CN113318102A - 抗环血酸及其衍生物在制备抗骨质疏松药物中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及抗环血酸及其衍生物在制备抗骨质疏松药物中的应用。本发明首次发现其对于预防或治疗骨质疏松症具有一定的效果。本发明通过研究发现其能增强人骨髓间充质干细胞H‑BMSC的碱性磷酸酶活性;其能上调成骨相关基因ALP、RUNX2、COL1、OCN的表达;促进H‑BMSC细胞成骨分化分泌出钙结节;证明了其可以在体内对抗骨质疏松症。本发明为研究骨质疏松的治疗策略提供了理论依据,为制备新的治疗骨质疏松的药物提供了一个嵌入点。
Description
技术领域
本发明属于生物医药技术领域,涉及一种抗环血酸及其衍生物的药物新用途,具体涉及抗环血酸及其衍生物在制备抗骨质疏松药物中的应用。
背景技术
骨质疏松症是临床上一种以骨量低下、骨微结构损坏,导致骨脆性增加、易于发生骨折为特征的全身性骨病。骨质疏松症是以骨强度下降、骨折风险性增加为特征的骨骼系统疾病,骨强度反映骨骼的两个主要方面,即骨矿密度和骨质量。骨质疏松症的症状主要有疼痛,身长缩短,驼背,骨折,呼吸功能下降等,给患者生活造成严重困难。
原发性骨质疏松症分为绝经后骨质疏松症和老年骨质疏松症两种类型。目前临床前研究对于绝经后骨质疏松症的研究主要以去卵巢SD大鼠为研究模型。
骨质疏松症的发病因素和发病机理是多方面的。绝经后骨质疏松症主要是由于绝经后雌激素水平降低,雌激素对破骨细胞的抑制作用减弱,破骨细胞的数量增加、凋亡减少、寿命延长,导致其骨吸收功能增强,同时降低成骨细胞活性,造成骨重建失衡,骨吸收/骨形成比值升高。所以雌激素替代疗法也成为治疗绝经后骨质疏松的首选药物;双磷酸盐是一类能够吸附在羟基磷灰石表面从而抑制破骨细胞对骨的吸收的药物。
现有技术中针对骨质疏松的临床治疗主要通过抑制破骨细胞对骨的重吸收,效果强大但作用模式单一,对成骨细胞的促进很弱。因此,开发新型的抗骨质疏松的策略是非常有必要的。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种抗环血酸及其衍生物的药物新用途,具体涉及抗环血酸及其衍生物在制备抗骨质疏松药物中的应用。
为达到此发明目的,本发明采用以下技术方案:
第一方面,本发明提供一种抗环血酸及其衍生物的用药新用途,即抗环血酸及其衍生物在制备抗骨质疏松药物中的应用。
抗坏血酸及其衍生物现有技术认为其具有促进胶原合成和牙齿生长的功效,本发明首次发现其对于预防或治疗骨质疏松症具有一定的效果。本发明通过研究发现其能增强人骨髓间充质干细胞H-BMSC的碱性磷酸酶活性;其能上调成骨相关基因ALP、RUNX2、COL1、OCN的表达;促进H-BMSC细胞成骨分化分泌出钙结节;证明了其可以在体内对抗骨质疏松症。
优选地,所述抗环血酸及其衍生物包括抗环血酸、抗坏血酸磷酸酯镁、抗坏血酸磷酸酯钠、抗坏血酸葡萄糖苷、抗坏血酸棕榈酸酯、抗坏血酸钙、抗坏血酸硬脂酸酯、抗坏血酸磷酸酯锌或上述各化合物的类似物。
其中,抗坏血酸磷酸酯镁也叫维生素C磷酸酯镁,是一种维生素C衍生物,由维生素C经磷酸化后进一步与氧化镁反应,精制而成。无论口服还是通过皮肤吸收进入人体后,均能通过磷酸酯酶迅速酶解游离出维生素C和磷酸根,发挥维生素C特有的生理生化功能和形成羟基磷灰石必须的磷酸根。抗坏血酸磷酸酯镁形式稳定,不怕光不怕氧化能够耐300℃左右的高温,其可以制成各种形式的口服药不担心失活,因此维生素C磷酸酯镁既具有维生素C所有功效,又克服了维生素C怕光、热及金属离子等,易被氧化的缺点。
现有技术中抗坏血酸磷酸酯镁常被用于化妆品添加剂用于美白产品,其生理功效能够促进胶原的合成,抗氧化和衰老等,本发明首次发现其对于预防或治疗骨质疏松症具有很好的效果。
抗坏血酸磷酸酯镁一般以倍半镁盐形式存在,抗坏血酸磷酸酯镁(倍半镁盐)的化学结构如图1所示。
在本发明中,所述抗环血酸及其衍生物增强人骨髓间充质干细胞碱性磷酸酶的活性。
在本发明中,所述抗环血酸及其衍生物促进人骨髓间充质干细胞的成骨分化。
优选地,所述药物的剂型包括混悬剂、颗粒剂、胶囊剂、散剂、片剂、乳剂、溶液剂、滴丸剂、注射剂、栓剂、灌肠剂、气雾剂、贴剂或滴剂中的任意一种。
优选地,所述药物还包括药学上可接受的辅料。
优选地,所述辅料包括载体、稀释剂、赋形剂、填充剂、粘合剂、润湿剂、崩解剂、乳化剂、助溶剂、增溶剂、渗透压调节剂、表面活性剂、包衣材料、着色剂、pH调节剂、抗氧剂、抑菌剂或缓冲剂中的任意一种或至少两种的组合。
所述至少两种的组合例如稀释剂和赋形剂的组合、粘合剂和润湿剂的组合、乳化剂和助溶剂的组合等,其他任意的组合方式均可选择,在此便不再一一赘述。
优选地,所述药物的给药途径包括口服给药、舌下给药、直肠给药、皮肤黏膜给药、吸入给药或注射给药。
第二方面,本发明提供一种抗骨质疏松的药物,所述药物包括抗环血酸及其衍生物。
优选地,所述抗环血酸及其衍生物包括抗环血酸、抗坏血酸磷酸酯镁、抗坏血酸磷酸酯钠、抗坏血酸葡萄糖苷、抗坏血酸棕榈酸酯、抗坏血酸钙、抗坏血酸硬脂酸酯或抗坏血酸磷酸酯锌。
相对于现有技术,本发明具有以下有益效果:
抗坏血酸及其衍生物现有技术认为其具有促进胶原合成和牙齿生长的功效,本发明首次发现其对于预防或治疗骨质疏松症具有一定的效果。本发明通过研究发现其能增强人骨髓间充质干细胞H-BMSC的碱性磷酸酶活性;其能上调成骨相关基因ALP、RUNX2、COL1、OCN的表达;促进H-BMSC细胞成骨分化分泌出钙结节;证明了其可以在体内对抗骨质疏松症。本发明为研究骨质疏松的治疗策略提供了理论依据,为制备新的治疗骨质疏松的药物提供了一个嵌入点。
附图说明
图1是本发明所涉及的抗坏血酸磷酸酯镁(倍半镁盐)的化学结构图;
图2是本发明实施例1中所提供的H-BMSC细胞3天的ALP染色图;
图3是本发明实施例2中所提供的H-BMSC细胞7天的实时荧光定量PCR结果统计图(ALP);
图4是本发明实施例2中所提供的H-BMSC细胞7天的实时荧光定量PCR结果统计图(RUNX2);
图5是本发明实施例2中所提供的H-BMSC细胞7天的实时荧光定量PCR结果统计图(COL1);
图6是本发明实施例2中所提供的H-BMSC细胞7天的实时荧光定量PCR结果统计图(OCN);
图7是本发明实施例3中所提供的H-BMSC细胞14天的茜素红染色图;
图8是本发明实施例4中所提供的C57小鼠去卵巢后灌胃6周的股骨CT图;
图9是本发明实施例4中所提供的C57小鼠去卵巢后灌胃6周的股骨骨密度统计结果图;
图10是本发明实施例4中所提供的C57小鼠去卵巢后灌胃6周的股骨骨体积分数统计结果图;
图11是本发明实施例4中所提供的C57小鼠去卵巢后灌胃6周的股骨骨小梁数目统计结果图;
图12是本发明实施例5中所提供的SD大鼠去卵巢后灌胃12周的股骨micro CT图;
图13是本发明实施例5中所提供的SD大鼠去卵巢后灌胃12周的股骨骨密度统计结果图;
图14是本发明实施例5中所提供的SD大鼠去卵巢后灌胃12周的股骨骨体积分数统计结果图;
图15是本发明实施例5中所提供的SD大鼠去卵巢后灌胃12周的股骨骨小梁数量统计结果图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。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。
下述实施例所涉及的抗坏血酸磷酸酯镁MAP购自于sigma-aldrich,型号为A8960;人间充质干细胞H-BMSC来源于中科院;C57BL/6J小鼠来源于广东省医学实验动物中心;SD大鼠来源于广东省医学动物实验中心。
实施例1
探究抗坏血酸磷酸酯镁对H-BMSC细胞中ALP活性的影响:
将人间充质干细胞H-BMSC以每孔1×10^5细胞数铺板24板,待细胞贴壁后,对照组换成含有10%FBS和1%青霉素和链霉素的α-MEM培养基,实验组在培养基中加入抗坏血酸磷酸酯镁MAP,终浓度为50μg/mL,以后隔1天换液,诱导3天后弃去培基,PBS洗3遍,4%多聚甲醛固定10min,ddH2O洗3遍。用BCIP/NBT碱性磷酸酶显色试剂盒染色12h。弃掉染色液,用ddH2O洗3遍。置于显微镜下拍照,结果如图2所示。
由图2可知(图中标尺为500μm):3天时,与对照组相比,抗坏血酸磷酸酯镁组具有诱导H-BMSC细胞往成骨细胞分化,表现为ALP染色加深;所以抗坏血酸磷酸酯镁能够加强H-BMSC细胞往成骨分化的能力。
实施例2
探究抗坏血酸磷酸酯镁对成骨相关基因表达水平的影响:
将人间充质干细胞H-BMSC以每孔5×10^5细胞数铺板12板,待细胞贴壁后,对照组换成含有10%FBS和1%青霉素和链霉素的α-MEM培养基,实验组在培养基中加入抗坏血酸磷酸酯镁MAP,终浓度为50μg/mL,以后隔1天换液,诱导7天后弃去培基,PBS洗3遍。每孔加入450μL TRIZOL裂解细胞,在裂解液中加入90μL氯仿充分震荡后放置10min,12000rpm离心15min;取上清加入同体积异丙醇,混匀后放置10min,12000rpm离心10min;弃去上清,沉淀用DEPC水配的75%酒精洗1遍,12000rpm离心5min;弃掉上清,晾干10min后加入20μL DEPC水溶解RNA,于NanoDrop 2000测定RNA浓度。按照每个样品500ng RNA/10μL反应体系逆转录后,加入5倍DEPC水稀释,进行实时荧光定量PCR,结果如图3-6所示。
由图3-6可知:与对照组相比,抗坏血酸磷酸酯镁对H-BMSC细胞具有成骨诱导效果,表现为增强ALP、RUNX2、COL1、OPN等成骨相关基因的表达水平。图中的显著差异表示为“*”<0.05;“**”<0.01;“***”<0.001,采用的分析方法为独立样本T检验。
实施例3
探究抗坏血酸磷酸酯镁在细胞水平上促进H-BMSC细胞的成骨分化:
将人间充质干细胞H-BMSC以每孔2.5×10^5细胞数铺板24板,待细胞贴壁后,对照组换成含有10%FBS和1%青霉素和链霉素的α-MEM培养基实验组在培养基中加入抗坏血酸磷酸酯镁MAP,终浓度为0.28mM,以后隔1天换液,诱导14天后弃去培基,PBS洗3遍,4%多聚甲醛固定10min,PBS洗1遍。用40mM茜素红染色15min。弃掉染色液,用PBS洗3遍,每遍放置2min,置于显微镜下拍照,结果如图7所示(图中标尺为500μm)。
由图7可知:一般地,在成骨分化后期,成骨细胞会分泌出钙结节,在茜素红条件下可以染出橘红色样沉淀。该实施例的实验组和对照组相比,实验组出现了橘红色沉淀,对照组没有,证实本发明在细胞水平上可以促进H-BMSC细胞往成骨细胞分化。
实施例4
探究抗坏血酸磷酸酯镁对骨质疏松模型小鼠的抗骨质疏松效果:
将28只C57BL/6J小鼠分成4组,每组7只,分为模型组、假手术组、低剂量组、高剂量组。手术时,将小鼠用1%戊巴比妥钠麻醉后,切开腹部,模型组、低剂量组和高剂量组输卵管结扎后切去卵巢,假手术组切去卵巢周围相同质量的脂肪,缝合伤口。手术后,第4天开始灌胃,以后每天灌胃,模型组和假手术组灌生理盐水,低剂量组按照抗坏血酸磷酸酯镁5mg/kg计算灌胃量,高剂量组按照20mg/kg计算灌胃量,抗坏血酸磷酸酯镁MAP溶解于生理盐水中灌胃,连续灌胃6周,收样收取双侧股骨,置于4%多聚甲醛固定。固定好的组织用布鲁克micro CT SkyScan 1272拍片并且对应软件分析,股骨CT结果、股骨骨密度统计结果、股骨骨体积分数统计结果、股骨骨小梁数目统计结果分别如图8-11所示。
由图9-11可知:模型组与假手术组对比具有显著性差异,假手术组的骨密度BMD,相对骨体积分数BV/TV、骨小梁数量Tb.N明显高于模型组说明造模成功;与模型组相比,给药低剂量组和高剂量组的骨量明显增加,且剂量增加骨量增强效果越好。体内动物实验确定抗坏血酸磷酸酯镁具有的促进成骨效果,可以用于对抗骨质疏松症的发展。图中的显著差异表示为“*”<0.05;“**”<0.01;“***”<0.001,采用的分析方法为独立样本T检验。
实施例5
探究抗坏血酸磷酸酯镁对骨质疏松模型大鼠的抗骨质疏松效果:
将21只SD大鼠分成3组,每组7只,分为模型组、假手术组、给药组。手术时,将大鼠用2%戊巴比妥钠麻醉后,切开腹部,模型组和实验组输卵管结扎后切去卵巢,假手术组切去卵巢周围相同质量的脂肪,缝合伤口。手术后,第4天开始灌胃,以后每天灌胃,模型组和假手术组灌生理盐水,给药组以20mg/kg抗坏血酸磷酸酯镁计算灌胃量,抗坏血酸磷酸酯镁溶解在生理盐水中,连续灌胃10周,收样收取双侧股骨,置于4%多聚甲醛固定。固定好的组织用布鲁克micro CT SkyScan 1272拍片并且对应软件分析。股骨micro CT结果、股骨骨密度统计结果、股骨骨体积分数统计结果、股骨骨小梁数目统计结果分别如图12-15所示。
由图13-15可知:模型组与假手术组对比具有显著性差异,假手术组的骨密度BMD,相对骨体积分数BV/TV、骨小梁数量Tb.N明显高于模型组说明造模成功。给药组与模型组相比骨量明显增加,证明抗坏血酸磷酸酯镁能够对抗大鼠骨质疏松症。图中的显著差异表示为“*”<0.05;“**”<0.01;“***”<0.001,采用的分析方法为独立样本T检验。
通过对C57小鼠的给药研究,高剂量组对应的给药浓度效果较好,我们模拟体内相同给药浓度给大鼠,通过从小鼠和大鼠的抗骨质疏松效果研究,确定了抗坏血酸磷酸酯镁可用于对抗骨质疏松症。
申请人声明,本发明通过上述实施例来说明本发明的抗环血酸及其衍生物在制备抗骨质疏松药物中的应用,但本发明并不局限于上述实施例,即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了,对本发明的任何改进,对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等,均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
以上详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于上述实施方式中的具体细节,在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合,为了避免不必要的重复,本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
Claims (10)
1.抗环血酸及其衍生物在制备抗骨质疏松药物中的应用。
2.如权利要求1所述的应用,其特征在于,所述抗环血酸及其衍生物包括抗环血酸、抗坏血酸磷酸酯镁、抗坏血酸磷酸酯钠、抗坏血酸葡萄糖苷、抗坏血酸棕榈酸酯、抗坏血酸钙、抗坏血酸硬脂酸酯、抗坏血酸磷酸酯锌或上述各化合物的类似物。
3.如权利要求1所述的应用,其特征在于,所述抗环血酸及其衍生物增强人骨髓间充质干细胞碱性磷酸酶的活性。
4.如权利要求1所述的应用,其特征在于,所述抗环血酸及其衍生物促进人骨髓间充质干细胞的成骨分化。
5.如权利要求1所述的应用,其特征在于,所述药物的剂型包括混悬剂、颗粒剂、胶囊剂、散剂、片剂、乳剂、溶液剂、滴丸剂、注射剂、栓剂、灌肠剂、气雾剂、贴剂或滴剂中的任意一种。
6.如权利要求1所述的应用,其特征在于,所述药物还包括药学上可接受的辅料。
7.如权利要求6所述的应用,其特征在于,所述辅料包括载体、稀释剂、赋形剂、填充剂、粘合剂、润湿剂、崩解剂、乳化剂、助溶剂、增溶剂、渗透压调节剂、表面活性剂、包衣材料、着色剂、pH调节剂、抗氧剂、抑菌剂或缓冲剂中的任意一种或至少两种的组合。
8.如权利要求1所述的应用,其特征在于,所述药物的给药途径包括口服给药、舌下给药、直肠给药、皮肤黏膜给药、吸入给药或注射给药。
9.一种抗骨质疏松的药物,其特征在于,所述药物包括抗环血酸及其衍生物。
10.如权利要求9所述的药物,其特征在于,所述抗环血酸及其衍生物包括抗环血酸、抗坏血酸磷酸酯镁、抗坏血酸磷酸酯钠、抗坏血酸葡萄糖苷、抗坏血酸棕榈酸酯、抗坏血酸钙、抗坏血酸硬脂酸酯或抗坏血酸磷酸酯锌。
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