4′,5,7-三羥基異黃酮在制備抗輪狀病毒藥物中的應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了4',5,7-三羥基異黃酮(Genistein)在制備抗輪狀病毒藥物中的應(yīng)用,Genistein能夠通過(guò)抑制輪狀病毒感染引起的小腸上皮細(xì)胞酪氨酸蛋白激酶的激活,抑制酪氨酸蛋白激酶對(duì)細(xì)胞連接的破壞,從而防止輪狀病毒感染對(duì)腸上皮細(xì)胞的損傷,保護(hù)腸粘膜的完整,達(dá)到明顯減輕輪狀病毒腹瀉的癥狀及降低致死率,因此,以Genistein為主要活性成分,有望研發(fā)出高效低毒的特異性抗輪狀病毒腹瀉的藥物。
【專利說(shuō)明】4',5,7-三羥基異黃酮在制備抗輪狀病毒藥物中的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于化合物的新用途,特別涉及4’,5,7-三羥基異黃酮(Genistein)在制備抗輪狀病毒的藥物中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]輪狀病毒(Rotavirus,RV)屬于呼腸弧病毒科,為無(wú)胞膜雙鏈RNA (dsRNA)病毒,
11條dsRNA各纏繞I分子的RNA依賴RNA多聚酶(VPl)和I分子的鳥苷酸及甲基轉(zhuǎn)移酶(VP3)位于病毒顆粒的核心,編碼12種蛋白質(zhì),包括6種結(jié)構(gòu)蛋白(VPl~4、6~7)與6種非結(jié)構(gòu)蛋白(NSP1~6)。VP2構(gòu)成輪狀病毒的內(nèi)層衣殼包裹病毒基因組;VP6構(gòu)成的中層衣殼包繞VP2形成輪狀病毒雙層衣殼顆粒(DLP);VP4和VP7構(gòu)成的外層衣殼再包繞DLP形成完整的輪狀病毒三層衣殼顆粒(TLP)。輪狀病毒在受體的介導(dǎo)下穿過(guò)細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞,脫掉外層衣殼形成DLP開始復(fù)制過(guò)程,新生成的病毒dsRNA與蛋白在胞漿中聚集形成病毒質(zhì)粒,并在其中組裝生成DLP,DLP不具有感染能力,其隨后進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng),與新合成的VP4和VP7裝配成具有感染能力的TLP并分泌出宿主細(xì)胞,完成病毒的復(fù)制過(guò)程。輪狀病毒感染能抑制宿主細(xì)胞蛋白的表達(dá),激活宿主細(xì)胞內(nèi)多種蛋白激酶如PKA、PKB、PKC、PKG以及酪氨酸蛋白激酶的激活,引起腸上皮細(xì)胞連接的破壞、腸粘膜通透性增加。輪狀病毒感染是導(dǎo)致嬰幼兒腹瀉的主要病因,每年引起約1.25億例兒童胃腸炎,導(dǎo)致352,000-592, 000例5歲以下兒童因輪狀病毒感染死亡,主要發(fā)生在發(fā)展中國(guó)家。
[0003]迄今為止,人們對(duì)輪狀病毒感染致病機(jī)制研究還很不充分,臨床上主要是對(duì)癥治療,缺乏有針對(duì)性的安全有效的藥物。傳統(tǒng)的抗病毒藥物主要為Y干擾素或代謝類抗病毒藥物,由于這些藥物具有毒副作用大并且治療效果不佳等缺點(diǎn),因此較少用于抗輪狀病毒感染。為降低嬰幼兒感染率和死亡率,臨床上對(duì)特異性的治療輪狀病毒腹瀉的高效低毒藥物有著十分緊迫的需求。
[0004]4’,5,7-三羥基異黃酮(Genistein),是從豆科植物金雀花根莖中提取出來(lái)的化合物,具有抗氧化、抑制酪氨酸蛋白激酶及拓?fù)洚悩?gòu)酶I1、抗腫瘤及抑制血管生成等作用。但迄今為止,國(guó)內(nèi)外尚未見Genistein具有抗輪狀病毒感染腹瀉方面作用的相關(guān)報(bào)道。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]有鑒于此,本發(fā)明的目的在于提供Genistein的新用途,即Genistein在制備抗輪狀病毒感染的藥物中的應(yīng)用,能夠抑制輪狀病毒感染引起小腸上皮細(xì)胞酪氨酸蛋白激酶激活,進(jìn)而抑制小腸上皮細(xì)胞脫落,延緩腹瀉的發(fā)生,并降低致死率。
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題,提供如下技術(shù)方案:
[0007]1、4’,5,7-三羥基異黃酮在制備抗輪狀病毒感染的藥物中的應(yīng)用。
[0008]進(jìn)一步,4’,5,7-三羥基異黃酮在制備抑制輪狀病毒感染引起小腸上皮細(xì)胞酪氨酸蛋白激酶激活的藥物中的應(yīng)用。
[0009]進(jìn)一步,4’,5,7-三羥基異黃酮在制備抑制輪狀病毒感染引起小腸上皮細(xì)胞脫落的藥物中的應(yīng)用。
[0010]進(jìn)一步,4’,5,7-三羥基異黃酮在制備延緩輪狀病毒感染引起腹瀉的藥物中的應(yīng)用。
[0011]本發(fā)明運(yùn)用定量蛋白組學(xué)方法對(duì)人體細(xì)胞被輪狀病毒感染后的蛋白表達(dá)譜進(jìn)行了分析,發(fā)現(xiàn)輪狀病毒感染可引起細(xì)胞連接相關(guān)蛋白水平大幅下降,并通過(guò)熒光定量PCR、免疫印跡證實(shí)了上述結(jié)果,然后利用免疫熒光激光共聚焦顯示輪狀病毒感染后細(xì)胞連接處細(xì)胞連接相關(guān)蛋白顯著下降,說(shuō)明輪狀病毒感染破壞了細(xì)胞連接。由于細(xì)胞連接決定細(xì)胞間及細(xì)胞與基底膜間的粘附能力,細(xì)胞連接損壞直接導(dǎo)致細(xì)胞粘附功能減弱而易于脫落。體內(nèi)研究顯示,輪狀病毒感染可引起約50%的空腸上皮細(xì)胞和75%的回腸上皮細(xì)胞脫落,且上皮細(xì)胞的脫落發(fā)生在腹瀉癥狀出現(xiàn)以前。空腸和回腸上皮細(xì)胞在食物的消化吸收過(guò)程中起著最主要的作用,而輪狀病毒腹瀉目前普遍被認(rèn)為與病毒感染引起腸道對(duì)食物消化吸收功能障礙直接相關(guān)。因此,輪狀病毒感染引起腸上皮細(xì)胞細(xì)胞連接破壞、腸上皮細(xì)胞大量脫落是輪狀病毒腹瀉的直接原因。如果能夠阻止輪狀病毒感染引起的細(xì)胞連接的破壞,抑制腸上皮細(xì)胞脫落就可減輕輪狀病毒腹瀉的癥狀及后果,從而研發(fā)出高效低毒的特異性抗輪狀病毒腹瀉藥物。鑒于細(xì)胞連接受到蛋白激酶和蛋白磷酸酶的嚴(yán)密調(diào)控,蛋白激酶的激活引起細(xì)胞連接相關(guān)蛋白磷酸化而快速破壞細(xì)胞連接。于是,本發(fā)明通過(guò)測(cè)試多種蛋白激酶抑制劑對(duì)輪狀病毒感染引起的細(xì)胞連接破壞的作用,發(fā)現(xiàn)酪氨酸蛋白激酶抑制劑Genistein體外能顯著抑制輪狀病毒感染引起的細(xì)胞連接的破壞和上皮細(xì)胞的脫落。繼而在Balb/c小鼠輪狀病毒腹瀉模型中試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),Genistein能顯著抑制輪狀病毒感染引起的空腸及回腸上皮細(xì)胞的脫落從而明顯延緩輪狀病毒腹瀉的發(fā)生。在致死性輪狀病毒腹瀉Balb/c小鼠模型中,Genistein能顯著降低輪狀病毒感染引起仔鼠的死亡率。上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明,Genistein能夠通過(guò)抑制酪氨酸蛋白激酶的活化對(duì)細(xì)胞連接的破壞,從而緩解輪狀病毒感染引起的小腸上皮細(xì)胞的大量損失,達(dá)到明顯減輕輪狀病毒腹瀉的癥狀及后果的作用。以其為活性成分,有望研發(fā)出高效低毒的特異性抗輪狀病毒藥物。
[0012]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明提供了 Genistein在制備抗輪狀病毒藥物中的應(yīng)用,有望研發(fā)出高效低毒的特異性抗輪狀病毒藥物,解決現(xiàn)有抗病毒藥物在治療輪狀病毒感染時(shí)效果不佳或毒副作用較大的問(wèn)題,滿足臨床治療需要,保障人民身體健康。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0013]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚,本發(fā)明提供如下附圖:
[0014]圖1顯示輪狀病毒感染引起腸上皮細(xì)胞中細(xì)胞連接相關(guān)蛋白水平顯著下降(A為定量蛋白質(zhì)組學(xué)(SILAC技術(shù))分析腸上皮細(xì)胞(Caco-2細(xì)胞)在輪狀病毒感染24h細(xì)胞蛋白表達(dá)譜的變化,圈提示細(xì)胞連接相關(guān)蛋白出現(xiàn)在表達(dá)顯著下降的蛋白中為熒光定量PCR分析結(jié)果;C為western blot分析結(jié)果)。
[0015]圖2為免疫熒光激光共聚焦顯示輪狀病毒感染后細(xì)胞連接處細(xì)胞連接相關(guān)蛋白表達(dá)情況。
[0016]圖3為輪狀病毒感染不同時(shí)刻Babl/c乳鼠小腸上皮細(xì)胞數(shù)量。
[0017]圖4為體外模擬腸腔消化性環(huán)境下不同蛋白酶抑制劑抑制輪狀病毒感染引起的腸上皮細(xì)胞的脫落情況。[0018]圖5為Genistein對(duì)輪狀病毒感染引起的空腸及回腸上皮細(xì)胞的脫落、腹瀉和致死結(jié)果(A為小腸上皮細(xì)胞脫落結(jié)果;B為乳鼠腹瀉情況;C為輪狀病毒感染乳鼠的致死情況)。
【具體實(shí)施方式】
[0019]以下將參照附圖,對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。優(yōu)選實(shí)施例中未注明具體條件的實(shí)驗(yàn)方法,通常按照常規(guī)條件,例如分子克隆實(shí)驗(yàn)指南(第三版,J-薩姆布魯克等著,黃培堂等譯,科學(xué)出版社,2002年)中所述的條件,或按照制造廠商所建議的條件。
[0020]一、定量蛋白組學(xué)方法分析宿主細(xì)胞被輪狀病毒感染后的蛋白變化譜
[0021]采用了定量蛋白質(zhì)組學(xué)方法一細(xì)胞培養(yǎng)穩(wěn)定同位素氨基酸標(biāo)記(SILAC)來(lái)分析RV感染后腸上皮細(xì)胞Caco-2蛋白表達(dá)譜的變化。首先配制“輕”DMEM培養(yǎng)基、“中”DMEM培養(yǎng)基和“重”DMEM培養(yǎng)基,其中“輕” DMEM培養(yǎng)基為DMEM培養(yǎng)基中賴氨酸與精氨酸分別替換為L(zhǎng)-Lysine-2HC1與和L-Arginine-HCl,“中” DMEM培養(yǎng)基為DMEM培養(yǎng)基中賴氨酸與精氨酸分別替換為為 L-Lysine-2HC1 (4,4,5,5-D4)與 L-Arginine-HCl (13C6),“重”DMEM培養(yǎng)基為DMEM培養(yǎng)基賴氨酸和精氨酸分別替換為L(zhǎng)-Lysine-2HC1 (13C6,15N2)與L-Arginine-HCl (U-13C6,15N4),并分別在培養(yǎng)基中體積比為10%的透析胎牛血清、青霉素(終濃度100U)和鏈霉素(終濃度0.lmg/L)。然后將Caco-2細(xì)胞分別用三種培養(yǎng)基培養(yǎng)細(xì)胞至少達(dá)到6個(gè)倍增周期,確保細(xì)胞蛋白上的精氨酸與賴氨酸能全部被同位素標(biāo)記的氨基酸取代,分別形成“輕”Caco-2細(xì)胞、“中”Caco-2細(xì)胞和“重”Caco-2細(xì)胞。將“中”Caco_2細(xì)胞和“重”Caco-2細(xì)胞用輪狀病毒W(wǎng)a株感染(感染復(fù)數(shù)M0I=3),“輕”Caco_2細(xì)胞用DMEM作對(duì)照感染。感染24h后,用RIPA細(xì)胞裂解液收取“輕”Caco-2細(xì)胞和“中”Caco-2細(xì)胞,感染48h后收取“重”Caco-2細(xì)胞,提取細(xì)胞總蛋白,BCA法進(jìn)行蛋白定量。從3組中取等量蛋白進(jìn)行混合,取100 μ g混勻的蛋白用10%Bis-Tris預(yù)制膠進(jìn)行SDS-PAGE電泳,然后用膠體藍(lán)染色。將染色條帶切成20份送到上海中科新生命公司進(jìn)行質(zhì)譜分析,得到蛋白差異表達(dá)的原始數(shù)據(jù),然后對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行基于基因本體富集分析的層級(jí)聚類分析(Gene OntologyEnrichment Analysis-based Hierarchical Clustering)。結(jié)果顯不,RV 感染顯著削弱了細(xì)胞粘附相關(guān)分子的表達(dá)(圖1A)。qRT-PCR檢測(cè)顯示輪狀病毒W(wǎng)a株感染后緊密連接蛋白Z0-1、橋粒斑蛋白IDSPl和橋粒斑蛋白2DSP2、上皮-鈣粘連素CDHl、PLECTIN1、CTNND1、CGN、JUP1、JUP2等細(xì)胞連接相關(guān)蛋白基因表達(dá)量顯著下降(圖1B)。經(jīng)Western blot分析表明 E-caherin> Plakoglob in > Desmop Iakin > Laminin B2 > Fibronect in I >CGN> Plect in I 和ZO-1等細(xì)胞連接相關(guān)蛋白在輪狀病毒W(wǎng)a株感染后表達(dá)量也顯著下降(圖1C)。
[0022]二、免疫熒光激光共聚焦顯示輪狀病毒感染后細(xì)胞連接處細(xì)胞連接相關(guān)蛋白顯著下降
[0023]將輪狀病毒感染細(xì)胞用采用激光共聚焦方法觀察,觀察輪狀病毒感染細(xì)胞對(duì)細(xì)胞連接相關(guān)蛋白定位的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn),輪狀病毒感染后,細(xì)胞連接相關(guān)蛋白如ZO-1 (緊密連接相關(guān))、Ε-caherin (粘附連接相關(guān))、Desmoplakin (橋粒連接相關(guān))在細(xì)胞連接處顯著下降(圖2),表明輪狀病毒感染破壞了各種細(xì)胞連接。
[0024]三、輪狀病毒感染不同時(shí)刻小腸上皮細(xì)胞計(jì)數(shù)
[0025]首先建立輪狀病毒感染腹瀉模型,利用5日齡Balb/c乳鼠(體重3.0g-4.0g)感染輪狀病毒SAll株(第6代),病毒接種量為2 X 106PFU/g。在該模型中,病毒感染16h部分乳鼠開始出現(xiàn)明顯的腹瀉癥狀(水樣便),感染24h后100%均出現(xiàn)腹瀉癥狀。我們?cè)诓《靖腥竞?h、12h、16h和24h分別分離感染的Babl/c乳鼠小腸(分十二指腸、空腸、回腸)上皮細(xì)胞并使用血細(xì)胞計(jì)數(shù)板計(jì)數(shù),結(jié)果如圖3所示。結(jié)果顯示,感染8h、12h小腸各段均未出現(xiàn)明顯的的上皮細(xì)胞損失。然而,到感染16h,與對(duì)照組比,感染組減少了 50%的空腸上皮細(xì)胞和75%的回腸上皮細(xì)胞,感染24h結(jié)果與16h —致。結(jié)果顯示該模型中輪狀病毒感染16h可引起乳鼠空腸和回腸上皮細(xì)胞大量脫落??漳c和回腸上皮細(xì)胞在食物的消化吸收過(guò)程中起著最主要的作用。因此,輪狀病毒感染引起小腸上皮細(xì)胞嚴(yán)重脫落是輪狀病毒腹瀉的內(nèi)在原因,直接導(dǎo)致隨后腹瀉癥狀的出現(xiàn)。 [0026]四、Genistein能顯著抑制輪狀病毒感染引起的腸上皮細(xì)胞的脫落
[0027]輪狀病毒感染引起腸上皮細(xì)胞細(xì)胞連接破壞、腸上皮細(xì)胞大量脫落是輪狀病毒腹瀉的直接原因。如果能夠阻止輪狀病毒感染引起的細(xì)胞連接的破壞,抑制腸上皮細(xì)胞脫落就可減輕輪狀病毒腹瀉的癥狀及后果,從而研發(fā)出高效低毒的特異性抗輪狀病毒腹瀉藥物。鑒于細(xì)胞連接受到蛋白激酶和蛋白磷酸酶的嚴(yán)密調(diào)控,蛋白激酶的激活引起細(xì)胞連接相關(guān)蛋白磷酸化而快速破壞細(xì)胞連接。于是,本發(fā)明通過(guò)體外模擬小腸腸腔內(nèi)消化性環(huán)境(Caco-2細(xì)胞培養(yǎng)液中加入100μ g/ml胰蛋白酶),并在該環(huán)境下測(cè)試濃度為I μ g/mL的蛋白激酶抑制劑在輪狀病毒感染情況下對(duì)細(xì)胞連接的保護(hù)作用,實(shí)驗(yàn)中選擇了如下蛋白激酶抑制劑:HT-89、Staurosporine, Genistein, SP600125、U0126、SB203580、Wortmannin 和DMS0。然后觀察細(xì)胞數(shù)量,以獲得蛋白激酶抑制劑在體外抑制輪狀病毒感染引起的上皮細(xì)胞的脫落情況,結(jié)果如圖4所示。結(jié)果表明,酪氨酸蛋白激酶抑制劑Genistein體外能顯著抑制輪狀病毒感染引起的上皮細(xì)胞的脫落。
[0028]由于輪狀病毒感染引起的酪氨酸蛋白激酶的激活對(duì)細(xì)胞連接的破壞和上皮細(xì)胞的脫落起著關(guān)鍵作用。因此,通過(guò)Genistein抑制酪氨酸蛋白激酶對(duì)輪狀病毒感染引起的細(xì)胞脫落有這明顯的減輕作用。據(jù)此,細(xì)胞酪氨酸蛋白激酶可以作為藥物作用靶標(biāo),通過(guò)其抑制劑如Genistein抑制其活性,從而有望研發(fā)出高效低毒的特異性抗輪狀病毒藥物。
[0029]五、Genistein顯著抑制輪狀病毒感染引起的小腸上皮細(xì)胞的脫落,明顯延緩輪狀病毒腹瀉的發(fā)生,降低輪狀病毒感染致死率。
[0030]分別在乳鼠感染4h、8h、12h時(shí)按I μ g/g體重給Genistein。Genistein配制成為50mM的儲(chǔ)液,溶劑為DMS0。給藥方式為將給藥量的Genistein儲(chǔ)液用PBS稀釋到50 μ L,通過(guò)乳鼠灌胃軟管灌入乳鼠胃中。對(duì)照給藥組灌胃等量DMS0,并用PBS稀釋到50 μ L。感染16h后,處死乳鼠分離小腸上皮細(xì)胞并計(jì)數(shù),結(jié)構(gòu)如圖5Α所示。結(jié)果顯示,感染組灌胃Genistein后小腸上皮細(xì)胞與未感染組相比無(wú)顯著減少,而感染組未灌胃組則出現(xiàn)顯著減少(圖5A)。結(jié)果表明輪狀病毒感染Balb/c乳鼠模型中灌胃Genistein能夠抑制小腸上皮細(xì)胞脫落。
[0031]同時(shí),統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)乳鼠的腹瀉情況,結(jié)果如圖5B所示。結(jié)果表明,在輪狀病毒感染Balb/c乳鼠模型灌胃Geinistein (給藥劑量及方式同上),灌胃后24h時(shí)只有30%出現(xiàn)腹瀉,到48h才全部出現(xiàn)腹瀉,而對(duì)照組輪狀病毒感染24h就全部出現(xiàn)腹瀉。上述結(jié)果顯示Genistein能明顯延緩輪狀病毒腹瀉的發(fā)生。
[0032]建立了一個(gè)致死性輪狀病毒感染的Balb/c乳鼠模型,利用5日齡Balb/c乳鼠(體重>4.5g)感染輪狀病毒SAll株(第6代),病毒接種量為2X 106PFU/g,然后觀察乳鼠腹瀉和死亡情況,結(jié)果如圖5C所示。結(jié)果顯示,在該模型中,輪病毒感染16h后部分乳鼠開始出現(xiàn)明顯的腹瀉癥狀(水樣便),感染24h后100%均出現(xiàn)腹瀉癥狀,感染48h部分乳鼠死亡,感染60h幾乎全部乳鼠死亡。然而,在該模型中,灌胃Genistein (給藥劑量及方式同上)后能顯著降低輪狀病毒感染的致死率,灌胃Genistein的乳鼠均未見死亡,說(shuō)明Genistein能明顯降低輪狀病毒感染致死率。
[0033]由上述結(jié)果可以判定,Genistein能夠通過(guò)抑制酪氨酸蛋白激酶,抑制輪狀病毒感染對(duì)細(xì)胞連接的破壞而引起的小腸上皮細(xì)胞的脫落,保護(hù)小腸上皮的消化吸收功能,從而延緩輪狀病毒腹瀉的發(fā)生,降低輪狀病毒感染致死率。其可作為活性成分,單獨(dú)應(yīng)用或與其它活性成分組成復(fù)方,采用藥學(xué)上可接受的輔料和制劑常規(guī)方法,制成片劑、膠囊劑、顆粒劑、散劑、口服液或注射液等各種劑型的抗輪狀病毒藥物,供臨床使用。
[0034]最后說(shuō)明的是,以上優(yōu)選實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制,盡管通過(guò)上述優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的描述,但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解,可以在形式上和細(xì)節(jié)上對(duì)其作出各種各樣的改變,而不偏離本發(fā)明權(quán)利要求書所限定的范圍。
【權(quán)利要求】
1.4’,5,7-三羥基異黃酮在制備抗輪狀病毒感染的藥物中的應(yīng)用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用,其特征在于:4’,5,7-三羥基異黃酮在制備抑制輪狀病毒感染引起小腸上皮細(xì)胞酪氨酸蛋白激酶激活的藥物中的應(yīng)用。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用,其特征在于:4’,5,7-三羥基異黃酮在制備抑制輪狀病毒感染引起小腸上皮細(xì)胞脫落的藥物中的應(yīng)用。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用,其特征在于:4’,5,7-三羥基異黃酮在制備延緩輪狀病毒感染引起腹瀉的藥物中的應(yīng)用。
【文檔編號(hào)】A61K31/352GK103462977SQ201310462238
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月30日
【發(fā)明者】何海洋, 李晉濤, 吳玉章 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍第三軍醫(yī)大學(xué)