一种神经氨酸酶2抑制剂及其应用

本发明属于生物医药，涉及神经氨酸酶2(neu2)是糖尿病血管糖萼损伤的一个关键靶点以及一种褐藻来源的神经氨酸酶2抑制剂及其制备方法与应用，具体可应用于预防和治疗糖尿病血管糖萼损伤和糖尿病血管并发症。

背景技术：

1、糖尿病是严重影响人类的生命及健康水平的重大疾病之一，在我国发病率呈逐年上升。根据美国糖尿病学会和世界卫生组织标准的加权诊断，截止到2017年，中国成年人糖尿病患病率达到了11.2％。由于病因不清，病情迁延不愈难以有效控制，进而导致糖尿病血管病变引起的合并症如动脉粥样硬化症、高血压及视网膜、肾、心脏等合并症高发，这是糖尿病致死的首要原因。

2、血管内皮是血管的第一道防线，内皮直接与血液接触，感受血流动力和各种物质的变化，并通过内皮生理屏障功能和分泌一系列血管活性物质如一氧化氮(no)、前列环素(pgi2)、内皮素(et-1)等，保护血管生理功能和内环境的稳定。血管内皮损伤和功能障碍是血管系统疾病发生和发展的主要原因。

3、血管内皮细胞腔侧表面覆盖着一层由多糖和跨膜蛋白组成的糖萼，构成了血管内皮屏障[7]。内皮细胞膜核心蛋白与一条或多条糖胺聚糖(gags)链通过共价键结合而成的蛋白聚糖(pgs)构成了糖萼骨架结构。核心蛋白包括跨膜多配体蛋白聚糖(syndecan)家族和锚定在内皮细胞膜上的磷脂酰肌醇蛋白聚糖(glypican)等。糖萼gags包括硫酸乙酰肝素(hs)、硫酸软骨素(cs)和透明质酸(ha)等，其中hs约占50％～90％。生理情况下，糖萼构成内皮细胞表面海绵状保护层，血浆可溶性成分(如白蛋白)填充于糖萼“孔隙”中，组成内皮细胞表层。ha和hs都参与了内皮糖萼的完整性及功能，其中hs位于糖萼外层，主要维持其结构，而ha和cs位于靠近内层，有助于维持糖萼的通透性。

4、糖萼作为内皮细胞表层的骨架结构，是整合剪切应力、细胞因子、化学因子等信号传导的关键平台，是血管内皮功能的关键调控者，是血管内外液体平衡调控的关键环节。糖萼作为血流剪切应力的“传感器”，能够减弱或抵消血流对内皮表面的剪切应力减弱至理论上可忽略的程度。选择性降解某些糖萼成分(如hs或ha)或者沉默某些特定基因(如glypican-1)能够抑制剪切应力引起的内皮细胞enos活化以及no的生成。负电性的内皮糖萼与吸附的血浆蛋白位于血液和内皮细胞之间，构成了血管壁的天然选择性通透屏障，限制了白细胞、血小板和红细胞与内皮细胞的接触。糖萼gags链形成的非均相表面为大量血源性分子的停泊提供了可能，高度负荷电性的硫酸基团的存在使得蛋白聚糖能够结合多种生长因子、细胞因子、细胞活素包括fgf、tgf等，将它们隔离在细胞表层胞外基质中，并有利于这些活性因子在受到外部刺激时快速释放并发挥细胞功能调节作用。

5、生理状态下，糖萼维持着合成与降解的动态平衡。糖萼结构的破坏会对其功能产生极大影响，糖萼降解引起白细胞黏附及血栓形成。在维持糖萼稳态过程中参与糖萼合成与降解的酶起到了关键作用。糖尿病人在持续高血糖状态会引起内皮糖萼损伤，导致糖萼硫酸乙酰肝素和透明质酸等糖胺聚糖降低。研究发现，糖尿病患者糖萼减少50％，导致血管通透性增高，促进白细胞黏附和活性氧产生，降低no合成，并引起血管内皮功能的进一步恶化。因此保护血管内皮糖萼的完整性是防治糖尿病血管并发症的重要途径。

6、神经氨酸酶，也称为唾液酸酶(neus)，是一种酶家族，通过从内源性糖缀合物中去除唾液酸来调节细胞表面的唾液酸表达。末端唾液酸可以促进内皮屏障的完整性。神经氨酸酶是一个大家族，存在于许多生物中，包括病毒、细菌、真菌、原生动物、鸟类和哺乳动物。神经氨酸酶存在于许多哺乳动物器官。神经氨酸酶2(neu2)neu2是一种可溶性蛋白，存在于细胞质和质膜中，参与成肌细胞和神经元的分化；neu3是一种完整的膜蛋白，定位于质膜、内溶酶体膜和溶酶体膜的小凹微区；neu4定位于溶酶体、线粒体或内质网。neu3和neu4参与神经元分化、凋亡和粘附。

7、本发明首次公开了神经氨酸酶2(neu2)是糖萼降解的一个关键靶点。褐藻多糖硫酸酯能够靶向神经氨酸酶2，与神经氨酸酶互作并且可有效抑制神经氨酸酶2活性，从而抑制糖尿病血管糖萼降解，保护血管内皮糖萼功能。

技术实现思路

1、本发明的目的之一是公开了神经氨酸酶2(neu2)是糖萼降解的一个关键靶点，目的之二是提供一种神经氨酸酶2抑制剂，具体可应用于预防和治疗糖尿病血管糖萼损伤和糖尿病血管并发症。细胞实验和动物实验表明，褐藻多糖硫酸酯可以减少糖尿病细胞/血管内皮糖萼脱落。

2、所述的神经氨酸酶2抑制剂为来源于褐藻的褐藻多糖硫酸酯，其主要组成单糖为岩藻糖，岩藻糖含量在30％-45％之间，水解硫酸基含量在25-45％之间，糖醛酸含量在0％-5％之间，分子量在2-200kd之间。

3、所述的褐藻多糖来源于海洋褐藻，海洋褐藻包括海带、裙带菜、马尾藻、墨角藻、泡叶藻、昆布、枝管藻、鼠尾藻、羊栖菜等中的一种或多种。其主要制备方法为褐藻采用水提,经过滤醇沉得到粗多糖,粗多糖重新溶于水后,加入mgcl2至0.05mol/l，并加入乙醇至浓度为20％，搅拌，离心去除沉淀，上清继续加入乙醇至终浓度为70-75％，收集沉淀干燥，干燥后的样品继续溶于水，经deae-sepharose cl-6b柱色谱分离，收集1mol/lnacl洗脱组分，脱盐干燥得到褐藻多糖硫酸酯lwmf。

4、所述的褐藻多糖具有神经氨酸酶2抑制活性。

5、所述的褐藻多糖抑制神经氨酸酶2可以用于治疗和预防糖尿病血管糖萼损伤。

6、所述预防和治疗糖尿病血管糖萼损伤相关症状/疾病的药品、保健品、食品及生物材料中可添加药学及生物学上可接受的载体或辅料。

技术特征：

1.神经氨酸酶2作为药物靶点在筛选糖尿病血管内皮糖萼损伤保护药物中的应用。

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述药物是抑制所述神经氨酸酶2的表达水平的药物。

3.一种权利要求1所述的褐藻来源的神经氨酸酶2抑制剂，其特征在于：所述的神经氨酸酶2抑制剂为褐藻多糖硫酸酯。

4.根据权利要求3所述的褐藻来源的神经氨酸酶2抑制剂，其特征在于：所述的褐藻多糖硫酸酯来源于褐藻，其主要组成单糖为岩藻糖；其岩藻糖含量在30％-45％之间，水解硫酸基含量在25-45％之间，糖醛酸含量在0％-5％之间，分子量2-200kd。

5.根据权利要求3或4所述的褐藻来源的神经氨酸酶2抑制剂，其特征在于：所述的褐藻多糖硫酸酯来源于海洋褐藻门中的一种或多种褐藻。

6.根据权利3所述的褐藻来源的神经氨酸酶2抑制剂，其特征在于：褐藻多糖硫酸酯通过抑制神经氨酸酶2治疗和预防糖尿病血管糖萼损伤。

7.根据权利要求6所述的褐藻来源的神经氨酸酶2抑制剂，其特征在于：所述预防和治疗或改善糖尿病血管糖萼损伤相关症状/疾病的药品、保健品、食品及生物材料中可添加药学及生物学上可接受的载体或辅料。

技术总结
本发明属于生物医药技术领域，涉及神经氨酸酶2作为药物靶点在筛选糖尿病血管内皮糖萼损伤保护的药物中的应用以及一种神经氨酸酶2抑制剂及其制备方法与应用。本发明公开了神经氨酸酶2(NEU2)是调控糖尿病血管糖萼降解的一个关键靶点。褐藻多糖硫酸酯与神经氨酸酶2(NEU2)存在相互作用并且具有神经氨酸酶抑制活性。此外，褐藻多糖硫酸酯可以下调糖尿病小鼠肾脏神经氨酸酶2表达并且减轻糖尿病小鼠主动脉/肾脏糖萼脱落。本发明的褐藻多糖硫酸酯可用于制备神经氨酸酶2抑制剂并且可用于制备防治糖尿病血管糖萼损伤及糖尿病血管并发症的药物，具有良好的开发利用价值。

技术研发人员：张全斌,李志,吴宁,耿丽华,王晶,岳洋
受保护的技术使用者：中国科学院海洋研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15