CN108478582A - 桦木酸作为脂肪酸合酶抑制剂的应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种桦木酸作为脂肪酸合酶抑制剂的应用；还公开了桦木酸在制备预防或治疗以FAS为靶点的疾病的药物中的用途。本发明采用高脂喂养建模的肥胖C57小鼠作为研究对象，实验结果显示：给予桦木酸处理的高脂小鼠的FAS在基因水平和蛋白水平均明显下调，其FAS活性也明显下调，即桦木酸可以从表达和活性两方面同时抑制FAS。同时桦木酸处理的高脂小鼠体重明显减轻，其肝脏组织指标也有相当程度的改善。本发明为桦木酸治疗肥胖、非酒精性脂肪肝(NAFLD)以及癌症等相关疾病提供了确实的证据，具有重要的科学价值和医学意义，同时也能为开发更多治疗与FAS相关疾病的天然药物活性成分提供宝贵的经验。

Description

桦木酸作为脂肪酸合酶抑制剂的应用

技术领域

本发明属于医药制备领域，具体涉及一种桦木酸作为脂肪酸合酶抑制剂的应用，尤其涉及一种桦木酸作为脂肪酸合酶(FAS)抑制剂，以及在制备与FAS相关药物中的用途。

背景技术

脂肪酸合酶(Fatty Acid Synthase，FAS)是催化乙酰CoA和丙二酰CoA合成内源性长链脂肪酸的关键酶，在正常情况下主要表达于脑、肺、肝脏、脂肪、泌乳期乳腺等组织中。目前，普遍认为FAS在能量代谢中发挥着重要作用。研究表明，经FAS抑制剂浅蓝菌素及C75处理的小鼠，可以减少其进食量，增加能量消耗，具有明显的减肥效果。同时，FAS在癌细胞中异常高表达，对肿瘤的生长是必需的，甚至对肿瘤的侵袭、转移等也是必需的。FAS抑制剂可抑制癌细胞内源性脂肪酸合成而阻遏肿瘤细胞增殖，促使肿瘤细胞凋亡，而对正常细胞无影响。由此，FAS抑制剂有可能成为一种新的抗肿瘤药物。研究还发现被FAS抑制剂处理的癌细胞不能通过其细胞周期，而聚集在C1期，分裂期前阻滞，引起了细胞凋亡。对上述这些现象的深入研究，证明了FAS抑制剂可能为治疗肥胖和癌症提供新的途径，对FAS抑制剂的研究有望为肥胖和癌症的治疗提供新的靶点。

然而目前已经报道的FAS抑制剂相对较少。虽然有研究发现部分减肥、抗菌药也具有较强的FAS抑制活性，但是作为药物广泛应用还具有一定的局限性，因此开发高效、低毒、性能更稳定的FAS抑制剂成为当前该领域研究的热点。当前的研究主要致力于从天然产物中发现FAS抑制剂以及在某些减肥、抗菌药或酶结构上进行改进。

桦木酸(Betulinic Acid，BA)是一种天然的五环三萜类化合物，存在于包括菊科植物云木香的根和白桦树皮中等很多植物中，具有很强的药理活性、广谱范围以及高安全性。但桦木酸可以作为FAS抑制剂治疗相关疾病尚未有所报道。

肥胖是遗传因素和环境因素共同作用的结果，是由机体能量摄入超过能量消耗所造成的。任何治疗肥胖的手段必须能降低能量摄入，有效的增加能量的消耗，二者有一或二者兼顾。原则虽然看起来很简单，但肥胖的治疗仍就充满着挑战。目前在临床上所被接受的治疗肥胖的方案包括节食、运动、减少卡路里摄入及吸收的药物治疗，以及对极度肥胖患者的外科手术治疗。不幸的是，仅有一小部分人通过节食和运动能维持长期的体重减轻，此外，虽然手术治疗效果明显，但手术风险还是让很多人望而却步。

非酒精性脂肪肝病(non-alcoholic fatty liver disease，NAFLD)是一种无过量饮酒史，以肝细胞弥漫性脂肪变性和脂肪贮积为主的临床病理综合征。NAFLD是一种和代谢密切相关的疾病，西方国家NAFLD的患病率已上升到20-30％，肥胖人群NAFLD的发病率甚至超过50％。近年来，随着人们生活水平的不断提高，我国部分地区成人NAFLD的患病率也已超过15％。NAFLD是一种最常见的慢性肝病，与肥胖、高胰岛素血症、2型糖尿病和心脑血管事件密切相关，且相当一部分患者可进展为致命的终末期肝病，已成为全球的重要公共卫生问题之一。NFALD不仅严重影响个人的健康状况，而且对社会公共医疗体系也会带来巨大的负担。NAFLD的最基本表现就是肝细胞内甘油三酯的过量堆积，肝细胞中的甘油三酯来源于肝细胞的摄取和自身的合成。另一方面，肝脏脂肪酸β氧化的减弱以及VLDL分泌的减弱也会促进肝脏脂质的沉积。上述任一环节发生问题都会导致甘油三酯在肝脏的过度沉积。针对NAFLD患者的治疗一直是研究的热点。目前的基础治疗包括纠正不良生活方式、控制饮食、运动、减肥等；药物治疗手段包括使用减肥药、胰岛素增敏剂、调脂药、保肝抗炎药物等，但尚没有循证医学验证的特效药物，也未有正式被审批直接用于NAFLD常规治疗的中西医药物。鉴于代谢综合征相关因素对NAFLD患者远期预后的影响，以及NAFLD本身就属于不断恶化的进程性疾病，因此，亟待开发适用NAFLD治疗的有效中西医药物应用于临床。

脂肪酸合酶(FAS)作为脂肪合成中最关键的酶，抑制FAS可以显著减少脂肪的合成代谢，因而抑制FAS是治疗肥胖和NAFLD的有效策略之一。与此同时，FAS抑制剂还具有其令人瞩目的抗癌作用，它能通过控制癌细胞增殖产生的脂肪酸来消灭癌细胞。脂肪酸是癌细胞的重要组成要素，FAS抑制剂会通过抑制产生脂肪酸的酶来控制脂肪酸的产生，从而抑制癌细胞的增殖和转移，进而消灭癌症。

已经报道的FAS抑制剂相对较少。上世纪只有一个已知的FAS抑制剂浅蓝菌素(Cerulenin)，但其分子中存在环氧结构，在体内不稳定，并且有很大的毒性，因此限制了其作为药物被广泛应用；2000年美国科学家报道了合成的没有表观毒性的C57，但后来发现其使用于外周时需要较大剂量而表现出明显的副作用，也限制了它的适用范围。功能的重要性以及可用种类的有限性使得开发FAS抑制剂有着巨大的市场前景，特别是从天然产物中开发FAS抑制剂一度成为国内外专家学者研究的热点。2002年，美国国家天然产物研究中心开始从植物中提取FAS抑制剂，从5种植物中提取到十几种具有活性的成分，可能由于单宁或其他因素非选择性的抑制作用，导致单体的活性均较粗提物活性差。FAS抑制剂可以作为治疗肥胖和肿瘤等顽固疾病的新型治疗剂，因此开发高效低毒的FAS抑制剂具有重大临床意义。

发明内容

本发明旨在提供桦木酸在作为脂肪酸合酶(FAS)制备相关药物中的用途。具体是通过高脂饮食喂养创建的疾病小鼠模型，全面细致观察了疾病小鼠在糖脂代谢方面的表型，具体探讨了桦木酸作为FAS抑制剂改善相关疾病的作用，为临床上与FAS相关的疾病的治疗提供了确实的证据，具有重要的科学价值和医学意义，同时也能为开发更多FAS抑制剂的中药活性成分提供宝贵的经验。

在本发明中，用高脂饮食诱导的肥胖小鼠作为疾病动物模型，该模型通过高脂饮食诱导从而使小鼠呈现肥胖状态，其肝脏呈现脂肪沉积变性、炎症等非酒精性脂肪肝的典型病理性改变，广泛用于疾病研究。本发明发现桦木酸可以用作制备治疗肥胖、非酒精性脂肪肝(NAFLD)以及癌症等与FAS相关疾病的药物。通过应用桦木酸处理的肥胖模型小鼠，具有显著的减重以及改善肝脏糖脂代谢作用。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

第一方面，本发明涉及一种桦木酸在作为脂肪酸合酶(FAS)抑制剂中的用途。

优选的，所述桦木酸是通过作为脂肪酸合酶(FAS)抑制剂从而用于制备治疗肥胖、非酒精性脂肪肝(NAFLD)以及癌症等以FAS为靶点的相关疾病药物中的一种或几种。

第二方面，本发明涉及一种桦木酸在制备预防或治疗以FAS为靶点的疾病的药物中的用途。

优选的，所述以FAS为靶点的疾病为肥胖。

优选的，所述以FAS为靶点的疾病为非酒精性脂肪肝(NAFLD)。

优选的，所述以FAS为靶点的疾病为癌症。

优选的，所述药物以桦木酸为活性成分，还包括药学上可接受的辅料或辅助性成分。

第三方面，本发明还涉及一种预防或治疗以FAS为靶点的疾病的药物制剂，所述药物制剂以桦木酸为活性成分，还包括药学上可接受的辅料或辅助性成分。

优选的，所述药物制剂中，桦木酸的含量为≥98wt％(用HPLC法或其他方法测定)，其应用剂量为1-5000mg/kg。更优选地，应用剂量为1-500mg/kg。

优选的，所述药物制剂的剂型为片剂、粉剂、颗粒剂、胶囊、口服液或缓释剂。

本发明的发明原理在于：桦木酸(Betulinic Acid，BA)是一种天然的五环三萜类化合物，存在于包括菊科植物云木香的根和白桦树皮中等很多植物中，具有很强的药理活性和广谱范围，并且安全性高。但桦木酸作为FAS抑制剂治疗与FAS相关疾病尚未有所报道。本发明运用含量≥98％的桦木酸(用HPLC法测定)，应用剂量为150mg/kg，将其加入高脂饲料中对小鼠进行喂养。旨在通过高脂饮食喂养创建疾病小鼠模型，阐明桦木酸的药理学作用靶点，为桦木酸治疗相关疾病提供确实的证据，具有重要的科学价值和医学意义，同时也能为开发更多FAS抑制剂的中药活性成分提供宝贵的经验，是一项具有巨大临床前景的应用发现。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明采用高脂喂养建模的肥胖C57小鼠作为研究对象，实验结果显示：给予桦木酸处理的高脂小鼠的FAS在基因水平和蛋白水平均明显下调，其FAS活性也明显下调，即桦木酸可以从表达和活性两方面同时抑制FAS。同时桦木酸处理的高脂小鼠体重明显减轻，其肝脏组织指标也有相当程度的改善。进而提供了桦木酸通过作为FAS抑制剂从而抑制高脂饮食诱导小鼠的肥胖进程，减少脂肪合成，改善肝脏脂质沉积，为肥胖和非酒精性脂肪肝以及癌症等以FAS为靶点的相关疾病的治疗提供了新的方向。

附图说明

图1是桦木酸的分子结构式；

图2是在相同条件下给予对照高脂饲料和含有桦木酸的高脂饲料喂食两个月的C57BL/6J的小鼠体重对比；其中，HFD代表高脂饮食对照组小鼠；HFD+BA代表含有桦木酸的高脂饮食实验组小鼠；

图3是对照高脂小鼠组和桦木酸组高脂小鼠肝脏甘油三酯水平；

图4是对照高脂小鼠组和桦木酸组高脂小鼠肝脏脂肪酸合酶(FAS)活性；

图5是对照高脂小鼠组和桦木酸组高脂小鼠肝脏脂肪酸合酶(FAS)基因表达；

图6是对照高脂小鼠组和桦木酸组高脂小鼠肝脏脂肪酸合酶(FAS)蛋白表达。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明作进一步说明：

实验动物：用于饮食诱导的肥胖模型的为6～8周龄，健康SPF级雄性，C57BL/6J的小鼠，购于上海斯莱克实验动物公司；环境温度为22±0.5℃，12小时/12小时明暗交替。高脂饲料和高脂加桦木酸饲料均由福贝世亨生物医药有限公司提供，其中高脂饲料热量组成为60％脂肪，20％碳水化合物，20％蛋白质；高脂加桦木酸饲料按照预试验小鼠体重与进食量的关系，将桦木酸充分混匀至上述普通饲料中，可保证每1kg小鼠体重进食约150mg的桦木酸。

实验数据用均数±标准误表示，桦木酸组高脂小鼠和对照高脂小鼠组对比，*P＜0.05，**p＜0.01，***p＜0.001，n＝10。

药物和试剂：桦木酸(HPLC法测定含量为98％)购自浙江天草公司(结构式见图1)；TG检测试剂盒购自上海科华；丙二酰辅酶A锂盐购自Sigma公司；乙酰辅酶A锂盐购自Sigma公司；烟酰胺腺嘌呤二核苷磷酸还原型购自Sigma公司；脂肪酸合酶(FAS)抗体购自Becton公司；热休克蛋白90(HSP90α/β)抗体购自Santa Cruz公司。

具体的，本发明运用6～8周龄，健康SPF级雄性，C57BL/6J的小鼠模型，将实验小鼠随机分为高脂对照组和高脂加桦木酸干预组，分别给予对照高脂饲料和含有桦木酸的高脂饲料喂食两个月，在此期间定期监测体重。其中桦木酸的含量为≥98％(用HPLC法测定)，应用剂量为150mg/kg。在处死小鼠后，对肥胖小鼠相关代谢指标进行了分子生物学分析，探讨桦木酸对肥胖机体代谢的作用以及作用机制。结果发现，桦木酸处理的肥胖小鼠组体重明显降低，肝脏组织脂质代谢明显改善；经过桦木酸处理的肥胖小鼠的FAS在量和质两方面都明显下调。因此，桦木酸可以作为FAS抑制剂，用作制备治疗与FAS相关疾病的药物。

实施例1

桦木酸对高脂饮食诱导的肥胖小鼠体重的影响：

经普通饲料适应性喂养一周后，将小鼠随机分为两组，每组十只，保证两组小鼠平均初始体重相同。分别给予高脂饲料和高脂加桦木酸饲料喂养两个月，每三天称量小鼠的体重。两组小鼠初始体重无差异，在给药第7天开始高脂小鼠和高脂加桦木酸小鼠的体重开始出现差异，高脂加桦木酸组体重低于高脂组(P＜0.05)，并且随时间变化差异逐渐增大，在给药20天后，高脂加桦木酸组体重明显低于高脂组(P＜0.01)，在给药一个月后，两组小鼠体重差值愈发加大(P＜0.001)(图2)。

实验结果显示，桦木酸能够显著抑制高脂饮食小鼠的体重增长，治疗肥胖。

实施例2

桦木酸对高脂小鼠肝脏组织的影响：

非酒精性脂肪肝(NAFLD)一般是由于肝内酯类沉积引起的，而甘油三酯是其中最重要的指标。因此在实验结束时取小鼠肝脏组织进行肝脏TG测定。

具体测定方法如下：首先进行组织匀浆，在1.5ml的EP管中加入500ul的5％的NP40，取出约30mg肝脏标本放在里面(记录具体重量)。在研磨仪上冰浴以45s*60HZ研磨两次制成匀浆。后将样品上清全部转移至1.5mL离心管。接着将1.5ml的EP管95度水浴5分钟(有白色沉淀形成)，室温放置10分钟；再95度水浴5分钟，再室温放置10分钟。最大转速13300g，离心2分钟，室温。离心后转移上清液约100ul到新的0.6ml的EP管内。运用甘油磷酸氧化酶法测TG。设置空白管三个，其中加入2μL双蒸水，设置校准管单个，其中中加入2μL校准品，样本管中加入2μL血清样本，每个酶标孔中加入125μL R1，混匀后37℃水浴5min；接着在各孔中加入62.5μL R2，混匀，37℃水浴5min。其中TG于主波长550nm，副波长660nm处比色，TC于主波长546nm，副波长660nm处比色。计算时用双蒸水校零，读取各管吸光度。计算公式：TG(mmol/L)＝(样本管吸光度-空白管吸光度)/(校准管吸光度-空白管吸光度)x2.26(校准品浓度)，TC(mmol/L)＝(样本管吸光度-空白管吸光度)/(校准管吸光度-空白管吸光度)x5.17(校准品浓度)。

与普通高脂小鼠相比，桦木酸组高脂小鼠肝脏甘油三酯(TG)水平显著下降，差异具有统计学意义(P＜0.01)(图3)。

实验结果显示，桦木酸可以减少肝脏酯类沉积，治疗非酒精性脂肪肝(NAFLD)。

实施例3

桦木酸对高脂小鼠的肝脏脂肪酸合酶(FAS)的表达和活性的影响：

脂肪酸合酶(FAS)作为脂肪合成中最关键的酶，抑制FAS可以显著减少脂肪的合成代谢，因而抑制FAS是治疗肥胖、NAFLD以及癌症等相关疾病的有效策略之一。因此发明人首先对小鼠肝脏中的FAS活性进行了检测。

肝脏组织FAS活性测定方法如下：运用紫外分光光度法。首先新鲜肝组织称重(按照组织质量(g)∶缓冲液体积(mL)为1∶5-10的比例)置于含8％蔗糖，1mmol/L EDTA(pH8.0)，和20mmol/L 2-巯基乙醇于0.1mol/L的磷酸钾缓冲液(pH 7.0)匀浆，3000g，4℃，离心10分钟；17000g，4℃，离心90分钟。立刻取10ul上清液的添加到80ul缓冲液(0.14mol/L磷酸钾缓冲液(pH7.0)，1.4mmol/L EDTA(pH8.0)，1.4mmol/L DTT，0.24mmol/L NADPH，0.1mmol/L乙酰辅酶A)，混匀。迅速添加10ul的1mmol/L的丙二酰辅酶A(启动反应)后混匀，在37℃，340nm紫外光吸收下测定吸光值，记录第30s和第90s时的吸光值，分别记录为A1和A2。ΔA＝A1-A2。其上清液蛋白质浓度用BCA法测定。最后通过NADPH的下降速率ΔA，用96孔板计算FAS活性。全反应方程式如下(该反应由FAS酶催化)∶乙酰CoA+7丙二酰CoA+14NADPH(340nm有吸收峰)+14H+→软脂酸(长链脂肪酸)+7CO2+6H2O+8CoASH+14NADP+(340nm无吸收峰)计算公式为FAS(U/mg protein)＝[(ΔA测定管-ΔA空白管)÷ε÷d×V反总×10^6]÷(Cpr×V样)÷T＝3.22×(ΔA测定管-ΔA空白管)÷Cpr。其中，ε表示NADPH摩尔消光系数，其值为6.22×10^3L/mol/cm；d表示96孔板光径，其值为0.5cm；V反总表示反应体系总体积，其值为200μL＝2×10^4L；Cpr表示上清液蛋白质浓度；W表示样本质量；V样表示加入反应体系中上清液体积，其值为20μL＝0.02mL；T表示反应时间，其值为1min。

经过桦木酸处理的肥胖小鼠体内肝脏中FAS活性有了很明显的下调(P＜0.05)(图4)。接着，在基因水平和蛋白水平上，发明人分别运用了实时定量PCR和Western blot实验来检测FAS的表达情况。发明人发现，无论是在基因还是在蛋白水平，FAS的表达都明显下调(P＜0.05)(图5，6)。

实验结果显示，桦木酸不仅可以直接抑制FAS的活性，也可以在分子水平包括基因水平和蛋白水平上抑制FAS的合成，即桦木酸可以作为FAS抑制剂，同时在质与量两方面调控脂肪的合成和转换。

综上所述，给予桦木酸处理的高脂小鼠组的体重明显减轻，肝脏组织指标也有相当程度的改善，脂肪合成中最关键基因FAS在基因水平和蛋白水平均明显下调，同时FAS活性也明显下调。说明桦木酸是作为FAS抑制剂从而发挥治疗肥胖、非酒精性脂肪肝以及癌症等与FAS相关疾病的作用，是一项具有巨大临床前景的应用发现。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (8)

1.一种桦木酸在作为FAS抑制剂中的用途。

2.一种桦木酸在制备预防或治疗以FAS为靶点的疾病的药物中的用途。

3.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，所述以FAS为靶点的疾病为肥胖。

4.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，所述以FAS为靶点的疾病为非酒精性脂肪肝。

5.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，所述以FAS为靶点的疾病为癌症。

6.一种预防或治疗以FAS为靶点的疾病的药物制剂，其特征在于，所述药物制剂以桦木酸为活性成分，还包括药学上可接受的辅料或辅助性成分。

7.根据权利要求6所述的药物制剂，其特征在于，所述药物制剂中，桦木酸的质量百分比含量为≥98％，其应用剂量为1-5000mg/kg。

8.根据权利要求6所述的药物制剂，其特征在于，所述药物制剂的剂型为片剂、粉剂、颗粒剂、胶囊、口服液或缓释剂。