[发明专利]利用纳米胶囊口服递送酶以实现酒精或有毒代谢物的靶向代谢

说明书

相关申请的引用

本申请根据美国专利法第119条第(e)项要求2011年7月6日提交的标题为“ORAL DELIVERY OF ENZYMES BY NANOCAPSULES FOR TARGETED METABOLISM OF ALCOHOL OR TOXIC METABOLITES”的共同待决美国临时专利申请序列号61/504,975和2011年8月31日提交的标题为“MULTIPLE-ENZYME NANOCOMPLEXES”的共同待决美国临时专利申请序列号61/529,767的权益，所述各专利申请的内容以引用的方式并入本文中。

关于政府资助的声明

本发明是根据国家卫生研究院和国家酒精滥用与酒精中毒研究院授予的授权编号R01AA18612和R01AA018846在政府资助下进行。政府享有本发明的某些权利。

技术领域

本公开涉及施用经设计以代谢酒精和/或酒精代谢物的酶纳米复合物的方法。

背景技术

酒精是世界上最广泛使用的精神药物。酒精中毒和酒精相关疾病对人类健康造成严重威胁，并且造成了众多的医学、社会以及经济问题。仅在美国，估计有10%的人口受酒精中毒影响。酒精滥用和酒精依赖引起人身危害、社会危害以及心理危害，如急性酒精中毒、胎儿洒精综合症以及肝硬化。除酒精中毒对各种器官和系统的长期有害影响以外，酒精摄入和酒精中毒还可能造成短期但非常不愉快或不方便的影响。这些影响(通常统称为“宿醉”)可能包括例如头痛、恶心以及疲劳。对于受影响的个人、他们的家庭和大到整个社会，许多与酒精滥用相关的问题(包括卫生保健成本增加和工作人员生产率损失)的代价极大。

当酒精摄入时，酒精从胃部和肠道吸收到血液中。然后，酒精通过各种酶的作用而代谢。在肝脏中，醇脱氢酶(ADH)介导将酒精转化成乙醛。然后，乙醛在醛脱氢酶(ALDH)和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)存在下定量氧化成乙酸。乙酸最终代谢成二氧化碳和水。在长期或大量酒精摄入后积累乙醛和活性氧簇。酒精代谢期间所产生的有毒化合物可能通过脂质过氧化、蛋白质灭活以及DNA损伤而造成细胞损伤。酒精代谢速率部分取决于肝脏中代谢酶的量，该量因人而异并且具有遗传决定因素。肝脏每小时仅能代谢一定量的酒精，而且酒精的代谢比它的吸收更缓慢。因为酒精代谢速率与它的吸收速率相比相对缓慢，所以酒精能在体内快速积累并且造成急性酒精中毒和死亡。

酒精的急性影响在很大程度上是由于它作为中枢神经系统镇静剂的特性并且取决于血液酒精浓度。在约200-299mg/dL的浓度下，个体可能表现出显著运动失调、言语不清、判断失误、情绪不稳定、恶心以及呕吐。在约300-399mg/dL的浓度下，个体可能表现出第1阶段麻醉、记忆丧失、情绪不稳。在高于约400+mg/dL的浓度下，个体可能表现出呼吸衰竭和昏迷。在非常高的摄入量下，呼吸系统受到抑制，并且个人将停止呼吸。在这种情况下，遭受危险程度的酒精中毒的个体应得到即时且快速的急救。昏迷的患者可能吸入他们的呕吐物(从而导致呕吐物进入肺中，这可能造成“溺死”和后来的肺炎(如果幸存的话))。此外，CNS抑制和运动协调受损以及判断失误使得发生意外伤害的可能性增加。

鉴于与酒精摄入、酒精中毒以及酒精滥用相关的各种问题，需要可以降低体内酒精浓度的方法和材料。所述方法和材料可用于例如治疗或改善与酒精摄入相关的病理学病状(包括急性酒精中毒)以及治疗酒精滥用和依赖。

发明内容

本文中公开的本发明涉及纳米复合物，所述纳米复合物经设计而包括具有互补功能的不同酶的组合，例如醇氧化酶与过氧化氢酶。如下文详细论述，本发明实施方案可用于快速降低体内血液酒精水平，而同时分解有毒代谢物。所述本发明的这些实施方案可用于治疗多种由酒精摄入引起的病状，包括例如急性酒精中毒。

本发明实施方案包括多酶纳米复合物系统，所述多酶纳米复合物系统用于治疗由酒精摄入引起的病状。在典型实施方案中，多酶纳米复合物可以包含醇氧化酶与过氧化氢酶的组合，所述醇氧化酶在与酒精的第一酶促反应(enzymatic reaction)中产生过氧化氢，所述过氧化氢酶在第二酶促反应中将过氧化氢转化成水。这样，这些多酶纳米复合物快速将酒精转化成水和0₂。以下实施例中所描述的研究显示口服递送的多酶纳米复合物可如何用于促进体内酒精代谢。