发明内容
本发明要解决的技术问题是如何预防和/或治疗急进高原低压低氧环境导致的急性高原病。
为了解决上述技术问题,本发明首先提供了p38 MAPK通路抑制剂或其药学上可接受的盐、酯的新用途。
本发明提供了p38 MAPK通路抑制剂或其药学上可接受的盐、酯在制备预防和/或治疗急进高原低压低氧环境导致的高原病的药物中的应用。
进一步的,所述高原病为急性高原病。所述急性高原病是进入高原地区,人体短期内暴露于低压低氧环境后产生的各种病理性反应,是高原地区独有的常见病。由平原快速进入海拔3000m以上高原,或由高原进入海拔更高地区,在数小时或1~3天内发病。
更进一步的,所述高原病可包括有下列表现之一或一种以上者:1)具有头痛、头昏、恶心呕吐、记忆与思维能力减退、失眠、多梦、呼吸深大、频率增加、心动过速、心慌、气短、胸闷、胸痛、嗜睡、食欲减退、腹胀、手足发麻等症状,且经检查不能用其他原因解释者。评价症状的程度主要依据头痛和/或呕吐的程度(轻、中、重度),并结合其他症状。2)休息时仅表现轻度症状,如心慌、气短、胸闷、胸痛等,但活动后症状特别显著者。3)有下列体征者,如脉搏显著加快、血压轻度或中度升高(或降低),口唇和/或手指发绀,眼睑和/或面部浮肿等,且经吸氧,或适应1-2周,或转入低海拔区后上述症状或体征明显减轻或消失者。
本发明还提供了p38 MAPK通路抑制剂或其药学上可接受的盐、酯在制备预防和/或治疗急进高原低压低氧环境导致的心肌组织水肿和/或脑组织水肿的药物中的应用。
上述应用中,所述心肌组织水肿还包括其导致的心室收缩和/或舒张功能障碍、心力衰竭等急症,以及房室传导阻滞等恶性心律失常,造成的心源性猝死。
所述脑组织水肿还包括其导致的精神神经症状,如剧烈头痛、精神异常、神志恍惚、顽固恶心、呕吐、重度昏迷等。
本发明还提供了p38 MAPK通路抑制剂或其药学上可接受的盐、酯在制备减轻急进高原低压低氧环境导致的心肌组织和/或脑组织受损程度的药物中的应用。
上述应用中,所述心肌组织损伤可包括暴发性心肌炎和急性心肌炎。
本发明还提供了p38 MAPK通路抑制剂或其药学上可接受的盐、酯在下调急进高原低压低氧环境下的心肌组织中的水通道蛋白基因AQP1表达水平和/或miR-144-3p基因表达水平中的应用。
本发明还提供了p38 MAPK通路抑制剂或其药学上可接受的盐、酯在制备下调急进高原低压低氧环境下的心肌组织中的水通道蛋白基因AQP1表达水平和/或miR-144-3p基因表达水平的药物中的应用。
本发明还提供了p38 MAPK通路抑制剂或其药学上可接受的盐、酯在下调急进高原低压低氧环境下的脑组织中的水通道蛋白基因AQP1和/或AQP4表达水平中的应用。
本发明还提供了p38 MAPK通路抑制剂或其药学上可接受的盐、酯在制备下调急进高原低压低氧环境下的脑组织中的水通道蛋白基因AQP1和/或AQP4表达水平的药物中的应用。
上述应用中,所述表达水平为mRNA表达水平。
上述应用中,所述心肌组织为哺乳动物心肌组织;
所述脑组织为哺乳动物脑组织。
所述哺乳动物包括人类。
以p38 MAPK通路抑制剂或其药学上可接受的盐、酯为活性成分在制备预防和/或治疗急进高原低压低氧环境导致的高原病的药物中的应用或在制备预防和/或治疗急进高原低压低氧环境导致的心肌组织水肿和/或脑组织水肿的药物中的应用或在制备减轻急进高原低压低氧环境导致的心肌组织和/或脑组织受损程度的药物中的应用也均属于本发明的保护范围。
需要的时候,在上述药物中还可以加入一种或多种药学上可接受的载体;所述载体包括药学领域常规的稀释剂、赋形剂、填充剂、粘合剂、湿润剂、崩解剂、吸收促进剂、表面活性剂、吸附载体、润滑剂等。
上述药物可以制成注射液、片剂、粉剂、颗粒剂、胶囊、口服液、膏剂、霜剂等多种形式;上述各种剂型的药物均可以按照药学领域的常规方法制备。
上述药物可通过注射、喷射、滴鼻、滴眼、渗透、吸收、物理或化学介导的方法导入机体如肌肉、皮内、皮下、静脉、粘膜组织;或是被其他物质混合或包裹后导入机体。
上述应用中,所述p38 MAPK通路抑制剂可为现有技术中常见的用于抑制p38 MAPK信号传导途径的抑制剂。在本发明的一个具体实施例中,所述p38 MAPK通路抑制剂为SB203580。
所述SB203580的别名为RWJ 64809,分子式为C21H16FN3OS,CAS为152121-47-6,结构式如式I所示。
水通道蛋白AQP4作为靶点在开发或筛选预防和/或治疗急进高原低压低氧环境导致的高原病的药物中的应用或水通道蛋白AQP4作为靶点在开发或筛选预防和/或治疗急进高原低压低氧环境导致的脑组织水肿的药物中的应用或水通道蛋白AQP4作为靶点在开发或筛选减轻急进高原低压低氧环境导致的脑组织受损程度的药物中的应用也均属于本发明的保护范围。
抑制或降低水通道蛋白AQP4表达量和/或活性的物质在制备预防和/或治疗急进高原低压低氧环境导致的高原病的药物中的应用或抑制或降低水通道蛋白AQP4表达量和/或活性的物质在制备预防和/或治疗急进高原低压低氧环境导致的脑组织水肿的药物中的应用或抑制或降低水通道蛋白AQP4表达量和/或活性的物质在制备减轻急进高原低压低氧环境导致的脑组织受损程度的药物中的应用也均属于本发明的保护范围。
抑制或沉默水通道蛋白基因AQP4表达的物质在制备预防和/或治疗急进高原低压低氧环境导致的高原病的药物中的应用或抑制或沉默水通道蛋白基因AQP4表达的物质在制备预防和/或治疗急进高原低压低氧环境导致的脑组织水肿的药物中的应用或抑制或沉默水通道蛋白基因AQP4表达的物质在制备减轻急进高原低压低氧环境导致的脑组织受损程度的药物中的应用也均属于本发明的保护范围。
本发明运用综合实验舱模拟海拔7000m高原环境,观察了SB203580对于急进高原后高原低压低氧环境所致大鼠心肌水肿、脑水肿的保护作用,并探索了相关机制。实验结果表明,SB203580可减少高原低压低氧大鼠心肌组织的含水量,减轻急进高原低压低氧环境导致的大鼠心肌组织和/或脑组织受损程度,抑制高原低压低氧大鼠心肌和脑组织中AQP1mRNA表达水平,抑制大鼠脑组织中AQP4 mRNA表达水平,抑制心肌组织中miR-144-3p表达水平。说明SB203580具有防治高原低压低氧所致的脑水肿和心肌水肿的作用。本发明的化合物SB203580对急进高原低压低氧环境下产生的高原病,尤其是对急进高原低压低氧环境下产生的脑水肿、心肌水肿具有显著的治疗效果,可开发成防治高原低压低氧环境产生的高原病的药物。
具体实施方式
以下的实施例便于更好地理解本发明,但并不限定本发明。下述实施例中的实验方法,如无特殊说明,均为常规方法。下述实施例中所用的试验材料,如无特殊说明,均为自常规生化试剂商店购买得到的。以下实施例中的定量试验,均设置三次重复实验,结果取平均值。
下述实施例中的六周龄SPF级SD大鼠,体重200±20g,雄性,购自北京维通利华实验动物技术有限公司。许可证号SCXK(京)2016-0006。所有动物实验均通过伦理委员会审核。
实施例1、SB203580在制备防治急进高原导致的高原病的药物中的应用
一、实验材料与方法
1、实验材料:六周龄SPF级SD大鼠,体重200±20g,雄性。
2、实验分组:采用随机数字表法将SD大鼠随机分为高原低氧实验组、SB203580干预组和常压常氧对照组。每组18只动物。各组处理方法分别如下:
高原低氧实验组(简称低氧组或HH组):应用实验舱(贵州风雷航空军械有限责任公司)模拟高原低压低氧条件。将SD大鼠置于实验舱内进行高原低压低氧处理7天。实验舱参数设定:模拟海拔高度7000m,升降速度10m/s,舱内压力56kpa,舱内氧气压力8.6kpa,舱内温度22.8℃,舱内湿度24%RH。实验舱运行时间23h/日,昼夜比12h/12h。每日上午开仓1小时更换饲料、饮用水和垫料。
SB203580干预组(简称SB203580组):应用实验舱(贵州风雷航空军械有限责任公司)模拟高原低压低氧条件。将SD大鼠置于实验舱内进行高原低压低氧处理7天。实验舱参数设定:模拟海拔高度7000m,升降速度10m/s,舱内压力56kpa,舱内氧气压力8.6kpa,舱内温度22.8℃,舱内湿度24%RH。实验舱运行时间23h/日,昼夜比12h/12h,每日上午开仓1小时更换饲料、饮用水和垫料。将SB203580(购自sigma公司)溶于DMSO(购自sigma公司)中,配制成浓度为20mM的SB203580储备液。按照10mg/kg/d剂量在每日开仓时进行大鼠腹腔注射,连续腹腔注射7天。
常压常氧对照组(简称对照组或con组):常压常氧对照组大鼠置于实验舱外,处理等同于实验组大鼠。
3、实验方法:三组动物完成实验出舱后采用断颈法处死,摘取完整心脏及脑组织进行HE染色观察组织病理学变化。采用干湿重法测定脑组织和心肌组织含水量。采用Real-time PCR检测脑组织和心肌组织水通道蛋白1(aquaporin1,AQP1)、水通道蛋白4(aquaporin4,AQP4)mRNA表达水平以及心肌组织miR-144-3p表达水平。
心肌组织含水量检测方法的具体步骤如下:各组动物麻醉处死后,剖开胸腔,无菌条件下取出心脏,4℃生理氯化钠溶液漂洗,滤纸吸干后,用电子天平称心脏湿质量后,置80℃恒温干燥箱烘干48h至恒质量,称心脏干质量,按照如下公式计算心肌组织含水量:心肌组织含水量={(心脏湿重-心脏干重)/心脏湿重}×100%。
脑组织含水量检测方法的具体步骤如下:快速剥取完整大脑,滤纸吸去表面的血迹,取左半侧脑组织于称量瓶中,精密称重后置80℃恒温干燥箱烘干48h至恒质量,按Elliot公式计算脑组织含水量,脑组织含水量(%)={(脑组织湿重量-脑组织干重量)/脑组织湿重量}×100%。
脑组织和心肌组织病理检测方法的具体步骤如下:各组动物麻醉处死后,剖开胸腔,无菌条件下取出心脏。4℃条件下PBS溶液漂洗,滤纸吸干。取大脑组织沿冠状面取厚度约2mm的脑组织块。组织脏器用40mL/L多聚甲醛溶液固定24h,常规脱水,石蜡包埋,连续切5片,片厚约4μm,HE染色,中性树胶封片,光镜下观察脑组织和心肌组织病理学变化。
real time PCR检测心肌组织和脑组织AQP1和AQP4 mRNA表达水平的具体步骤如下:取各组大鼠的心肌组织和脑组织标本各100mg,采用Trizol法提取组织总RNA。通过Reverse Transcription Kit将RNA逆转录为cDNA,使用荧光定量PCR试剂盒对心肌组织和脑组织中的AQP1 mRNA、AQP4 mRNA进行测定。检测总体系为25μl(其中上下游引物各0.5μl、Premix 12.5μl、cDNA模板2μl、ddH2O 9.5μl)。PCR程序参照试剂盒中提供的两步法检测:95℃30s,95℃5s,60℃30s,共40个循环。各组实验独立重复3次。以β-actin作为内参基因,采用2-ΔΔCt法计算mRNA相对表达量,引物由上海生工合成。各基因扩增的上下游引物序列如下:
AQP1上游引物:5’-GCCAGCGAGTTCAAGAAG-3’;
AQP1下游引物:5’-TCCACCACCCTGTTGCTGTA-3’。
AQP4上游引物:5'-TTGGACCAATCATAGGCGC-3';
AQP4下游引物:5'-GGTCAATGTCGATCACATGC-3'。
β-actin上游引物:5'-TTCGCGGGCGACGATGC-3';
β-actin下游引物:5'-CGAAGTCCAGGGCGAC-3'。
其中,AQP1上游引物和AQP1下游引物扩增产物大小为230bp;AQP4上游引物和AQP4下游引物扩增产物大小为255bp;β-actin上游引物和β-actin下游引物扩增产物大小为310bp。
心肌组织miR-144-3p表达水平的real-time PCR检测具体步骤如下:取各组大鼠的心肌组织标本100mg,采用Trizol法提取组织总RNA。应用反转录试剂盒Mir-X
TM miRNAsFirst-StrandSynthesis Kit将待测RNA反转录成cDNA。采用SYBR
qPCR PremixKit试剂盒和7500定量PCR仪进行PCR反应。PCR反应条件:95℃10s,95℃5s,65℃20s,共40个循环。采用2
-ΔΔCt法计算miRNA相对表达水平,其中ΔCt=Ct目的基因-Ct内参基因。各组实验独立重复3次。以cel-miR-39为内参基因,miRNA特异性引物由广州锐博公司合成。引物序列如下:
rno-miR-144-3p:
茎环引物:CTCAACTGGTGTCGTGGAGTCGGCAATTCAGTTGAGCACTTACAG;
上游引物:5'-TCGGCAGGTACAGTATAGATG-3';
下游引物:5'-CTCAACTGGTGTCGTGGA-3';
Cel-miR-39:
茎环引物:
TCGTATCCAGTGCAGGGTCCGAGGTATTCGCACTGGATACGCCAAGCT;
上游引物:5'-AGTGCACGGTCCGAGGTATT-3';
下游引物:5'-CGGGTGTAAATCAGCTTGGT-3'。
统计学方法如下:采用Spss17.0统计软件进行分析。计量资料以均数±标准差(X±S)表示,进行正态分布和方差齐性检验。多组间比较采用单因素方差分析,两组间差异采用独立样本t检验。以p<0.05定义为差异具有统计学意义。
二、实验结果
1、大鼠心肌组织和脑组织含水量检测结果
大鼠心肌组织和脑组织含水量检测结果如图1、表1和表2所示。
与对照组比较,低氧组和SB203580组大鼠心肌组织含水量均升高(p<0.05)。与低氧组比较,SB203580组心肌组织含水量降低(P<0.05)。说明SB203580可减轻高原低压低氧导致的心肌组织水肿。
与对照组比较,低氧组大鼠脑组织含水量升高(p<0.05),SB203580组大鼠脑组织含水量未见显著升高(P>0.05)。与低氧组比较,SB203580组脑组织含水量降低(P<0.05)。说明SB203580可减轻高原低压低氧导致的脑组织水肿。
表1.心肌组织含水量检测结果
表2.脑组织含水量检测结果
2、大鼠心肌组织和脑组织病理变化
大鼠心肌组织和脑组织HE病理切片结果如图2所示。
图2A为大鼠心肌组织HE病理切片结果(从左至右依次为con组、HH组和SB203580组)。图2B为大鼠脑组织HE病理切片结果(从左至右依次为con组、HH组和SB203580组)。
对照组:大鼠心肌细胞界限清楚,粉红色,可见肌原纤维和横纹,胞核清晰。脑组织未见异常。
低氧组:大鼠心肌灶状变性,肌束稀疏。脑组织可见神经元变性,血管周围间隙增宽,水肿软化灶。
SB203580组:偶可见大鼠心肌灶状变性。脑组织未见异常改变。
病理切片显示,SB203580可防治高原低压低氧导致的心肌组织损伤和脑组织损伤。
3、大鼠心肌组织和脑组织AQP1 mRNA检测结果
大鼠心肌组织和脑组织AQP1 mRNA检测结果如图3、表3和表4所示。
与对照组比较,低氧组大鼠心肌组织AQP1 mRNA表达水平显著升高(p<0.01),SB203580组大鼠心肌组织AQP1 mRNA表达水平未见显著变化(P>0.05)。与低氧组比较,SB203580组大鼠心肌组织AQP1 mRNA表达水平降低(P<0.01)。说明SB203580可降低高原低压低氧导致的心肌组织AQP1 mRNA表达水平。
与对照组比较,低氧组大鼠脑组织AQP1 mRNA表达水平显著升高(p<0.01),SB203580组大鼠脑组织AQP1 mRNA表达水平未见显著变化(P>0.05)。与低氧组比较,SB203580组大鼠脑组织AQP1 mRNA表达水平降低(P<0.01)。说明SB203580可降低高原低压低氧导致的脑组织AQP1 mRNA表达水平。
表3.大鼠心肌组织AQP1 mRNA检测结果
表4.大鼠脑组织AQP1 mRNA检测结果
4、大鼠心肌组织和脑组织AQP4 mRNA检测结果
大鼠心肌组织、脑组织AQP4 mRNA检测结果如图4、表5和表6所示。
与对照组比较,低氧组大鼠心肌组织和SB203580组大鼠心肌组织AQP4 mRNA表达水平均升高,但无统计学意义(p>0.05)。与低氧组比较,SB203580组大鼠心肌组织AQP4mRNA表达水平降低,但无统计学意义(P>0.05)。说明SB203580对于心肌组织AQP4 mRNA表达水平无显著影响。
与对照组比较,低氧组大鼠脑组织AQP4 mRNA表达水平显著升高(p<0.01),SB203580组大鼠脑组织AQP4 mRNA表达水平未见显著变化(P>0.05)。与低氧组比较,SB203580组大鼠脑组织AQP4 mRNA表达水平显著降低(P<0.01)。说明SB203580可降低高原低压低氧导致的脑组织AQP4 mRNA表达水平。
表5.大鼠心肌组织AQP4 mRNA检测结果
表6.大鼠脑组织AQP4 mRNA检测结果
5、大鼠心肌组织miR-144-3p检测结果
大鼠心肌组织miR-144-3p检测结果如图5和表7所示。与对照组比较,低氧组大鼠心肌组织miR-144-3p表达水平显著升高(p<0.01),SB203580组大鼠心肌组织miR-144-3p表达水平未见显著变化(P>0.05)。与低氧组比较,SB203580组大鼠心肌组织miR-144-3p表达水平显著降低(P<0.05)。说明SB203580可降低高原低压低氧导致的心肌组织miR-144-3p表达水平。
表7.大鼠心肌组织miR-144-3p检测结果
上述结果表明,与常压常氧对照组相比,低氧组大鼠心肌组织AQP1 mRNA的表达水平显著增高且伴心肌水肿。与低氧组相比,SB203580组大鼠心肌组织AQP1 mRNA的表达水平降低且伴含水量减少。说明SB203580可抑制心肌组织MAPK信号通路激活,下调心肌组织AQP1表达水平,从而减少心肌组织含水量。
与常压常氧对照组相比,低氧组大鼠脑组织AQP1和AQP4 mRNA的表达水平显著增高且伴脑含水量增加。与低氧组相比,SB203580组大鼠脑组织AQP1和AQP4 mRNA的表达水平降低且伴脑含水量减少。说明SB203580可抑制脑组织MAPK信号通路激活,下调脑组织AQP1和AQP4表达水平,从而减少组织脑含水量。
与常压常氧对照组比较,低氧组大鼠心肌组织miR-144-3p表达水平显著升高,SB203580组大鼠心肌组织miR-144-3p表达水平未见显著变化。与低氧组比较,SB203580组大鼠心肌组织miR-144-3p表达水平显著降低。说明SB203580抑制心肌组织MAPK信号通路激活,降低高原低压低氧导致的心肌组织miR-144-3p表达水平。
综上所述,SB203580可以抑制急进高原低压低氧环境大鼠心肌组织AQP1表达水平及心肌水肿形成,抑制急进高原低压低氧环境大鼠脑组织AQP1和AQP4表达水平及脑水肿形成。其作用机制可能与抑制MAPK信号通路激活、降低下游AQP1和AQP4的表达水平、调控AQP1/miR-144-3p表达与细胞水转运相关。本发明小分子化合物SB203580可开发成防治高原低压低氧环境产生的高原病的药物,防治急进高原低压低氧环境下产生的高原病,尤其是高原环境产生的脑水肿和心肌水肿。