CN108771682A - 桦木酸促进脂肪酸氧化的应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种桦木酸促进脂肪酸氧化的应用；具体涉及桦木酸在制备预防或治疗与脂肪酸氧化相关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与脂肪酸氧化相关的基因水平在不同组织均明显上调，其血清中β‑羟基丁酸(β‑OHB)含量也明显上调，即桦木酸可以促进脂肪酸氧化。同时桦木酸处理的高脂小鼠体重明显减轻。本发明为桦木酸治疗肥胖、非酒精性脂肪肝(NAFLD)以及与脂肪酸氧化相关的其他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通过促进脂肪酸氧化治疗相关疾病的天然药物活性成分提供宝贵的经验。

Description

桦木酸促进脂肪酸氧化的应用

技术领域

本发明属于医药制备领域，特别涉及一种桦木酸通过促进脂肪酸氧化制备相关药物的用途。

背景技术

世界卫生组织在2014年发布的全球肥胖问题报告指出，如今肥胖在全球呈现流行趋势，每年至少有280万人的死亡可归咎于超重或肥胖。成人超重和肥胖最常用的衡量指标是身体质量指数(BMI)，按公斤计算的体重除以按米计算的身高的平方(kg/m^2)。“超重”为身体质量指数≥25，“肥胖”为身体质量指数≥30。发表在柳叶刀2016年的研究收集了从1975～2014的数据，并提供了成年人体重指数BMI趋势全图。在过去的40多年，全球的肥胖人数有一个爆发式增长：1975年仅为1亿5百万，到2014年上升至6亿4千1百万，而中国的肥胖人数居全球首位。中国人肥胖率为12％左右，且增长的速度非常快，特别是在青少年中间增长的速度比较快。因此，肥胖症是21世纪最严重的公共卫生挑战之一，这是一个全球性问题。肥胖是导致发生2型糖尿病，血脂紊乱，非酒精性脂肪肝，心血管疾病等一系列疾病的重要危险因素，并且过度肥胖还会增加一些癌症的发生风险，肥胖已严重影响人类健康和生活质量。

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。

脂肪酸氧化(Fatty Acid Oxidation)是指油脂水解产生的甘油和脂肪酸在供氧充足的条件下，可氧化分解生成CO2和H2O，并释放出大量能量供机体利用，在体内脂肪酸氧化以肝和肌肉最为活跃。脂肪酸的最主要的氧化形式是β-氧化，其中肝和肌肉是进行脂肪酸氧化最活跃的组织，此过程可概括为活化、转移、β氧化及最后经三羧酸循环被彻底氧化生成CO2和H2O并释放能量几阶段。脂肪酸β-氧化具有很重要的生理意义，是体内脂肪酸分解的主要途径，脂肪酸氧化可以供应机体所需要的大量能量，脂肪酸氧化时释放出来的能量约有40％为机体利用合成高能化合物，其余60％以热的形式释出。

在肝脏中，脂肪酸经β-氧化作用生成乙酰CoA。2分子乙酰CoA可缩合生成乙酰乙酸。乙酰乙酸可脱羧生成丙酮，也可还原生成β-羟丁酸(β-OHB)。其中乙酰乙酸、β-羟基丁酸和丙酮总称为酮体。因此血清中β-羟基丁酸的含量可以用来代表脂肪酸氧化的程度，即血清中β-羟基丁酸含量越多，脂肪酸氧化程度越高。在临床上，β-羟基丁酸的检测多用于确诊糖尿病酮症酸中毒。酮症酸中毒是糖尿病的急性并发症之一，是由于体内胰岛素严重不足，血糖异常升高所致。当患者胰岛素严重缺乏时，糖代谢紊乱急剧加重，这时机体不能利用葡萄糖，只好动用脂肪供能，而脂肪燃烧不完全，出现继发性脂肪代谢严重紊乱。脂肪分解加速，生成大量脂肪酸，脂肪酸涌进肝脏，但不能彻底氧化，酮体生成增多，超过了组织所能利用的程度时，在血循环中浓度显著升高，出现酮血症。血浆中β-羟基丁酸和乙酰乙酸大量增加，β-羟基丁酸为强有机酸，其在酮体中含量最大，约占酮体总量的70％，这会使血浆pH降低到7.3～6.8，CO2结合力也明显降低，表现为代谢性酸中毒，发生酮症酸中毒。

综上，可以血清中β-羟基丁酸的含量代表脂肪酸氧化的程度，即血清中β-羟基丁酸含量越多，脂肪酸氧化程度越高。

肥胖的治疗方式的主要包括以下几种。1.食欲抑制剂：作用于中枢神经系统，主要通过下丘脑调节摄食的神经递质如儿茶酚胺、血清素能通路等发挥作用。包括拟儿茶酚胺类制剂，如苯丁胺；拟血清素制剂，如氟西汀；复合拟血清素制剂和拟儿茶酚胺，如西布曲明(Sibutramine)。实际应用中，由于该类药物选择性的问题，药物应用的实际情况差异很大。如氟西汀短期应用的大部分人降低了体重，而长期应用有6.8％的人体重增加，且不良反应严重。历史上曾发生过芬氟拉明及衍生物导致原发性肺动脉高压(primary pulmonaryhypertension，PPH)的严重事件。因此，在目前对5-HT抑制食欲机制尚未完全阐明以及相关药物不良反应较多的情况下，应该特别谨慎的研发该类食欲抑制剂。西布曲明是最近出现的一个新型食欲抑制剂，它在1998年经FDA批准在美国上市，我国药监局也在1999年批准对其进行临床试验。该药选择性抑制5-HT和NE的重摄取，副作用较以往药物来说明显减少，但考虑到5-HT神经元在体内的复杂性和肥胖机制的多因素性，对该类药物疗效的确切评价，以及长期毒性的鉴别判断仍需时日。2.代谢增强剂：肾上腺素受体激动剂，可促进生热，从而增加能量消耗，但其效应仍在研究中。甲状腺素和生长激素已不主张应用。3.减少肠道脂肪吸收的药物。主要是脂肪酶抑制剂奥利司他。但该类药物可使脂溶性维生素吸收降低，排便异常，且身体质量指数(BMI)下降并不显著。4.手术治疗。目前广泛开展的减重手术主要包括胃旁路和胃袖状切除术。前者涉及到消化道改道，食物不经过胃，直接进入小肠，会引起一系列消化吸收功能的变化。后者是把胃做纵行切除，消化道连续性仍然存在。但由于手术后需要较长时间流质饮食，同样也会存在营养不足的问题。所以减重手术后必定会存在不同程度的营养缺陷。目前获准临床应用的只有奥利司他和西布曲明。对于可以增加机体代谢方面的药物还没有应用于临床治疗的。肥胖是由于长期的能量摄入大于能量消耗所产生，因此肥胖的治疗必须在控制能量摄入即减少脂肪合成的同时，有效地增加能量的消耗。

因此，通过促进脂肪酸氧化增加机体的能量消耗是一种有效而持续减轻体重的治疗方式。

同样的，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。

因此，通过促进肝脏脂肪酸氧化从而减少肝脏脂质的过度沉积就可以对NAFLD的治疗产生积极作用。

综上，促进脂肪酸氧化可为治疗肥胖和NAFLD等与脂肪酸氧化相关的疾病提供新的途径，对此相关的研究有望为肥胖和NAFLD的治疗提供新的靶点。然而目前已经报道的安全有效的促进脂肪酸氧化的生物活性物质相对较少，因此开发高效、低毒、性能更稳定的可以通过促进脂肪酸氧化治疗相关疾病的药物成为当前该领域研究的热点，具有重大的临床意义。

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。但桦木酸可以通过促进脂肪酸氧化治疗相关疾病尚未有所报道。

发明内容

本发明旨在提供桦木酸促进脂肪酸氧化的应用；具体是提供桦木酸通过促进脂肪酸氧化制备相关药物中的用途。本发明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脂肪氧化代谢方面的表型，具体探讨了桦木酸通过促进脂肪酸氧化治疗相关疾病的作用，为临床上与脂肪酸氧化相关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促进脂肪酸氧化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，高脂饮食喂饲能够模拟人体由于过度营养的生活方式引发肥胖这样一个自然进程，是非常好的研究肥胖的小鼠模型。同时肥胖小鼠肝脏呈现脂肪沉积变性、炎症等NAFLD的典型病理性改变，广泛用于NAFLD相关疾病研究。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)以及与脂肪酸氧化相关疾病的药物。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脂肪代谢作用。

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制备预防或治疗与脂肪酸氧化相关疾病的药物中的用途。

优选的，所述桦木酸是通过促进脂肪酸氧化从而用于预防或治疗与脂肪酸氧化相关疾病。

优选的，所述疾病为肥胖。

优选的，所述疾病为非酒精性脂肪肝(NAFLD)。

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。

第二方面，本发明还涉及一种桦木酸在制备预防或治疗以促进脂肪酸氧化为靶点的药物中的用途。

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与脂肪酸氧化相关的疾病的药物制剂，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。但桦木酸通过促进脂肪酸氧化治疗与脂肪酸氧化相关的疾病尚未有所报道。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通过促进脂肪酸氧化来治疗疾病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与脂肪酸氧化相关的基因水平在不同组织均明显上调，其血清中β-羟基丁酸(β-OHB)含量也明显上调，即桦木酸可以促进脂肪酸氧化。同时桦木酸处理的高脂小鼠体重明显减轻；进而提供了桦木酸通过促进脂肪酸氧化从而抑制高脂饮食诱导小鼠的肥胖进程，减少脂质沉积，为肥胖和NAFLD以及与脂肪酸氧化相关的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；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是对照组高脂小鼠和桦木酸组高脂小鼠肝脏(Liver)，皮下白色脂肪(Iwat)，内脏白色脂肪(Ewat)的丙酮酸脱氢酶激酶4(PDK4)基因表达水平；

图4是对照组高脂小鼠和桦木酸组高脂小鼠血清β-羟基丁酸水平。

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)；小鼠血清β-羟基丁酸(β-OHB)酶联免疫检测试剂盒购自南京建成生物工程研究所。

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，对肥胖小鼠氧化相关代谢指标进行了分子生物学分析，探讨桦木酸在通过促进脂肪酸氧化在治疗肥胖、NAFLD以及相关疾病中的作用。结果发现，桦木酸处理的肥胖小鼠组体重明显降低；经过桦木酸处理的肥胖小鼠的肝脏组织，皮下白色脂肪组织，内脏白色脂肪组织的与脂肪酸氧化相关的关键基因水平均明显上调，与脂肪酸氧化相关的血清β-羟基丁酸水平也显著上升。因此，桦木酸可以通过促进脂肪酸氧化，用作制备治疗与脂肪酸氧化相关疾病的药物。

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

桦木酸对高脂小鼠的肝脏组织、皮下白色脂肪组织和内脏白色脂肪组织的与脂肪酸氧化相关的关键基因水平的影响：

实验结束前一天，小鼠饥饿16小时。次日上午9点摘眼球取血并收集，留备后续相关血清指标的的测量。对小鼠进行颈椎脱臼处死。相应组织块从小鼠中取出后放入1.5ml冻存管以及多聚甲醛中固定组织，组织管于液氮中短暂保存，之后整理入-80℃冰箱贮存直到用于后续实验。首先发明者运用了实时定量PCR检测脂肪酸氧化关键基因丙酮酸脱氢酶激酶4(PDK4)的表达情况。

丙酮酸脱氢酶激酶4(PDK4)是葡萄糖与游离脂肪酸(FFA)之间转化的关键酶，在氧化型肌肉、肝、心、肾等具有高度脂肪酸氧化能力和高水平表达脂质氧化转录因子的组织中高表达。PDK4基因上调可以通过磷酸化丙酮酸脱氢酶复合体(PDC)，抑制丙酮酸脱羧生成乙酰CoA和CO2，脂肪酸氧化增多，从而在糖酵解、三羧酸循环以及ATP的形成等生理进程中发挥重要作用。因而提高PDK4水平是治疗肥胖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组织、皮下脂肪组织、内脏脂肪组织中的mRNA进行了PDK4基因水平的检测。

经过桦木酸处理的肥胖小鼠，其体内肝脏组织、皮下白色脂肪组织以及内脏白色脂方组织中PDK4基因水平均有了很明显的上调(P＜0.01)(图3)。

实验结果显示，桦木酸可以在分子水平上调脂肪酸氧化标志基因PDK4，即桦木酸可以促进脂肪酸氧化。

实施例3

桦木酸对高脂小鼠的血清β-羟基丁酸的影响：

发明人运用ELISA检测了高脂对照组和高脂加桦木酸干预组小鼠的血清β-羟基丁酸含量。结果发现桦木酸组高脂小鼠比普通高脂小鼠的β-羟基丁酸的含量明显升高(P＜0.05)(图4)。

实验结果显示，桦木酸干预组小鼠脂肪酸氧化增多，即桦木酸可以促进脂肪酸氧化，这也与实施例2结果一致。

综上所述，给予桦木酸处理的高脂小鼠组的体重明显减轻，脂肪酸氧化中的关键基因PDK4在不同组织中均呈现明显上调，同时血清中β-羟基丁酸水平也明显上升。说明桦木酸可以通过促进脂肪酸氧化从而发挥治疗肥胖、NAFLD以及与脂肪酸氧化相关疾病的作用，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 (7)

1.一种桦木酸在制备预防或治疗与脂肪酸氧化相关疾病的药物中的用途。

2.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，桦木酸通过促进脂肪酸氧化来治疗所述疾病。

3.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，所述疾病为肥胖。

4.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，所述疾病为非酒精性脂肪肝(NAFLD)。

5.一种预防或治疗与脂肪酸氧化相关的疾病的药物制剂，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。

6.根据权利要求5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。

7.根据权利要求5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。