PKC酶抑制剂在制备改善和保护胰岛beta细胞功能药物中的用途的制作方法

本发明属于医药技术领域，涉及一种pkc酶抑制剂在制备改善和保护胰岛beta细胞功能药物中的用途。

背景技术：

糖尿病(diabetesmellitus，dm)是一组以胰岛素分泌缺陷和/或胰岛素作用障碍所致的高血糖为特征的代谢性疾病，目前已成为患病率、致残率、死亡率仅次于肿瘤和心血管疾病的第三种慢性非传染性疾病。近年来，随着生活水平的提高，无论是发达国家还是发展中国家，糖尿病患者都在逐年增加，尤其是中国及非洲等国家糖尿病患者增加更快，预测2025年糖尿病患者将达到3亿，严重增加了全球的经济负担。

糖尿病主要分为1型和2型糖尿病，1型糖尿病由于自身免疫性疾病介导的胰腺β细胞的破坏，导致胰岛素分泌绝对不足引起的，然而2型糖尿病主要是由于不良的生活习惯导致胰岛素抵抗、胰岛细胞破坏而致胰岛素分泌相对不足引起的，不论是1型或更为常见的2型糖尿病，胰岛β细胞因凋亡引起的数目绝对或相对不断下降，都是使机体状态由代偿转向失代偿，并最终不得不依赖口服降糖药与外源性胰岛素替代治疗。

糖尿病漫长的病理过程会导致胰岛beta细胞功能的丧失，甚至导致细胞凋亡与衰竭，进而导致胰岛素分泌绝对不足，血糖升高，进一步加重糖尿病，尽管目前糖尿病的治疗方式有很多，临床上也出现较多治疗药物，但绝大部分药物只是降低血糖浓度，起到延缓糖尿病进程的作用，对于改善和保护胰岛beta细胞的效果甚微，所以目前2型糖尿病的控制不容乐观，目前还没有针对改善和保护胰岛beta细胞的药物上市，因此针对改善和保护胰岛beta细胞药物的发现具有重要的生物学研究意义和实践意义，为开发治疗糖尿病的有效药物提供支持。

技术实现要素：

本发明的目的在于开发一种改善和保护胰岛beta细胞功能、预防和/或治疗糖尿病的药物。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种pkc酶抑制剂在制备改善和保护胰岛beta细胞功能药物中的用途。

进一步地，pkc酶抑制剂改善和保护胰岛beta细胞功能。

进一步地，pkc酶抑制剂抑制由thap诱导的beta细胞的凋亡。

进一步地，pkc酶抑制剂抑制txnip的表达。

进一步地，pkc酶抑制剂抑制内质网应激相关的mrna和蛋白的表达。

一种pkc酶抑制剂在制备预防和/或治疗糖尿病药物中的用途。

进一步地，糖尿病为由胰岛beta细胞凋亡减少而导致的。

进一步地，pkc酶抑制剂包括选择性抑制剂和非选择性抑制剂；选择性抑制剂包括enzastaurin(选择性抑制pkcβ)、ruboxistaurin(选择性抑制pkcβ)、as2521780(选择性抑制pkcθ)、delcasertib(选择性抑制pkcδ)、vtx-27(选择性抑制pkcθ)、pkc-thetainhibitor(选择性抑制pkcθ)；非选择性抑制剂包括ro31-8220、verbascoside、sotrastaurin、go6983、chelerythrinechloride、midostaurin、staurosporine、go6976、dequaliniumchloride、bisindolylmaleimidei、cgp60474、d-erythro-sphingosine、ha-100、ingenolmebutate、mitoxantrone、pkc-in-1、rottlerin、gf109203x。

一种改善和保护胰岛beta细胞功能的药物组合物，所述药物组合物包括pkc酶抑制剂，所述pkc酶抑制剂选自enzastaurin、ruboxistaurin、as2521780、delcasertib、vtx-27、pkc-thetainhibitor、ro31-8220、verbascoside、sotrastaurin、go6983、chelerythrinechloride、midostaurin、staurosporine、go6976、dequaliniumchloride、bisindolylmaleimidei、cgp60474、d-erythro-sphingosine、ha-100、ingenolmebutate、mitoxantrone、pkc-in-1、rottlerin、gf109203x中的至少一种。

一种预防和/或治疗糖尿病的药物组合物，所述药物组合物包括pkc酶抑制剂，所述pkc酶抑制剂选自enzastaurin、ruboxistaurin、as2521780、delcasertib、vtx-27、pkc-thetainhibitor、ro31-8220、verbascoside、sotrastaurin、go6983、chelerythrinechloride、midostaurin、staurosporine、go6976、dequaliniumchloride、bisindolylmaleimidei、cgp60474、d-erythro-sphingosine、ha-100、ingenolmebutate、mitoxantrone、pkc-in-1、rottlerin、gf109203x中的至少一种。

上述pkc酶抑制剂化合物的结构如下所示：

本发明涉及的pkc酶抑制剂在作为改善和保护胰岛beta细胞功能中的用途属于首次公开，而且其对改善胰岛beta细胞具有良好的效果，不存在由于其他化合物给出任何启示的可能，具备突出的实质性特点，同时该化合物可以有效抑制由thap诱导的胰岛beta的内质网应激从而抑制beta细胞的凋亡，具有改善和保护胰岛beta细胞的作用，极有可能被开发成新型的治疗2型糖尿病的药物。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：本发明通过一系列实验证实了pkc酶抑制剂对thap诱导的胰岛beta细胞凋亡具有良好的抑制作用，从本质上证明了该药物在治疗以各种应激导致的胰岛beta细胞凋亡而减少中具有广泛的应用背景。该发明能够为临床治疗由胰岛beta细胞凋亡减少而导致的糖尿病提供良好的候选药物，具有十分良好的应用前景。

附图说明

图1为不同浓度的ro31-8220对thap诱导细胞凋亡的抑制实验的镜下细胞形态图(thap为1μm，ro31-8220分别为1.25μm、2.5μm、5μm、10μm)；

图2为ro31-8220不同浓度下对thap诱导细胞凋亡的抑制率结果图；

图3为ro31-8220在各个时间点对thap诱导的内质网应激相关的mrna抑制实验结果图；

图4为ro31-8220对内质网应激相关蛋白质(p-ire1α、chop)和txnip表达抑制结果图；

图5为sotrastaurin对txnip表达抑制结果图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明的技术方案做进一步说明，但应该理解本发明的保护范围并不受具体实施例的限制。

实施例1

本实施例以非选择性pkc酶抑制剂ro31-8220进行阐述。所述化合物ro31-8220结构如下所示：

非选择性pkc酶抑制剂ro31-8220在较低浓度(1.25μm)就可以抑制由毒胡萝卜素(thap)诱导的beta细胞的凋亡。ro31-8220在较低浓度下亦能够明显抑制txnip的表达，而且还可以有效抑制内质网应激相关的mrna和蛋白的表达，可进一步开发为治疗糖尿病的药物，具有广泛的应用前景。采用以下实验进行验证。

1、ro31-8220抑制由thap诱导的ins-1细胞凋亡的实验

ins-1细胞即大鼠胰腺瘤细胞，是糖尿病研究使用较多的细胞之一。据报道thap可以诱导beta细胞的内质网应激、炎症反应、自噬与凋亡，所以thap对胰岛beta细胞的功能有很大的影响。本实验首先检测ro31-8220抑制由thap诱导的ins-1细胞凋亡，以不同浓度的ro31-8220与thap(1μm)作用于ins-1细胞，以了解ro31-8220在抑制由thap诱导的ins-1细胞凋亡的有效性及抑制浓度范围，为后续的实验提供参考数据。实验中的ins-1细胞为本科室所有；mtt购自碧云天生物技术研究所；胎牛血清购自美国gibico公司；细胞培养板购自美国康宁公司；rpmi1640培养基购自美国gibico公司。

实验步骤如下：

1.1接种ins-1细胞：用含10％(v/v)胎牛血清的rpmi1640培养基配成单个细胞悬液，以每孔100000个细胞接种到96孔细胞培养板，每孔接种体积100μl；

1.2培养ins-1细胞：在37℃，5％(v/v)co2培养条件下培养24小时；

1.3加入ro31-8220和thap：吸掉每个孔中的培养基，向各个孔加入100μl用10％(v/v)胎牛血清的rpmi1640培养基稀释成相应浓度的ro31-8220和thap，对照孔加入不含药物的10％(v/v)胎牛血清的rpmi1640培养基100μl；

1.4显微镜拍照与mtt呈色：培养24小时后，将96孔板放置于显微镜下观察细胞形态并拍摄，如图1所示，拍摄完后每孔加5mg/mlmtt溶液10μl，在37℃，5％(v/v)co2培养条件下继续培养4小时，然后加入dmso，至普通光学显微镜下观察发现formazan全部溶解；

1.5测量与计算：在570nm测定吸收值，ro31-8220不同浓度下对thap诱导细胞凋亡的抑制率为该浓度下细胞吸光度值比上对照孔的吸光值，再乘以100％，结果如图2所示。

根据图1和图2可知，在thap的作用下，ins-1细胞活力大大降低，显微镜下观察发现细胞数量急剧下降，而且细胞形态为圆形，而加入ro31-8220可以抑制thap诱导的细胞活力降低，可以明显改善ins-1的状态，而且随着ro31-8220浓度的增加，效果越好。

2、ro31-8220对thap诱导的内质网应激相关的mrna(bip、xbp1s、chop、atf4)抑制实验

在thap的作用下会诱导ins-1细胞产生内质网应激，从而引起内质网相关蛋白的mrna水平升高，进而导致ins-1细胞的凋亡，由之前实验得出ro31-8220在10μm浓度时抑制thap诱导的ins-1细胞凋亡效果最好，因此检测ro31-8220在10μm浓度下各个时间点对mrna抑制水平，从而确认ro31-8220的抑制效果。

实验步骤如下：

2.1接种ins-1细胞：用含10％(v/v)胎牛血清的rpmi1640培养基配成单个细胞悬液，以每孔100000个细胞接种到6孔细胞培养板，每孔接种体积2ml；

2.2培养ins-1细胞：在37℃，5％(v/v)co2培养条件下培养24小时；

2.3加入ro31-8220和thap：吸掉每个孔中的培养基，向各个孔加入2ml用10％(v/v)胎牛血清的rpmi1640培养基稀释成相应浓度的ro31-8220和thap，对照孔加入不含药物的10％(v/v)胎牛血清的rpmi1640培养基2ml；

2.4收集细胞总rna：6孔细胞培养板每孔加入1mltrizol试剂(ambion)，室温放置5分钟后，吸取上清液至1.5mleppendorf管；每管加0.2ml氯仿，震荡，室温孵育15分钟，4℃12000rpm离心15分钟，吸取上层液相转入另一个1.5mleppendorf管；加入0.5ml异丙醇，震荡，室温孵育10分钟，4℃12000rpm离心10分钟；吸掉上清，加入75％(v/v)乙醇1ml，洗涤沉淀，4℃12000rpm离心10分钟，吸掉上清；室温下晾干使之变透明；加入depc处理双蒸水20μl溶解rna，-80℃保存备用；紫外分光光度计检测260/280吸光度比值，计算rna浓度；

2.5将rna逆转录为cdna：反应体系：rna1mg，5×primescriptrtmastermix(takara)4μl，depc处理的三蒸水至总体积20μl。小心混匀后37℃15min，85℃5秒；

2.6实时荧光定量pcr检测各样品的内质网应激相关(bip、xbp1s、chop、atf4)rna水平：反应体系(10μl)：cdna模板1μl，qpcrmastermix(promega)5μl，正反引物0.4μl，depc处理的三蒸水3.2μl。混匀后，95℃10分钟预变性，95℃15秒，60℃1分钟(40个循环)。

表1各目标rna的正反引物

2.7计算：根据各样品的ct值运用2-δδcт法算出各样品相对于对照组的rna水平，如图3所示。

根据图3可知，thap的作用下会诱导ins-1细胞产生内质网应激，从而引起内质网相关蛋白的mrna(bip、xbp1s、chop、atf4)水平升高，加入10μm的ro31-8220可以抑制上述mrna的水平，而且随着时间的增加抑制效果越明显，到8h时基本抑制上述mrna的表达。

3、ro31-8220对thap诱导的内质网应激相关蛋白质(p-ire1α、chop)和硫氧还蛋白互作蛋白(txnip)表达抑制实验

在thap的作用下会诱导ins-1细胞产生内质网应激，从而引起内质网相关蛋白质表达水平升高，进而导致ins-1细胞的凋亡，因此检测ro31-8220在10μm浓度时对蛋白质表达的抑制水平，从而进一步确认ro31-8220的抑制效果，可以和mrna数据相互验证ro31-8220对由thap诱导的内质网应激的影响。

txnip在ins-1细胞中发挥着重要的作用，它可以介导ins-1细胞的内质网应激、诱导炎症反应以及促进细胞凋亡与自噬，txnip的过表达还可以抑制ins-1细胞胰岛素的分泌，因此检测ro31-8220在系列浓度梯度下对txnip蛋白质表达的抑制水平，从而确认ro31-8220的抑制效果，可以进一步明确ro31-8220对ins-1细胞功能的影响。

实验步骤如下：

3.1收集细胞总蛋白：ins-1细胞用ro31-8220和thap药物处理后，24h提蛋白：冷pbs洗细胞，6孔板每孔加入ripa裂解液(ripa裂解液(凯基生物)加入磷酸酶抑制剂(凯基生物)和蛋白酶抑制剂(凯基生物))每孔100μl，刮刀刮下收集于1.5mleppendorf管，4℃12000rcf离心15min，转移上清至新eppendorf管中。

3.2检测样品蛋白浓度：蛋白标准品用双蒸水稀释至0，0.0008，0.0016，0.0032，0.004，0.006，0.008mg/ml的梯度浓度；取蛋白标准品和蛋白样品各2.5μl加入到24孔板中，每孔加入1×g250工作液1.5ml，使每孔终体积为2.5ml，室温震荡3分钟，用酶标仪测定每孔570nm吸光；根据标准曲线计算出样品中的蛋白浓度。处理数据，样品加入相应体积的ripa裂解液和上样缓冲溶液使每个样品蛋白浓度一致。100℃变性5min，-20℃保存备用。

3.3蛋白免疫印迹检测梯度浓度ro31-8220对thap诱导的内质网应激相关蛋白质和txnip蛋白表达差异：10％sds聚丙烯酰胺凝胶的配置：按顺序加入各种试剂，配置10％的分离胶迅速在玻璃间隙灌注，流出灌注浓缩胶所需的时间(约梳子下方下缘的0.8cm)，迅速在分离胶上覆盖一层无水乙醇，待分离胶聚合后，倒去无水乙醇层，用滤纸吸干，继续灌注浓缩胶，插上梳子。电泳：接通电源，起始用80v恒压进行电泳，待染料前沿进入分离胶后，再改为120v，根据预染蛋白marker的分离程度和目标蛋白的分子量确定电泳时间，一般跑75min左右。

3.4转膜：从玻璃板中取出凝胶，剪切凝胶大小的pvdf膜，并在甲醇中浸泡1min，再用转移缓冲液(1*tris/glycinebuffer，biorad)浸泡5min。将凝胶，滤纸，pvdf膜都浸泡在转移液中，按以下顺序安装转膜装置：负极--棉垫--滤纸--凝胶--pvdf膜--滤纸--棉垫--正极，上述物品逐一叠放，准确对齐。将转膜装置置于转膜盒内，确认电极无误，加入转膜液至覆盖整个转膜装置，转膜盒及上方均用冰块覆盖，接通电源，100v恒压转膜70min左右，结束后，取出pvdf膜。

3.5蛋白封闭：将pvdf膜置于封闭液中，室温摇床浸泡1h，以封闭非特异性抗原。封闭后，tbs/tt室温摇床洗膜3次，每次5min接着孵育一抗。

3.6一抗杂交：将pvdf膜蛋白面向上置于小盒子内，加入含有β-actin(cellsignaling)p-ire1α(abcam)、chop(cellsignaling)和txnip(cellsignaling)一抗的tbs/t配置的5％(w/v)脱脂牛奶缓冲液，4℃摇床过夜。pbst室温摇床洗膜六次，每次5min。

3.7二抗杂交：将pvdf膜蛋白面向上置于小盒子内，加入含有二抗(兔抗或鼠抗，proteintech)的tbs/t配置的5％(w/v)脱脂牛奶缓冲液，室温摇床1小时。pbst室温摇床洗膜六次，每次5min。

3.8化学发光显影：按比例均匀加入ecl显影液a/b液(cst)，将pvdf膜浸泡在发光液中，反应2min。取出pvdf膜，置于暗盒中，暗室曝光，放置x光底片，曝光，取出显影，晾干胶片，记录，保存。如图4所示。

根据图4可知，一方面，在thap的诱导下会引起内质网相关蛋白质(p-ire1α、chop)表达水平升高，而ro31-8220可以呈浓度依赖的方式降低上述蛋白的表达；另一方面，在有或无thap的诱导下，ro31-8220均可以呈浓度依赖的方式降低txnip蛋白的表达。

实施例2

非选择性pkc酶抑制剂sotrastaurin抑制由毒胡萝卜素(thap)诱导的txnip的表达

txnip在ins-1细胞中发挥着重要的作用，它可以介导ins-1细胞的内质网应激、诱导炎症反应以及促进细胞凋亡与自噬，txnip的过表达还可以抑制ins-1细胞胰岛素的分泌，为了验证其他pkc抑制剂也有此作用，因此检测sotrastaurin在系列浓度梯度下对txnip蛋白质表达的抑制水平，从而确认pkc其他抑制剂的抑制效果，可以进一步明确pkc抑制剂对ins-1细胞功能的影响。

实验步骤如下：

1收集细胞总蛋白：ins-1细胞用sotrastaurin和thap药物处理后，24h提蛋白：冷pbs洗细胞，6孔板每孔加入ripa裂解液(ripa裂解液(凯基生物)加入磷酸酶抑制剂(凯基生物)和蛋白酶抑制剂(凯基生物))每孔100μl，刮刀刮下收集于1.5mleppendorf管，4℃12000rcf离心15min，转移上清至新eppendorf管中。

2检测样品蛋白浓度：蛋白标准品用双蒸水稀释至0，0.0008，0.0016，0.0032，0.004，0.006，0.008mg/ml的梯度浓度；取蛋白标准品和蛋白样品各2.5μl加入到24孔板中，每孔加入1×g250工作液1.5ml，使每孔终体积为2.5ml，室温震荡3分钟，用酶标仪测定每孔570nm吸光；根据标准曲线计算出样品中的蛋白浓度。处理数据，样品加入相应体积的ripa裂解液和上样缓冲溶液使每个样品蛋白浓度一致。100℃变性5min，-20℃保存备用。

3蛋白免疫印迹检测梯度浓度sotrastaurin对thap诱导的txnip蛋白表达差异：10％sds聚丙烯酰胺凝胶的配置：按顺序加入各种试剂，配置10％的分离胶迅速在玻璃间隙灌注，流出灌注浓缩胶所需的时间(约梳子下方下缘的0.8cm)，迅速在分离胶上覆盖一层无水乙醇，待分离胶聚合后，倒去无水乙醇层，用滤纸吸干，继续灌注浓缩胶，插上梳子。电泳：接通电源，起始用80v恒压进行电泳，待染料前沿进入分离胶后，再改为120v，根据预染蛋白marker的分离程度和目标蛋白的分子量确定电泳时间，一般跑75min左右。

4转膜：从玻璃板中取出凝胶，剪切凝胶大小的pvdf膜，并在甲醇中浸泡1min，再用转移缓冲液(1*tris/glycinebuffer，biorad)浸泡5min。将凝胶，滤纸，pvdf膜都浸泡在转移液中，按以下顺序安装转膜装置：负极--棉垫--滤纸--凝胶--pvdf膜--滤纸--棉垫--正极，上述物品逐一叠放，准确对齐。将转膜装置置于转膜盒内，确认电极无误，加入转膜液至覆盖整个转膜装置，转膜盒及上方均用冰块覆盖，接通电源，100v恒压转膜70min左右，结束后，取出pvdf膜。

5蛋白封闭：将pvdf膜置于封闭液中，室温摇床浸泡1h，以封闭非特异性抗原。封闭后，tbs/tt室温摇床洗膜3次，每次5min接着孵育一抗。

6一抗杂交：将pvdf膜蛋白面向上置于小盒子内，加入含有β-actin(cellsignaling)和txnip(cellsignaling)一抗的tbs/t配置的5％(w/v)脱脂牛奶缓冲液，4℃摇床过夜。pbst室温摇床洗膜六次，每次5min。

7二抗杂交：将pvdf膜蛋白面向上置于小盒子内，加入含有二抗(兔抗或鼠抗，proteintech)的tbs/t配置的5％(w/v)脱脂牛奶缓冲液，室温摇床1小时。pbst室温摇床洗膜六次，每次5min。

8化学发光显影：按比例均匀加入ecl显影液a/b液(cst)，将pvdf膜浸泡在发光液中，反应2min。取出pvdf膜，置于暗盒中，暗室曝光，放置x光底片，曝光，取出显影，晾干胶片，记录，保存。如图5所示。

根据图5可知，sotrastaurin可以呈浓度依赖的方式降低由thap诱导的txnip蛋白的表达。

以上所述仅为本发明的具体实施方式，不是全部的实施方式，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。

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<110>南方医科大学

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