CN103800346A

CN103800346A - 葡萄糖类似物在制备治疗或预防细胞死亡疾病药物中的应用

Info

Publication number: CN103800346A
Application number: CN201410040639.2A
Authority: CN
Inventors: 张丰雪
Original assignee: Sichuan Peoples Hospital of Sichuan Academy of Medical Sciences
Current assignee: Sichuan Peoples Hospital of Sichuan Academy of Medical Sciences
Priority date: 2014-01-28
Filing date: 2014-01-28
Publication date: 2014-05-21

Abstract

本发明涉及医药领域，具体公开了葡萄糖类似物在制备治疗或预防细胞死亡疾病药物中的应用，葡萄糖类似物选自2-脱氧葡萄糖或2-氟-2-脱氧葡萄糖的任一种。进一步，细胞死亡疾病为缺血再灌注损伤、心脏病、冠状动脉硬化、脑中风、肾衰竭或外科手术引发的器官衰竭。进一步，所述药物为局部、口服、系统、肌内或静脉给药制剂的任一种。更进一步，所述药物为肌肉注射剂或静脉注射剂的任一种。本发明的葡萄糖类似物，通过抑制多聚糖生物合成和N-联糖基化，激活UPR，可以同时防止细胞坏死和细胞凋亡，从而用于制备治疗细胞死亡引发的各种病症的药物。

Description

葡萄糖类似物在制备治疗或预防细胞死亡疾病药物中的应用

技术领域

本发明属于医药技术领域，特别涉及葡萄糖类似物在制备治疗或预防细胞死亡疾病药物中的应用。

背景技术

细胞因受严重损伤等原因时，会呈现代谢停止、结构破坏和功能丧失等不可逆性变化，即细胞死亡。细胞死亡包括细胞坏死（necrosis）和细胞凋亡（apoptosis）两种。

冠状动脉会由于动脉粥样硬化而变得狭窄，这样会导致流向心脏的血液减少，这种情况会引起钙平衡失调和自由基产生，进而引起心肌细胞死亡，导致心律失调，减弱心脏的泵血功能。心脏病是由于给心脏供血的冠状动脉堵塞导致的，栓堵位点之后的心肌细胞由于得不到新鲜血液而失去氧气和营养供应，导致心肌缺血。心肌缺血在心肌细胞中会引起许多破坏性的变化，包括钙离子在细胞质中的积累，产生大量的氧化自由基（ROS），代谢废物如乳酸的积累以及能量的耗竭，这些破坏性的变化进而引起细胞死亡。

再灌注是在心脏病心肌缺血时将栓堵打通重新给心脏输血，这是目前救活心脏、挽救生命的唯一办法。但是再灌注过程同样可以引起致命的后果，由于不明的原因，再灌注也会导致钙平衡失调以及产生大量的自由基，从而加速细胞凋亡，增大缺血引起的损伤。这个连续的过程就叫做缺血再灌注损伤。在冠状动脉手术中，心脏搭桥和支架也是常用的用来疏通冠状动脉血管血道的手段，但这些手术都需要对心脏血管进行钳夹，这就造成栓堵一样的心肌缺血。动脉粥样斑块在手术过程中也会脱落而堵塞心脏或其他器官的血液流动。这些手术因此有着引起新的心肌梗死和心率失调的潜在威胁。因此，对病人的心脏进行保护以减少钙平衡失调和自由基引起的细胞死亡对手术的成功十分重要。

细胞死亡也是其他很多常见疾病的诱因，例如：脑中风、毛囊细胞死亡导致的脱发、神经退行性疾病如老年痴呆/帕金森氏病等。

因此，对抗细胞死亡对人类很多疾病都有着十分重要的意义，研发可以治疗或预防细胞死亡疾病的药物具有广阔的前景，不仅可以挽救大量生命，推动医药事业的长足发展，而且具有极高的经济效益。但遗憾的是，尽管投入了大量的人力物力，但医学上至今尚没有一款治疗或预防细胞死亡的药物被批准用于临床。

发明内容

本发明的主要目的是，提供葡萄糖类似物在制备治疗或预防细胞死亡疾病药物中的应用。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

葡萄糖类似物在制备治疗或预防细胞死亡疾病药物中的应用，所述葡萄糖类似物选自2-脱氧葡萄糖或2-氟-2-脱氧葡萄糖的任一种。

2-脱氧葡萄糖（2-deoxyglucose，简称为2-DG），现有技术中一般用作葡萄糖替代物。2-氟-2-脱氧葡萄糖（2-fluoro-2-deoxyglucose，简称为FDG或2-FDG）是2-脱氧葡萄糖的氟代衍生物。2-氟-2-脱氧葡萄糖主要用于医学成像，利用放射性同位素的氟，用于医学健康状况的诊断。

细胞的内质网内，存在着一种变性蛋白反应（unfolded protein response,UPR）。UPR是细胞应对内质网蛋白大量变性的一种应激反应，它的激活将诱导内质网特异伴侣蛋白的表达，如GRP94和GRP78，从而保护细胞在恶劣环境中生存下来。大多数的细胞膜蛋白都带有N-联糖基化，N-联糖基化对膜蛋白的功能至关重要，它被加到新合成的蛋白的Asn-X-Ser保守序列的Asn残基，在膜蛋白的折叠、运输、降解及分泌中起着重要作用。N-联糖基化是一个含有多个单糖的多聚糖，是通过多聚糖生物合成途径合成的。如果抑制多聚糖生物合成及随后的N-联糖基化会导致内质网新合成蛋白的成熟受阻，并在内质网累积，激活UPR。发明人因此发现，2-脱氧葡萄糖及2-氟-2-脱氧葡萄糖等葡萄糖类似物可以通过抑制N-联糖基化激活UPR，并诱导内质网伴侣蛋白的表达，从而可以防止细胞死亡。进一步，发明人发现，2-脱氧葡萄糖及2-氟-2-脱氧葡萄糖可以同时防止细胞坏死及细胞凋亡。

作为优选，前述的葡萄糖类似物在制备治疗或预防细胞死亡疾病药物中的应用，所述细胞死亡疾病为缺血再灌注损伤、心脏病、冠状动脉硬化、脑中风、肾衰竭或外科手术引发的器官衰竭。心脏病、冠状动脉硬化、脑中风、肾衰竭都会因相应器官长期血液供应不足从而引发细胞死亡进一步导致功能受损。外科手术中，例如器官移植手术，容易导致供体器官因缺血从而引发细胞坏死或细胞凋亡。缺血再灌注损伤则经常发生在心脏病、冠状动脉硬化等疾病的手术过程中，其原因也在于细胞死亡。本发明的葡萄糖类似物，通过防止、预防细胞死亡，可有效对抗缺血再灌注损伤，以及因心脏病、冠状动脉硬化、脑中风、肾衰竭或外科手术引发的器官衰竭。

作为进一步优选，前述的葡萄糖类似物在制备治疗或预防细胞死亡疾病药物中的应用，所述外科手术为器官移植手术。

作为进一步优选，前述的葡萄糖类似物在制备治疗或预防细胞死亡疾病药物中的应用，所述细胞死亡疾病为缺血再灌注损伤。

作为优选，前述的葡萄糖类似物在制备治疗或预防细胞死亡疾病药物中的应用，所述药物为局部给药、口服给药、系统给药、肌内给药或静脉给药制剂的任一种。本发明所述的葡萄糖类似物，可以单独或与药学上适宜的辅料进行组合，从而配制成为药物制剂，施用于个体。制剂可以通过药学领域公知的方法进行制备，有效成分的用量可以根据特定的疾病予以确定，并由本领域技术人员通过常规试验方法确定。给药方式则根据每一治疗个体的身体状况、疾病情况而进行变化。例如，用于口服给药的药物，可以为胶囊、片剂、丸剂、水溶液、悬浮液，以本发明的葡萄糖类似物作为有效成分，并添加适宜的药学辅料制成。例如，用于肌内给药制剂，可以为注射剂或注射用无菌粉，以本发明的葡萄糖类似物作为有效成分，并添加适宜的药学辅料例如抗氧化剂、赋形剂等制成。

作为进一步优选，前述的葡萄糖类似物在制备治疗或预防细胞死亡疾病药物中的应用，所述药物为肌肉注射剂或静脉注射剂的任一种。本发明所述的药物，优选肌肉注射剂或静脉注射剂的剂型，这样有利于在危重病人个体上施用。

作为优选，前述的葡萄糖类似物在制备治疗或预防细胞死亡疾病药物中的应用，所述药物的有效成分为葡萄糖类似物，或葡萄糖类似物与其他有效成分的组合。作为本发明的应用，葡萄糖类似物可以作为单一有效成分制备治疗或预防细胞死亡疾病的药物，也可以与其他有效成分组合，制备成治疗或预防细胞死亡疾病的药物。

本发明的葡萄糖类似物在制备治疗或预防细胞死亡疾病药物中的应用，所述的药物可以应用于人类，也可以应用于动物。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

一、本发明的葡萄糖类似物，通过抑制细胞的N-联糖基化生物合成，使内质网内大量蛋白成熟受阻，从而激活UPR，可以有效防止、预防细胞死亡，用于制备治疗细胞死亡引发的各种病症的药物。

二、本发明的葡萄糖类似物，同时防止细胞坏死和细胞凋亡，作用效果更好，适用范围更大。

三、本发明的葡萄糖类似物，包括2-脱氧葡萄糖及2-氟-2-脱氧葡萄糖，都是已被证实的对人体安全的化合物，安全性高，有利于临床推广。

附图说明

图1是实施例1中，对照组的相差照片；

图2是实施例1中，试验组1的相差照片；

图3是实施例1中，试验组2的相差照片；

图4是实施例1中，试验组3的相差照片；

图5是实施例1中，试验组4的相差照片；

图6是实施例1中，试验组5的相差照片；

图7是实施例1对照组及试验组的死亡细胞计数柱状图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明的上述发明内容作进一步的详细描述。

但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的范围内。

本实施例为2-氟-2-脱氧葡萄糖和2-脱氧葡萄糖的细胞学试验

这个实验主要是用来证明2-氟-2-脱氧葡萄糖（2-fluoro-2-deoxyglucose，2-FDG）和2-脱氧葡萄糖（2-deoxyglucose，2-DG）可以保护细胞，抑制细胞死亡。

Hsp90（热激蛋白90）是细胞内的伴侣蛋白，抑制Hsp90会导致细胞死亡，17-AAG是近年开发的Hsp90的抑制剂，用于杀死肿瘤细胞。在本实施例中，我们用17-AAG来诱导NRK细胞死亡，作为细胞死亡的模型，目的是为了观察2-FDG或2-DG是否可以对细胞进行保护，抑制17-AAG诱导的细胞死亡。

ＮＲＫ细胞培养在5%的CO₂培养箱中，培养基：低葡萄糖（５％）的DMEM动物细胞培养基，培养温度：37^oC。大约每个10厘米培养皿接种500000万个细胞，生长一天。第二天长满后，取6盘细胞，进行6种不同的处理，分别是：对照组：DMSO 对照；试验组1：5mM 2-FDG；试验组2：5mM 2-DG；试验组3：2.5μg/ml 17-AAG；试验组4：2.5μg/ml 17-AAG+5mM 2-FDG；试验组5：2.5μg 17-AAG+5mM 2-DG。被处理的细胞继续在37^oC CO₂培养箱中培养20个小时。然后进行显微观察、相差照相，各组的相差照片见图1～图6.对死亡的细胞进行计数分析，结果见图7。

如图1～图6所示，可以看出，17-AAG成功的诱导了几乎所有NRK细胞的死亡（见图4），但是如果同时在培养基中加入5mM 2-FDG（见图5）或者5mM 2-DG（见图6），17-AAG诱导的细胞死亡几乎被全部抑制，细胞形态特征与对照组（见图1）以及5mM 2-FDG（见图2）或5mM 2-DG（见图3）没有实质区别。

由图7可见，17-AAG诱导了大于90%的细胞死亡，但当2-FDG或2-DG存在时，细胞死亡率降到了几乎与对照同样的水平。这些结果充分证明了，2-FDG（2-fluoro-2-deoxyglucose，2-氟-2-脱氧葡萄糖）和2-DG（2-deoxyglucose，2-脱氧葡萄糖）可以保护细胞，抑制死亡。

Claims

1.葡萄糖类似物在制备治疗或预防细胞死亡疾病药物中的应用，其特征在于，所述葡萄糖类似物选自2-脱氧葡萄糖或2-氟-2-脱氧葡萄糖的任一种。

2.根据权利要求1所述的葡萄糖类似物在制备治疗或预防细胞死亡疾病药物中的应用，其特征在于，所述细胞死亡疾病为缺血再灌注损伤、心脏病、冠状动脉硬化、脑中风、肾衰竭或外科手术引发的器官衰竭。

3.根据权利要求2所述的葡萄糖类似物在制备治疗或预防细胞死亡疾病药物中的应用，其特征在于，所述外科手术为器官移植手术。

4.根据权利要求2所述的葡萄糖类似物在制备治疗或预防细胞死亡疾病药物中的应用，其特征在于，所述细胞死亡疾病为缺血再灌注损伤。

5.根据权利要求1所述的葡萄糖类似物在制备治疗或预防细胞死亡疾病药物中的应用，其特征在于，所述药物为局部给药、口服给药、系统给药、肌内给药或静脉给药制剂的任一种。

6.根据权利要求5所述的葡萄糖类似物在制备治疗或预防细胞死亡疾病药物中的应用，其特征在于，所述药物为肌肉注射剂或静脉注射剂的任一种。

7.根据权利要求1所述的葡萄糖类似物在制备治疗或预防细胞死亡疾病药物中的应用，其特征在于，所述药物的有效成分为葡萄糖类似物，或葡萄糖类似物与其他有效成分的组合。