CN103830217A

CN103830217A - 丙酮酸钠在制备缓解高氯性酸中毒药物中的应用

Info

Publication number: CN103830217A
Application number: CN201410073225.XA
Authority: CN
Inventors: 周虹; 赵莲; 王瑛; 杨晶; 陈赣; 赵敬湘; 王波; 尤国兴; 尹玉静; 刘庆军; 李鹏龙
Original assignee: Institute of Field Blood Transfusion Chinese Academy of Military Medical Sciences
Current assignee: Institute of Pharmacology and Toxicology of AMMS
Priority date: 2014-02-28
Filing date: 2014-02-28
Publication date: 2014-06-04
Anticipated expiration: 2034-02-28
Also published as: CN103830217B

Abstract

本发明公开了丙酮酸钠的一种新用途，即在制备缓解高氯性酸中毒的药物中的应用。将丙酮酸钠作为活性成分制备成缓解高氯性酸中毒的药物，可调节血液的pH值趋于正常，并调节血液中的钠离子、钾离子、钙离子的浓度，从而缓解高氯性酸中毒的目的。本发明的药物具有以下优点：1）疗效明显，起效快；2）无毒、无副作用，安全性高；3）丙酮酸钠价格低廉；4）便于携带、用药方便。

Description

丙酮酸钠在制备缓解高氯性酸中毒药物中的应用

技术领域

本发明涉及医药领域，特别是涉及丙酮酸钠在制备缓解高氯性酸中毒药物中的应用。

背景技术

代谢性酸中毒是最常见的一种酸碱平衡紊乱，在临床上是一种常见的并发症，并和低血压、凝血障碍一起被称为“死亡三角”。它是细胞外液H⁺增加或HCO₃ ^-丢失而引起的，以原发性HCO₃ ^-降低（<21mmol/L）和pH值降低（<7.35）为特征。在代谢性酸中毒的临床判断中，按不同的阴离子间隙（AG）值可分为高AG型，包括乳酸性酸中毒、酮症酸中毒、药物或毒物所致的代谢性酸中毒和肾小管酸中毒；及正常AG型代谢性酸中毒，以高氯性代谢性酸中毒为主，简称高氯性酸中毒。临床上多因为大量输注生理盐水（NS）引起的离子紊乱导致高氯性酸中毒。在重症监护病房中，高氯性酸中毒的发病率达到45%，致死率则高达29%。

有研究表明，丙酮酸具有有效的抗炎、抗氧化作用，并且是一种内源的糖代谢的中间产物——三羧酸循环（Tricarboxylic Acid Cycle，TCA cycle）的底物及关键点。丙酮酸钠是丙酮酸的钠盐，在体内以丙酮酸根（Pyruvate，Pyr）形式存在，Pyr是人和动植物体内的常见离子，并处于三大物质（糖、脂肪和蛋白质）代谢的汇合处。近年来，有关丙酮酸钠的研究主要集中在细胞培养液添加剂和失血性休克复苏液，大量动物体内试验和少量临床实验表明输注高渗的丙酮酸钠溶液因在扩充血容量的同时可以为心肌供能、抑制炎症反应、改善氧化应激损伤进而可以改善器官损伤、提高生存率并无毒性无副作用。最近有研究表明，丙酮酸钠作为复苏液在失血性休克和缺血再灌注损伤模型中保护器官的同时，还能改善乳酸性酸中毒，但是由于乳酸性酸中毒与高氯性酸中毒的发病机制不同，也有研究显示丙酮酸钠等渗的稳定溶液能够对代谢性酸中毒起到缓解作用，但使用剂量大，而且该等渗的溶液需要同时输注生理盐水，这样引入了氯离子，相当于加重了高氯性酸中毒的病情。

代谢性酸中毒最根本的治疗策略是针对病因进行治疗，针对病因治疗无效后应使用碱剂治疗。目前，治疗高氯性酸中毒的主要碱剂是：碳酸氢钠溶液、乳酸钠溶液等。其中，临床上最常用的是碳酸氢钠，但是，有研究表明输注碳酸氢钠会引起高碳酸血症、细胞内酸中毒、钠负荷增加等副作用；乳酸钠不适用于缺氧、肝功能损坏等引起的代谢性酸中毒的治疗。众多类型的碱剂都有其应用的局限性，所以一种理想的可以缓解高氯性酸中毒并本身无毒无副作用的碱剂是本领域亟待突破的难题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供丙酮酸钠的一种新用途，即丙酮酸钠在缓解高氯性酸中毒中无毒无副作用的应用，并可用于制备缓解高氯性酸中毒的药物中。

所述丙酮酸钠为医药级丙酮酸钠。

所述高氯性酸中毒是临床上因大量输注生理盐水引起离子紊乱导致的高氯性代谢性酸中毒，本发明的高氯性酸中毒是基于氯化铵诱导的动物模型做出的。

用于制备一种缓解高氯性酸中毒的药物，其药物活性成分为丙酮酸钠，所述药物为含有丙酮酸钠的注射剂。

所述药物为含有丙酮酸钠的注射液或注射用粉针剂。

在粉针剂中丙酮酸钠的质量百分含量为20-100%。

所述粉针剂还包括无菌赋形剂，无菌赋形剂选自甘露醇、甘氨酸或丙氨酸。

在注射液中丙酮酸钠的浓度为110.4-331.2mg/mL，溶剂为医用无菌注射用水。

所述药物为注射剂，用量为220.8mg-662.4mg丙酮酸钠/Kg（体重）/天，一天给药1-2次，1-2天为一疗程。

所述药物经静脉注射或肌肉注射。

本发明提供了丙酮酸钠的一种新用途——缓解高氯性酸中毒，即是以丙酮酸钠作为药物活性成分用于缓解高氯性酸中毒，尤其是氯化铵诱导的。其中，丙酮酸钠不仅仅只是通过缓冲作用来缓解酸中毒，不同于己沿用近半个多世纪的碳酸氢钠和重碳酸钠的作用机理，而是可能通过碱化细胞内液而碱化细胞外液，从而起到缓解酸中毒的作用。动物体内实验结果证明：1、丙酮酸钠起效快，作用持久；2、丙酮酸钠缓解高氯性酸中毒作用呈现较好的剂量效应关系，也就是一定范围内，随着丙酮酸钠浓度升高，缓解酸中毒作用增强；3、丙酮酸钠可以同时改善由高氯性酸中毒引起的高血钙；4、丙酮酸钠作为活性成分制成的注射剂，浓度高、剂量小并使用医用无菌注射用水（不使用生理盐水）做溶剂，不会额外引入氯离子，使用更安全。本发明首次采用氯化铵诱导的高氯性酸中毒模型研究丙酮酸钠对其的作用，能够更好地评价丙酮酸钠在治疗高氯性酸中毒方面作用的优势，因为现有研究是在失血性休克和缺血再灌注损伤模型中发现丙酮酸钠有改善乳酸性酸中毒的，此类模型病理环境复杂且发病机理不同，不能很好地评价丙酮酸钠缓解高氯性酸中毒的作用效果及机制。本发明拓展了丙酮酸钠的研究和治疗范围，用其缓解高氯性酸中毒，特别是对氯化铵诱导的酸中毒疗效显著，而且没有副作用，安全性好，在研究和开发此类药物中发挥重要作用，应用前景广阔，社会意义巨大。

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1中A-C分别为注射2mmol/Kg丙酮酸钠(SP₁)、4mmol/Kg丙酮酸钠(SP₂)、6mmol/Kg丙酮酸钠(SP₃)对比于注射生理盐水（NS）和碳酸氢钠（SB）前后血液pH值的变化图；D为注射2mmol/Kg丙酮酸钠(SP₁)、4mmol/Kg丙酮酸钠(SP₂)和6mmol/Kg丙酮酸钠(SP₃)前后血液pH值的变化图。

图2中A-C分别为注射2mmol/Kg丙酮酸钠(SP₁)、4mmol/Kg丙酮酸钠(SP₂)、6mmol/Kg丙酮酸钠(SP₃)对比于注射生理盐水（NS）和碳酸氢钠（SB）前后血液中钠离子(cNa⁺)浓度的变化图；D为注射2mmol/Kg丙酮酸钠(SP₁)、4mmol/Kg丙酮酸钠(SP₂)和6mmol/Kg丙酮酸钠(SP₃)前后血液中钠离子浓度的变化图。

图3中A-C分别为注射2mmol/Kg丙酮酸钠(SP₁)、4mmol/Kg丙酮酸钠(SP₂)、6mmol/Kg丙酮酸钠(SP₃)对比于注射生理盐水（NS）和碳酸氢钠（SB）前后血液中钾离子（cK⁺）浓度的变化图；D为注射2mmol/Kg丙酮酸钠(SP₁)、4mmol/Kg丙酮酸钠(SP₂)和6mmol/Kg丙酮酸钠(SP₃)前后血液中钾离子浓度的变化图。

图4中A-C分别为注射2mmol/Kg丙酮酸钠(SP₁)、4mmol/Kg丙酮酸钠(SP₂)、6mmol/Kg丙酮酸钠(SP₃)对比于注射生理盐水（NS）和碳酸氢钠（SB）前后血液中钙离子(cCa²⁺)浓度的变化图；D为注射2mmol/Kg丙酮酸钠(SP₁)、4mmol/Kg丙酮酸钠(SP₂)和6mmol/Kg丙酮酸钠(SP₃)前后血液中钙离子浓度的变化图。

图5为分别注射生理盐水（NS）、碳酸氢钠（SB）、2mmol/Kg丙酮酸钠(SP₁)、4mmol/Kg丙酮酸钠(SP₂)和6mmol/Kg丙酮酸钠(SP₃)前后血液中氯离子(cCl-)浓度的变化图。

图6为分别注射生理盐水（NS）、碳酸氢钠（SB）、2mmol/Kg丙酮酸钠(SP₁)、4mmol/Kg丙酮酸钠(SP₂)和6mmol/Kg丙酮酸钠(SP₃)前后血糖值(cGlu)的变化图。

具体实施方式

实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例中所用到的生物材料的来源是广泛的，任何不违反法律和道德伦理能够获取的生物材料都可以按照实施例中的提示替换使用。所用方法如无特别说明均为常规方法。如无特别说明，各实施例中相同名称的材料或试剂内容相同。

实施例1、建立氯化铵诱导的高氯性酸中毒动物模型

实验动物：清洁级Wistar大鼠，雄性，6-7周龄，体重210g-230g，购自维通利华。隔离饲养24h，饲喂专用饲料，饮用自来水，允许自由饮食。

氯化铵（含0.5％蔗糖）溶液：试验级，0.5%蔗糖溶液配制，现用现配。

建立动物模型：饲喂大鼠0.28M氯化铵（含0.5％蔗糖）溶液作为日常用水，自由进食进水，连续饲喂六天，第六天眼眶取血测pH值，pH均小于7.28，说明高氯性酸中毒模型建立成功。氯化铵诱导此动物模型的原因在于氯化铵在肝脏内代谢分解成氨和盐酸，摄入过多会引起高氯性酸中毒。

实施例2、丙酮酸钠在上述高氯性酸中毒模型中的使用及效果分析

丙酮酸钠：医药级，溶于医用无菌注射用水，现用现配。

给药方法：将高氯性酸中毒大鼠随机分成五组，分别为丙酮酸钠三个剂量（SP₁、SP₂、SP₃）组、对照组为碳酸氢钠溶液（SB）组和生理盐水（NS）组，按体重尾静脉注射(2mL/K_g)，使各组最终给药剂量分别为：SP₁组2mmol/Kg，SP₂组4mmol/Kg，SP₃组6mmol/Kg，SB组2mmol/Kg，NS组2mmol/Kg，分别于注射后15min、30min、60min、120min、240min眼眶取血进行血气分析。

一、丙酮酸钠对血液pH、碱剩余（Base Excess,BE）值和碳酸氢根浓度（cHCO₃ ^-）的影响

建模前后及给药前后的pH变化见图1，BE值和cHCO₃ ^-见表1。可以看出，注射NS后，在各时间点，pH（见图1，数据为平均值±标准差;*_p<0.05,**_p<0.01,vs.NS;#p<0.05,^##p<0.01,vs.SB;^&p<0.05,^&&p<0.01,vs.SP₁;^$p<0.05,vs.SP₂）、BE值和碳酸氢根浓度（见表1）无显著差异；注射丙酮酸钠（SP₁，SP₂，SP₃）及SB后，pH、BE值和碳酸氢根浓度快速升高，表明丙酮酸钠及SB可以快速缓解高氯性酸中毒。随着丙酮酸钠剂量升高，提高pH的效果越显著。SP₃组pH升高效果较SB组显著。SP组（SP₁，SP₂，SP₃）在T_15min时pH最高，而SB组在T_30min时pH最高，表明丙酮酸钠较SB反应快。SP组与SB组相比，升高的pH维持时间长，其原因是丙酮酸钠注射体内后，可能激活某些信号通路如调节糖代谢等缓解酸中毒。BE值和碳酸氢根与pH值一致（见表1）。

表1静脉血BE和碳酸氢根浓度（cHCO₃ ^-）变化

二、丙酮酸钠对二氧化碳分压（PaCO₂）和氧分压（PaO₂）的影响

建模前后及给药前后的PaCO₂和PaO₂数据结果如表2所示，大鼠酸中毒后，与正常值相比，血液PaCO₂有下降趋势，PaO₂有升高趋势，但均无统计学差异，表明大鼠酸中毒后有轻微呼吸代偿作用。由于该模型可认为是单纯的高氯性酸中毒，注射丙酮酸钠,SB,NS后，各组间PaCO₂和PaO₂变化不大，表明注射SP,SB,NS后，对PaCO₂和PaO₂无显著影响。

表2静脉血PaCO₂和PaO₂变化

三、丙酮酸钠对血液中钠离子、钾离子、钙离子、氯离子浓度的影响

对图2-5所示的建模前后及给药前后的钠离子、钾离子、钙离子和氯离子浓度的数据进行分析，可以得到，相比NS和SB组，注射丙酮酸钠后，低剂量组（SP₁）对血液中钠离子浓度无影响，高剂量丙酮酸钠组（SP₂和SP₃）会使血液中钠离子浓度升高（见图2，数据为平均值±标准差;^*p<0.05,^**p<0.05,vs.NS;^#p<0.05,^##p<0.01,vs.SB;^&p<0.05,^&&p<0.01,vs.SP₁;^$$p<0.01,vs.SP₂）。钠离子浓度的升高与丙酮酸钠溶液中所含的钠离子加载有关。注射丙酮酸钠和碳酸氢钠溶液后，钾离子浓度有降低趋势（见图3，数据为平均值±标准差;^*p<0.05,^**p<0.05,vs.NS;^#p<0.05,^##p<0.01,vs.SB;^&p<0.05,^&&p<0.01,SP₃vs.SP₁）。表明钾离子浓度的降低可以激活氢钾ATP酶，而氢钾ATP酶可以增加肾近曲小管碳酸氢根的重吸收和氢离子的分泌。注射丙酮酸钠会降低由高氯性酸中毒引起的高血钙，且SP₃组的血钙浓度接近正常值（见图4，数据为平均值±标准差;^*p<0.05,^**p<0.05,vs.NS;^#p<0.05,^##p<0.01,vs.SB;^&p<0.05,^&&p<0.01,vs.SP₁），原因是酸中毒发生时，血液pH降低，低pH可减少血液中游离钙离子和白蛋白的结合，导致血液中游离钙离子浓度升高。当注射丙酮酸钠后，血液pH升高，游离的钙离子与白蛋白结合，血液中游离钙离子浓度降低，表明丙酮酸钠可以改善高氯性酸中毒引起的钙离子紊乱。氯化铵诱导的高氯性酸中毒会引起血液氯离子含量升高（见图5，数据为平均值±标准差;^*p<0.05,SP₃vs.NS;^&p<0.05,SP₃vs.SP₁），虽然注射丙酮酸钠（SP₁和SP₂）、碳酸氢钠和生理盐水后，升高的氯离子浓度无显著变化（生理盐水注入量较小，未导致氯离子明显升高），但高剂量丙酮酸钠（SP₃）组干预后升高的氯离子浓度较其他各组有降低的趋势，尤其在T₂₄₀点，SP₃组的氯离子浓度与其他各组相比明显降低，说明高剂量的丙酮酸钠注射有缓解氯离子——高氯性酸中毒的元凶——浓度升高的效果。

四、丙酮酸钠对血糖值的影响

如图6所示，SP₃组血糖浓度有高于其它各组的趋势，且在一些时间点有统计学差异（见图6，数据为平均值±标准差;^**p<0.05,vs.NS;^#p<0.05,^##p<0.01,vs.SB;^&p<0.05,^&&p<0.01,vs.SP₁;^$p<0.05,vs.SP₂），表明高剂量的丙酮酸钠可能会通过调节糖代谢来缓解此类酸中毒。

上述丙酮酸钠在动物体内活性实验的结果证明：1、丙酮酸钠溶液可以缓解高氯性酸中毒；2、丙酮酸钠溶液较碳酸氢钠溶液起效快，作用持久；3、丙酮酸钠溶液缓解高氯性酸中毒作用呈现较好的剂量效应关系，即在一定范围内，随着丙酮酸钠溶液浓度升高，丙酮酸钠缓解酸中毒作用增强，2mmol/kg丙酮酸钠有一定的缓解酸中毒的效果，4mmol/kg丙酮酸钠和6mmol/kg丙酮酸钠组缓解酸中毒效果显著；4、丙酮酸钠可以改善由酸中毒引起的高血钙。推测丙酮酸钠缓解由氯化铵诱导的高氯性酸中毒的机制为通过调节糖代谢来缓解此类酸中毒。

实施例3、用丙酮酸钠制备缓解高氯性酸中毒的药物-注射剂

本实施例药物的活性成分为丙酮酸钠，给药方式为高浓度丙酮酸钠注射液小体积静脉推注，不同于丙酮酸钠在应用于失血性休克复苏液、缺血再灌注损伤中的大体积长时间输注。该药物可以制成注射液和注射用粉针剂形式。

药物的使用：

方式一：直接将医药级丙酮酸钠粉末溶于医用无菌注射用水形成注射液，其中丙酮酸钠的浓度为110.4-331.2mg/mL。

方式二：取丙酮酸钠粉末2-10份（质量份数），其余为无菌赋形剂（如甘露醇、甘氨酸或丙氨酸等），共10份（质量份数），将两者混合形成注射用粉针剂，再溶于药学上可以接受的溶剂用水(例如溶于医用无菌注射用水等制成高渗溶液，但不包括溶于氯化钠等形成等渗溶液)，配制成丙酮酸钠浓度为110.4-331.2mg/mL的注射液。

给药剂量：药物的用量按实验动物算，一般为220.8mg-662.4mg丙酮酸钠/kg（体重）/day，根据徐叔云教授主编的《药理实验方法学》:人和动物间按体表面积折算的等效剂量比值表计算人的给药剂量为：35.3-106.0丙酮酸钠/kg（体重）/day，每天给药1-2次，疗程一般为1-2天。剂量和疗程都可根据实际情况调整。

给药方式：注射液可经静脉注射或肌肉注射。

本发明采用丙酮酸钠高浓度小体积高渗静脉推注的给药方式进行高氯性酸中毒的治疗，较已有的大体积等渗的丙酮酸钠溶液（用氯化钠等添加剂配制）静脉滴注方式治疗起效快（输液方式中输注过程一般至少持续30分钟，因此药物需要30分钟以上才能发挥最大疗效，本发明注射方式药物可在15分钟内快速起效），能迅速缓解高氯性酸中毒症状，且缓解效果更明显，且不会再有氯离子的加载，本发明药物丙酮酸钠注射剂具有明显优势，更有利于高氯性酸中毒在突发或紧急情况下的救治。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.丙酮酸钠在制备缓解高氯性酸中毒药物中的应用。

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述丙酮酸钠为医药级丙酮酸钠。

3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述高氯性酸中毒是临床上因大量输注生理盐水引起离子紊乱导致的高氯性代谢性酸中毒。

4.根据权利要求1-3任一项所述的应用，其特征在于，所述药物为含有丙酮酸钠的注射剂，药物活性成分为丙酮酸钠。

5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述药物为含有丙酮酸钠的注射液或注射用粉针剂。

6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，在粉针剂中丙酮酸钠的质量百分含量为20-100%。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述粉针剂还包括无菌赋形剂，无菌赋形剂选自甘露醇、甘氨酸或丙氨酸。

8.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，在注射液中丙酮酸钠的浓度为110.4-331.2mg/mL，溶剂为医用无菌注射用水。

9.根据权利要求4至8任一所述的应用，其特征在于，所述药物为注射剂，用量为220.8mg-662.4mg丙酮酸钠/Kg（体重）/天，一天给药1-2次，1-2天为一疗程。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述药物经静脉注射或肌肉注射。