초록 ▼

비만과 노령 인구의 증가에 따라 이에 동반하여 발생하는 만성퇴행성 뇌질환으로 인한 의료비 지출이 급증하고 있음. 이 두 질환은 뉴런 세포 내 NAD+의 양적인 감소를 수반함. 본 연구과제는“시상하부 뉴론 내 NAD 대사 장애에 따른 sirtuin 활성 저하가 비만 및 연관된 뇌질환 발생의 ”key mechanism"이다”는 가설을 세우고, 시상하부 뉴런에서 NAD 대사 조절이 섭식행동, 신체활동량, 에너지대사에 미치는 영향을 연구하고, 시상하부 뉴런에서 NAD 양이 조절되는 기전을 규명하며, 비만 및 퇴행성뇌질환 동물모델에서 뇌 N

비만과 노령 인구의 증가에 따라 이에 동반하여 발생하는 만성퇴행성 뇌질환으로 인한 의료비 지출이 급증하고 있음. 이 두 질환은 뉴런 세포 내 NAD+의 양적인 감소를 수반함. 본 연구과제는“시상하부 뉴론 내 NAD 대사 장애에 따른 sirtuin 활성 저하가 비만 및 연관된 뇌질환 발생의 ”key mechanism"이다”는 가설을 세우고, 시상하부 뉴런에서 NAD 대사 조절이 섭식행동, 신체활동량, 에너지대사에 미치는 영향을 연구하고, 시상하부 뉴런에서 NAD 양이 조절되는 기전을 규명하며, 비만 및 퇴행성뇌질환 동물모델에서 뇌 NAD 대사체 분석 및 뉴런 NAD의 양적 조절을 통한 비만과 이에 동반된 뇌질환의 원천 치료 기술을 개발함을 목적으로 함. 1단계 연구 개발 결과, 시상하부의 뉴런내 NAD 양이 섭식행동, 신체활동량, 에너지대사의 일중 변동의 조절에 매우 중요하며, 흥미롭게도 시상하부 NAD 양이 말초 혈액의 NAD를 생성하는 효소인 Nampt의 일중주기 리듬에 의하여 영향을 받는다는 것을 확인함. 또한 NAD 자체를 공급함으로써 비만증 동물 모델에서 비만증 개선, 소실된 대사 행동의 일중주기 리듬의 회복을 관찰하였고, 알츠하이머 동물의 학습 및 기억력을 개선하는 효과를 관찰함. 이러한 연구 성과는 NAD 대사체를 활용한 비만 및 퇴행성 뇌질환의 치료제 개발의 가능성을 시사하는 매우 중요한 연구성과로 생각됨.

(출처 : 요약서 3p)

Abstract ▼

Purpose & Contents
This research project aims to investigate if NAD metabolism of hypothalamic neurons modulates feeding behavior, physical activity and peripheral energy metabolism, 2) to understand the regulatory mechanisms of neuronal NAD biology, 3) to develope the therapeutic strategy target

Purpose & Contents
This research project aims to investigate if NAD metabolism of hypothalamic neurons modulates feeding behavior, physical activity and peripheral energy metabolism, 2) to understand the regulatory mechanisms of neuronal NAD biology, 3) to develope the therapeutic strategy targeting neuronal NAD biology in obesity and related brain disorder.

▶ To determine the study of metabolic behavior and mechanism via hypothalamic NAD
▶ To determine the regulatory mechanism for generating NAD iｎ hypothalamic neuron
▶ To determine the altered level of NAD in wild type mice by HFD or hormone (leptin and ghrelin) treatment
▶ To determine the causes of NAD metabolic disorder via analysis of NAD metabolites in obese mouse model

Results
▶ Establishment of NAD metabolomics and measurement of metabolites of NAD biosynthetic pathway in the tissues from high fat diet-fed obese mice
In collaboration with DGIST Eun Kyoung Kim, we found that hypothalamic NAD content but not its precursor NMN content was decreased in obese mice, suggeting that decrease in extracellular NAD source may contribute to the neuronal NAD contants in the hypothalamus. These data may sugest a therapeutic potential of hypothalamic NAD amounts by supplying NAD ot NAD precursors.

▶ Demonstration of correlation of circadian rhythm of NAD content in hypothalamic neurons and peripheral blood Nampt levels (a key enzyme in NAD salvage pathway)
We found a dramatic circadian rhythm of hypothalamic NAD contents with a major peak at midnight, which seems to be erlated to peripheral blood eNampt actvity. AS the mechanisms, we found that periphery-derived eNampt regulates the transcription of Pomc, Npy, and Agrp via neuronal NAD-Sirtuin-Foxo1 axis.

▶ Confirmation of anti-obesity effect of NAD supplement
We demonstrated ant-obesity effect of NAD supplement in diet induced obese mice. Interestingly, NAD supplement reversed blunetd circadian rhythm of feeding behavior, energy xependiture and locomotor activity.

▶ Confirmation of the effects of NAD-regulating agents on primary cilia length of hypothalamic neurons
We found that various treatment of NAD-upregulating agents increased the cilai legnths of hypothalamic neurons.

▶ Confirmation of the reducing effects of TNP on food intake and body weight
We found that intracerebrventricular administration of TNP decreased food intake and body weight.

Expected Contribution
▶ The metabolic NAD data will provide the insight to diagnose obese and Alzheimer's diseases and develope biomarkers for them.

▶ This study will provide the possibility of curing the metabolic or Alzheimer's diseases by the level of neuronal NAD, contributing to development of the therapeutic target.

▶ Our studies will contribute to publishing in high-ranked journals and obtaining patents to improve international research competition.

(출처 : SUMMARY 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 국문 요약문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• 목차 ... 6
• 제1장. 연구개발과제의 개요 ... 7
• 1. 연구개발 목적 ... 7
• 2. 연구개발의 필요성 ... 7
• 3. 연구개발의 범위 ... 9
• 제2장. 국내외 기술 개발 현황 ... 11
• 1. 뇌를 대상으로 하는 대사체 연구 ... 11
• 2. 뇌 대사 조절을 통한 뇌질환 연구 ... 11
• 3. NAD 대사 관련 특허 (특허번호: KR 0,917,657) ... 11
• 제3장. 연구 수행 내용 및 성과 ... 12
• 1. HPLC로 NAD 대사체 분석 기술 확립 ... 12
• 2. 메타볼리믹스를 이용한 NAD+ 대사체 분석 기술 확림 (제2세부와 공동 연구) ... 12
• 3. 시상하부/혈액에서 eNampt/NMN/NAD의 일중변동 ... 14
• 4. 먹이섭취주기/명암주기 변동이 시상하부/혈액에서 eNampt/NAD/NMN 일중변동에 미치는 영향 ... 15
• 5. Constant darkness (DD)를 지속한 쥐에서 혈액 Nampt와 시상하부 NAD+ 양의 circadian rhythm 확인 ... 15
• 6. eNampt 혹은 NMN 투여가 시상하부/혈액/간의 NAD 양에 미치는 효과 ... 17
• 7. eNampt 혹은 NMN 복강 내 투여가 먹이섭취 및 에너지대사율에 미치는 효과 ... 17
• 8. 중추신경계(뇌실)로 eNampt/NMN +/- FK866 투여가 먹이섭취 및 에너지대사율에 미치는 효과 ... 17
• 9. 시상일중변동에 따른 시상하부 sirtuin 단백의 양적인 변화 ... 19
• 10. SIRT1 siRNA를 시상하부에 직접 투여 후 eNampt의 대사 효과에 미치는 영향 연구 ... 19
• 11. eNampt/NMN 투여 후 시상하부에서 섭식 조절 뉴로펩타이드의 변화 ... 19
• 12. eNampt-NAD-Sirt에 의하여 조절을 받는 시상하부 대사조절 전사인자: Foxo1 ... 21
• 13. eNampt-NAD에 의한 대사 조절의 매개인자로서 Foxo1의 역할 규명 ... 21
• 14. 시상하부 뉴런에 eNampt/NMN에 의한 Foxo1-GFP 단백의 nuclear-cytoplasmic shuttling 조절 ... 21
• 15. Foxo1 탈아세틸화가 Foxo1 단백양과 ubiquitination에 미치는 영향 ... 22
• 16. 혈액의 eNampt 양과 시상하부 Foxo1 단백양의 일중변동 ... 22
• 17. eNampt에 의한 Foxo1 전사활성 억제 ... 24
• 18. eNampt에 의한 Foxo1 조절의 매개인자로서 Sirt2의 역할: Foxo1 전사활성 ... 24
• 19. eNampt에 의한 Foxo1 조절에서 Sirt2의 역할: Foxo1의 세포내 분포 ... 24
• 20. 동물 수준에서 eNampt에 의한 Foxo1 조절에 있어서 Sirt2의 역할 규명 ... 24
• 21. 비만 마우스 모델에서 식이 섭취, 에너지 대사율, 보행성 활동량과 일중 변동의 변화 ... 24
• 22. Old 마우스의 혈중 eNampt, 시상하부의 NAD 양과 신체 활동량의 일중 변동 ... 27
• 23. eNampt 활성의 억제가 혈액/시상하부/간의 NAD 양과 일중 변동에 미치는 영향 ... 27
• 24. 말초조직의 eNampt 활성의 억제가 식이 섭취, 에너지 대사율 및 신체 활동에 미치는 효과 ... 28
• 25. eNampt 펩터이드 투여에 의한 식이 섭취, 에너지 대사율 및 신체활동의 조절기전 ... 29
• 26. eNampt가 시상하부 뉴런 활성에 미치는 영향 ... 29
• 27. 비만 마우스에서 혈액/시상하부 NAD 양의 변화 ... 30
• 28. 뇌실 내의 NAD 투여가 식이 섭취와 체중에 미치는 영향 ... 31
• 29. 복강 내 NAD 투여가 식이섭취와 체중에 미치는 영향 ... 31
• 30. NAD의 복강 또는 뇌실 내 투여가 conditioned taste aversion (조건적 기피행동) 유발 여부 조사 ... 31
• 31. NAD의 복강 또는 뇌실 내 투여가 에너지 대사에 미치는 영향 ... 31
• 32. 복강내 NAD+ 장기간 투여가 체중과 식이섭취에 미치는 영향 ... 33
• 33. 비만동물에 복강 내 NAD+ 장기간 투여가 신체 활동량 일중 주기에 미치는 영향 ... 33
• 34. 비만동물의 복강 내 NAD+ 장기간 투여가 에너지대사율 일중 주기에 미치는 영향 ... 33
• 35. 비만동물의 복강내 NAD+의 장기 투여가 내당능에 미치는 영향 ... 35
• 36. 경구 NAD+ 투여를 통한 비만증 치료 ... 35
• 37. 비만생쥐에 2 주간 경구 NAD+ 투여가 내당능에 미치는 영향 ... 35
• 38. 외부에서 투여한 NAD가 시상하부 뉴런 세포 내로 들어가는 기전 연구 ... 35
• 39. Cabenoxone (CBN) 및 dipyridamole (DPN) 전처치에 의한 NAD 섭식 억제 작용 차단 ... 37
• 40. 뇌실내 PARP 억제제 투여 후 먹이섭취 및 채중 변화 연구 ... 37
• 41. 경구로 PARP 억제제 투여의 후 체중 및 먹이섭취 변화 연구 ... 37
• 42. 비만동물의 경구로 PARP 억제제와 NAD 병용 투여의 항비만 차료 효과 ... 38
• 제4장. 목표 달성도 및 관련 분야 기여도 ... 41
• 1. 목표 달성도 ... 41
• 2. 관련 분야 기여도 ... 41
• 3. 선정 당시 제출한 연구 목표 ... 42
• 제5장. 연구개발성과의 활용계획 ... 45
• 제6장. 연구 과정에서 수집한 해외 과학기술 정보 ... 46
• 제7장. 연구개발성과의 보안등급 ... 47
• 제8장. 국가과학기술종합정보시스템에 등록한 연구시설·장비 현황 ... 47
• 제9장. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전 조치 이행 실적 ... 48
• 제10장. 연구개발과제의 대표적 연구 실적 ... 49
• 제11장. 기타 사항 ... 50
• 제12장. 참고 문헌 ... 51
• 끝페이지 ... 52