CN111084769A - 天冬氨酸在制备防治非酒精性脂肪肝的药物中的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及天冬氨酸在制备防治非酒精性脂肪肝的药物中的应用。本发明首次探究了天冬氨酸参与NAFLD发生发展的重要生物学作用及其分子机制,揭示天冬氨酸代谢异常在NAFLD发展过程中的作用,为天冬氨酸干预治疗提供重要的理论基础;并通过体内外实验,首次明确了天冬氨酸的药性特征,建立评估其生物有效性和安全性的体系,为后续规范的药物临床前研究奠定基础。

Description

天冬氨酸在制备防治非酒精性脂肪肝的药物中的应用
(一)技术领域
本发明涉及天冬氨酸在制备防治非酒精性脂肪肝的药物中的应用。
(二)背景技术
非酒精性脂肪性肝病(Nonalcoholic fatty liver disease,NAFLD)是 指除酒精和其他明确肝损伤因素所致,以弥漫性肝细胞大泡性脂肪变为主 要特征的临床病理综合征。近年有研究显示,我国成人NAFLD患病率已 达到20%左右,且呈逐年递增趋势;在美国等发达国家,成人NAFLD患 病率则更高达30%以上。NAFLD不仅是终末期肝病的主要病因,也能促 进肥胖、冠心病、糖尿病等代谢性疾病的发生发展[5]。虽然NAFLD现已 成为重点关注的肝脏疾病之一,其发病机制及诊治过程仍存在较多难点。
目前生活方式改善仍是NAFLD的基本治疗,以饮食干预和增加运动 为主,可降低血脂水平、改善胰岛素抵抗,但对进展期NAFLD,如非酒 精性脂肪性肝炎(Nonalcoholicsteatohepatitis,NASH)及肝硬化,仍需 辅助药物治疗。NAFLD目前已开发或正在开发的药物包括减轻脂质过氧 化的药物、胰岛素受体增敏剂、降血脂药、肝细胞保护剂、血管紧张素受 体拮抗剂、抗细胞因子抑制剂、肠道微生物调整剂等,然而改善脂变损伤、 纤维化等方面疗效有限。NAFLD的治疗尚缺乏特效干预手段,因此,迫 切需要对疾病新机制的探索及新药开发。
NAFLD的发病机制最为公认的仍是Day等人1998年提出的“二次打 击”学说:胰岛素抵抗引起的外周脂肪分解增加和高胰岛素血症,是导致 肝细胞脂肪变性的首要因素;脂肪变性的肝细胞对内、外源性损害因子的 敏感性增加,发生线粒体功能障碍,进一步导致炎症、肝细胞坏死和纤维 化构成第二次打击。其中,线粒体,作为细胞能量与代谢的关键细胞器, 在NAFLD发生发展中起关键作用。申请人前期研究发现(Gut,2018; 67(12):2169-2180;IF=17.016):线粒体代谢关键酶3-巯基丙酮酸转硫酶 (3-mercaptopyruvatesulfurtransferase,MPST)在NAFLD中高表达,部 分抑制MPST可以显著减轻NAFLD,揭示了NAFLD发生发展的新机制, 并为NAFLD药物开发提供新靶点。
MPST是肝细胞内线粒体硫化氢(Hydrogen sulfide,H2S)代谢途径 关键酶,可参与包括抗氧化、H2S生成调控及超氧化物合成,基因缺陷可 导致遗传学巯基乳酸盐二硫化半胱氨酸尿症,也与心血管疾病、神经系统 疾病、肿瘤、糖尿病、细菌感等疾病发生有关[15,16]。申请人前期研究发 现:在肝脏脂变模型中,MPST表达升高;MPST敲低后,胞内H2S水平 增加,可保护肝脏脂变损伤;MPST通过CSE直接相互作用调控H2S生 成;MPST直接与脂代谢相关基因固醇调节元件结合蛋白1c(Sterol Regulatory Element Binding Protein1c,SREBP1c)结合调节其活性,通过 下游脂代谢相关酶类(Fatty Acid Synthase,FAS)和(Acetyl-CoA Carboxylase,ACC)等参与肝脏脂变损伤。上述研究提示,抑制MPST 可保护NAFLD,因此,MPST抑制剂开发可作为NAFLD新药研发方向。
(三)发明内容
本发明目的是提供天冬氨酸在制备防治非酒精性脂肪肝的药物中的 应用。
本发明采用的技术方案是:
天冬氨酸在制备防治非酒精性脂肪肝的药物中的应用。
MPST含3个半胱氨酸残基Cys247、Cys154、Cys263,为经典的酶 活调控位点,可感知细胞氧化还原状态,可被内源性过氧化氢、四硫酸盐 等抑制,也可通过外源性DTT、DTNB、DNB-CI等药物直接激活。天冬 氨酸是机体非必需氨基酸,参与氨基酸、嘌呤合成及尿素循环等生物过程, 近年来报道天冬氨酸可竞争性抑制半胱氨酸氨基转移酶(cysteineaminotransferase,CAT),抑制MPST活性。申请人前期研究表明:天冬 氨酸在NAFLD患者及NAFLD的小鼠的血清中含量显著下降;在NAFLD 小鼠模型中,通过饮水及饲料中添加天冬氨酸干预,可显著改善NAFLD, 因此天冬氨酸可用于制备防治非酒精性脂肪肝的药物。
本发明首次探究了天冬氨酸参与NAFLD发生发展的重要生物学作 用及其分子机制,揭示天冬氨酸代谢异常在NAFLD发展过程中的作用, 为天冬氨酸干预治疗提供重要的理论基础;并通过体内外实验,首次明确 了天冬氨酸的药性特征,建立评估其生物有效性和安全性的体系,为后续 规范的药物临床前研究奠定了基础。
具体的,所述天冬氨酸为L-天冬氨酸。
优选的,所述天冬氨酸用于制备改善肝脏脂质沉积的药物。
本发明的有益效果主要体现在:本发明提供了天冬氨酸在制备防治非 酒精性脂肪肝的药物中的新应用,为新药筛选提供了基础。
(四)附图说明
图1为高脂饮食喂养C57BL/6小鼠构建NAFLD细胞模型镜检肝组织变 化结果;A为正常对照(常规饲料喂养),B为脂肪肝(高脂饮食喂养)。
图2为NAFLD患者血清、动物模型及细胞模型中L-天冬氨酸含量检测 结果;A:健康人群及NAFLD患者血清ASP含量;B:正常小鼠及HFD 造模16周小鼠及饮水中给与不同浓度ASP小鼠血清ASP含量;C:正常 小鼠及HFD造模16周小鼠及饮水中给与不同浓度ASP小鼠肝组织中 ASP含量;D和E:7701细胞内(D)及L02细胞内(E)ASP含量。
图3为C57小鼠HFD造模16周,天冬氨酸干预对肝脏脂变影响;A: HFD造模16周及造模同时给与10mM ASP肝脏大体情况;B:HFD造模 16周及造模同时给与10mM ASP肝脏病理情况;C:HFD造模16周及造 模同时给与10mM ASP肝脏油红情况;D:HFD造模16周及造模同时给与5mM ASP及10mM ASP肝脏TG水平;E:体外实验给与5mM ASP 及1mM ASP的原代肝细胞内TG水平;F:体外实验给与5mM ASP及 1mM ASP的7701细胞内TG水平。
图4为有效剂量下ASP对小鼠多器官功能影响;A和B:10mM ASP下 ASP对肝功能的影响;C:10mM ASP对血清BUN影响;D:10mM ASP 对血清creatinine的影响;E及F:10mM ASP对心功能影响,E示血清 CK,F示血清LDH。
(五)具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述,但本发明的保护范围 并不仅限于此:
实施例1:
NAFLD小鼠模型构建:NAFLD小鼠模型建立及鉴定:8-12周龄雄 性C57BL/6小鼠高脂饮食(HFD:含60%脂肪,购自Research Diets公司, 货号D12492)或常规饲料(SCD)喂养12周,采用全自动生化检测仪检 测血清ALT、AST、TG水平,采用上述油红-苏木素染色、HE染色、 Masson染色后镜检肝组织脂肪变性等病理学变化,结果见图1。检测结 果与常规饲养小鼠比较后显示成功构建了NAFLD小鼠模型。
天冬氨酸测定:将天冬氨酸检测试剂盒(sigma)-20℃取出后室温放 置半小时。
检测前处理:收集健康人群及NAFLD患者全血标本,3000转离心 10min,取100ul上清,加入2ul Serum Clean Up Mix,室温孵育30min后 转移至10kDa MWCO离心管,12000转离心10min,收集下层上清备用; 取动物组织,精确称量,加入10mg/ul assay buffer,匀浆后12000转离心 10min,取上清备用;收集细胞,加入100ul assay buffer,超声裂解后12000 转离心10min后取上清待测;按照说明书稀释标准品,将前处理好的样 品及标准品各50ul加入96孔板,每空加入44ul assay buffer,2ul Enzyme Mix,2ul Conversion Mix,2ul Probe后混匀室温避光孵育30min,570nm 检测吸光度,根据标准曲线计算天冬氨酸含量。
结果见图2,显示L-天冬氨酸在NAFLD患者血清,动物模型及细胞 模型中含量下降,外源性ASP补充明显提高小鼠肝脏和肝脏细胞内ASP 含量。
天冬氨酸干预实验:在体内实验中8周龄雄鼠32只,分为SCD饮食; SCD+10mM天冬氨酸;HFD饮食;HFD+10mM天冬氨酸,共4组,按 每组不同浓度计算所需天冬氨酸,精确称取L-天冬氨酸(sigma),溶于 饮水中,涡旋30min促溶。隔天更换饮水,每周称量体重及进食量。在 细胞实验:原代肝细胞或7701细胞铺板后贴壁过夜,称取不同浓度天冬 氨酸溶于培养基或FFA中,37度水浴30min促溶。更换普通培养基为含 天冬氨酸培养基,培养24h后检测细胞内ASP,TG。
结果见图3,在体内实验中,和HFD喂养相比,饮水中添加ASP明 显改善肝脏体积大小(3A),病理和油红证实肝脏脂滴含量明显减少(3B 及3C),肝脏TG水平也证实以上现象(3D),在体外实验中,ASP添加 也明显改善FFA诱导的原代肝细胞(3E)及7701(3F)细胞内TG水平, 以上结果提示天冬氨酸干预明显改善肝脏脂质沉积。
安全性早期评价:
将40只健康6~8周龄C57BL/6小鼠随机分为4组,每组10只(雌 雄各半),通过前述天冬氨酸干预方法,取有效剂量10mM进行干预,共 8周。每日观察并记录小鼠一般情况(精神、摄食、活动、体重、毛色等), 8周后收集血清检测ALT,AST,creatinine,BUN,CK,LDH,收集小 鼠心、肝、肾、肺、脂肪、肠道标本进行组织病理学分析,评估细胞形态、 凋亡、组织损伤等。
结果见图4,显示L-天冬氨酸在改善肝脏脂质沉积时的浓度对心功 能,肝功能,及肾功能无明显损害。

Claims (4)

1.天冬氨酸在制备预防非酒精性脂肪肝的药物中的应用。
2.天冬氨酸在制备治疗非酒精性脂肪肝的药物中的应用。
3.如权利要求1或2所述的应用,其特征在于所述天冬氨酸为L-天冬氨酸。
4.如权利要求1或2所述的应用,其特征在于所述天冬氨酸用于制备改善肝脏脂质沉积的药物。
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