CN111743910A - 黄芩苷在制备改善糖尿病肺损伤药物中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了黄芩苷在制备改善糖尿病肺损伤药物中的应用。本发明不仅扩大了黄芩苷的应用范围，提高了其应用价值，还有助于进一步开发新的药物，比如以黄芩苷为先导化合物，通过结构修饰或改造，或有望进一步提高其活性或降低副作用。为预防和治疗糖尿病肺损伤提供了安全的药物，具有良好的应用前景。

Description

黄芩苷在制备改善糖尿病肺损伤药物中的应用

技术领域

本发明属于医药技术领域，特别涉及黄芩苷在制备改善糖尿病肺损伤药物中的应用。

背景技术

糖尿病是一种以持续性高血糖为特征的慢性代谢疾病，其病因是由于胰腺不能产生足够的胰岛素或身体的细胞对所产生的胰岛素没有适当的反应。血糖控制良好的糖尿病患者并发症严重程度较轻，通常慢性并发症是由微血管、大血管疾病、自身免疫性疾病或免疫功能障碍引起，其中大部分是难以控制的。

尽管肺是否是糖尿病的靶器官仍然有争议，但是糖尿病的肺部并发症是目前不可忽视的，曾有研究发现糖尿病患者肺泡上皮细胞和毛细血管基底膜的厚度与同龄人相比增加，但增厚的程度与患者的年龄或糖尿病持续的时间无显著相关性(Vracko,R.,D.Thorning,and T.W.Huang,Basal Lamina of Alveolar Epithelium and Capillaries:Quantitative Changes with Aging and in Diabetes Mellitus.American Review ofRespiratory Disease,1979.120(5):p.973-983.)。另一个相似的研究表明，与对照组相比，糖尿病患者肺内的肺泡上皮细胞基底膜、毛细血管内皮细胞基底膜、以及两者的毛细血管基底层均明显增加(Weynand,B.,et al.,Diabetes mellitus Induces a Thickeningof the Pulmonary Basal Lamina.Respiration,1999.66(1):p.14-19.)。而与上述研究者得出的结论不同的是

等人的研究，其结果表明糖尿病患者与正常的对照组之间肺泡壁纤维化或内膜增厚和小血管内侧增厚没有明显差异。但是，他们发现糖尿病患者肺部炎症细胞浸润、胶原和细胞外基质(ECM)过度沉积、肺泡-毛细血管屏障基底膜受损，从而导致了一种特殊的结节性纤维化(

J.,et al.,Nodular fibrosis of the lung indiabetes mellitus.Virchows Archiv,1995.427(1):p.61-63.)。通过以上研究者的研究结果，我们可以得知，糖尿病确实会对肺部产生不良的影响，使其组织发生病理学变化，导致功能障碍。因此，预防和治疗糖尿病肺损伤是临床中一个亟待解决的问题。

当前对糖尿病的治疗方式主要采用注射胰岛素，但是胰岛素注射不仅成本高，还经常会导致患者低血糖反应、过敏反应、胰岛素性水肿、屈光异常、皮下脂肪萎缩或增生等副作用，并且胰岛素注射并不适合所有高血糖患者，对肺部并发症的效果并不明显。我国的传统中药黄芩在治疗上呼吸道感染、肺热咳嗽、肺炎等方面有着丰富的临床经验，但是否能对糖尿病及其肺部并发症的保护方面尚不清楚。

黄芩苷(Baicalin)是从黄芩根中提取分离出来的一种黄酮类化合物，分子式为C21H18O11，分子量为446.35，具有抑菌、利尿、抗炎、抗变态、解痉及较强的抗癌反应等生理效能，在临床医学已占有重要地位，当前已有多个厂家生产黄芩苷片，主要应用于急、慢性肝炎，迁延性肝炎的辅助治疗。黄芩苷的专利多集中在其提取技术上，例如一种提高黄芩毛状根黄芩苷产量的方法(201410143966.0)，一种快速高效提取黄芩苷的方法(201410502598.4)，一种生物酶法生产黄芩苷的提取方法(201510156727.3)等。在黄芩苷的应用方面，多集中在其抗炎、抗菌方面的专利，例如黄芩苷在制备口腔护理品中的应用(201310489646.6)，黄芩苷在制备保护靶器官药物中的用途(200910004166.X)等。但是黄芩苷能否改善糖尿病肺损伤并不清晰。

肠道菌群是一个庞大而复杂的微生态系统，对人体的健康具有重要的生理意义，对宿主的营养和健康起着重要的作用。健康人的肠道微生物菌群处于一个动态平衡中，当人体受到环境、饮食、药物、疾病等影响，破坏了这一稳定的肠道固有菌群结构时，就会出现生态失调反应，影响人体健康。微生态调节剂是一种根据微生态学原理，生产的一种能够调节肠道微生态失衡，保持微生态平衡，提高宿主健康水平或增进健康状态的制品(中华预防医学会微生态学分会.中国消化道微生态调节剂临床应用共识(2016版)[J].中国微生态学杂志,2016,28(6):621-631.)。它包括益生菌、益生元、合生素三类。一些扶正固本中药具有益生元功能，可以扶植正常菌群生长，调整微生态的失调，这已被国内外学者大量研究证实。肠道微生态调节剂已在胃肠道多种疾病中有研究，包括肠易激综合征、急性腹泻、功能性便秘、幽门螺旋杆菌相关性胃炎等(WGO Review Team.World GastroenterologyOrganisation Global Guidelines:Probiotics and prebiotics[EB/OL].(2017-02)[2020-02-16].)。但目前很少有研究将肠道微生态紊乱与肺部疾病联系起来，虽然胃肠道与呼吸道是独立器官，但它们有着相同的胚胎起源、有相似的结构(黏膜)、有共同的粘膜免疫系统。有研究表明，在生命早期，抗生素引起的肠道菌群变化会增加发生呼吸道疾病的风险。而不同的致病菌、益生菌的改变也会影响肺部，厚壁菌门和变形菌门的失调与肺白细胞炎症基因的表达有关，而拟杆菌的失调与具有组织重塑特征的基因表达谱有关；非致病性沙门氏菌菌株通过抑制GIT中上皮细胞NF-κb表达下调炎症反应，非致病性肺炎链球菌等细菌及其成分可通过诱导Treg细胞抑制变应性气道疾病。此外，胃肠道和呼吸道之间有着密切的联系，因为慢性肠道和肺部疾病通常具有相同的特征和微生物组失调，即所谓的“肠-肺轴”(He,Y.,et al.,Gut–lung axis:The microbial contributions and clinicalimplications.Critical reviews in microbiology,2017.43(1):p.81-95.)，表明在呼吸系统健康和疾病情况下肠道和肺部的串扰。肺微生物组对宿主免疫的生理功能如肠道微生物组和肺中病理性失衡的生态系统可能导致呼吸系统疾病的发作或发展(Segal,L.N.andM.J.Blaser,A brave new world:the lung microbiota in an era of change.Annalsof the American Thoracic Society,2014.11(Supplement 1):p.S21-S27；Erb-Downward,J.R.,G.B.Huffnagle,and F.J.Martinez,The microbiota in respiratorydisease.2012,American Thoracic Society.)，提示肺微生物组的质性改变可能与各种肺部疾病的进展和恶化有关。因此，口服药物改善紊乱的肠道微生态，可能是治疗肺损伤的新方向。

发明内容

本发明的首要目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供黄芩苷在制备改善糖尿病肺损伤药物中的应用。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

黄芩苷在制备改善糖尿病肺损伤药物中的应用。

黄芩苷在制备改善肺组织病理损伤、改善I型肺泡上皮细胞减少、改善Ⅱ型肺泡上皮细胞减少、抑制肌成纤维细胞增多、抑制I型胶原纤维增多、改善小窝蛋白-1减少、改善肺部菌群紊乱和/或改善肠道菌群紊乱药物中的应用。

所述的药物包含黄芩苷和其作为先导化合物合成出来的药学上可接受的修饰物中的至少一种。

所述的修饰包括成盐修饰、酯化修饰、酰胺化修饰、成环修饰和开环修饰中的至少一种。

所述的药物的剂型为胶囊、丸剂、片剂、口服液、颗粒剂、酊剂或注射液。

所述的药物的服用量按个体体重30～50mg/(kg·d)计算；优选为按40mg/(kg·d)计算。

所述的药物还含有一种或多种药学上可接受的辅料或载体。

所述的辅料为缓释剂、赋形剂、填充剂、粘合剂、湿润剂、崩解剂、吸收促进剂、表面活性剂或润滑剂中的至少一种。

本发明所述的中药单体黄芩苷购自Santa Cruz(sc-204638)，分子式为C₂₁H₁₈O₁₁，分子量为446.35。我们应用链脲佐菌素(STZ)注射小鼠建立糖尿病肺损伤的模型，同时发生了肠道和肺部菌群失调，这为本发明提供了一个良好的研究改善糖尿病肺损伤的微生态调节剂的在体模型。本发明采用上述中药单体进行了小鼠实验，黄芩苷用量为40mg/(kg·d)，结果证明一定用量的黄芩苷能够有效缓解糖尿病导致的肺损伤和肺部或肠道微生态紊乱：

(1)黄芩苷显著改善糖尿病导致的肺组织病理损伤；

(2)黄芩苷显著改善糖尿病导致的I型肺泡上皮细胞减少；

(3)黄芩苷显著改善糖尿病导致的Ⅱ型肺泡上皮细胞减少；

(4)黄芩苷显著抑制糖尿病导致的肌成纤维细胞增多；

(5)黄芩苷显著抑制糖尿病导致的I型胶原纤维增多；

(6)黄芩苷显著改善糖尿病导致的小窝蛋白-1减少；

(7)黄芩苷改善糖尿病导致的肺部菌群紊乱；

(8)黄芩苷改善糖尿病导致的肠道菌群紊乱。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明提供了黄芩苷的新用途-改善糖尿病肺损伤，不仅扩大了黄芩苷的应用范围，提高了其应用价值，还有助于进一步开发新的药物，比如以黄芩苷为先导化合物，通过结构修饰或改造，或有望进一步提高其活性或降低副作用。为预防和治疗糖尿病肺损伤提供了安全的药物，具有良好的应用前景。

附图说明

图1为黄芩苷改善糖尿病导致的肺组织病理损伤的实验研究结果图。

图2为黄芩苷改善糖尿病导致的I型肺泡上皮细胞减少的实验研究结果图；

图3为黄芩苷改善糖尿病导致的Ⅱ型肺泡上皮细胞减少的实验研究结果图。

图4为黄芩苷抑制糖尿病导致的肌成纤维细胞增多的实验研究结果图。

图5为黄芩苷抑制糖尿病导致的I型胶原纤维增多的实验研究结果图。

图6为黄芩苷改善糖尿病导致的小窝蛋白-1减少的实验研究结果图。

图7为黄芩苷改善糖尿病导致的肺部菌群紊乱的实验研究结果图。

图8为黄芩苷改善糖尿病导致的肠道菌群紊乱的实验研究结果图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式及附图来进一步说明本发明技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

以下实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所用的实验材料，如无特殊说明，均为自常规生化试剂厂商购买得到的。

下述实施例所用中药单体黄芩苷购自Santa Cruz(sc-204638)，分子式为C₂₁H₁₈O₁₁，分子量为446.35；链脲佐菌素(STZ)购自Sigma(St.Louis,MO,USA)。

实施例1黄芩苷显著改善糖尿病导致的肺组织病理损伤

我们将8周龄大的小鼠(SPF级，C57品系，购自广东省实验动物中心，SCXK(粤)2013-0002)分为对照组、糖尿病组、糖尿病+黄芩苷组3组，具体操作如下：

对照组：用0.01mol/L、pH4.5的柠檬酸钠缓冲液配制0.1％DMSO溶液，按10mL/(kg·d)进行小鼠腹腔注射，连续注射3天，每天一次；随后，用0.1％DMSO溶液按1mL/(kg·d)进行小鼠灌胃，连续灌胃7天，每天一次。

糖尿病组：将STZ溶于0.01mol/L、pH4.5的柠檬酸钠缓冲液，按10mL/(kg·d)进行小鼠腹腔注射，连续注射3天，每天一次(每天一只小鼠所需STZ总量是75mg/kg)；造模一周后，小鼠血糖大于16mmol/L视为造模成功；随后，用0.1％DMSO溶液按1ml/(kg·d)进行小鼠灌胃，连续灌胃7天，每天一次。

糖尿病+黄芩苷组：将STZ溶于0.01mol/L、Ph4.5的柠檬酸钠缓冲液，按10ml/(kg·d)进行小鼠腹腔注射，连续注射3天，每天一次，造模一周后，小鼠血糖大于16mmol/L视为造模成功；随后，将黄芩苷溶于0.1％DMSO溶液，按1mL/(kg·d)进行小鼠灌胃，连续灌胃7天，每天一次(每天一只小鼠所需黄芩苷总量为40mg/kg)。

各组小鼠培养至13周时，进行肺组织取材。所有操作符合暨南大学实验动物管理中心伦理要求。

取小鼠肺组织进行石蜡包埋切片、HE染色、Masson染色，结果如图1所示。HE染色结果显示，糖尿病组肺组织病理损伤分数最高，糖尿病+黄芩苷组其次，对照组肺组织病理损伤分数最低，而糖尿病组肺组织的气腔面积、气腔体积密度百分比均减少，糖尿病+黄芩苷组的相应指标与对照组接近。Masson染色结果显示，糖尿病组小鼠肺组织中的胶原纤维增多，糖尿病+黄芩苷组的肺组织胶原纤维有所减少。

实验证实，在小鼠模型中，糖尿病可导致小鼠的肺组织病理损伤，黄芩苷可以改善这一过程。

实施例2黄芩苷显著改善糖尿病导致的I型肺泡上皮细胞减少

我们将小鼠分为对照组，糖尿病组，糖尿病+黄芩苷组3组。取小鼠肺组织进行石蜡包埋切片、AQP5(I型肺泡上皮细胞的特异性标记物)免疫荧光染色，提取蛋白进行免疫印迹实验，结果图2所示。结果表明，糖尿病组肺组织中，I型肺泡上皮细胞减少，黄芩苷干预后，I型肺泡上皮细胞有所增加，在蛋白水平也有同样的结果。

实验证实，黄芩苷对糖尿病导致的I型肺泡上皮细胞损伤具有保护作用。

实施例3黄芩苷显著改善糖尿病导致的Ⅱ型肺泡上皮细胞减少

我们将小鼠分为对照组，糖尿病组，糖尿病+黄芩苷组3组。取小鼠肺组织进行石蜡包埋切片、SPC(Ⅱ型肺泡上皮细胞的特异性标记物)免疫荧光染色，提取蛋白进行免疫印迹实验，结果图3所示。结果表明，糖尿病组肺组织中，Ⅱ型肺泡上皮细胞减少，黄芩苷干预后，Ⅱ型肺泡上皮细胞有所增加，在蛋白水平也有同样的结果。

实验证实，黄芩苷对糖尿病导致的Ⅱ型肺泡上皮细胞损伤具有保护作用。

实施例4黄芩苷显著抑制糖尿病导致的肌成纤维细胞增多

我们将小鼠分为对照组，糖尿病组，糖尿病+黄芩苷组3组。取小鼠肺组织进行石蜡包埋切片、α-SMA(肌成纤维细胞的特异性标记物)免疫荧光染色，提取蛋白进行免疫印迹实验，结果图4所示。在病理条件下，肌成纤维细胞可在损伤区积累，分泌胶原蛋白和其他蛋白质，导致肺纤维化。结果表明，糖尿病组肺组织中，肌成纤维细胞增多，黄芩苷干预后，肌成纤维细胞有所减少，在蛋白水平也有同样的结果。

实验证实，黄芩苷对糖尿病导致的肌成纤维细胞具有抑制作用，能够缓解肺纤维化进程。

实施例5黄芩苷显著抑制糖尿病导致的I型胶原纤维增多

我们将小鼠分为对照组，糖尿病组，糖尿病+黄芩苷组3组。取小鼠肺组织进行石蜡包埋切片、Col1(I型胶原纤维的特异性标记物)免疫荧光染色，提取蛋白进行免疫印迹实验，结果图5所示。在肺发生纤维化时，I型胶原纤维在肺间质积累，导致肺泡气腔面积的减少，肺顺应性降低。结果表明，糖尿病组肺组织中，I型胶原纤维增多，黄芩苷干预后，I型胶原纤维有所减少，在蛋白水平也有同样的结果。

实验证实，黄芩苷对糖尿病导致的I型胶原纤维积累具有抑制作用，能够缓解肺纤维化进程。

实施例6黄芩苷显著改善糖尿病导致的小窝蛋白-1减少

我们将小鼠分为，糖尿病组，糖尿病+黄芩苷组3组。取小鼠肺组织进行石蜡包埋切片、Caveolin-1(小窝蛋白-1的特异性标记物)免疫荧光染色，结果图6所示。相关研究表明，小窝蛋白-1是特发性肺纤维化的重要调控靶点，敲除该基因可导致肺血管系统的破坏、上皮间隔增厚和肺纤维化的形成，所以在发生肺纤维化的肺组织中，小窝蛋白-1的表达会较正常肺组织有所下降。我们的结果表明，糖尿病组肺组织中，小窝蛋白-1减少，黄芩苷干预后，小窝蛋白-1有所增加。

实验证实，黄芩苷对糖尿病导致的小窝蛋白-1减少具有改善作用，能够缓解肺纤维化进程。

实施例7黄芩苷改善糖尿病导致的肺部菌群紊乱

我们将小鼠分为对照组，糖尿病组，糖尿病组+黄芩苷组3组。取小鼠肺组织进行肺菌群16sRNA测序，可发现三组小鼠肺菌群细菌微生物群组成成分发生改变(图7A)，糖尿病组α多样性的Shannon指数降低(图7B)，即肺菌群的组成丰度降低，而糖尿病+黄芩苷组的组成丰富度介于对照组与糖尿病组之间。β多样性结果显示在对照组、糖尿病组、糖尿病+黄芩苷组三组之间有显著的微生物群落差异(图7C)。

实验证实，在小鼠模型中，糖尿病可导致小鼠的肺菌群紊乱，而黄芩苷可以改善这一过程。

实施例8黄芩苷改善糖尿病导致的肠道菌群紊乱

我们将小鼠分为对照组，糖尿病组，糖尿病组+黄芩苷组3组。取小鼠粪便进行肠道菌群16sRNA测序，可发现三组小鼠肠道菌群不同层次聚类的细菌微生物群组成概要的热图发生改变(图8A)，糖尿病组α多样性的Shannon指数降低(图8B)，即肠道菌群的组成丰度降低，而糖尿病+黄芩苷组的组成丰富度介于对照组与糖尿病组之间。β多样性结果显示在对照组、糖尿病组、糖尿病组+黄芩苷组三组之间有显著的微生物群落差异(图8C)。

实验证实，在小鼠模型中，糖尿病可导致小鼠的肠道菌群紊乱，而黄芩苷可以改善这一过程。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.黄芩苷在制备改善糖尿病肺损伤药物中的应用。

2.黄芩苷在制备改善肺组织病理损伤、改善Ⅰ型肺泡上皮细胞减少、改善Ⅱ型肺泡上皮细胞减少、抑制肌成纤维细胞增多、抑制Ⅰ型胶原纤维增多、改善小窝蛋白-1减少、改善肺部菌群紊乱和/或改善肠道菌群紊乱药物中的应用。

3.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于：

所述的药物包含黄芩苷和其作为先导化合物合成出来的药学上可接受的修饰物中的至少一种。

4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于：

所述的修饰包括成盐修饰、酯化修饰、酰胺化修饰、成环修饰和开环修饰中的至少一种。

5.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于：

所述的药物的剂型为胶囊、丸剂、片剂、口服液、颗粒剂、酊剂或注射液。

6.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于：

所述的药物的服用量按个体体重30～50mg/(kg·d)计算。

7.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于：

所述的药物还含有一种或多种药学上可接受的辅料或载体。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于：

所述的辅料为缓释剂、赋形剂、填充剂、粘合剂、湿润剂、崩解剂、吸收促进剂、表面活性剂或润滑剂中的至少一种。

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