C16在制备防治慢性肾间质纤维化药物中的用途

文档序号:640865 发布日期:2021-05-14 浏览:25次 >En<

阅读说明:本技术 C16在制备防治慢性肾间质纤维化药物中的用途 (Application of C16 in preparing medicine for preventing and treating chronic renal interstitial fibrosis ) 是由 游然 贾占军 张玥 张爱华 李延伟 周维 姜彧滕 于晓文 于 2021-03-23 设计创作,主要内容包括:本发明公开了C16在治疗慢性肾间质纤维化中的应用,具体涉及C16通过抑制肾小管上皮细胞及成纤维细胞纤维化来治疗慢性肾间质纤维化的应用。C16能减轻慢性肾间质纤维化小鼠模型的病理变化,降低小鼠肾脏组织纤维化因子的表达水平,保护纤维化模型中的肾小管上皮细胞,逆转其转分化作用,并抑制肾成纤维细胞活化。(The invention discloses an application of C16 in treating chronic renal interstitial fibrosis, and particularly relates to an application of C16 in treating chronic renal interstitial fibrosis by inhibiting renal tubular epithelial cell and fibroblast fibrosis. C16 can relieve pathological changes of chronic renal interstitial fibrosis mouse model, reduce expression level of mouse kidney tissue fibrosis factor, protect renal tubular epithelial cells in the fibrosis model, reverse its transdifferentiation effect, and inhibit renal fibroblast activation.)

C16在制备防治慢性肾间质纤维化药物中的用途

技术领域

本发明属于医药领域,具体涉及化合物C16在制备防治慢性肾间质纤维化药物中的用途。

背景技术

慢性肾脏病(chronic kidney disease,CKD)是世界性的公共健康问题,根据不同地区的流行病学调查结果,发病率在8%-16%之间。在我国,约有1.2亿人患有CKD。几十年来,虽然人们对CKD发病机制及干预策略进行了广泛的探索,但到目前为止,对慢性肾脏病的防治仍缺乏有效手段,相当一部分CKD患者最终进展为终末期肾脏病,需要昂贵的肾脏替代治疗,给家庭和社会带来极大负担。慢性肾脏病虽然病因复杂,但是最终的共同病理发展方向是肾小管间质纤维化,纤维化程度也是影响CKD预后的重要指标。寻找阻断肾小管间质纤维化发生和进展的有效药物是目前肾脏病领域亟待解决的问题。

肾间质纤维化是一个复杂的动态过程,其中肾间质成纤维细胞的活化和肾小管上皮细胞损伤与纤维化是肾间质纤维化发生发展的核心事件。肾间质成纤维细胞在活化后可产生大量的细胞外基质,直接导致了肾间质纤维化。肾小管上皮细胞(renal tubularepithelial cell,RTEC)作为具有旺盛的代谢活性和潜在的增殖能力的肾脏固有细胞,在疾病状态下极易发生功能和结构损伤。目前认为,非致死性受损的RTEC可经历适应不良的修复过程(maladaptive repair),在修复过程中活化增殖,合成细胞外基质蛋白,并分泌多种趋化因子和生长因子。因此异常活化的肾小管上皮细胞是介导肾间质纤维化的关键环节,也是肾功能受损的主要原因。

C16的化学结构为:

C16(Imoxin,CAS 608512-97-6)是RNA依赖性蛋白激酶(PKR,又名Eif2ak2)抑制剂,其对PKR的抑制作用是通过ATP结合位点介导。C16可通过抑制凋亡PKR/eIF2a信号传导途径发挥抑制凋亡的作用。C16已知的用途有神经保护作用、抗炎、抗肿瘤作用。目前尚未有研究报道C16在肾纤维化中的作用,因此C16在慢性肾脏病肾间质纤维化中的作用需要通过系统的动物实验和细胞实验进行验证。本研究从体内和体外实验证明C16可抑制肾间质成纤维细胞活化和减轻肾小管上皮细胞纤维化来防治慢性肾纤维化。目前尚无C16用于慢性肾间质纤维化治疗的任何报道。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题,本发明提供了C16在制备防治慢性肾纤维化药物中的用途,所述的这种用途解决了现有技术中尚未发现C16在肾脏疾病中的药理活性及缺乏足够合适的药物用于抑制肾间质成纤维细胞活化、逆转肾小管上皮细胞纤维化、治疗慢性肾纤维化的技术问题。

特别是,C16在制备针对慢性肾纤维化患者的抑制肾间质纤维化和肾小管保护作用的药物中的应用,从而为慢性肾纤维化治疗提供一种新的候选化合物。

上述所说的应用,具体的可以是C16显著降低慢性肾纤维化患者的肾纤维化病理、抑制成纤维细胞活化、逆转肾小管纤维化。

而且,可以是将C16制成防治慢性肾纤维化药物的组合物。

我们采用单侧输尿管结扎(UUO)模型诱导的肾纤维化小鼠模型上使用C16,来研究其对肾间质纤维化的保护作用。

结果发现,对UUO模型中出现的慢性肾纤维化使用C16进行干预治疗,可显著减轻小鼠肾间质纤维化。

C16可抑制肾间质成纤维细胞的活化,减少肾小管上皮细胞在组织生长因子(TGF-β1)刺激下的纤维化过程,从而起到减少肾间质纤维化,改善肾脏病理损伤的作用。

我们的发现将极有可能为防治慢性肾纤维化提供新的有效治疗药物。

因此,C16应用于抑制肾间质成纤维细胞活化及肾小管上皮细胞保护,特别是减轻慢性肾纤维化患者的肾间质纤维化程度具有显著效果。

由此,我们提供了C16在制备防治慢性肾纤维化的药物中的用途;C16在制备肾小管上皮细胞保护的药物中的用途;C16在制备抑制肾间质成纤维细胞活化的药物中的用途。

附图说明

图1显示治疗剂量的C16对小鼠无毒副作用。

图1A显示C16在体内治疗剂量300μg/kg下不影响正常小鼠肾功能标志物血清尿素氮的浓度;

图1B显示C16在体内治疗剂量300μg/kg下不影响正常小鼠肾功能标志物血清肌酐的浓度;

图1C显示C16在体内治疗剂量300μg/kg下不影响正常小鼠肝功能标志物血清谷丙转氨酶的浓度;

图1D显示C16在体内治疗剂量300μg/kg下不影响正常小鼠肝、心功能标志物血清谷草转氨酶的浓度;

图1E显示C16在体内治疗剂量300μg/kg下不影响正常小鼠心功能标志物血清乳酸脱氢酶的浓度;

图1F显示C16在体内治疗剂量300μg/kg下不影响正常小鼠心功能标志物血清肌酸激酶的浓度;

图2显示C16可改善小鼠UUO模型中的病理;显示马松染色表明C16减轻了UUO模型中的肾间质纤维化,其中300μg/kg剂量比100μg/kg剂量治疗效果更为显著;

图3显示在小鼠UUO模型中,C16降低了肾脏组织中纤维化指标的表达水平。

图3A显示C16剂量依赖性地降低了UUO模型中上升的纤维化指标fibronectin的蛋白水平;

图3B显示C16显著降低了UUO模型中纤维化指标fibronectin的mRNA表达水平,且具有剂量依赖性下降;

图3C显示C16显著降低了UUO模型中纤维化指标α-SMA的mRNA表达水平,且呈现剂量依赖性;

图3D显示C16显著降低了UUO模型中纤维化指标Collegen I的mRNA表达水平,且呈现剂量依赖性。

图4显示在体外培养RTEC小鼠肾小管上皮细胞系中,C16抑制TGF-β诱导的肾小管上皮细胞纤维化。

图4A Western blot结果显示C16显著降低了TGF-β诱导的肾小管上皮细胞表达纤维化指标fibronectin的蛋白水平;

图4B qPCR结果显示C16显著降低了TGF-β诱导的肾小管上皮细胞表达纤维化指标Collagen I的mRNA水平;

图4C qPCR结果显示C16显著降低了TGF-β诱导的肾小管上皮细胞表达纤维化指标Collagen III的mRNA水平。

图5显示在体外培养NRK-49F大鼠成纤维细胞系中,C16显著降低了TGF-β诱导的成纤维细胞的活化。

图5A显示C16显著降低了TGF-β诱导的成纤维细胞表达细胞外基质Fibronectin的蛋白水平;

图5B显示C16显著降低了TGF-β诱导的成纤维细胞表达纤维化指标Fibronectin的mRNA水平;

图5C显示C16显著降低了TGF-β诱导的成纤维细胞表达纤维化指标α-SMA的mRNA水平;

图5D显示C16显著降低了对照组和TGF-β诱导的模型组的成纤维细胞表达纤维化指标Vimentin的mRNA水平;

图5E显示C16显著降低了对照组和TGF-β诱导的模型组的成纤维细胞表达纤维化指标Collagen I的mRNA水平;

图5F显示C16显著降低了对照组和TGF-β诱导的模型组的成纤维细胞表达纤维化指标Collagen III的mRNA水平。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述,但并不以此作为对本申请保护范围的限定。本发明实施例中所使用的生物材料和试剂,如无特别说明均可从市售渠道获得。

实施例1治疗剂量的C16对小鼠无毒副作用

1实验材料与方法

1)小鼠的给药、饲养与取材

本发明使用的C57BL/6种属雄性小鼠(8周龄,体重20-24g)购自南京医科大学实验动物中心,饲养于南京医科大学实验动物中心SPF级屏障环境中,动物自由进食,维持12小时光照和12小时黑暗的昼夜节律。实验室温度:20-25℃,湿度50±5%。小鼠在适应性饲养1周后随机分为对照组(n=10)和C16组(n=10)。

本发明使用C16(纯度>99%)购自Santa Cruz公司。溶媒为生理盐水。给药组小鼠剂量分别为300μg/kg,通过腹腔注射进行给药,给药体积为每10g体重给0.1ml;对照组小鼠腹腔注射给予同样体积的上述溶媒,每天给药一次,共给药7天。末次给药24h后采集小鼠血清,进行血清生化分析血清中肾功能、肝功能和心功能等标志物的浓度,以评估C16对正常小鼠的肾、肝、心功能的影响。

2)实验结果

为研究高剂量组C16重复给药的安全性,在小鼠连续7天重复给药300μg/kg C16后,分析其血清中各脏器生化指标的变化情况,以评估C16对肾、肝、心功能的影响。从结果可知,在此情况下C16对肾功能标志物血清尿素氮(图1A)和血清肌酐(图1B)浓度无影响,对肝功能标志物谷丙转氨酶(图1C)、谷草转氨酶(图1D)无影响,对心功能标志物谷草转氨酶(图1D)、乳酸脱氢酶(图1E)和肌酸激酶(图1F)无影响,这些结果说明C16在300μg/kg这一治疗剂量下对肾、肝、心无明显毒性。

实施例2C16改善UUO模型中的肾纤维化

1实验材料

本发明使用的C57BL/6种属小鼠和C16(纯度≥99%)与实施例1中的来源相同。

2实验方法

2.1动物给药、造模与取材

雄性C57BL/6小鼠30只(购买时7周龄,体重20-24g)饲养于南京医科大学实验动物中心SPF级屏障环境中,动物自由进食,维持12小时光照和12小时黑暗的昼夜节律。实验室温度:20-25℃,湿度50±5%。小鼠在适应性饲养1周后随机分为对照组和C16组。其中,C16组分成低剂量组(100ug/kg)和高剂量组(300ug/kg),每组十只小鼠。分组后,对照组小鼠和C16组小鼠分别每天进行一次腹腔注射溶媒或C16。具体操作与实施例1中相同。第一次给药后24h进行单侧输尿管结扎手术(unilateral ureteral obstruction,UUO),术后7天对小鼠进行安乐死后取双侧肾脏,去除肾包膜后取肾皮质保存于-80℃以供提取RNA和蛋白,或将肾脏组织采用多聚甲醛固定后进行病理检验。

2.2肾皮质病理检验

肾脏组织经多聚甲醛固定、石蜡包理,组织切片后进行组织学检验。采用马松三色法染色,观察肾间质纤维化程度。其中蓝色面积指示纤维化区域。

3实验结果

为了评估检测C16对肾纤维化的作用,我们采用马松三色法染色检测了小鼠肾皮质病理和间质纤维化程度。UUO造模7天后,肾皮质出现明显的间质纤维化和肾小管扩张坏死等肾脏病理损伤,而C16治疗后,其相应肾脏病理损伤都显者下降(图2)。因此,C16可以显著减轻肾脏纤维化病理和肾小管损伤。这些结果表明C16可以减轻肾小管间质纤维化的病理改变。

实施例3C16降低了肾脏组织中纤维化指标的表达水平

1.实验材料与方法

小鼠和C16的来源和使用同实施例2中所述。小鼠UUO模型的建立方法、组织取材同实施例2。

1)RT-PCR

采用Takara公司RNAiso试剂按照说明书提取样本中的RNA后,利用Vazyme公司逆转录试剂盒将RNA逆转录为cDNA,并采用SYBR green PCR mix结合相应引物进行RT-PCR检测。

1)蛋白质免疫印迹

肾脏组织提取蛋白,按照文献方法操作。

2)统计分析

使用均值±SEM表示数据。多组间比较用方差分析(ANOVA),两组间数据比较用T检验。以P<0.05为具有统计学意义。

2.实验结果

为了进一步确证C16对UUO模型中肾纤维化具有治疗作用,我们检测了肾皮质中肾纤维化特异性分子指标Fibronectin、α-sma、collagen I等的表达情况。C16显著降低了UUO模型中的纤维化指标fibronectin的蛋白水平,且呈剂量依赖性(图3A)。如图3的RT-PCR检测显示,Fibronectin、α-sma、collagen I等肾纤维化指标在小鼠UUO模型肾皮质中显著高表达,而C16可显著降低其表达水平(图3B-D)。因此,这些纤维化指标在mRNA水平和蛋白水平的变化结果进一步说明C16可减轻UUO模型中的肾间质纤维化。

实施例4C16显著抑制TGF-β诱导的肾小管上皮细胞纤维化。

1.实验材料与方法

小鼠肾小管上皮细胞(RTECs)采用含10%胎牛血清的DMEM/F12培养基培养,培养条件为37℃,5%二氧化碳和95%空气。为研究PKR及其特异性抑制剂C16对肾小管上皮细胞的影响,我们采用TGF-β1处理来在体外诱导RTECs纤维化。我们将RTECs在低血清培养基中进行0.5μM的C16预处理2h,之后加入终浓度为5ng/ml的TGF-β1模拟慢性肾纤维化过程中的肾小管上皮细胞纤维化,24h后收集细胞提取总蛋白进行Western Blot检测,或提取RNA进行RT-PCR检测Collegen I、Collegen III。纤维化指标分子Fibronectin抗体购于Abcam公司。内参蛋白β-actin及二抗购于南京巴傲得公司。数据的统计与分析同实施例3所述。

2.实验结果

TGF-β1刺激RTECs可在体外模拟慢性肾脏病中肾小管上皮纤维化。在TGF-β1的刺激下,肾间质成纤维细胞活化可由fibronectin等细胞外基质的表达水平来进行检测。C16在蛋白水平上显著抑制了TGF-β1诱导的纤维化基因fibronection的表达上调情况(图4A)。给予C16可抑制TGF-β诱导的RTECs细胞纤维化基因Collegen I、Collegen III mRNA的表达上调(图4B&C)。这些结果说明C16抑制了肾小管上皮细胞的纤维化。

实施例5C16显著抑制TGF-β诱导的肾间质成纤维细胞活化。

1.实验材料与方法

大鼠肾间质成纤维细胞NRK-49F采用含10%胎牛血清的DMEM培养基培养,培养条件为37℃,5%二氧化碳和95%空气。为研究C16对肾间质成纤维细胞活化的影响,我们采用TGF-β1处理来在体外诱导NRK-49F细胞活化,我们将NRK-49F在低血清培养基中加入0.5μM的C16预处理2h,之后加入终浓度为5ng/ml的TGF-β1模拟慢性肾纤维化过程中的成纤维细胞活化,24h后收集细胞总蛋白进行Western Blot检测,或收集细胞,提取RNA后采用RT-PCR检测纤维化基因,fibronectin、α-sma、Vimentin、Collagen I和Collagen III的表达情况。纤维化指标分子Fibronectin抗体购于Abcam公司。内参蛋白GAPDH及二抗购于南京巴傲得公司。数据的统计与分析同实施例3所述。

2.实验结果

肾间质成纤维细胞的活化是导致肾间质纤维化的直接细胞机制,活化的成纤维细胞可产生大量细胞外基质,如fibronectin,Collagen I和Collagen III等,直接导致肾间质纤维化。在TGF-β1的刺激下,肾间质成纤维细胞活化可由fibronectin等细胞外基质的表达水平来进行检测。实验结果表明,在蛋白水平上,C16显著抑制了TGF-β1诱导的Fibronectin的表达(图5A)。与此一致的是,C16在mRNA水平上同样显著抑制了TGF-β1诱导的纤维化基因,fibronectin、α-sma、Vimentin、Collagen I和Collagen III的表达上调情况(图5B-F)。这些结果说明,C16显著抑制了TGF-β1诱导的肾间质成纤维细胞活化。

综上所述,本发明提供了化合物C16在制备防治慢性肾纤维化药物中的新用途,该抑制剂通过注射途径给药,通过抑制PKR,抑制成纤维细胞的过度激活和直接抑制肾小管上皮细胞纤维化的作用机制,有效抑制了肾纤维化,从而发挥防治慢性肾纤维化的目的。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例,并不用来限制本发明,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

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