. Note that pharmaceutical products also include quasi-drugs.

固形投薬形態とする場合、一般製剤の製造に用いられる種々の添加剤を適当量含んでいてもよい。このような添加剤として、例えば賦形剤、結合剤、酸味料、発泡剤、人工甘味料、香料、滑沢剤、着色剤、安定化剤、pH調整剤、界面活性剤などが挙げられる。 When the solid dosage form is used, it may contain appropriate amounts of various additives used in the manufacture of general pharmaceutical preparations. Such additives include, for example, excipients, binders, acidulants, foaming agents, artificial sweeteners, flavors, lubricants, colorants, stabilizers, pH adjusters, surfactants, etc.

液体投薬形態とする場合、本発明の概日リズム調節剤は必要に応じてpH調整剤、緩衝剤、溶解剤、懸濁剤等、等張化剤、安定化剤、防腐剤などの存在下、常法により製剤化することができる。 When formulated in a liquid dosage form, the circadian rhythm regulating agent of the present invention can be formulated by conventional methods in the presence of pH adjusters, buffers, solubilizers, suspending agents, isotonicity agents, stabilizers, preservatives, etc., as necessary.

皮膚外用剤の形態としては、特に限定されず、例えば、乳液、クリーム、化粧水、パック、分散液、洗浄料、メーキャップ化粧料、頭皮・毛髪用品等の化粧品や、軟膏剤、クリーム剤、外用液剤等の医薬品などとすることができる。上記成分以外に、通常化粧品や医薬品等の皮膚外用剤に用いられる成分、例えば、美白剤、保湿剤、各種皮膚栄養成分、紫外線吸収剤、酸化防止剤、油性成分、界面活性剤、増粘剤、アルコール類、色剤、水、防腐剤、香料等を必要に応じて適宜配合することができる。 The form of the skin topical preparation is not particularly limited, and can be, for example, cosmetics such as emulsions, creams, lotions, packs, dispersions, cleansers, makeup cosmetics, scalp and hair products, and pharmaceuticals such as ointments, creams, and topical liquids. In addition to the above ingredients, ingredients normally used in skin topical preparations such as cosmetics and pharmaceuticals, such as whitening agents, moisturizers, various skin nutrient ingredients, UV absorbers, antioxidants, oily ingredients, surfactants, thickeners, alcohols, coloring agents, water, preservatives, fragrances, etc., can be appropriately blended as needed.

本発明の概日リズム調節剤は、機能性食品、健康食品、特定保健用食品、栄養機能食品等の保健機能食品、特別用途食品(例えば、病者用食品)、健康補助食品、サプリメント等として調製されてもよい。サプリメントとして、例えば、一般的なサプリメントの製造に用いられる種々の添加剤とともに錠剤、丸状、カプセル(ハードカプセル、ソフトカプセル、マイクロカプセルを含む)状、粉末状、顆粒状、細粒状、トローチ状、液状(シロップ状、乳状、懸濁状を含む)等の形状とすることができる。 The circadian rhythm regulator of the present invention may be prepared as a functional food, health food, food for specified health uses, nutritional functional food, or other health functional food, special purpose food (e.g., food for the sick), dietary supplement, supplement, etc. As a supplement, it can be in the form of, for example, a tablet, pill, capsule (including hard capsule, soft capsule, and microcapsule), powder, granule, fine granule, lozenge, liquid (including syrup, milk, and suspension) together with various additives used in the manufacture of general supplements.

本発明の概日リズム調節剤は、飲食品に配合することができる。配合可能な食品に特に限定はないが、例えば、飴、グミ、チューインガム等の菓子類;クッキー、クラッカー、ビスケット、チョコレート、プリン、ゼリー、スナック菓子、米菓、饅頭、羊羹などの菓子類;アイスクリーム、アイスキャンディー、シャーベット、ジェラート等の冷菓;ドーナツ、ケーキ、食パン、フランスパン、クロワッサン等のベーカリー食品;うどん、そば、中華めん、きしめん等の麺類;白飯、赤飯、ピラフ等の米飯類;カレー、シチュー、ドレッシング等のソース類;ハム、ソーセージ、かまぼこ、ちくわ、魚肉ソーセージ等の練り製品;天ぷら、コロッケ、ハンバーグなどの各種惣菜類;ジュース、お茶等の飲料等が挙げられる。 The circadian rhythm regulator of the present invention can be incorporated into food and beverages. There is no particular limitation on the foods that can be incorporated, but examples include confectionery such as candy, gummies, and chewing gum; confectionery such as cookies, crackers, biscuits, chocolate, pudding, jelly, snacks, rice crackers, buns, and yokan; cold desserts such as ice cream, popsicles, sorbets, and gelato; bakery foods such as donuts, cakes, bread, French bread, and croissants; noodles such as udon, soba, Chinese noodles, and Kishimen; rice dishes such as white rice, red rice, and pilaf; sauces such as curry, stew, and dressing; paste products such as ham, sausage, kamaboko, chikuwa, and fish sausage; various side dishes such as tempura, croquettes, and hamburger steaks; and beverages such as juice and tea.

本発明の概日リズム調節剤は、動物用飼料に配合することができる。動物用飼料としてどのような飼料に配合しても良く、飼料の製造工程中に原料に添加しても良い。動物用飼料として用いる場合には、その添加量については、特に限定的ではなく、動物用飼料の種類に応じ適宜決めればよい。 The circadian rhythm regulator of the present invention can be added to animal feed. It may be added to any animal feed, or may be added to the raw materials during the feed manufacturing process. When used as animal feed, the amount of addition is not particularly limited and may be determined appropriately depending on the type of animal feed.

本発明の概日リズム調節剤によれば、時計遺伝子の発現量、発現リズムの位相又は発現リズムの周期長を調節することが出来る。本明細書において、遺伝子の「発現リズム」とは、遺伝子が一定周期で発現の活性化及び発現の抑制を繰り返すリズムをいい、「時計遺伝子の発現リズムの位相を調節する」とは、時計遺伝子がある発現リズム(又は、発現リズムの周期)に沿って発現の活性化及び発現の抑制を示す際に、当該発現リズム(又は、発現リズムの周期)の位相を時系列的に遅らせる(後退)、又は、早めること(前進)をいう。よって、時計遺伝子の「発現リズムの位相を調節する」の好ましい態様としては、本来の発現リズム(又は、発現リズムの周期)と比較して差異が生じた位相の分、位相を時間軸に沿って遅らせる、又は、早めることにより調節することである。時計遺伝子の「発現リズムの周期長を調節する」とは、時計遺伝子がある発現リズム(又は、発現リズムの周期)に沿って発現の活性化及び発現の抑制を示す際に、その周期長を長くしたり短くしたりすることをいう。本発明の概日リズム改善剤は、例えば、時計遺伝子のうちPER2の発現リズムの位相を、時間軸に沿って遅らせる、又は、早めることにより、又は発現リズムの周期長を長くしたり短くしたりすることにより調節することができる。 The circadian rhythm regulator of the present invention can regulate the expression level, phase of the expression rhythm, or period length of the expression rhythm of a clock gene. In this specification, the "expression rhythm" of a gene refers to a rhythm in which the gene repeats activation and inhibition of expression at a certain period, and "regulating the phase of the expression rhythm of a clock gene" refers to delaying (retreating) or advancing (advancing) the phase of the expression rhythm (or the period of the expression rhythm) in a chronological order when the clock gene shows activation and inhibition of expression along a certain expression rhythm (or the period of the expression rhythm). Therefore, a preferred embodiment of "regulating the phase of the expression rhythm" of a clock gene is to regulate by delaying or advancing the phase along the time axis by the amount of the phase difference compared to the original expression rhythm (or the period of the expression rhythm). "Regulating the period length of the expression rhythm" of a clock gene refers to lengthening or shortening the period length when the clock gene shows activation and inhibition of expression along a certain expression rhythm (or the period of the expression rhythm). The circadian rhythm improving agent of the present invention can adjust, for example, the phase of the expression rhythm of PER2, one of the clock genes, by delaying or advancing it along the time axis, or by lengthening or shortening the period length of the expression rhythm.

時計遺伝子とは、概日リズム(サーカディアンリズム)をつかさどる遺伝子である。時計遺伝子としては、PER(PER1、PER2など)、CRY(CRY1、CRY2など)、BMAL(BMAL1など)、CLOCK(CLOCK)が挙げられる。これらの遺伝子は、ヒト、マウスなど様々な動物が有し、またほぼ全身の細胞に発現していることが知られている。
概日リズムは上記時計遺伝子間の発現変動により生じる。ほぼ全身の細胞に発現している時計遺伝子が組織ごとにタイミングを合わせて(これを同調という)24時間周期で発現変動を繰り返し、その下流で代謝のリズムを作る。時計遺伝子のネガティブフィードバックをコアループとした転写翻訳調節により、24時間のリズムが生まれる。その中心的な役割を担っているPER2の発現リズムを制御することにより、一連の時計遺伝子の発現が制御され、その結果として概日リズムの制御が可能である。
Clock genes are genes that govern circadian rhythms. Examples of clock genes include PER (PER1, PER2, etc.), CRY (CRY1, CRY2, etc.), BMAL (BMAL1, etc.), and CLOCK (CLOCK). These genes are found in various animals, including humans and mice, and are known to be expressed in almost all cells of the body.
Circadian rhythms are generated by the expression fluctuations between the above clock genes. Clock genes, which are expressed in almost all cells of the body, repeat expression fluctuations in a 24-hour cycle, synchronizing with each tissue (this is called entrainment), and create a metabolic rhythm downstream. The 24-hour rhythm is generated by transcription-translation regulation with the negative feedback of clock genes as the core loop. By controlling the expression rhythm of PER2, which plays a central role, the expression of a series of clock genes can be controlled, and as a result, it is possible to control the circadian rhythm.

例えば、交代勤務によって概日リズムが大きく乱れることは、肥満・がんのリスク要因となる(van Drongelen et al., Scand J Work Environ Health 2011;37(4):263-275、Wegrzyn LR et al., Am J Epidemiol. 2017 Sep 1;186(5):532-540) 。また、概日リズムが乱れている人ほど、大うつ病、双極性障害、著しい孤独感、幸福感の欠如、健康不安、反応時間の悪化、気分の不安定化といった症状が高確率で出現する(Jones, Lane et al., Nat Commun. 2019 Jan 29;10(1):343)。さらに、概日リズムが夜型の生活を続ける人は朝型の人と比較して糖尿病、神経障害、精神疾患、消化器・呼吸器疾患のリスクが大きいなどといった報告がある(Knutson and von Schantz et al., Chronobiol Int. 2018 August ; 35(8): 1045-1053)。本発明の概日リズム調節剤により、概日リズムの調節が可能であることから、概日リズムの調節を介した疾患の予防、緩和、治療等に使用することができる。そのような疾患としては、以下に限定されるものではないが例えば、睡眠障害や不眠症、時差ぼけ(ジェットラグ)、癌、肥満、高血圧、脳梗塞、脳溢血、冠攣縮性狭心症、自律神経失調症、躁うつ病、うつ病、大うつ病、双極性障害、著しい孤独感、幸福感の欠如、健康不安、反応時間の悪化、気分の不安定化、消化器・呼吸器疾患、神経障害、神経疾患、糖尿病などの内分泌・代謝系および自律神経系疾患を挙げることができる。 For example, shift work can severely disrupt circadian rhythms, which can be a risk factor for obesity and cancer (van Drongelen et al., Scand J Work Environ Health 2011;37(4):263-275, Wegrzyn LR et al., Am J Epidemiol. 2017 Sep 1;186(5):532-540). In addition, people with disrupted circadian rhythms are more likely to develop symptoms such as major depression, bipolar disorder, significant loneliness, lack of happiness, health anxiety, poor reaction time, and mood instability (Jones, Lane et al., Nat Commun. 2019 Jan 29;10(1):343). Furthermore, it has been reported that people who continue to live a nocturnal circadian rhythm are at higher risk of diabetes, neurological disorders, mental disorders, and digestive and respiratory diseases than morning people (Knutson and von Schantz et al., Chronobiol Int. 2018 August; 35(8): 1045-1053). Since the circadian rhythm regulator of the present invention can regulate circadian rhythm, it can be used to prevent, alleviate, and treat diseases mediated by circadian rhythm regulation. Examples of such diseases include, but are not limited to, sleep disorders, insomnia, jet lag, cancer, obesity, hypertension, cerebral infarction, cerebral hemorrhage, coronary spasm angina, autonomic imbalance, manic depression, depression, major depression, bipolar disorder, severe loneliness, lack of happiness, health anxiety, deterioration of reaction time, mood instability, digestive and respiratory diseases, neurological disorders, neurological disorders, and diabetes.

以下本発明を具体的に説明する為に実施例を示すが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。 The following examples are provided to specifically explain the present invention, but the present invention is not limited to the following examples.

試験例1 セラストロール、プリスチメリン、ククルビタシンB、ククルビタシンD、ククルビタシンE、ククルビタシンI、ククルビタシンS、または、イソククルビタシンBの概日リズム調節効果
代表的な時計遺伝子の一つPERに着目し、ヒトPER2の発現リズムを概日リズムの指標とし、トリテルペン類の概日リズム調節機能を検討した。ヒトPER2の発現リズムを概日リズムの指標とすることは、概日リズムの調節作用を評価する系として確立されており、例えばIsojima et al., PNAS 2009 Sep;106(37):15744-15749、Hirota et al., Science 2012 Aug;337:1094-1097 等に開示されている。
Test Example 1: Circadian rhythm regulating effect of celastrol, pristimerin, cucurbitacin B, cucurbitacin D, cucurbitacin E, cucurbitacin I, cucurbitacin S, or isocucurbitacin B. Focusing on PER, one of the representative clock genes, the expression rhythm of human PER2 was used as an indicator of circadian rhythm to examine the circadian rhythm regulating function of triterpenes. Using the expression rhythm of human PER2 as an indicator of circadian rhythm has been established as a system for evaluating the regulating effect of circadian rhythm, and is disclosed in, for example, Isojima et al., PNAS 2009 Sep;106(37):15744-15749, Hirota et al., Science 2012 Aug;337:1094-1097, etc.

(被験物質)
セラストロール(東京化成工業(株)、C2737)、プリスチメリン(MedChemexpress、HY-N1937)、ククルビタシンB(東京化成工業(株)、C3442)ククルビタシンD(ChemFaces、CFN90209)、ククルビタシンE(Cayman Chemical、14821)、ククルビタシンI(Cayman Chemical、14747)、ククルビタシンS(ChemFaces、CFN90535)、イソククルビタシンB(ChemFaces、CFN91003)、は市販されているものを用いた。
各試薬はジメチルスルホキシド(DMSO; Wako, 048-21985)に溶解し、細胞に各試薬を添加するとき、DMSO終濃度が0.1%になるようにした。
(Test substance)
Celastrol (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., C2737), pristimerin (MedChemexpress, HY-N1937), cucurbitacin B (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., C3442), cucurbitacin D (ChemFaces, CFN90209), cucurbitacin E (Cayman Chemical, 14821), cucurbitacin I (Cayman Chemical, 14747), cucurbitacin S (ChemFaces, CFN90535), and isocucurbitacin B (ChemFaces, CFN91003) were commercially available products.
Each reagent was dissolved in dimethyl sulfoxide (DMSO; Wako, 048-21985) so that the final DMSO concentration was 0.1% when each reagent was added to the cells.

(試験方法)
試験系として、ヒトPER2プロモーター下にルシフェラーゼ遺伝子を組み込んだ概日リズムレポーターを安定発現するヒト骨肉腫由来U2OS細胞(U2OS-PER2-Luc)、マウスPER2プロモーター下にルシフェラーゼ遺伝子を組み込んだ概日リズムレポーターを安定発現するマウス由来3T3細胞(3T3-PER2-Luc)、あるいはマウスPER2下流にルシフェラーゼ遺伝子をノックインしたPER2::LUCノックインマウスの培養組織片を用いた。ルシフェリンールシフェラーゼ反応による発光値の変化が、PER2の転写活性変化を表す。発光を数日間計測し、連続的な発光の波形を得て概日リズムの指標とした。なお、PER2::LUCとは、PER2のC末端にルシフェラーゼが連結された融合タンパク質である。
(1)U2OS-PER2-Luc細胞、あるいは、3T3-PER2-Luc細胞を35mm径ディッシュに播種し、10%牛胎児血清、ペニシリンーストレプトマイシンを添加した2mLのDMEM培地(High glucose)でコンフルエントまで培養した。
(2)50%ウマ血清を添加したDMEM培地で2時間培養し、細胞のリズムを合わせた(非特許文献9)。この2時間の50%ウマ血清入り培地での培養を以下血清刺激と表す。血清刺激の後、0.1Mのルシフェリン2μL、ペニシリンーストレプトマイシンを添加したDMEM培地2mL(最終濃度:0.1mMルシフェリン)に交換して、37℃、5%CO2条件下で3日以上連続的に発光を計測した。計測にはATTO社の発光測定装置Kronos dioを用いた。発光量は1分間の積算値を10分間隔で測定した。
(3)PER2::LUCノックインマウスについては解剖後、ペニシリンーストレプトマイシン、0.1Mルシフェリン1μLを添加した1mLのDMEM培地(High glucose)(最終濃度:0.1mMルシフェリン)に肺組織片を注意深く移して37℃、5%CO2条件下で3日以上連続的に発光を計測した。計測には細胞と同様、ATTO社の発光測定装置Kronos dioを用いた。発光量は1分間の積算値を10分間隔で測定した。
(4)計測途中に装置を止め培地中に試薬を添加した。添加後装置を再開し、続けて発光を記録した。
(5)Kronos dioに搭載されている解析システムにより、得られた発光値の経時変化の波形からノイズを除去し、デトレンドして発光リズムを得た。得られた発光リズムの位相を求め、対照群(溶媒として使用したジメチルスルホキシドを等量添加したもの)との比較検証を行った。
(Test Method)
As the test system, human osteosarcoma-derived U2OS cells (U2OS-PER2-Luc) stably expressing a circadian rhythm reporter in which a luciferase gene was incorporated under the human PER2 promoter, mouse-derived 3T3 cells (3T3-PER2-Luc) stably expressing a circadian rhythm reporter in which a luciferase gene was incorporated under the mouse PER2 promoter, or cultured tissue pieces of PER2::LUC knock-in mice in which a luciferase gene was knocked in downstream of mouse PER2 were used. The change in luminescence value due to the luciferin-luciferase reaction represents the change in transcriptional activity of PER2. Luminescence was measured for several days, and a continuous luminescence waveform was obtained as an index of circadian rhythm. PER2::LUC is a fusion protein in which luciferase is linked to the C-terminus of PER2.
(1) U2OS-PER2-Luc cells or 3T3-PER2-Luc cells were seeded on a 35 mm dish and cultured until confluent in 2 mL of DMEM medium (high glucose) supplemented with 10% fetal bovine serum and penicillin-streptomycin.
(2) The cells were cultured for 2 hours in DMEM medium supplemented with 50% horse serum to synchronize the rhythm of the cells (Non-Patent Document 9). This 2-hour culture in medium containing 50% horse serum is hereinafter referred to as serum stimulation. After serum stimulation, the medium was replaced with 2 mL of DMEM medium supplemented with 2 μL of 0.1 M luciferin and penicillin-streptomycin (final concentration: 0.1 mM luciferin), and luminescence was measured continuously for more than 3 days under conditions of 37°C and 5% CO2 . For the measurement, a luminescence measuring device Kronos dio from ATTO was used. The amount of luminescence was measured at 10-minute intervals as an integrated value for 1 minute.
(3) After dissection, the PER2::LUC knock-in mice were carefully transferred to 1 mL of DMEM medium (High glucose) (final concentration: 0.1 mM luciferin) containing 1 μL of penicillin-streptomycin and 0.1 M luciferin, and luminescence was measured continuously for more than 3 days under conditions of 37°C and 5% CO2 . For measurement, the luminescence measuring device Kronos dio from ATTO was used, as in the case of cells. The amount of luminescence was measured at 10-minute intervals as an integrated value for 1 minute.
(4) During the measurement, the device was stopped and a reagent was added to the medium. After the addition, the device was restarted and the luminescence was continuously recorded.
(5) Using the analysis system installed in the Kronos dio, noise was removed from the waveform of the time-dependent change in the obtained luminescence value, and the luminescence rhythm was obtained by detrending. The phase of the obtained luminescence rhythm was determined and compared with a control group (one to which an equal amount of dimethyl sulfoxide, which was used as the solvent, was added).

(結果)
概日リズムの位相は発光が示す波形の頂点の時間(横軸:Kronosで発光計測を開始してからの経過時間)により特徴づけられる。試薬添加直後は添加の刺激により発光がやや乱れるため、発光値が回復した後の頂点位相を基準とし、位相の解析を行った。血清刺激から24時間後にセラストロール(終濃度0.5μM)またはククルビタシンB(終濃度0.1μM)を添加し、数日間の計測後得られたピークの位相を比較すると、概日リズムの位相がセラストロールで最大約10時間、ククルビタシンBで最大約5時間後退した(図1)。図1にはこの時の代表的な波形データと、同じトリテルペン類の中でも、位相に影響を及ぼさない例としてグリチルレチン酸(終濃度5μM)の波形データを示す。試薬の添加は図中矢印のタイミングで行った。
ランダムに選抜した16種類のテルペン(2種類のジテルペンを含む)で同様の試験を行うと、血清添加後2、3番目に出現するピークの位相は、セラストロール、コロソリン酸の2種類のトリテルペンにより、有意に後退した(n=6~10、一元配置分散分析の後Tukey HSDテストにより解析)。また、ククルビタシンBにおいては3番目のピークにおいて後退傾向(p=0.079)を示した(図2)。コロソリン酸については、この細胞における位相変異作用は上述の通り公知である(特許文献5)。
このセラストロールおよびククルビタシンBの位相後退効果は、濃度依存性を示した(図3)。また、血清刺激からの時間を変えて、15、21、27、33時間後にセラストロールまたはククルビタシンBを添加すると、概日リズムの位相はタイミングに応じて前進、または後退した(図4)。
また、セラストロール、ククルビタシンBをPER2::LUCノックインマウスの肺培養組織片に添加すると、ヒト培養細胞と同様に、PER2の概日発現リズムの位相が変化した(図5)。
プリスチメリン(終濃度0.5μM)の添加は、セラストロール(終濃度0.5μM)の添加と同様に、U2OS-PER2-Luc細胞の位相を大きく変化させた(図6)。
ククルビタシンD(終濃度0.5μM)ククルビタシンE(終濃度0.1μM)、ククルビタシンI(終濃度0.1μM)、ククルビタシンS(終濃度5μM)もしくは、イソククルビタシンB(終濃度5μM)の添加は、3T3-PER2-Luc細胞の位相を変化させた(図7、図8、図9)。
また、セラストロールおよびプリスチメリンは、濃度依存的に3T3-PER2-Luc細胞の発光量を増加させた(図10A、図11)。すなわち、PER2の発現量を増加させたことを意味する。
さらに、セラストロールは、濃度依存的に3T3-PER2-Luc細胞の概日時計の周期長を短縮させた(図10B)。
(result)
The phase of the circadian rhythm is characterized by the time of the peak of the waveform shown by the luminescence (horizontal axis: time elapsed since the start of luminescence measurement with Kronos). Immediately after the addition of the reagent, the luminescence is somewhat disturbed due to the stimulation of the addition, so the phase was analyzed based on the peak phase after the luminescence value recovered. When celastrol (final concentration 0.5 μM) or cucurbitacin B (final concentration 0.1 μM) were added 24 hours after serum stimulation and the peak phases obtained after several days of measurement were compared, the phase of the circadian rhythm was delayed by up to about 10 hours with celastrol and up to about 5 hours with cucurbitacin B (Figure 1). Figure 1 shows representative waveform data at this time and waveform data of glycyrrhetinic acid (final concentration 5 μM) as an example of the same triterpenes that do not affect the phase. The reagent was added at the timing indicated by the arrow in the figure.
When a similar test was performed with 16 randomly selected terpenes (including two diterpenes), the phase of the second and third peaks appearing after the addition of serum was significantly delayed by two triterpenes, celastrol and corosolic acid (n=6-10, analyzed by one-way analysis of variance followed by Tukey HSD test). In addition, cucurbitacin B showed a tendency to delay the third peak (p=0.079) (Figure 2). As for corosolic acid, its phase mutation effect in cells is publicly known as mentioned above (Patent Document 5).
The phase-delaying effect of celastrol and cucurbitacin B was concentration-dependent (Fig. 3).Addition of celastrol or cucurbitacin B at 15, 21, 27, or 33 hours after serum stimulation advanced or delayed the phase of the circadian rhythm depending on the timing (Fig. 4).
Furthermore, when celastrol or cucurbitacin B was added to cultured lung tissue explants from PER2::LUC knock-in mice, the phase of the circadian expression rhythm of PER2 was changed, as in human cultured cells (Figure 5).
The addition of pristimerin (final concentration 0.5 μM) significantly altered the phase of U2OS-PER2-Luc cells, as did the addition of celastrol (final concentration 0.5 μM) (FIG. 6).
Addition of cucurbitacin D (final concentration 0.5 μM), cucurbitacin E (final concentration 0.1 μM), cucurbitacin I (final concentration 0.1 μM), cucurbitacin S (final concentration 5 μM), or isocucurbitacin B (final concentration 5 μM) altered the phase of 3T3-PER2-Luc cells (Figures 7, 8, and 9).
Furthermore, celastrol and pristimerin increased the amount of luminescence in 3T3-PER2-Luc cells in a concentration-dependent manner (FIG. 10A, FIG. 11), which means that they increased the expression level of PER2.
Furthermore, celastrol concentration-dependently shortened the period length of the circadian clock in 3T3-PER2-Luc cells (FIG. 10B).

Claims (6)

ホパン型トリテルペン、ククルビタン型トリテルペン及びそれらの薬理学的に許容される塩からなる群から選択される1以上を有効成分として含む概日リズム調節剤であって、ホパン型トリテルペンがプリスチメリンであり、ククルビタン型トリテルペンがククルビタシンB、ククルビタシンD、ククルビタシンE、ククルビタシンI、ククルビタシンS及びイソククルビタシンBからなる群から選択される1以上である、前記概日リズム調節剤 A circadian rhythm regulator comprising as an active ingredient one or more selected from the group consisting of hopane-type triterpenes, cucurbitane-type triterpenes, and pharmacologically acceptable salts thereof , wherein the hopane-type triterpene is pristimerin, and the cucurbitane-type triterpene is one or more selected from the group consisting of cucurbitacin B, cucurbitacin D, cucurbitacin E, cucurbitacin I, cucurbitacin S, and isocucurbitacin B. PER2の発現量、発現リズムの位相又は発現リズムの周期長を調節する、請求項1に記載の概日リズム調節剤。 The circadian rhythm regulator according to claim 1, which regulates the expression level, phase of the expression rhythm, or period length of the expression rhythm of PER2. 請求項1または2に記載の概日リズム調節剤を含む、概日リズム調節用飲食品。 A food or drink for regulating circadian rhythm, comprising the circadian rhythm regulating agent according to claim 1 or 2 . 請求項1または2に記載の概日リズム調節剤を含む、概日リズム調節用動物用飼料。 3. An animal feed for regulating circadian rhythm, comprising the circadian rhythm regulating agent according to claim 1 or 2 . 請求項1または2に記載の概日リズム調節剤を含む、概日リズムの調節を介した疾患の予防、緩和、または治療のための医薬組成物。 A pharmaceutical composition for preventing, alleviating, or treating a disease mediated by the regulation of circadian rhythm, comprising the circadian rhythm regulating agent according to claim 1 or 2 . 請求項1または2に記載の概日リズム調節剤を含む、概日リズムの調節を介した疾患の予防、緩和、または治療のための動物用医薬組成物。 3. A pharmaceutical composition for animals for preventing, alleviating, or treating a disease mediated by the regulation of circadian rhythm, comprising the circadian rhythm regulating agent according to claim 1 or 2 .
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