丙酮酸脱氢酶激酶抑制剂在治疗射血分数保留型心力衰竭中的应用的制作方法

1.本发明属于生物医药技术领域，具体而言，涉及丙酮酸脱氢酶激酶抑制剂在治疗射血分数保留型心力衰竭中的应用。


背景技术：

2.射血分数保留型心力衰竭(hfpef)是指左心室射血分数(lvef)≥50％的心力衰竭，其特点是舒张功能障碍和射血分数的保留。hfpef占所有心力衰竭病例的一半，并与多种合并症有关，包括糖尿病、高血压和限制性心肌病。在hfpef中，慢性全身性炎症和代谢紊乱不仅影响心肌，还影响其他器官，如肾脏、肺和骨骼肌等。hfpef的病理生理机制复杂，一直是心力衰竭中的治疗难点。
3.针对hfpef的药物治疗常用药物主要包括β受体阻滞剂、血管紧张素转换酶抑制剂(acei)或血管紧张素受体/脑啡肽酶抑制剂(arni)、盐皮质激素受体拮抗剂(mra)等有效治疗射血分数降低型心力衰竭(hfref)的药物。其中，
4.(1)β受体阻滞剂可以有效降低患者的心率，但是在一部分舒张功能不全患者中使用β受体阻滞剂治疗并进行研究，发现患者bnp水平较高，且出现了非预期的心衰症状恶化。虽然降低心率对防止心房颤动患者心室率过高，预防快速性心律失常，及治疗心绞痛症状有益，但其对长期疗效的影响并不确定。
5.(2)acei可减少血管紧张素ⅱ的生成，抑制血管紧张素转化酶，使血管紧张素ⅱ的生成减少，并减少醛固酮分泌，使水钠潴留减轻。arni具有血管紧张素受体阻断和利钠肽系统激活的双重作用，具有排钠、利尿减轻容量负荷和抗心肌纤维化的作用，然而在其治疗hfpef的临床研究中，acei/arni并没有显著减少hfpef患者的死亡和心衰总住院的复合终点。
6.(3)mra药物在hfref中具有明确的作用，但在hfpef中效果较差，可能是因为随着lvef的增加，raas的病理生理作用不够显著。
7.2022esc心衰指南和2022aha/acc/hfsa指南提出，hfpef患者根据需要使用利尿剂等缓解症状，并将钠-葡萄糖协同转运蛋白2抑制剂(sglt2i)作为2a级推荐。在emperor-preserved试验中，sglt2i恩格列净降低了lvef》40％的hf患者复合cv死亡或hf总住院的风险。在soloist-whf(索格列净对2型糖尿病患者心力衰竭恶化的影响)试验中，sglt2和sglt1双重抑制剂索格列净减少了糖尿病患者和hf恶化(hfref和hfpef)的cv死亡和hf住院的主要终点。达格列净deliver研究也进一步阐释sglt2i使hfpef的患者获益。但在这些临床试验中，纳入的患者中只有部分患者射血分数≥50％，且随着lvef的升高，药物降低死亡率的作用减弱，可见sglt2i只对部分hfpef患者有效。因此，探索更为安全有效的能够缓解hfpef的药物至关重要。
8.基于此，提出本发明。


技术实现要素：

9.本发明首先涉及丙酮酸脱氢酶激酶(pdk4)抑制剂二氯乙酸钠(dca)在制备治疗和/或预防射血分数保留型心力衰竭的药物和/或药物组合物中的应用。
10.进一步的，所述的药物为：经胃肠消化道道给药的药物、经静脉注射给药的药物、经皮下包埋给药方式给药的药物，优选为经胃肠消化道给药的药物。
11.进一步的，所述的药物和/或药物组合物中包含，治疗有效量的二氯乙酸钠(dca)，以及必要的药用辅料。
12.发明人通过使用动物模型探究hfpef的病理机制，发现能够治疗hfpef的新药物丙酮酸脱氢酶激酶(pdk4)抑制剂dca，具体的，丙酮酸结合位点是pdks的活性调节位点。在生理状态下，高浓度的丙酮酸进入pdks上丙酮酸结合位点，下调pdks活性，促进氧化磷酸化的进程。丙酮酸脱氢酶激酶(pdk4)是葡萄糖氧化过程中的关键酶，可以使丙酮酸脱氢酶发生磷酸化而失活，抑制丙酮酸进入线粒体发生氧化脱羧反应，从而抑制葡萄糖氧化。二氯乙酸钠(dca)是pdk4抑制剂，可促进葡萄糖的氧化反应。
13.本发明的有益效果在于，在本发明中，申请人首次报道了丙酮酸脱氢酶激酶(pdk4)抑制剂dca对射血分数保留型心力衰竭的治疗作用。
附图说明
14.图1、pdk4抑制剂二氯乙酸钠(dca)对小鼠的射血分数保留型心力衰竭模型的治疗效果。
15.图2、dca化合物结构式。
16.图3、模型小鼠治疗前后的心脏脂肪组织病理染色(he染色)结果图。
具体实施方式
17.生化试剂及试剂盒
18.表1、生化试剂及试剂盒名称及供应商
[0019][0020][0021]
实验仪器设备
[0022]
表2、实验仪器设备名称及供应商
[0023][0024]
实验动物
[0025]
雄性野生型小鼠(c57bl/6j)均购自北京华阜康生物科技股份有限公司。所有动物均在北京市心肺血管疾病研究所spf级环境动物房进行饲养繁殖。野生小鼠需为达到10-12周龄，体重在25-30g左右的雄性小鼠。所有实验操作均根据nih与1996年制定的《实验动物管理及使用指南》和首都医科大学实验动物管理委员会规定的实验流程进行。所有实验动物按照随机方法进行分组。
[0026]
动物表型检测
[0027]
脉搏式尾套法血压测量
[0028]
使用脉搏式尾套法无创血压测量系统(上海奥尔科特生物科技有限公司，中国)，小鼠在标准化动物房内，打开脉博式尾套测压系统，完成定标后，将小鼠放进测压专用笼，在恒温毯(37℃)上放置5～10min，待小鼠状态稳定后，通过尾部脉搏感受器感受小鼠尾部脉搏，待脉搏稳定后，开始测压。在测量过程中，可根据小鼠状态适当调整恒温毯温度和测压次数，并记录bp值。最后通过仪器读取bp值(≥6次)，去掉最高值和最低值，取平均值作为该小鼠的最后bp值。
[0029]
腹腔注射葡萄糖耐量实验
[0030]
小鼠空腹12h后，通过腹腔注射葡萄糖(2g/kg溶于无菌水)进行葡萄糖耐量试验。在注射前和注射后15、30、60、90、120分钟，通过尾静脉取血法用血糖仪测定血糖水平(mmol/l)。
[0031]
小动物超声
[0032]
在hfpef模型构建的第0、10周和给药5周后，使用小动物超声仪vevo2100高分辨率成像仪器(vevo2100；visual sonics)进行心脏超声数据采集。过程为：首先使用异氟烷气体(10％)麻醉小鼠，之后置于超声金属板上，采用5％的异氟烷维持麻醉状态，使用脱毛膏祛除小鼠胸部毛发，上面涂耦合剂，使用超声探头采集小鼠心脏左室流出道m超，通过心室
水平的短轴m超模式扫描获取lvef和其他收缩功能指标；使用脉冲波和组织多普勒成像在二尖瓣水平测量舒张功能，获得麻醉小鼠的心尖四腔视图，在控制体温的条件下采集超声心动图，将异氟烷降至1.0-1.5％，并进行调整以保持心率在400-500次/min范围内。之后通过分析软件计算左心室舒张末期内径(lvdd)、左心室收缩末期内径(lvds)、舒张末期室间隔厚度(ivsd)、左心室舒张末期后壁厚度(lvpwd)、左心室短轴缩短分数(fs)、左室射血分数(lvef)、舒张早期通过二尖瓣的峰值血流速度(e波)、舒张晚期心房收缩引起的峰值血流速度(a波)、等容舒张时间(ivrt)、二尖瓣环舒张早期心肌舒张速度峰值(e’波)和充盈早期减速时间(edt)。所有参数均至少测量3次，并给出平均值。
[0033]
实施例1、射血分数保留型心力衰竭模型(hfpef“two-hit”小鼠模型)的构建
[0034]
将8周-12周的雄性c57bl/6j小鼠随机分为两组，置于动物室饲喂，维持12小时的光/暗循环，可以自由获得食物和水。
[0035]
一组为对照组(n＝12)：给予普通饮食。
[0036]
一组为hfpef组(n＝24)：给予高脂饮食(d12492)，将l-name以0.5g/l浓度溶于饮水中。
[0037]
对构建hfpef模型的表型评价方案为：
[0038]
1.在喂养第0、10周时，对两组小鼠进行体重测量。
[0039]
2.在喂养第0、10周时，对两组小鼠进行小动物心脏超声，测量心脏射血分数情况及左心室舒张功能障碍程度等心功能情况。
[0040]
3.在喂养第0、10周时，对两组小鼠进行脉搏式尾套法血压测量，测量血压变化情况。
[0041]
4.在喂养第0、10周时，对两组小鼠进行腹腔注射葡萄糖耐量实验，测量糖耐受情况。
[0042]
在喂养第10周时，可以观察到：
[0043]
①
hfpef组体重较对照组明显增加，呈现肥胖状态；
[0044]
②
hfpef组左室射血分数≥50％，即存在射血分数保留；hfpef组e/e’≥40，说明存在左室舒张功能障碍；
[0045]
③
hfpef组收缩压≥130mmhg，即存在高血压；
[0046]
④
hfpef组较对照组出现葡萄糖不耐受。以上说明模型构建成功。
[0047]
实施例2、给予pdk4抑制剂(dca)对射血分数保留型心力衰竭的治疗效果
[0048]
丙酮酸脱氢酶激酶(pdk4)抑制剂为二氯乙酸钠(dca)，订购自abmole bioscience(中国)，货号m6656。
[0049]
使用如实施例1构建成功的hfpef小鼠模型，将上述持续喂养10周的hfpef组小鼠随机分为两组，
[0050]
(1)hfpef组(n＝12)：继续喂高脂饮食(d12492)，将l-name以0.5g/l浓度溶于饮水中。
[0051]
(2)dca治疗组(n＝12)：继续喂高脂饮食(d12492)，将l-name以0.5g/l浓度溶于饮水中，同时dca(拌于高脂饮食饲料中)以100mg/kg/d剂量口服给药。
[0052]
持续5周后检测治疗效果。
[0053]
给药观察指标包括：
[0054]
1.给药5周后，对小鼠进行小动物体成分分析，测量总体重、瘦体重(去脂体重)、脂肪含量变化情况。
[0055]
2.给药5周后，对小鼠进行小动物心脏超声，测量心脏射血分数情况、左心室舒张功能障碍程度等心功能情况。
[0056]
3.给药5周后，对小鼠进行脉搏式尾套法血压测量，测量血压变化情况。
[0057]
4.给药5周后，对小鼠进行腹腔注射葡萄糖耐量实验，测量糖耐受情况。
[0058]
检测指标中，总体重分成脂肪和非脂肪两种成分。前者称为脂体重(或称肥体重)，后者称为瘦体重(或称去脂体重)，本实验检测瘦体重指标。
[0059]
观察终点：
[0060]
给药5周后，收集所有小鼠心脏，称取心脏重量并测量小鼠胫骨长度，收取肺组织以称取干湿重来检测肺淤血程度；收取白色脂肪组织做病理染色(he染色)测脂肪细胞大小变化。
[0061]
结果显示，dca治疗后hfpef小鼠的典型表型显著改善，具体为：
[0062]
(1)用dca治疗5周后的hfpef小鼠体重显著下降(图1a)；
[0063]
(2)心脏重量与胫骨长度的比值(hw/tl)显著降低(图1b)；
[0064]
(3)瘦体重(去脂体重)和脂肪含量的比例明显改善(图1c、d)；
[0065]
(4)心脏超声结果显示，control组、hfpef组、dca治疗组三组小鼠的射血分数(lvef)均处于正常水平(图1e)，与hfpef组相比，dca治疗组小鼠舒张功能恢复至正常(e/e’显著降低)，舒张末期室间隔厚度(ivs，d)显著下降(图1f，g)。同时还观察到，dca治疗后小鼠收缩压(sbp)恢复至正常水平(图1h)；
[0066]
(5)肺重量比(湿重/干重)有下降趋势(图1i)；
[0067]
(6)葡萄糖耐量障碍明显改善，恢复至正常(图1j)。
[0068]
(7)脂肪he染色(200倍镜下)显示dca治疗后脂肪细胞大小明显减小(图3a-d，其中a为control组，b为hfpef组，c为dca治疗组，d为定量结果)。
[0069]
综上可见，口服二氯乙酸钠(dca)可以显著改善hfpef模型的临床症状。
[0070]
最后需要说明的是，以上实施例仅用作帮助本领域技术人员理解本发明技术方案的实质，不用于限定本发明的保护范围。

技术特征：
1.丙酮酸脱氢酶激酶(pdk4)抑制剂二氯乙酸钠(dca)在制备治疗和/或预防射血分数保留型心力衰竭的药物和/或药物组合物中的应用。2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述的药物为：经胃肠消化道道给药的药物、经静脉注射给药的药物、经皮下包埋给药方式给药的药物，优选为经胃肠消化道给药的药物。3.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于，所述的药物和/或药物组合物中包含，治疗有效量的二氯乙酸钠(dca)，必要的药用辅料。

技术总结
本发明涉及丙酮酸脱氢酶激酶(PDK4)抑制剂二氯乙酸钠(DCA)在治疗射血分数保留型心力衰竭中的应用。所述的应用具体为：通过口服给药的方式施用丙酮酸脱氢酶激酶(PDK4)抑制剂二氯乙酸钠(DCA)，对射血分数保留型心力衰竭进行预防和/或治疗。进行预防和/或治疗。进行预防和/或治疗。


技术研发人员：李玉琳 杨洁
受保护的技术使用者：北京市心肺血管疾病研究所
技术研发日：2023.06.12
技术公布日：2023/8/13