CN109875992B

CN109875992B - 佛司可林及其衍生物在制备抗肺纤维化药物中的应用

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Publication number: CN109875992B
Application number: CN201910214357.2A
Authority: CN
Inventors: 杨为民; 张旋; 肖创; 邹澄; 李鲜; 王应霞; 陈骋; 王永艳; 龙淑英; 彭琦琪; 翁稚颖; 陈晨
Original assignee: Kunming Medical University
Current assignee: Shureli Biopharma Co ltd
Priority date: 2019-03-20
Filing date: 2019-03-20
Publication date: 2020-11-24
Anticipated expiration: 2039-03-20
Also published as: CN109875992A

Abstract

本发明公开了佛司可林(FSK)及其衍生物异佛司可林(ISOF)、去乙酰佛司可林(DFSK)在制备防治肺纤维化的药物或保健品中的用途。FSK、ISOF、DFSK是从药用植物毛喉鞘蕊花中分离到的二萜类化合物。FSK和DFSK能明显降低百草枯诱导的肺纤维化小鼠肺炎症反应和纤维化程度，降低肺组织羟脯氨酸含量，改善小鼠肺功能；ISOF能明显降低博莱霉素诱导的肺纤维化小鼠肺组织中羟脯氨酸含量，减轻肺组织胶原纤维沉积，下调促纤维化因子的表达，降低支气管肺泡灌洗液中炎症细胞因子水平。实验结果证明FSK及其衍生物ISOF、DFSK具有作为防治肺纤维化的药物新用途。

Description

佛司可林及其衍生物在制备抗肺纤维化药物中的应用

技术领域

本发明属于肺部疾病的治疗药物领域，尤其涉及一种二萜类化合物--佛司可林及其衍生物在制备抗肺纤维化的药物或保健品中的应用。

背景技术

肺纤维化(pulmonary fibrosis)是一种以纤维化及肺实质重塑为特征的渐进性疾病，其发病率呈不断上升趋势，临床表现为进行性呼吸困难并伴有刺激性干咳，肺功能为限制性通气障碍，病情一般持续恶化，最终因呼吸衰竭而死亡。肺成纤维细胞过度增殖、转分化为肌成纤维母细胞，分泌大量胶原和基质沉积是肺纤维化的重要特征，目前尚无有效的治疗方法。

佛司可林(forskolin，FSK)及其衍生物异佛司可林(isoforskolin，ISOF)、去乙酰佛司可林(deacetylforskolin，DFSK)是从药用植物毛喉鞘蕊花(Coleus forskolin)中提取分离得到的二萜类化合物，其结构式如下式所示：

FSK、ISOF和DFSK均为腺苷酸环化酶(AC)的激动剂。FSK具有影响细胞增殖和分化、抗肿瘤、神经保护、免疫调节等广泛的生物学活性，临床上主要用于青光眼、哮喘、肥胖、高血压、白血病等方面的治疗。目前，尚未见文献报道FSK及其衍生物具有防治肺纤维化的功效及其在治疗肺纤维化药物中的应用。

发明内容

本发明提供了二萜类化合物佛司可林(FSK)及其衍生物异佛司可林(ISOF)、去乙酰佛司可林(DFSK)在制备防治肺纤维化的药物或保健品中的应用。所述药物包括佛司可林及其衍生物以及药学上可接受的载体。可以为口服剂、注射剂或吸入剂。

本发明在百草枯、博莱霉素诱导小鼠肺纤维化两种动物模型上，通过口服灌胃给药FSK、ISOF或DFSK进行实验研究，证明FSK及其衍生物对百草枯和博莱霉素诱导的肺纤维化具有明显的预防治疗作用。

在百草枯诱导的小鼠肺纤维化模型上，FSK(2.5、5mg/kg)和DFSK(5、10mg/kg)能明显降低肺纤维化小鼠肺部炎症反应和纤维化程度，降低肺组织羟脯氨酸的含量，提高肺纤维化小鼠的TV、EF50，改善小鼠肺功能。在博莱霉素诱导的小鼠肺纤维化模型上，ISOF(2.5、5、10mg/kg)能明显降低肺纤维化小鼠肺组织羟脯氨酸含量，减轻肺组织胶原纤维沉积，下调促纤维化因子TGF-β和CTGF蛋白表达，降低支气管肺泡灌洗液中炎症细胞因子TNF-α和IL-1β的水平。结果表明FSK、DFSK和ISOF可明显改善肺纤维化模型小鼠的肺组织病理损伤，通过抗炎、抗纤维化作用发挥其抗肺纤维化的作用。

本发明通过体内实验证明FSK及其衍生物DFSK、ISOF对百草枯、博莱霉素诱导的小鼠肺纤维化模型具有很好的干预作用，可用于制备防治肺纤维化的药物及保健品。

附图说明

图1：本发明实施例2中FSK和DFSK对夏草枯诱导小鼠肺纤维化模型肺组织形态结构的影响(HE染色，100×)。A：正常组(control)、B：模型组(model)、C：DXMS 5mg/kg组、D：FSK 2.5mg/kg组、E：FSK 5mg/kg组、F：DFSK 5mg/kg组、G：DFSK 10mg/kg组。

图2：本发明实施例2中FSK和DFSK对百草枯诱导的肺纤维化小鼠清醒动物肺功能的影响。TV：潮气量；EF50：50％呼气流速。组间比较采用单因素方差分析(One WayAnalysis of Variance)，P<0.05差异有统计学意义。与正常对照组比较，^##P<0.01；与模型组比较，^*P<0.05，^**P<0.01。

图3：本发明实施例2中FSK和DFSK对百草枯诱导的肺纤维化小鼠肺组织羟脯氨酸(HYP)含量的影响。组间比较采用单因素方差分析(One Way Analysis of Variance)，P<0.05差异有统计学意义。与正常对照组比较，^#P<0.05；与模型组比较，^*P<0.05。

图4：本发明实施例3中ISOF对博莱霉素诱导的肺纤维化小鼠肺组织病理形态学的影响(HE染色，200×)。

图5：本发明实施例3中ISOF对博莱霉素诱导的肺纤维化小鼠肺组织病理形态学的影响(Masson染色，200×)。

图6：本发明实施例3中ISOF对博莱霉素诱导的肺纤维化小鼠肺组织羟脯氨酸(HYP)含量的影响。组间比较采用单因素方差分析(One Way Analysis of Variance)，P<0.05差异有统计学意义。与假手术组比较，^##P<0.01；与模型组比较，^*P<0.05，^**P<0.01。

图7：本发明实施例3中ISOF对博莱霉素诱导的肺纤维化小鼠肺组织TGF-β和CTGF蛋白表达的影响。组间比较采用单因素方差分析(One Way Analysis of Variance)，P<0.05差异有统计学意义。与假手术组比较，^##P<0.01；与模型组比较，^*P<0.05，^**P<0.01。

图8：本发明实施例3中ISOF对博莱霉素诱导的肺纤维化小鼠BALF中TNF-α和IL-1β含量的影响。组间比较采用单因素方差分析(One Way Analysis of Variance)，P<0.05差异有统计学意义。与假手术组比较，^#P<0.05，^##P<0.01；与模型组比较，^*P<0.05，^**P<0.01。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明作进一步详细的说明。但本发明的保护范围不受具体实施例的任何限制，而是由权利要求加以限定。

实施例1FSK及其衍生物的制备

FSK及其衍生物的制备参考文献中毛喉鞘蕊花化学成分的提取分离方法进行(汪亚勤.毛喉鞘蕊花的化学成分及其提取物的含量测定[D].复旦大学，2009.)。此外，ISOF也可以FSK为原料通过化学合成获得(专利公开号CN105693684A)。

(1)取10kg滇产毛喉鞘蕊花(Coleus forskohlii)干品，在室温下用50升95％乙醇(ethanol)提取3次，提取液经减压浓缩得到乙醇提取物，提取物加入少量水拌匀后，依次用乙酸乙酯、正丁醇萃取，减压浓缩后，得到各自的提取物。

(2)取乙酸乙酯提取物上硅胶柱，用递增比例的石油醚-乙酸乙酯梯度洗脱，以薄层层析TLC监测洗脱结果，得到有效部位CF-E。有效部位CF-E再经过反复硅胶柱层析、RP-C18柱层析、凝胶柱层析、重结晶纯化，可以获得毛喉鞘蕊花的纯粹的单体成分FSK、ISOF、DFSK。

(3)将FSK及其衍生物加入淀粉或相应的辅料，混匀后制粒，压制成片剂或胶囊等口服制剂，或者加入其他辅料制成口服液、喷雾气雾剂、贴膏剂等，或者加入注射溶媒及其他辅料等制成注射剂。

实施例2在百草枯诱导的小鼠肺纤维化模型上，FSK和DFSK对肺纤维化防治作用的实验研究

1、实验方法

(1)肺纤维化动物模型的建立

实验分为正常对照组、模型对照组、地塞米松(DXMS，5mg/kg)阳性对照组、FSK(2.5、5mg/kg)组、DFSK(5、10mg/kg)组(n＝10)。正常对照组与模型组给予相同体积生理盐水，其余各组分别灌胃相应受试药物。除正常对照组外，其余各组在给药1小时后以20mg/kg腹腔注射百草枯(15mg/kg)制备肺纤维化模型。连续给药28天后处死动物。

(2)清醒动物肺功能评价

给药期间，每周测定小鼠清醒状态肺功能。采用Emka清醒式肺功能检测系统新建检测四只小鼠肺功能的模式，然后加载命名之后校正腔体，再对应动物编号分别放入动物，待动物在腔体内平静5-10min后，检测小鼠的潮气量(TV)、50％的呼气流速(EF50)等肺功能指标，数据由软件自动导出用于分析处理。

(3)肺组织羟脯氨酸(HYP)含量测定

处死小鼠后，立即取出肺组织，称取右肺50mg，按南京建成生物技术研究所提供的试剂盒说明书进行检测。

(4)肺病理组织学分析

取小鼠左肺组织放入4％多聚甲醛溶液中固定24小时以上；脱水透明：用由低浓度到高浓度的酒精作脱水剂，逐渐脱去组织块中的水分。再将组织块置于透明剂二甲苯中透明，以二甲苯替换出组织块的中酒精；浸蜡包埋：将已透明的组织块放入已溶化的石蜡中，放入溶蜡箱保温。待石蜡完全浸入组织块后进行包埋，包埋后方可进行切片、烤片操作。HE染色制片：切片经环保脱蜡液脱蜡，酒精100％-95％-75％洗净环保脱蜡液至流水冲洗，然后过苏木素3～5分钟，流水冲洗后入1％的盐酸酒精分化后水洗(洗掉多余未与细胞核结合的苏木素)，1％氨水返蓝后水洗，放入伊红染色10～20秒，流水冲洗后放入75％-95％-100％酒精浓度低到高脱水，吹干后放入环保脱蜡液中透明，最后用中性树脂封片。显微镜下观察病理组织学变化。

2、实验结果

(1)FSK和DFSK对百草枯诱导的肺纤维化小鼠肺组织病理形态学的影响

结果如图1所示。HE染色发现，正常对照组小鼠肺组织结构正常，肺纤维化模型组小鼠肺组织在造模后28天有明显的炎症细胞浸润，肺泡间隔充血，增厚，局部肺组织有纤维化改变。阳性药物DXMS和不同剂量的FSK、DFSK均能够减轻小鼠肺部炎症细胞浸润和纤维化程度。

(2)FSK和DFSK对百草枯诱导的肺纤维化小鼠清醒动物肺功能的影响

结果如图2和表1所示。与正常对照组相比，第二周、第四周模型组小鼠的潮气量(TV)和50％呼气流速(EF50)明显降低(P<0.05)，提示造模成功；与模型组比较，第二周和第四周DXMS 5mg/kg组、FSK(2.5、5mg/kg)组、DFSK(5、10mg/kg)组小鼠的TV均明显升高(P<0.01)；第二周FSK 2.5mg/kg组和DFSK(5、10mg/kg)组小鼠的EF50明显升高(P<0.05)，第四周DXMS 5mg/kg组、FSK(2.5、5mg/kg)组、DFSK(5、10mg/kg)组小鼠的EF50均明显升高(P<0.05)。

结果提示一定剂量的FSK和DFSK能提高肺纤维化小鼠的TV、EF50，表明FSK和DFSK对百草枯诱导的肺纤维化小鼠肺功能有一定的保护作用。

表1. FSK和DFSK对百草枯诱导的肺纤维化小鼠TV、EF50的影响(Mean±SEM)

TV：潮气量；EF50：50％呼气流速。组间比较采用单因素方差分析(One WayAnalysis of Variance)，P<0.05差异有统计学意义。与正常对照组比较，^##P<0.01；与模型组比较，^*P<0.05，^**P<0.01。

(3)FSK和DFSK对百草枯诱导的肺纤维化小鼠肺组织羟脯氨酸(HYP)含量的影响

结果如图3和表2所示。与正常对照组相比，模型组小鼠的HYP明显升高(P<0.05)；与模型组比较，FSK(2.5、5mg/kg)组、DFSK 5mg/kg组小鼠的HYP明显下降(P<0.05)。结果提示一定剂量的FSK和DFSK能降低百草枯诱导的肺纤维化小鼠肺组织HYP含量，减轻肺组织胶原纤维沉积。

表2. FSK和DFSK对百草枯诱导的肺纤维化小鼠肺组织HYP含量的影响(Mean±SEM)

HYP：羟脯氨酸。组间比较采用单因素方差分析(One Way Analysis ofVariance)，P<0.05差异有统计学意义。与正常对照组比较，^#P<0.05；与模型组比较，^*P<0.05。

实施例3在博莱霉素诱导的小鼠肺纤维化模型上，ISOF对肺纤维化防治作用的实验研究

1、实验方法

(1)肺纤维化动物模型的建立

实验分为假手术组、模型组、地塞米松(DXMS，2.5mg/kg)阳性对照组、ISOF(2.5、5、10mg/kg)组(n＝30)。实验小鼠用水合氯醛麻醉后仰卧固定，无菌条件下，颈前正中切开颈部皮肤、暴露气管，用无菌注射器经气管软骨环间隙注入博莱霉素(BLM)5mg/kg(假手术组气管内滴入生理盐水)，将小鼠直立左右抖动并旋转使BLM均匀分布于肺内，缝合切口。假手术组与模型组每天灌胃给予相同体积生理盐水，其余各组分别灌胃相应受试药物。分别于术后7d、14d和28d后处死10只小鼠，检测各项指标。

(2)肺组织羟脯氨酸(HYP)含量测定

造模后7d、14d及28d，每组各取5只小鼠，麻醉后开胸取出左肺上叶称取50mg湿重肺组织，采用碱水解法测定肺组织HYP含量，严格按南京建成生物工程研究所试剂盒说明书操作。

(3)肺病理组织学分析

将各组小鼠左肺组织以10％中性甲醛固定24h后，按实施例2中的方法进行常规石蜡包埋、切片，HE及Masson染色行光学显微镜观察。

(4)Western blot检测肺组织TGF-β及CTGF蛋白含量

将各组小鼠的右肺叶组织取出，标本离体后冰上常规匀浆、离心制备组织蛋白抽提液，以BCA法检测总蛋白含量并定量变性。上样变性蛋白(40μg/孔)于12％SDS-PAGE电泳，半干式转膜(PVDF膜，15v恒压30min)，5％脱脂奶粉TBST封闭液封闭2h，TBST缓冲液充分振荡清洗，分别滴加一抗(TGF-β1:1000，CTGF 1：1000，GAPDH 1：10000)及二抗(HRP-IgG，1:10000)，DAB显色，FluorChem E System拍照，ScnImage软件进行图像分析，与内参条带灰度比值表示其蛋白相对表达量。先行CTGF显影后，stripping buffer洗膜5min后继续5％脱脂奶粉封闭等过程，再次显影GAPDH蛋白。

(5)ELISA测定BALF中TNF-α、IL-1β含量

每组另取5只小鼠分别于术后7d、14d及28d处理，麻醉后，剪开颈部皮肤，暴露气管，气管远心端剪一小口，插入导管固定，注入预冷的生理盐水1mL，停留约30s后回抽，灌洗3次。BALF回收率70％～90％，将灌洗液1500r/min离心10min，取上清液通过ELISA检测BALF中TNF-α、IL-1β水平，按试剂盒说明书操作。

2、实验结果

(1)ISOF对博莱霉素诱导的肺纤维化小鼠肺组织病理形态学的影响(HE染色)

结果如图4所示。气管滴入BLM 1周，假手术组肺组织基本正常，未见明显的炎性细胞浸润。模型组肺泡腔广泛性缩小甚至消失，肺泡壁明显增宽，大量炎性细胞浸润肺泡间质及肺泡腔，肺泡壁毛细血管扩张、淤血。DXMS组肺内有轻度肺泡上皮细胞增生，局部有炎症细胞浸润。ISOF低剂量组肺组织病理改变与模型组比较未见明显改变，ISOF中、高剂量组可见局灶性肺泡壁增宽，局部炎症细胞浸润。

气管滴入BLM 2周，模型组小鼠肺组织炎症细胞浸润比1周减少，但局部出现肺实变，提示进入纤维化形成期；DXMS组肺内有轻度肺泡上皮细胞增生和少量炎症细胞浸润。ISOF低剂量组小鼠肺组织有炎症细胞浸润，并伴有点灶性肺实变，ISOF中、高剂量组小鼠肺组织有少量炎症细胞浸润，未见肺实变。

气管滴入BLM 4周，模型组小鼠肺组织出现片状肺实变，提示肺纤维化形成；DXMS组小鼠肺组织有轻度肺泡上皮细胞增生和少量炎症细胞浸润。ISOF低剂量组小鼠肺组织出现局部肺实变，ISOF中、高剂量组小鼠肺组织有少量炎症细胞浸润，未见肺实变。

(2)ISOF对博莱霉素诱导的肺纤维化小鼠肺组织病理形态学的影响(Masson染色)

结果如图5所示。气管滴入BLM 1周，模型组小鼠肺组织内胶原纤维沉积不明显，表明气管滴入BLM 1周主要为纤维化早期炎症反应阶段。气管滴入BLM2周，模型组小鼠肺组织内有局灶性胶原纤维沉积(蓝色)，DXMS组未见明显的胶原纤维沉积，ISOF中、高剂量组肺内有少量胶原纤维沉积。气管滴入BLM4周，模型组小鼠肺组织有弥漫性胶原纤维沉积，表明肺纤维化形成，DXMS组未见明显的胶原纤维沉积，ISOF低、中、高剂量组小鼠肺内胶原纤维沉积均明显少于模型组，并有一定的剂量依赖性。

(3)ISOF对博莱霉素诱导的肺纤维化小鼠肺组织羟脯氨酸(HYP)含量的影响

结果如图6和表3所示。假手术组小鼠肺组织HYP含量在气管内滴入生理盐水后1周、2周和4周无明显改变；模型组小鼠肺组织HYP含量在气管内滴入BLM后1周、2周和4周均明显高于假手术组，且在4周达到峰值，表明肺纤维化模型制备成功；ISOF低剂量组在气管内滴入BLM后2周明显低于模型组(P<0.05)；ISOF中、高剂量组在气管内滴入BLM后1周、2周、4周均明显低于纤维化模型组(P<0.05)。结果表明ISOF对肺纤维化有一定的防治作用。

表3. ISOF对博莱霉素诱导的肺纤维化小鼠肺组织HYP含量的影响(Mean±SEM)

HYP：羟脯氨酸。组间比较采用单因素方差分析(One Way Analysis ofVariance)，P<0.05差异有统计学意义。与假手术组比较，^##P<0.01；与模型组比较，^*P<0.05，^**P<0.01。

(4)ISOF对博莱霉素诱导的肺纤维化小鼠肺组织TGF-β和CTGF蛋白表达的影响

结果如图7、表4和表5所示。与假手术组比较，模型组在气管滴入BLM 1周、2周和4周后肺组织TGF-β和CTGF蛋白表达明显上调(P<0.05)；与模型组比较，DXMS组和ISOF高剂量组小鼠肺组织TGF-β和CTGF蛋白表达明显降低(P<0.05)。

表4. ISOF对博莱霉素诱导的肺纤维化小鼠肺组织TGF-β蛋白表达的影响(Mean±SEM)

组间比较采用单因素方差分析(One Way Analysis of Variance)，P<0.05差异有统计学意义。与假手术组比较，^##P<0.01；与模型组比较，^*P<0.05，^**P<0.01。

表5. ISOF对博莱霉素诱导的肺纤维化小鼠肺组织CTGF蛋白表达的影响(Mean±SEM)

(5)ISOF对博莱霉素诱导的肺纤维化小鼠BALF中TNF-α和IL-1β含量的影响

结果如图8、表6和表7所示。与假手术组比较，模型组在气管滴入BLM 2周和4周后小鼠BALF中TNF-α含量明显升高(P<0.05)；与模型组比较，ISOF中剂量组小鼠BALF中TNF-α含量在2周明显降低(P<0.05)，DXMS组和ISOF高剂量组小鼠BALF中TNF-α含量在各时间点均明显下降(P<0.05)。

与假手术组比较，模型组在气管滴入BLM 1周、2周和4周后小鼠BALF中IL-1β含量明显升高(P<0.05)；与模型组比较，DXMS组和ISOF低、中、高剂量组小鼠BALF中IL-1β含量均明显下降(P<0.05)。

表6. ISOF对博莱霉素诱导的肺纤维化小鼠BALF中TNF-α含量的影响(Mean±SEM)

组间比较采用单因素方差分析(One Way Analysis of Variance)，P<0.05差异有统计学意义。与假手术组比较，^#P<0.05，^##P<0.01；与模型组比较，^*P<0.05，^**P<0.01。

表7. ISOF对博莱霉素诱导的肺纤维化小鼠BALF中IL-1β含量的影响(Mean±SEM)

组间比较采用单因素方差分析(One Way Analysis of Variance)，P<0.05差异有统计学意义。与假手术组比较，^##P<0.01；与模型组比较，^**P<0.01。

Claims

1.佛司可林衍生物在制备抗肺纤维化的药物中的应用，所述佛司可林衍生物的结构如下式所示：

，

其中，R₁=H或COCH₃，R₂= H 。

2.如权利要求 1 所述的应用，其特征在于所述药物包括佛司可林衍生物以及药学上可接受的载体。

3.如权利要求 1所述的应用，其特征在于所述药物为口服剂、注射剂或吸入剂。