CN107106535A - 治疗或预防与空气污染有关的疾病的方法 - Google Patents

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Abstract

一种治疗或预防个体与空气污染，特别是空气中的PM2.5有关的疾病的方法，该方法包括向有此需要的个体施用有效量的多不饱和脂肪酸和维生素E。

Description

治疗或预防与空气污染有关的疾病的方法 技术领域
本发明涉及一种治疗或预防个体与空气污染有关的疾病的方法。具体地，本发明涉及一种治疗或预防个体与空气中的PM2.5有关的疾病的方法。
背景技术
大气污染尤其是PM2.5严重影响人类健康。PM2.5是空气动力学直径小于或等于2.5微米的固体颗粒或液滴的总称，又被称为细颗粒物或入肺颗粒物。由于体积小，重量轻，PM2.5可以在空气中滞留很长时间。而且PM2.5的比表面积大，可以吸附各种细菌、病毒和各种对人体健康有害的污染物。空气中的PM2.5可以通过呼吸道，进入肺泡，在肺泡内积聚，干扰肺内的气体交换，引发各种疾病。因此，PM2.5对健康的危害特别严重。
已有研究表明，进入呼吸道的大气颗粒物如PM2.5可以导致呼吸道黏膜受损，刺激和腐蚀肺泡壁，从而导致肺功能受损和肺部炎症，并使呼吸系统症状如咳嗽、咳痰、喘息、慢性支气管炎、支气管哮喘和肺气肿等的发病率增加。(Calderon-Garciduenas L,Am.J.Respir.Cell Mol.Biol.,2001,Vol.24,pp.132–138；Grigg J,Proc Am ThoracSoc,2009,Vol 6,pp.564–569)有证据表明，PM2.5对呼吸系统的损害与氧化应激和炎性反应有关。(Romieu I等，EurRespir J,2008,Vol.31,pp.179–196)
在肺内由于PM2.5而产生的炎症介质和氧自由基并不局限于肺脏，这些因子可以进入血液循环，从而损害心血管系统。实验证实在暴露于颗粒物大气污染后，血液中的炎症因子如IL-6、IL-1、TNF、干扰素和IL-8等将升高，而IL-6和TNF在炎症反应中起关键作用，在损害心血管系统过程中起核心作用。研究表明，PM2.5与急性心肌梗、卒中、心律失常、心力衰竭、血栓形成、高血压、动脉粥状硬化的发生率增加有关，与脑血管病、外周血管病、缺血性心脏病、心律失常和心力衰竭的住院率增加有关。(万征等，中国循证心血管医学杂志，2011年12月，第3卷第5期，332-335页)
PM2.5还可以通过血脑屏障、嗅神经等途径进入中枢神经系统，引起中枢神经系统的炎症反应。另外，由于PM2.5所产生的进入循环系统的各种炎症因子通过扩散和主动运输进入大脑，激活大脑内的免疫细胞，产生神经炎症，导致大脑内细胞的损伤而产生神经退行性病变。(吴远双等，生命科学，2011年8月，第23卷第8期，第784-789页)有报道表明，PM2.5与缺血性脑血管病、认知功能损害、 阿尔兹海默病等中枢神经系统疾病和/或损害有关。(Calderon-Garciduenas L等,ToxicolPathol,2008,Vol.36,pp.289-310)
PM2.5的暴露还与糖尿病和胰岛素抵抗等以炎症为特征的疾病风险升高有关。(Carol Petera,环境与健康展望,2014年8月,Vol 122(4C),第30页)此外，PM2.5可对染色体和DNA等不同水平的遗传物质产生毒性作用，包括染色体结构变化、DNA损伤和基因突变等，从而诱发癌症。近年的研究还发现，PM2.5能够引起遗传性DNA损伤，从而导致新生儿出生缺陷。(郭新彪等，科学通报,2013，Vol.58,pp.1171–1177)
由于空气污染，特别是PM2.5的上述危害，迫切需要一种预防或治疗这些危害的方法。本发明人令人惊奇地发现，多不饱和脂肪酸和维生素E的组合在治疗或预防与空气污染，特别是空气中的PM2.5有关的疾病方面具有协同作用，有意想不到的效果。
发明内容
因此，本发明提供了一种治疗或预防个体与空气污染，特别是空气中的PM2.5有关的疾病的方法，该方法包括向有此需要的个体施用有效量的多不饱和脂肪酸和维生素E。
在本发明中，术语“治疗”是指缓解疾病或病症，即阻止或降低所述疾病或其至少一种临床症状的发展，例如改善至少一种物理参数，或抑制疾病或病症，或延迟疾病或病症的发作。术语“预防”是指降低获得疾病或病症的风险。
在本发明中，术语“有效量”是预防个体缺陷、治疗其疾病或医学病症的量，或更一般地，是减轻疾病症状、控制疾病发展或为个体提供营养、生理学或医学益处的量。
在本发明中，术语“个体”通常指人，但并不限于此，其还包括可以得益于本发明所述治疗或预防的任意动物，如哺乳动物。
在本发明中，所述多不饱和脂肪酸优选是含有两个或两个以上双键且碳链长度为18～22个碳原子的直链脂肪酸，包括但不限于ω-3不饱和脂肪酸如十六碳三烯酸(HTA)、α-亚麻酸(ALA)、十八碳四烯酸(SDA)、二十碳三烯酸(ETE)、二十碳四烯酸(ETA)、二十碳五烯酸(EPA)、二十一碳五烯酸(HPA)、二十四碳六烯酸、二十二碳五烯酸(DPA)、二十二碳六烯酸(DHA)和二十四碳五烯酸等，ω-6不饱和脂肪酸如亚油酸(LA)、共轭亚油酸(CLA)、γ-亚麻酸(GLA)、二十碳三烯酸(DGLA)、花生四烯酸、肾上腺酸和二十碳四烯酸(ETA)等，和其混合。所述多不饱和脂肪酸可以是各种来源的，例如但不限于亚麻仁，胡桃木，鱼油，鳞虾，藻油和各种植物油如红花籽油、粟米油、大豆 油和葵花籽油等。优选地，所述多不饱和脂肪酸是DHA、EPA或其混合。更优选地，所述不饱和脂肪酸是鱼油、藻油或其混合，如商业上可获得的鱼油和藻油。
在本发明中，所述维生素E可以是d-α-生育酚、dl-α-生育酚、d-α-醋酸生育酚、dl-α-醋酸生育酚、混合生育酚浓缩液、d-α-琥珀酸生育酚和/或dl-α-琥珀酸生育酚。其可以合成或从商业途径获得。
在本发明中，所述疾病是指与空气污染，特别是空气中的PM2.5所引起的氧化应激或炎性反应有关的疾病，具体的例子包括但不限于呼吸系统疾病，如呼吸道感染、咳嗽、咳痰、喘息、哮喘、过敏性鼻炎、气管炎、支气管炎、肺炎、慢性阻塞性肺炎、呼吸衰竭、肺气肿和肺癌等；心血管疾病，如血管炎症、心律失常、和动脉粥样硬化、缺血性心脏病、心肌梗塞、心率衰竭、血栓形成、高血压、卒中、肺心病和心肌炎等；神经系统疾病，如神经退行性疾病如阿尔茨海默病、帕金森病，认知功能障碍等；以及抑郁、阳痿、肝脏疾病、糖尿病、胰岛素抗性、癌症和新生儿出生缺陷等。
根据本发明的方法，向有此需要的人施用有效量的多不饱和脂肪酸和维生素E在治疗和预防与空气污染，特别是空气中的PM2.5有关的疾病方面具有协同作用。所述“协同作用”是指两种或多种物质相互联系、相互配合、相互协调，其效果比每种物质单独起作用的效果之和大，即1+1>2的现象，或者是指一种物质因另一种物质的存在而效果得到增强的现象，后一种现象也可以称作“相互促进作用”。本发明的所述协同作用可以通过本领域公知的细胞学试验或动物试验来验证。
施用的多不饱和脂肪酸和维生素E的量取决于被施用的个体的具体状况。具体地，所施用的多不饱和脂肪酸和维生素E(以d-α-生育酚计算)的重量比为0.1-30:1，优选为0.3-20:1，更优选为0.8-10:1，最优选为5-8:1。
在一个具体实施方案中，所施用的多不饱和脂肪酸和维生素E(以d-α-生育酚计算)的重量比为0.2:1、0.4:1、0.6:1、1:1、2:1、3:1、4:1、5:1、6:1、8:1、10:1、12:1、14:1、16:1、18:1、20:1、25:1或30:1。
在另一个具体实施方案中，对于体重约60kg的个体，所述多不饱和脂肪酸以50mg-2g/天，例如50mg/天、60mg/天、70mg/天、80mg/天、90mg/天、100mg/天、110mg/天、120mg/天、130mg/天、140mg/天、150mg/天、160mg/天、170mg/天、180mg/天、190mg/天、200mg/天、250mg/天、300mg/天、350mg/天、400mg/天、450mg/天、500mg/天、550mg/天、600mg/天、650mg/天、700mg/天、750mg/天、800mg/天、850mg/天、900mg/天、950mg/天、1g/天、1.2g/天、1.5g/天、1.8g/天或2g/天的量施用，和所述维生素E以10mg-2g/天，例如10mg/天、20mg/天、25mg/天、30mg/天、35mg/天、40mg/天、45mg/天、50mg/天、55mg/天、60mg/天、65mg/天、70mg/天、75mg/天、80mg/天、85mg/天、90mg/天、95mg/天、100mg/天、110mg/天、120mg/天、130mg/天、140mg/天、150mg/天、200mg/天、250mg/天、300mg/天、350mg/天、400mg/ 天、450mg/天、500mg/天、550mg/天、600mg/天、700mg/天、800mg/天、900mg/天、1g/天、1.2g/天、1.5g/天或2g/天的量(以d-α-生育酚计算)施用。根据上述施用量，本领域的普通技术人员能够轻易地换算出针对其他体重的个体的施用量。在一个优选的具体实施方案中，所述多不饱和脂肪酸和维生素E按照中国营养协会的推荐量以上述比例使用。
所述施用可以是以一个或多个剂量单位，如胶囊剂、片剂或糖锭等形式进行，例如，可以以日剂量单位一天施用一次，或者以多剂量单位在一天内施用两次或多次。另外，所述多不饱和脂肪酸和维生素E可以同时施用，也可以分开先后施用，例如相互间隔10分钟、20分钟、30分钟、40分钟、50分钟、1小时、2小时、3小时或4小时施用。
另外，所述多不饱和脂肪酸和维生素E可以以组合物形式向个体施用。因此，在本发明的一个实施方案中，本发明提供了包含多不饱和脂肪酸和维生素E的组合物在制备用于治疗或预防个体与空气污染，特别是空气中的PM2.5有关的疾病的药物和/或营养物中的用途。
优选地，在所述组合物中，所述多不饱和脂肪酸和维生素E(以d-α-生育酚计算)的重量比为0.1-30:1，优选为0.3-20:1，更优选为0.8-10:1，最优选为5-8:1。
在一个具体实施方案中，所述组合物中的多不饱和脂肪酸和维生素E(以d-α-生育酚计算)的重量比为0.2:1、0.4:1、0.6:1、1:1、2:1、3:1、4:1、5:1、6:1、8:1、10:1、12:1、14:1、16:1、18:1、20:1、25:1或30:1。
在另一具体实施方案中，所述组合物包含50mg-2g，例如50mg、60mg、70mg、80mg、90mg、100mg、110mg、120mg、130mg、140mg、150mg、160mg、170mg、180mg、190mg、200mg、250mg、300mg、350mg、400mg、450mg、500mg、550mg、600mg、650mg、700mg、750mg、800mg、850mg、900mg、950mg、1g、1.2g、1.5g、1.8g和2g的多不饱和脂肪酸；和10mg-2g，例如10mg、20mg、25mg、30mg、35mg、40mg、45mg、50mg、55mg、60mg、65mg、70mg、75mg、80mg、85mg、90mg、95mg、100mg、110mg、120mg、130mg、140mg、150mg、200mg、250mg、300mg、350mg、400mg、450mg、500mg、550mg、600mg、700mg、800mg、900mg、1g、1.2g、1.5g和2g的维生素E(以d-α-生育酚计算)。
以下非限制性实施例用于对本发明作进一步的解释。
实施例
实施例1：鱼油和维生素E组合对细胞存活率的影响
一.材料和预处理
1.试剂与仪器
RPMI1640细胞培养基(GIBICO，美国热电子公司)，胰蛋白酶(GIBICO，美国热电子公司)，细胞冻存用二甲基亚砜(DMSO)，其它试剂均为分析纯试剂。
Thermo Anderson G-2.5(美国热电子公司)，CO2细胞培养箱(NAPCO，法国)，倒置显微镜(Leica，德国)，Infinite-M200酶标仪(TECAN)，6孔、24孔和96孔培养板(Nunc，丹麦)。
2.大气细颗粒物的采样和处理
在上海市市区某建筑物楼顶(10米左右高，周围没有明显的污染源)，用Thermo Anderson G-2.5大流量采样器采用玻璃纤维滤膜采集大气细颗粒物。将采有细颗粒物的滤膜裁剪为1cm×3cm大小，浸入去离子水中，超声振荡30min×3次，洗脱细颗粒物，振荡液用六层纱布过滤，滤液冷冻真空干燥，低温冰箱保存备用。
3.细颗粒物染毒溶液的配制
称取收集到的大气细颗粒物，用磷酸盐缓冲液(PBS)配制成浓度为1000μg/ml的细颗粒物悬浊液原液，充分混匀，密闭4℃冰箱保存备用。在给细胞染毒时，将原液超声震荡，按50μg/ml的染毒浓度加入到细胞培养液中。
4.营养物的制备
以RPMI1640细胞培养基为溶剂，将营养物维生素E(获自DSM公司，荷兰)配置成1000μmol/L，将鱼油(获自DSM公司，荷兰)配置成600mg/L，分别充分混匀，于-4℃储存备用。使用前超声震荡混匀灭菌，然后用RPMI1640细胞培养基配置成试验所需浓度。
所述鱼油含有180mg/g EPA和110mg/g DHA，其总ω-3不饱和脂肪酸的含量为360mg/g，均以甘油三酯的形式计算。
5.测试细胞的准备
购买人脐静脉血管内皮细胞HUVEC(南京凯基公司，中国)，用RPMI1640细胞培养基培养。新购的细胞经换液后放入37℃培养箱中培养，24h后再次换液后继续培养。调整细胞密度为1×105个/ml，接种于培养瓶中，置于5％CO2，37℃恒温培养箱中培养。当细胞生长形成单层达80％～90％融合时，吸去培养液，用PBS清洗3次。加入0.25％胰蛋白酶消化，细胞计数，然后按1:3的比例进行传代培养。
二.实验方法
通过MTT实验了解营养物对细颗粒物染毒HUVEC存活率的干预作用。
调整细胞浓度为1×105个/ml，于96孔平底培养板上每孔接种100μl细胞悬液，于37℃、5％CO2中培养24h，换培养液，然后分别加入如上配制的细颗粒物染毒溶液至染毒浓度和如上配制的营养物混悬液至试验浓度，每组设3个平行孔，并设3个对照孔。对照孔只加同浓度的细颗粒物混悬液，而不接种细胞，主要为了消除染毒液对吸光度值的影响。继续培养24h后，每孔加入MTT溶液50μl(浓度5mg/ml)，37℃孵育4h。去培养液，加入150μl DMSO。振荡10min后，在酶标仪上以对照孔调零测定吸光度值(OD值)，测定波长550nm。细胞存活率按下列公式计算：
细胞存活率＝(实验组OD值－对照孔OD值)/对照孔OD值×100％。
三.试验结果
测试结果取平均值如表1所示：
表1
从表1的结果可以看出，维生素E和鱼油的组合对于提高人脐静脉血管内皮细胞在PM2.5中的存活率具有协同作用。
实施例2：鱼油和维生素E的组合对细胞抗氧化作用的影响
一.材料和预处理
同实施例1。
二.实验方法
超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)是存在于细胞内的一种抗氧化酶，测定细胞内的SOD可以反应细胞的抗氧化能力。将l×105个/ml测试细胞接种于24孔培养板，培养生长至80％～90％融合后，弃去细胞培养液，用PBS冲洗细胞3次，加入染毒浓度的细颗粒物和试验浓度的营养物，每组设3个平行孔，并设3个对照孔。24h后，立即用PBS溶液冲洗3次，然后在室温下用0.1％Triton X-100(南京凯基公司，中国)处理30min，采用黄嘌呤氧化酶法对细胞裂解液进行SOD活性测定。
三.试验结果
测试结果取平均值如表2所示：
表2
从表2的结果可以看出，维生素E和鱼油的组合对于提高人脐静脉血管内皮细胞在PM2.5中的抗氧化活性具有协同作用。
实施例3：鱼油和维生素E的组合对细胞抗炎症损伤的干预作用
一.材料和预处理
同实施例1。
二.实验方法
白细胞介素-6(interleukin-6，IL-6)和肿瘤坏死因子-α(Tumor Necrosis Factor-α，TNF-α)在调节炎症反应中办演着重要的角色，测定细胞的IL-6和TNF-α的表达可以反映细胞的炎症反应的程度。将l×105个/ml测试细胞接种于24孔培养板，生长至80％～90％融合后，弃去细胞培养液，用PBS冲洗细胞3次，加入染毒浓度的细颗粒物和试验浓度的营养物，每组设3个平行孔，并设3个对照孔。24h后，收集细胞上清液。采用ELISA方法测定个处理组HUVEC细胞内炎症因子IL-6和TNF-α的表达量。
三.试验结果
测试结果取平均值如表3所示：
表3
从表3的结果可以看出，维生素E和鱼油的组合对于提高人脐静脉血管内皮细胞在PM2.5中的抗炎症损伤具有协同作用。

Claims (12)

  1. 一种治疗或预防个体与空气污染，特别是空气中的PM2.5有关的疾病的方法，该方法包括向有此需要的个体施用有效量的多不饱和脂肪酸和维生素E。
  2. 如权利要求1所述的方法，其中所述多不饱和脂肪酸选自ω-3不饱和脂肪酸如十六碳三烯酸(HTA)、α-亚麻酸(ALA)、十八碳四烯酸(SDA)、二十碳三烯酸(ETE)、二十碳四烯酸(ETA)、二十碳五烯酸(EPA)、二十一碳五烯酸(HPA)、二十四碳六烯酸、二十二碳五烯酸(DPA)、二十二碳六烯酸(DHA)和二十四碳五烯酸，ω-6不饱和脂肪酸如亚油酸(LA)、共轭亚油酸(CLA)、γ-亚麻酸(GLA)、二十碳三烯酸(DGLA)、花生四烯酸、肾上腺酸和二十碳四烯酸(ETA)，和其混合。
  3. 如权利要求1或2所述的方法，其中所述多不饱和脂肪酸具有各种来源，例如但不限于亚麻仁，胡桃木，鱼油，鳞虾，藻油和各种植物油如红花籽油、粟米油、大豆油和葵花籽油。
  4. 如权利要求1-3任一项所述的方法，其中所述疾病是与空气污染，特别是空气中的PM2.5所引起的氧化应激或炎性反应有关的疾病。
  5. 如权利要求4所述的方法，其中所述疾病选自呼吸系统疾病，如呼吸道感染、咳嗽、咳痰、喘息、哮喘、过敏性鼻炎、气管炎、支气管炎、肺炎、慢性阻塞性肺炎、呼吸衰竭、肺气肿和肺癌；心血管疾病，如血管炎症、心律失常、和动脉粥样硬化、缺血性心脏病、心肌梗塞、心率衰竭、血栓形成、高血压、卒中、肺心病和心肌炎；神经系统疾病，如神经退行性疾病如阿尔茨海默病、帕金森病，认知功能障碍；或抑郁、阳痿、肝脏疾病、糖尿病、胰岛素抗性、癌症或新生儿出生缺陷。
  6. 如权利要求1-5任一项所述的方法，其中所施用的多不饱和脂肪酸和维生素E(以d-α-生育酚计算)的重量比为0.1-30:1，优选为0.3-20:1，更优选为0.8-10:1，最优选为5-8:1。
  7. 如权利要求1-6任一项所述的方法，其中所述多不饱和脂肪酸以50mg-2g/天的量施用，和所述维生素E以10mg-2g/天的量(以d-α-生育酚计算)施用。
  8. 如权利要求1-7任一项所述的方法，其中所述施用以一个或多个剂量单位一天施用一次或者多次。
  9. 如权利要求1-8任一项所述的方法，其中所述多不饱和脂肪酸和维生素E被同时施用或分开先后施用。
  10. 包含多不饱和脂肪酸和维生素E的组合物在制备用于治疗和预防个体与空气污染，特别是空气中的PM2.5有关的疾病的药物和/或营养物中的用途。
  11. 如权利要求10所述的用途，其中所述多不饱和脂肪酸和维生素E的重量比为0.1-30:1，优选为0.3-20:1，更优选为0.8-10:1，最优选为5-8:1。
  12. 如权利要求11或12所述的用途，其中所述组合物包含50mg-2g的鱼油；和10mg-2g的维生素E(以d-α-生育酚计算)。
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