CN117180256B - 岩藻黄素在制备改善心肌梗死后心肌结构重构和电生理重构药物中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于生物医药技术领域，提供了岩藻黄素在制备改善心肌梗死后心肌结构重构和电生理重构药物中的应用。本发明首次发现施用岩藻黄素能够降低心肌梗死后死亡率，增强心肌梗死后心脏射血功能，对心肌梗死后心肌重塑起到促进作用，增加心室壁厚度以及梗死区血管密度，改善心肌梗死后心室壁重塑的情况；还显著减轻心肌梗死后心肌纤维化，改善心肌重塑；以及减轻心肌梗死后梗死周边区炎症水平、细胞凋亡；降低心肌梗死后心律失常易感性；岩藻黄素在改善心肌梗死后心肌结构重构和电生理重构方面具有广泛的应用前景。

Description

岩藻黄素在制备改善心肌梗死后心肌结构重构和电生理重构 药物中的应用

技术领域

本发明涉及生物医药技术领域，更具体地，涉及岩藻黄素在制备改善心肌梗死后心肌结构重构和电生理重构药物中的应用。

背景技术

心肌梗死是由于心肌组织血供减少或中断，引起缺血心肌发生不可逆性坏死。心肌梗死发病率逐年上升。在正常状态下，心肌细胞的能源由游离脂肪酸和葡萄糖氧化提供；缺血缺氧状态下，导致心肌细胞不能有效进行有氧呼吸，只能在无氧状态下进行糖酵解，糖酵解的过程会产生大量乳酸和氢离子，诱导细胞崩解，释放大量酸性蛋白酶，最终缺血部分心肌细胞发生坏死。坏死崩解的心肌细胞释放大量损伤相关分子模式(DAMPs)，通过多种途径诱导炎症反应。其中，肿瘤坏死因子(TNF)在细胞坏死介导的炎症反应中发挥重要作用。心肌梗死后，炎症反应帮助清除缺血坏死的心肌组织，加速心肌结构重塑。但坏死崩解物质及随后的炎症反应本身会诱导梗死周边区细胞发生凋亡，加重梗死周边区心肌细胞凋亡，扩大梗死面积，进一步加重心功能恶化。此外，心肌梗死发生后，心肌间质中的成纤维细胞受到刺激激活、增殖并向肌成纤维细胞分化，分泌大量细胞基质迁移取代坏死或凋亡的心肌细胞，致心肌纤维化，虽然早期的心肌纤维化可以发挥维持心脏结构完整，避免梗死区心肌发生破裂，但持续的心肌纤维化不可避免地导致心肌顺应性降低，心功能下降，而心肌组织过度纤维化还可以影响组织中氧和营养物质交换，进一步破坏梗死周边区心肌细胞营养状态。

心肌梗死会极大增加心律失常发生风险，约90％的急性心肌梗死患者会在发病期间或发病后会发生心律失常。心肌细胞钙离子超负荷是诱导心肌梗死后心律失常的重要原因。Cav1.2是构成心肌细胞L型钙离子通道的重要亚型。心肌梗死后，梗死周边区心肌细胞钙离子通道Cav1.2的表达水平减少，平台期钙离子内流减少，平台期缩短，诱导早后除极的产生，增加心室肌心律失常易感性。心梗后钾离子通道蛋白失活也是激发心肌梗死后心律失常的一个重要影响因素。在心肌细胞中，KV4.2和KV4.3负责产生瞬时外向电流。心肌梗死发生后，梗死周边区心肌中KV4.2和KV4.3的表达下调，容易产生平台期振荡，诱导心律失常的发生。心肌梗死后，心肌组织出现炎症反应、梗死周边区细胞凋亡以及持续纤维化都会损伤心脏传导系统，诱发心律失常发生。

目前，临床上针对心肌梗死后心肌结构重构的治疗主要以血管紧张素转化酶抑制剂(ACEI)和血管紧张素受体拮抗剂(ARB)为主。ACEI和ARB治疗的主要机制是以抑制肾素-血管紧张素-醛固酮系统(RAAS)系统激活降低血压，扩张血管，减轻心肌收缩前后负荷为主，也具有改善心梗后心肌纤维化作用。对于心肌梗死后心律失常的治疗是在心律失常发生后基于心律失常类型使用相对应的药物或进行对因治疗。而相关临床研究表明，离子通道类抗心律失常药有加重心肌梗死后心律失常的风险，这也是抗心律失常药物治疗不能用于心肌梗死患者常规预防的主要原因。

因此，亟需开发一种能够改善心肌梗死后心肌重构和电生理重构的药物，降低心律失常发生风险。

发明内容

本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出岩藻黄素在制备改善心肌梗死后心肌结构重构和电生理重构药物中的应用。本发明首次发现施用岩藻黄素后，能够降低心肌梗死后死亡率，改善心肌梗死后心脏射血功能，对心肌梗死后心肌重塑起到促进作用，有效减轻心肌梗死后梗死周边区心肌细胞凋亡，降低梗死周边区炎症水平，改善纤维化程度，降低心肌梗死后心律失常易感性，降低心律失常发生风险，对心肌梗死后心肌结构重构和电生理重构有明显的改善作用。

本发明的第一方面提供岩藻黄素在制备改善心肌梗死后心肌结构重构和电生理重构药物中的应用。

具体地，岩藻黄素在制备改善心肌梗死后心肌结构重构和电生理重构药物中的应用。

岩藻黄素在制备增强心肌梗死后心脏射血功能药物中的应用。

岩藻黄素在制备增加心肌梗死后心室壁重塑厚度和/或增加心肌梗死后梗死区血管密度药物中的应用。

岩藻黄素在制备减轻心肌梗死后心肌纤维化水平药物中的应用。

岩藻黄素在制备减轻心肌梗死后炎症水平药物中的应用。

岩藻黄素在制备减少心肌梗死后心肌梗死周边区的细胞凋亡药物中的应用。

岩藻黄素在制备降低心肌梗死后心律失常易感性药物中的应用。

本发明的第二方面提供一种改善心肌梗死后心肌结构重构和电生理重构的药盒。

一种改善心肌梗死后心肌结构重构和电生理重构的药盒，包括所述岩藻黄素，所述药盒中岩藻黄素的含量按0.001-0.030mg/kg/d的日给药量标准配制。

优选地，所述药盒中岩藻黄素的含量按0.010-0.020mg/kg/d的日给药量标准配制。

进一步优选地，所述药盒中岩藻黄素的含量按0.015-0.018mg/kg/d的日给药量标准配制。

本发明的第三方面提供一种改善心肌梗死后心肌结构重构和电生理重构的药物。

一种改善心肌梗死后心肌结构重构和电生理重构的药物，所述药物包含岩藻黄素。

优选地，所述药物还含有药学上可接受的辅料。

优选地，所述药物的剂型为片剂、胶囊剂、口服液体剂、颗粒剂中的一种。

相对于现有技术，本发明的有益效果如下：

本发明首次发现施用岩藻黄素能够降低心肌梗死后死亡率，增强心肌梗死后心脏射血功能，对心脏起到一定的保护作用；岩藻黄素对心肌梗死后心肌重塑起到促进作用，增加心室壁厚度以及梗死区血管密度，改善心肌梗死后心室壁重塑的情况；岩藻黄素还可以显著减轻心肌梗死后心肌纤维化，避免过度的心肌纤维化，改善心肌重塑；岩藻黄素能够减轻心肌梗死后梗死周边区炎症水平；减少心肌梗死周边区的细胞凋亡；增加心室APD和ERP数值，降低室颤诱发率以及持续时间，增加梗死周边区心肌组织中离子通道蛋白表达水平，降低心肌梗死后心律失常易感性；岩藻黄素在改善心肌梗死后心肌结构重构和电生理重构方面具有广泛的应用前景。

附图说明

图1为MI+Fx组大鼠的岩藻黄素喂养方案流程图以及Sham组、MI组、MI+Fx组各组大鼠心肌梗死后死亡率及心功能图(*p<0.05)；

图2为Sham组、MI组、MI+Fx组各组大鼠心肌梗死后的心肌修复情况图(*p<0.05，n＝3)；

图3为Sham组、MI组、MI+Fx组各组大鼠心肌梗死后心肌纤维化的情况图(*p<0.05，n＝3)；

图4为Sham组、MI组、MI+Fx组各组大鼠心肌梗死后梗死周边区炎症发生情况图(*p<0.05，n＝3)；

图5为Sham组、MI组、MI+Fx组各组大鼠心肌梗死后梗死周边区细胞凋亡情况图(*p<0.05，n＝3)；

图6为Sham组、MI组、MI+Fx组各组大鼠心肌梗死后梗死周边区心肌电生理重构情况图(*p<0.05，n＝3)；

图7为Sham组、MI组、MI+Fx组各组大鼠心肌梗死后梗死周边区心肌室颤诱发率及诱发时间图(*p<0.05，n＝3)。

具体实施方式

为了让本领域技术人员更加清楚明白本发明所述技术方案，现列举以下实施例进行说明。需要指出的是，以下实施例对本发明要求的保护范围不构成限制作用。

以下实施例中所用的原料、试剂或装置如无特殊说明，均可从常规商业途径得到，或者可以通过现有已知方法得到。

岩藻黄素(Fx)，也称褐藻黄素、岩藻黄质，是类胡萝卜素中叶黄素类的一种天然色素，颜色呈淡黄至褐色，为褐藻、硅藻、金藻及黄绿藻所含有的色素。

本发明的动物实验所涉及的岩藻黄素原料由德默特生物科技(珠海)有限公司提供，从大型人工养殖的海洋三角褐指藻中提取，经高效液相色谱法检测其中岩藻黄素的纯度>90％。

应用效果验证

一、实验部分

1、动物实验方案以及喂养

45只大鼠，随机分为3组，每组15只，分别标记为：(1)Sham组(假手术组，只开胸不结扎冠脉)，(2)MI组(冠脉结扎组)，(3)MI+Fx组(冠脉结扎+岩藻黄素灌胃组)。动物进驻后，均给予正常饮食饮水，其中，MI+Fx组单独给予岩藻黄素灌胃(0.018mg/kg/d)。灌胃持续一周后，对MI组和MI+Fx组大鼠进行冠脉结扎。MI+Fx组的大鼠在冠脉结扎术后三天暂停岩藻黄素灌胃，待大鼠恢复稳定后，继续给予岩藻黄素灌胃操作。在冠脉结扎术后至术后两周期间内，密切观察大鼠生存状态，每日记录各组大鼠死亡数量。其中，上述MI+Fx组的大鼠的实验方案如图1A所示，图1中1Weeks为一周，Fucoanthin gastric imigation为岩藻多糖胃内吸收，Myocardial Infaretion为心肌梗死，Selection and section为选择和部分。

2、取材以及相关指标检测

冠脉结扎术后2周，对各组大鼠进行取材。对各组大鼠进行称重并记录。使用3％戊巴比妥钠麻醉大鼠，剔除大鼠胸前毛发，并用脱毛膏脱去碎毛。使用VINNO6小动物超声机获得超声心动图来评估各组大鼠心脏射血功能。超声检测完毕后，通过气管插管给予大鼠机械通气，在机械通气状态下，打开大鼠胸腔，充分暴露大鼠心脏，使用Labchat在体电生理系统检测大鼠心脏的动作点位时程(APD)、有效不应期(ERP)、室颤易感性和室颤持续时间。电生理实验结束后，摘取大鼠心脏，用生理盐水洗净心腔内血液，蘸干水分，称重并记录。切取部分心脏左室，再次称重并记录。其余心脏沿最大切面切开，心脏底部浸入4％多聚甲醛中，切片并进行马松染色和苏木精-伊红染色(HE染色)。心尖部收集梗死周边区心肌组织，检测并统计纤维化、炎症、凋亡和离子通道相关蛋白表达水平。

二、实验结果

1、岩藻黄素对大鼠心肌梗死后死亡率及心功能的影响

在冠脉结扎术(或称心肌梗死术)后，大鼠会发生心肌缺血坏死，发生心梗，通过Kaplan-Meier分析计算各组大鼠存活率评价岩藻黄素对大鼠心肌梗死的影响。大鼠存活率统计结果显示，术后两周，Sham组无大鼠死亡，MI+Fx组大鼠存活率高于MI组，但结果无统计学差异(P＝0.1136)(图1B)。通过超声心动仪对心脏射血功能进行评估，超声心动图可以观察到，MI组的左心室前壁运动幅度显著降低，而MI+Fx组前壁运动状态略有改善(图1C)。MI组左心室的EF值和FS值统计结果显示：与Sham组相比较，MI组左心室的EF值(射血分数，图1D)和FS值(左心室短轴缩短率，图1E)显著下降，而给予岩藻黄素干预的MI+Fx组这两者的数值下降得到了明显的抑制。其中图1中Days为天数，Probability of Survival为存活率。

以上实验结果表明，大鼠心肌梗死后，采用岩藻黄素治疗可以一定程度降低大鼠心肌梗死后死亡率，改善心肌梗死后心脏射血功能，岩藻黄素对大鼠心肌梗死后的心脏具有保护作用。

2、岩藻黄素对大鼠心肌梗死后心室壁重塑的影响

对各组大鼠心肌进行HE染色，并统计分析统计心体重比、左心体重比、左心室壁厚度，以评估岩藻黄素对心肌梗死后心肌重塑的影响。HE染色结果(图2A)和左心室壁厚度(图2D)统计结果显示，MI组大鼠心肌梗死术后，左心室壁变薄明显；而给予岩藻黄素治疗的MI+Fx组大鼠心脏左室厚度较MI组明显增厚。心体重比(图2B)和左心体重比的统计结果(图2C)显示，MI组的心体重比增加显著，而MI+Fx组则抑制了这种增加。左心体重比数值显示，MI组较Sham组显著降低，MI+Fx组则较MI组有显著增加。对梗死区域血管密度统计结果(图2E)显示，MI+Fx组的血管密度较MI组显著增加。

以上实验结果表明，岩藻黄素对心肌梗死后心肌重塑起到促进作用，增加了心室壁厚度以及梗死区血管密度，能够改善心肌梗死后心室壁重塑的情况。

3、岩藻黄素对大鼠心肌梗死后心肌纤维化的影响

心肌梗死后心肌纤维化是梗死后心肌重塑的重要环节，但过度的心肌纤维化会引发心肌舒缩功能和传导功能障碍，引起心肌不良重塑。

本发明通过对各组大鼠的心脏组织进行马松染色，计算并统计纤维化组织比例；通过Western blot法(蛋白质印迹法)检测纤维化代表性蛋白的表达水平。马松染色结果显示(图3A-C，其中图3A为心脏马松染色图片，图3B为心脏梗死周边区心肌纤维化相关蛋白western blot结果图，图3C为马松染色纤维化组织染色面积统计图)，MI组马松染色阳性面积比例较Sham组显著增加，与MI组相比，岩藻黄素治疗显著降低MI+Fx组马松染色阳性面积。Western blot检测纤维化相关蛋白表达水平结果(图3D-F)显示，心肌梗死手术后MI组的CollagenⅢ、CollagenⅠ和α-SMA的表达水平显著升高，给予岩藻黄素喂养后，MI+Fx组的上述纤维化蛋白表达水平明显下降。其中，图3中Fibrotic tissue为纤维组织，CollagenⅢprotein expression[normalized to GAPDH fold]为Ⅲ型胶原蛋白表达[归一化为GAPDH褶皱]，CollagenⅠprotein expression为Ⅰ型胶原蛋白表达，a-SMA protein expression为α-SMA蛋白表达。

以上实验结果证明，岩藻黄素可显著改善心肌梗死后心肌纤维化情况，避免过度的心肌纤维化，改善心肌重塑。

4、岩藻黄素对梗死周边区炎症水平的影响

心肌梗死后，梗死区心肌组织因缺血发生坏死，坏死的心肌组织会释放大量细胞碎片和内容物，引起心肌梗死周围组织剧烈炎症反应，过度炎症反应会诱发梗死周边区心肌组织死亡，诱发心肌功能进一步退化；此外，血管再通诱导的心肌缺血再灌注也会诱导梗死心肌发生剧烈炎症反应。

本发明通过对心肌梗死周边区心肌组织中炎症相关蛋白表达水平进行检测(图4A)，探究岩藻黄素治疗对心肌梗死周边区心肌组织炎症水平影响。蛋白统计数据显示(图4B-D)，MI组心肌梗死周边区NF-κB、TNF-α和IL-1β的表达水平显著升高，而MI+Fx组的以上炎症相关蛋白的表达水平显著则较MI组显著下降。其中，图4中NF-KB protein expression为NF-KB蛋白表达，TNF-a protein expression为TNF-α蛋白表达，IL-1βproteinexpression为IL-1β蛋白表达。

以上实验结果证明，岩藻黄素可以减轻心肌梗死后梗死周边区炎症水平。

5、岩藻黄素对心肌梗死周边区细胞凋亡的影响

心肌梗死后，强烈炎症反应会刺激心肌梗死周边细胞发生凋亡。

本发明通过检测梗死周边区凋亡相关蛋白表达水平(图5A)，以评估各组大鼠心肌凋亡水平。蛋白检测结果(图5B-D)显示：与Sham组相比较，MI组的梗死周边区心肌组织中促凋亡的P-53和BAX基因的表达水平显著升高，而抑制凋亡的BCL-2基因的表达水平显著下降；给予岩藻黄素治疗后，MI+Fx组P53和BAX基因的表达水平较MI组显著下降，BCL-2蛋白表达水平升高。其中，图5中P53 protein expression为P53蛋白表达，BCL-2proteinexpression为BCL-2蛋白表达，BAX protein expression为Bax蛋白表达。

以上实验结果证明，岩藻黄素可以减少心肌梗死周边区的细胞凋亡。心肌梗死周边区的细胞凋亡的减少有助于缩小梗死区面积和纤维化程度，改善患者远期预后。

6、岩藻黄素对心肌梗死后心律失常易感性的影响

心肌梗死后，恶性心律失常是诱发心肌梗死后心源性猝死的重要因素。

本发明使用Langendorff心脏灌注电生理系统，以检测各组大鼠心室肌的APD和ERP以及室性心律失常易感性。结果显示，与Sham组相比，MI组的APD数值(图6A-B)和ERP数值(图6C-D)显著下降，在同等刺激下更容易诱发室颤；MI+Fx组的APD和ERP数值较MI组显著增加，心肌室颤诱发率显著降低且室颤持续时间也减少(图7，其中图7A为各组大鼠心肌室颤诱发图，图7B为各组大鼠心脏室颤诱发比例统计图，图7C为各组大鼠心脏室颤持续时间统计图)。通过Westernblot法对心梗后心律失常相关离子通道蛋白(梗死周边区部分钾离子和钙离子蛋白)表达水平进行检测(图6E-H)，结果显示，MI组心肌梗死周边区KV4.2、KV4.3和CaV1.2的表达水平较Sham组降低，而MI+Fx组相对于MI组显著增加了这些离子通道蛋白的表达水平。其中，图6中KV4.2 protein expression为KV4.2蛋白表达，KV4.3protein expression为Kv4.3蛋白表达，CaV1.2 protein expression为CaV1.2蛋白表达。图7中，No VF为未发生心肌室颤，VF为心肌室颤，Duration of VF为心肌室颤持续时间，Burst为爆发，ECG为心电图，CAP为中心动脉压。

以上实验结果证明，岩藻黄素延长了心肌梗死后心室APD和ERP，降低了室颤诱发率以及持续时间，增加了梗死周边区心肌组织中离子通道蛋白表达水平，降低心肌梗死后心律失常易感性。预防和治疗心肌梗死后心律失常可以有效增加患者生存率和改善患者预后。

Claims (3)

1.岩藻黄素在制备增强心肌梗死后心脏射血功能药物中的应用。

2.岩藻黄素在制备增加心肌梗死后心室壁重塑厚度和/或增加心肌梗死后梗死区血管密度药物中的应用。

3.岩藻黄素在制备降低心肌梗死后心律失常易感性药物中的应用。