專利名稱：一種靶向至棕色脂肪組織治療肥胖的新型靶向藥物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物醫(yī)學技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及一種靶向至棕色脂肪組織治療肥胖的 新型靶向藥物。
背景技術(shù)：
隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，肥胖已成為世界關(guān)注的熱點問題。隨著肥胖發(fā)病率的增高， 肥胖相關(guān)的疾病也相應(yīng)增加，包括2型糖尿病、高血壓、脂質(zhì)代謝紊亂等，從而導致心腦血 管疾病的顯著增加。目前研究發(fā)現(xiàn)，機體含有兩種脂肪形式白色脂肪(white adipose tissue, WAT) 和棕色脂肪(brown adipose tissue，BAT)。白色脂肪是體內(nèi)能量貯存的形式，攝入的能量 越多白色脂肪的體積和數(shù)量越多；相反，棕色脂肪細胞中富含大量的線粒體，通過線粒體的 氧化磷酸化作用將脂質(zhì)顆粒中的游離脂肪酸氧化，并以熱量的形式散發(fā)，消耗能量。最近研 究甚至發(fā)現(xiàn)，僅僅只需要50g的棕色脂肪作用就足夠消耗人體每日攝入熱卡總量的20%。 因此，棕色脂肪的主要功能是燃燒脂肪，促進能量的消耗。肥胖是由于機體能量攝取增加和/或能量消耗減少所導致，增加能量的消耗就可 以有效減少白色脂肪的蓄積。因此，棕色脂肪作為有效的消耗能量的組織在肥胖中起著關(guān) 鍵的作用。既往的觀點認為棕色脂肪作為非戰(zhàn)栗性產(chǎn)熱的主要器官僅僅在新生兒和嬰幼兒 體內(nèi)具有，隨著年齡增加棕色脂肪逐漸消退。但是，2009年N Engl J Med卻發(fā)表了系列文 章證實，健康成人體內(nèi)其實仍然存在散在的棕色脂肪組織，PET-CT掃描時呈現(xiàn)較高的代謝 影，主要位于頸部、鎖骨上、脊椎旁以及縱隔等部位。最近Saito等人甚至用穿刺活檢的方 法取出成人的鎖骨上脂肪組織，檢測關(guān)鍵功能基因、進行免疫組化分析，結(jié)果證實成人鎖骨 上PET-CT掃描增強的脂肪組織的確是特異性的棕色脂肪組織。不僅如此，進一步的研究還 發(fā)現(xiàn)，棕色脂肪組織在受到寒冷環(huán)境的刺激后PET-CT掃描顯示其代謝會顯著性地增強，提 示棕色脂肪在成人體內(nèi)仍然發(fā)揮著耗能、產(chǎn)熱、御寒的基本功能。因此，目前充足的證據(jù)都證實成人體內(nèi)仍然存在具有功能的棕色脂肪組織，對機 體的能量平衡發(fā)揮著重要的作用。Katrine等人對一種特殊的代謝綜合征抵抗的小鼠(129S6/SVEVTaC)研究發(fā)現(xiàn)， 正是由于小鼠的骨骼肌肌束中存在大量異位的棕色脂肪細胞，才表現(xiàn)為對高脂飲食誘導的 肥胖、高脂血癥、胰島素抵抗等代謝紊亂狀態(tài)產(chǎn)生抵抗。而當小鼠Jhdn^a(—種特異的脫甲 基酶)基因敲除致使棕色脂肪作用缺失時，雖然其攝食并沒有增加，但仍然因為組織耗氧 量降低和甘油釋放的減少導致了肥胖和高脂血癥的產(chǎn)生。對人體的研究也同樣發(fā)現(xiàn)類似的結(jié)果，成人體內(nèi)棕色脂肪的含量與體重指數(shù) (BMI)、總脂肪含量以及內(nèi)臟脂肪含量呈明顯負相關(guān)，棕色脂肪含量越少肥胖程度越嚴重。 不僅如此，最新研究甚至發(fā)現(xiàn)，成人體內(nèi)63g的棕色脂肪組織每年能消耗高達4kg的白色脂 肪組織。
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因而，棕色脂肪是維持機體能量平衡的關(guān)鍵組織，有效地增強棕色脂肪功能就可 以有效增加能量的消耗、減少白色脂肪蓄積，達到治療肥胖的目的。隨著成人體內(nèi)證實存在棕色脂肪，棕色脂肪的調(diào)控已成為眾學者關(guān)注的焦點，尋 找促進棕色脂肪活性的因子已成為研究熱點。2002年美國學者Hernandez進行體外研究時 發(fā)現(xiàn)，使用糖皮質(zhì)激素(glucocorticoids，GC)作用于棕色脂肪細胞后，其特異性的功能基 因水平出現(xiàn)下調(diào)。2004年Rodriguez等人也發(fā)現(xiàn)，當給予藥物抑制棕色脂肪細胞的GC活性 后，其功能基因表達量卻會顯著性地增加。這都提示，GC作用影響棕色脂肪的活性，抑制棕 色脂肪組織的GC活性可能反而可以增強棕色脂肪的功能。而目前研究發(fā)現(xiàn)，體內(nèi)糖皮質(zhì)激素(glucocorticoids，GC)的作用受局部組織的 GC代謝的關(guān)鍵酶——11β羥基類固醇脫氫酶 α β-HSDl)調(diào)控，它將無活性的可的松轉(zhuǎn) 化為有活性的氫化可的松，增強局部組織GC的作用，是GC在局部組織的功能放大器。大量 的研究已證實，11 β -HSDl與肥胖、糖尿病等代謝紊亂性疾病的發(fā)生密切相關(guān)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種靶向至棕色脂肪組織治療肥胖的新型靶向藥物。根據(jù)本發(fā)明的靶向至棕色脂肪組織治療肥胖的新型靶向藥物，所述藥物由棕色脂 肪組織靶向的多肽CKGGRAKDC-NH2與ιι β羥基類固醇脫氫酶ι抑制劑(ιι β -HSDI)連接 而成，它將靶向作用于棕色脂肪組織，放大棕色脂肪的功能，而對其他臟器和組織沒有親和 性或作用，從而達到更加高效地治療肥胖的目的。根據(jù)本發(fā)明的靶向至棕色脂肪組織治療肥胖的新型靶向藥物，優(yōu)選所述11β羥 基類固醇脫氫酶1抑制劑為化合物BVT. 2733，化學名稱3-氯-2-甲基甲 基哌嗪-1-基)-2-羧甲基]噻唑基-2-基]苯磺酰胺鹽酸鹽(3-Chl0r0-2-methyl-N -[4-[2-(4-methylpiperazin-1-yl)-2-oxoethyl]thiazol-2-yl]benzenesulfonamide hydrochloride)；分子式C17-H21-Cl-N4-03-S2. Cl-H ；分子量465. 4238，結(jié)構(gòu)式本發(fā)明的發(fā)明人在研究過程中，不僅研究了 11 β-HSDl抑制劑對白色脂肪作用， 同時也研究了 11 β -HSDl抑制劑對棕色脂肪的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)11 β -HSDl抑制劑作用于肥 胖小鼠后，棕色脂肪組織的棕色脂肪標志基因非偶聯(lián)蛋白-1 (UCP-I)、超長鏈游離脂肪酸延 伸類似物3(Ε1ον ;3)、過氧化物酶增殖活化受體Y共激活體-laO^gc-la)、細胞色素氧化酶 7a亞單位多肽l(Cox7al)明顯上調(diào)(如圖2)。進一步體外研究的結(jié)果同樣如此，11 β-HSDl 抑制劑明顯促進原代棕色脂肪細胞的標志基因的表達(如圖3)。因此，11 β -HSDl可能是 調(diào)節(jié)棕色脂肪活性的重要因子，抑制11 β -HSDl活性可以促進棕色脂肪功能。由于糖皮質(zhì)激素也是機體重要的免疫調(diào)節(jié)因子，具抗炎和免疫抑制作用。當抑制 一些組織(如血管內(nèi)皮、免疫細胞等)的11 β-HSDl活性時，組織內(nèi)有活性的氫化可的松水平降低，會造成免疫反應(yīng)增強、內(nèi)源性抗炎作用削弱，對機體造成不利影響。并且11 β-HSDl 分布于機體多種組織(包括免疫系統(tǒng)組織)，全面地抑制機體11 β -HSDl的活性可能因影響 免疫系統(tǒng)的功能而導致不良后果。因而，在抑制11 β -HSDl作用時，如何僅僅改善代謝而不 促進內(nèi)源性炎癥反應(yīng)，是一個巨大的挑戰(zhàn)。本發(fā)明的在既往白色脂肪組織靶向藥物研究的過程中，已篩選出CKGGRAKDC多肽 能夠特異性地結(jié)合棕色脂肪組織。在此基礎(chǔ)上，本發(fā)明的創(chuàng)新性地將上述棕色脂肪組織靶 向的多肽和11 β -HSDl抑制劑相連接，合成特異的棕色脂肪組織靶向的11 β -HSDl抑制劑， 使其僅僅作用于棕色脂肪組織，放大棕色脂肪的功能，從而達到更有效治療肥胖的目的。迄 今為止，尚無類似的11 β -HSDl靶向抑制劑的報道，也尚未見11 β -HSDl靶向抑制劑在肥胖 中的研究。CKGGRAKDC-NH2是本發(fā)明篩選得到的具有棕色脂肪靶向性的特異性多肽，在此 基礎(chǔ)上，將該多肽與ΙΙβ-HSDl抑制劑(BVT. 2733)連接，合成特異性的棕色脂肪靶向 11 β-HSDl抑制劑，檢測其對機體的代謝(體重、血糖、胰島素敏感性)變化的影響，驗證其 對肥胖治療的有效性。本發(fā)明篩選得到具有棕色脂肪組織特性親和性的多肽，并驗證其能夠攜帶具有不 同分子量大小的治療性藥物進入棕色脂肪組織中，具有作為治療肥胖、機體代謝紊亂的特 異性載體的潛在科研及臨床應(yīng)用價值。此外，該多肽僅僅含有9個氨基酸殘基，合成容易， 空間位置變化相對較小，易于對多肽進行質(zhì)量監(jiān)控，使用方面。本發(fā)明填補了棕色脂肪組織 靶向物質(zhì)的國內(nèi)外空白，不僅能夠積極推動棕色脂肪的科研進展，并且為肥胖、代謝性紊亂 疾病的治療拓展出新的方向。此外，本發(fā)明進一步提供了攜帶11 β -羥基類固醇脫氫酶1抑 制劑的靶向至棕色脂肪組織治療肥胖的新型靶向藥物，充分發(fā)揮11 β -羥基類固醇脫氫酶 1抑制劑放大棕色脂肪功能，促進能量消耗、減輕肥胖的作用，另一方面還避免了 11 β -羥 基類固醇脫氫酶1抑制劑對其他組織(如血管內(nèi)皮、免疫細胞等)的作用，有效減少其促進 炎癥、心血管副作用的發(fā)生。


圖1是本發(fā)明的多肽在C57BL/6J小鼠體內(nèi)的組織親和性結(jié)果(100Χ圖)。圖2顯示11 β -HSDl抑制劑(BVT. 2733)能夠明顯促進小鼠棕色脂肪組織的棕色 脂肪標志基因UCP-I、Elovl3的表達，使用BVT. 2733 200mg/kg. day灌胃高脂飲食誘導的 C57BL/6J肥胖小鼠2w，提取小鼠棕色脂肪組織，通過實時定量PCR檢測棕色脂肪標志基因 UCP-l、Elovl3、Pgc-la、Cox7al mRNA 的表達，*p < 0. 05，**p < 0· 01。圖3顯示11 β -HSDl抑制劑(BVT. 2733)能夠明顯促進原代棕色脂肪細胞的棕色 脂肪標志基因UCP-I、Ε10ν13、 ν:-1ει、&)Χ7ει1的表達，提取C57BL/6J小鼠原代前棕色脂肪 細胞，誘導其分化，同時加入11 β -HSDl抑制劑(BVT. 2733 2. OmM)待棕色脂肪分化成熟后 收集細胞，通過實時定量PCR檢測棕色脂肪標志基因UCP-I、Elovl3、Pgc-la, Cox7al mRNA 的表達，*p < 0. 05，**p < 0. 01。圖4是本發(fā)明的靶向藥物在肥胖小鼠體內(nèi)作用2周后小鼠體重變化的結(jié)果。圖5是本發(fā)明的靶向藥物在肥胖小鼠體內(nèi)作用2周后小鼠體脂含量(內(nèi)臟脂肪重 量/體重)變化的結(jié)果。
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圖6是本發(fā)明的靶向藥物在肥胖小鼠體內(nèi)作用2周后小鼠血糖變化的結(jié)果。
具體實施例方式實施例1取四周齡的C57BL/6J雄性小鼠，將標記綠色熒光FITC的多肽IOul (溶液濃度為 ImM)通過小鼠尾靜脈注射入小鼠體內(nèi)，IOmin后斷頸處死小鼠，取新鮮組織(白色脂肪組 織、棕色脂肪組織、肌肉組織、肝臟組織)，立即避光石蠟包埋、切片，于激光共聚焦顯微鏡下 直接觀察熒光，結(jié)果顯示僅在棕色脂肪的毛細血管網(wǎng)中FITC標記的綠色熒光表達最明顯， 提示該多肽的確可以靶向到棕色脂肪組織(如圖1所示)。實施例2使用BVT. 2733 200mg/kg. day灌胃高脂飲食誘導的C57BL/6J肥胖小鼠2w，提取小 鼠棕色脂肪組織，通過實時定量PCR檢測棕色脂肪標志基因UCP-l、ElOV13、I^gC-la、COX7al mRNA的表達。如圖2所示，顯示11 β -HSDl抑制劑(BVT. 2733)能夠明顯促進小鼠棕色脂肪 組織的棕色脂肪標志基因UCP-l、Elovl3的表達。提取C57BL/6J小鼠原代前棕色脂肪細胞，誘導其分化，同時加入11 β -HSDl抑制 劑(BVT.2733 2. OmM)待棕色脂肪分化成熟后收集細胞，通過實時定量PCR檢測棕色脂肪 標志基因UCP-I、Elovl3、Pgc-la、Cox7al mRNA的表達。如圖3所示，圖3顯示11 β -HSDl 抑制劑(BVT. 2733)能夠明顯促進原代棕色脂肪細胞的棕色脂肪標志基因UCP-l、Elovl3、 Pgc-la、Cox7al 的表達。取四周齡的C57BL/6J雄性小鼠高脂飲食23周，誘導為肥胖小鼠。使用棕色脂肪 靶向11 β -HSDl抑制劑(BVT. 2733)后頸背皮下注射兩周，分別使用溶劑對照注射組和多肽 與11 β -HSDl抑制劑混合組作為對照。分別檢測體重、糖代謝情況，結(jié)果提示棕色脂肪靶向 11 β -HSDl抑制劑組和高脂對照組，以及多肽+11 β -HSDl抑制劑混合組比較，靶向組的體 重明顯下降，血糖水平明顯降低，提示該靶向性藥物的確具有治療肥胖的效應(yīng)，如圖4、5、6 所示。
權(quán)利要求
1.一種靶向至棕色脂肪組織治療肥胖的新型靶向藥物，其特征在于，所述藥物由棕色 脂肪組織靶向的多肽ckggrakdc-NH2與ιι β羥基類固醇脫氫酶ι抑制劑連接而成。
2.根據(jù)權(quán)利要求ι所述的靶向至棕色脂肪組織治療肥胖的新型靶向藥物，其特征在 于，11 β羥基類固醇脫氫酶1抑制劑為3-氯-2-甲基-N-[4-[2-(4-甲基哌嗪基)_2_羧 甲基]噻唑基-2-基]苯磺酰胺鹽酸鹽。
全文摘要
本發(fā)明涉及生物醫(yī)學技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及一種靶向至棕色脂肪組織治療肥胖的新型靶向藥物。根據(jù)本發(fā)明的靶向至棕色脂肪組織治療肥胖的新型靶向藥物，所述藥物由棕色脂肪組織靶向的多肽CKGGRAKDC-NH2與11β羥基類固醇脫氫酶1抑制劑連接而成，它將靶向作用于棕色脂肪組織，放大棕色脂肪的功能，而對其他臟器和組織沒有親和性或作用，從而達到更加高效地治療肥胖的目的。
文檔編號A61P3/04GK102120034SQ201010159909
公開日2011年7月13日 申請日期2010年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月23日
發(fā)明者丁國憲, 劉娟, 鐘毅 申請人:江蘇省人民醫(yī)院