一种提高线粒体代谢机能的方法及应用与流程

文档序号:11809428阅读:1357来源:国知局
一种提高线粒体代谢机能的方法及应用与流程
本发明属于生物化学和药学领域,具体而言,本发明涉及通过抑制体内脂酰辅酶A氧化酶活性,促进线粒体脂肪酸氧化和线粒体再生,提高线粒体代谢机能的方法。本发明还涉及脂酰辅酶A氧化酶抑制剂或脂酰辅酶A氧化酶抑制剂前体在制备用于治疗线粒体代谢机能障碍相关疾病如糖尿病的药物中的用途。

背景技术:
线粒体(mitochondria)是一种半自主性的具有双层膜结构的细胞器,自身有独立的遗传系统。线粒体是脂肪酸、糖类和氨基酸氧化的最终场所,通过氧化磷酸化过程中释放的自由能,将二磷酸腺苷(ADP)和磷酸转化为三磷酸腺苷(ATP),为细胞生命活动提供直接能量,是细胞获得能量的主要途径。此外,线粒体是细胞内活性氧自由基(reactiveoxygenspecies,ROS)产生的主要源头,以及调控细胞凋亡的重要枢纽之一。线粒体是细胞内最容易受损伤的细胞器之一,当线粒体数量减少,线粒体DNA发生突变或缺失,或呼吸链受到抑制引起线粒体氧化磷酸化异常,以及脂肪酸代谢酶活性降低等原因都能引起线粒体ATP合成减少,导致线粒体代谢能力下降,ROS产生显著增加,引起线粒体功能障碍(mitochondrialdysfunction)。线粒体功能障碍影响整个细胞正常的生理功能,导致疾病的发生(NunnarJandSuomalainenA.,Cell,2012,148,1145-1159)。线粒体代谢功能障碍是引起胰岛素抵抗的直接原因。线粒体脂肪酸氧化活性下降将导致肝脏和肌肉等胰岛素靶组织内甘油三酯(triacylglycerol,TG)、甘油二酯(diacylglycerol,DG)等脂质大量积累,其中DG作为信号分子,激活PKCθ/ε等激酶,进而磷酸化胰岛素受体底物-1(IRS-1)并使其失活,并降低PI3激酶(PI3K)和AKT酶活性,导致葡萄糖转运子4(GLUT4)向膜上转位减少,细胞对葡萄糖摄入显著下降,形成胰岛素抵抗(LowellBB.andShulmanGI.,Science,2005,307,384-387;ErionDM.andShulmanGI.,Nat.Med.,2010,16,400-402;SamuelVT.,et.al.,Lancet,2010,375,2267-2277)。另一方面,线粒体代谢机能下降导致细胞内积累大量ROS,激活一系列蛋白激酶如proteinkinaseC(PKCθ/ε),p38-MAPK,c-junNterminalkinase(JNK),S6kinase1(S6K1)等信号蛋白,引起胰岛素受体底物IRS-1磷酸化失活(Boura-HalfonS.andZickY.,Am.J.Physiol.Endocrinol.Metab.,2009,296,E581-E591),继而引起下游信号蛋白如磷脂酰肌醇-3激酶(PI3K)和蛋白激酶B(PKB/Akt)等活性下降,导致肌肉细胞胞浆内葡萄糖转运蛋白4(GLUT4)向细胞膜转位减少,肝脏肝糖原合成酶(glycogensynthase)活性显著降低,进一步加剧体内胰岛素抵抗(HoustisN.,et.al.,Nature,2006,440,944-948;StyktalJ.et.al.,FreeRadic.Biol.Med.,2012,52,46-58;RainsJLandJainSK.,FreeRadic.Biol.Med.,2011,50,567-575)。此外,胰岛β细胞线粒体功能障碍导致胰岛β细胞凋亡及坏死,严重影响胰岛素的正常分泌(TrendsEndocrinol.Metab.2012,23,477-487)。胰岛素抵抗是2型糖尿病、肥胖症、非酒精性脂肪肝病、高甘油三酯血症等代谢性疾病共同的病理特征。促进胰岛素靶器官或组织如肝脏、肌肉以及胰岛β细胞等细胞内线粒体脂肪酸氧化,促进线粒体再生,提高线粒体代谢机能,减少这些器官或组织内脂质和ROS积累,能显著改善体内胰岛素抵抗,是治疗2型糖尿病、肥胖症和非酒精性脂肪肝病等代谢性疾病的重要途径(TsengYH.,el.al.,Nat.Rev.DrugDiscov.2010,9,465-482;SerraD.,et.al.,Antioxid.RedoxSignal.,2013,19,269-284)。线粒体功能退变是导致细胞衰老,引起神经退行性疾病的中心环节,也是衰老和神经退行性疾病重要的病理标志(BealMF.,Ann.Neurol.,2005,58,495-505;LinMT.andBealMF.,Nature,2006,443,787-795;KarbowskiMandNeutznerA.,ActaNeuropathol.,2012,123,157-171)。由于线粒体DNA缺陷,氧化磷酸化发生异常,导致线粒体能量代谢障碍,产生并积累大量ROS,进一步损害线粒体自身代谢机能,生成更多ROS,对细胞核DNA造成损伤,激活与细胞衰老相关信号蛋白,引发细胞老化。线粒体已成为延缓细胞衰老和治疗神经退行性疾病的新靶点,提高线粒体代谢机能,是延缓衰老及治疗神经退行性疾病的有效手段(ReddyPHandReddyTP.,Curr.AlzheimerRes.,2011,8,393-409;GuarenteL.,Cell,2008,132,171-176)。单磷酸腺苷活化蛋白激酶(AMP-activatedproteinkinase,AMPK)是一种异源三聚体蛋白,由α,β,γ三个亚基组成,在肝脏,骨骼肌,心脏和肾脏等器官或组织均有大量表达。AMPK作为一种重要的蛋白激酶参与生物体内多种代谢过程,被称为细胞“能量感受器”,当细胞受到任何引起ATP生成减少与消耗增加的应激信号时,AMP/ATP比值增加,AMPKα亚基内Thr172位点磷酸化,从而活化AMPK,调节细胞内能量代谢。活化AMPK是提高线粒体代谢机能的重要手段。AMPK可以通过磷酸化乙酰辅酶A羧化酶(Acetyl-CoAcarboxylase,ACC)Ser79位点抑制ACC活性,提高肉碱棕榈酰基转移酶1(Carnitinepalmitoyltransferase1,CPT1)活性,促进线粒体脂肪酸β氧化,抑制脂肪酸合成;同时活化AMPK能显著提高线粒体生成转录因子PGC-1α的转录活性,促进线粒体再生(Biogenesis)。Metformin,resveratrol,dinitrophenol等小分子化合物可活化AMPK,另外通过限制热量摄入(Caloricrestriction)和经常锻炼也能活化骨骼肌和肝脏AMPK,促进线粒体能量代谢(ZhangBB.,et.al.,CellMetab.,2009,9,407-416;SteinbergGRandKempBE.,Physiol.Rev.,2009,89,1025-1078)。通过活化AMPK,提高线粒体代谢机能,是增强机体胰岛素敏感性并治疗代谢性疾病的重要途径。此外,通过活化AMPK,能抑制哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)活性,进而调控下游核糖体S6蛋白激酶(ribosomalS6kinase)和转译抑制因子4EBP等蛋白活性,延缓细胞老化,是延长生物体寿命及治疗衰老相关疾病的重要途径(GwinnDMetal.,Mol.Cell,2008,30,214-226;JohnsonSC.,etal.,Nature,2013,493,338-345;LaplanteMandSabatiniDM.,Cell,149,274-293;SshinEandDepinhoRA.,Nat.Rev.Mol.CellBiol.,2012,13,397-404;SelmanC.,etal.,Science,2009,326,140-144;KapahiP.,etal.,CellMetab.,2010,11,453-465)。过氧化物酶体(Peroxisome)是细胞内一种重要的具有单层膜结构的细胞器,其主要功能是催化长链和极长链脂肪酸氧化,生成短链脂肪酸再返回线粒体完成全部氧化过程,以及清除细胞内活性氧自由基(ROS)等。过氧化物酶体内含有大量氧化酶,催化底物反应生成过氧化氢(H2O2),再通过过氧化氢酶(Catalase)将H2O2分解成水和氧气。过氧化物酶体对外部信号非常敏感,容易发生增殖(Proliferation),高脂饮食、长时间空腹、降脂药如贝特类药物以及一些除草剂和杀虫剂等都能诱导过氧化物酶体增殖(ReddyJK.andHashimotoT.,Annu.Rev.Nutr.,2001,21,193-230)。另外,在线粒体代谢功能障碍的病理状态下,过氧化物酶体通常发生代偿性增殖。过氧化物酶体增殖通过过氧化物酶体增殖受体α(peroxisomeproliferator-activatedreceptorα,PPARα)进行调控。H2O2作为信号分子,在细胞内诱导参与过氧化物酶体生成的PEX系列基因表达,调控过氧化物酶体再生(Lopez-HuertasE.,etal.,EMBOJ.,2000,19,6770-6777)。脂酰辅酶A氧化酶(acyl-CoAoxidase,AOX,EC1.3.3.6),是过氧化物酶体脂肪酸β氧化过程中催化第一步反应的酶,也是过氧化物酶体脂肪酸β-氧化过程的限速酶,分子量约72kDa,每分子AOX含有一分子黄素腺嘌呤二核苷酸(Flavinadeninedinucleotide,FAD)。AOX催化脂酰辅酶A碳链2-3位脱氢,形成2-烯脂酰辅酶A(2-enoyl-CoA),脱下的氢原子直接与分子氧结合,形成H2O2。AOX基因在细胞内的表达通过PPARα调控。目前没有关于脂酰辅酶A氧化酶抑制剂或脂酰辅酶A氧化酶抑制剂前体应用于提高线粒体代谢机能的任何报道,也没有脂酰辅酶A氧化酶抑制剂或脂酰辅酶A氧化酶抑制剂前体作为制备用于治疗线粒体代谢功能障碍相关疾病如糖尿病的药物的用途的任何报道。

技术实现要素:
本发明的目的在于提供一种提高线粒体代谢机能的方法,脂酰辅酶A氧化酶抑制剂作为线粒体代谢机能促进剂的用途,脂酰辅酶A氧化酶抑制剂或脂酰辅酶A氧化酶抑制剂前体在制备用于治疗因线粒体代谢机能障碍所致疾病的组合物中的用途。在本发明的第一方面,提供脂酰辅酶A氧化酶抑制剂的用途,用于制备促进线粒体脂肪酸氧化和线粒体再生,提高线粒体代谢机能,抑制过氧化物酶体增殖的组合物;所述脂酰辅酶A氧化酶的国际酶学分类编号为EC1.3.3.6。在一个优选例中,所述的靶器官或组织是表达脂酰辅酶A氧化酶的器官或组织;较佳地,包括:肝脏,骨骼肌,脂肪组织,心脏,肾脏。在另一优选例中,所述的组合物还用于预防、改善或治疗线粒体代谢功能障碍相关疾病。较佳地,所述的线粒体代谢功能障碍相关疾病包括(但不限于):代谢综合征,衰老或神经退行性疾病;较佳地,所述的代谢综合征包括:胰岛素抵抗,糖尿病,肥胖症,非酒精性脂肪肝病,高甘油三酯血症;较佳地,所述的神经退行性疾病包括:阿尔茨海默症或帕金森症;较佳地,所述的糖尿病包括2型糖尿病,伴胰岛素抵抗1型糖尿病(与胰岛素联合治疗)。在一个优选例中,所述脂酰辅酶A氧化酶抑制剂通过抑制脂酰辅酶A氧化酶降低靶器官或组织内氧化应激水平,减少胰岛素作用靶组织内氧化自由基(ROS)含量,改善胰岛素抵抗,从而预防、改善或治疗线粒体代谢功能障碍相关疾病。在另一优选例中,所述1型糖尿病特征为体内胰岛素分泌绝对缺乏伴胰岛素抵抗,给予胰岛素治疗后不能有效控制血糖;所述2型糖尿病特征为胰岛素抵抗伴胰岛素相对缺乏,或胰岛素分泌不足伴胰岛素抵抗。在另一优选例中,所述的脂酰辅酶A氧化酶抑制剂为抑制脂酰辅酶A氧化酶活性或表达的物质。在另一优选例中,所述的脂酰辅酶A氧化酶抑制剂包括(但不限于):小分子有机物,小分子无机物,抗脂酰辅酶A氧化酶抗体,能与脂酰辅酶A氧化酶特异性结合并抑制其活性的核酸片段和多肽。在另一优选例中,所述的脂酰辅酶A氧化酶抑制剂还包括抑制剂前体。在另一优选例中,所述的脂酰辅酶A氧化酶抑制剂或抑制剂前体包括(但不限于):10,12-二十五碳二炔酸(Pentacosadiynoicacid;CAS编码:66990-32-7,LH-919)或10,12-二十五碳二炔酰辅酶A(10,12-Pentacosadiynoyl-CoA,LH-919-CoA)。在另一优选例中,所述的组合物还用于:抑制体内靶器官或组织脂酰辅酶A氧化酶活性;抑制体内靶器官或组织过氧化物酶体增殖;活化体内靶器官或组织单磷酸腺苷活化蛋白激酶;降低体内靶器官或组织内氧化应激水平;或减少体内胰岛素作用靶器官或组织内氧化自由基(ROS)含量;提高体内靶器官或组织细胞内线粒体氧化磷酸化水平;增加体内靶器官或组织细胞PGC-1α基因表达;抑制体内靶器官或组织哺乳动物雷帕霉素靶蛋白或核糖体S6蛋白激酶活性。在本发明的另一方面,提供一种用于预防、改善或治疗线粒体代谢功能障碍相关疾病的组合物,所述组合物包括:脂酰辅酶A氧化酶抑制剂(较佳地,为治疗有效量的抑制剂);以及药学上可接受的载体或赋形剂。在一个优选例中,所述的脂酰辅酶A氧化酶抑制剂为抑制脂酰辅酶A氧化酶活性或表达的物质。在另一优选例中,所述的脂酰辅酶A氧化酶抑制剂包括(但不限于):抗脂酰辅酶A氧化酶抗体,能与脂酰辅酶A氧化酶特异性结合并抑制其活性的核酸片段和多肽,小分子有机物,小分子无机物。在另一优选例中,所述的组合物包括:药物组合物、饮食补充剂、保健品组合物。在另一优选例中,所述的脂酰辅酶A氧化酶抑制剂还包括抑制剂前体;较佳地包括(但不限于):10,12-二十五碳二炔酸(LH-919)或10,12-二十五碳二炔酰辅酶A(LH-919-CoA)。在本发明的另一方面,提供一种制备预防、改善或治疗线粒体代谢功能障碍相关疾病的组合物的方法,所述方法包括:将脂酰辅酶A氧化酶抑制剂与药学上可接受的载体或赋形剂混合,获得所述的药物组合物。在本发明的另一方面,提供一种预防、改善或治疗线粒体代谢功能障碍相关疾病的方法,所述方法包括:抑制需要预防、改善或治疗的患者体内的脂酰辅酶A氧化酶活性或表达。在一个优选例中,所述的抑制脂酰辅酶A氧化酶活性或表达的方法是:给需要预防、改善或治疗的患者施用有效量的脂酰辅酶A氧化酶抑制剂或脂酰辅酶A氧化酶抑制剂前体。在另一优选例中,所述脂酰辅酶A氧化酶抑制剂作用的靶器官或组织为哺乳动物或人体内表达脂酰辅酶A氧化酶的器官组织,包括肝脏组织、肌肉组织、脂肪组织、胰岛β细胞和肾脏组织等。在另一优选例中,所述脂酰辅酶A氧化酶抑制剂是LH-919-CoA或其前体LH-919。较佳地选择LH-919实施,其施用剂量为0.1-3000μg/kg/d,较佳剂量为0.1-1000μg/kg/d,更佳剂量为1-1000μg/kg/d,更佳剂量为10-1000μg/kg/d。本发明的其它方面由于本文的公开内容,对本领域的技术人员而言是显而易见的。附图说明图1AOX抑制剂在细胞内提高线粒体代谢机能,抑制过氧化物酶体增殖的作用原理。N=细胞核(nuclei);M=线粒体(mitochondria);P=过氧化物酶体(peroxisome);MFAO=线粒体脂肪酸氧化(mitochondrialfattyacidoxidation);MB=线粒体再生(mitochondriabiogenesis);PB=过氧化物酶体再生(peroxisomebiogenesis)。图2.LH-919-CoA抑制纯化的AOX活性分析。AOX溶于20mMPBS缓冲液中(pH7.4),浓度80nM,向酶溶液中分别加入80nM()、240nM(△)、480nM(■)、960nM(□)LH-919-CoA,以及800nM(○)LH-919游离酸,对照组加相同体积蒸馏水(●),于25℃下分别孵育不同时间后,测定AOX残余酶活性。图3.LH-919-CoA抑制AOX动力学参数测定。图4.LH-919-CoA体外抑制大鼠肝脏过氧化物酶体AOX活性分析。图5.不同浓度LH-919-CoA(浓度见横坐标)体外抑制大鼠肝脏过氧化物酶体AOX活性分析。图6.AOX抑制剂前体LH-919(浓度见横坐标)体内抑制C57BL小鼠肝脏AOX活性分析。图7.AOX抑制剂前体LH-919(浓度见横坐标)体内抑制Wistar大鼠肝脏AOX活性分析。图8.AOX抑制剂前体对Wistar大鼠肝脏脂肪酸氧化活性的影响。每组样本数n=6。图9.AOX抑制剂前体对Wistar大鼠肝脏和骨骼肌AOX活性的影响。每组样本数n=8。图10.AOX抑制剂前体对Wistar大鼠肝脏过氧化物酶体脂肪酸氧化活性的影响。每组样本数n=8。图11.AOX抑制剂前体对Wistar大鼠骨骼肌细胞色素c氧化酶活性的影响。每组样本数n=8。图12.AOX抑制剂前体对Wistar大鼠肝脏和骨骼肌柠檬酸合成酶活性的影响。每组样本数n=8。图13.AOX抑制剂前体对Wistar大鼠骨骼肌线粒体DNA拷贝数的影响。每组样本数n=6。图14.AOX抑制剂前体对Wistar大鼠骨骼肌PGC-1αmRNA表达的影响。每组样本数n=6。图15.Westernblot检测AOX抑制剂前体对Wistar大鼠肝脏AMPK(Thr172)磷酸化水平的影响。每组样本数n=6。图16.Westernblot检测AOX抑制剂前体对Wistar大鼠肝脏ACC(Ser79)磷酸化水平的影响。每组样本数n=6。图17.Westernblot检测AOX抑制剂前体对Wistar大鼠骨骼肌AMPK(Thr172)磷酸化水平的影响。每组样本数n=6。图18.Westernblot检测AOX抑制剂前体对Wistar大鼠骨骼肌ACC(Ser79)磷酸化水平的影响。每组样本数n=6。图19.Westernblot检测AOX抑制剂前体对Wistar大鼠骨骼肌p70S6K蛋白表达和p70S6K(Thr389)磷酸化水平(p-p70S6K)的影响。每组样本数n=6。图20.AOX抑制剂前体对Wistar大鼠骨骼肌PEX1mRNA表达的影响。每组样本数n=6。图21.AOX抑制剂前体对CPIB药物诱导大鼠肝脏AOX活性的影响。每组样本数n=7。图22.AOX抑制剂前体对CPIB药物诱导大鼠骨骼肌细胞色素c氧化酶活性的影响。每组样本数n=7。图23.AOX抑制剂前体对CPIB药物诱导大鼠肝脏柠檬酸合成酶活性的影响。每组样本数n=7。图24.AOX抑制剂前体对CPIB药物诱导大鼠骨骼肌柠檬酸合成酶活性的影响。每组样本数n=7。图25.AOX抑制剂前体对CPIB药物诱导大鼠肝脏线粒体DNA拷贝数的影响。每组样本数n=7。图26.Westernblot检测AOX抑制剂前体对CPIB药物诱导大鼠肝脏AMPK(Thr172)磷酸化水平的影响。每组样本数n=6。图27.Westernblot检测AOX抑制剂前体对CPIB药物诱导大鼠肝脏ACC(Ser79)磷酸化水平的影响。每组样本数n=6。图28.AOX抑制剂前体对CPIB药物诱导大鼠肝脏线粒体PGC-1αmRNA表达的影响。每组样本数n=7。图29.AOX抑制剂前体对CPIB药物诱导大鼠肝脏PEX1mRNA表达的影响。每组样本数n=7。图30.AOX抑制剂前体治疗对高脂饮食诱导肥胖大鼠肝脏组织学的改变。图31A.AOX抑制剂前体治疗对四氧嘧啶诱导糖尿病大鼠口服糖耐受(OGTT)的影响。图31B.AOX抑制剂前体治疗后四氧嘧啶诱导糖尿病大鼠口服糖耐受血糖下线面积(AUC)比较。图32.AOX抑制剂前体治疗对四氧嘧啶诱导糖尿病大鼠血清甘油三酯的影响。图33.AOX抑制剂前体治疗对四氧嘧啶诱导糖尿病大鼠血清游离脂肪酸的影响。图34.AOX抑制剂前体治疗对四氧嘧啶诱导糖尿病大鼠肝脏AOX活性的影响。图35.AOX抑制剂前体治疗对四氧嘧啶诱导糖尿病大鼠血清MDA的影响。图36.AOX抑制剂前体治疗对四氧嘧啶诱导糖尿病大鼠肝脏H2O2含量的影响。图37.AOX抑制剂前体治疗对四氧嘧啶诱导糖尿病大鼠肝脏甘油三酯含量的影响。图38.AOX抑制剂前体治疗对四氧嘧啶诱导糖尿病大鼠肝脏MDA的影响。图39A.AOX抑制剂前体治疗对ob/ob小鼠口服糖耐受(OGTT)的影响。图39B.AOX抑制剂前体治疗对ob/ob小鼠口服糖耐受血糖下线面积(AUC)影响。图40.AOX抑制剂前体治疗对ob/ob小鼠肝脏AOX活性的影响。图41.AOX抑制剂前体治疗对ob/ob小鼠肝脏组织学的改变。图42.AOX抑制剂前体治疗对ob/ob小鼠肝脏MDA的影响。图43.AOX抑制剂前体治疗对db/db小鼠肝脏AOX活性的影响。图44.AOX抑制剂前体治疗对db/db小鼠肝脏MDA的影响。具体实施方式本发明首次揭示脂酰辅酶A氧化酶抑制剂(或抑制剂前体)在制备用于预防、缓解或治疗线粒体代谢功能障碍相关疾病的组合物中的用途。具体而言,本发明中揭示了通过给予脂酰辅酶A氧化酶抑制剂(或抑制剂前体),抑制体内脂酰辅酶A氧化酶活性,进而显著提高靶器官或组织内线粒体代谢功能,并降低细胞内氧化应激水平,改善体内胰岛素抵抗,延缓细胞衰老,治疗线粒体功能障碍引起的疾病。本发明的具体实施方案中,以肝脏或骨骼肌为例,作为AOX抑制剂作用的靶器官,测试AOX抑制剂在体外对肝脏AOX的抑制作用,以及AOX抑制剂或AOX抑制剂前体(precursor)在体内对肝脏AOX的抑制作用。但需要特别指出的是,AOX抑制剂或AOX抑制剂前体在体内作用的靶器官或组织不限于肝脏和骨骼肌,包括哺乳动物或人体内任何表达AOX蛋白的器官,例如肌肉组织、心脏、脂肪组织、胰岛β细胞、肾脏组织等,因为体内这些不同器官表达的AOX蛋白为同一基因转录产物,氨基酸序列一致,且具有相同的生理活性。如本文所用,所述的LH-919指代10,12-二十五碳二炔酸(10,12-Pentacosadiynoicacid),其CAS编码:66990-32-7。LH-919为LH-919-CoA的前体,LH-919在体内能够转化为LH-919-CoA。如本文所用,所述的LH-919-CoA指代10,12-二十五碳二炔酰辅酶A(10,12-Pentacosadiynoyl-CoA)。具体而言,本发明具体实施例中包括以下3个方面内容:1.AOX抑制剂的制备及对AOX的抑制作用本发明人制备了LH-919-CoA。以LH-919酸为原料,制备了高纯度LH-919-CoA,测试其对AOX的抑制作用。由游离脂肪酸制备脂酰辅酶A的合成方法参照文献实施(LiD.et.al.,J.Am.Chem.Soc.,2001,121,9034-9042)。本发明分别从体外和动物体内测试了AOX抑制剂对AOX的抑制作用。本发明人首次发现,LH-919-CoA在体外能显著抑制肝脏AOX活性。首先采用重组表达并高度纯化的大鼠肝AOX作为靶蛋白,测定LH-919-CoA对AOX的抑制效果,结果LH-919-CoA能迅速抑制AOX活性,且这种抑制作用是不可逆的。游离LH-919酸对AOX没有抑制作用。采用大鼠肝脏完整过氧化物酶体作为测定对象,测试LH-919-CoA在体外对过氧化物酶体中AOX抑制作用,结果LH-919-CoA能迅速且显著地抑制大鼠肝脏过氧化物酶体AOX活性。本发明测试了AOX抑制剂前体在动物体内对AOX的抑制作用。本发明首先确定了LH-919-CoA是LH-919在体内转化物。本发明一实施例中,将一定剂量LH-919给予Wistar大鼠灌胃,经完全吸收后处死,迅速解剖大鼠,摘取肝脏,分离肝脏过氧化物酶体,通过对大鼠肝脏过氧化物酶体内含物分析,检测到过氧化物酶体中存在LH-919-CoA。因此LH-919在体内吸收后,在肝脏转化为LH-919-CoA。事实上,游离脂肪酸在细胞内活化为脂酰辅酶A的机制已经非常清楚,以过氧化物酶体为例,在过氧化物酶体膜上存在长链/极长链脂酰辅酶A合成酶(acyl-CoAsynthetase),将游离脂肪酸(NEFA)活化为脂酰辅酶A(acyl-CoA),后进入过氧化物酶体,作为催化底物进入AOX蛋白活性中心(ReddyJK.andHashimotoT.,Annu.Rev.Nutr.,2001,21,193-230)。本发明一实施例中,将LH-919给予C57BL小鼠灌胃,于灌胃3h后处死,迅速解剖小鼠,摘取肝脏,分离过氧化物酶体,测定AOX酶活性,结果与对照组相比,灌药组C57BL小鼠肝脏AOX活性显著降低,且抑制作用强度与灌药剂量成正比关系。本发明另一实施例中,将LH-919给予Wistar大鼠灌胃,于灌胃3h后处死,迅速解剖大鼠,摘取肝脏,分离过氧化物酶体,测定AOX活性,结果与对照组相比,灌药组Wistar大鼠肝脏AOX活性显著降低,且抑制作用强度与灌药剂量成正比关系。通过体外抑制实验得知,游离LH-919对AOX无抑制作用。LH-919在体内吸收后,转化为LH-919-CoA抑制AOX活性。因此,LH-919是AOX抑制剂LH-919-CoA的前体,LH-919在体内代谢产物LH-919-CoA能快速且不可逆地抑制AOX活性。2.AOX抑制剂提高靶器官或组织细胞内线粒体代谢机能的原理本发明人首次发现,通过抑制体内靶器官或组织AOX活性,可以增加AMPK(Thr172)磷酸化水平,活化AMPK,抑制ACC活性,提高CPT1活性,促进线粒体脂肪酸β氧化,提高线粒体生成转录因子PGC-1α基因表达,促进线粒体再生,从而提高线粒体代谢机能,增强机体胰岛素敏感性。此外,AOX抑制剂在体内通过活化AMPK,能抑制mTOR及下游靶蛋白如核糖体S6蛋白激酶活性,延缓细胞衰老。另一方面,AOX催化底物反应将产生大量H2O2,通过抑制体内靶器官或组织AOX活性,减少AOX催化反应产生的H2O2,能显著降低参与过氧化物酶体生成的PEX系列基因的表达水平,降低靶器官或组织细胞内过氧化物酶体数量,抑制过氧化物酶体增殖,并减少ROS的产生。AOX抑制剂在细胞内提高线粒体代谢机能,抑制过氧化物酶体增殖的作用原理如图1所示。AOX抑制剂或AOX抑制剂前体作为线粒体代谢机能促进剂的用途,其中所述AOX抑制剂前体在哺乳动物或人体内转化为AOX抑制剂,并抑制AOX活性。本发明一实施例中,将LH-919给予Wistar大鼠灌胃连续6周,后处死大鼠,并对大鼠血清和肝脏及骨骼肌组织进行生化分析,结果LH-919药物组体重增重较对照组显著减少,表明AOX抑制剂具有减轻大鼠体重的作用。药物组血糖、血清胰岛素和血清甘油三酯含量较对照组显著降低。同时,血清β-hydroxybutyrate较对照组显著升高,表明AOX抑制剂能显著促进大鼠肝脏脂肪酸氧化。通过测定大鼠肝脏脂肪酸氧化速率,结果表明,AOX抑制剂组肝脏脂肪酸氧化速率较对照组显著升高。细胞色素c氧化酶(Cytochromecoxidase,COX)是衡量线粒体氧化磷酸化水平的标志酶,实施例中AOX抑制剂组肝脏和骨骼肌细胞色素氧化酶活性较对照组显著增加,表明通过抑制AOX活性,能提高大鼠肝脏和骨骼肌线粒体氧化磷酸化水平。同时,肝脏和骨骼肌AOX活性较对照组显著降低,肝脏过氧化物酶体脂肪酸氧化也显著降低,这些结果表明,通过抑制体内AOX活性即过氧化物酶体脂肪酸氧化,能促进体内线粒体脂肪酸氧化,提高线粒体氧化磷酸化水平。本发明还通过生化分析方法比较了各组肝脏和骨骼肌citratesynthase活性,mtDNA拷贝数均为衡量细胞内线粒体数量的特征指标,本实验分别测定了实验各组的citratesynthase活性和mtDNA拷贝数,结果表明,肝脏和骨骼肌citratesynthase活性和mtDNA拷贝数较对照组显著升高,表明AOX抑制剂能促进线粒体再生,显著提高大鼠肝脏和骨骼肌线粒体数量。通过对大鼠肝脏和骨骼肌组织蛋白westernblot分析,AOX抑制剂组大鼠肝脏和骨骼肌AMPK(Thr172)和ACC(Ser79)磷酸化水平均较对照组显著提高(p<0.01),表明AOX抑制剂通过活化AMPK,抑制ACC活性,促进肝脏和骨骼肌线粒体脂肪酸代谢。RT-PCR分析结果表明,AOX抑制剂组大鼠骨骼肌PGC-1α基因表达水平较对照组显著升高(p<0.01),参与过氧化物酶体生成的关键基因PEX1表达水平较对照组显著下降,表明AOX抑制剂在体内促进线粒体生成,抑制过氧化物酶体增殖。本发明一实施例中,通过抑制AOX活性,活化靶器官或组织如骨骼肌AMPK,进而抑制哺乳动物雷帕霉素靶蛋白活性,降低核糖体S6蛋白激酶(Thr389)磷酸化水平,减少核糖体S6蛋白激酶的表达,从而显著降低核糖体S6蛋白激酶活性,延缓细胞衰老。本发明另一个实施例中,采用氯苯丁酯(clofibrate,CPIB)药物诱导大鼠模型,进一步通过实例阐释AOX抑制剂抑制过氧化物酶体增殖,促进线粒体再生的原理。氯苯丁酯是一种常用的降脂药,其通过激活PPARα,促进过氧化物酶体增殖。将低剂量CPIB(100mg/kg/d)和LH-919同时给予Wistar大鼠灌胃,对照组只给予相同剂量CPIB灌胃,连续灌胃12天后处死大鼠,对血清和肝脏组织生化分析,结果AOX抑制剂组血清TG较对照组显著降低,AOX抑制剂组血清β-hydroxybutyrate较对照组显著升高,表明抑制剂组肝脏脂肪酸氧化水平较对照组升高。AOX抑制剂组肝脏和骨骼肌COX活性较对照组显著增加,表明通过抑制AOX活性,能提高肝脏和骨骼肌线粒体氧化磷酸化水平。CPIB诱导过氧化物酶体增殖的一个显著特征是肝重系数(肝重/体重比值)明显增加,实施例中AOX抑制剂组大鼠肝重系数较CPIB对照组显著降低(p<0.01),表明AOX抑制剂能在体内能抑制CPIB诱导的过氧化物酶体增殖。AOX抑制剂组肝脏和骨骼肌citratesynthase活性和mtDNA数量较对照组显著升高,肝脏PGC-1α基因表达水平也较对照组显著提高(p<0.01),表明抑制剂组肝脏和骨骼肌线粒体数量较对照组显著增加。通过对肝脏组织蛋白westernblot分析,AOX抑制剂组大鼠肝脏和骨骼肌AMPK(Thr172)和ACC(Ser79)磷酸化水平均较对照组显著上升(p<0.01),表明AOX抑制剂通过活化AMPK,促进体内线粒体脂肪酸氧化和线粒体生成,提高线粒体代谢机能。CPIB通过激活PPARα,显著提高肝脏AOX活性,诱导过氧化物酶体增殖。AOX抑制剂在体内通过抑制AOX活性,减少H2O2的生成,显著降低肝脏PEX系列基因表达水平(p<0.01),抑制过氧化物酶体增殖,降低肝重系数。3.AOX抑制剂或AOX抑制剂前体在制备用于治疗线粒体代谢功能障碍所致疾病的组合物中的用途本发明首次报道通过抑制体内AOX活性,促进线粒体脂肪酸氧化和线粒体再生,提高线粒体代谢机能的原理。AOX抑制剂或AOX抑制剂前体作为线粒体代谢机能促进剂,作为治疗线粒体代谢机能障碍性疾病的药物的应用。具体而言,本发明从两个应用方面分别举例进行说明。第一方面,AOX抑制剂或AOX抑制剂前体在制备作为治疗包括糖尿病,肥胖症,非酒精性脂肪肝病等以胰岛素抵抗为病理标志的疾病的药物中的应用。线粒体代谢机能障碍是机体产生胰岛素抵抗的直接原因,也是这些代谢性疾病重要的病理特征。提高线粒体代谢机能是改善体内胰岛素抵抗,治疗糖尿病等代谢性疾病的主要途径。糖尿病是一种由于遗传和环境因素相互作用,胰岛素相对或绝对缺乏以及靶组织胰岛素抵抗引起的碳水化合物、脂肪及蛋白质代谢紊乱的综合征,是一种持续高血糖为特征的,慢性、全身性代谢疾病。糖尿病发病后若未得到有效治疗,可出现广泛的微血管及大血管病变,出现神经、泌尿、循环等多系统的病理改变。糖尿病主要有2种类型:(1)1型糖尿病,胰岛β细胞破坏,通常导致胰岛素绝对缺乏;(2)2型糖尿病,又称为非胰岛素依赖型糖尿病,表现为全身胰岛素抵抗伴胰岛素相对缺乏,或胰岛素分泌不足伴胰岛素抵抗。2012年全世界的糖尿病患者达3.5亿人,其潜在的最大增长人群在亚洲,约占总增长数的65%以上。中国糖尿病患者近10年增长了2倍,患病总人数接近1亿人,居全球第一位。目前针对1型糖尿病治疗以胰岛素治疗为主,但1型糖尿病患者常伴有胰岛素抵抗,经胰岛素治疗后血糖仍控制不稳定。针对2型糖尿病治疗,在控制体重和运动均未能有效控制血糖时,常以口服降糖药治疗,目前有两大类常用口服降糖药物,第一类为胰岛素分泌促进剂,如磺酰脲类药物等,这类药物主要副作用在于容易引起低血糖,以及对肝肾毒性较大;第二类为胰岛素增敏剂,主要有噻唑烷二酮类(TZDs)药物如吡咯列酮等和双胍类药物如二甲双胍等。噻唑烷二酮类药物早期使用较多,但容易引起肥胖,心衰以及增加患膀胱癌的风险等明显副作用,近年来使用越来越少;双胍类药物使用过程中容易出现恶心、腹泻等不良副作用。在线粒体代谢功能障碍的病理状态下,由于机体胰岛素抵抗引起葡萄糖利用障碍,因此组织更多地利用体内脂肪氧化提供能量,血液中游离脂肪酸(non-esterifiedfattyacid,NEFA)含量显著升高,进入肝脏、肌肉、胰岛β细胞等组织的NEFA也随之增多,导致这些组织过氧化物酶体内参与脂肪酸β-氧化的代谢酶活性及脂肪酸β-氧化水平均代偿性显著升高(HorieS.et.al.,J.Biochem.,1981,90,1691-1696;AsayamaK.etal.,Mol.Cell.Biochem.,1999,194,227-234)。本发明实施例中,因线粒体代谢功能障碍的各种模型动物如糖尿病大/小鼠肝脏AOX活性均较正常组显著升高。本发明人首次发现,通过抑制体内靶器官或组织AOX活性,提高线粒体代谢功能,降低这些器官或组织内氧化应激水平,显著改善体内胰岛素抵抗,获得意想不到的治疗糖尿病、肥胖症、非酒精性脂肪肝病和高甘油三酯血症等代谢性疾病的效果。本发明还包括AOX抑制剂前体在制备用于治疗糖尿病、肥胖症、非酒精性脂肪肝病和高甘油三酯血症的组合物中的用途,所述AOX抑制剂前体在哺乳动物或人体内转化为AOX抑制剂,并抑制AOX活性。例如本发明实施例中,LH-919是AOX抑制剂前体,LH-919经体内吸收后,在肝脏转化为LH-919-CoA,能快速显著抑制AOX活性。应当理解,AOX抑制剂和AOX抑制剂前体在哺乳动物或人体内的生理活性是相同的,即抑制靶器官或组织AOX活性。AOX抑制剂或AOX抑制剂前体可以治疗1型糖尿病和2型糖尿病。其中所述1型糖尿病特征为体内胰岛素分泌绝对缺乏伴胰岛素抵抗,给予胰岛素治疗后不能有效控制血糖;所述2型糖尿病特征为胰岛素抵抗伴胰岛素相对缺乏,或胰岛素分泌不足伴胰岛素抵抗。具体而言,本发明实施方案中,针对一种1型糖尿病动物模型和二种2型糖尿病动物模型进行了药效试验。本发明实施方案以一种AOX抑制剂前体LH-919为例,进行动物药效试验。LH-919在体内转化物LH-919-CoA是AOX抑制剂,在体内能快速显著地抑制AOX活性。药效试验中,LH-919治疗的有效剂量为0.1-3000μg/kg/d,较佳剂量为0.1-1000μg/kg/d,更佳剂量为1-1000μg/kg/d,更佳剂量为10-1000μg/kg/d。本发明一实施方案,首先针对1型糖尿病,采用四氧嘧啶诱导糖尿病大鼠模型,由于四氧嘧啶选择性破坏胰岛β细胞,引起胰岛素绝对缺乏,血糖急剧升高,因此给予四氧嘧啶糖尿病大鼠皮下注射低剂量长效胰岛素,防止由于血糖过高引起的酮症酸中毒。成模后,糖尿病大鼠空腹血糖显著升高且伴有胰岛素抵抗,血清甘油三酯和游离脂肪酸显著升高,肝脏AOX活性和体内氧化应激水平均显著升高。给予不同剂量AOX抑制剂前体治疗后,治疗组血糖较对照组显著降低(p<0.01),口服糖耐受(OGTT)能力显著增强,血清甘油三酯和游离脂肪酸(NEFA)含量显著降低(p<0.01)。经AOX抑制剂前体治疗后,糖尿病大鼠肝脏AOX活性显著降低(p<0.01),体内氧化应激水平随之显著降低,表现在血清丙二醛(malondialdeyde,MDA)含量显著降低(p<0.01),肝脏H2O2和MDA含量显著降低(p<0.01)。因此,对于1型糖尿病伴胰岛素抵抗动物模型,给予胰岛素治疗后,因体内胰岛素抵抗,不能有效控制血糖。经AOX抑制剂或AOX抑制剂前体治疗后,通过抑制体内AOX活性,能显著减轻体内氧化应激水平,改善胰岛素抵抗,降低血糖,提高机体糖耐受能力,从而治疗1型糖尿病(与胰岛素联合治疗)。本发明另2个实施方案,针对2型糖尿病,选用ob/ob小鼠、db/db小鼠两种动物模型,这2种动物模型均为自发性2型糖尿病动物模型,具有胰岛素抵抗、高血糖、高胰岛素血和高血脂等特征。同时肝脏AOX活性也显著升高,体内氧化应激水平较正常组显著升高。分别给这两种2型糖尿病动物以AOX抑制剂前体治疗后,治疗组血糖和血清胰岛素水平较对照组显著降低(p<0.01),胰岛素抵抗指数HOMA-IR显著下降,口服糖耐受(OGTT)显著增强。血清甘油三酯和游离脂肪酸(NEFA)含量也显著降低(p<0.01)。经AOX抑制剂前体治疗后,ob/ob小鼠和db/db小鼠肝脏AOX酶活性显著降低(p<0.01),从而体内氧化应激水平显著降低,表现在肝脏H2O2含量和MDA含量均显著降低(p<0.01)。经AOX抑制剂前体治疗后,ob/ob小鼠抑制剂组体重增加较对照组显著减少,表明AOX抑制剂在体内通过提高肝脏和骨骼肌等靶器官线粒体代谢机能,具有减轻体重,治疗肥胖症的作用。本发明首次发现,通过抑制体内AOX酶活性,促进肝脏脂肪酸氧化,抑制肝脏脂肪酸合成,降低肝脏氧化应激水平,改善肝脏胰岛素抵抗,显著降低ob/ob小鼠、db/db小鼠体内肝脏甘油三酯含量。因此,对于2型糖尿病动物模型,给予AOX抑制剂或AOX抑制剂前体治疗,抑制体内AOX活性,能显著减轻体内氧化应激水平,减轻体重,降低血糖,提高机体糖耐受能力,降低血清和肝脏甘油三酯含量。因此AOX抑制剂或AOX抑制剂前体可以治疗2型糖尿病,肥胖症,非酒精性脂肪肝病,高甘油三酯血症等代谢性疾病。本发明另一实施方案,采用高脂饮食诱导肥胖大鼠模型进行试验,这种大鼠模型具有肥胖,胰岛素抵抗,高血脂,脂肪肝等病理特征。给予高脂饮食诱导肥胖大鼠AOX抑制剂前体治疗后,AOX抑制剂组体重增加较对照组显著减少,治疗组空腹血糖和血清胰岛素水平较对照组显著降低(p<0.01),胰岛素抵抗指数HOMA-IR显著下降。血清甘油三酯含量也显著降低(p<0.01)。经AOX抑制剂前体治疗后抑制剂组大鼠肝脏甘油三酯含量也显著降低(p<0.01)。因此,AOX抑制剂通过提高体内线粒体代谢机能,能改善体内胰岛素抵抗,治疗肥胖症,非酒精性脂肪肝病,高甘油三酯血症等代谢性疾病。第二方面,AOX抑制剂或AOX抑制剂前体在制备作为延缓衰老和治疗神经退行性疾病的药物中的用途。线粒体在衰老和神经退行性疾病的病理进程中处于核心地位,线粒体代谢机能障碍是导致细胞衰老,引起神经退行性疾病的直接原因,也是这些疾病重要的病理标志,提高线粒体代谢机能是延缓衰老和治疗神经退行性疾病的重要途径,这些结论都是公知的。本发明一实施例,通过抑制Wistar大鼠体内靶器官AOX活性,可以增加AMPK(Thr172)磷酸化水平,活化AMPK,抑制ACC活性,促进线粒体脂肪酸β氧化,提高线粒体生成转录因子PGC-1α基因表达水平,促进线粒体再生,从而提高线粒体代谢机能,减少线粒体ROS产生的效率,提高细胞的抗氧化能力,降低线粒体DNA和细胞核DNA发生突变的几率。另一方面,本发明实施例通过抑制靶器官或组织AOX活性,活化AMPK,能抑制哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)活性,进而抑制下游核糖体S6蛋白激酶活性,延缓细胞老化,治疗衰老相关疾病。大量实验报道证实,提高线粒体代谢机能,抑制mTOR或下游核糖体S6蛋白激酶活性,能延长动物寿命,治疗退行性疾病,尽管本发明没有进行动物寿命药效实验,但本发明的实施例提供的大量实验数据充分证明了AOX抑制剂延缓细胞衰老,治疗神经退行性疾病的有效性。因此,AOX抑制剂作为线粒体代谢机能促进剂,能延长哺乳动物或人的寿命,治疗神经退行性疾病。基于本发明人的上述新发现,本发明提供了一种AOX的抑制剂的用途,用于促进线粒体脂肪酸氧化和线粒体再生,提高线粒体的代谢机能,抑制过氧化物酶体增殖,并基于此用途制备用于预防、改善或治疗包括代谢性疾病如糖尿病、肥胖症、非酒精性脂肪肝病、高甘油三酯血症等,衰老,神经退行性疾病等在内的线粒体功能障碍相关疾病的药物。如本文所用,所述的AOX抑制剂包括了下调剂、阻滞剂、拮抗剂、阻断剂等。所述的AOX抑制剂是指任何可降低AOX蛋白的活性、降低AOX基因或蛋白的稳定性、下调AOX蛋白的表达、减少AOX蛋白有效作用时间、或抑制AOX基因的转录和翻译的物质,这些物质均可用于本发明,作为对于下调AOX有用的物质,从而可用于本发明。例如,所述的抑制剂包括:小分子有机物、小分子无机物、小分子化合物、特异性与AOX结合的抗体或配体、能与AOX特异性结合并抑制其活性的核酸片段和多肽等,特异性干扰AOX基因表达的小干扰RNA分子或反义核苷酸等。作为本发明的优选方式,所述的AOX抑制剂是化合物LH-919-CoA或其前体LH-919。本发明还包括上述化合物的异构体、外消旋体、药学上可接受的盐、水合物。所述的“药学上可接受的盐”是指所述化合物与无机酸、有机酸、碱金属或碱土金属等反应生成的盐。化合物具有一个或多个不对称中心。所以,这些化合物可以作为外消旋的混合物、单独的对映异构体、单独的非对映异构体、非对映异构体混合物、顺式或反式异构体存在。所述的“前体”指当用适当的方法服用后,该化合物的前体在病人体内进行代谢或化学反应而转变成该化合物,或由该化合物所组成的盐或溶液。作为本发明的另一种可选方式,所述的AOX抑制剂可以是一种特异性与AOX结合的抗体。所述的抗体可以是单克隆抗体或多克隆抗体。可用AOX蛋白免疫动物,如家兔,小鼠,大鼠等来生产多克隆抗体;多种佐剂可用于增强免疫反应,包括但不限于弗氏佐剂等。与之相似的,表达AOX或其具有抗原性的片段的细胞可用来免疫动物来生产抗体。所述的抗体也可以是单克隆抗体,此类单克隆抗体可以利用杂交瘤技术来制备(见Kohler等人,Nature256;495,1975;Kohler等人,Eur.J.Immunol.6:511,1976;Kohler等人,Eur.J.Immunol.6:292,1976;Hammerling等人,InMonoclonalAntibodiesandTCellHybridomas,Elsevier,N.Y.,1981)。作为本发明的另一种可选方式,所述的AOX抑制剂可以是一种AOX特异性的小干扰RNA分子(siRNA)。如本文所用,所述的“小干扰RNA(smallinterferingRNA,siRNA)”是指一种短片段双链RNA分子,能够以同源互补序列的mRNA为靶目标降解特定的mRNA,这个过程就是RNA干扰(RNAinterference)过程。小干扰RNA可以制备成双链核酸的形式,它含有一个正义链和一个反义链,这两条链仅在杂交的条件下形成双链。一个双链RNA复合物可以由相互分离的正义链和反义链来制备。因此,举例来讲,互补的正义链和反义链是化学合成的,其后可通过退火杂交,产生合成的双链RNA复合物。本发明还提供了一种组合物,它含有有效量的所述AOX抑制剂或AOX抑制剂前体,以及药学上或食品学上可接受的载体。本发明的组合物可用于通过抑制AOX活性,提高靶器官或组织线粒体代谢机能,改善机体胰岛素抵抗,治疗包括糖尿病、肥胖症、非酒精性脂肪肝病、高甘油三酯血症、神经退行性疾病如阿尔茨海默症和帕金森症等、衰老等在内的一切因线粒体代谢功能障碍引起的疾病的药物。如本文所用,“药学上或食品学上可接受的”的成分是适用于人和哺乳动物而无不良副作用(如毒性、刺激和变态反应)的,即具有合理的效益/风险比的物质。术语“药学上或食品学上可接受的载体”指用于治疗剂给药或用于保健品服用的载体,包括各种赋形剂和稀释剂。如本文所用,术语“组合物”包括(但不限于):药物组合物、饮食补充剂、保健品组合物,只要它们含有本发明的AOX抑制剂或AOX抑制剂前体,作为预防、改善或治疗哺乳动物和人线粒体代谢功能障碍相关疾病的活性成分。本发明中,术语“含有”表示各种成分可一起应用于本发明的混合物或组合物中。因此,术语“主要由...组成”和“由...组成”包含在术语“含有”中。本发明的组合物中药学上或食品学上可接受的载体,包括(但并不限于):橄榄油、盐水、缓冲液、葡萄糖、水、甘油及其组合。通常药物制剂应与给药方式相匹配。药物组合物宜在无菌条件下制造。活性成分的给药量是治疗有效量。本发明所述的组合物的剂型可以是多种多样的,只要是能够使活性成分有效地到达哺乳动物或人体内的剂型都是可以的。比如可选自:片剂、胶囊、粉末、颗粒、糖浆、溶液、悬浮液、或气雾剂。在需要的情况下,本发明的药物组合物还可以与其它一种或多种对于代谢综合征有效的物质联合应用。例如,所述的组合物中还可含有选自以下的一种或多种的药物:其它种类的抗糖尿病药物、降脂药物、减肥药物、抗高血压药物、或抗凝血药物。当两种或两种以上的药物联合给药时,一般具有优于单独给药的效果。例如,其它种类的抗糖尿病药物选自:双胍类、磺酰脲类、格列奈类降糖药物,α-葡萄糖苷酶抑制剂、胰岛素增敏剂(如噻唑烷二酮类药物)、aP2抑制剂、DPPIV抑制剂、SGLT2抑制剂、胰岛素、胰高血糖样肽-1(GLP-1)、或它们的类似物。应当理解,本发明不限于这里描述的具体方法,包括采用的试验方案,分析测试方法和试剂等,这些都是可以变化的。下面结合具体实施例,进一步阐述本发明。应理解,这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法,通常按照常规条件如J.萨姆布鲁克等编著,分子克隆实验指南,第三版,科学出版社,2002中所述的条件,或按照制造厂商所建议的条件。实施例1、AOX抑制剂的制备及体外抑制实验(1)AOX抑制剂LH-919-CoA的制备LH-919-CoA的制备方法参照文献进行(LiD.et.al.,J.Am.Chem.Soc.,2001,121,9034-9042)。具体操作:LH-91920mg(Sigma,St.Louis,MO),加入5mL无水四氢呋喃(tetrahydrofuran,THF)(Acros,Geel,Belgium)中,在氮气保护下向溶液中添加0.1mmol三乙胺(triethylamine)(Sigma,St.Louis,MO),混合搅拌10分钟后,在0℃下向溶液中逐滴加入0.1mmol氯甲酸异丁酯(isobutylchloroformate)(Acros,Geel,Belgium),室温搅拌1h。后将50mg辅酶A钠盐(CoenzymeA)(USB,Cleveland,OH)溶于蒸馏水中,加1mol/LNaOH调pH至8.0,在氮气保护下滴加到反应液中,继续搅拌20分钟后,缓慢滴加1M盐酸,将溶液pH调至5.5~6.0。在负压下使有机溶剂挥发掉,剩下的水溶液用乙醚萃取两次去除残留的有机溶剂,收集下层水相,经离心超滤管(Millipore,Billerica,MA)过滤后通过反相高效液相色谱(RP-HPLC)分离纯化LH-919-CoA。RP-HPLC分离条件:色谱柱hypersilC18柱(250mm×4.6mm,5μm),采用梯度洗脱,流动相A为25mM磷酸钾缓冲液(pH5.9),流动相B为85%(v/v)甲醇水溶液,洗脱程序流动相B占流动相总体积比为:0-5min0%B,5-24min0%-100%B,24-35min100%B,流速:0.8mL.min-1,检测波长260nm,柱温30℃,进样量:100μL。LH-919-CoA出峰时间约在27min,收集LH-919-CoA组分,然后经真空冷冻干燥除去溶剂,得到LH-919-CoA冻干粉末。(2)表达纯化重组AOX本发明采用重组大鼠肝AOX作为靶蛋白筛选其抑制剂,应当理解,重组AOX与天然AOX具有相同的生理活性。大鼠肝AOX在E.coli中的重组表达及亲和纯化参照文献方法实施(ZengJ.et.al.,ProteinExpressionandPurification.2004,37,472-478),高度纯化后的AOX酶活性为1.89U/mg,蛋白纯度>95%。(3)LH-919-CoA对纯化的重组大鼠肝AOX体外抑制作用分析将上述高度纯化的重组大鼠肝AOX溶于20mMPBS缓冲液中(pH7.4),浓度80nM,再向酶溶液中分别加入不同浓度LH-919-CoA(抑制剂组),对照组加相同体积蒸馏水,于25℃下分别孵育不同时间后,测定抑制剂组和对照组脂酰辅酶A氧化酶残余活性。脂酰辅酶A氧化酶活性测定方法根据文献(LuoY.etal.,Arch.Biochem.Biophys.,2000,384,1-8),通过ShimadzuUV-1800紫外/可见分光光度仪测定263nm吸光度变化,即2-烯脂酰辅酶A产物的生成(ε263nm=6.7mM-1cm-1),来测定AOX活性。反应体系包含50mmol/LPBS缓冲液,pH7.4,30μMpalmitoyl-CoA(Sigma,St.Louis,MO),及500ngAOX,总体积500μL。结果见图2,LH-919-CoA能快速抑制AOX活性,且抑制作用随LH-919-CoA浓度增加而增强。游离LH-919酸对AOX没有抑制作用,LH-919游离酸必须活化为脂酰辅酶A即底物形式后才能抑制AOX活性。LH-919-CoA对AOX的抑制作用是不可逆的,实验步骤如下:AOX溶于20mMPBS缓冲液中,pH7.4,终浓度100nM,再向酶溶液中加入2μMLH-919-CoA,于25℃下孵育60min,以保证酶与抑制剂充分作用,然后将AOX与抑制剂混合物装入透析袋中(MWCO5000),再放入2L20mMPBS缓冲液中(pH7.4),于4℃对缓冲液透析24h,期间每隔4小时更换一次透析液,以充分除去游离LH-919-CoA。对照组将100nMAOX加相应体积蒸馏水,其余操作与抑制剂组相同。透析后将抑制剂组和对照组分别测定AOX酶活性,结果如表1所示,抑制剂组通过透析除去游离LH-919-CoA后,其AOX活性不能恢复,对照组酶活性没有显著变化,因此,LH-919-CoA对AOX的抑制作用是不可逆的。表1、LH-919-CoA抑制AOX透析前后活性比较注:相对活性表示各组测定的活性值与透析前对照组活性的百分比值。由于LH-919-CoA对AOX的抑制作用是不可逆的,因此采用KI和kinact来表征抑制动力学,参照文献方法进行(LiD.et.al.,J.Am.Chem.Soc.,2001,119,111-133)。实验步骤如下:50nMAOX溶于20mMPBS缓冲液中,pH7.4,再向酶溶液分别加入0.5μM,1μM,3μM,5μM,10μM,15μMZ-919-CoA,于25℃下孵育0min,5min,10min,15min和20min后,分别测定各剂量组AOX活性,在各LH-919-CoA浓度下,以相对残余活性取对数对孵育时间作图,采用Sigmaplot12.0软件进行线性拟合,计算得到各抑制剂浓度下表观抑制速率kobs,将各浓度下kobs对抑制剂浓度双倒数作图,如图3所示,计算LH-919-CoA对AOX酶抑制动力学参数KI值为810nM,kinact值为3.08min-1。(4)LH-919-CoA对大鼠肝脏过氧化物酶体AOX体外抑制作用分析大鼠肝脏过氧化物酶体分离参照文献实施(SmallGL.et.al.,Biochem.J.,1985,227,205-210)。操作步骤如下:准确称取大鼠新鲜肝脏组织0.5g,于冰浴上剪碎,悬浮于9倍体积匀浆缓冲液中(10%(w/v)蔗糖,3mM咪唑,20mMPBS缓冲液,pH7.4),冰浴上电动匀浆后,4℃下5000×g离心10分钟,吸取上清。下层沉淀再悬浮于少量匀浆缓冲液中再5000×g离心10分钟,合并上清液于35000×g离心30分钟,下层沉淀即为过氧化物酶体。取200μg过氧化物酶体(以蛋白计)悬浮于20mMPBS缓冲液中(pH7.4),再向溶液中加入5μMLH-919-CoA(抑制剂组),对照组加相应体积蒸馏水,于25℃下孵育0min,2min,5min,10min和20min后,分别测定抑制剂组和对照组AOX活性。过氧化物酶体AOX活性参照文献测定(JohnsonJK.et.al.,Biochemstry,1992,31,10564-10575;LuoY.etal.,Arch.Biochem.Biophys.,2000,384,1-8),采用分光光度法,测定AOX催化底物3-indolepropionyl-CoA(IP-CoA)氧化所生成的trans-3-indoleacryloyl-CoA(IA-CoA)量来反映AOX活性,IA-CoA的消光系数ε367nm为26.5mM-1cm-1。反应液含50mmol/LPBS缓冲液,pH7.4,30μmol/LIP-CoA(纯度>95%),30μmol/LFAD(Sigma,St.Louis,MO),0.5g/LBSA(SangonBiotech.,Shanghai),0.02%TritonX-100(SangonBiotech.,Shanghai),以及200μg过氧化物酶体(以蛋白计)。采用ShimadzuUV-1800紫外/可见光谱仪,测定367nm吸光值变化,分析条件下,每分钟生成1μmolIA-CoA所需的过氧化物酶体蛋白量为1个酶活性单位(U)。结果如图4所示,以大鼠过氧化物酶体为测活对象,LH-919-CoA能快速抑制大鼠过氧化物酶体AOX活性。另一实验,取200μg过氧化物酶体(以蛋白计)悬浮于20mMPBS缓冲液中(pH7.4),向溶液中分别加入不同浓度LH-919-CoA(抑制剂组),对照组加相应体积蒸馏水,于25℃下孵育2min后,分别测定抑制剂各组和对照组AOX活性,结果如图5所示,LH-919-CoA体外抑制过氧化物酶体AOX活性与所加入抑制剂量呈正相关关系。实施例2、AOX抑制剂前体抑制大/小鼠体内AOX作用分析(1)LH-919在动物体内转化为LH-919-CoA的实验测定SPF级Wistar大鼠6只,雄性,体重220-250g,禁食12h后,6只大鼠分为2组,对照组和药物组,每组3只,对照组给予橄榄油灌胃0.2mL/只,药物组将LH-919溶于相应体积橄榄油中,灌胃LH-919100μg/kg,于3h后将全部大鼠处死,迅速解剖摘取肝脏,立即放入液氮中保存。肝脏细胞内亚细胞单元内含物脂酰辅酶A的测定参考文献实施(MeldeK.et.al.,Biochem.J.,1991,274,395-400)。操作步骤如下:准确称取肝脏组织0.3g,于冰浴上剪碎,悬浮于9倍体积匀浆缓冲液中(10%蔗糖,3mM咪唑,20mMPBS)冰浴上电动匀浆后,4℃5000×g离心10分钟,吸取上清。下层再悬浮于少量匀浆缓冲液中再5000×g离心10分钟,合并上清液于30000×g离心30分钟,得到的沉淀即为过氧化物酶体。将过氧化物酶体首先悬浮于2mL超纯水中(4℃),然后加入200μL5mMHClO4沉淀蛋白质,以及20nMLignoceryl-CoA(C24:0)作为参照样,蛋白质沉淀于16000×g离心分离,上清液用K2CO3调节pH至7.0,离心去除KClO4沉淀,上清液经冷冻干燥去除溶剂,剩余固体物溶于200μL超纯水中,通过RP-HPLC检测对照组和药物组各样品LH-919-CoA含量,最后通过质谱(MS)确认。RP-HPLC操作条件,色谱柱hypersilC18柱(250mm×4.6mm,5μm),流动相A为25mM磷酸钾缓冲液(pH5.9),流动相B为85%甲醇水溶液,采用梯度洗脱,梯度洗脱程序流动相B占流动相总体积比为:0-5min0%B,5-24min0%-100%B,24-35min100%B,流速:0.8mL·min-1,检测波长260nm,柱温:30℃,进样量:25μL。结果显示,药物组各样本肝脏过氧化物酶体中均检测到LH-919-CoA,对照组肝脏过氧化物酶体中没有检测到LH-919-CoA。因此,LH-919经体内吸收进入肝脏后,转化为LH-919-CoA,进入过氧化物酶体,作为底物与AOX相互作用。(2)AOX抑制剂前体对C57BL小鼠体内肝脏AOX抑制作用分析SPF级C57BL小鼠16只,雄雌各8只,体重20-25g,小鼠禁食12h后,16只小鼠分为2组,对照组和药物组,每组8只,雄雌各半。对照组给予橄榄油灌胃0.2mL/只;药物组将LH-919溶于相应体积橄榄油中,灌胃LH-91920-80μg/kg。于灌胃3h后将全部小鼠处死,迅速解剖摘取肝脏,立即放入液氮中保存。准确称取肝脏0.3g,匀浆分离得到过氧化物酶体后,分别测定对照组和药物组各样品AOX活性。数据以X±SEM表示,用SPSS17.0软件进行统计学处理,各组之间差异性比较采用独立样本t检验。与对照组比较,*P<0.05,**P<0.01,***P<0.001。结果如图6所示,药物组其肝脏组织内AOX酶活性较对照组显著降低,表明AOX抑制剂前体LH-919在体内转化为LH-919-CoA,能显著抑制C57BL小鼠肝脏AOX酶活性,与体外实验结果一致。AOX抑制剂前体LH-919在C57BL小鼠体内抑制肝脏AOX酶活性具有良好的剂量依赖性。(3)AOX抑制剂前体对Wistar大鼠体内肝脏AOX抑制作用分析SPF级Wistar大鼠12只,雄雌各6只,体重220-250g,大鼠禁食5h后,分为2组,对照组和药物组,每组6只,雄雌各半。对照组给予橄榄油灌胃0.2mL/只;药物组将LH-919溶于相应体积橄榄油中,灌胃LH-91910-80μg/kg,于3h后将全部大鼠处死,迅速解剖摘取肝脏,立即放入液氮中保存。准确称取肝脏0.3g,匀浆分离得到过氧化物酶体后,分别测定对照组和药物组各样品AOX酶活性。数据以X±SEM表示,用SPSS17.0软件进行统计学处理,各组之间差异性比较采用独立样本t检验。与对照组比较,*P<0.05,**P<0.01,***P<0.001。结果如图7所示,药物组其肝脏组织内AOX酶活性较对照组显著降低,表明AOX抑制剂前体LH-919在体内转化为LH-919-CoA,能显著抑制肝脏AOX活性,与体外实验结果一致。AOX抑制剂前体LH-919抑制大鼠肝脏AOX酶活性具有良好的剂量依赖性。实施例3、通过抑制体内AOX活性,活化肝脏和骨骼肌AMPK,提高肝脏和骨骼肌线粒体代谢机能(1)AOX抑制剂前体提高Wistar大鼠肝脏和骨骼肌线粒体代谢机能实验SPF级Wistar大鼠16只,雄性,体重260-280g,分为2组,对照组和AOX抑制剂组,每组8只。对照组给予橄榄油灌胃0.2mL/只;AOX抑制剂组将LH-919溶于相应体积橄榄油中,灌胃LH-91950μg/kg,灌胃1次/天,连续灌胃21天。期间每7天测定大鼠体重。于灌胃后第22天5:00am禁食,3h后从大鼠尾静脉采血测空腹血糖,血糖测定采用血糖仪及配套试纸测定(OneTouchUltraVue,JohnsonandJohnson,NJ.,USA)。后摘眼球取血,分离血清。胰岛素ELISA试剂盒(Millipore,Billerica,MA.,USA)测定血清胰岛素,血清甘油三酯含量采用甘油三酯检测试剂盒测定(北京北化康泰临床诊断有限公司,北京),血清β-hydroxybutyrate含量采用试剂盒测定(Sigma,St.Louis,MO,USA)。随后处死所有大鼠,摘取肝脏,称量肝脏湿重。从肝右叶固定部位切取另1块肝组织制备肝匀浆,试剂盒测定肝脏甘油三酯含量。肝组织细胞脂肪酸氧化活性,参照文献报道方法进行测定(ZhangD.,etal.,CellMetab.,2010,11,402-411)。肝组织细胞过氧化物酶体脂肪酸氧化速率测定参照文献报道方法实施(OsmundsenH.,etal.,BiochemJ.,1989,260,215-220)。肝细胞蛋白通过CelLytic组织细胞裂解抽提试剂提取(Sigma,St.Louis.MO.USA),分别测定抽提液AOX活性,柠檬酸合成酶(citratesynthase)和细胞色素c氧化酶(cytochromecoxidase)活性。柠檬酸合成酶活性测定参照Lopez-Lluchetal.报道方法实施(Lopez-LluchG.,etal.,PNAS,2006,103,1768-1773)。细胞色素c氧化酶活性参照Zidetal.报道方法实施(ZidBM.etal.,Cell,139,149-160)。大鼠骨骼肌线粒体DNA拷贝数(mtDNAcopynumber)通过RT-PCR测定,参照文献报道方法实施(HeL.,etal.,NucleicAcidsRes.,2002,30,e68)。Westernblot检测大鼠肝脏或骨骼肌AMPK、ACC和p70S6K磷酸化水平。取液氮冻存的肝脏或骨骼肌组织100mg,剪碎,加入RIPA组织细胞裂解液匀浆,同时分别加入蛋白酶抑制剂(cOmpleteProteaseInhibitorCocktail)和磷酸酶抑制剂(PhosSTOP)(Roche,Mannheim,Germany),Bio-RadDCproteinassaykit测定蛋白质浓度(Bio-Rad,Hercules,CA.,USA)。SDS-PAGE分离蛋白后,用电转移法将蛋白转移至PVDF膜。用5%BSA室温封闭2h。分别加入AMPKα、磷酸化AMPKα(Thr172)、磷酸化ACC(Ser79)、p70S6K和磷酸化p70S6K(Thr389)一抗(CellSignaling,Danvers,MA.,USA),以β-actin(Sigma,St.Louis,MO,USA)作为内参。4℃振荡过夜,洗膜后加第二抗体常温振荡孵浴1h,ECL显影,凝胶影像分析仪测定蛋白条带灰度。AMPK磷酸化水平(p-AMPK)以磷酸化AMPK(Thr172)/AMPK条带灰度比值表示,ACC磷酸化水平(p-ACC)以磷酸化ACC(Ser79)/β-actin条带灰度比值表示,p70S6K磷酸化水平(p-p70S6K)以磷酸化p70S6K(Thr389)/p70S6K条带灰度比值表示,p70S6K蛋白表达水平以p70S6K/β-actin条带灰度比值表示。荧光实时定量PCR(real-timePCR)检测肝脏PGC-1α,PEX1基因表达水平。大鼠肝脏和骨骼肌总RNA通过RNeasy试剂盒提取(Qiagen,Valenca,CA.,USA)。采用反转录试剂盒合成cDNA第一链(Strategene,LaJolla,CA.,USA)。使用SYBRGreen荧光染料进行荧光实时定量PCR(7500FastReal-timePCRSystem,AppliedBiosystems)。反应体系为cDNA80ng,上游引物200nM,下游引物200nM,2×SYBRGreenSupermix10μL,加纯水至终浓度20μL.。PEX1上游引物5’-GTGTTCCCATGTGGTCTCAT-3’,下游引物5’-ATGTGCTCTCTTTGGCTTGG-3’;PGC-1α上游引物5’-CAGCAAAAGCCACAAAGACG-3’,下游引物5’-AGTTCCAGAGAGTTCCACAC-3’。以18SrRNA作为内参。通过Ct值来测定RNA的表达量,每个基因测定通过5个样本,每个样本重复3次。数据以X±SEM表示,用SPSS18.0软件进行统计学处理,各组之间差异性比较采用t检验,与对照组比较,*P<0.05,**P<0.01。经过21天AOX抑制剂干预后,抑制剂组大鼠体重增重量较对照组显著减少,表明AOX抑制剂治疗具有减轻体重的效果。血糖和血清胰岛素含量较对照组显著下降,AOX抑制剂组血清甘油三酯和肝脏甘油三酯含量也较对照组显著下降,如表2所示。表2各组大鼠的代谢相关参数正常组AOX抑制剂组初始体重(g)272.7±2.6270.6±2.1日进食量(g/d)23.2±0.123.0±0.1体重增加(g)81.9±3.367.4±3.6*空腹血糖(mmol/L)7.0±0.26.4±0.1*血清甘油三酯(mmol/L)1.12±0.110.77±0.04*血清胰岛素(ng/mL)0.82±0.070.51±0.02*血清β-hydroxybutyrate(mmol/L)0.12±0.010.21±0.02*肝湿重(g)11.8±0.311.0±0.3肝脏甘油三酯(μmol/g肝)8.76±0.556.34±0.49**抑制剂组血清β-hydroxybutyrate含量较对照组显著升高(表2),表明抑制剂组肝脏脂肪酸氧化水平较对照组显著增加,AOX抑制剂能提高体内肝脏脂肪酸代谢水平。进一步通过测定大鼠肝脏脂肪酸氧化速率,结果AOX抑制剂组肝脏脂肪酸氧化速率较对照组显著升高,如图8所示。同时,大鼠肝脏AOX活性较对照组显著降低(图9),肝脏过氧化物酶体脂肪酸氧化也显著降低(图10),这些结果表明,大鼠肝脏脂肪酸氧化活性的提高是通过提高线粒体脂肪酸氧化水平实现的。因此,通过抑制AOX活性,能促进线粒体脂肪酸氧化,提高大鼠肝脏脂肪酸氧化水平。此外,AOX抑制剂组骨骼肌细胞色素c氧化酶活性较对照组显著增加,如图11所示,表明通过抑制体内AOX活性,能显著提高靶器官或组织细胞内线粒体氧化磷酸化水平。通过对表征线粒体数量的特征指标citratesynthase活性和线粒体DNA拷贝数测定,结果表明,AOX抑制剂组肝脏和骨骼肌citratesynthase活性显著高于对照组(图12),抑制剂组骨骼肌线粒体DNA拷贝数也显著高于对照组(图13)。荧光实时定量PCR分析结果表明,AOX抑制剂组大鼠骨骼肌PGC-1α基因表达水平显著高于对照组(图14),这些结果表明,AOX抑制剂治疗可以增加PGC-1α基因表达,促进线粒体再生,显著提高大鼠肝脏和骨骼肌线粒体数量。通过Westernblot分析,AOX抑制剂组大鼠肝脏和骨骼肌AMPK(Thr172)磷酸化水平和ACC(Ser79)磷酸化水平均显著高于对照组,如图15-18所示,因此通过抑制AOX活性,能活化AMPK,抑制ACC活性,促进线粒体脂肪酸氧化。Westernblot分析结果还显示,AOX抑制剂组大鼠骨骼肌p70S6K蛋白的表达水平显著低于对照组,抑制剂组p70S6K(Thr389)磷酸化水平也显著低于对照组,如图19所示。这些结果表明,通过抑制体内靶器官或组织AOX活性,活化AMPK,能抑制哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)活性,进而降低核糖体S6蛋白激酶(Thr389)磷酸化水平,同时核糖体S6蛋白激酶的表达水平也显著下调,从而降低核糖体S6蛋白激酶活性,延缓细胞衰老。大鼠骨骼肌参与过氧化物酶体生成的基因PEX1的表达水平显著低于对照组(图20),因此通过抑制体内AOX活性,能抑制过氧化物酶体增殖。上述结果表明,经AOX抑制剂前体干预后,通过抑制体内AOX活性,降低肝脏过氧化物酶体脂肪酸氧化,同时促进线粒体脂肪酸氧化,促进线粒体生物再生,显著提高线粒体代谢机能。因此AOX抑制剂或AOX抑制剂前体是线粒体代谢机能促进剂。此外,AOX抑制剂或AOX抑制剂前体还可作为哺乳动物雷帕霉素靶蛋白或核糖体S6蛋白激酶活性抑制剂。(2)AOX抑制剂抑制CPIB药物大鼠肝脏过氧化物酶体增殖,提高线粒体代谢机能实验SPF级Wistar大鼠24只,体重200-220g,分为3组,正常对照组,CPIB对照组和CPIB药物组,每组8只。正常对照组给予橄榄油灌胃0.2mL/只;CPIB对照组将CPIB溶于相应体积橄榄油中,给予大鼠灌胃CPIB(TCI,Tokyo,Japan)100mg/kg/d;AOX抑制剂组在给予CPIB灌胃100mg/kg/d同时,给予LH-919灌胃500μg/kg/d,灌胃1次/天,连续灌胃12天。于灌胃后第13天6:00am禁食,3h后从大鼠尾静脉采血测空腹血糖,血糖测定采用血糖仪及配套试纸测定。后摘眼球取血,分离血清,分别测定血清β-hydroxybutyrate(Sigma,StLouis,MO,USA)和血清甘油三酯含量(北京北化康泰临床诊断有限公司,北京)。随后处死所有大鼠,摘取肝脏,称量肝脏湿重。从肝右叶固定部位切取另1块肝组织制备肝匀浆,试剂盒测定肝脏甘油三酯含量。肝组织蛋白采用CelLytic组织细胞裂解抽提试剂提取(Sigma,St.Louis.MO.USA),分别测定AOX活性,柠檬酸合成酶和细胞色素c氧化酶活性。Westernblot法检测肝脏AMPK(Thr172)磷酸化和ACC(Ser79)磷酸化水平,实施方法与前述相同。荧光实时定量PCR检测大鼠肝脏PGC-1α,PEX1基因表达水平,实施方法与前述相同。数据以X±SEM表示,用SPSS18.0软件进行统计学处理,各组之间差异性比较采用t检验。CPIB大鼠抑制剂组与CPIB大鼠对照组比较,*P<0.05,**P<0.01。表3各组大鼠的代谢相关参数经过12天AOX抑制剂干预后,CPIB抑制剂组大鼠血糖和血清胰岛素含量较CPIB对照组显著下降,抑制剂组血清甘油三酯和肝脏甘油三酯含量也显著下降(表3)。CPIB药物组血清β-hydroxybutyrate含量较对照组显著升高(表3),表明药物组肝脏脂肪酸氧化水平较对照组显著增加,AOX抑制剂干预能提高肝脏脂肪酸代谢水平。同时,肝脏AOX活性较对照组显著降低(图21),这些结果表明,大鼠肝脏脂肪酸氧化活性的提高是通过提高线粒体脂肪酸氧化水平实现的。因此,通过抑制AOX活性,过氧化物酶体脂肪酸氧化水平下降,同时,能促进线粒体脂肪酸氧化,提高肝脏整体脂肪酸氧化水平。此外,CPIB抑制剂组大鼠骨骼肌细胞色素c氧化酶活性较对照组显著增加,如图22所示,表明通过抑制体内AOX活性,能显著提高靶器官或组织细胞线粒体氧化磷酸化水平。通过对表征线粒体数量的特征指标citratesynthase活性和线粒体DNA拷贝数测定,结果表明,CPIB抑制剂组肝脏和骨骼肌citratesynthase活性显著高于对照组(图23,24),抑制剂组肝脏线粒体DNA拷贝数也显著高于对照组(图25)。这些结果表明,AOX抑制剂干预能显著提高大鼠肝脏和骨骼肌线粒体数量。通过Westernblot分析,AOX抑制剂组肝脏AMPK(Thr172)磷酸化水平和ACC(Ser79)磷酸化水平显著高于对照组,如图26,27所示,因此通过抑制AOX活性,能活化靶器官如肝脏或骨骼肌AMPK,并抑制ACC活性,促进靶器官线粒体脂肪酸氧化。通过对CPIB抑制剂组和CPIB对照组肝脏RT-PCR分析,AOX抑制剂组肝脏PGC-1α基因表达水平显著高于对照组(图28),因此,通过抑制AOX活性,活化肝脏和骨骼肌AMPK,能显著提高PGC-1α基因表达水平,促进肝脏和骨骼肌线粒体生成。通过对CPIB抑制剂组和CPIB对照组肝脏RT-PCR分析,参与过氧化物酶体生成的基因PEX1的表达水平显著低于对照组(图29)。因此通过抑制AOX活性,能抑制过氧化物酶体生成。上述结果表明,经AOX抑制剂前体干预后,通过抑制体内AOX活性,降低肝脏过氧化物酶体脂肪酸氧化,同时活化肝脏和骨骼肌AMPK,促进线粒体脂肪酸氧化,促进线粒体生物再生,显著提高线粒体代谢机能。因此AOX抑制剂或AOX抑制剂前体是线粒体代谢机能促进剂。实施例4、AOX抑制剂前体对高脂饮食诱导的肥胖大鼠降体重、降血脂、降肝脂实验SPF级Wistar大鼠24只,雄性,体重220-250g,按体重平均分为3组,即正常对照组,高脂饮食(Highfatdiet,HFD)对照组和高脂饮食药物组,每组8只。正常对照组予以普通大鼠饲料喂养(脂肪热卡比例为12%),高脂饮食组予以高脂饲料喂养(脂肪热卡比例为58%)。正常对照组和高脂饮食对照组给予橄榄油灌胃0.2mL/只;高脂饮食抑制剂组将AOX抑制剂前体LH-919溶于相应体积橄榄油中,给予LH-919灌胃40μg/kg,灌胃1次/天,连续灌药8周,期间每2周称量各组大鼠体重。第57天禁食3h,尾静脉取血,血糖仪测定各组空腹血糖。后摘眼球取血,分离血清。胰岛素ELISA试剂盒(Millipore,Billerica,MA.,USA)测定血清胰岛素。试剂盒测定血清甘油三酯含量。随后处死所有大鼠,摘取肝脏并称重,迅速从肝右叶固定部位切取1块肝组织,迅速以甲醛固定,制备成石蜡切片,经苏木精-伊红(Hematoxylin-eosin,HE)染色,通过光学显微镜观察肝脏脂肪病变情况,每组取4份肝脏样本进行分析。另从肝右叶固定部位切取另1块肝组织制备肝匀浆,试剂盒测定肝脏甘油三酯含量。数据以X±SEM表示,用SPSS18.0软件进行统计学处理,各组之间差异性比较采用t检验。各组样本数n=8。高脂饮食药物组与高脂饮食对照组比较,*P<0.05,**P<0.01。经过8周LH-919干预后,高脂饮食抑制剂组血糖和血清胰岛素含量较高脂饮食对照组显著下降(表4),胰岛素抵抗指数HOMA-IR较对照组显著降低。高脂抑制剂组血清甘油三酯含量较对照组显著下降,如表4所示。表4.各组大鼠的代谢相关参数普食对照组高脂对照组高脂抑制剂组初始体重(g)234.6±2.7238.7±3.3235.9±3.1日进食量(g/d/rat)23.5±0.225.1±0.524.7±0.3空腹血糖(mmol/L)6.5±0.27.4±0.36.6±0.1*血清胰岛素(ng/mL)1.28±0.1311.66±0.314.65±0.19**血清甘油三酯(mmol/L)1.02±0.081.91±O.131.43±0.10*肝重指数(g肝/100g体重)3.12±0.064.33±0.093.52±0.08**肝脏甘油三酯(μmol/g肝)8.63±0.4044.13±2.5226.29±1.94**非酒精性脂肪肝病以肝脏甘油三酯的大量沉积为最主要病理标志。实施例中高脂饮食抑制剂组肝脏肝重系数和甘油三酯含量均较高脂饮食对照组显著降低,如表4所示。光学显微镜观察肝脏切片,结果表明,高脂饮食抑制剂组肝脏脂肪滴分布量显著低于对照组,而高脂饮食对照组脂肪沉积以大泡性脂肪滴为主,而抑制剂组肝脏脂肪沉积以小泡性脂肪滴为主,如图30所示,因此,经AOX抑制剂治疗能显著减少高脂饮食引起的肝脏甘油三酯沉积。经过AOX抑制剂前体LH-919治疗后,高脂饮食药物组大鼠体重增加较高脂饮食对照组显著下降(表5),说明AOX抑制剂具有减轻体重的作用,能预防和治疗高脂饮食诱导的肥胖。表5各组大鼠的体重增加随时间的变化上述结果表明,AOX抑制剂前体治疗可以减轻高脂饮食诱导肥胖大鼠体内胰岛素抵抗,促进体内脂肪酸代谢,从而减轻体重,降低血清甘油三酯,减少肝脏甘油三酯含量。因此,AOX抑制剂或AOX抑制剂前体作为线粒体代谢机能促进剂,通过促进肝脏和肌肉脂肪酸代谢,改善体内胰岛素抵抗,可以治疗肥胖症和高甘油三酯血症,以及的非酒精性脂肪肝病。实施例5、AOX抑制剂前体对四氧嘧啶诱导糖尿病大鼠降血糖,降血脂实验SPF级Wistar大鼠50只,体重180-200g,喂以普通大鼠饲料,自由进水进食。大鼠适应喂养一周后,20只大鼠作为正常组,其余30只大鼠造模。30只大鼠禁食18h后腹腔注射四氧嘧啶(Sigma,St.Louis,MO)200mg/kg,48h后,每只大鼠皮下注射地特长效胰岛素(Determir,NovoNordisk,Denmark)4-6U/只,连续7d,给药时间16:00-16:30,以维持其基本的生理功能,防止酮症酸中毒。第8天晨5:00am禁食,3h后从大鼠尾静脉采血测空腹血糖,血糖测定采用血糖仪(OneTouchUltraVue,JohnsonandJohnson,NewBrunswick,NJ)及配套试纸测定,下同。给四氧嘧啶诱导糖尿病大鼠皮下注射长效胰岛素连续7d后,空腹血糖升高到22-25mmol/L,血糖趋于稳定,胰岛素抵抗已形成,共24只成模。成模后糖尿病大鼠按血糖水平均匀分成3组,每组8只:糖尿病大鼠对照组,给予橄榄油灌胃0.2mL/只/天;糖尿病大鼠低剂量AOX抑制剂前体治疗组,将LH-919溶于相应体积橄榄油中,给予LH-919灌胃10μg/kg/d;糖尿病大鼠高剂量AOX抑制剂前体治疗组,将LH-919溶于相应体积橄榄油中,给予LH-919灌胃20μg/kg/d。另外设正常大鼠对照组8只,给予橄榄油灌胃0.2ml/只/天;正常大鼠药物组8只,将LH-919溶于相应体积橄榄油中,给予LH-919灌胃20μg/kg/d。糖尿病大鼠模型组和治疗组给药同时组继续皮下注射长效胰岛素,连续13天。期间分别于d4,d8,d125:00am禁食,3h后尾静脉采血测定空腹血糖。d11行OGTT实验,5:00am禁食,3h后尾静脉采血测定空腹血糖,作为基础对照(0min),然后糖尿病大鼠各组动物给予葡萄糖2.5g/kg灌胃,分别在此之后30min,60min,和120min尾静脉采血测定各组血糖,绘制0-120min的血糖-时间曲线,并计算血糖曲线下面积AUC0-120min。药物治疗后第13天5:00am禁食,3h后摘眼球取血,分离血清。测定血清甘油三酯含量,采用甘油三酯检测试剂盒测定(北京北化康泰临床诊断有限公司,北京),血清游离脂肪酸含量采用游离脂肪酸检测试剂盒测定(南京建成生物工程研究所,南京)。分离肝细胞过氧化物酶体,测定各组肝细胞AOX活性,以IP-CoA为底物测定。各组肝细胞内H2O2含量采用H2O2检测试剂盒测定(BeyotimeBiotech.,Haimen)。血清和肝脏脂质过氧化物含量采用微量丙二醛(MDA)检测试剂盒测定(南京建成生物工程研究所,南京)。数据以X±SEM表示,用SPSS18.0软件进行统计学处理,各组之间差异性比较采用独立样本t检验。与正常大鼠对照组比较,#P<0.05,##P<0.01,###P<0.001。与糖尿病大鼠模型组比较,*P<0.05,**P<0.01,***P<0.001。糖尿病大鼠在给予AOX抑制剂前体LH-919治疗4天后,血糖较给药前显著下降,下降水平一直维持稳定。血糖下降水平与给药剂量呈正相关关系,如表6所示。OGTT实验结果表明,AOX抑制剂前体LH-919能显著改善四氧嘧啶诱导糖尿病大鼠的口服糖耐受,见图31A,与模型对照组比较,LH-919高、低剂量组的AUC0-120min面积均显著下降(p<0.01),且AUC0-120min面积下降程度与给药剂量呈正相关关系,如图31B所示。表6、AOX抑制剂前体LH-919对四氧嘧啶诱导糖尿病大鼠降血糖作用各组之间差异性比较采用独立样本t检验。与糖尿病大鼠对照组比较,*P<0.05,**P<0.01,***P<0.001。经过12天治疗后,糖尿病大鼠血清甘油三酯(图32)和游离脂肪酸(图33)含量显著下降。测定肝细胞过氧化物酶体AOX活性,结果如图34所示,糖尿病大鼠对照组肝脏AOX活性较正常组显著上升,经AOX抑制剂前体治疗后,治疗组肝细胞AOX活性较对照组显著降低。同时血清MDA含量显著下降(图35),肝细胞内H2O2含量较对照组显著下降(图36)。通过测定各组大鼠肝脏甘油三酯含量,结果糖尿病大鼠治疗组肝脏甘油三酯含量较对照组显著降低,如图37所示。糖尿病大鼠治疗组肝脏MDA含量较对照组也显著下降,如图38所示。上述结果表明,通过AOX抑制剂前体治疗,提高糖尿病大鼠肝脏和肌肉线粒体代谢机能,减少糖尿病大鼠肝脏甘油三酯和ROS含量,能显著改善糖尿病大鼠体内胰岛素抵抗,降低血糖。因此AOX抑制剂或AOX抑制剂前体可以治疗伴胰岛素抵抗的1型糖尿病(与胰岛素联合治疗)。实施例6、AOX抑制剂前体对ob/ob小鼠降血糖、降体重、降血脂和降肝脂实验SPF级雄性ob/ob小鼠16只,体重42-45g,作为糖尿病组;C57BL小鼠16只,体重20-22g,作为正常组。ob/ob小鼠和C57BL小鼠均喂以普通小鼠饲料,自由进水进食。ob/ob小鼠适应喂养1周后,禁食3h,尾静脉取血,血糖仪测定空腹血糖,按血糖水平均分为两组,每组8只:ob/ob小鼠对照组,给予0.1mL橄榄油灌胃;AOX抑制剂治疗组,将AOX抑制剂前体LH-919溶于相应体积橄榄油中,给予LH-919灌胃50μg/kg/d。C57BL小鼠随机分为2组,每组8只:C57BL小鼠正常组,给予橄榄油灌胃0.1ml/只/天;C57BL药物组,LH-919溶于相应体积橄榄油中,给予LH-919灌胃50μg/kg/d。各组持续灌胃16天。于喂药后第4、8、12、16d禁食3h,尾静脉取血血糖仪测定空腹血糖。灌胃后第13天行OGTT实验,5:00am禁食,3h后尾静脉采血测定空腹血糖,作为基础对照(0min),然后ob/ob小鼠各组动物给予葡萄糖2.0g/kg灌胃,分别在此之后30min,60min,和120min尾静脉采血测定各组血糖,绘制0-120min的血糖-时间曲线,并计算血糖曲线下面积AUC0-120min。第16天测完血糖后,摘眼球取血,分离血清。胰岛素ELISA试剂盒(Millipore,Billerica,MA)测定血清胰岛素,并计算胰岛素抵抗指数(HOMA-IR)(MattewsDR.et.al.,Diabetologia,1985,28,412-419)。试剂盒测定血清甘油三酯、游离脂肪酸含量。随后处死所有ob/ob小鼠,摘取肝脏,迅速从肝右叶固定部位切取1块肝组织,迅速以甲醛固定,制备成石蜡切片,通过HE染色,光学显微镜观察肝脏脂肪病变情况,每组取4份肝脏样本进行分析。同时从肝右叶相同部位切取另1块肝组织,试剂盒测定肝脏甘油三酯含量。分离肝细胞过氧化物酶体,测定各组肝细胞AOX活性,以IP-CoA为底物测定。肝脏脂质过氧化水平采用微量丙二醛检测试剂盒测定(南京建成生物工程研究所,南京)。数据以X±SEM表示,用SPSS18.0软件进行统计学处理,各组之间差异性比较采用独立样本t检验。与C57BL小鼠对照组比较,#P<0.05,##P<0.01,###P<0.001。与ob/ob小鼠对照组比较,*P<0.05,**P<0.01,***P<0.001。ob/ob小鼠在给予AOX抑制剂前体LH-919治疗4天后,治疗组血糖较ob/ob小鼠对照组显著下降,下降水平一直维持稳定,如表7所示。OGTT实验结果表明,经AOX抑制剂前体LH-919治疗能显著改善ob/ob小鼠的口服糖耐受,见图39A,与ob/ob小鼠对照组比较,AOX抑制剂组AUC0-120min面积显著下降(p<0.01),如图39B所示。表7、AOX抑制剂前体LH-919对ob/ob糖尿病小鼠降血糖作用经过16天治疗后,ob/ob小鼠药物组血清胰岛素含量显著下降(表8),HOMA-IR较对照组显著下降。ob/ob小鼠治疗组血清甘油三酯含量较对照组显著下降(表8)。测定肝细胞过氧化物酶体AOX活性,结果如图40所示,经AOX抑制剂前体治疗后,ob/ob小鼠治疗组肝脏AOX活性较对照组显著降低。ob/ob小鼠治疗组肝脏肝重系数和甘油三酯含量较对照组均显著下降(表8)。光学显微镜下观察ob/ob小鼠各组肝脏病理切片,结果显示,抑制剂组ob/ob小鼠肝脏脂肪滴分布较对照组显著减少,呈零星状分布,如图41所示,AOX抑制剂治疗能显著减少ob/ob小鼠肝脏脂肪沉积。抑制剂组ob/ob小鼠肝脏MDA含量较ob/ob小鼠对照组也显著下降(图42)。表8.各组小鼠的代谢相关参数上述结果表明,给予ob/ob小鼠AOX抑制剂前体治疗,通过提高肝脏和骨骼肌线粒体代谢机能,增强ob/ob小鼠体内胰岛素敏感性,能显著降低ob/ob小鼠血糖,减轻体重,降低ob/ob小鼠血清和肝脏甘油三酯含量。因此AOX抑制剂或AOX抑制剂前体可以治疗2型糖尿病,肥胖症,非酒精性脂肪肝病和高甘油三酯血症等代谢性疾病。实施例7、AOX抑制剂前体对db/db小鼠降血糖、降血脂和降肝脂实验SPF级雄性db/db小鼠16只,体重38-42g;C57BL小鼠8只,体重20-23g,均喂以普通小鼠饲料,自由进水进食。db/db小鼠适应喂养1周后,禁食3h,尾静脉取血,血糖仪测定空腹血糖,按血糖水平均匀分为两组,每组8只:db/db小鼠对照组,给予0.1mL橄榄油灌胃;AOX抑制剂前体治疗组,LH-919溶于相应体积橄榄油中,给予db/db小鼠LH-919灌胃50μg/kg/d。另设C57BL小鼠正常组8只,给予橄榄油灌胃0.1ml/只/天。各组持续灌胃16天。于喂药后第4、8、12、16天禁食3h,尾静脉取血,血糖仪测定空腹血糖。第16天测完血糖后,摘眼球取血,分离血清。胰岛素ELISA试剂盒(Millipore,Billerica,MA)测定血清胰岛素,并计算胰岛素抵抗指数(HOMA-IR)。试剂盒测定血清甘油三酯、游离脂肪酸含量。随后处死所有db/db小鼠,摘取肝脏,从肝右叶相同部位切取1块肝组织,试剂盒测定肝脏甘油三酯含量。制备肝匀浆,分离肝细胞过氧化物酶体,测定各组肝细胞AOX活性,以IP-CoA为底物测定。肝脏脂质过氧化水平采用微量丙二醛(MDA)测定试剂盒检测(南京建成生物工程研究所,南京)。数据以X±SEM表示,用SPSS18.0软件进行统计学处理,各组之间差异性比较采用独立样本t检验。与db/db小鼠对照组比较,*P<0.05,**P<0.01,***P<0.001。db/db小鼠在给予AOX抑制剂前体LH-919治疗后,治疗组血糖较db/db小鼠对照组显著降低,且血糖维持在较平稳水平,如表9所示。表9、AOX抑制剂前体对db/db小鼠降血糖作用经过16天治疗后,db/db小鼠治疗组血清胰岛素水平较对照组显著下降(表10),HOMA-IR较对照组显著降低。db/db小鼠抑制剂组血清甘油三酯(表10)含量也较对照组显著降低。测定肝细胞过氧化物酶体AOX活性,结果如图43所示,经AOX抑制剂前体治疗后,db/db小鼠治疗组肝脏AOX活性较对照组显著下降。同时,db/db小鼠抑制剂组肝脏甘油三酯含量(表10)和肝脏MDA含量(图44)均较db/db小鼠对照组显著降低。表10.各组小鼠的代谢相关参数上述结果表明,给予db/db小鼠AOX抑制剂前体治疗,通过提高肝脏和骨骼肌线粒体代谢机能,能改善db/db小鼠体内胰岛素抵抗,显著降低血糖,降低血清和肝脏甘油三酯含量。因此,AOX抑制剂或AOX抑制剂前体作为线粒体代谢机能促进剂,可以治疗2型糖尿病,非酒精性脂肪肝病和高甘油三酯血症等代谢性疾病。在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考,就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解,在阅读了本发明的上述讲授内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
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