[发明专利]Nano-MitoPBN在制备抗氧化和治疗糖尿病药物中的应用

说明书

本发明属于生物和医学技术领域，具体为Nano‑MitoPBN在制备抗氧化和治疗糖尿病药物中的应用。本发明中，Nano‑MitoPBN由于其微区室化效应，可以清除由肝脏线粒体电子传递链的单电子泄漏产生的线粒体超氧化物/过氧化氢，增加线粒体态3的呼吸速率，呼吸控制比，增加ATP的合成，促进线粒体功能；此外，Nano‑MitoPBN通过减少ROS减少糖异生，同时增加糖酵解，逆转糖尿病动物中ROS介导的肝脏糖代谢重编，从而降低糖尿病动物的外周血糖水平并恢复糖尿病动物的葡萄糖耐受能力。Nano‑MitoPBN作为制备治疗糖尿病药物的材料，可靶向肝脏预防，改善和治疗糖尿病，仅需很小剂量即可获得显著的疗效。

技术领域

本发明属于生物和医学技术领域，具体涉及肝脏靶向的线粒体自旋捕捉剂Nano-MitoPBN在制备抗氧化和改变糖尿病代谢异常药物中的应用。

背景技术

糖尿病（DM）是一种代谢紊乱疾病，可归因于胰岛素分泌不足，胰岛素作用减弱或胰岛素抵抗，并已成为一个新兴的全球健康问题。目前，只有少数有效的治疗策略可以对抗这种多因素疾病，然而，每种疗法都有其局限性和缺点。例如，尽管最广泛使用的药物二甲双胍能有效降低肝脏葡萄糖水平，但其机制很复杂，目前没有任何明确的分子靶点，而且此药物对胃肠道有副作用。其他药物也有副作用，导致高胰岛素血症或低血糖症。因此，迫切需要开发糖尿病新疗法。

血糖来源于外源性肠道从食物中的吸收，内源性葡萄糖的生成（糖异生）和糖原分解（糖原分解）。肝脏中葡萄糖释放与外周组织的葡萄糖摄取之间的不平衡可导致持续的高血糖，这是糖尿病发生的主要因素。因此，为了维持正常的血糖水平，2型糖尿病的潜在治疗包括抑制肝脏中葡萄糖的生成或刺激外周组织摄取葡萄糖。作为能释放到血液循环中的内源性葡萄糖的主要生产者，肝脏是控制血糖水平的一个特别重要的器官，但是如何靶向肝脏以使血糖水平正常化还有待进一步研究。

在过去的几十年中，由于纳米颗粒（NPs）有提高递送效率和治疗效果方面的潜力，所以在药物递送领域中受到关注。然而，利用NP的临床应用仍处于非常早期阶段，主要是由于存在单核细胞吞噬系统（MPS）。在体内，MPS阻止了NP达到预期靶标。因此，在生物分布研究中已经表明，肝脏和脾脏是螯合截留纳米材料的主要器官。此外，由于血流量较低，肝脏中的Kupffer细胞比脾脏巨噬细胞吸收纳米材料更明显，这表明肝脏是截留纳米材料的主要部位。因此，纳米粒子技术可以作为一种靶向肝脏的策略。

已知DM及其相关并发症与氧化应激密切相关。ROS氧化应激在体内有许多来源。升高的血糖水平将分别通过多种器官细胞中的线粒体呼吸链，己糖胺生物合成途径，多元醇途径和NADPH氧化酶依赖性高级糖基化终产物途径生成ROS。其中，线粒体呼吸链中的电子泄漏是超氧化物/ROS产生的主要来源，占细胞内源性ROS的95％以上。据报道，ROS介导的线粒体功能障碍导致胰岛素抵抗，从而导致糖尿病。同时，线粒体仍然是ROS和过氧化损伤的主要目标，特别是对线粒体富含多不饱和脂肪酸的膜的损伤更大。ROS还可以破坏线粒体DNA。这些数据表明抗氧化剂对糖尿病治疗靶向肝线粒体的重要作用。最近，一项关于新型抗糖尿病药物imeglimin的3期试验显示，通过降低线粒体ROS和改善肝线粒体功能来降低葡萄糖水平。在本专利中，我们专注于研制治疗糖尿病的策略，它可以通过特异性靶向肝线粒体呼吸链产生的ROS来发挥抗氧化作用。通过重新编程体内异常葡萄糖代谢通路，我们试图探索提高糖尿病治疗效果的新方法。

我们使用线粒体自由基的靶向清除剂-MitoPBN，其来自α-苯基-N-叔丁基硝酮（PBN）。 MitoPBN由PBN和阳离子脂质三苯基膦组成，允许MitoPBN选择性地定位在线粒体内膜上。在离体线粒体中，该化合物还被证明能够选择性地捕获碳中心的自由基以产生稳定的自旋加合物（adduct），从而防止线粒体膜脂质过氧化并减少体外氧化损伤。然而，MitoPBN的体内作用仍然未知（Murphy等，2003）。