CN1695630A - 杠柳甙在制备预防和治疗肿瘤的药物中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了式(I)所示的杠柳甙及其药学上可接受的盐在制备预防和治疗肿瘤的药物中的应用。本发明发现杠柳甙具有抗肿瘤细胞增殖和诱导恶性细胞凋亡特异性强，毒性低的优点。

Description

杠柳甙在制备预防和治疗肿瘤的药物中的应用

技术领域

本发明涉及杠柳甙在制备预防和治疗抗肿瘤药物中的应用。

背景技术

用于抗肿瘤治疗的化疗药物，通常是基于他们对快速增殖细胞的毒性作用。他们在杀伤肿瘤细胞的同时，对快速增殖的正常细胞，如造血干细胞等，也产生明显的杀伤作用，引起严重的毒性作用。一个理想的抗肿瘤药物，应该对肿瘤细胞产生特异的杀伤作用，而对正常细胞没有影响。

杠柳甙是一种强心甙，是中药香五加皮的主要有效成分之一。其化学结构如下

杠柳甙曾在临床上作为治疗心力衰竭的辅助药物使用(见Gruzina，E.A.(1961)Sov.Med 25，38-42；Gruzina，E.A.(1960)Sov.Med 24，45-51)，但其强心作用较弱，累积作用差，未在临床上获得广泛使用。日本研究者曾发现杠柳甙能诱导生长抑制蛋白p16^CDKN2的基因启动子活性，促进正常培养细胞的老化(见，Egawa，K.，Kurihara，Y.，Ito，T.，Matsumoto，M.，and Nose，K.(2002)Biol Pharm.Bull.25，461-465)。在他们相关内容的专利中，将杠柳甙用于治疗风湿性关节炎，自身免疫性胰腺炎，全身性红斑狼疮等。尚未有资料证明杠柳甙可以作为抗肿瘤药物。

发明内容

本发明提供了式(I)所示的杠柳甙及其药学上可接受的盐在制备抗肿瘤药物中的应用。

本发明的另一目的在于提供以式(I)所示的杠柳甙及其药学上可接受的盐作为活性成分的预防或治疗肿瘤的药物组合物。

本发明通过MTT法实验表明，杠柳甙对正常细胞毒性很小，在10μmol/L浓度时，正常细胞系基本维持生长状态，而多数肿瘤细胞系在0.1-1μmol/L浓度时，即产生明显的抑制作用，一些敏感肿瘤细胞系的IC₅₀，低于0.1μmol/L。杠柳甙对多数肿瘤细胞有良好的细胞毒性作用，特别对肝癌、肺癌、卵巢癌、宫颈癌、肾癌、鼻咽癌、黑色素瘤、皮肤癌和白血病作用较强，而对胃癌、结肠癌、乳腺癌作用较弱，对正常细胞基本无抑制作用。该实验说明杠柳甙有抗肿瘤细胞增殖的作用。

本发明在细胞水平还分别采用形态学观察和细胞DNA含量检测两者方法对杠柳甙对一些恶性肿瘤细胞的诱导凋亡作用进行了研究，说明杠柳甙对恶性肿瘤细胞的诱导凋亡作用。

从形态学观察：当杠柳甙作用达24小时时，0.01-1μmol/L浓度的杠柳甙可诱发肿瘤细胞产生典型的凋亡核形态，即核固缩，着色成明亮的蓝色，间或呈新月型，或碎裂成分节状。正常的人胚肺成纤维细胞则未发生凋亡。肿瘤细胞的凋亡发生率与药物剂量存在明确的依赖关系。当0.01-1μmol/L浓度的杠柳甙作用达48小时后，肿瘤细胞凋亡发生率略有增高，而正常的人胚肺成纤维细胞仍未发生凋亡。

本发明采用流式细胞计数方法检测细胞DNA含量。实验结果显示，杠柳甙可诱导肿瘤细胞发生凋亡，特别是白血病细胞HL60，1μmol/L杠柳甙作用24和48小时后，G1期前出现明显的亚二倍体峰，即凋亡峰，并且这种杠柳甙的诱导凋亡作用有明显的时间和剂量依赖关系。

本发明还进行了杠柳甙对小鼠的急性毒性实验。依照美国环境保护局推荐的上下法急性毒性实验方案，实验结果为LD₅₀估测值为100mg/kg，用轮廓或然法(profile likelihood)计算LD₅₀的95％可信限为100-224mg/kg。说明杠柳甙对小鼠的急性毒性较低。现有技术中杠柳甙对大鼠的LD₅₀为480mg/kg(见，Merck Index，13^th edition)。和已知的一些强心甙相比较，如地高辛对大鼠和小鼠腹腔注射的LD₅₀分别为6.2mg/kg和4.8mg/kg(见，Merck Index，13^th edition)，哇巴因对大鼠静脉注射的LD₅₀为14mg/kg(见，Merck Index，13^th edition)，毒毛旋花子甙K对小鼠腹腔注射的LD₅₀为2.4mg/kg(见，MDL InformationSystem)，羟基洋地黄毒甙对大鼠静脉注射和小鼠腹腔注射的LD₅₀为21mg/kg和6.4mg/kg(见，Merck Index，13^th edition)。可见，杠柳甙对大鼠和小鼠的毒性剂量，比常见的强心甙类药物高1-2数量级。杠柳甙应用于临床病人治疗心力衰竭时，其强心作用不及毒毛旋花子甙K和其它强心甙(见，Gruzina，，E.A.(1961)Sov.Med 25，38-42.和Gruzina，E.A.(1960)Sov.Med 24，45-51)，也说明其在人体的毒性也较低。而杠柳甙对敏感肿瘤细胞的杀伤作用，与哇巴因类似。

根据本发明还涉及含有作为活性成份的杠柳甙和常规药物赋形剂或辅剂的药物组合物。通常本发明药物组合物含有0.1-95重量％的杠柳甙。

含有本发明化合物的药物组合物可根据本领域公知的方法制备。用于此目的时，如果需要，可将本发明化合物与一种或多种固体或液体药物赋形剂和/或辅剂结合，制成可作为人药或兽药使用的适当的施用形式或剂量形式。

本发明化合物或含有它的药物组合物可以单位剂量形式给药，给药途径可为肠道或非肠道，如口服、肌肉、鼻腔、口腔粘膜、皮肤、透皮、皮下、皮内、腹膜、直肠、静脉内、肌内、鞘内、硬膜外、眼内、颅内、阴道给药等。

本发明化合物或含有它的药物组合物的给药途径可为注射给药。注射包括静脉注射、肌肉注射、皮下注射、皮内注射、穴位注射、鞘内注射和腹膜内注射等。

给药剂型可以是液体剂型、固体剂型。如液体剂型的溶液性质可以是真溶液类、胶体类、微粒剂型、乳剂剂型、混悬剂型。液体剂型形式可以是糖浆剂、酏剂、注射溶液、非水溶液、悬浮液或乳液；固体剂型例如片剂、锭剂、胶囊、滴丸、丸剂、粒剂、粉剂、霜剂、溶液剂、栓剂、可分散粉剂如冻干粉针剂、气雾剂等。

本发明化合物可以制成普通制剂、也可以是缓释制剂、控释制剂、靶向制剂及各种微粒给药系统。

为了将单位给药剂型制成片剂，可以广泛使用本领域公知的各种载体。关于载体的例子包括，赋形剂例如碳酸钙、乳糖、磷酸钙、磷酸钠；稀释剂与吸收剂例如淀粉、糊精、硫酸钙、乳糖、甘露醇、蔗糖、氯化钠、葡萄糖、尿素、碳酸钙、白陶土、微晶纤维素、硅酸铝、葡聚糖、胶态二氧化硅、阿拉伯胶、明胶、三硅酸镁、角蛋白等；湿润剂与粘合剂例如水、甘油、聚乙二醇、乙醇、丙醇、淀粉浆、糊精、糖浆、蜂蜜、葡萄糖溶液、阿拉伯胶浆、明胶浆、羧甲基纤维素钠、紫胶、甲基纤维素、磷酸钾、聚乙烯吡咯烷酮等；崩解剂例如干燥淀粉、海藻酸盐、琼脂粉、褐藻淀粉、碳酸氢钠与枸橼酸、碳酸钙、聚氧乙烯山梨糖醇脂肪酸酯、十二烷基磺酸钠、甲基纤维素、乙基纤维素等；崩解抑制剂，例如蔗糖、三硬脂酸甘油酯、可可脂、氢化油等；吸收促进剂，例如季铵盐、十二烷基硫酸钠等；润滑剂，例如滑石粉、三乙胺硬脂酸镁、三乙胺硬脂酸、二氧化硅、玉米淀粉、硬脂酸盐、硼酸、液体石蜡、聚乙二醇等。还可以将片剂进一步制成包衣片，例如糖包衣片、薄膜包衣片、肠溶包衣片，或双层片和多层片，以延迟其在胃肠道中的崩解和吸收，并由此提供在较长时间内的持续作用。

例如为了将给药单元制成丸剂，可以广泛使用本领域公知的各种载体。关于载体的例子是，例如稀释剂与吸收剂，如葡萄糖、乳糖、淀粉、可可脂、氢化植物油、聚乙烯吡咯烷酮、高岭土、滑石粉等；粘合剂，如阿拉伯胶、黄蓍胶、明胶、乙醇、蜂蜜、液糖、米糊或面糊等；崩解剂，如琼脂粉、干燥淀粉、海藻酸盐、十二烷基磺酸钠、甲基纤维素、乙基纤维素等。

例如为了将给药单元制成胶囊，将有效成分本发明化合物与上述的各种载体混合，并将由此得到的混合物置于硬的明胶胶囊或软胶囊中。也可将有效成分本发明化合物制成微囊剂，混悬于水性介质中形成混悬剂，亦可装入硬胶囊中或制成注射剂应用。

例如为了将给药单元制成口服液体制剂，包括乳液、溶液、悬浮液、糖浆等。合适的载体包括溶液、悬浮液、糖浆等，并任选含有添加剂例如润湿剂、乳化剂和悬浮剂、甜味剂、矫味剂和香料等。

此外，如需要，也可以向药物制剂中添加着色剂、防腐剂、香料、矫味剂例如薄荷、冬青油等、甜味剂例如蔗糖、乳糖、糖精等或其它材料。

例如，将本发明化合物制成注射用制剂，如溶液剂、混悬剂溶液剂、乳剂、冻干粉针剂，这种制剂可以是含水或非水的，可含一种和/或多种药效学上可接受的载体、稀释剂、粘合剂、润滑剂、防腐剂、表面活性剂或分散剂。如稀释剂可选自水、乙醇、聚乙二醇、1，3-丙二醇、乙氧基化的异硬脂醇、多氧化的异硬脂醇、植物油例如橄榄油和玉米油、明胶、和可注射有机酯例如油酸乙酯、聚氧乙烯山梨醇、脂肪酸酯等。这样的剂型还可以含有辅料例如防腐剂、润湿剂、乳化剂和分散剂。另外，为了制备等渗注射液，可以向注射用制剂中添加适量的氯化钠、葡萄糖或甘油，此外，还可以添加常规的助溶剂、缓冲剂、pH调节剂等。这些辅料是本领域常用的。

本发明所用的无菌介质都可以通过本领域技术人员众所周知的标准技术制得。可将它们灭菌，例如通过经由细菌过滤器过滤、通过向组合物中加入灭菌剂、通过将组合物放射处理、或通过将组合物加热宋灭菌。还可以在临用前将它们制成无菌可注射介质。

为达到用药目的，增强治疗效果，本发明的药物或药物组合物可用任何公知的给药方法给药。当然用于实施本发明的化合物的给药途径取决于疾病和需要治疗的部位。因为本发明化合物的药动学和药效学特征会有某种程度的不同，因此在组织中获得治疗浓度的最优选方法是逐渐增加剂量并监测临床效果。对于这样的逐渐增加治疗剂量，初始剂量将取决于给药途径。

对于任何特定患者，本发明化合物药物组合物的具体治疗有效剂量水平取决于许多因素，例如所要预防或治疗疾病的性质、疾病严重程度、给药途径、给药次数、治疗目的、该化合物的清除速度、治疗持续时间，该具体化合物联合或同时使用的具体药物，患者或动物的性别、年龄、体重、性格、饮食、个体反应以及一般健康状况等医药科学领域众所周知的因素，因此本发明的治疗剂量可以有大范围的变化。根据所治疗患者的病症，可能必须对剂量作出某些改变，并且在任何情况下，都由医师决定个体患者的合适剂量。

给药剂量是指不包括载体重量在内(当使用载体时)的化合物的重量。一般来讲，本发明中药学成分的使用剂量是本领域技术人员公知的。可以根据本发明化合物组合物中最后的制剂中所含有的实际药物数量，加以适当的调整，以达到其治疗有效量的要求，完成本发明的预防或治疗目的。本发明化合物的每天的合适剂量范围优选为0.01-10mg/kg体重，更优选为0.1-1mg/kg体重。上述剂量可以单一剂量形式或分成几个，例如二、三或四个剂量形式给药；这受限于给药医生的临床经验以及包括运用其它治疗手段的给药方案。本发明的化合物或组合物可单独服用，或与其他治疗药物或对症药物合并使用并调整剂量。当然，本发明的药物夜课用于处理体外培养的组织以清除其中的肿瘤细胞。

本发明的技术方案的优点在于：

a.杠柳甙能特异性的抗肿瘤细胞增殖；

b.杠柳甙能特异性的诱导恶性细胞凋亡；

c.在细胞水平和对整体动物实验均说明杠柳甙的毒性较低。

附图说明：

图1.杠柳甙对体外培养的正常细胞和肿瘤细胞的抑制作用量效曲线。

图2.杠柳甙对人肺癌细胞A549诱导凋亡作用的荧光显微镜观察图。其中A为未加药对照细胞；B为1μmol/L杠柳甙作用24小时：C为1μmol/L杠柳甙作用48小时。

图3.杠柳甙对人肝癌细胞BEL7402诱导凋亡作用的荧光显微镜观察图。其中A为未加药对照细胞；B为1μmol/L杠柳甙作用24小时：C为1μmol/L杠柳甙作用48小时。

图4.杠柳甙对人胃癌细胞BGC823诱导凋亡作用的荧光显微镜观察图。其中A为未加药对照细胞；B为1μmol/L杠柳甙作用24小时：C为1μmol/L杠柳甙作用48小时。

图5.杠柳甙对人结肠癌细胞HCT8诱导凋亡作用的荧光显微镜观察图。其中A为未加药对照细胞；B为1μmol/L杠柳甙作用24小时：C为1μmol/L杠柳甙作用48小时。

图6.杠柳甙对正常的人胚肺成纤维细胞HELF诱导凋亡作用的荧光显微镜观察图。其中A为未加药对照细胞；B为1μmol/L杠柳甙作用24小时：C为1μmol/L杠柳甙作用48小时。

图7.杠柳甙对人白血病细胞HL60诱导凋亡的流式细胞仪检测结果。其中：A，D为未加药对照细胞于培养24及48小时的DNA含量分布图；B，E为0.1μmol/L杠柳甙作用于细胞24及48小时的DNA含量分布图；C，F为1μmol/L杠柳甙作用于细胞24及48小时的DNA含量分布图。

具体实施方式

下面的实施例可以帮助本领域的技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。

实施例1  杠柳甙抗肿瘤细胞增殖作用

实验操作：

将对数生长期细胞按1200-1500个/100μl接种于96孔培养板。24小时后加入不同浓度药物(0.0001，0.001，0.01，0.1，1，10μmol/L)及相应溶剂对照(1/10体积)，每组平行4孔，于37℃继续培养72小时后，弃上清，每孔加100μl新鲜配制的含0.5mg/ml MTT的培养基，继续培养4小时，弃培养上清，加100μl DMSO溶解MTT甲簪沉淀，用微型振荡器振荡混匀，在Bio-Rad 450型酶标仪上测定570nm处光密度值(650nm为参考波长)，用logistic方法拟合量效曲线并计算IC₅₀。

实验结果：

通过SigmaPlot软件辅助拟合量效曲线和计算IC₅₀。图1表示三种细胞的量效曲线，表1表示各种细胞的IC₅₀。

表1.杠柳甙对体外培养的正常细胞和肿瘤细胞的生长抑制作用

人体外培养细胞	IC50(μmol/L)
		肾癌KeTr3	0.0191
黑色素瘤MV3	0.0223
		白血病HL60	0.0253
皮肤癌A431	0.04745
		宫颈癌HeLa	0.04795
鼻咽癌KB	0.04835
		SV40病毒转化人胚肾细胞293T	0.06259
卵巢癌A2780	0.1315
		肝癌BEL7402	0.1912
肺癌A549	0.3327
		胃癌BGC823	2.238
结肠癌HCT8	11.62
		乳腺癌MCF-7	＞10
人胚肺成纤维细胞HELF	＞10

表2.杠柳甙与哇巴因对敏感肿瘤细胞IC50(nmol/L，95％可信限)的比较。

人体外培养细胞	杠柳甙	哇巴因
			肾癌KeTr3	19.1(1.82～199.8)	7.2(3.641～14.29)
皮肤癌A431	47.45(35～64.34)	30(17.67～51.03)
			黑色素瘤MV3	22.3(16.9～29.52)	3.98(3.048～5.197)
白血病HL60	25.3(14.89～42.85)	20.9(6.417～67.89)

实验结论：

研究表明，杠柳甙对多数肿瘤细胞系在0.1-1μmol/L浓度时，即产生明显的抑制作用，说明对多数肿瘤细胞有良好的细胞毒性作用。特别是一些敏感肿瘤细胞系的IC₅₀，低于0.1μmol/L，例如宫颈癌、鼻咽癌、肾癌、皮肤癌、黑色素瘤和白血病；对于卵巢癌、肺癌、肝癌的作用也较强，而对胃癌、结肠癌、乳腺癌作用较弱，对正常细胞毒性很小。在10μmol/L浓度时，正常细胞系基本维持生长状态，说明对正常细胞基本无抑制作用。与哇巴因比较，杠柳甙对敏感肿瘤细胞的杀伤作用强度相近。

实施例2  杠柳甙对恶性肿瘤细胞的诱导凋亡作用(形态学观察)

实验操作：

培养细胞以3000-5000个/100μl接种于96孔培养板，置于37℃，5％CO₂孵箱中培养。24小时后加入不同浓度的杠柳甙(1/10体积)，继续培养6-48小时。孵育结束后，加入细胞透过性DNA结合染料Hoechst33342至终浓度为1μg/ml，37℃孵育30分钟。于倒置荧光显微镜下，用紫外光激发，观察细胞核的蓝色荧光强度与凋亡形态。凋亡核形态特征为核固缩，着色成明亮的蓝色，间或呈新月型，或碎裂成分节状。

实验结果：见表3(结果为3个平行实验的平均值)和图2-6。

     表3-1.杠柳甙作用24小时的细胞凋亡发生率

杠柳甙浓度(μmol/L)	0	0.01	0.1	1
					肺癌A549	5.8	13.5	41.0	74.7
肝癌BEL7402	3.6	4.7	5.8	64.9
					胃癌BGC823	8.8	3.7	25.1	67.5
结肠癌HCT8	2.4	7.5	15.6	80.9
					人胚肺成纤维细胞HELF	0	0	0	0

       表3-2.杠柳甙作用48小时的细胞凋亡发生率

杠柳甙浓度(μmol/L)	0	0.01	0.1	1
					肺癌A549	5.0	6.7	42.9	94.4
肝癌BEL7402	2.1	5.1	8.7	93.0
					胃癌BGC823	1.9	6.5	38.4	72.9
结肠癌HCT8	2.7	8.1	42.6	92.7
					人胚肺成纤维细胞HELF	0.0	1.9	2.6	3.0

实验结论：

本发明杠柳甙作用达24小时时，0.01-1μmol/L浓度的杠柳甙可诱发肿瘤细胞产生典型的凋亡核形态。正常的人胚肺成纤维细胞则未发生凋亡。肿瘤细胞的凋亡发生率与药物剂量存在明确的依赖关系。

作用达48小时后，肿瘤细胞凋亡发生率略有增高，而正常的人胚肺成纤维细胞仍未发生明显凋亡，也说明对正常细胞的毒性较小。

实施例3  杠柳甙对人白血病细胞HL60的诱导凋亡作用(细胞DNA含量检测)

实验操作：

采用流式细胞计数方法检测细胞DNA含量。悬浮培养的人白血病细胞HL60，加入终浓度为0.1和1μmol/L杠柳甙，置于37℃，5％CO₂孵箱中继续培养24-48小时。300g离心5分钟收集细胞，用80％乙醇4℃固定保存。300g离心5分钟，磷酸盐缓冲液洗一次，细胞重悬于含50μg/ml RNA酶的磷酸盐缓冲液中，37℃作用30分钟；再加入碘化丙啶至终浓度为10μg/ml染色，室温作用30分钟后，流式细胞仪检测HL60细胞荧光分布。使用488nm激发波长和620nm放射波长检测。

实验结果：见图7和表4

不同浓度杠柳甙作用24小时和48小时后，HL60细胞凋亡发生率(％)。结果为3个平行实验的平均值。

表4.杠柳甙对人白血病细胞HL60的诱导凋亡作用

实验结论：

杠柳甙可诱导白血病细胞HL60发生凋亡，1μmol/L杠柳甙作用24和48小时后，G1期前出现明显的亚二倍体峰，即凋亡峰，并且这种杠柳甙的诱导凋亡作用有明显的时间和剂量依赖关系。

实施例4  杠柳甙对小鼠的急性毒性实验

实验操作：

体重19-23g的健康CD1品系雌性小白鼠共15只，腹腔注射不同浓度的杠柳甙，依照美国环境保护局推荐的上下法急性毒性实验方案(未设定终止指标)，观察24小时杠柳甙对小鼠的致死反应。死亡小鼠均在0.5小时内死亡，存活小鼠则在24小时完全恢复正常状态。

实验结果：见表5。

表5.杠柳甙腹腔注射引起的小鼠急性毒性试验结果。

剂量(mg/kg)	受试小鼠只数	死亡小鼠只数
			32	1	0
100	8	1
			320	6	6

实验结论：

LD₅₀估测值为100mg/kg，用轮廓或然法(profile likelihood)计算LD₅₀的95％可信限为100-224mg/kg。

Claims (6)

1.如式(I)所示的杠柳甙及其药学上可接受的盐在制备预防或治疗肿瘤的药物中的应用。

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述的肿瘤包括肝癌、肺癌、卵巢癌、宫颈癌、肾癌、鼻咽癌、皮肤癌、黑色素瘤、胃癌、结肠癌和白血病。

3.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于，所述药物的剂型包括霜剂、片剂、胶囊、丸剂、可分散粉剂、粒剂、栓剂、糖浆剂、酏剂、锭剂、注射溶液、非水溶液、悬浮液、乳液、缓释制剂、控释制剂及各种微粒给药系统。

4.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于，所述药物每天的合适剂量范围为0.01-10mg/kg体重。

5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述药物每天的合适剂量范围为0.1-1mg/kg体重。

6.一种预防或治疗肿瘤的药物组合物，其特征在于，含有有效剂量的如式(I)所示的杠柳甙或其药学上可接受的盐：

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