奎因在制备治疗线粒体功能障碍相关疾病药物中的应用

1.本发明属于生物医药领域，具体涉及奎因在制备治疗线粒体功能障碍相关疾病药物中的应用。


背景技术：

2.线粒体功能障碍通常是指由于线粒体膜的破坏、呼吸链的抑制、酶活性的降低以及线粒体dna的损伤等原因引发的能量代谢障碍。这会触发一系列相互关联的损伤过程，最终导致细胞凋亡。线粒体功能障碍与炎症、糖尿病、阿尔茨海默病、癌症和衰老等多种疾病密切相关。
3.线粒体是细胞内产生活性氧(ros)的主要部位，也是氧化损伤的目标。因此，当线粒体功能发生障碍时，细胞内的ros水平会上升，线粒体跨膜电位(δψm)下降，钙离子稳态受到破坏。这些检测指标可以用来评估线粒体功能状态。此外，线粒体的数量和结构也会随着体内外生理环境的变化而变化。
4.因此，线粒体功能障碍疾病的研究和治疗对于改善人类健康具有重要意义。


技术实现要素：

5.为了解决上述技术问题，本发明提供奎因(queuine)在制备治疗线粒体功能障碍相关疾病药物中的应用。
6.奎因(queuine)是一种7-脱氮鸟嘌呤(7-deazaguanine)的衍生物，在细菌中具备独有的生物合成能力。细菌产生的奎因会被植物和动物通过摄食或肠道菌群回收和利用。在多种食物和动物源性产品中，如番茄、小麦、椰子水，以及人类、牛和山羊的乳汁中，都已经检测到奎因的存在，且人体也能从摄取的食物或肠道菌群中收集和恢复奎因。
7.在本发明中，所述的“奎因”cas：86496-18-6，结构式如下：
[0008][0009]
本发明发现奎因具有修复线粒体功能障碍、修复氧化损伤，提高线粒体生物合成的作用，可作为一种细胞线粒体营养素，在线粒体功能障碍相关疾病的治疗中发挥作用。
[0010]
因此，奎因作为一种药物的有效成分实现对的线粒体功能障碍相关疾病干预，对于提高相关疾病患者的生活质量和预期寿命具有重要的价值。
[0011]
具体的，本发明的技术方案如下：
[0012]
奎因在制备治疗线粒体功能障碍相关疾病药物中的应用。
[0013]
奎因在缓解或预防线粒体功能障碍相关疾病药物中的应用。
[0014]
奎因缓解由线粒体trna
his
12143t》c(m.12143t》c)变异引发的线粒体功能障碍。
[0015]
本发明还提供一种奎因药物制剂，包括有效剂量的奎因作为活性成分，以及医药
学上可接受的载体。
[0016]
所述奎因药物制剂治疗线粒体功能障碍相关疾病的治疗作用包括但不限于：
①
修复线粒体功能障碍；
②
抑制线粒体中自由基产生、灭活氧化剂、增强抗氧化剂；
③
修复氧化应激损伤；
④
充当辅助因子/基质保护线粒体酶和/或刺激酶的活性，提高线粒体生物合成的作用。
[0017]
所述的线粒体功能障碍相关疾病为现有已知的线粒体功能障碍直接或间接导致的疾病，包括但不限于单一的线粒体功能障碍、糖尿病、神经退行性病、脓毒性休克、心肌缺血再灌注损伤、老化退化性疾病等一种或多种疾病的组合病症。
[0018]
进一步的，所述线粒体功能障碍包括原发性线粒体功能障碍、继发性线粒体功能障碍。
[0019]
所述线粒体功能障碍相关疾病为由线粒体功能障碍引起的下列疾病的一种或多种的任意组合：常染色体显性视神经萎缩(adoa)、阿尔佩斯-胡滕洛赫尔综合征(ndna缺陷)、共济失调神经病变综合征(ndna缺陷)、辅酶q10缺乏症、复合体i、复合体ii、复合体iii、复合体iv和复合体v缺乏症(单一缺乏症或缺乏症的任何组合)、慢性进行性眼外肌麻痹(cpeo)、糖尿病和耳聋、卡恩斯-塞尔综合征(mtdna缺陷)、莱氏综合征(mtdna和ndna缺陷)、莱伯氏遗传性视神经病变(lhon)、拉夫特病、线粒体肌病、线粒体脑肌病伴高乳酸血症和卒中样发作(melas)(mtdna缺陷)、线粒体烯酰辅酶a还原酶蛋白相关神经变性(mep an)、肌阵挛性癫痫伴破碎红纤维(merrf)、线粒体隐性共济失调综合征(mira s)、mtdna缺失综合征、mtdna耗竭综合征、线粒体trna合成酶缺乏症、线粒体神经胃肠型脑病综合征(mngie)、神经源性肌无力、共济失调和色素性视网膜炎(narp)、皮尔森综合征、丙酮酸脱氢酶复合物缺乏症(pdcd/pdh)、dna聚合酶γ缺乏症(polg)、丙酮酸羧化酶缺乏症和胸苷激酶2缺乏症(tk2)，肌萎缩性脊髓侧索硬化症(als)、阿尔茨海默病(ad)和其他痴呆症、弗里德希共济失调(fa)、亨廷顿氏病(hd)、运动神经元病(mnd)、n-聚糖酶缺乏症(ngly1)、有机酸血症、帕金森氏病(pd)和pd相关病症、朊病毒病、脊髓性肌肉萎缩症(sma)、脊髓小脑性共济失调(sca)、贝克型肌营养不良、先天性肌营养不良、杜兴型肌营养不良、埃默里-德雷弗斯肌营养不良、面肩胛肱型肌营养不良、肌强直性营养不良、眼咽型肌营养不良、夏柯-马利-杜斯氏病、先天性肌病、远端肌病、内分泌性肌病(甲状腺功能亢进性肌病、甲状腺功能减退性肌病)、巨轴索神经病、遗传性痉挛性截瘫、炎性肌病(皮肌炎、包涵体肌炎、多肌炎)、代谢性肌病、神经肌肉接头疾病、自闭症、癌症、糖尿病、代谢综合征、慢性疲劳综合征、炎性病症、关节炎和衰老。
[0020]
本发明使用的“医药学上可接受的载体”包括任何和所有的生理适用的溶剂、分散介质、胞衣、抗菌剂和抗真菌剂、等渗剂或吸收延迟剂等中的一种或多种。医药学上可接受载体的例子包括一种或多种的水、盐水、磷酸缓冲盐水、葡萄糖、甘油或乙醇等及其组合物中的一种或多种。在许多情况下，在该组合物中最好包括等渗剂，例如，糖、诸如甘露醇、山梨醇、山梨醇的多元醇或氯化钠等中的一种或多种。医药学上可接受载体还可以包含少量的辅助物质，例如润湿剂或乳化剂、防腐剂或缓冲液等中的一种或多种，它们增强了该用于制备奎因药物制剂的有效期或效力。
[0021]
从具体的分类上看，所说的医药学上可接受的载体是指医药学领域常规的药物载体，包括赋形剂，如淀粉或水等中的一种或多种；润滑剂，如甘油或硬脂酸镁等中的一种或
多种；崩解剂，如微晶纤维素等；填充剂，如淀粉或乳糖等中的一种或多种；粘接剂，如预胶化淀粉、糊精、纤维素衍生物、藻酸盐、明胶或聚乙烯吡咯烷酮等中的一种或多种；渗透压调节剂，如葡萄糖、蔗糖、山梨醇或甘露醇等中的一种或多种；稀释剂，如水等；崩解剂，如琼脂、碳酸钙或碳酸氢钠等中的一种或多种；吸收促进剂，如季铵化合物等；表面活性剂，如十六烷醇等；吸附载体，如高岭土或皂粘土等中的一种或多种；润滑剂，如滑石粉、硬脂酸钙、硬说明书4脂酸镁或聚乙二醇等中的一种或多种；另外，还可以在组合物中加入其它辅剂，如香味剂或甜味剂等中的一种或多种。
[0022]
本发明的有益效果在于：
[0023]
本发明基于奎因提供了一种对线粒体功能障碍相关疾病的新型治疗策略，对于提高相关疾病患者的生活质量和预期寿命具有重要的价值。
[0024]
本发明的拓宽了奎因的应用领域，首先表现在可制备为线粒体功能障碍相关疾病的良好治疗药物，其次，根据奎因成分含量，也为相关疾病患者提供食物和动物源性的饮食参考。
附图说明
[0025]
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
[0026]
图1为mut和wt线粒体转移—胞质杂合体(cybrid细胞)的核dna和线粒体dna编码的线粒体蛋白的western blot分析；
[0027]
图2为mut和wtcybrid细胞的核dna和线粒体dna编码的线粒体蛋白的western blot分析；
[0028]
图3为15天后经过s、sf、sq处理的半克隆细胞中ros生成的流式细胞术分析和定量；
[0029]
图4为15天后经过s、sf、sq处理的mut和wt半克隆细胞的线粒体膜电位(mmp)；
[0030]
图5为15天后经过s、sf、sq处理的mut和wt半克隆细胞的线粒体压力分析和定量；
[0031]
图6为15天后经过s、sf、sq处理的渗透半克隆细胞中由复合体i、ii和iv介导的呼吸活动的分析和定量。
[0032]
图中，p值表示与对照组比较的显著性(*p《0.05，**p《0.01，***p《0.001)。
具体实施方式
[0033]
下面通过具体的实施方案叙述本发明。除非特别说明，本发明中所用的技术手段均为本领域技术人员所公知的方法。另外，实施方案应理解为说明性的，而非限制本发明的范围，本发明的实质和范围仅由权利要求书所限定。对于本领域技术人员而言，在不背离本发明实质和范围的前提下，对这些实施方案中的物料成分和用量进行的各种改变或改动也属于本发明的保护范围。
[0034]
在一些实施方案中，本发明奎因作为一种药物制剂，奎因将以单剂量提供，可在一段时间内提供多剂量，剂量将以总体积的浓度的形式来实现，使得剂量将为10nm、30nm、100nm、1μm、100μm或更高，具体取决于治疗效果。在另外的实施方案中，给药将以奎因的质量与所治疗个体的质量的比率进行，使得剂量将为1mg/kg、5mg/kg、10mg/kg、20mg/kg、
50mg/kg、100mg/kg或更高，具体取决于治疗效果。在多次给药的实施方案中，给药方案可为1剂/天、2剂/天、3剂/天或更多，并且可以持续必要的时间，使得给药可以持续1周、2周、3周、4周、5周、10周、20周，或在个人的生命期内永久存在。
[0035]
在本发明的一些实施例中进行了多项实验，检验奎因补充治疗是否能够缓解由m.12143t》c变异引发的线粒体功能障碍。经过15天的三种不同处理条件(s,sf和sq)后，我们对mut和wt半克隆细胞进行了研究。
[0036]
细胞相关实验和方法
[0037]
(1)相关试剂
[0038]
dmem培养基、胎牛血清。
[0039]
(2)细胞培养(s组)
[0040]
培养基：dmem+10％ fbs+1％ p/s；
[0041]
培养环境：空气95％，二氧化碳(co2)5％，37℃；
[0042]
贴壁细胞传代培养。
[0043]
(3)细胞培养(sf组、sq组)
[0044]
剥夺s组细胞培养基血清得到sf组(无血清培养基)，向s组细胞培养基中加入1μm奎因得到sq组。
[0045]
实施例1
[0046]
以s组、sf组、sq组三组培养基培养mut和wt半克隆细胞，周期15天，从细胞中提取总蛋白，经sds-page电泳后，印迹至pvdf膜，与呼吸链复合体亚基的抗体杂交，actin和vdac1分别作为核dna和线粒体dna编码的蛋白的加载对照，数据被归一化到wt+s组的平均水平。
[0047]
如图1和图2所示，经western blot分析，与s组相比，sq组在mut半克隆细胞中显著上调了co4(157.2％)、ndufb8(187.3％)、co1(203.4％)和co2(174.2％)的表达，与sf组相比，uqcrc2(287.1％)、sdhb(165.7％)、nd4(123.5％)和nd5(165.3％)的表达也显著提高。同时，在wt半克隆细胞中，sq组相比s组增强了co4(155.1％)、ndufb8(151.9％)、co1(168.4％)、co2(137.7％)的表达，并与sf组相比增强了nd4(131.7％)和nd5(201.3％)的表达。蛋白质相关实验和方法为本领域公知方法(龚莎莎.与母系遗传非综合征型耳聋相关的线粒体trnahis12201t》c突变的分子致病机制研究[d].浙江:浙江大学,2014.)所述文献的公开内容全文以引用方式并入本文。
[0048]
实施例2
[0049]
以s组、sf组、sq组三组培养基培养mut和wt半克隆细胞15天，利用活性氧检测试剂盒对各组细胞的活性氧(ros)含量进行检测，平均ros水平被归一化到wt+s组。
[0050]
如图3，流式细胞术分析表明，sf组在wt和mut半克隆细胞中相比sq组的ros显著增加，相对sq组，wt组和mut组在sf条件下ros产生分别增至153.2％和155.6％。
[0051]
此外，jc-10荧光探针检测转线粒体细胞株的线粒体膜电位(mmp)，测试表明，相比sq组，sf组的wt和mut半克隆细胞中的mmp显著降低。在相同条件下，wt半克隆细胞的mmp减少至87.4％，而mut组减少至30.2％(图4)，mmp是细胞活力的关键指标，其反映了电子传递和oxphos过程中，氢离子泵出线粒体内膜的情况，本实施例证明了奎因稳定了线粒体膜电位，避免了mmp失衡导致的线粒体功能损伤。
[0052]
实施例3
[0053]
本实施例评估了奎因对线粒体呼吸功能的影响，实验方法为：s组、sf组、sq组三组培养基培养mut和wt半克隆细胞15天，以seahorse能量代谢评估仪分析cybird细胞的有氧呼吸率、基础糖酵解速率以及各个复合体呼吸率；
[0054]
如图5，与s组相比，sq组的wt半克隆细胞和mut半克隆细胞最大呼吸的氧耗速率(ocr)显著增加，分别增长了154.7％和271.1％，并改善了mu t半克隆细胞中的基础呼吸(175.2％)，同时atp上升了197.4％。
[0055]
如图6，与sf组相比，sq组的这些变化则更为明显。
[0056]
从另一角度来看，在wt半克隆细胞中，s组和sq组的ocr之间没有统计学上的显著差异，在mut半克隆细胞中，相比s组，复合体i(241.6％)、ii(303.5％)和iv(307.9％)介导的呼吸活动在sq组中增加显著。
[0057]
上述实施例的实验结果表明了奎因对线粒体功能障碍的修复作用，提高了线粒体相关活性，进一步的，证明了奎因对线粒体功能障碍相关疾病的潜在治疗效果。

技术特征：
1.奎因在制备治疗线粒体功能障碍相关疾病药物中的应用。2.奎因在制备预防或缓解线粒体功能障碍相关疾病药物中的应用。3.一种奎因药物制剂，其特征在于，包括奎因作为有效成分，还包括医药学上可接受的载体。

技术总结
本发明属于生物医药领域，具体涉及奎因在制备治疗线粒体功能障碍相关疾病药物中的应用。本发明发现奎因具有修复线粒体功能障碍、改善氧化损伤，提高线粒体生物合成的作用，可作为一种细胞线粒体营养素，在线粒体功能障碍相关疾病的治疗中发挥作用。因此，奎因作为一种药物的有效成分实现对的线粒体功能障碍相关疾病干预，对于提高相关疾病患者的生活质量和预期寿命具有重要的价值。和预期寿命具有重要的价值。和预期寿命具有重要的价值。


技术研发人员：纪坤乾 林岩 赵玉英 焉传祝
受保护的技术使用者：山东大学齐鲁医院
技术研发日：2023.06.16
技术公布日：2023/10/11