CN113304331A - 老鹳草素在制备用于支架涂层药物中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及老鹳草素用于支架涂层药物中的用途,属于生物医药技术领域。本发明通过建立体外血管表皮生长因子(EGF)诱导的平滑肌细胞(VSMCs)增殖模型,结果证实老鹳草素能够抑制VSMCs的增殖、迁移,同时诱导平滑肌细胞的凋亡。为进一步验证老鹳草素预防经皮腔内冠状动脉介入治疗术(PCI)后支架内再狭窄(intra‑stent restenosis,ISR)的价值,我们建立临床前猪冠状动脉支架模型,研究结果证实老鹳草素涂层支架可有效抑制猪冠状动脉内膜增生,显示出良好的组织相容性和安全性。本发明为老鹳草素作为天然来源的药物支架涂层临床用于防治PCI术后ISR提供理论依据和实验支持。
Description
技术领域
本发明属于生物医药技术领域,具体涉及老鹳草素在制备用于支架涂层药物中的应用。
背景技术
动脉粥样硬化(AS)是累及大中弹性和肌性动脉的全身性病变,是引起心肌梗死、脑血管意外等心脑血管疾病的主要原因。冠状动脉粥样硬化性心脏病简称冠心病,是血管疾病中的常见病和多发病,严重危害人类的健康。经皮腔内冠状动脉介入治疗(percutaneous coronary intervention,PCI)已成为当前治疗冠心病的主要手段,是目前冠心病血运重建的主要方法之一,但术后支架内再狭窄(intra-stent restenosis,ISR)在一定程度上限制了其应用,支架的置入虽然可以防止血管的弹性回缩和其晚期重塑,但ISR发生率仍在15%~30%左右。ISR的发生原因多是由于支架植入局部微血栓形成和并发炎症反应。支架植入后受损内皮的皮下组织暴露,激活血小板,造成血小板在局部粘附和聚集,释放多种血管平滑肌生长因子和凝血因子,作用于血管平滑肌细胞(VSMCs),使之由静息状态进入到增殖状态,从而导致VSMCs的迁移、增生和基质改建,共同形成增生的内膜组织。临床上PCI术后一般口服氯吡格雷和阿司匹林等药物以防治ISR的发生,虽然有一定疗效,但对ISR致急性冠脉事件发生的预后仍不乐观。长期以来试图通过药物抑制新生内膜形成一直是国内外研究的主要热点,近年来,欧美等国家已先后从具有免疫活性的药物中筛选出多种药物用于预防支架内ISR的药物,如雷帕霉素(sirolimus,rapamycin),紫杉醇、依维莫司等,部分药物在临床上已取得了很好疗效,因此从毒副作用相对较小的中药中寻找抗ISR药物已成为国内外新的研究热点。因此,无论从基础研究还是从临床应用角度,寻找疗效肯定、不良反应较少的抗ISR的药物是十分必要和迫切的。
大戟科植物叶下珠(Phyllanthus urinaria L.)又名夜合草、珍珠草、阴阳草、真珠草,为大戟科叶下珠属一年生草本植物,传统用于治疗被用来治疗腹泻、黄疸、炎症、水肿、小儿疳积、急性结膜炎、口疮和抗生素耐药化脓性感染。国内外学者前期经过大量研究发现老鹳草素具有抗炎,抗氧化、抗肿瘤、抗感染、代谢调节和免疫活性调节等多种生物和药理活性。叶下珠的酚类物质是上述生物和药理活性的主要有效物质,老鹳草素(geraniin,Ge)是其中的一种多酚类化合物,化学结构见图1。随着老鹳草素生物活性研究的逐渐深入,其广泛的药理作用已经越来越受到人们的重视,主要有以下几点(1)抗氧化和抗炎,体内外的实验均表明老鹳草素具有较强的清除氧自由基、羟自由基和超氧自由基的能力;研究显示,老鹳草素对慢性乙型肝炎有较好的治疗作用;同时老鹳草素可通过抑制蛋白激酶活性,阻滞NF-κB的活性而发挥抗炎作用。(2)免疫抑制活性:因为可抑制脂氧合酶活性,老鹳草素用于治疗哮喘和炎症;此外老鹳草素可以降低小鼠巨噬细胞中IκB激酶的活性,而抑制与哺乳动物炎症和免疫应答相关的转录激活因子NF-κB的活性。(3)参与代谢调节:降血压,降血糖的作用;老鹳草素还可以非竞争性抑制血管紧张素转换酶,该种酶可催化血管紧张素I转化为血管紧张素II;老鹳草素可以治疗糖尿病引起的并发症,如视网膜病变、肾病、神经病变;此外老鹳草素可调节脂类代谢。(4)抗肿瘤作用:老鹳草素能够抑制肿瘤细胞的增殖,诱导肿瘤细胞凋亡;同时老鹳草素通过且作用于肿瘤细胞中的Hsp90蛋白进而影响肿瘤细胞相关的细胞信号转导蛋白的稳定性。(5)抗感染主要是抗菌及抗病毒活性。老鹳草素可以治疗幽门螺杆菌引起的胃与十二指肠的紊乱;同时国内外的文献显示老鹳草素在体内和体外均显示出较强的抗病毒活性。本发明建立体外血管表皮生长因子(Epidermal Growth Factor,EGF)诱导的VSMCs增殖模型,结果证实老鹳草素能够抑制VSMCs的增殖、迁移,同时诱导平滑肌细胞的凋亡,为进一步验证老鹳草素预防PCI术后ISR的价值,我们建立临床前猪冠状动脉支架模型,将不同剂量的老鹳草素涂层在支架表面,以雷帕霉素涂层支架为阳性对照组,金属裸支架为阴性对照组,光学相干断层扫描技术(OCT)评估老鹳草素涂层支架预防PCI术后再狭窄的安全性和有效性,研究结果证实老鹳草素涂层支架可有效抑制猪冠状动脉内膜增生,显示出良好的组织相容性和安全性。本发明为老鹳草素作为天然来源的药物支架涂层临床用于防治PCI术后ISR提供理论依据和实验支持。
发明内容
本发明公开了老鹳草素在制备用于支架涂层药物中的应用。
优选地,所述老鹳草素为老鹳草素单体和/或老鹳草素盐。
优选地,所述老鹳草素通过抑制VSMCs的增殖、迁移,同时诱导平滑肌细胞的凋亡而发挥抗ISR的作用。
优选地,老鹳草素涂层支架组为0.9-2.0μg/mm2,涂层支架可有效抑制猪冠状动脉内膜增生,显示出良好的组织相容性和安全性。
优选地,所述老鹳草素具有抗ISR的应用。
本发明的有益效果主要体现在:
目前就ISR的发生机理,已基本上把平滑肌细胞过度增殖、迁移及凋亡不足致使细胞大量积聚,平衡被破坏,导致细胞增殖-凋亡失衡,从而最终导致新生内膜增生作为引起ISR的主要原因,调节VSMCs增殖与凋亡之间的平衡将有助于治疗再狭窄的发生。EGF是已知的最重要的促进血管平滑肌细胞增殖与迁移的细胞因子之一。大量的证据表明,在血管损伤后血管壁的重塑和新生内膜形成中EGF及EGFR所介导的信号通路起着非常重要的作用。而且,通过抑制EGF信号进而阻止动脉粥样硬化形成已经在不同的动物模型上均得到了验证。因此,在动脉粥样硬化形成过程中,抑制EGF介导的血管平滑肌细胞增殖和迁移是一个关键的药理学战略。
本发明通过建立EGF诱导的VSMCs增殖模型,结果证实老鹳草素能够抑制VSMCs的增殖、迁移,同时诱导平滑肌细胞的凋亡。为进一步验证老鹳草素预防PCI术后抗ISR的价值,我们建立临床前猪冠状动脉支架模型,结果证实老鹳草素(2.0μg/mm2)涂层支架可有效抑制猪冠状动脉内膜增生,显示出良好的组织相容性和安全性。本发明为老鹳草素作为天然来源的药物支架涂层临床用于防治PCI术后ISR提供理论依据和实验支持。
附图说明
下面将结合附图进一步说明,附图中:
图1为本发明老鹳草素的化学结构式示意图。
图2老鹳草素抑制VSMCs的迁移。
图3老鹳草素抑制VSMCs的迁移距离的统计学分析。
图4老鹳草素涂层支架可有效抑制猪冠状动脉内膜增生。
A,裸金属支架组(Bare Metal Stent group,BMS),低剂量Geraniin涂层支架组,中剂量Geraniin涂层支架组可见不同程度的内膜增生,管腔缩小。高剂量Geraniin涂层支架组,雷帕霉素涂层支架组(Sirolimus-eluting Stent,SES)未见明显内膜增生.B,OCT测量定量分析结果。
具体实施方式
以下通过实施例来进一步描述本发明,应该理解的是,这些实施例仅用于例证的目的,决不限制本发明的保护范围。
本发明第一实施方式中,老鹳草素通过如下方法获得:
1)料液比为1:10-20将叶下珠粉中加入含有质量浓度为0.3-1.5%的乳酸、浓度为20-25%的硫酸铵和质量浓度为17-23%的乙醇的提取液中,在150-180W超声波下提取40-50min,以8000-15000r/min离心5-12min,上清液在分液漏斗中静置分层,经0.45μm微孔滤膜滤过,得提取液;老鹳草素为可水解鞣质,用加热回流的方法提取容易被分解为没食子酸、六羟基联苯二甲酸、鞣花酸、柯里拉京、云实酸和云实素,而利用超声波产生的强烈振动、高的加速度、强烈的空化效应、搅拌作用等,可加速植物材料中的有效成分进入溶剂,从而增加有效成分的提取率,缩短提取时间,还可避免高温对提取成分的影响;同时,该提取液在较低的乙醇浓度下也能较好地破坏酚类物质与基质的作用力增加,有利于酚类物质的溶出,且该提取液对酚类物质选择性强,利于叶下珠粉中酚类物质的提取,使得叶下珠粉中酚类物质的提取率至少可达8.4%;
2)按体积比0.3-0.7:5-15:0.1-0.3:0.04-0.0.08:18-25将石油醚、乙酸乙酯、甲醇、柠檬酸铵、水配制溶剂系统,置于分液漏斗中,摇匀后静置分层,待平衡1-4h后,将上相和下相分开,取上相作为固定相,下相作为流动相;
3)将固定相以10-15mL/min的流量灌满高速逆流色谱仪的管柱,然后以700-800r/min的转速正向运转高速逆流色谱仪的主机,同时以0.5-1.5mL/min的流速泵入流动相,待流动相开始流出色谱柱时,将按1-10mg/mL的质量浓度溶于流动相的提取液由进样阀进样,进入样品分离状态,同时设置紫外检测波长为280nm,然后根据检测器紫外谱图,收集老鹳草素馏分。高速逆流色谱法(HSCCC)是目前分离性质相近、容易变性的化合物的一种较好的方法,老鹳草素在本实施方式用溶剂系统中分配系数合适,能够实现老鹳草素的较好分离,提高老鹳草素馏分的纯度和回收率,经HPLC检测,老鹳草素馏分的纯度至少可达94%,回收率至少可达90%。老鹳草素馏分进一步提纯可得到99%以上的纯品老鹳草素。
实施例2
本实施例提供老鹳草素抑制VSMCSs增殖、迁移及诱导凋亡的实验
1.VSMCs培养与传代
(1)人脐动脉来源VSMCs购自上海沪峰生物科技有限公司,为防止因传代次数过多,细胞性质改变而影响实验结果,文献上多用较早期的细胞:3-8代VSMC,本实验选择生长良好的第4-10代细胞用于实验。
VSMCs细胞用含有10%胎牛血清的DMEM完全培养基,在37℃,5%CO2,95%饱和湿度的CO2培养箱中培养。细胞80%~90%融合后,弃培养基,用PBS液清洗3次,加入0.25%胰酶消化,摇动并轻轻拍打培养瓶使细胞脱离瓶壁,显微镜下观察。当细胞收缩变圆,脱离瓶壁后,加入完全培养基中止消化,1000r/min离心5min,弃上清液,加入新的完全培养基把细胞吹散,分瓶传代。传代培养后,3天更换一次培养基。
(2)实验分组:
将细胞随机分为8个组
1)对照组(control):正常血管平滑肌细胞(VSMCs)
2)模型组(model):EGF10ng/mL+VSMCs
3)老鹳草组:Geraniin25ug/mL+EGF10ng/mL+VSMCS
4)老鹳草组:Geraniin50 ug/mL+EGF10ng/mL+VSMCS
5)老鹳草组:Geraniin100ug/mL+EGF10ng/mL+VSMCs
6)辛伐他汀组:10ug/mL+EGF10ng/mL+VSMC
以上各组细胞置于含10%胎牛血清(Gibco)的DMEM高糖培养基。37℃,5%CO2、饱和湿度培养箱内培养。
2.MTT检测老鹳草素对EGF诱导的VSMCs增殖的影响
1)将生长良好的VSMCs细胞用胰蛋白酶消化,吹打均匀后,将细胞按10000个/孔的浓度加入96孔细胞培养板上培养贴壁。
2)待细胞贴壁后,吸去原培养液,更换新的完全培养基。每个浓度设4个平行孔,37℃,5%CO2培养箱内培养,实验重复3次;加药前及加药后24、48、72小时各取一块板,按下列方法操作后测定各组的吸光度OD值。
3)实验结束前4~6小时加入5mg/ml MTT处理,弃培养基,每孔加入100ul DMSO,10min后用酶标仪读取570nm吸收值。
4)按照以下公式计算细胞存活率:
3.检测VSMCs迁移
(1)取对数生长期VSMCs,制成细胞悬液,以3×105/孔接种于预先放有盖玻片的6孔细胞培养板中。
(2)24小时后待细胞达到80%融合,将小盖玻片取出,用无菌刮刀将盖玻片上的VSMCs沿直线刮除一侧,用PBS将不贴壁的细胞冲洗干净,将小盖玻片放回到原培养板的孔中,在37℃、5%CO2培养箱中培养。
(3)按实验分为不同浓度组,每组有3个重复。
(4)在显微镜下观察细胞从刮除边缘向外爬出情况,在显微镜下观察盖玻片上细胞迁移距离,照相后用图象处理软件测定迁移最远的细胞至刀片刮除细胞边缘之间的距离,每张盖玻片取4~5处进行测定,取平均值作为细胞迁移的距离。
4.细胞凋亡测定
采用Annexin V-FITC/PI双标记法。将VSMCs接种于6孔培养板中,在含有不同浓度的灯盏乙素(10、50、100μg/L)培养液中孵育56h,收集细胞并用1ml冷PBS制成1×106细胞悬液,1000r/min,4℃离心10min,弃上清,将细胞重悬于200μLBinding Buffer,加入10μLAnnexin V-FITC和5μL PI,轻轻混匀,闭光室温反应15min,加入300μL Binding Buffer,于1h内用流式细胞仪进行检测,以激发波长488nm进行检测FITC和PI荧光。每样本计数20000个细胞,用CELL Quest软件分析细胞凋亡率。
5.结果
5.1老鹳草素抑制VSMCs的增殖
用MTT比色法测量各组光密度(OD)值,OD值反映细胞生长与增殖情况。EGF模型组OD值与对照组相比明显升高,(P<0.01),提示EGF可促进VSMC的增殖,造模成功,见表1。
表1.MTT法检测老鹳草素对VSMC增殖的影响
空白对照组与模型组比较,**P<0.01
分别用含有不同浓度(25,50,100ug/ml)老鹳草素的完全培养液与VSMCs共同孵育48小时,MTT比色分析结果显示随着药物浓度的增加细胞存活率逐渐下降,与模型组的差异有显著地统计学意义(P<0.01),证实老鹳草素有明显抑制VSMCs增殖的作用,见表2。
为测定不同时间点老鹳草素对VSMCs的作用,于加药(25,50,100ug/ml)后的第24、48、72小时进行MTT比色测定,结果证实各浓度组均具有显著抑制作用(P<0.01)。老鹳草素对VSMCs的存活率的影响随着孵育时间的延长而逐渐下降,至72小时各浓度组VSMCs的存活率分别达21%、9.9%、6.6%,证实老鹳草素对VSMCs的抑制作用呈浓度和时间依赖性,见表3。
表2不同浓度老鹳草素作用于VSMCs 48h后对细胞存活率的影响
注:各实验组与模型组相比,*表示P<0.01
表3不同浓度和时间老鹳草素作用于VSMCs后对细胞存活率的影响
注:各实验组与模型组相比,*表示P<0.01
5.2老鹳草素抑制VSMCs的迁移
单层培养细胞刮片法统计分析结果表明,与对照组相比,不同浓度的老鹳草素对VSMCs迁移距离抑制均有显著的统计学意义(P<0.01),且老鹳草素的这种抑制作用与其浓度呈现依赖性,50ug/ml浓度的老鹳草素对VSMCs迁移的抑制率为51.3%,而100ug/ml浓度的老鹳草素对VSMCs的迁移抑制率达82.1%,见图2。
5.3老鹳草素诱导VSMCs的凋亡
流式细胞术检测不同浓度Corlagin处理VSMCs细胞48h后发生细胞调亡的变化。50ug/ml和100ug/ml Corilagin处理VSMCs 48h后发生晚期调亡的细胞比例分别为7.59土3.22%和19.40土3.61%;正常活细胞的比例分别为86.20土2.43%和65.97土4.31%,与空白对照组相比,P<0.01,结果有显著的统计学差异;100ug/ml Corilagin处理VSMCs 48h后发生早期调亡的细胞比例为6.31土2.92%,P<0.05,有统计学差异,见表4。
表4流式细胞术检测Corilagin处理VSMCs细胞48h细胞凋亡的变化
与空白对照组(Control)相比,#p<0.05,有统计学差异;*p<0.01,有显著的统计学差异;△△p<0.01,有显著的统计学差异。
实施例3
临床前猪冠状动脉支架模型的建立及OCT检查
1.小型猪的分组,处理
(1)将20头小型猪随机平均分为阴性对照组(bare metal stent,BMS)、老鹳草素低剂量支架组(0.4μg/mm2)、老鹳草素中剂量支架组(0.8μg/mm2)、老鹳草素高剂量支架组(2.0μg/mm2)、阳性对照组(sirolimus-eluting stent,SES),并记录小型猪身上所标记的数码。
(2)冠脉造影及支架植入术冠脉造影
实验动物全麻后通过右股动脉或左股动脉途径行左、右冠状动脉造影,于前降支(left anterior descending branch,LAD)、右冠状动脉(right coronary artery,RCA)或回旋支(left circumflex,LCX)分别置入同一类型支架各一枚,支架血管直径比率为1.1~1.2:1,应用OCT技术观察支架贴壁情况,同时行光学相干断层扫描,冠脉造影定量测量参照血管内径,支架内最小内径,计算狭窄程度。OCT测量新生内膜厚度、支架内面积、管腔面积,新生内膜面积、计算狭窄程度,比较各实验组上述指标28天时有无统计学差异。
2.观察终点行OCT检查
术前准备基本与前期冠状动脉支架置入术相同,经股动脉穿剌后送入6F动脉鞘管,并将6F导引导管经造影导丝送至冠状动脉口行冠脉造影,经多个体位造影粗率评估有无明显狭窄或闭塞。
OCT检查
按支架置入术的方法将BMW或Runthrough导丝送至所置支架冠状动脉远端,将LightLabC7XR 0CT成像系统连接单元(DOC)放在消毒的专用DOC保护罩内,确定绿色指示灯稳定亮起,从包装圈内取出Dragonfly成像导管,取5ml注射器抽取5ml纯碘佛醇造影剂冲洗歧管排除歧管中所有空气直至导管末端尖端流出3-5滴造影剂,将其白色接头和DOC接头对齐并顺时针旋转1/8周锁紧,绿色指示灯开始闪动时说明DOC内部自动光学对接完成。将Dragonfly成像导管头端轻轻放置在两个手指间,点击start scanning开始扫描,从而获取测试图像来验证校准。OCT成像系统准备完善后,将Dragonfly成像导管沿导丝送至指引导管再次进行校准,在透视仪器的指引下,向前移动导管直至近端标记(镜头标记)位于支架远端10mm处,再次通过歧管注射0.5ml造影剂来清洗Dragonfly成像导管,用注射泵向血管管腔内注射造影剂冲洗血管管腔排除目标血管的血液,点击开始成像,成像导丝以1.0mm/s速度自动回撤,用视频显示器实时成像,成像速度15.6帧/s,完成整个支架扫描后结束成像。OCT成像及分析通过C7XR OCT成像系统(圣犹达公司)来完成。
3.结果
3.1支架置入术后28天OCT测量结果
通过OCT连续、全程观察了每枚支架的内膜增殖情况,可见到所有支架金属支撑杆均完全内皮化,无血栓形成。测量最窄处各组(阴性对照组、低剂量老鹳草素组、中剂量老鹳草素组、高剂量老鹳草素组、阳性对照组)新生内膜厚度,新生内膜面积,管腔残余面积,支架面积,并计算狭窄程度。
3.2 OCT测量各组内膜增生厚度
术后28天测量各实验组内膜厚度,阴性对照组0.48±0.11mm,低剂量老鹳草素组0.46±0.01mm,中剂量老鹳草素组0.45±0.14mm,高剂量老鹳草素组0.26±0.13mm,阳性对照组0.25±0.08mm。经完全随机设计的方差分析,阴性对照组、低剂量老鹳草素组、中剂量老鹳草素组、高剂量老鹳草素组、阳性对照组新生内膜厚度差异有统计学意义(P=0.002),见表5,图3。
表5支架置入28天后血管新生内膜厚度
注:和阴性对照组相比,*P<0.05,**P<0.01
3.3 OCT测量各组支架面积
各组支架面积测量平均值为:阴性对照组5.48±0.26mm2,低剂量老鹳草组5.95±0.15mm2,中剂量老鹳草组5.65±0.23mm2,高剂量老鹳草组5.38±0.21mm2,阳性对照组5.42±0.26mm2;经完全随机设计的方差分析,五组支架面积总体比较差异无统计学意义(P>0.05),见表6,图3。
表6支架置入术后28天各组支架面积
注:各实验组两两比较,P>0.05。
3.4 OCT测量残余管腔面积
各组支架残余管腔面积:阴性对照组3.63±0.12(mm2);低剂量老鹳草素组3.51±0.13(mm2);中剂量老鹳草素组3.43±0.01(mm2)高剂量老鹳草素组3.89±0.21(mm)2阳性对照组3.92±0.32(mm2);经完全随机设计的方差分析,五组残余管腔面积总体比较差异有统计学意义(P<0.001),见表7,图3。
表7支架置入术后28天残余管腔面积
注:和阴性对照组相比,*P<0.05,**P<0.01
3.4 OCT测量新生内膜面积
各组新生内膜面积:阴性对照组2.01±0.18(mm2),低剂量老鹳草组2.18±0.19(mm2),中剂量老鹳草组2.17±0.52(mm2),高剂量老鹳草组1.87±0.42(mm2),阳性对照组1.89±0.65(mm2),见表8,图3。
表8支架置入术后28天新生内膜面积
注:和阴性对照组相比,*P<0.05,**P<0.01
OCT提示,和阴性对照组相比,老鹳草素中、高剂量涂层支架组新生内膜面积及狭窄程度均减小(P<0.05),且高剂量老鹳草素涂层支架组和阳性对照组残余管腔面积,均明显大于其他实验组(P<0.05)。同时观测到阴性对照组、老鹳草素低、中剂量组均见不同程度内膜增生,管腔缩小,高剂量组和阳性对照组未见明显内膜增生,见图3。
上述实施例中的常规技术为本领域技术人员所知晓的现有技术,故在此不再详细赘述。
以上实施方式仅用于说明本发明,而并非对本发明的限制,本领域的普通技术人员,在不脱离本发明的精神和范围的情况下,还可以做出各种变化和变型。因此,所有等同的技术方案也属于本发明的范畴,本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
Claims (5)
1.老鹳草素在制备用于支架涂层药物中的应用。
2.根据权利要求1所述的应用,其特征在于:所述老鹳草素为老鹳草素单体和/或老鹳草素盐。
3.根据权利要求1所述的应用,其特征在于:所述老鹳草素通过抑制VSMCs的增殖、迁移,同时诱导平滑肌细胞的凋亡而发挥抗ISR的作用。
4.根据权利要求1所述的应用,其特征在于:老鹳草素涂层支架组为0.9-2.0μg/mm2,涂层支架可有效抑制猪冠状动脉内膜增生,显示出良好的组织相容性和安全性。
5.根据权利要求1所述的应用,其特征在于:所述老鹳草素具有抗ISR的应用。
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