CN111374969A - 山姜素在治疗骨关节炎病中的用途 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及骨关节炎病的预防和/或治疗领域，发明人经研究发现山姜素可以有效下调软骨细胞经TNF‑α刺激后升高的ADAMTS‑5和MMP‑13，上调经TNF‑α刺激后下降的Collagen Ⅱ、Bcl‑2和CDK‑1，从而减缓骨关节炎，进而提供了山姜素在制备用于预防和/或治疗个体骨关节炎病的药物中的用途以及制备用于促进软骨细胞增殖的药物中的用途。

Description

山姜素在治疗骨关节炎病中的用途
技术领域
本发明涉及骨关节炎病的预防和/或治疗领域，具体涉及山姜素在预防和/治疗骨关节炎病中的用途。
背景技术
骨关节炎(Osteoarthritis,OA)是一种高患病率和致残率的骨关节系统软组织退行性疾病。据国际卫生组织统计，全球55岁以上人群中，这类软组织退变疾病的发病率已超过80％，在我国有上亿的患者，每年耗资数千亿的治疗经费。骨关节炎是一种局部组织反复炎症与快速衰老的过程，涉及软骨组织变性、破坏、丢失，从而导致关节软骨组织结构和功能的严重破坏，造成患者运动功能障碍。研究证实，多种因素如力学载荷、代谢异常、肥胖等因素涉及OA关节软骨的退变调控。
现阶段，对骨关节炎的治疗仅仅局限于缓解症状和减缓退变过程，并不能正在意义上的治疗。到目前为止，临床上仍然采用药物干预，从而减缓其发病进程，因此其远期效果欠佳，只能起到延缓不能起到治疗的效果，还会加重患者家庭的经济负担。同时，对晚期病例，在全身情况能耐受手术的条件下，行人工关节置换术，但是手术将必可避免的对患者带来较高的风险，仍然有许多临床试验来验证一些有前途的药物干预措施，它们可以停止或减缓其进展。
山姜素(Alpinetin,APT)是提取于Alpinia katsumadai Hayata的一种黄酮类化合物，被证明具有抗炎，抗菌，抗肿瘤活性[Liu TG,Sha KH,Zhang LG,Liu XX,Yang F,Cheng JY.Protective effects of alpinetin on lipopolysaccharide/d-Galactosamine-induced liver injury through inhibiting inflammatory andoxidative responses.Microb Pathog.2019Jan；126:239-244.][Tan Y,Zheng C.Effectsof Alpinetin on Intestinal Barrier Function,Inflammation and Oxidative Stressin Dextran Sulfate Sodium-Induced Ulcerative Colitis Mice.Am J MedSci.2018Apr；355(4):377-386.]。研究发现，山姜素可以减弱LPS刺激的THP-1细胞中炎症介质的产生[Liang Y,Shen T,Ming Q,Han G,Zhang Y,Liang J,Zhu D.Alpinetinameliorates inflammatory response in LPS-induced endometritis in mice.IntImmunopharmacol.2018Sep；62:309-312.]。另一项研究证明，通过抑制TLR4信号通路，山姜素可以减轻DSS诱导的小鼠急性结肠炎[谭悦,关雅迪,郑长清.山姜素对葡聚糖硫酸钠诱导小鼠溃疡性结肠炎的保护作用及其作用机制研究[J].现代药物与临床,2018,v.33(06):26-34.]。然而，APT治疗骨关节炎(OA)的作用尚未见报道。
因此，深入研究基于药理机制的治疗方法仍具有显著的意义。存在对有效治疗骨关节炎病的产品的强烈需求。
发明内容
为了解决如何有效地治疗或预防个体的骨关节炎病这一问题，发明人OA的治疗和预防进行研究，并发现山姜素可以通过NF-κB信号通路的调控抑制OA的发生和发展，从而完成本发明。
根据上述需求，在第一方面，本发明提供了山姜素在制备用于预防和/或治疗个体的骨关节炎病的药物中的用途。
在本发明中，山姜素是指CAS号为36052-37-6；分子式为C16H14O4的物质。其主要存在于姜科植物中，如姜黄、豆蔻、郁金中含量较大，化学结构式如图1a所示。
在本发明中，“预防”是指预防疾病或病症的发生，“治疗”是指延缓疾病或病症的发生或使之正常化。
在一个实施方案中，所述山姜素的浓度为5μM-25μM。
进一步的，在优选的实施方案中，所述山姜素的浓度为10μM-20μM。
更优选的实施方案中，所述山姜素的浓度为20μM。
在一个实施方案中，所述个体为哺乳动物，所述哺乳动物包括但不限于大鼠、小鼠、非人灵长类、人、犬、猫、马、牛、绵羊、猪、山羊。
优选地，所述个体为人。
这一方面，本发明的有益效果在于山姜素可以有效下调软骨细胞经TNF-α刺激后升高的ADAMTS-5和MMP-13，上调经TNF-α刺激后下降的CollagenⅡ、Bcl-2和CDK-1，从而减缓骨关节炎。
在第二方面，本发明提供了山姜素在制备促进软骨细胞增殖的药物中的用途。
进一步地，本发明提供了山姜素在制备体外促进软骨细胞增殖的药物中的用途。
在一个实施方案中，所述山姜素的浓度为5μM-25μM。
进一步的，在优选的实施方案中，所述山姜素的浓度为10μM-20μM。
更优选的实施方案中，所述山姜素的浓度为20μM。
在一个实施方案中，所述个体为哺乳动物，所述哺乳动物包括但不限于大鼠、小鼠、非人灵长类、人、犬、猫、马、牛、绵羊、猪、山羊。
优选地，所述个体为人。
在这一方面，本发明的有益效果在于山姜素能够使得处于S期的软骨细胞数目增多，从而促进软骨细胞增殖。
附图说明
图1:a为山姜素化学结构；b为IC50(半数抑制量)；c和d：流式细胞仪检测细胞周期，通过流式细胞检测到在对照组中，处在s期的细胞占11.3％，当TNF-α诱导后，处在s期的细胞数量减少，仅占6.09％，然而，加入山姜素后，处在s期的软骨细胞数量明显增加，当浓度为10μM时，为10.9％，当浓度为20μM时，为14.3％.说明，山姜素能够促进细胞的增殖，从统计学的结果得，也有明显的差异(*p<0.05)；e和f：通过TNF-α诱导处理，Edu染色的荧光强度显著下降，与对照细胞相比显示出显著差异(*p<0.05)。加入10、20μM山姜素处理后(TNF-α+APT)，Edu染色的荧光强度明显增加，与TNF-α组比较显示出显著差异(*p<0.05)。
图2：APT对在cho中TNF-α诱导OA相关基因/蛋白表达的影响。a-e：用TNF-α刺激SDcho，然后用10、20μM APT处理或不处理48小时，通过qRT-PCR检测Collagen II、ADAMTS-5、MMP-13、Bcl-2和CDK-1的mRNA表达水平；f和h：不同处理48小时后的Collagen II、ADAMTS-5、MMP-13、Bcl-2和CDK-1的Western blotting；g和i：通过定量分析确定上述基因的蛋白表达水平。与对照相比，*p＜0.05，与OA相比，#p＜0.05。
图3：APT通过抑制胞外基质的降解来缓解OA。a：在有或没有APT处理下SD大鼠膝关节组织的HE和番红固绿染色；b：根据膝关节组织结构进行组织学评分；c:根据番红固绿染色结果的半定量统计分析。
具体实施方式
下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。
实施例1、山姜素促进软骨细胞增殖
首先，测试了山姜素对软骨细胞的IC50，结果如图1b所示。将软骨细胞分为3组，分别为对照组(未处理)、OA组(TNF-α诱导处理)和OA+APT组(TNF-α之后加入山姜素)，对这三组细胞进行流式细胞术检测和Edu染色实验。流式细胞仪检测细胞周期。通过流式细胞检测到在对照组中，处在s期的细胞占11.3％，当TNF-α诱导后，OA组处在s期的细胞数量减少，仅占6.09％。然而，加入山姜素后，OA+APT组处在s期的软骨细胞数量明显增加，当浓度为10μM时，为10.9％，当浓度为20μM时，为14.3％，说明，山姜素能够促进细胞的增殖。并且在一定浓度内还存在正向浓度依赖，其结果如图1c和1d所示。而Edu染色实验证明，通过TNF-α诱导处理，Edu染色的荧光强度显著下降，。加入10、20μM山姜素处理后(TNF-α+APT)，Edu染色的荧光强度明显增加，结果如图1e和1f所示。上述结果表明，山姜素能够促进软骨细胞增殖，并一定程度上逆转因炎性因子引发的增殖减弱。
实施例2、山姜素抑制软骨细胞炎症反应的结果
取第2代大鼠软骨细胞，接种于六孔板上，接种密度：1×105cells/cm2，采用不同的条件处理软骨细胞。将大鼠软骨细胞分为3组，分别为对照组(未处理)、OA组(TNF-α)、OA+APT组(TNF-α之后加入山姜素)，使用qRT-PCR，western blot检测软骨细胞中Collagen II、ADAMTS-5、MMP-13、Bcl-2和CDK-1在基因和蛋白水平的表达量，如图2a-i所示。与对照组相比，Collagen II经TNF-α刺激后，其表达量减少，不同浓度的APT处理后，表达量呈浓度依赖性增加；在正常的软骨细胞中，MMP-13、ADAMTS-5的表达量较少，经TNF-α诱导，软骨细胞中的ADAMTS-5和MMP-13在基因和蛋白水平上表达显著上调，而有效浓度的APT能够逆转其表达水平。与OA组相比，OA+APT组与对照组中Bcl-2和CDK1在mRNA和蛋白水平的表达趋势一致。
实施例3、山姜素抑制骨关节炎的结果
体外OA模型是由Sprague-Dawley大鼠(200±20g)的内侧半月板(DMM)失稳诱导的，实验分为OA组(DMM)和处理组(APT)。手术四周后，APT治疗组每天通过膝关节腔注射100μL，1mM APT(溶于无菌生理盐水)，在OA组中用无菌盐溶液处理，连续处理4天，随后每两天处理一次。药物治疗后4周后，收集关节软骨样品进行组织学评估。每组总共收集了5个样品。根据组织学染色，对照组(OA)组的关节软骨表面既粗糙又薄。同时，蛋白聚糖明显受损和丢失。与对照组相比，APT治疗组含有更丰富的软骨基质，软骨下骨(sb)被完整的软骨表面(cs)覆盖，这与OA组不同(图3a)。此外，与OA组相比，APT组的组织学得分明显更高图3b)(*p<0.05，与对照组相比)。这些结果表明，APT具有天然的营养潜力，可作为治疗OA的软骨组织工程的天然制剂。

Claims (10)

1.山姜素在制备用于预防和/或治疗个体的骨关节炎病的药物中的用途。
2.根据权利要求1所述的用途，其中，所述山姜素的浓度为5μM-25μM。
3.根据权利要求1所述的用途，其中，所述山姜素的浓度为10μM-20μM。
4.根据权利要求1所述的用途，其中，所述山姜素的浓度为20μM。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的用途，其中，所述个体为哺乳动物。
6.根据权利要求1～4中任一项所述的用途，其中，所述个体为人。
7.山姜素在制备用于促进软骨细胞增殖的药物中的用途。
8.山姜素在制备用于体外促进软骨细胞增殖的药物中的用途。
9.根据权利要求7或8所述的用途，其中，所述山姜素的浓度为5μM-25μM。
10.根据权利要求9所述的用途，其中，所述山姜素的浓度为20μM。
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