虾青素在制备防治非酒精性脂肪性肝病药物中的应用

虾青素在制备防治非酒精性脂肪性肝病药物中的应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及虾青素在制备防治非酒精性脂肪性肝病药物中的应用，更具体地说， 本发明涉及虾青素在制备抑制非酒精性脂肪性肝中促进Nrf-2、HM0X-1、S0D-1表达的药物 中的应用。
【背景技术】
[0002] 肝脏是糖脂代谢的一个重要器官，近年来众多研究表明，脂代谢紊乱在2型糖尿 病发生发展中起着重要作用。当肝细胞受损或者功能发生障碍时，肝细胞合成脂蛋白减少， 导致脂蛋白无法转运脂类物质而发生运输受阻，最终导致脂肪堆积并出现严重的脂代谢紊 乱。有调查研究显示，2型糖尿病患者大多数都患有脂肪肝，而在慢性肝病中尤其是在脂肪 肝的患者里，2型糖尿病的发病率明显增加且空腹血糖较高，两者关系密切，互为因果。临床 上，针对两者疾病同时存在的情况，治疗往往是统筹兼顾，降低血糖时要兼顾治疗慢性肝脏 疾病，改善肝功能则明显有利于血糖控制。
[0003]糖尿病肝脏损害最初的主要病理表现为肝细胞脂肪病变，肝脂肪病变亦可逐步演 变成非酒精性脂肪性肝炎、肝纤维化、肝硬化等，这统称为非酒精性脂肪性肝病（NAFLD)。 NAFLD是代谢综合征在肝脏的一个重要表现，NAFLD在全球的发病率为20% -30%，也是各 种慢性肝病的重要原因。非酒精性脂肪性肝病的发生发展可以由"二次打击"或"多重打击" 的假说来解释。"第一次打击"是胰岛素抵抗和脂肪代谢障碍，胰岛素抵抗时发生高胰岛素 血症，高胰岛素血症能促进肝脏脂肪合成，增加游离脂肪酸分泌，减少游离脂肪酸氧化，以 及减少极低密度脂蛋白生成，最终导致脂肪肝的形成。"第二次打击"是在脂肪肝的基础上， 肝细胞进一步损伤发生炎症甚至纤维化。一系列的独立因素如促炎因子、脂肪细胞因子、线 粒体功能障碍、氧化应激及脂质过氧化因子都能促发"第二次打击"。有报道指出胰岛素抵 抗和肥胖都能增加肝脏甘油三酯的聚集并促进肝脂肪合成，胰岛素抵抗被认为是非酒精性 脂肪性肝病重要的因素之一，但其具体的病理生理机制尚未完全阐释和说明。
[0004] 肝脏是胰岛素作用的主要靶器官之一，正常状况下脂肪代谢过程在肝脏中保持 着动态平衡，当发生脂类代谢紊乱时，肝细胞涌入大量的脂肪，导致脂肪酸在肝内增加，并 最终发生肝脏脂质沉积和脂肪肝。许多促炎趋化因子和细胞因子如单核细胞趋化蛋白 (MCP-1)、肿瘤坏死因子（TNF-α)、白细胞介素（IL)-l、白细胞介素（IL)-6在非酒精性脂肪 性肝病的发病机制中也发挥了一定的作用，有研究报道TNF-α、IL-1、IL-6能破坏胰岛素 信号通路，促进胰岛素抵抗和糖脂代谢紊乱的发生，从而加重脂肪性肝病。
[0005]氧化应激相关的脂代谢紊乱是最近研究的焦点，有研究显示，高脂饮食会导致脂 质过氧化应激的发生并减弱肝脏的抗氧化功能，最终导致肝脏脂肪病变。脂质沉积和氧化 应激反应是导致非酒精性脂肪性肝病发生发展中最重要的两个因素。目前对于脂肪性肝病 的治疗是基于对其发病机制的了解，主要是减轻体重以改善胰岛素抵抗，并降低脂质浓度 和减少氧化应激与炎症的发生。所以积极预防和治疗脂代谢紊乱成为糖尿病及其并发症防 治的重要环节，对于一旦发现的糖脂异常，除了进行必要的生活方式调节外，还需要做进一 步的药物预防治疗。
[0006] 现如今全球都在研究和开发疗效好而且毒副作用小，甚至无毒副作用的天然抗脂 代谢紊乱药物，自上世纪60年代初以来，具有巨大开发潜力的海洋生物资源一直是医药 界关注的焦点，寻找新的海洋生物资源现已成为天然药物研究的一个重要目标。虾青素 (astaxanthin，ASX)全称为3,3'-二羟基-β胡萝卜素_4,4'-酮，是一种红色类胡萝 卜素，广泛分布在海洋细菌，藻类，甲壳类和鱼类中，已经有不少文献报道虾青素在抗氧化、 抗炎症、抗癌、抗幽门螺杆菌（HP)感染和抗紫外灯过程中显示出强大的作用，且少有毒副 作用。
[0007] 越来越多的研究结果表明：虾青素在保护胰岛β细胞功能，改善胰岛素抵抗防治 糖尿病方面有相当的药用价值。ZhangΜ等人采用四氯化碳建立肝纤维化模型，分别用20， 40,80mg/kg剂量对大鼠进行虾青素治疗，实验观察到虾青素能明显减轻肝纤维化的病理改 变，也能抑制NF-kb和TGF-β的表达量，从而减少肝星状细胞的激活和细胞外基质的生成， 尤其是用大剂量的奸青素干预，肝纤维化改善程度越大。BhuvaneswariS发现奸青素的抗 氧化性和抗炎作用能有效减少肝细胞内质网氧化应激的发生，阻止并延缓炎症导致的慢性 症状。
[0008]NAFLD病因复杂，其发生发展与胰岛素抵抗，脂肪代谢紊乱，肥胖，氧化应激及密切 相关，但其之间的关系以及NAFELD发生发展的分子机制仍不清楚。临床上，首先预防和纠 正血脂代谢紊乱，无论是对糖尿病的一级预防还是早期治疗都有积极意义。

【发明内容】

[0009] 现有技术中，还没有药物用于在抑制非酒精性脂肪性肝中促进Nrf-2、HM0X-1、 S0D-1表达，此处Nrf-2是指核因子E2相关因子，HM0X-1是血红素加氧酶-1，S0D-1是超 氧化物歧化酶-1。本发明人建立经典的由高脂喂养引起的脂代谢紊乱动物模型，观察虾青 素对高脂喂养大鼠血糖和血脂的影响，以及虾青素对该大鼠肝脏脂肪变性及功能障碍是否 有所改善作用时，惊喜地发现虾青素能够在抑制非酒精性脂肪性肝时促进Nrf-2、HM0X-1、 S0D-1的表达，从而完成了本发明。
[0010] 肝内脂肪沉积在胰岛素抵抗和糖尿病脂代谢紊乱的发病机制中起着关键作用，2 型糖尿病患者常伴有游离脂肪酸和甘油三酯等浓度增高，有研究显示游离脂肪酸可直接促 进肝脏脂质合成和糖异生增加，诱导胰岛素抵抗，而且脂质过氧化会加重肝脏脂肪变，产生 非酒精性脂肪性肝炎，甚至肝纤维化。所以早期干预脂肪肝，对预防和治疗2型糖尿病及其 并发症具有重要的临床意义。
[0011] 有报道指出虾青素能跨越细胞膜、线粒体膜以及目标组织的核膜，并稳定这些膜 的结构，减少或者防止脂质的过度氧化。MayumiIkeuchi等人观察虾青素对高脂饮食的肥 胖小鼠的影响，结果发现即便是给予高脂饮食，虾青素也能抑制体重的增加并抑制脂肪的 增加，另外，虾青素也减少了肝脏的重量，血清甘油三酯和总胆固醇浓度也显著降低。本研 究实验在糖尿病发病前对大鼠进行高脂饲养后，发现未干预组大鼠糖耐量有所降低，肝脏 发生大量的脂肪聚集并出现大面积的脂肪空泡病变，血清HDL水平明显下降，血清TG和TC 浓度明显增加。用虾青素预防干预4周后，发现干预组大鼠较未干预组大鼠的糖耐量有所 升高，肝脂肪空泡面积和数量均减少，血清HDL浓度明显升高，TG和TCH浓度明显降低，说 明虾青素能明显改善糖耐量和大鼠的血脂水平，改善脂代谢紊乱。
[0012] 研究表明高脂饮食是导致氧化应激的一个关键因素。而肝脏脂肪变的另一个重要 原因是脂质的过氧化障碍，脂质过氧化增加时往往也影响脂蛋白的合成和脂肪酸的氧化利 用，从而导致脂肪合成增多并堆积于肝细胞造成脂肪肝。核转录因子（Nrf-2)信号通路是 细胞抗氧化反应的重要过程之一，在肝脏里广泛表达。Nrf-2是维持细胞内氧化还原平衡的 重要转录因子，具有抗氧化应激的作用，高脂状态下，Nrf-2表达水平明显下降，而且S0D-1 和HM0X-1也被显著抑制。Nrf-2可上调下游靶基因超氧化物歧化酶S0D-1和血红素加氧酶 HM0X-1的表达量，防御氧化从而保护细胞免受损伤。YueYang等人对糖尿病小鼠先高脂喂 养成非酒精性脂肪性肝炎疾病模型，用不同剂量的虾青素对小鼠进行干预12周，结果发现 小鼠血清谷丙转氨酶和谷草转氨酶浓度，以及炎症因子浓度显著下降，内源性抗氧化系统 成分之一的Nrf-2及其下调基因的表达量也减少，干预剂量与治疗效果成正比。同样有项 研究将2型糖尿病患者作为受试对象发现虾青素能有效抑制脂质过氧化标记物表达水平， 显著减少氧化应激。本实验观察到不仅在糖尿病发病前预防性干预期间，大鼠肝脏Nrf-2 及其下游基因S0D-1和HM0X-1的表达量增加，提示虾青素能显著抑制脂质的过氧化应激， 改善肝脏的抗氧化功能，保护肝脏免受损，进而也阻止了肝脂肪病变的发生发展。
[0013] 本发明所涉及的虾青素（astaxanthin)，又名虾黄质、龙虾壳色素，是一种类胡萝 卜素，也是类胡萝卜素合成的最高级别产物，呈深粉红色，化学结构类似于胡萝卜素。 而β-胡萝卜素、叶黄素、角黄素、番茄红素等都是类胡萝卜素合成的中间产物，因此在自 然界，虾青素具有最强的抗氧化性。广泛存在于生物界，特别是虾、蟹、鱼、藻体、酵母和鸟类 的羽毛中含量较高，是海洋生物体内主要的类胡萝卜素之一。
[0014] 虾青素化学名称：3,3'-二羟基-4W-二酮基β-胡萝卜素，色素Aj067-69 CASNo:472-61-7,分子式C40H5204,分子量为596. 86。由于两端的羟基（-0H)旋光性原因， 虾青素具有3S-3'S、3R-3^S、3R-3^R(也称为左旋、内消旋、右旋）这3种异构型态，其 中人工合成虾青素为3种结构虾青素的混合物（左旋占25%、右旋占25%，内消旋50%左 右），极少抗氧化活性，与鲑鱼等养殖生物体内的虾青素（以反式结构--3S-3S型为主） 截然不同.酵母菌源的虾青素是100%右旋（3R-3'R)，有部分抗氧化活性；上述两种来源 虾青素主要用在非食用动物和物资的着色上。只有藻源的虾青素是100%左旋（3S-3'S) 结构，具有最强的生物学活性。
【附图说明】
[0015] 图1:本发明实施例1的实验流程图。
[0016] 图2:本发明实施例1中各组大鼠肝组织Nrf-2、HM0X-1、S0D-1蛋白表达条带分析 图。
[0017] 图3 :本发明实施例1中各组大鼠肝脏Nrf-2蛋白表达量的变化（E组和B组比较， *P< 0· 05;D组和C组比较，*P< 0· 05)。
[0018] 图4 :本发明实施例1中本发明实施例1中各组大鼠肝脏HM0X-1蛋白表达量的变 化（E组和B组比较，*P< 0. 05 ;D组和C组比较，*P< 0. 05)。
[0019] 图5 :本发明实施例1中各组大鼠肝脏S0D-1表达量的变化（E组和B组比较，*P < 0. 05;D组和C组比较，*P< 0. 05)。