CN108042796B - 一种清除自由基的组合物及其制备方法与应用 - Google Patents
一种清除自由基的组合物及其制备方法与应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种清除自由基的组合物及其制备方法与应用,按摩尔份数计,包括:过氧化氢酶1份,1,3,5‑三嗪‑2,4,6‑三胺不少于5份。本发明提出的清除自由基的组合物能够清除氧自由基,使细胞和组织免受损害。该组合物是一种无毒性、高效的药物,将其应用于慢性皮肤溃疡、皮肤炎症,具有促进溃疡面细胞增生、修复及创面愈合的功效。
Description
技术领域
本发明涉及生物制药技术领域,特别是涉及一种清除自由基的组合物及其制备方法与应用。
背景技术
生物体内的自由基是一些分子或原子团,其上含有一个不成对的电子,即孤电子。在一般的分子中,原子之间都是靠化学键相连,而在形成化学键时,电子都是配对的,因此较稳定。由于自由基中有一个不成对的电子,需要与另一个电子配对,因此自由基一般性质都很活泼、不稳定,极易与其它分子反应或结合,自由基的这种特性,使其在某些生理活性物质的调控和炎症的免疫过程中起着重要作用。也正是由于自由基的这种特性,使其在病理情况下,会从它遇到的其它任何物质的分子中抢来一个电子配对,产生连锁反应,具有强大的破坏作用,从而干扰生物体内的正常生化过程,使正常细胞毁坏,核酸主键断裂,蛋白质断裂,多不饱和脂肪酸过氧化,是很多疾病发生的诱因。
自由基造成器官组织细胞的老化与死亡,主要原因在于:其作用于多不饱和脂肪酸时,会使其过氧化,促使细胞衰老;其作用于核酸时,会使核酸断裂,基因突变并改变遗传信息的传递,导致蛋白质与酶的错误合成以及酶活性降低;其作用于病原菌和病变细胞时,会破坏白细胞的进攻,造成白细胞大量死亡,引起溶酶体酶大量释放,进一步杀伤或杀死组织细胞,破坏骨、软骨,导致炎症和关节炎;其作用于免疫系统时,会使免疫系统受损(如淋巴细胞受损),引起细胞免疫与体液免疫功能减弱,并使免疫识别力下降出现自身免疫性疾病。
过氧化氢酶(Hydrogen peroxidase),又称触酶(Cate-lase,CAT),一个酶蛋白分子中含有四个铁原子,是一类广泛存在于动物、植物和微生物体内的末端氧化酶。过氧化氢酶(CAT)的主要功能就是参与活性氧代谢,清除生物体内多余的自由基,调节自由基水平。过氧化氢酶(CAT)清除自由基主要通过催化方式进行,H2O2在过氧化氢酶(CAT)的催化作用下分解为H2O与O2,阻断H2O2与O2在铁螯合物作用下反应,避免有害自由基-OH的形成,减少自由基-OH在生物体的累积。此外,过氧化氢酶(CAT)还与超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)共同组成了生物体内活性氧防御系统,在清除超氧自由基、H2O2和过氧化物,及阻断或减少羟基自由基形成等方面起着重要作用。
因此,如何保护过氧化氢酶(CAT)的活性,并将过氧化氢酶应用于自由基水平的调控,对治疗和预防与自由基相关的疾病有着重要的医学研究意义。
过氧化氢酶(CAT)由需氧细胞代谢合成。由于肝脏是人体中最大的“化工厂”,需要进行大量的分解合成代谢反应,产生H2O2的速度很快,所以需要高浓度过氧化氢酶工作保护肝脏,因此在肝脏中过氧化氢酶以高浓度存在。随着机体的不断越衰老及过氧化氢酶(CAT)产生机制的损害,过氧化氢酶在机体内的含量会越来越少,人体内的自由基也会不断消耗过氧化氢酶,引起人体衰老,甚至引发疾病。
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,第一方面,提供一种通过调控自由基水平起到保护蛋白活性作用的组合物。该组合物为一种清除自由基的组合物,按摩尔份数计,包括:分别独立包装的过氧化氢酶1份,1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺不少于5份(如5-1.54×109份)。
按摩尔份数计,包括:过氧化氢酶1份,1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺5~500份。
按摩尔份数计,包括:过氧化氢酶1份,1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺5~100份。
按摩尔份数计,包括:过氧化氢酶1份,1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺5~10份。
还包括药学上可接受的辅料。
所述辅料为注射用水、生理盐水注射液、或注射用油。
第二方面,本发明提供一种制备上述组合物的方法,将1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺、过氧化氢酶(CAT)各自配制成溶液。
第三方面,本发明提供一种上述清除自由基的组合物在制备预防和治疗慢性皮肤溃疡、皮肤炎症以及由自由基异常引发的相关皮肤类疾病药物中的应用。
所述慢性皮肤溃疡包括血管性皮肤溃疡、放射性皮肤溃疡或感染性皮肤溃疡。
本发明提出的保护蛋白活性的组合物能够清除氧自由基,使细胞和组织免受损害。该组合物是一种无毒性、高效的药物,将其应用于慢性皮肤溃疡、皮肤炎症,具有促进溃疡面细胞增生、修复及创面愈合的功效。
附图说明
图1所示为本发明组合物作用于糖尿病大鼠创面组织溃疡的病理切片图;
图2所示为取创面第6天大鼠创面免疫组化CD34标记结果对比图;
图3所示为治疗过程中用本发明组合物处理创面后,创面的恢复情况图。
具体实施方式
皮肤溃疡的形成和难以愈合的特性与氧自由基的产生、增加、清除不利有关。血流障碍、代谢性酸中毒、无氧糖酵解增强等各种因素都可以导致ATP逐级分解为次黄嘌呤。次黄嘌呤在黄嘌呤氧化酶的作用下会产生氧自由基,使氧自由基含量升高,这不仅使细胞受损,还会启动膜的脂质过氧化,生成大量过氧化脂质(Lipid PerOxide,LPO)。自由基的连锁反应及其形成的大量过氧化脂质,如丙二醛(Malonaldehyde,MDA)对细胞各级生物膜均产生毒性作用,影响成纤维细胞的功能,使维持毛细血管壁的正常结构和机体修复创伤所必需的物质减少,促进溃疡产生,延迟溃疡愈合,形成慢性皮肤溃疡,又称难治性溃疡。难治性溃疡是一种临床常见病,包括血管性溃疡、放射性溃疡和感染性溃疡,其共同的特征是体表溃疡经久不愈,病程缠绵,甚至继发感染和恶变,对患者造成巨大的身心痛苦,到目前为止也未有特效药问世。
本发明旨在通过提供保护过氧化氢酶(CAT)的药物,该药物能使过氧化氢酶活性得以保持,甚至提高,以此为基础使得该药物能够清除氧自由基,使细胞和组织免受损害。同时,该药物具有促进溃疡面细胞增生、修复及创面愈合的功效,并将其应用于慢性皮肤溃疡及皮肤炎症。发明人经过长期大量的研究和探索发现过氧化氢酶(CAT)的活性和抗氧化作用的强弱易受酸、温度及重金属盐离子等环境因素影响,在此研究发现的基础上,发明人发明了一种通过保护过氧化氢酶的活性实现清除自由基的组合物。
本发明提供的清除自由基的组合物,按摩尔份数计,包括:
过氧化氢酶(CAT)1份,1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺不少于5份(如5-1.54×109份),优选5~500份,更优选5~100份,最优选5-10份。
1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺(Melamine),即三聚氰胺,俗称密胺、蛋白精,分子式为C3H6N6,是一种三嗪类含氮杂环有机化合物,白色单斜晶体,几乎无味,微溶于水(3.1g/L常温),可溶于甲醇、甲醛、乙酸、热乙二醇、甘油、吡啶等,不溶于丙酮、醚类,呈弱碱性(pKb=8),低毒,在国内外药典中,尚未见明确的药用记载。
本发明通过对1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺参与过氧化氢酶(CAT)反应过程的研究,发现3个1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺分子可与1个过氧化氢酶(CAT)分子组合,形成稳固的保护结构层,稳固过氧化氢酶(CAT)的空间构象,保护其活性中心不易受外界因素破坏,保持CAT酶的高活性,提高过氧化氢酶活率。
本发明还提供了一种制备上述保护蛋白活性的组合物的方法,具体包括以下步骤:
1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺、过氧化氢酶(CAT)各自配制成溶液即可,待使用时再以分别滴加或输液的方式,使1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺和过氧化氢酶(CAT)同时到达创面或体内即可。
以下结合具体实施例,更具体地说明本发明的内容,并对本发明作进一步阐述,但这些实施例绝非对本发明进行限制。
实施例、本发明组合物
分别按表1中过氧化氢酶(CAT)和1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺(Melamine)的摩尔配比称取相应的原料,直接混合形成粉状组合物,或混合后再溶于水制成组合物溶液。
表1本发明组合物的组合方式
CAT和Melamine的摩尔份数比 | |
实施例1 | 1:5 |
实施例2 | 1:10 |
实施例3 | 1:100 |
实施例4 | 1:500 |
实施例5 | 1:7625 |
实施例6 | 1:1.54×10<sup>9</sup> |
实施例7 | 1:50 |
实施例8 | 1:250 |
进一步可利用固体组合物或组合物溶液使用常规方法制成制剂,不一一列举。
实验一:1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺对酶活性的保护作用
取三份2.5mL的0.1mg/mL过氧化氢酶(CAT)溶液,依次做如下处理:处理一:煮沸冷却(作为空白对照组);处理二:室温放置(作为阴性对照组);处理三:加入1mg 1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺,使得CAT与三聚氰胺的摩尔比分别满足实施例1-实施例8)(作为实验组1-实验组8)。处理后再分别加入2.5mL的1.5wt%过氧化氢溶液,37℃保温5min后,分别加入4mL pH=1的稀硫酸终止反应,用0.1mol/L酸性高锰酸钾溶液滴定,测定酶的活性。酶活性表示如下:
酶活(mgH2O2/g F W·min)=(A-B)×VT/(W×V1×1.7×t)
式中:A:对照KMnO4滴定毫升数;B:酶反应后KMnO4滴定毫升数;VT酶液总量(mL);反应所用酶液量(mL);W:酶的重量(g);1.7:1mL0.1mol/L KMnO4相当于1.7mg H2O2。
结果为:阴性对照组中过氧化氢酶(CAT)的酶活性为85.33(mg H2O2/mg F W·min),实验组1-实验组8中过氧化氢酶(CAT)的酶活性分别为141.23、141.03、141.15、141.11、141.17、141.10、141.19、141.17(mg H2O2/mg F W·min)。由结果可知,有1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺存在的条件下,过氧化氢酶(CAT)的酶活性提高了65.4%,表明1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺具有提高CAT酶活性的效果,其主要原因是1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺在特定反应环境下,可以与过氧化氢酶(CAT)的活性中心结合形成稳固的保护结构层,避免其活性中心被过氧化氢破坏,从而起到保护过氧化氢酶(CAT)蛋白活性的作用。
其它实施例也有类似效果,在此不一一赘述。
实验二:加热条件下1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺对蛋白活性的保护作用
将两份0.04mg/L的过氧化氢酶(CAT)溶液各1mL分别置于65℃、75℃水浴中5min,作为对照样品;另取十六份过氧化氢酶(CAT)与1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺的混合溶液(过氧化氢酶(CAT)0.04mg/L,1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺0.33×104mg/L,使得CAT与三聚氰胺的摩尔比分别满足实施例1-实施例8))1mL分别置于65℃、75℃的水浴中5min,作为实验样品1-实验样品8;然后在对照样品和实验样品中分别加入0.5mL的5wt%过氧化氢溶液摇匀;37℃保温5min后,每个样品中均加入2mL稀硫酸(pH=1)终止反应,用酸性高锰酸钾溶液(600ppm,pH=3)滴定。
结果为:水浴温度分别为65℃和75℃时,对照样品分别消耗高锰酸钾6.5mL,27.3mL,而实验样品1-实验样品8分别在65℃和75℃下消耗高锰酸钾0.4mL,5.3mL;0.4mL,5.2mL;0.4mL,5.3mL;0.4mL,5.4mL;0.4mL,5.2mL;0.4mL,5.3mL;0.4mL,5.4mL;0.4mL,5.3mL。可见对照样品中温度对过氧化氢酶(CAT)活性的影响较明显,而实验样品中变化则较小,即使在较高温度75℃下,1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺仍能与过氧化氢酶CAT活性中心结合,形成保护结构层,保护其不受高温影响而变性失活,从而提高过氧化氢酶CAT的耐热性,使其热变性温度大大提高。
其它实施例也有类似效果,在此不一一赘述。
实验三:酸性条件下1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺对蛋白活性的保护作用
取0.04mg/L过氧化氢酶(CAT)溶液1mL,作为对照样品;另取过氧化氢酶(CAT)与1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺的混合溶液(过氧化氢酶(CAT)0.04mg/L,1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺0.33×104mg/L,使得CAT与三聚氰胺的摩尔比分别满足实施例1-实施例8)1mL,作为实验样品1-实验样品8;然后每个样品中分别加入125μL的pH=1的稀酸和0.5mL的1.5wt%过氧化氢溶液摇匀;37℃保温5min后,每个样品中均加入2mL稀硫酸(pH=1)终止反应,用酸性高锰酸钾溶液(600ppm,pH=3)滴定。
结果为:当加入稀酸加入量为125μL时,对照样品消耗高锰酸钾25.4mL,实验样品1-实验样品8分别消耗高锰酸钾0.51mL、0.50mL、0.49mL、0.50mL、0.48mL、0.50mL、0.49mL、0.50mL,消耗量差异显著,表明含有1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺的过氧化氢酶活性极高。可见,一定酸性条件下,1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺可以与过氧化氢酶CAT分子的活性中心结合,保护过氧化氢酶(CAT)其蛋白活性,使之不被酸破坏。
其它实施例也有类似效果,在此不一一赘述。
实验四:重金属盐离子条件下1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺对蛋白活性的保护作用
取0.04mg/L过氧化氢酶(CAT)溶液,0.33×104mg/L的1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺水溶液各1mL作为对照样品;另取过氧化氢酶(CAT)与1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺的混合溶液(过氧化氢酶(CAT)0.04mg/L,1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺0.33×104mg/L,使得CAT与三聚氰胺的摩尔比分别满足实施例1-实施例8)1mL,作为实验样品1-实验样品8;然后每个样品中分别加入1ml的20μg/mL的硝酸银溶液。
结果为:过氧化氢酶(CAT)溶液和1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺水溶液一直呈澄清,无沉淀出现;而实验样品1-实验样品8的反应液均呈现白色沉淀。该实验结果说明:当过氧化氢酶(CAT)、1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺单独与硝酸银共存时,均不与银离子反应。当过氧化氢酶(CAT)和1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺与硝酸银共存时,才与银离子反应,实验样品出现的沉淀既不是由过氧化氢酶(CAT)产生,也不是由1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺产生。沉淀是在1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺与过氧化氢酶(CAT)同时存在的情况下出现的,依据蛋白遇到重金属离子会发生变性反应的原理,说明1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺能够保护过氧化氢酶(CAT)活性中心不被破坏,使其与银离子反应。
其它实施例也有类似效果,在此不一一赘述。
实验二至实验四的结果表明1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺能在特定高温、酸性及重金属盐离子条件下,高效地与过氧化氢酶(CAT)活性中心结合,形成保护层,稳固其空间结构,保护其蛋白活性,使过氧化氢酶(CAT)的生物活性在特殊环境下得到保持,对于蛋白酶在特定环境下的使用有着重要的现实意义。
实验五:毒性
过氧化氢酶(CAT)属于生物代谢酶之一,对调节生物体内自由基水平有重要的作用,正常条件下无毒副作用。经济合作与发展组织(OECD 1998)公布1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺的大鼠急性口服LD50剂量为3161mg/kg。美国食品和药品管理局(FDA 2007)确定了三聚氰胺的每日耐受摄入量(TDI)为0.63mg/kg(体重)。1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺属于低毒物质,可适量使用。
本发明的保护蛋白活性的组合物的给药方式可以有外敷方式和静脉注射等方式。按体重60kg计算,按CAT:三聚氰胺的摩尔比为1:1.54×109,其外敷给药量为10mL0.04mg/LCAT与0.33×104mg/L的三聚氰胺混合溶液时,三聚氰胺的摄入量为0.55mg/kg(体重);按CAT:三聚氰胺的摩尔比为1:10,其外敷给药量为10mL 0.04mg/L CAT时,则三聚氰胺的摄入量为0.37×10-6mg/kg(体重)。总之,三聚氰胺摄入量远低于限制剂量0.63mg/kg(体重),故为安全范围内剂量,同时过氧化氢酶(CAT)为常规生物酶,故无毒副作用,可正常使用。
实验六:本发明组合物在大鼠创面溃疡中的效果
1.动物模型的建立:以1wt%链脲菌素建立糖尿病大鼠难治性溃疡模型,将建模成功的动物分成四组(每组10只),分别为实验组、平行实验组、对照组、平行对照组。
2.处理方法:实验组和平行实验组用实施例1组合物处理创面并包扎;对照组和平行对照组用生理盐水处理创面并包扎。
3.观察内容:分别在不同时间段(处理后第2、4、6天)在四组动物创面取小块溃疡组织进行病理和组化分析;观察和统计各组创面的愈合时间;对比统计分析各组大鼠难治性溃疡的愈合和修复情况。
4.治疗结果:
(1).糖尿病大鼠创面组织溃疡病理切片及组化分析
本发明组合物与生理盐水治疗大鼠创面效果的切片及免疫组化标记分析结果如图1、图2、表1和表2所示。
表1本发明组合物与生理盐水创面治疗效果对比表
表2处理后第6天大鼠创面免疫组化CD34标记结果对比表
从以上结果表明,经生理盐水对照组治疗的糖尿病大鼠创面溃疡面明显,持续有炎症细胞、坏死细胞及浸出液,细胞增生不活跃。图1可以看出对比生理盐水对照组,本发明组合物实验组治疗的糖尿病大鼠创面组织溃疡坏死细胞和炎症细胞均较少,组织细胞增生,尤其是成纤维细胞的增生速度较快;且免疫组化CD34标记(图2所示,放大倍数为10×10)显示毛细血管丰富、清析可见,且有大量成纤维细胞增生,特别是处理后第6天,生理盐水组织生长较慢,不具备高倍观察条件,而本发明组合物在更高倍数下也可以清楚观察组织的成长情况。可知本发明组合物对糖尿病大鼠创面组织的溃疡治疗效果突出,疗效优于生理盐水治疗效果。
其它实施例也有类似效果,在此不一一赘述。
(2).糖尿病大鼠创面组织溃疡治疗过程中创面大小分析
对比生理盐水对照组,本发明组合物实验组糖尿病大鼠创面大小总体变化较快,如表3、图3所示,相同治疗时间后创面的直径更小,且糖尿病大鼠创面的溃疡治愈时间较短,平均7.6天内创面即可全愈,说明本发明组合物对于糖尿病大鼠创面组织溃疡的治疗及修复具有较好的疗效。
表3治疗过程中创面大小统计表
表4创面愈合时间统计表
以上结果表明,本发明组合物具有保护过氧化氢酶(CAT)抗氧化作用的功效,同时对于慢性溃疡的治愈效果明显,是一种可以通过提高过氧化氢酶(CAT)蛋白活性以调控氧自由基水平的高效、安全的新型慢性溃疡治疗新药,无明显毒性,具备治疗病患的难治愈性慢性皮肤溃疡治愈和常规难治性溃疡疗效;并且,对于由自由基引发的相关疾病该药可通过调控自由基水平而进行相应治疗。
其它实施例也有类似效果,在此不一一赘述。
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内容。
Claims (6)
1.清除自由基的组合物在制备治疗慢性皮肤溃疡的外敷药物中的应用,其特征在于,所述清除自由基的组合物按摩尔份数计,由1份过氧化氢酶和不少于5份的1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺组成。
2.根据权利要求1所述应用,其特征在于,所述清除自由基的组合物按摩尔份数计由1份过氧化氢酶和5-1.54×109份的1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺组成。
3.根据权利要求1所述应用,其特征在于,所述清除自由基的组合物按摩尔份数计,由1份过氧化氢酶和5-500份的1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺组成。
4.根据权利要求1所述应用,其特征在于,所述清除自由基的组合物按摩尔份数计,由1份过氧化氢酶和5~100份的1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺组成。
5.根据权利要求1所述应用,其特征在于,所述清除自由基的组合物按摩尔份数计,由1份过氧化氢酶和5~10份的1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺组成。
6.根据权利要求1-5任一所述应用,其特征在于,所述慢性皮肤溃疡包括血管性皮肤溃疡、放射性皮肤溃疡或感染性皮肤溃疡。
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