CN103893200A - 虫草素用于制备预防和治疗动脉粥样硬化的药物 - Google Patents

Abstract

本发明涉及虫草素(3′-脱氧腺苷)的医药新用途。具体涉及虫草素用于制备预防和治疗动脉粥样硬化及与动脉粥样硬化相关疾病的药物的用途。药效学实验证明，虫草素可显著抑制ApoE-/-小鼠主动脉粥样硬化斑块的形成，降低高血脂动物的血清TC、TG和LDL-c水平，提高动物血清中的总抗氧化能力和SOD活性，并降低MDA含量，同时显著降低血清中白细胞介素2和白细胞介素8的水平，抑制炎症发生。细胞实验表明，虫草素可以显著抑制单核细胞RAW267.4摄取胆固醇，同时促进胆固醇从细胞中流出。

Description

虫草素用于制备预防和治疗动脉粥样硬化的药物

技术领域

本发明涉及蛹虫草提取物中单一成分的虫草素(3′-脱氧腺苷)的医药新用途。具体涉及虫草素用于制备预防和治疗动脉粥样硬化及与动脉粥样硬化相关疾病的药物的用途。

背景技术

随着社会的进步和生活方式的改变，动脉粥样硬化等心血管疾病的发病率逐年升高。研究显示，动脉粥样硬化是一种与脂质代谢紊乱有关的全身性疾病，其病变特点是血液中的脂质，特别是胆固醇在动脉血管壁内膜沉积形成粥样斑块，导致动脉硬化。动脉粥样硬化发生于心、脑等重要器官时，将引起组织缺血性改变，造成严重后果，例如心绞痛、心肌梗塞、脑梗塞、肾组织梗塞和四肢动脉栓塞等，是当今严重危害人类健康的常见病。

动脉粥样硬化的病因十分复杂，发病机制也尚未完全阐明。目前普遍可接受的观点认为，低密度脂蛋白(LDL)被过氧化形成氧化低密度脂蛋白(oxLDL)，进而被巨噬细胞和血管平滑肌细胞吞噬和沉积，形成巨噬源性泡沫细胞和肌源性泡沫细胞，最终导致两种泡沫细胞坏死崩解，形成糜粥样坏死物，粥样斑块形成。有多种因素参与了动脉粥样硬化的发生和发展，主要包括高脂血症、氧化应激和炎症等。

脂质一直以来被认为是导致动脉粥样硬化的元凶。血浆脂质以脂蛋白的形式存在。根据脂蛋白的颗粒大小及密度，可将血浆脂蛋白分为四族：乳糜微粒(CM)，极低密度脂蛋白(VLDL)，低密度脂蛋白(LDL)，高密度脂蛋白(HDL)。高脂血症的实质是血浆中CM、VLDL、LDL的增多和(或)HDL减少，更本质的是ApoA-I降低和ApoB和ApoE的增高。研究证明，LDL增多是动脉粥样硬化发病的最主要因素。天然LDL的核心含有大量不饱和脂肪酸，在氧自由基的作用下，经过一系列反应，成为氧化低密度脂蛋白(OxLDL)。OxLDL促进单核细胞粘附于内皮并移至内膜下，增生和分化为巨噬细胞。巨噬细胞通过清道夫受体聚积OxLDL，转变为单核细胞源性的泡沫细胞。同时OxLDL还引起平滑肌细胞增生和移行，诱导清道夫受体表达，从而使平滑肌细胞聚积OxLDL，成为平滑肌细胞源泡沫细胞。OxLDL具有细胞毒性作用，LDL氧化过程中产生的脂质过氧化物可直接损伤内皮细胞，并抑制内皮舒张因子的合成，损伤动脉壁正常的舒缩功能。OxLDL还增强花生四烯酸代谢和血栓素B2的产生，减少膜脂的流动性，并使前列腺素I2和血栓素A2代谢紊乱，降低血小板流动性，促使血小板聚集，引起血管痉挛，血栓形成。最终导致粥样斑块的形成。

氧化应激与动脉粥样硬化的发生、发展的关系也非常密切。氧自由基(ROS)的过度积累可促使oxLDL的形成和内皮细胞损伤。在单核细胞分化成巨噬细胞并吞噬大量oxLDL成为泡沫细胞后，泡沫细胞又产生ROS，作用于LDL形成oxLDL，从而加重氧化应激。另外，ROS可以作为第二信使传递血管紧张素II等细胞外信号，促进平滑肌细胞增殖和移行。增殖的平滑肌细胞和聚集的单核-巨噬细胞使脂肪纹演变为严重的组织损伤，损伤向管腔内突起，再经钙化和持续的纤维化，形成一个包裹被氧化脂质内核的纤维性帽状结构，这就是动脉粥样斑块。

在动脉粥样硬化的发生和发展中，炎症也发挥中的重要的作用。动脉粥样硬化的危险因素如氧化脂蛋白、脂代谢紊乱、高血压、糖尿病、肥胖症与感染等均可启动炎症进程并促进其进一步发展。在动脉粥样硬化动物模型中发现，炎症标志物常随着脂质侵入动脉壁一起出现。血管内皮的局部损伤会促使炎症细胞粘附到内皮上并移行侵入内膜，，随后再局部引发并维系持久的炎症反应。巨噬细胞可以通过清道夫受体吞噬修饰或氧化的脂蛋白，转变为泡沫细胞。随着炎症的进展，激活的白细胞和内皮细胞可释放出多种生长因子，刺激平滑肌细胞和成纤维细胞增殖和迁移，由动脉壁中层进入内膜，并刺激这些细胞生成新的结缔组织，形成内膜纤维肌性增殖性病变，从而使动脉粥样硬化不断加重。

由此可见，血液中高浓度的胆固醇及其在动脉血管壁内膜的沉积是引起动脉粥样硬化的最主要原因，高血脂、氧化应激和炎症反应是促进动脉粥样硬化发生和发展的重要因素。

目前预防和治疗动脉粥样硬化的药物主要是通过调血脂发挥作用。例如胆酸螯合树脂(Bile acidsequestering resin)和新霉素(neomycin)可促进胆酸排出，加速胆固醇分解为胆酸，降低胆固醇。他汀类(Statin)可通过抑制3-羟-3-甲戊二酰辅酶A还原酶活性，减少胆固醇的合成，加速LDL的廓清，使血胆固醇和LDL下降，也可使血甘油三酯和VLDL下降。贝特类(Fibrate)是过氧化物酶体增殖物激活受体(PPARα)的激动剂，降血甘油三酯的作用强于降胆固醇，并使HDL增高。而不饱和脂肪酸(unsaturatedfatty acid)可抑制脂质在小肠的吸收和胆汁酸的再吸收，抑制肝脏脂质和脂蛋白合成，促进胆固醇从粪便中排出，有降低血甘油三酯、VLDL、胆固醇、LDL和增高HDL的作用，尚可抑制血小板功能、减少血栓形成。但是由于这类药物主要通过影响体内代谢活动实现的，因此都有显著的副作用。

除调血脂药物之外，抗氧化剂也是治疗动脉粥样硬化的一种有效手段。抗氧化相关药物可分为两类：抗氧化剂和兼有抗氧化作用的药物，前者已作为一个单独分类的药物类别，而后者则涉及范围较广，包括血管紧张素转换酶抑制剂(ACEI)、血管紧张素受体阻滞剂(ARB)和他汀类药物等。抗氧化剂分为天然抗氧化剂(维生素E、维生素C、β胡萝卜素、谷胱甘肽等)及合成抗氧化药物如普罗布考(2，2′-双(3，5-二叔丁基-4-羟基苯硫基)丙烷)。普罗布考是目前可用于临床的最强抗氧化药物，抗氧化强度是维生素E的5-6倍，与低密度脂蛋白(LDL)的结合能力远大于其他脂溶性天然抗氧化剂。普罗布考可以通过抑制LDL的过氧化作用，进而阻止胆固醇在单核细胞/巨噬细胞中的加速积累来阻止或抑制动脉粥样硬化的发展。并且其抗动脉粥样硬化作用与其对降低血浆胆固醇水平的作用无关。

虫草素，又称3’-脱氧腺苷，是中药冬虫夏草中含有的一种腺苷类活性成分。研究证明，虫草素具有广泛的药理学活性，包括抗癌、抗炎、抗氧化、提高性能力以及保护血管内皮细胞免于氧化和机械损伤等。本申请人前期的研究结果表明，虫草素可以显著降低高脂饲料诱导的高脂血症动物模型的血清总胆固醇、低密度脂蛋白和甘油三酯水平，并且激活腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)是其发挥降脂作用的主要途径。由于高血脂、炎症反应、过氧化和血管平滑肌细胞损伤也是AS的重要发病原因，同时激活AMPK对于AS的防治也有积极意义，因此虫草素对上述病理事件的有益效果提示它对AS能具有重要的预防和治疗作用。

近年来，一些研究组从血管平滑肌损伤的角度对虫草素的抗AS效果进行了初步的研究。Won等(Won KJ，Lee SC，Lee CK，Lee HM，Lee SH，et al.(2009)Cordycepin attenuates neointimal formation byinhibiting reactive oxygen species-mediated responses in vascular smooth muscle cells in rats.J Pharmacol Sci 109：403-412.)和Chang等(Chang W，Lim S，Song H，Song BW，Kim HJ，et al.(2008)Cordycepin inhibits vascular smooth muscle cell proliferation.Eur J Pharmacol 597：64-69)通过大鼠颈动脉气囊损伤模型和血管平滑肌细胞模型证明，虫草素可以减少新生内膜形成，抑制主动脉平滑肌细胞的迁移和增殖。但是球囊损伤动物模型主要模拟血管在机械应力下发生的动脉损伤和斑块形成，与人类自然的AS发病机制和过程有很大差异，因此他们的数据尚不足以确认虫草素对自然发生的，特别是对由于肥胖和高血脂导致的AS的治疗作用。另外，抑制oxLDL的形成以及胆周醇在巨噬细胞内的流入和流出调节已经公认为是防治AS的重要靶点，但是到目前为止，尚没有任何关于虫草素抑制oxLDL的形成以及降低巨噬细胞摄取胆固醇并促进胆固醇从巨噬细胞流出的研究报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种虫草素或其药物组合物在制造用于预防和治疗因胆固醇在动脉血管壁内膜沉积造成的动脉粥样硬化、以及与动脉粥样硬化相关疾病的药物中的应用。

本发明通过动物药理学实验证明，虫草素能够显著降低胆固醇在血管壁内膜的沉积，避免形成粥样斑块，显示可作为预防和治疗动脉粥样硬化及与动脉粥样硬化相关疾病的有效药物。同时虫草素可显著降低高血脂动物的血清胆固醇和甘油三酯水平，提高动物的抗氧化能力，清除活性氧，并对炎症有显著的抑制效果。细胞学实验表明，虫草素可显著抑制单核细胞RAW267.4摄取胆固醇并促进胆固醇从细胞内排出，表明虫草素具有预防和治疗动脉粥样硬化及与动脉粥样硬化相关疾病的良好前景。

本发明还提供了一种用于预防和治疗动脉粥样硬化的药物，其中含有虫草素，以及药学上可接受的辅助剂。该药物可以制成注射剂、片剂、丸剂、分散剂、胶囊剂、软胶囊、滴丸、颗粒剂、溶液、悬浮剂、乳剂等形式。该药物的给药途径可以为口服、经皮、经脉或肌肉注射。

本发明通过动物药理实验，确定虫草素或其药物组合物的使用剂量范围是12.5-50mg/kg/天。

根据本发明所公开的技术内容，本领域技术人员将很清楚本发明的其他实施方案，下述实施方案仅作示例。在不违反本发明主旨及范围的情况下，可对本发明进行各种改变和改进。这些改变和改进均应在本发明的保护范围之内。

附图说明

图1虫草素对ApoE-/-动脉粥样硬化模型小鼠主动脉根部粥样斑块的HE染色图片。正常组为喂食标准饲料的正常C57BL/6小鼠，其余组为喂食高脂饲料的ApoE-/-小鼠，模型组灌胃等体积自来水，阳性组和虫草素组分别灌胃20mg/kg辛伐他汀和50mg/kg虫草素。给药24周后处死动物，取主动脉根部经石蜡包埋后进行HE染色。

图2虫草素对高脂模型动物血清总抗氧化能力、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性和丙二醛(MDA)含量的影响。雄性金黄地鼠随机分成正常组、高血脂模型组和虫草素3个剂量组(剂量分别为12.5、25和50mg/kg)，每组10只动物。正常组喂食标准饲料，其余组均喂食高脂饲料，同时灌胃给予相应药物，高血脂模型组灌胃等体积自来水。给药4周后利用试剂盒测量血清总抗氧化能力、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性和丙二醛(MDA)含量。与模型组比较，^*p＜0.05；^**p＜0.01；^***p＜0.001

图3虫草素对高脂模型动物血清IL-2和IL-8含量的影响。动物分组和处理如图2.给药4周后利用ELISA试剂盒测定血清IL-2和IL-8含量。与模型组比较，^*p＜0.05；^**p＜0.01

图4虫草素对单核细胞RAW267.4摄取胆固醇(A)和胆固醇流出率(B)的影响。RAW267.4细胞用5μg/mLNBD-胆固醇和终浓度为0、0.1、1和10μM的虫草素孵育，并于加药后0、0.5、1、2、4、6h测量细胞内NBD-胆固醇的荧光强度，计算胆固醇的摄入量。在胆固醇流出实验中，RAW267.4细胞用5μg/mLNBD-胆固醇培养24h，随后换新鲜无NBD-胆固醇的培养基并加入50μg/mL载脂蛋白A-I和终浓度为0、0.1、1和10μM的虫草素，分别于加药后0.5、1、2、4、6h测量培养基和细胞中的NBD-胆固醇含量，计算胆固醇流出率％＝培养基NBD-胆固醇含量/(培养基NBD-胆固醇含量+细胞内NBD-胆固醇含量)*100％。

具体实施方式

下面结合实施案例对本发明做进一步的详细描述。

实施例1虫草素减少ApoE-/-动脉粥样硬化模型小鼠主动脉内斑块形成

取8周龄Apo E-/-小鼠32只，随机分成模型组、辛伐他汀阳性组(20mg/kg)、虫草素低(25mg/kg)和高(50mg/kg)剂量组(每组8)。各组均喂食高脂饲料，同时灌胃给予相应药物，高血脂模型组灌胃等体积自来水。给药24周后，采用HE染色法观察主动脉根部测量粥样斑块面积与血管管腔面积的百分比，评价虫草素抗动脉硬化的药效学作用。

经过24周的高脂饲料喂养，模型组动物的主动脉根部均出现动脉粥样硬化斑块，粥样斑块面积与血管管腔面积的百分比达到(28.76±3.80)％。虫草素处理对主动脉粥样硬化斑块有明显的抑制作用，低和高剂量组动物的粥样斑块面积与血管管腔面积的百分比分别为(22.30±3.60)％和(14.46±3.90)％。图1显示了不同组别动物主动脉根部粥样斑块的典型HE染色图片。

实施例2虫草素降低高脂血症动物模型(金黄地鼠)血清胆固醇和甘油三酯水平

取80-100g雄性金黄地鼠60只，随机分成正常组、高血脂模型组、非诺贝特阳性对照组(40mg/kg)和虫草素3个剂量组(剂量分别为12.5、25和50mg/kg)共6组(每组10)。正常组喂食标准饲料，其余组均喂食高脂饲料，同时灌胃给予相应药物，高血脂模型组灌胃等体积自来水。给药4周后，动物禁食8小时，处死动物并收集血液样品，用于评估血清总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、低密度脂蛋白(LDL-c)和高密度脂蛋白(HDL-c)。

用虫草素处理高脂血动物模型4周后，以非诺贝特为阳性对照药。结果发现灌胃虫草素可以显著降低动物的血清TC、TG和LDL-c，在25mg/kg的剂量下，效果已经较为显著(p＜0.05)(表1)。

表1.虫草素对高脂饲料诱发的高脂血症金黄地鼠模型血清总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)和低密度脂蛋白(LDL-c)的影响(n＝10)

数值用平均值±标准差表示。^***P＜0.001，高脂模型组vs正常对照组；

给药组vs高脂模型组

实施例3虫草素改善高脂血动物模型(金黄地鼠)体内的氧化应激状况

用虫草素处理高脂血动物模型4周后，利用血清总抗氧化能力试剂盒、过氧化物歧化酶(SOD)活性测定试剂盒和过氧化氢酶(CAT)活性测定试剂盒以及丙二醛(MDA)含量测定试剂盒测量动物血清中的总抗氧化能力、CAT和SOD活性以及MDA含量。结果发现灌胃虫草素可以显著改善动物的过氧化状态，提高血清总抗氧化能力和过氧化歧化酶(SOD)活性，同时显著降低血清中的MDA含量。在25mg/kg的剂量下，效果已经较为显著(图2)。

实施例4虫草素抑制高脂血动物模型(金黄地鼠)体内炎症因子的表达

通过ELISA测定试剂盒测量高脂动物血清中的炎症因子IL-2，IL-8的含量可以看出，虫草素处理可以显著降低这些炎症因子的表达水平，表明虫草素具有较强的抗炎活性(图3)。

实施例5虫草素抑制单核细胞RAW267.4摄取胆固醇并促进胆固醇的排出

在胆固醇摄取实验中，RAW267.4细胞在含10％胎牛血清的DMEM培养液中培养至调细胞密度为1×10⁵个/mL，24h后换入含0.1％胎牛血清的DMEM培养液中继续培养24h。随后加入5μg/mLNBD-胆固醇和终浓度为0、0.1、1和10μM的虫草素，并于加药后0、0.5、1、2、4、6h测量细胞内NBD-胆固醇浓度。在胆固醇流出实验中，RAW267.4细胞在含10％胎牛血清的DMEM培养液中培养至调细胞密度为1×10⁵个/mL，24h后换入含0.1％胎牛血清的DMEM培养液中继续培养24h。加入5μg/mL NBD-胆固醇培养24h，使细胞摄入的NBD-胆固醇达到饱和。随后，换新鲜无NBD-胆固醇的培养基并加入50μg/mL载脂蛋白A-I和终浓度为0、0.1、1和10μM的虫草素，分别于加药后0.5、1、2、4、6h测量培养基和细胞中的NBD-胆固醇含量，计算胆固醇流出率％＝培养基NBD-胆固醇含量/(培养基NBD-胆固醇含量+细胞内NBD-胆固醇含量)*100％。

从图4可以明显看出，虫草素可以显著抑制单核细胞RAW267.4摄取胆固醇(图4A)，同时促进胆固醇从细胞中流出(图4B)。

Claims (12)

1.虫草素(3′-脱氧腺苷)在制备用于预防和治疗动脉粥样硬化以及动脉粥样硬化相关疾病的药剂方面的应用。

2.根据权利要求1的应用，其中所述药剂的单位剂量在10-100mg活性成分的范围内，优选地10-60mg，更优选地20-60mg，再更优选地25-50mg活性成分。

3.根据权利要求1或2的应用，其中所述药剂被经口给药。

4.根据权利要求1或2的应用，其中所述药剂被经皮、静脉或肌肉注射。

5.一种用于预防和治疗动脉粥样硬化的药物，其中含有虫草素，以及药学上可接受的辅助剂。

6.根据权利要求5的药剂，可以被制成注射剂、片剂、丸剂、分散剂、胶囊剂、软胶囊、滴丸、颗粒剂、溶液、悬浮剂、乳剂的形式。

7.根据权利要求5的药剂，具有预防和治疗动脉粥样硬化的作用。

8.根据权利要求5的药剂，其能够降低胆固醇在血管壁内膜的沉积，避免形成粥样斑块。

9.根据权利要求5的药剂，其能够降低高血脂动物的血清胆固醇和甘油三酯水平。

10.根据权利要求5的药剂，其能够提高动物的抗氧化能力，降低丙二醛水平。

11.根据权利要求5的药剂，其具有良好的抗炎效果。

12.根据权利要求5的药剂，其能够抑制细胞摄取胆固醇并促进胆固醇从细胞内排出。

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