技术领域
本发明涉及桑色素的一种新药物用途,属于中药技术领域。
背景技术
肝X受体(liverXreceptors,LXR)是核受体转录因子家族成员之一,分为LXRα (NR1H3)和LXRβ(NR1H2)两种同源亚型。LXRα仅高表达于肝脏、小肠、脾脏、肾脏、 脂肪等有限的组织中,而LXRβ则广泛分布于人体的各种组织中。在过去的二十年里,人 们发现了LXRs的许多生理功能,其可通过调控其一系列下游靶基因的表达来调控脂质代 谢、糖代谢和免疫功能调节等。这些生理功能的异常直接与动脉硬化、脂肪肝、肥胖、糖 尿病和肿瘤等疾病的发展有关。
目前已知的LXRs靶基因主要有胆固醇7α-羟化酶(CYP7A1)、载脂蛋白E(APOE)、 ATP结合盒转运蛋白A1/G1/G5/G8(ABCA1/G1/G5/G8)、胆固醇调节元件结合蛋白-1c (SREBP-1c)、脂蛋白脂酶(LPL)和脂肪酸合成酶(FAS)等。由于这些靶基因大多都能 通过不同途径参与脂质代谢、脂肪酸合成和糖原异生等生理过程,所以LXRs又被誉为是 人体糖脂代谢的调节器。
因为LXRs及其信号通路的激活显现了明显的降胆固醇的效果,而且之前的研究也显 示了合成的LXRs激动剂GW3965能够减缓apoE-/-和LDLR-/-小鼠的动脉硬化的发展,然 而激动剂在激活LXRs,降低胆固醇的同时,也可通过增加其下游生脂基因的表达而增加甘 油三脂合成,导致严重的脂肪肝、高甘油三酯血症,甚至肥胖等不良反应,而使得LXRs 激动剂的研发遇到了巨大的困难。
相对于LXRs激动剂而言,LXRs拮抗剂却很少有人研究。然而最近的研究也报道LXRs 拮抗剂同样具有防治代谢紊乱的疗效。人们也从天然植物中发现了一些具有LXRs拮抗效 果的天然产物,其中最具潜力的是5α,6α环氧胆固醇-3-硫酸盐(ECHS)和7-酮基胆固醇-3- 硫酸盐能通过抑制LXR的转录活性而阻止小鼠动脉硬化的斑块形成。另外葡萄柚中的柚皮 素作为一种LXRα抑制剂,具有降低甘油三酯和胆固醇的作用,并有望成为一种新型的降 脂药物。五叶地锦和野鸭椿抽提物可以抑制LXR转录而抑制脂肪细胞分化,具有潜在的减 肥降脂疗效。许多LXRs拮抗剂在抑制甘油三脂合成的同时,并未显示出升高胆固醇的副 作用。这些研究表明LXRs拮抗剂对于改善代谢性疾病的新药研发具有重要意义。
桑色素是从桑科植物的树皮和许多中草药中提取的一种浅黄色色素,是一种化学分析 中常用的显色剂,一般用来检测痕量的铁、锌、钴等,其化学结构式如下所示:
目前,关于桑色素的药物用途主要是抗炎、抗肿瘤和抗氧化作用。
发明内容
本发明的目的是提供桑色素的一种新药物用途,以拓展桑色素的应用价值。
本发明所述的桑色素的新药物用途,是指以桑色素作为活性成分用于制备肝X受体-β (LXRβ受体)拮抗剂。
进一步说,本发明所述的桑色素的新药物用途,是指以桑色素作为活性成分用于制备 预防、缓解和/或治疗由肝X受体-β介导的代谢性疾病的药物。
更进一步说,所述的代谢性疾病包括但不限于:代谢综合征、糖尿病(更佳地为Ⅱ型糖 尿病)、胰岛素抵抗、高脂血症、肥胖症、动脉粥样硬化、脂肪肝和/或它们的并发症。
本领域技术人员应理解,本发明中所述的桑色素可通过多种本领域熟知的方法、利用 公知的原料获得,比如化学合成或从植物中提取分离等。
本发明中所述的药物可以采用各种剂型,包括但不限于:颗粒剂、胶囊剂、注射剂、 酊剂、口服液、片剂、口含剂、冲剂、丸剂、散剂等常见剂型或纳米制剂等缓释剂型。
实验结果表明:桑色素能够选择性的抑制LXRβ的转录活性,具有明显的抑制脂肪细 胞分化的体外效果,以及阻断高脂餐诱导的C57BL/6小鼠体重增加、抑制体脂肪细胞的体 积增加、改善小鼠空腹血糖、胰岛素抵抗和小鼠的血脂异常等体内效果,说明桑色素可望 通过选择性的抑制LXRβ的转录活性达到预防、缓解和/或治疗由肝X受体-β介导的代谢性 疾病,可望开发为一种低毒高效的LXRβ受体拮抗剂及用于制备预防、缓解和/或治疗由肝 X受体-β介导的代谢性疾病的药物。
附图说明
图1A体现了桑色素对核受体LXRα转录活性的影响。
图1B体现了桑色素对核受体LXRβ转录活性的影响。
图2体现了桑色素对3T3-L1脂肪细胞分化的抑制作用。
图3体现了桑色素对肥胖小鼠脂肪细胞体积的减小作用。
图4体现了桑色素对高脂饲料诱导的C57BL/6小鼠体重增加的阻止作用。
图5体现了桑色素对高脂饲料诱导的C57BL/6小鼠血脂异常的预防作用。
图6体现了桑色素对高脂饲料诱导的C57BL/6小鼠血脂异常的治疗作用。
图7体现了桑色素对高脂饲料诱导的C57BL/6小鼠肝脏的甘油三酯含量的影响。
图8体现了桑色素对高脂饲料诱导的C57BL/6小鼠空腹血糖和葡萄糖耐受能力的影响。
图9体现了桑色素对高脂饲料诱导的C57BL/6小鼠胰岛素耐受能力的影响。
图中:*表示与对照组比较,P<0.05。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细、完整地说明,但并不因此限制本发明;本领 域的技术人员根据下述内容所作的一些非本质的改进或替换均属于本发明的保护范围。
下列实施例中未注明具体条件的实验方法,通常按照常规条件或按照制造厂商所建议 的条件。
I.材料和方法
1.药物和动物
8周龄C57BL/6小鼠,体重约22-25克/只。饲养条件为SPF级,饲养温度为22-23℃。 12小时昼夜交替。动物饲料购自ResearchDiet(高脂D12492,低脂D12450B)。
桑色素为单体化合物,纯度>98%,来源于市购。
2.实验试剂与仪器
DMEM培养液(Hyclone,Logan,UT);
胰蛋白酶(Gibco,USA);
小牛血清(Gibco,USA);
OilRedO(Sigma,St.Louis,MO);
Dexamethasone(Sigma,St.Louis,MO);
Insulin(Sigma,St.Louis,MO);
DMSO(Sigma,St.Louis,MO);
HDTransfectionReagent(Roche,Mannheim,Germany);
Rosiglitazone(Sigma,St.Louis,MO);
GW3965(Sigma,St.Louis,MO);
Dual-LuciferaseReporterAssaySystem(Promega,USA);
PlasmidMidiKit(25)(Qiagen,Germany);
二氧化碳培养箱(ThermoScientific,RS-485,USA);
洁净工作台(AIRTECH,SW-CJ,USA);
细胞显微镜(Olympus,CKX41,Japan);
电镜扫描仪(Philip,XL-30,USA);
高速冷冻离心机(EppendorfCentrifuge5810R,Germany);
小型台式高速冷冻离心机(EppendorfCentrifuge5424R,Germany);
通用台式冷冻离心机(EppendorfCentrifuge5415R,Germany);
多功能酶标仪(Bio-Tek,SynergyHT,USA);
制冰机(雪科电器有限公司,IMS-40,中国);
凝胶成像仪(上海天能科技有限公司,Tanon-2500,中国);
移液器(EppendorfResearch,Germany);
恒温培养箱(上海一恒科技有限公司,DHP-9082,中国);
48孔板(Corning,USA);
0.22μm、0.45μm微孔滤膜(Millipore,Germany);
异丙醇、福尔马林、娥酸(分析纯,国药集团上海化学试剂公司);
3.LXRα/β报告基因分析
(1)293T细胞培养
293T细胞株(人胚肾细胞株)用含10%小牛血清及1%双抗的DMEM高糖培养基于 37℃、5%CO2培养箱中培养。取对数生长期的293T细胞铺板,细胞密度为1×105~2×105个/mL铺板于48孔板中。
(2)供转染质粒
pCMX-Gal-mLXRα,βLBD质粒,Gal4reportervectorMH100×4-TK-Luc重组质粒以及 Renillaluciferase内参质粒。
(3)转染
过夜,待细胞长至50~80%的密度时,进行转染。用DMEM(无血清无双抗)配制转 染体系:在每毫升的DMEM中含有10μg的总质粒,以及15μL的转染试剂-FuGENE HD(Roche,Mannheim,Germany),然后将转染体系涡旋混匀,并室温放置15min,然后将转 染体系共转染于293T细胞中,培养4~6h后,换用完全培养基(DMEM,10%FBS,1%双 抗)继续培养至24h。
(4)加药干预
24h后,加入用完全培养基稀释的不同浓度梯度(10、25、50μM)的桑色素进行干预, 每孔加入250μL终浓度药物溶液。并且同时加入LXR激动剂GW3965(10μM)。
(5)细胞处理
①24h后,用PBS清洗细胞两次,除去剩余的细胞培养液;
②每孔加入65μL的裂解液,摇床振荡15min,待细胞裂解完全,将细胞裂解液转移 到1.5mL离心管中;
③将细胞裂解液于1000rpm离心5min,取上清液10μL于新的离心管中,待测。
(6)测定与分析荧光素酶强度
①加LARⅡ液20μL,混匀,测荧光,2秒延迟,读10秒。转染效率利用内参Renilla 荧光素酶活性校正。所有转染实验至少独立重复三次,每个实验组至少2个副孔。
②利用Bio-Tek,SynergyHT多功能酶标仪进行萤火虫和海洋腔肠萤光强度检测。萤火 虫萤光素酶表达强度用萤火虫萤光和海洋腔肠萤光强度的比值表示,相对荧光强度=萤火虫 萤光强度/海洋腔肠萤光强度,即主要利用荧光素酶相对表达活性反映外加药物是否通过与 LXRα,β受体发生功能性结合来影响LXRα,β转录活性。
4.3T3-L1脂肪细胞的分化培养与药物干预
3T3-L1成纤维细胞株为应用最为广泛的脂肪细胞模型,在胰岛素、地塞米松和PPAR γ激动剂的作用下,3T3-L1可分化为典型的脂肪细胞。
1)3T3-L1脂肪前体细胞培养:3T3-L1细胞株采用DMEM+10%胎牛血清+1%双抗的完 全细胞培养液,在37℃,7.5%CO2和95%湿度条件下进行贴壁培养,每2~3天换液一次。
2)3T3-L1脂肪前体细胞的分化实验:3T3-L1脂肪前体细胞接种到12孔板中,长满后 继续培养2天。使用含胰岛素(10μg/mL)、地塞米松(1μM)和罗格列酮20μM(阳性对照) 或桑色素(50μM)进行诱导培养。诱导2天后,换液为胰岛素+桑色素(50μM),继续使 用完全培养基培养5~7天至细胞分化成脂肪细胞。
3)脂肪细胞分化观察:使用油红染色法,加入油红至细胞,37℃孵育10~30min至脂 肪细胞成红色。显微镜观察拍照,以判断脂肪细胞分化程度及脂质在3T3-L1细胞中的积聚。
5.动物与分组
高脂食物喂养的C57BL/6小鼠可出现肥胖型II型糖尿病的典型症状,其发病机制及血 糖水平与人类肥胖、高脂血症及II型糖尿病接近。通过动物口服给药,观察动物体重,体 内脂肪含量,血脂,血浆葡萄糖水平,血浆胰岛素,葡萄糖耐受试验,胰岛素耐受试验等。 发现具有良好疗效,低毒副作用的减肥,降脂治疗药物。
8周龄小鼠用含60%(w/w)脂肪的高脂饲料喂养,将药物混入饲料,小鼠自由进食、饮 水。共治疗8周。隔日记录小鼠体重和摄食量。
在治疗组中,我们先用高脂饲料喂养小鼠三个月,小鼠形成肥胖、高脂血症、胰岛素 抵抗等,然后给予小鼠高脂+桑色素,治疗4周。
6.血脂测定
小鼠禁食12小时,心脏采血,静置2小时,3000rpm离心15min,收集小鼠血清,全 自动生化仪测甘油三酯、胆固醇、高密度脂蛋白和低密度脂蛋白水平。
7.肝脂测定
小鼠禁食12小时,处死后取肝脏。剪取肝脏组织大约50mg左右,称重,置于组织裂 解液中,用超声波细胞粉碎仪将肝脏粉碎,等体积的氯仿提取肝脂成分,经过12000rpm离 心10分钟,取氯仿层,将氯仿层自然干燥后加入50μL异丙醇溶解,测甘油三酯和胆固醇 水平。肝脏内的脂质含量以脂质含量(mg)/肝脏重量(g)的结果表示。
8.脂肪电镜扫描
各组小鼠经过麻醉处死后取动物白色脂肪组织用含有10%福尔马林和1%娥酸的组织 固定液固定。利用电镜对各组动物的脂肪进行电镜扫描。
9.血糖测定
治疗结束测小鼠空腹血糖、随机血糖。
测小鼠葡萄糖耐受试验:小鼠腹腔注射1g/kg体重葡萄糖,0、15、30、60、90、120min 时测小鼠尾静脉血糖值。
测小鼠胰岛素糖耐受试验:小鼠休息3天,注射胰岛素10U/kg体重,分别于0、15、 30、60、90min时测小鼠尾静脉血糖值。
10.统计
两组数据采用T检验,多组数据采用ANOVA统计处理。数据以均数±标准误表示, P<0.05表示显著差异。
II.实施例
实施例1:桑色素对核受体LXRα,β转录活性的影响
使用LXRα,β两种核受体的GAL4-DBD-LBD表达质粒和GAL4响应的荧光素酶报告 基因系统分析桑色素对2种核受体转录活性的影响。
将GAL4-DBD-LBD表达质粒和GAL4-荧光素酶报告基因质粒共转染于293T细胞后 经LXR激动剂GW3965(10μM)和桑色素(5、10、20μg/mL)处理24小时,检测其萤火虫 荧光素酶活性。以Renilla活性作为内参以判断报告基因活性。数据为三次实验结果,用 means±SE表示,*P<0.05。
结果显示:在LXRs激动剂GW3965存在的情况下,桑色素以一种浓度依赖的方式竞 争性的抑制了LXRβ的活性,药物在12.5、25、50μM三种不同浓度的用药情况下均显示了 显著的抑制效果(见图1B所示);然而在相同的用药处理情况下,桑色素并未显现出对LXRα 的活性有显著的调控效果(见图1A所示)。说明桑色素可作为活性成分用于制备肝X受体 -β(LXRβ受体)拮抗剂。
实施例2:桑色素的减肥作用验证
由于LXRβ的转录活性与脂肪酸合成和甘油三脂的代谢密切相关,抑制LXRβ的转录 活性能够起到抑制甘油三脂合成和减肥的效果。所以本专利发明人利用3T3L1脂肪细胞模 型来验证桑色素是否具有抑制脂肪细胞分化的体外效果。
结果显示:桑色素具有抑制3T3L1脂肪细胞分化的作用(见图2所示,图2中:A照 片为生长于培养液的3T3-L1细胞,为阴性对照;B照片是经胰岛素和地塞米松等诱导分化 成的脂肪细胞;C照片是经桑色素作用后的3T3-L1脂肪细胞)。在进一步的体内实验(小 鼠经正常饲料、高脂饲料及混有0.01%桑色素的高脂饲料喂食8周,每周测量小鼠体重; 数据为mean±SE,各组n=7)中我们同样发现桑色素能够明显的阻断高脂餐诱导C57BL/6 小鼠的体重增加(见图4所示);而且对经正常饲料(A)、高脂饲料(B)及混有0.01%桑色素 的高脂饲料(C)喂食2周的小鼠,采用扫描电镜检测小鼠白脂肪大小,检测结果见图3所示: 桑色素能减小肥胖小鼠脂肪细胞的体积;这些结果进一步说明桑色素具有减肥作用。
实施例3:桑色素对高脂餐诱导的C57BL/6小鼠血脂异常的预防和治疗作用验证
使经正常饲料、高脂饲料、混有0.01%桑色素的高脂饲料喂食8周后的小鼠禁食12小 时,然后利用心脏采血的方式收集禁食后小鼠的血样,测定各组小鼠血清中总胆固醇(TC), 甘油三脂(TG),高密度脂蛋白胆固醇(HDL-c),低密度脂蛋白胆固醇(LDL-c)水平。数据为 mean±SE,各组n=7。
结果显示:桑色素能明显降低小鼠血清的TC、TG和LDL-c的水平(见图5所示), 说明桑色素对高脂饲料诱导的C57BL/6小鼠血脂异常具有预防作用。
对经高脂饲料喂养三个月的肥胖小鼠再给予混有0.01%桑色素的高脂饲料喂食4周, 然后使小鼠禁食12小时,利用心脏采血的方式收集禁食后小鼠的血样,测定各组小鼠血清 中总胆固醇(TC)、甘油三脂(TG)、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-c)、低密度脂蛋白胆固醇 (LDL-c)水平。数据为mean±SE,各组n=7。实验发现:小鼠血清甘油三酯水平显著低于 高脂对照组,但对胆固醇、低密度脂蛋白和高密度脂蛋白无明显作用(见图6所示),表明 桑色素可治疗高甘油三酯血症。
实施例4:桑色素对肥胖小鼠脂肪肝的改善作用验证
对经桑色素治疗4周后的肥胖小鼠进行分析发现,小鼠肝脏的甘油三酯含量显著低于 高脂对照组(见图7所示)。进一步使用小鼠肝脏切片,油红染色,结果也显示桑色素治疗 小鼠肝脏脂肪显著低于对照组,表明桑色素对脂肪肝有一定的改善作用。
实施例5、桑色素的降血糖作用验证
1.桑色素给药小鼠的空腹血糖试验和葡萄糖耐受试验
因肥胖与胰岛素抵抗、高血糖密切相关。由于在实施例2中我们发现桑色素能明显阻 断小鼠的体重增加,所以我们使经正常饲料、高脂饲料及混有0.01%桑色素的高脂饲料喂 食8周后的小鼠禁食12小时,然后以尾尖取血的方式收集并测量各组小鼠的空腹血糖 (0min),然后将葡糖糖(1g葡萄糖/kg体重)以腹腔注射的方式给予各组小鼠,并于之后 的15min、30min、60min、90min和120min分别测试各组小鼠的血糖值。数据为mean±SE, 各组n=7。
结果显示:高脂饲料饲养的小鼠空腹血糖显著高于低脂对照小鼠。经桑色素给药后的 小鼠在0min、90min和120min时的血糖值较高脂对照组小鼠有了显著的降低(见图8所示), 说明桑色素能明显的改善高脂餐诱导小鼠的空腹血糖和葡萄糖的耐受能力。
2.桑色素给药小鼠的胰岛素耐受试验
在明确桑色素能改善小鼠葡萄糖耐量后,我们使经正常饲料、高脂饲料及混有0.01% 桑色素的高脂饲料喂食8周后的小鼠休息3天,然后测试小鼠尾静脉随机血糖(0min),并 将胰岛素(1U/kg体重)注射于各组小鼠,分别于15、30、60、90min时测小鼠尾静脉血糖 值。数据为mean±SE,各组n=7。
结果表明:经桑色素给药后的小鼠在120min时的血糖值较高脂对照组小鼠有了显著的 降低(见图9所示),说明桑色素能改善高脂餐诱导小鼠的胰岛素抵抗。
综上实验可见:桑色素能够选择性的抑制LXRβ的转录活性,具有明显的抑制脂肪细 胞分化的体外效果,以及阻断高脂餐诱导的C57BL/6小鼠体重增加、抑制体脂肪细胞的体 积增加、改善小鼠空腹血糖、胰岛素抵抗和小鼠的血脂异常等体内效果,说明桑色素可望 通过选择性的抑制LXRβ的转录活性达到预防、缓解和/或治疗由肝X受体-β介导的代谢性 疾病,可望开发为一种低毒高效的LXRβ受体拮抗剂及用于制备预防、缓解和/或治疗由肝 X受体-β介导的代谢性疾病的药物。
在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考,就如同每一篇文献被单独引用 作为参考那样。此外应理解,在阅读了本发明的上述讲授内容之后,本领域技术人员可以 对本发明作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。