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雪莲黄酮胶囊对高原缺氧诱导小鼠心肌损伤的保护作用研究

张朋朋 李琳 石志群 何蕾 马慧萍

崔俐俊, 陈嫣婷, 费永和, 陈静. 中外药品应急审批制度对比研究[J]. 药学实践与服务, 2024, 42(8): 359-364. doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202310015
引用本文: 张朋朋, 李琳, 石志群, 何蕾, 马慧萍. 雪莲黄酮胶囊对高原缺氧诱导小鼠心肌损伤的保护作用研究[J]. 药学实践与服务, 2022, 40(5): 403-407, 432. doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202205086
CUI Lijun, CHEN Yanting, FEI Yonghe, CHEN Jing. Comparative study on pharmaceutical emergency approval systems in China and other countries[J]. Journal of Pharmaceutical Practice and Service, 2024, 42(8): 359-364. doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202310015
Citation: ZHANG Pengpeng, LI Lin, SHI ZhiQun, HE Lei, MA Huiping. Protective effect of Saussurea involucrata flavone capsule on myocardial injury induced by hypoxia at high altitude in mice[J]. Journal of Pharmaceutical Practice and Service, 2022, 40(5): 403-407, 432. doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202205086

雪莲黄酮胶囊对高原缺氧诱导小鼠心肌损伤的保护作用研究

doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202205086
基金项目: 国家自然科学基金(81571847);军队后勤科研计划面上项目(CWH17J010);军队卫勤保障保障能力创新与生成专项计划(21WQ045)
详细信息
    作者简介:

    张朋朋,硕士研究生,研究方向:抗高原缺氧新药研究;Email:zpp15127860030@163.com

    通讯作者: 马慧萍,主任药师、教授,硕士生导师,研究方向:高原缺氧损伤机制及新药研发;Email:mahuiping2022@163.com
  • 中图分类号: R285.5

Protective effect of Saussurea involucrata flavone capsule on myocardial injury induced by hypoxia at high altitude in mice

  • 摘要:   目的  研究雪莲黄酮胶囊对模拟高原缺氧环境小鼠心肌组织的保护作用及其机制。  方法  将64只Balb/c小鼠随机分为正常对照组、缺氧模型组、阳性对照组和雪莲黄酮胶囊组,以500 mg/kg剂量进行单次灌胃给药后,在模拟海拔8 000 m环境停留9 h,对心肌组织进行显微与超微结构观察,并检测缺氧相关指标的变化。通过RT-PCR法检测缺氧相关基因转录水平的变化,并通过蛋白质印迹法检测缺氧相关基因蛋白表达的变化,研究雪莲黄酮胶囊的作用机制。  结果  雪莲黄酮胶囊可明显缓解模拟高原缺氧环境对小鼠心肌的病理学损伤,提高心肌组织T-AOC活力,降低LD累积,还可以降低心肌组织HIF-1α、VEGF mRNA的表达水平,提高SOD、CAT mRNA及蛋白的表达水平。  结论  雪莲黄酮胶囊具有良好的抗高原缺氧作用,可保护心肌组织结构和功能,调节能量代谢和提高抗氧化能力。其机制可能与提高高原缺氧小鼠抗氧化能力、调节能量代谢以及影响HIF-1α、VEGF、SOD、CAT mRNA的蛋白表达有关。
  • 近年来,我国药品审评审批制度逐步完善,2005年原国家食品药品监督管理局发布《药品特别审批程序》,对突发公共事件亟需的应急药品可进行特别审批[1]。2016年原国家食品药品监督管理总局发布的《总局关于解决药品注册申请积压实行优先审评审批的意见》[2],首次明确了优先审评审批的范围、程序和工作要求。2020年国家药品监督管理局发布《突破性治疗药物审评工作程序(试行)》等3个文件的公告[3],进一步明确了3种药品加快审批途径。这一系列应急审批程序及加快审评工作规范的发布,对于应急药品供应、创新药物研发具有重要意义:①药品审批效率不断提高,创新药的研发时间明显缩短,适用患者可尽早获得需要的药物治疗;②激励创新药研发机构加大投入并提高创新能力;③在面对诸如新型冠状病毒肺炎(COVID-19)疫情时,开辟绿色通道,相关疫苗及治疗药物迅速上市,在抗击疫情过程中发挥了重要作用。但总体来说,我国的药品应急审批制度起步较晚,实践过程中还在不断摸索,该研究通过分析对比我国与美国、欧盟、日本等国家与地区的药品应急审批制度,探讨进一步优化我国药品应急审批制度的思路和措施。

    国家市场监督管理总局2020年1月发布的《药品注册管理办法》[4],将我国药品加快上市注册程序分为突破性治疗、附条件批准、优先审评审批和特别审批程序。该4种程序的适用范围和审批阶段见表1

    表  1  我国药品应急审批程序对比
    名称 适用范围 申请阶段
    突破性治疗药物 在药物临床试验期间,用于防治严重危及生命或严重影响生存质量的疾病且尚无有效防治手段或与现有治疗手段相比具有明显临床优势的创新药或改良新药等 在Ⅰ、Ⅱ期临床试验阶段,通常不晚于Ⅲ期临床试验开展前
    附条件批准 治疗严重危及生命且尚无有效治疗手段的疾病的药品,药物临床试验已有数据证实疗效并能预测其临床价值的;公共卫生方面急需的药品,药物临床试验已有数据显示疗效并能预测其临床价值的;应对重大突发公共卫生事件急需的疫苗或者国家卫生健康委员会认定急需的其他疫苗,经评估获益大于风险的 药物临床试验期间
    优先审评审批 临床急需的短缺药品、防治重大传染病和罕见病等疾病的创新药和改良型新药;符合儿童生理特征的儿童用药品新品种、剂型和规格;疾病预防、控制急需的疫苗和创新疫苗;纳入突破性治疗药物程序的药品;符合附条件批准的药品 上市许可申请前
    特别审批 突发公共卫生事件时,国家药品监督管理局依法决定的应急所需防治药品 提出注册申请前
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    纳入到“突破性治疗”审评通道的药物,药审中心会优先处理有关沟通交流,加强指导并促进药物研发进程;在申报上市环节,该药物可纳入优先审评审批程序,审评时限缩短;上市申请阶段,药审中心会滚动接收其申报资料,并优先安排核查、检验等,这一系列措施可大大缩减新药从研发到上市的时间。2020−2022年间,共有12个药品通过突破性治疗程序上市(表2)。

    表  2  2016−2022年我国加快审批途经的注册申请数及获批品种数
    年份
    (年)
    突破性治疗(件) 附条件批准的
    品种数(个)
    优先审评 特别审批的
    注册申请(件)
    纳入的注册申请 批准的新药上市申请 纳入的注册申请(件) 批准上市品种数(个)
    2016 193 7
    2017 230 50
    2018 313 83
    2019 253 82
    2020 24 0 6 219 121 59
    2021 53 5 38 115 131 81
    2022 56 7 31 74 75 51
    注:数据来源于NMPA官网。
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    “附条件批准”目的在于缩短药物临床试验的时间,使其尽早应用于无法继续等待的危重疾病或公共卫生方面急需的患者。符合附条件批准上市情形的药物,可使用替代终点、中间临床终点或早期临床试验数据来反映药物的有效性,当这些数据能够提示药品的获益大于风险时候,即可申请附条件批准上市。2020−2022年间,共有75个药品通过附条件批准程序上市(表2)。附条件批准可以有效缩短临床研发所需的时间,但也存在一定的风险。因对药品上市时临床安全性等要求的降低,增加了疗效不确定的可能性[5],存在安全有效性不足和资金浪费的风险,对于此类尚无充分证据的药品,平衡满足突发公共卫生事件药品需求和临床安全性可控,科学设计附条件批准方案,是监管部门面临的重要问题。

    “优先审评审批程序”自2016年发布以来,在实践经验基础上不断优化调整,适用范围更多地向具有明显临床价值、临床急需的药物聚焦,致力于将更多的临床价值显著、临床急需的短缺药品、防治重大传染病、罕见病、儿童用药、纳入突破性治疗程序、符合附条件批准的药品等纳入优先审评程序。同时加速审评时限,药品上市许可申请的审评时限一般为200个工作日,优先审评审批程序的审评时限缩短至130个工作日,其中临床急需境外已上市罕见病用药优先审评审批程序的审评时限为70个工作日。至2022年,共有1 300余件注册申请被纳入该程序,其中获批上市品种数为549个(表2)。

    “特别审批程序”其核心为出现突发公共卫生事件时,国家药品监督管理部门按照统一指挥、早期介入、快速高效、科学审批的原则,对应急处理所需药品进行特别审批,在申请受理、技术审评、抽样检验、行政审查等环节中优先处置,缩短审批时间。新冠肺炎疫情期间,特别审批程序在新冠病毒疫苗和治疗药物的审批中发挥了重大作用。2020年,共计59件与抗击新冠有关的中药、化学药、生物制品注册申请纳入该程序并完成技术审评,其中建议附条件批准上市1件,建议批准临床试验申请53件,增加适应证的补充申请5件。2021年与2022年分别审结81件及51件纳入特别审批程序的注册申请(均为新冠病毒疫苗和治疗药物),见表2。特别审批程序是一项制度性突破,但随着时间推移,该程序逐渐暴露出实施细节模糊、终止程序缺失等问题[6],不能适应当今国家公共卫生形势的新变化。

    我国药品监管部门正在积极推进药品加快上市审评审批制度的改革,并形成初步的监管体制。2023年3月,药审中心总结抗疫应急审批经验,结合已有快速审批制度,制定了《药审中心加快创新药上市许可申请审评工作规范(试行)》[7]。随着改革的发展,更多深层次的问题也会随之暴露。为从根本上解决审评时限长、效率低等问题,药品监管部门应借鉴发达国家的一些加快审评审批政策,并结合中国国情构建一个具有中国特色的药品应急审评审批机制。

    美国食品药品监督管理局(FDA)建立了4种药品应急审批的途径,包括快速通道(FT)、突破性疗法认证(BT)、优先审评(PR)及加速审批(AA)[8]。① FT:FT可以在药物研发的任何阶段由企业向FDA申请,主要针对在治疗严重的或危及生命的疾病方面具有一定潜力的新药审批。对进入FT的药物,FDA将进行早期介入,以使该药物“少走弯路”,加快研发进程。此外,申请人还可以在早期与FDA沟通,分阶段递交申报资料,不必一次性提交完整的申报资料,而FDA的审批将基于所治疗疾病的严重程度,按风险/效益原则进行评价。②BT:BT主要针对临床试验周期较长的药物,要求申请者提交早期临床试验数据,在药物临床试验阶段助力审批加速。③PR:PR在申请新药上市时提出,FDA会在60 d内做出是否批准优先审评的决定,主要针对与已上市药品比较有显著改进的药品上市申请,并不要求是具有全新分子实体的创新药,但临床疗效必须优于已上市药物。PR的时间为6个月,PR通道并不影响临床试验阶段的周期长短,也不降低审评标准。④AA:AA可使用替代终点、中间临床终点作为许可基础,允许在确切的治疗效果证据未全部收集到之前批准新药上市,主要针对治疗严重的、危及生命的疾病的新药,其批准一般附有条件,即药品具有可观察到的重大短期临床效果,而长期临床疗效则需进一步研究证明。这4种程序之间既存在差异又相互关联,同一个药品申请可适用多种应急审批途经。2018−2022年,FDA年均批准近50个新药,其中约68%的新药使用了一个或多个应急审批途径,具体见表3

    表  3  2018−2022年FDA通过加快审批途经批准的新药情况
    年份
    (年)
    批准新药总数(个)加快审批途经批准的新药数量(个)使用1个或多个加快途经的新药数量及
    占批准总数的百分比[个(%)]
    快速通道突破性治疗优先审查加速审批
    201859241443443(72.9)
    201948171328929(60.4)
    2020531722301236(67.9)
    2021501814341437(74.0)
    202237121321624(64.9)
    注:数据来源于FDA官网。
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    此外,美国还建立了紧急使用授权(EUA)制度,即公共卫生处于紧急状态或存在陷入紧急状态的危险时,FDA可对未批准上市的医药产品或已获批准上市医药产品的其他用途进行授权[9]。同时,一旦官方宣布紧急情况结束时,所有基于该声明发布的EUA将不再有效。EUA的发布、更新和终止通知将在《联邦公报》(FR)上公布,并在FDA与美国疾病控制与预防中心(CDC)官网上公告。自2004年EUA制度建立以来,2009年之前FDA只发布过2个EUA。2009−2010年为应对H1N1流感,FDA为22个产品发布EUA,包括药品、诊断试剂和医疗器械。2012年以来,FDA先后对H7N9流感病毒、埃博拉病毒、寨卡病毒、COVID-19等发布多个EUA产品。截至2023年6月,FDA共批准了15个COVID-19治疗药物和4个疫苗的EUA[10]

    欧洲药品审评管理局(EMA)承担欧洲的药品审评审批工作,拥有来自欧盟各国的超过4 000多名专家组成的团队。EMA采取了多种新药应急审批的途径,包括附条件上市许可(CMA)、AA、特殊情况授权(EC)、优先药物审批(PRIME)等。

    CMA主要针对未被满足的医疗需求,允许在临床数据不完整的情况下进行早期批准上市,上市后完成确证性临床试验。CMA的有效期为一年,可每年续签。上市许可持有人必须在规定的时间内履行特定义务,包括完成正在进行的或新的研究,或收集额外的数据。一旦上市许可持有人履行了所规定的义务,并且完整的数据证实该药物的益处继续大于其风险,上市许可就可以转换为标准上市许可(不再受特定义务的约束)。对于任何药物,如果新数据显示该药物的益处不再大于其风险,EMA可以暂停或撤销上市许可。2006−2016年间,EMA共有30个附条件上市药物获批,其中11个转为标准授权,2个因为商业原因撤回,其余17个仍处于附条件上市中[11]

    AA可将审批时间从标准程序的210 d缩短至150 d。申请人应证明其申报的医药产品预计具有重大公共卫生利益,特别是从治疗创新的角度来看。另外,申请人应提供有关GMP和GCP方面的信息,以便将常规GCP和批准前的GMP检查纳入加速评估程序。

    EC允许患者获得无法根据标准授权批准的药物,在特殊情况下,EMA可能在没有全面数据的情况下授予上市许可。无法获得全面数据的原因在于只有极少数患者患有这种疾病,或是收集有关药物疗效和安全性的完整信息是不道德的。与附条件的上市许可不同,特殊情况授权可能在授权后也无法获得全面的数据。这些药物取得特定的授权后有义务接受EMA的监测约束。

    此外,EMA还于2016年3月启动了PRIME计划,该计划目的在于加强对未满足医疗需求的药物,尤其是有潜力带来重大治疗成果的药物开发的支持。PRIME建立在现有的监管框架基础上,通过尽早与药物研发企业合作,为企业提供科学建议和加速评估,并确保患者只参与旨在生成必要数据的必要试验,从而充分利用有限的资源,使药物能够更早地到达患者手中。2016年1月至2021年6月,共有384个药物申请加入PRIME,其中95个被纳入该计划,年平均纳入率为25% [12]。2019−2022年EMA通过AA途经批准的新药情况见表4

    表  4  2019−2022年EMA通过加快审批途经批准的新药
    年份
    (年)
    批准新药
    总数(个)
    加快审批途经批准的新药数量(个)
    附条件
    上市许可
    加速审批 优先药物
    审批
    特殊情况
    授权
    2019 66 8 3 0 1
    2020 97 13 6 8 5
    2021 92 13 3 6 4
    2022 89 9 5 8 5
    注:数据来源于EMA官网。
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    日本药品与医疗器械管理局(PMDA)负责新药审批,药品应急审批程序包括优先审评、先驱审查认定、附条件审批、再生医学产品有条件和有时限的批准、紧急授权、特例审批等。“优先审评”主要用于具有重大临床价值创新药物及孤儿药的注册审评,2021年,PMDA共批准了144个新药,其中56个通过优先审评,平均审批时间为223 d,同期标准审批时间为300 d。同时,PMDA为了减少不同审查员之间可能存在的人为因素干扰,制定了细致的审查标准化手册,改善了不同机构之间可能存在的信息传递滞后、人员沟通困难等问题,将药品审批时间大幅缩短。

    “先驱审查认定”制度自2015年起开始试行,2020年正式提升到法规级别[13]。申请先驱审查的药品需满足治疗方法的突破性与革新性,针对重大严重影响生命质量的疾病或无法根治的疾病等要求。纳入先驱审查认定制度的药品享有优先咨询、加强预评估、优先审查等权力,该制度的审批时限为6个月,比以往减少一半。截至2023年6月,共有200余个药品申请加入先驱审查认定,其中25个药品被成功纳入,该25个药品中的17个已获批上市[14]。其余快速审批制度的对比见表5,通过快速审批,PMDA共批准了9个新冠治疗药,8个新冠疫苗产品(截至2022年末)[15]

    表  5  日本平时与紧急情况下的药品审批制度对比
    对比项目 平时根据药品性质进行审批 紧急情况下的快速审批
    附条件审批 再生医学产品有条件和
    有时限的审批
    特例审批 紧急授权
    对象 罕见病用药产品、开创性用药产品或特殊用途用药产品以及其他有特殊医疗需求的用药产品 非同源再生医学及其他产品(细胞/组织产品、基因产
    品等)
    在外国(拥有与日本医药制度同等标准的制度的国家)销售的医药产品和其他产品 所有医药产品
    制度宗旨 对医疗需求量大,但很难对足够数量的受试者进行临床试验以验证其疗效和安全性的医药产品给予批准 考虑到再生医学产品的特点(产品质量参差不齐,药理作用表现不一),对那些经少量病例证实安全且假定有效的产品予以批准 为了在紧急情况下防止健康危害的扩散,批准在外国销售的医药产品等 药品和其他产品的安全性已得到确认,其疗效也已得到推定,因此可获得批准,以防止紧急情况下健康危害的扩散
    有效性 确认 推定 确认 推定
    安全性 确认 确认 确认 确认
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    美国、欧盟、日本的药品优先审评目标定位明确,均以临床需求为目的,旨在加快临床急需药品的审评上市,形成覆盖全流程的多通道、多机制、多模式优先审评体系。制度中具有明确的适用范围、纳入标准、具体申请、受理、审核、审评流程及相关细则。法规体系层次清晰、完整,可操作性强。药审部门制定沟通方案和计划、提前沟通、主动指导。同时,为保证上市药品安全有效,各国针对通过优先审评上市的药品建立了更为严格的上市后监管制度,明确职能定位、监管范围、监管方式、申请人责任和义务,确保监管的科学、规范、有效。美国、日本在推进药品监管领域加快上市注册程序同时,还设置紧急授权使用药品作为应对公共卫生或突发事件的措施。以上这些,都对我国有很好的借鉴意义。

    确定药品需求导向,进一步优化应急审批制度中的药品纳入范围,明确和细化纳入标准。建立符合我国国情的药品优先审评上市后的监管制度,对药品上市后研究、限制性适用、信息公开、撤销上市或转为普通上市,以及相关的强制性手段、法律责任等都应予以明确细化的规定[16]

    建立我国药品EUA制度。我国《中华人民共和国突发事件应对法》对突发事件的预防和应急准备等作出了明确规定,但目前仍缺少关于药品紧急使用授权的法律依据。建议建立我国药品EUA制度,组建由国家卫生健康委员会、药品监管部门及相关部门组成的EUA专业领导工作组协调、管理、实施EUA。应急情况下可考虑对未经药品监管部门批准上市的药品,在具有基础研发数据,可以证明其安全性和有效性的前提下,启动EUA。EUA是在公共健康利益受到严重威胁和药品安全有效评价之间寻找的平衡,遵循“边审批、边使用、边评估、边调整”的原则,可以与加快注册评审同步进行,及时补充调整新药的使用限制。同时,出台EUA实施细则,明确规定实施EUA的条件、发布程序、审评流程和要求、终止或撤销、产品覆盖范围、信息公开、告知义务、责任保护等[17]

    目前的药品应急审批程序主要从促进申请人与药审中心沟通、调整上市标准这两方面来提高新药注册的效率。我国虽设置了药品审评专家咨询委员会,但人员配置数量较欧盟、日本等较少,在药品审评过程中需要召开会议解决问题,或是申请过程中存在争议主动征询意见时提供相应的技术指导与决策建议,发挥作用有限。应积极推动审评审批人才培养和队伍建设,扩大药审专家职能,实现人员配置的优化和审评通过率的提升。

    药品的上市审批过程中,申请方与监管部门、检验机构之间存在信息交流滞后的问题,应尽快推广和加强药审中心受理人员及项目管理人员的提前介入,争取受理问题在申报前得到解决,降低企业的创新风险,同时防止审评资源的浪费与人力、物力的消耗。

    美国、欧盟、日本药品优先审评制度中,药审部门侧重沟通指导,并重视上市后药品的安全性与有效性,建立了严格的上市后监管制度。现阶段,我国加快上市注册程序对新药的开发促进作用较为明显,通过快速审批程序注册上市的药品逐年增多,为避免相关药物上市后出现无期望的临床疗效或存在安全性问题,急需加强快速审批药品上市后的监管工作,保证审批药物的安全有效。新版《药品注册管理办法》引入药品“加快上市注册程序”的同时也明确设立了上市退出机制。为实现此类特殊审评通道药品上市前、后安全监管工作的顺利衔接,可借鉴EMA的经验,细化特殊审评药品准入条件,将上市前风险管理体系的建立作为关键审评因素,上市后设置额外监测、风险沟通等安全监管制度进行有效衔接,从而实现对用药风险的持续监测和动态管理。

    随着公众对药品上市的效率以及对突发事件应急药品供应的需求提升,我国药监部门也尽力在保障药品安全有效的前提下,出台一系列政策以尽量缩短紧急必需用药的审评审批时间。在应对新冠疫情过程中,药品应急审批工作已取得了诸多进展。然而,对比国外药品快速审批程序,我国目前仍处于发展阶段,因此需认真总结既往的工作经验,并在实践过程中不断完善。同时借鉴一些国外先进模式和监管方式,进一步改善我国药品应急审批制度体系和流程,提升药品审批效率,提高应对突发事件的药品保障能力。

  • 图  1  雪莲黄酮胶囊对模拟高原缺氧小鼠心肌组织显微结构的影响(200×)

    A. N组;B. M组;C. ACZ组;D. XLJN组

    图  2  雪莲黄酮胶囊对模拟高原缺氧小鼠心肌组织显微结构的影响

    图  3  雪莲黄酮胶囊对缺氧小鼠心肌缺氧相关蛋白表达电泳图

    图  4  雪莲黄酮胶囊对模拟高原缺氧小鼠心肌缺氧相关蛋白表达量的比较

    *P<0.05,**P<0.01,与M组比较;#P<0.05,##P<0.01,与N组比较。

    表  1  Real Time RT- PCR引物序列

    基因引物序列
    HIF-1αForward5′-GGACGATGAACATCAAGTCAGCA-3′
    Reverse 5′-AGGAATGGGTTCACAAATCAGCA-3′
    VEGFForward5′-ACATTGGCTCACTTCCAGAAACAC-3′
    Reverse 5′-TGGTTGGAACCGGCATCTTTA-3′
    SODForward5′-GGCCTGAAATACCAAGTCAGGAA-3′
    Reverse 5′-CCATGGCTTAGAATCACACACACA-3′
    CATForward5′-CCAGTGCGCGTAGATGTGAAAC-3′
    Reverse5′-GGTGGACGTCAGTGAAATTCTTG-3
    GAPDHForward5′-AGCATTCCATCATTGGCCGTA-3′
    Reverse5′-TACTGCGCAATCCCAATCACTC-3′
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    表  2  雪莲黄酮胶囊对模拟高原缺氧小鼠心肌组织生化指标的影响($ \bar x \pm s $n=10)

    组别例数(n剂量(mg/kg)LD含量(mmol/g蛋白)LDH活性(U/g蛋白)T-AOC活性(U/mg蛋白)
    N组100.405±0.0501919.8±143.11.58±0.23
    M组100.579±0.032##1871.0±95.91.11±0.10##
    ACZ组103000.513±0.059*1925.9±141.41.30±0.21**
    XLJN组105000.524±0.057**1916.8±129.11.34±0.19**
    *P<0.05,**P<0.01,与M组比较;#P<0.05,##P<0.01,与N组比较。
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    表  3  雪莲黄酮胶囊对模拟高原缺氧小鼠心肌组织HIF-1α、VEGF、mRNA的影响($ \bar x \pm s $n=10)

    组别例数(n剂量 (mg/kg)HIF-1α mRNAVEGF mRNASOD mRNACAT mRNA
    N组100.88±0.100.99±0.461.42±0.411.70±0.19
    M组106.21±0.79##9.77±1.44##0.41±0.16#0.15±0.07#
    ACZ组103001.15±0.27**2.72±0.54*1.37±0.19**0.63±0.16**
    XLJN组105001.34±0.36*2.73±0.99*1.28±0.38**0.44±0.05**#
    *P<0.05,**P<0.01,与M组比较;#P<0.05,##P<0.01,与N组比较。
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-05-23
  • 修回日期:  2022-08-31
  • 网络出版日期:  2022-09-29
  • 刊出日期:  2022-09-25

雪莲黄酮胶囊对高原缺氧诱导小鼠心肌损伤的保护作用研究

doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202205086
    基金项目:  国家自然科学基金(81571847);军队后勤科研计划面上项目(CWH17J010);军队卫勤保障保障能力创新与生成专项计划(21WQ045)
    作者简介:

    张朋朋,硕士研究生,研究方向:抗高原缺氧新药研究;Email:zpp15127860030@163.com

    通讯作者: 马慧萍,主任药师、教授,硕士生导师,研究方向:高原缺氧损伤机制及新药研发;Email:mahuiping2022@163.com
  • 中图分类号: R285.5

摘要:   目的  研究雪莲黄酮胶囊对模拟高原缺氧环境小鼠心肌组织的保护作用及其机制。  方法  将64只Balb/c小鼠随机分为正常对照组、缺氧模型组、阳性对照组和雪莲黄酮胶囊组,以500 mg/kg剂量进行单次灌胃给药后,在模拟海拔8 000 m环境停留9 h,对心肌组织进行显微与超微结构观察,并检测缺氧相关指标的变化。通过RT-PCR法检测缺氧相关基因转录水平的变化,并通过蛋白质印迹法检测缺氧相关基因蛋白表达的变化,研究雪莲黄酮胶囊的作用机制。  结果  雪莲黄酮胶囊可明显缓解模拟高原缺氧环境对小鼠心肌的病理学损伤,提高心肌组织T-AOC活力,降低LD累积,还可以降低心肌组织HIF-1α、VEGF mRNA的表达水平,提高SOD、CAT mRNA及蛋白的表达水平。  结论  雪莲黄酮胶囊具有良好的抗高原缺氧作用,可保护心肌组织结构和功能,调节能量代谢和提高抗氧化能力。其机制可能与提高高原缺氧小鼠抗氧化能力、调节能量代谢以及影响HIF-1α、VEGF、SOD、CAT mRNA的蛋白表达有关。

English Abstract

崔俐俊, 陈嫣婷, 费永和, 陈静. 中外药品应急审批制度对比研究[J]. 药学实践与服务, 2024, 42(8): 359-364. doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202310015
引用本文: 张朋朋, 李琳, 石志群, 何蕾, 马慧萍. 雪莲黄酮胶囊对高原缺氧诱导小鼠心肌损伤的保护作用研究[J]. 药学实践与服务, 2022, 40(5): 403-407, 432. doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202205086
CUI Lijun, CHEN Yanting, FEI Yonghe, CHEN Jing. Comparative study on pharmaceutical emergency approval systems in China and other countries[J]. Journal of Pharmaceutical Practice and Service, 2024, 42(8): 359-364. doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202310015
Citation: ZHANG Pengpeng, LI Lin, SHI ZhiQun, HE Lei, MA Huiping. Protective effect of Saussurea involucrata flavone capsule on myocardial injury induced by hypoxia at high altitude in mice[J]. Journal of Pharmaceutical Practice and Service, 2022, 40(5): 403-407, 432. doi: 10.12206/j.issn.2097-2024.202205086
  • 环境条件是维持机体正常生理功能的重要因素,长期生活于低海拔地区的人,当快速进入海拔 3 000 m以上高原时,通常会出现头痛、全身乏力等急性高原反应[1]。高原低压性缺氧能够诱导活性氧自由基(ROS)的快速积累,导致机体氧化应激水平升高,从而造成机体损伤。心脏是机体最重要的器官之一,对高原急性低压缺氧条件十分敏感[2]。当机体长期处于缺氧状态下,心率、血压发生改变,心脏负荷增加,心脏能量供应不足,最终导致机体损伤。高原低压性缺氧严重地限制了初到高海拔地区人们的生活和工作,甚至危及生命。

    雪莲是我国高山地区常用的名贵中草药,近年来,国内对雪莲药理作用的研究主要集中于提高机体免疫力、抗氧化及抗辐射等作用[3],而关于抗高原缺氧作用的研究较少。本课题组前期对20多种青藏高原植物进行筛选,发现大苞雪莲具有显著的抗缺氧活性,并通过最佳提取工艺研究[4]、质量标准研究[5],研制出用于高原缺氧防治的医院制剂——雪莲黄酮胶囊。在本课题组前期研究中确定了最佳给药剂量为500 mg/kg[6]。本实验使用低压低氧动物实验舱模拟海拔8 000 m高原缺氧环境,通过检测急性高原缺氧小鼠心脏的组织学、缺氧相关生化指标和基因蛋白的变化情况,研究雪莲黄酮胶囊对于缺氧小鼠心脏的保护作用及机制。

    • SPF级雄性Balb/c小鼠64只,体重18~22 g,购自空军军医大学实验动物中心,许可证号:SCXK(陕)2019-001,伦理审批编号:2021KYLL170。饲养于联勤保障部队第九四〇医院动物实验科。

    • 乙酰唑胺(武汉远城科技发展有限公司, 59-66-5);雪莲黄酮胶囊(中国人民解放军联勤保障部队第九四〇医院制剂); 乳酸(LD)、乳酸脱氢酶(LDH)、总抗氧化能力(T-AOC)、BCA蛋白试剂盒(南京建成生物工程研究所,A003-1-2);RNAiso试剂、TakaRa Prime ScriptTM试剂盒、PCR扩增试剂盒(大连宝生物公司,引物委托宝生物工程公司合成);缺氧诱导因子1α(HIF-1α)抗体、血管内皮生长因子(VEGF)抗体、超氧化物歧化酶(SOD)抗体(Abcom,英国);抗体(BD,美国);Western BrightTM ECL(Advansta,美国)。

    • Delta 320电子pH计(梅特勒托利多公司);IEC-Micromax高速离心机(美国ThermoElectron公司);Tissuelyser 快速研磨仪(上海净信科技公司);BP210S电子天平(赛多利斯有限公司);HP-8453紫外分光光度计(美国惠普公司);SpectraMax i3全自动荧光酶标仪(美国Molecular Devices公司);FLYDWC20-ⅡA大型低压低氧动物实验舱(中航贵州风雷航空军械有限责任公司)。

    • 取SPF级健康雄性Balb/c小鼠64只,饲养适应3 d后随机分为正常组(N)、模型组(M)、乙酰唑胺阳性对照组(ACZ,250 mg/kg)、雪莲黄酮胶囊组(XLJN,500 mg/kg)4组,每组16只,单次灌胃给药,除正常组小鼠外,其余各组小鼠给药50 min后放入低压低氧动物实验舱,模拟8 000 m海拔缺氧环境。以10 m/s的速度升至8 000 m海拔,维持缺氧9 h,完成减压缺氧后以20 m/s的速度降至海拔1 450 m。小鼠完成减压后立即脱臼处死,取心肌组织,−80 ℃冰箱冻存备用。

      实验过程严格按照“3R”原则进行,实验废弃物及动物尸体等按照《医疗废物管理条例》要求进行无害化处理,严格遵守国家科技部《关于善待实验动物的指导性意见》,尽可能减少对动物的伤害。

    • 每组随机取3只小鼠心脏组织标本,置于甲醛中固定。标本送至联勤保障部队第九四〇医院病理科进行石蜡包埋、组织切片、染色以及观察。

    • 每组随机取3只小鼠心脏标本,切成1 mm×1 mm×3 mm的小块,置于2.5%戊二醛中固定,之后对标本进行浸透包埋以及电镜观察。

    • 取各组剩余10只小鼠的心肌组织50 mg,加入9倍质量的0 ℃生理盐水,匀浆并离心,取上清,−20 ℃冷冻,用于LD、LDH、T-AOC指标测定。以上操作均按试剂盒说明书要求进行。

    • 取各组剩余10只小鼠心肌组织标本30 mg,向低压低氧处理的小鼠心肌组织中加入1 ml RNAiso Plus试剂进行研磨,加入200 μl氯仿,混匀后离心,弃上清液,取75%乙醇溶液纯化总RNA沉淀,再次离心弃上清液,将所得RNA于−80 ℃保存。紫外分光光度计检测总RNA的浓度及纯度,并使用1 %甲醛变性琼脂糖电泳检测其完整性。将提取的总RNA进行逆转录,具体步骤参考PrimeScriptTM RT试剂盒说明书。实时PCR检测:步骤参考Applied Biosystems公司7300仪器说明。反应条件如下:两步法PCR扩增,95 ℃预变性30 s;95 ℃反应5 s,60 ℃退火31 s,40个循环。引物及序列见表1

      表 1  Real Time RT- PCR引物序列

      基因引物序列
      HIF-1αForward5′-GGACGATGAACATCAAGTCAGCA-3′
      Reverse 5′-AGGAATGGGTTCACAAATCAGCA-3′
      VEGFForward5′-ACATTGGCTCACTTCCAGAAACAC-3′
      Reverse 5′-TGGTTGGAACCGGCATCTTTA-3′
      SODForward5′-GGCCTGAAATACCAAGTCAGGAA-3′
      Reverse 5′-CCATGGCTTAGAATCACACACACA-3′
      CATForward5′-CCAGTGCGCGTAGATGTGAAAC-3′
      Reverse5′-GGTGGACGTCAGTGAAATTCTTG-3
      GAPDHForward5′-AGCATTCCATCATTGGCCGTA-3′
      Reverse5′-TACTGCGCAATCCCAATCACTC-3′
    • 取各组剩余10只小鼠心肌组织标本50 mg,加入高效裂解液,匀浆,于冰上裂解30 min,低温离心后吸取部分上清液,用于BCA法对总蛋白浓度进行定量。向剩余上清液中加入3倍量上样缓冲液,95 ℃加热10 min,取等量蛋白样品上样,采用SDS-PAGE进行分离,电泳完成后将蛋白转至PVDF膜,将PVDF膜浸泡于5%脱脂牛奶室温封闭2 h,分别加入小鼠抗β-actin单抗抗体(1∶1 000)、HIF-1α兔多克隆抗体(1∶500)、VEGF兔多克隆抗体(1∶1 000)、SOD兔多克隆抗体(1∶1 500),4 ℃孵育过夜,TBST缓冲液漂洗。加入二抗,室温孵育2 h,TBST缓冲液漂洗。配制ECL发光液,按照A液和B液1∶1进行配制,加入发光液,使用ChemiDoc MP Imaging System全能型成像系统进行曝光。使用ImageJ软件对蛋白条带进行灰度值分析。

    • 采用统计软件SPSS 13. 0处理,实验数据以($ \bar x \pm s $)表示。多组间均数比较采用单因素方差分析,两组间均数比较采用t检验。以P<0.05为差异有统计学意义。实时PCR结果采用△△Ct法处理数据。

    • 结果如图1所示,N组心肌组织结构正常,细胞形态结构完好;M组心肌细胞肿胀,心肌纤维增粗,排列不整齐,胞核增大淡染;ACZ组与XLJN组的肌纤维肿胀、排列不齐现象,其程度有所减轻;心肌收缩舒张功能损伤减轻。

      图  1  雪莲黄酮胶囊对模拟高原缺氧小鼠心肌组织显微结构的影响(200×)

    • 图2所示,N组心肌组织肌纤维排列整齐且紧密。肌节分明,肌线清晰,线粒体形状规则,膜光滑,内嵴清晰可见。M组肌丝溶解、破裂,肌丝排列疏松,基膜下肿胀、变形。线粒体肿胀,产生空泡,双层膜结构溶解。ACZ组肌丝排列疏松,线粒体基本正常,肌丝连接处部分溶解,连接不整齐。XLJN组,肌纤维与线粒体形态良好,远优于模型组。综上所述,雪莲黄酮胶囊对心肌的超显微结构具有明显的保护作用。

      图  2  雪莲黄酮胶囊对模拟高原缺氧小鼠心肌组织显微结构的影响

    • 表2所示,缺氧后,M组LD含量升高(P<0.01),T-AOC活性显著降低(P<0.01),LDH活性无显著变化(P>0.05)。与M组相比,ACZ组与XLJN组的小鼠心肌组织LD活性降低(P<0.01),LDH活性无明显变化(P>0.05),T-AOC活性升高(P<0.01)。

      表 2  雪莲黄酮胶囊对模拟高原缺氧小鼠心肌组织生化指标的影响($ \bar x \pm s $n=10)

      组别例数(n剂量(mg/kg)LD含量(mmol/g蛋白)LDH活性(U/g蛋白)T-AOC活性(U/mg蛋白)
      N组100.405±0.0501919.8±143.11.58±0.23
      M组100.579±0.032##1871.0±95.91.11±0.10##
      ACZ组103000.513±0.059*1925.9±141.41.30±0.21**
      XLJN组105000.524±0.057**1916.8±129.11.34±0.19**
      *P<0.05,**P<0.01,与M组比较;#P<0.05,##P<0.01,与N组比较。
    • 表3所示,与N组相比,M组小鼠心肌组织HIF-1α和VEGF的mRNA水平显著提高,SOD、过氧化氢酶(CAT)mRNA水平显著降低(P<0.01);与M组相比,ACZ组、XLJN组心肌组织HIF-1α、VEGF的mRNA表达水平均有所下降(P<0.05),SOD、CAT 的mRNA表达水平显著提高(P<0.01)。

      表 3  雪莲黄酮胶囊对模拟高原缺氧小鼠心肌组织HIF-1α、VEGF、mRNA的影响($ \bar x \pm s $n=10)

      组别例数(n剂量 (mg/kg)HIF-1α mRNAVEGF mRNASOD mRNACAT mRNA
      N组100.88±0.100.99±0.461.42±0.411.70±0.19
      M组106.21±0.79##9.77±1.44##0.41±0.16#0.15±0.07#
      ACZ组103001.15±0.27**2.72±0.54*1.37±0.19**0.63±0.16**
      XLJN组105001.34±0.36*2.73±0.99*1.28±0.38**0.44±0.05**#
      *P<0.05,**P<0.01,与M组比较;#P<0.05,##P<0.01,与N组比较。
    • 图3图4所示,与N组相比,M组小鼠心肌组织HIF-1α、VEGF蛋白表达显著升高(P<0.01),SOD蛋白表达显著降低(P<0.01)。与M组相比,XLJN组和ACZ小鼠心肌组织HIF-1α、VEGF蛋白表达显著降低(P<0.01),SOD蛋白表达显著升高(P<0.01)。

      图  3  雪莲黄酮胶囊对缺氧小鼠心肌缺氧相关蛋白表达电泳图

      图  4  雪莲黄酮胶囊对模拟高原缺氧小鼠心肌缺氧相关蛋白表达量的比较

    • 低压低氧条件能够诱导ROS的快速积累,导致机体氧化应激水平升高,心脏中的氧气浓度低于临界值,造成能量衰竭,同时伴随组织ATP水平下降,引发细胞内离子稳态失衡及不可逆的膜结构损伤[7]。部分研究表明,抗氧化剂具有一定的抗缺氧作用,例如,葛根素、去甲汉黄芩素、槟榔多酚等抗氧化剂能够通过清除ROS缓解缺氧损伤[8-11]。本课题组前期研究发现,雪莲中黄酮成分具有优异的抗氧化作用[12],为此,我们对雪莲黄酮胶囊的高原缺氧诱导小鼠心肌损伤的保护作用进行考察。结果发现,与M组相比,XLJN组小鼠肌纤维形态明显改善,线粒体膜完好,说明雪莲黄酮胶囊对于模拟高原缺氧小鼠心肌的形态结构具有较好的保护作用。

      在缺氧环境下,组织呼吸链受抑制,ATP酶活性下降,有氧呼吸产生ATP的量减少。为弥补能量缺失,糖酵解作用加强,并成为组织供能的主要途径[13]。LDH可催化丙酮酸与LD间的相互转化,低氧条件下LDH促进厌氧糖酵解,产生的LD反过来又会提高其活性[14],这就解释了本研究中M组的LDH没有升高的现象。有研究发现,组织中LD含量的增加直接反映机体的缺氧程度。根据本文研究结果,雪莲黄酮胶囊可显著降低缺氧心肌的LD水平、提高T-AOC活性,由此推断,雪莲黄酮胶囊能够提高乳酸的代谢转化,促进细胞无氧酵解。

      缺氧诱导因子-l(HIF-1)是近年来发现对缺氧环境高度特异性的转录因子,是专一调节氧稳态的关键介质[15]。HIF-1可能作为活性氧受体,感受环境中的低氧程度,同时调控具有效应器作用的低氧反应基因的转录[16]。表皮生长因子(VEGF)作为HIF-1的下游基因,可调节毛细血管通透性和血管生成。本实验通过RT-PCR检测缺氧相关基因,发现缺氧可造成心肌组织HIF-1、VEGF的mRNA表达明显升高,而雪莲黄酮胶囊可使HIF-1α、VEGF的mRNA表达降低,由此推断,雪莲黄酮胶囊通过降低小鼠心脏对于缺氧的敏感性,延缓组织水肿来抵抗缺氧造成的损伤,该结论与Xu等[17]研究一致。SOD与CAT是机体清除自由基的主要酶,是抗缺氧能力的重要指标。缺氧可造成模型组SOD、CATmRNA表达与蛋白含量降低,雪莲黄酮胶囊给药后,缺氧小鼠的SOD、CAT的mRNA表达、蛋白含量显著提高,证明其能够通过增加缺氧小鼠心肌SOD与CAT的含量,提高心肌的抗氧化能力。

      综上所述,雪莲黄酮胶囊能显著减轻高原缺氧对小鼠心肌组织显微结构和超显微结构的损伤,说明雪莲黄酮胶囊对低压性缺氧造成的组织损伤具有良好的保护作用。此外,雪莲黄酮胶囊还可显著降低缺氧小鼠心肌组织LD累积水平,因此改善心肌组织能量代谢,这也可能是其发挥保护功能的原因之一。进一步的分子实验结果表明,雪莲黄酮胶囊抗高原缺氧的机制可能与影响HIF-1α、VEGFmRNA与蛋白的表达、调节小鼠组织内部氧平衡、血管通透性、提高SOD、CAT等抗氧化酶含量有关。下一步,我们将对雪莲黄酮胶囊的药动学进行研究,为将其开发成为抗缺氧药物提供了一定的理论和实验依据。

参考文献 (17)

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