CN103877094A - 特咖宁在制备线粒体损伤保护剂中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了具有式（Ⅰ）结构的化合物特咖宁，在制备线粒体损伤保护剂中的应用。另外，本发明还公开了一种有效成分为式（Ⅰ）结构的化合物特咖宁的线粒体损伤保护剂。本发明充分说明化合物特咖宁以及含有化合物特咖宁有效成分的药物、饮食品或者保健品能够有效地促进线粒体自噬关键信号分子的表达，增强线粒体自噬以抑制线粒体损伤，从而有效地清除大脑神经元，尤其是线粒体质量相对比较低脑的黑质多巴胺能神经元中存在的线粒体功能性障碍，进而保护多巴胺能神经元发挥抗帕金森病等缓解和治疗神经疾病的作用。

Description

特咖宁在制备线粒体损伤保护剂中的应用

技术领域

本发明涉及一种化合物特咖宁（Theacrine）的用途，尤其涉及特咖宁在制备抑制线粒体损伤药物、饮食品或者保健品中的应用。

背景技术

帕金森病（Parkinson's disease,PD）是一种常见的神经退行性疾病，可损害患者的运动功能及语言写作等能力。据流行病学统计，2005年全球帕金森病的患病人数为450万，随着人口老龄化发病率逐年增高，到2030年患病人数将增到900万。帕金森病严重困扰着患者的生活质量，带来了沉重的家庭、社会负担，因此治疗帕金森病的研究具有重要的社会意义和广阔的市场前景。帕金森病的病理机制与中脑黑质内多巴胺能神经元选择性坏死导致纹状体内多巴胺神经递质水平降低有关。目前，抗帕金森病的药物主要有多巴胺能药物（包括多巴胺替代剂、多巴胺受体的激动剂、单胺氧化酶B抑制剂）、A2A受体拮抗剂、抗胆碱药物等。但是，这些药物只能缓解症状，不能从根本上减轻多巴胺能神经元恶化，长期用药也会出现药效降低、毒副作用等问题。因此，亟需研发高效、新型、副作用小、能保护多巴胺能神经元的抗帕金森病药物。

由于遗传、环境、年龄等因素导致的线粒体损伤和功能异常引起多巴胺能神经元选择性坏死是帕金森病形成的最主要原因。因此，及时修复或清除受损的线粒体，能有效保护多巴胺能神经元，是防治帕金森病的重要策略。线粒体是细胞内氧化磷酸化和合成三磷酸腺苷（ATP）的主要场所，是细胞的能量工厂，又是一个复杂的细胞代谢和信号通路的整合器，调控细胞的生长和调亡，掌握细胞的生死大权。细胞内受损线粒体的清除主要由线粒体自噬（Mitophagy）来完成。通过自噬来选择性清除受损伤或功能不完整的线粒体，有利于质膜和能量的再循环。健康的线粒体群体再通过融合分裂来实现线粒体再生并维持整个线粒体网络的功能完整。对于线粒体自噬是如何介导和完成的，目前的认识还不完全。有报道认为Parkin/PINK1，Nix和Ulk1等都可能参与了线粒体自噬的识别调控，当然新的线粒体自噬机制仍在不断地被发现。在美国匹兹堡大学Kagan教授课题组最新发现线粒体内膜特有的心磷脂（Cardiolipin，CL）外翻至线粒体外膜在线粒体自噬中发挥了重要的作用，并在Nature子刊发表文章首次提出CL是多巴胺能神经元线粒体自噬的一个“吃我”信号（eat-me signal）。当多巴胺能神经元细胞受到线粒体自噬促进剂的刺激作用时，线粒体内膜的CL会在磷脂转移酶Phospholipid scramblase-3（PLS3）或二磷酸核苷激酶D(Nucleosidediphosphate kinase D,NDPK-D)等的作用下外翻到线粒体外膜外侧并与自噬蛋白LC3结合进而介导线粒体自噬。与脑中其他神经元细胞相比，脑黑质多巴胺能神经元中的线粒体质量（Mitochondrial mass）相对比较低，导致该神经元对线粒体功能障碍更为敏感，线粒体自噬对多巴胺能神经元的保护显得比脑中别的神经元更为重要。大量研究已证明，如果多巴胺能神经元中受损线粒体不能及时被自噬清除，线粒体模电位改变后会释放细胞凋亡因子进入细胞质引起多巴胺能神经细胞凋亡坏死，进而导致帕金森病的发生。因此，CL介导的线粒体自噬及其调控元件是理想的帕金森药物干预靶点。

发明内容

有鉴于此，本发明所要解决的问题在于揭示了特咖宁（Theacrine）在制备抑制线粒体损伤保护剂中的应用；同时，本发明所要解决的问题还在于给出了一种有效成分为特咖宁（Theacrine）的抑制线粒体损伤的药物、饮食品或者保健品中的应用。

为了解决上述技术问题，一方面，本发明揭示了一种具有式（Ⅰ）结构的化合物特咖宁，

在制备线粒体损伤保护剂中的应用。

具体而言，所述线粒体损伤为神经元中线粒体的损伤。更近一步地，所述线粒体损伤为多巴胺能神经元中线粒体的损伤。在本发明的优选实施方式中，多巴胺能神经元中线粒体的损伤具体是指发生于以下神经疾病中的神经元中线粒体的损伤：帕金森病、认知症、阿尔海默症、脑血管障碍、脑中风、脊髓损伤、亨廷顿症、焦虑症、抑郁症、学习障碍的神经疾病。

优选地，特咖宁在制备抑制线粒体损伤保护剂中的应用，表现为在制备减少线粒体自由基产生和氧化应激的保护剂中的应用。同时，所述的化合物特咖宁在制备抑制线粒体损伤药物中的应用，还表现为在制备促进损伤线粒体自噬功能保护剂中的应用。

对于可选择的保护剂存在方式和剂型而言，本发明的含有化合物特咖宁的线粒体损伤保护剂可以根据需要制成药物、饮食品或者保健品服用。

另一方面，本发明还提供了一种线粒体损伤保护剂，所述保护剂中含有式（Ⅰ）结构的化合物特咖宁，

优选地，该保护剂中特咖宁的的质量百分比含量为0.001～100％。

作为本发明的具体实施方案，所述保护剂为滴丸剂，滴丸剂中还含有聚乙二醇，所述聚乙二醇的含量为特咖宁重量的1～60倍。

作为本发明的具体实施方案，所述保护剂为软胶囊剂，软胶囊剂由胶囊包覆溶于植物油的特咖宁作为有效成分，所述植物油的含量为特咖宁重量的1～60倍。

作为本发明的具体实施方案，所述保护剂为片剂，片剂中包含有重量为特咖宁重量1～60倍的淀粉。

作为本发明的具体实施方案，所述保护剂为胶囊，胶囊中包含有重量为特咖宁重量1～60倍的淀粉。作为本发明的具体实施方案，所述保护剂为复方制剂，复方制剂中包含有特咖宁重量百分比为0.001～100％。

特咖宁（Theacrine）是采用天然植物提取或者化学合成而得。现有技术中已公开了的特咖宁（Theacrine）的化学合成方法和采用天然植物提取的工艺，在本发明的实施例中所采用的特咖宁（Theacrine）采用天然植物提取而制得，该提取方法在中国专利ZL200410077327.6已有公开。需要说明的是，本发明提供的特咖宁（Theacrine）的使用量一般以纯品粉末计，可以与其他成分组合形成复方制剂，在药物等各种成品中占0.001～100％的重量比。另外，特咖宁（Theacrine）也可以添加常用的赋形剂等医药用载体后制成制剂。必要时也可以添加一些防腐剂、抗氧化剂（antioxidant）、着色剂、甜味剂等制剂添加物。比较适宜的赋形剂，可考虑用乳糖、白糖、D-甘露醇、淀粉、结晶纤维素等。润滑剂可用硬脂酸镁、硬脂酸钙、滑石粉等。溶剂可用精制水、乙醇、丙二醇等。防腐剂可用氯丁醇、苄醇、二羟基乙酸等。抗氧化剂通常以亚硫酸盐、抗坏血酸等比较适宜。

本发明中，特咖宁（Theacrine）的给药剂量，可以根据使用者的相对健康状态、年龄、性别及体重等条件适当选择。成人平均体重以60公斤计算，一天口服特咖宁一般可以考虑在0.01克至1克范围内，分次服用。

本发明对特咖宁（Theacrine）在抑制线粒体损伤应用中的研究，是建立在对特咖宁（Theacrine）促进线粒体自噬关键信号分子表达，增强线粒体自噬，恢复线粒体膜电位，减少线粒体自由基产生，减少神经元细胞中受损线粒体，进而保护神经元细胞，改善动物运动行为，发挥抗帕金森病等神经疾病作用的整体实验而得以构建的科学、合理的研究体系。本发明充分说明化合物特咖宁（Theacrine）以及含有化合物特咖宁（Theacrine）有效成分的组合物能够有效地促进线粒体自噬关键信号表达，增强线粒体自噬以抑制线粒体损伤，从而有效地清除大脑神经元，尤其是线粒体质量（Mitochondrial mass）相对比较低脑的黑质多巴胺能神经元中可能存在的线粒体功能性障碍，进而保护多巴胺能神经元发挥抗帕金森病作用。

附图说明

图1是本发明实施例8中特咖宁对MPTP致帕金森病小鼠行为影响的结果图。

图2是本发明实施例9中特咖宁对MPTP致帕金森病小鼠黑质多巴胺能神经元影响的结果图。

图3是本发明实施例10中特咖宁对MPTP帕金森小鼠纹状体DA及代谢产物含量影响的结果图。

图4是本发明实施例11中特咖宁对MPTP帕金森小鼠纹状体DA及代谢产物含量影响的结果图。

图5是本发明实施例12中特咖宁对线粒体自由基产生速率的影响结果图。

图6是本发明实施例13中特咖宁对多巴胺能神经元细胞线粒体自噬的影响。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明进行进一步的描述。

实施例1

特咖宁滴丸的制备：取实化合物特咖宁（Theacrine）5.0g，与聚乙二醇60009.5g充分混匀后，80℃下熔融，在二甲基硅油中冷却，滴制成丸，得到滴丸剂100粒。

实施例2

特咖宁软胶囊的制备：取实化合物特咖宁（Theacrine）5.0g，与植物油45.0g充分混匀后，送入软胶囊包装机，得到软胶囊100粒。

实施例3

特咖宁片的制备：取实化合物特咖宁（Theacrine）5.0g，加淀粉溶液，制粒，压片、分装，得到片剂100片。

实施例4

特咖宁胶囊的软胶囊：取实化合物特咖宁（Theacrine）5.0g，与淀粉15.0g混匀，加入10%淀粉浆10mL，拌和制成软材，压过80～100目筛制粒，于60℃～70℃干燥，整粒，加入硬脂酸镁0.2g，混合均匀，装胶囊100个。

实施例5

特咖宁复方胶囊的制备：取实化合物特咖宁（Theacrine）5.0g，单唾液酸四己糖神经节苷脂钠2.0g，与淀粉15.0g混匀，加入10%淀粉浆10mL，拌和制成软材，压过80～100目筛制粒，于60℃～70℃干燥，整粒，加入硬脂酸镁0.2g，混合均匀，装胶囊100个，得特咖宁复方胶囊。

实施例6

特咖宁咀嚼糖的制备：物特咖宁（Theacrine）5.0g，咖啡因5.0g，姜提取物10.0g，优质白砂糖400.0g，甲级葡萄糖80.0g，制成特咖宁润喉糖500粒。

实施例7

特咖宁复合茶饮料的制备：物特咖宁（Theacrine）10.0mg，咖啡因10.0mg，和绿茶1.0g混合，加天然矿泉水1000mL，加蔗糖配制而成。

实施例8

特咖宁对MPTP帕金森模型小鼠行为的影响：以下实施列中的特咖宁剂量为实施列1-5中的特咖宁纯品量计算（不含辅料）。8周龄雄性C57BL/6小鼠60只，随机分为生理盐水对照组，MPTP模型组，caffeine阳性对照组，及特咖宁（Theacrine，Tc）高、低剂量组，共5组，每组12只。置于23±2℃、相对湿度45%～55%、12h昼夜周期的动物室内，自由进食、饮水。适应环境1周后开始给药。模型组：小鼠每天上午9时腹腔注射MPTP20mg/kg，连续5d。caffeine及theacrine预防给药组：caffeine（20mg/kg），theacrine高剂量（20mg/kg）及低剂量（10mg/kg）组，在造模前10d每天上午给予MPTP半小时前腹腔注射给药，连续15d持续到造模结束。生理盐水对照组：腹腔给予等容量生理盐水。每次注射药物后均观察小鼠行为变化，模型组小鼠行为改变，出现步长缩短、动作迟缓、震颤、竖毛、流涎、对外界刺激反应低下者作为衡量模型成功的标准。建立MPTP小鼠帕金森模型，通过自发活动测试，爬杆测试，从行为学方面评价特咖宁对帕金森病小鼠相关症状的改善作用。各组小鼠分别于给药前进行自发活动训练，并在预防给药开始的第1、3、5、7天进行自发活动测定，评价Theacrine的中枢活性。在给予MPTP造模之前进行爬杆行为训练。在开始造模给药的第1、3、5、6天进行自主活动测试，并在第2、4、6天进行爬杆实验（pole test），检测其肢体运动协调状况。自发活动实验（locomotor activity test）：造模期间，预防给药或生理盐水30min后给予MPTP，1h后将小鼠放入自主活动行为箱，用摄像头记录动物30min内自发活动情况。每只动物测试完毕后用蘸少量酒精的棉花清洁避暗箱内部，待其干燥后进行下一组实验。试验中各组动物交叉进行测定，并在8:00-17:00之间完成。以自发活动总路程为评价指标，用上海吉量软件科技有限公司小鼠自主活动行为分析软件进行分析。爬杆实验（pole test）：将一直径为2.5cm的泡沫塑料小球固定于一根长60cm粗1cm的木杆顶端，木杆上缠2层纱布防滑（Figure1-5）。将小鼠头朝上置于离杆顶小球不远处，记录其爬至杆底的时间，交替重复5次取平均值。结果如图1所示，不同剂量（10、20mg/kg）特咖宁能提高小鼠自发运动总路程（图1A）、运动时间（图1B）及后肢站立次数（图1C），减少休息时间（图1D）提高帕金森病小鼠自发活动能力；不同剂量（10、20mg/kg）特咖宁能减少爬杆实验中小鼠的爬杆时间，改善其运动协调能力。此结果表明，特咖宁能明显改善MPTP模型小鼠的帕金森症状，具有抗帕金森病的药理作用。

实施例9

特咖宁对MPTP致帕金森病小鼠黑质多巴胺能神经元的影响：实验动物分组给药同实施例6。小鼠用10%水合氯醛麻醉后，左心室进针，右心室剪破，顺序灌注血管冲洗液和4%多聚甲醛各约50ml。取全脑，切取中脑黑质部位，在4%多聚甲醛中固定制作组织切片。脱蜡水化后，3%H2O2避光孵育10min。蒸馏水冲洗，TBS洗三次，每次5min。10%胎牛血清封闭非特异性结合位点，室温1h。小鼠抗TH抗体4℃孵育过夜。TBS漂洗三次，每次5min。荧光标记的二抗37℃孵育2h，TBS清洗，镜下观察，拍照。通过免疫组织化学染色法，从神经病理学角度评价特咖宁对帕金森病小鼠黑质多巴胺能神经元的保护作用。结果如图2所示，神经毒素MPTP能显著减少帕金森病小鼠黑质多巴胺神经元数量，造成明显的病理学损伤，而特咖宁高低剂量（10、20mg/kg）能增加黑质多巴胺能神经元存活，显示出明显的神经元保护作用。

实施例10

特咖宁对MPTP帕金森小鼠纹状体DA及代谢产物含量的影响：实验动物分组给药同实施例6。实验动物处死后，冰上剥离小鼠纹状体，置于1ml圆底离心管中并称重，加入250μl0.3%高氯酸去蛋白液，冰浴中组织匀浆机研磨成匀浆，4℃下12000rpm离心15min，上清液经0.2μm滤膜过滤后取20μl进样。采用ESA电化学检测器HPLC法检测小鼠纹状体DA及代谢产物含量。如图3所示，模型组小鼠纹状体内DA及其代谢产物DOPAC、HVA的含量与正常对照组相比显著下降，特咖宁20mg/kg给药组小鼠纹状体内DA的含量较模型组有显著升高，小鼠纹状体内多巴胺代谢产物DOPAC和HVA的量也显著提高，结果表明特咖宁具有增加帕金森小鼠纹状体多巴胺能神经递质，保护黑质多巴胺能神经元功能作用。模型组小鼠纹状体内DA及其代谢产物二羟苯乙酸（DOPAC）、高香草酸（HVA）的含量与正常对照组相比显著下降，特咖宁不同剂量给药组小鼠纹状体内DA含量较模型组有显著升高，小鼠纹状体内多巴胺代谢产物DOPAC和HVA含量也显著提高。DA翻转率（DA代谢的指标）升高发生于PD发病早期，是多巴胺能神经元丢失的补偿机制之一，通过计算(DOPAC+HVA)/DA的比值可评估DA翻转率，结果表明20mg/kg特咖宁能显著降低DA翻转率，减少DA代谢。因此，特咖宁具有增加帕金森病小鼠纹状体多巴胺能神经递质，保护黑质多巴胺能神经元功能的作用。

实施例11

特咖宁对线粒体损伤的保护作用研究：MPTP刺激神经元SH-SY5Y细胞，建立神经元细胞损伤模型。经特咖宁药物高低剂量（Tc-L100μM和Tc-H200μM）处理后，收集1×10⁶SH-SY5Y细胞，用冷的PBS洗1次，再用100nMTMRM在37℃避光孵育30分钟，用冷的PBS洗2次，然后收集细胞再用1mlPBS重悬，再用流式细胞仪分析线粒体膜电位的改变。如图4所示，多巴胺能神经元SH-SY5Y细胞的线粒体膜电位在帕金森造模试剂MPTP作用下，线粒体膜电位显著下降，特咖宁高低剂量（100和200μM）能减少线粒体膜电位的下降。

实施例12

特咖宁对线粒体自由基产生速率的影响作用研究：MPTP刺激神经元SH-SY5Y细胞，建立神经元细胞损伤模型。经特咖宁药物高低剂量（Tc-L100μM和Tc-H200μM）处24h小时后，使用DCFH-DA探针检测通过荧光酶标仪测定细胞内自由基ROS的产生。ROS的产生会对线粒体造成氧化应激损伤，而受损的线粒体会产生更多的ROS，如此恶性循环，导致线粒体功能的进一步受损。DCFH-DA本身没有荧光，可穿过细胞膜进入细胞，在胞内转化生成DCFH。在ROS作用下，DCFH被氧化生成荧光物质DCF，荧光强度与细胞内活性氧水平成正比。如图5所示，与空白组相比，MPTP组显著升高了ROS的水平，而特咖宁高低剂量（100和200μM）显著减缓了MPTP诱导的ROS的产生。

实施例13

特咖宁对神经元细胞线粒体自噬的影响：鱼藤酮刺激的神经元SH-SY5Y细胞，建立神经元细胞损伤模型。实验结果显示特咖宁能够使鱼藤酮刺激的多巴胺能神经元SH-SY5Y细胞自噬蛋白Beclin1和LC3β的蛋白表达水平增加（图6A-B），荧光免疫法结果也表明特咖宁能够使SH-SY5Y细胞anti-LC3β-Alexa

488的阳性率增加（LC3β是自噬体形成的标志），激光共聚焦结果显示自噬蛋白LC3β阳性位点与线粒体位置一致（图6C），在透射电镜下也能观察到线粒体自噬结构（图6D）。此结果表明，特咖宁能诱导线粒体自噬保护多巴胺能神经元。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，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，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种具有式（Ⅰ）结构的化合物特咖宁，

在制备线粒体损伤保护剂中的应用。

2.根据权利要求1所述的化合物特咖宁在制备线粒体损伤保护剂中的应用，其特征在于：所述线粒体损伤为神经元中线粒体的损伤。

3.根据权利要求1所述的化合物特咖宁在制备线粒体损伤保护剂中的应用，其特征在于：所述线粒体损伤为多巴胺能神经元中线粒体的损伤。

4.根据权利要求3所述的化合物特咖宁在制备线粒体损伤保护剂中的应用，其特征在于，多巴胺能神经元中线粒体的损伤具体是指发生于以下神经疾病中的神经元中线粒体的损伤：帕金森病、认知症、阿尔海默症、脑血管障碍、脑中风、脊髓损伤、亨廷顿症、焦虑症、抑郁症、学习障碍的神经疾病。

5.根据权利要求3所述的化合物特咖宁在制备线粒体损伤保护剂中的应用，其特征在于：表现为在制备减少线粒体自由基产生和氧化应激的保护剂中的应用。

6.根据权利要求3所述的化合物特咖宁在制备线粒体损伤保护剂中的应用，其特征在于：表现为在制备促进损伤线粒体自噬功能的保护剂中的应用。

7.根据权利要求3所述的化合物特咖宁在制备线粒体损伤保护剂中的应用，其特征在于：所述保护剂为药物、饮食品或者保健品。

8.一种线粒体损伤保护剂，其特征在于：所述保护剂中含有式（Ⅰ）结构的化合物特咖宁，

9.根据权利要求8所述的线粒体损伤保护剂，其特征在于：所述保护剂为药物、饮食品或者保健品，该保护剂中特咖宁的的质量百分比含量为0.001～100％。

10.根据权利要求9所述的线粒体损伤保护剂，其特征在于：所述保护剂为滴丸剂，滴丸剂中还含有聚乙二醇，所述聚乙二醇的含量为特咖宁重量的1～60倍；或者所述保护剂为软胶囊剂，软胶囊剂由胶囊包覆溶于植物油的特咖宁作为有效成分，所述植物油的含量为特咖宁重量的1～60倍；或者所述保护剂为片剂，片剂中包含有重量为特咖宁重量1～60倍的淀粉。

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