CN106822136B - 一种化合物在修复神经损伤中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于医药技术领域。特别地，本发明涉及式(I)所示化合物在制备预防和/或治疗神经损伤的药物中的应用，所述化合物能够在损伤后减少促炎性细胞因子，降低细胞凋亡水平，促进神经元的存活，抑制胶质瘢痕的形成，并对运动功能恢复具有显著的促进作用。
Description
技术领域
本发明属于医药技术领域。特别地，本发明涉及式(I)所示化合物在制备预防和/或治疗神经损伤的药物中的应用。
背景技术
脊髓损伤(Spinal cord injury，SCI)是高发生率、高致残率的严重创伤性疾病，其修复一直是世界医学界的难题。由于缺乏有效的修复方案，仅有不到1％的脊髓损伤患者得到了完全的神经功能恢复。
脊髓损伤包括原发性损伤和继发性损伤。原发性损伤是由于机械压迫、出血、电解质外溢等因素造成的。脊髓原发性损伤在受伤瞬间发生，是不可逆转的，然而范围是局限性的。继发损伤演变过程为数小时到数天，具有可逆性。脊髓损伤的主要致伤机制为创伤后的继发性损伤。目前已经发现继发性损伤过程是一个多种信号通路参与的复杂病理过程，且存在相当程度的级联放大及交叉反应，调控机制复杂。研究表明，影响损伤后神经元及轴突再生的因素及病理过程复杂多样，包括血管源性损害、氧自由基释放、炎症过度反应、电解质失衡(如细胞内钙过载)、能量代谢异常等多种损伤机制参与，而损伤后的病理改变集中体现在损伤局部微环境的变化。脊髓损伤后，脊髓组织周围可以招募一系列免疫活性细胞，包括中性粒细胞、激活的巨噬细胞等，这些细胞可以产生许多前炎症趋化因子/细胞因子，如TNFα、IL-1β等，从而加重了脊髓的损伤。急性期剧烈的炎性反应导致大量的细胞凋亡，最终导致局部空洞的产生。在慢性期，由于胶质细胞的迁移增殖修复空洞缺损而最终形成胶质瘢痕。胶质瘢痕阻碍了再生轴突向远端的延伸，最终严重影响远期的功能恢复。这种损伤的病理环境改变在很大程度上决定了最终损伤的严重程度，而且极大影响着干预措施发挥修复作用，但目前尚无系统而完整的机理学说。由于脊髓损伤中确切的损伤机制不明确，难以展开针对性强的治疗，因而取得的治疗效果并不理想。
发明内容
在本发明中，除非另有说明，否则本文中使用的科学和技术名词具有本领域技术人员所通常理解的含义。并且，本文中所涉及的实验室操作步骤均为相应领域内广泛使用的常规步骤。同时，为了更好地理解本发明，下面提供相关术语的定义和解释。
式(I)化合物其结构如下：
该式(I)化合物可根据Andreas Linkermann等(PNAS，vol.111，no.47，2014)提供的方法合成。
本申请的发明人意外发现，式(I)所示化合物可以降低神经损伤，尤其是减少脊髓损伤引起的促炎性细胞因子，如TNFα、IL-1β和ICAM1，减少细胞凋亡，减少胶质瘢痕形成，提高神经细胞和少突胶质细胞的存活，实现神经损伤的功能修复。由此，提供了下述发明：
本发明提供式(I)所示化合物在制备用于治疗和/或预防神经损伤的药物组合物中的用途。
本发明还提供式(I)所示化合物在制备用于减轻神经损伤相关症状的药物组合物中的用途。优选地，所述症状为促炎性因子产生、炎症、胶质瘢痕形成、神经细胞和/或少突胶质细胞死亡或凋亡、运动功能丧失和/或下降。
优选地，所述神经损伤为中枢神经损伤，优选地为脑损伤或脊髓损伤，优选地，为急性或慢性脊髓损伤。
优选地，所述神经损伤由暴力因素、机械压迫、出血、电解质外溢、和/或缺血性灌注等引起。
优选地，所述药物组合物包含有效量的式(I)所示化合物和药学上可接受的载体。
所述药物组合物可以制成药学上可接受的任一剂型，例如口服剂型或非口服剂型；例如片剂、胶囊剂、散剂、丸剂、颗粒剂、溶液剂、混悬剂、糖浆剂、注射剂(包括注射液、注射用无菌粉末与注射用浓溶液)、栓剂、吸入剂或喷雾剂。
所述药物组合物可以以任何合适的给药方式，例如口服、肠胃外、直肠、经肺或局部给予等方式施用于有需要的患者或受试者。当用于口服时，所述药物组合物可制成口服制剂，例如口服固体制剂，如片剂、胶囊剂、丸剂、颗粒剂等；或，口服液体制剂，如口服溶液剂、口服混悬剂、糖浆剂等。当制成口服制剂时，所述药物组合物还可包含适宜的填充剂、粘合剂、崩解剂、润滑剂等。当用于肠胃外时，所述药物组合物可制成注射剂，包括注射液、注射用无菌粉末与注射用浓溶液。当制成注射剂时，所述药物组合物可采用现有制药领域中的常规方法来进行生产。当配制注射剂时，所述药物组合物中可以不加入附加剂，也可根据药物的性质加入适宜的附加剂。当用于直肠给药时，所述药物组合物可制成栓剂等。用于经肺给药时，所述药物组合物可制成吸入剂或喷雾剂等。
在某些优选的实施方案中，所述化合物以治疗和/或预防有效量存在于药物组合物中。在某些优选的实施方案中，所述化合物以单位剂量的形式存在于药物组合物中。
本发明所述的“有效量”是指，足以获得或至少部分获得期望的效果的量。例如，“预防疾病有效量”是指，足以预防、阻止或延迟疾病的发生的量；“治疗疾病有效量”是指，足以治愈或至少部分阻止已患有疾病的患者的疾病和其并发症的量。测定这样的有效量完全在本领域技术人员的能力范围之内。例如，对于治疗用途有效的量将取决于待治疗的疾病的严重度、患者自己的免疫系统的总体状态、患者的一般情况例如年龄、体重和性别，药物的施用方式，以及同时施用的其他治疗等等。
在某些优选实施方式中，所述患者或受试者包括脊椎动物，例如哺乳动物；例如牛科动物、马科动物、羊科动物、猪科动物、犬科动物、猫科动物、啮齿类动物、灵长类动物；例如，人。
发明的有益效果
本发明通过对脊髓损伤造模动物的治疗试验，发现式(I)化合物能够减少促炎性细胞因子，降低神经细胞凋亡水平，促进神经细胞的存活，抑制胶质瘢痕的形成，并显著提高治疗后动物的BBB评分，表明式(I)化合物对于神经损伤后的运动功能恢复具有显著的促进作用。
为了使本发明目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例，对本发明进行进一步评细说明。应当理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
附图说明
图1为大鼠脊髓损伤模型建立的示意图，将大鼠暴露的对应节段脊髓固定在打击器下，打击力度为10g重物。
图2显示了脊髓损伤后48小时和2周后Westernern Blot检测假手术组、对照组及实验组中ICAM1表达的相对表达量的灰度分析结果。
图3显示了脊髓损伤后48小时和2周后Westernern Blot检测假手术组、对照组及实验组中TNF-a表达的相对表达量的灰度分析结果。
图4显示了脊髓损伤后48小时和2周后Westernern Blot检测假手术组、对照组及实验组中IL-1β表达的相对表达量的灰度分析结果。
图5显示了脊髓损伤后48小时和2周后Westernern Blot检测假手术组、对照组及实验组中Caspase 3表达的相对表达量的灰度分析结果。
图6显示了脊髓损伤后48小时各组脊髓组织TUNEL染色结果。其中A为假手术组TUNEL染色结果；B为对照组TUNEL染色结果；C为实验组TUNEL染色结果。
图7显示了脊髓损伤后2天和8周各组损伤脊髓的HE染色。其中A为假手术组48小时(200x)；B为对照组48小时(200x)；C为实验组48小时(200x)；D为对照组8周(200x)；E为实验组8周(200x)。
图8显示了脊髓损伤后48小时和2周各组脊髓组织的免疫荧光(DAPI+GFAP)结果(400X)。其中A为假手术组48小时免疫荧光；B为对照组48小时免疫荧光；C为实验组48小时免疫荧光；D为对照组2周免疫荧光；E为实验组2周免疫荧光。
图9显示了脊髓损伤后48小时和2周各组脊髓组织的NEUN免疫组化结果。A为假手术组48小时免疫组化；B为对照组48小时免疫组化；C为实验组48小时免疫组化；D为对照组2周免疫组化；E为实验组2周免疫组化。
图10显示了脊髓损伤后48小时和2周各组脊髓组织的CNpase免疫组化结果。其中A为假手术组48小时免疫组化；B为对照组48小时免疫组化；C为实验组48小时免疫组化；D为对照组2周免疫组化；E为实验组2周免疫组化。
图11显示了损伤后各时间段各组大鼠的BBB评分。
具体实施方式
实施例1：大鼠脊髓损伤动物模型建立
利用IMPACTOR MODEL-II脊髓损伤打击系统建立急性脊髓损伤实验动物模型。选用8-10周龄，体重230-250g雌性Wistar大鼠，将60只大鼠分为三组，每组20只，分别为假手术组、对照组(脊髓损伤组)和实验组。其中以15mg/kg体重的剂量在打击损伤前15分钟向实验组大鼠注射式(I)化合物。将大鼠麻醉后，手术切除第10胸椎椎板，暴露对应节段脊髓，固定在打击器下，打击力度为10g重物，直径2.5mm，25mm高处下落(10g×25mm)(如图1所示)。打击后损伤脊髓局部充血水肿，大鼠后肢短暂痉挛抽动，尾巴摆动后，双下肢瘫痪，损伤后当天BBB评分为0分，表明打击造模成功。
实施例2：式(I)化合物对脊髓损伤部位炎症的影响
分别在损伤后6小时、24小时、48小时、7天、14天、28天对大鼠脊髓组织取材进行Westernern Blot检测，检测式(I)化合物对脊髓损伤部位促炎性因子的抑制作用。
1.ICAM1的表达
Western Blot分析发现，损伤后48小时，对照组的ICAM1相对于假手术组高表达，而应用式(I)化合物干预，实验组的ICAM1的表达明显降低。通过灰度分析发现实验组的ICAM1的相对表达量相对于对照组明显降低(见图2)。
Westernern Blot分析发现，损伤后2周时，对照组ICAM1相对于假手术组仍处于高表达状态，而实验组的ICAM1的表达明显降低。通过灰度分析发现，实验组的ICAM1的相对表达量相对于对照组明显降低(见图2)。
2.TNF-α的表达
Westernern Blot分析发现，损伤后48小时，对照组的TNF-α相对于假手术组高表达，而实验组的TNF-α的表达降低，接近假手术组水平。通过灰度分析发现，实验组的TNF-α的相对表达量相对于对照组降低(见图3)。
通过Westernern Blot分析发现，损伤后2周时，对照组的TNF-α相对于假手术组仍处于高表达状态，而实验组的TNF-α的表达明显降低。通过灰度分析发现，实验组的TNF-α的相对表达量相对于对照组明显降低(见图3)。
3.IL-1β的表达
通过Westernern Blot分析发现，损伤后48小时，对照组的IL-1β相对于假手术组高表达，而实验组IL-1β的表达明显降低，接近假手术组水平。通过灰度分析发现，实验组的IL-1β的相对表达量相对于对照组降低(见图4)。
通过WesternernBlot分析发现，在损伤后2周时，对照组的IL-1β相对于假手术组仍处于高表达状态，而实验组IL-1β的表达明显降低。通过灰度分析发现，实验组的IL-1β的相对表达量相对于对照组明显降低(见图4)。
上述实验结果表明，与对照组相比，式(I)化合物在脊髓损伤急性期内，显著降低大鼠脊髓损伤部位的促炎性因子的表达水平，从而降低炎症。
实施例3：式(I)化合物对脊髓损伤后细胞凋亡的影响
分别在损伤后6小时、24小时、48小时、7天、14天、28天、56天对大鼠脊髓组织取材进行Western Blot检测和TUNEL染色，检测式(I)化合物对脊髓损伤部位细胞凋亡的抑制作用。
1.Caspase 3的表达
通过Western Blot分析发现，损伤后48小时，对照组Caspase 3相对于假手术组高表达，而实验组Caspase 3的表达明显降低。通过灰度分析发现，实验组的Caspase 3的相对表达量相对对照组也降低(见图5)。
通过Western Blot分析发现，损伤后2周时，对照组Caspase 3相对于假手术组仍处于高表达状态，而实验组Caspase 3的表达明显降低。通过灰度分析发现，实验组的Caspase 3的相对表达量相对于对照组明显降低(见图5)。
2.TUNEL染色
损伤后48小时，对三组脊髓组织行TUNEL染色。TUNEL染色的阳性细胞位于脊髓灰质和白质内，细胞核被染成棕黄色，在损伤中心及其边缘分布较多，且灰质的棕黄色颗粒比白质中要少，具有细胞凋亡特征性改变如细胞质浓染，调亡细胞染色质固缩，呈斑块状聚集于核膜周边。对照组染色阳性颗粒的数量明显多于实验组，并且阳性细胞数量差异具有统计学意义(p＜0.05)(见图6)。
上述实验结果表明，与对照组相比，式(I)化合物在脊髓损伤急性期内，显著降低大鼠脊髓损伤部位的细胞凋亡。
实施例4：式(I)化合物对脊髓损伤后空洞及胶质瘢痕形成的影响
1.通过HE染色对比脊髓损伤后空洞及胶质瘢痕面积大小
图7示出了对损伤后三组脊髓组织HE染色结果进行观察和评估的结果。损伤后48小时，高倍镜(200×)下观察，可见假手术组大鼠无脊髓结构破坏；对照组中，出现明显改变，主要表现为出血、大量炎症细胞浸润以及脊髓结构紊乱，灰质结构可见大量细胞丢失，白质部分可见明显的神经突起的肿胀、轴索末端呈球状。而采用式(I)化合物干预可以明显减轻上述系列改变。组织病理评分对照组和实验组与假手术组有显著性差异，对照组和实验组比较没有统计学意义。
脊髓损伤后8周，HE染色见对照组遗留大面积空洞，其较实验组面积明显增大，有统计学意义(p＜0.05)。同时高倍镜见对照组仍存在大量炎症细胞浸润，而实验组炎症细胞明显减少。
2.冰冻切片免疫荧光组织化学检测胶质原纤维酸性蛋白(GFAP)表达
损伤后48小时，脊髓组织行GFAP免疫荧光染色，假手术组可见红色荧光(GFAP)较少且分布均匀；在对照组损伤区域可见大量红色荧光，显示大量星形胶质细胞增生并聚集；实验组仅有较少红色荧光，说明仅存在轻度星形胶质细胞增生，胶质瘢痕形成数量相对于对照组明显减少，差异具有显著统计学意义(p＜0.05)。
术后2周对照组GFAP荧光仍明显强于实验组(p＜0.05)(见图8)。
上述实验结果表明，与对照组相比，式(I)化合物在脊髓损伤后能够显著减少空洞和胶质瘢痕形成。
实施例5：式(I)化合物对神经细胞和少突胶质细胞的存活率的影响
分别于损伤后48小时、2周，对三组大鼠脊髓组织行NEUN免疫组化染色。染色结果显示，假手术组显示大量NEUN(+)神经元细胞；对照组组织破裂无明显NEUN(+)神经元细胞；实验组组织破裂，存在中等量NEUN(+)神经元细胞。与对照组相比，实验组阳性细胞数量相对较多，差异具有显著统计学意义(p＜0.05)(见图9)。结果说明实验组神经元细胞存活率高于对照组。
分别于损伤后48小时、2周，对三组脊髓组织行CNpase免疫组化染色。染色结果显示，损伤48小时后，假手术组CNpase阳性区域分布均匀，并有较多的阳性面积；对照组和实验组组织破裂，CNpase阳性面积与假手术组无明显差异。损伤2周后，对照组CNpase阳性区域明显减少，实验组CNpase阳性区域分布较均匀；实验组与对照组相比阳性面积大，阳性细胞数量相对较多，差异具有显著统计学意义(p＜0.05)(见图10)。结果说明实验组少突胶质细胞存活率高于对照组。
上述实验结果表明，与对照组相比，式(I)化合物在脊髓损伤后能够显著减少神经细胞和少突胶质细胞的死亡，提高其存活率。
实施例6：式(I)化合物对大鼠脊髓损伤修复的运动功能的影响
对实验动物的后肢运动功能评价采用BBB评分(Basso Beattie Bresnahanlocomotor rating scale，BBB)。BBB评分是目前国际上公认的关于大鼠脊髓损伤后神经功能评价的客观标准之一。本项目采用双盲、双人独立观察记录，最后统计分析，在损伤前1天至损伤后8周内对大鼠后肢运动功能进行评价。
图11中示出了损伤后不同时间各组的BBB评分。损伤后48小时，对照组和实验组同假手术组比较具有显著统计学差异(p＜0.01)，实验组和对照组比较无统计学意义(p＞0.05)；1周行BBB评分，其中对照组和实验组同假手术组比较具有显著统计学差异(p＜0.01)，实验组和对照组比较无统计学意义(p＞0.05)；2周行BBB评分，其中对照组和实验组同假手术组比较具有显著统计学差异(p＜0.01)，实验组和对照组比较有统计学意义(p＜0.05)；8周行BBB评分，其中对照组和实验组同假手术组比较具有显著统计学差异(p＜0.01)，实验组和对照组比较有统计学意义(p＜0.01)。
从图11中可以看出，经式(I)化合物处理的实验组的BBB评分显著高于对照组，表明采用式(I)化合物治疗可以显著促进大鼠脊髓损伤后的运动功能恢复。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；如果不脱离本发明的精神和范围，对本发明进行修改或者等同替换，均应涵盖在本发明权利要求的保护范围当中。
Claims (4)
1.式（I）所示化合物在制备用于减轻神经损伤相关症状的药物组合物中的用途，
式(I)
其中所述症状为促炎性因子产生、炎症、胶质瘢痕形成、神经细胞和/或少突胶质细胞死亡或凋亡，所述神经损伤为由暴力因素引起的急性脊髓损伤。
2.权利要求1中所述的用途，其中所述药物组合物包含有效量的式(I)所示化合物和药学上可接受的辅料。
3.权利要求1所述的用途，其中所述药物组合物为口服剂型或非口服剂型。
4.权利要求3中所述的用途，其中药物组合物为片剂、胶囊剂、散剂、丸剂、颗粒剂、溶液剂、混悬剂、糖浆剂、注射剂、栓剂、吸入剂或喷雾剂。
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