一种具有胰岛素增敏活性的多钒酸盐烷氧衍生物及其制备方法与应用

摘要

本发明公开了一种具有胰岛素增敏活性的多钒酸盐烷氧衍生物及其制备方法与应用。所述方法通过酸酐或脂肪酸或苯甲酸与钒酸或钒酸盐进行一步酯化反应制得多钒酸盐烷氧衍生物。本发明所述多钒酸盐烷氧衍生物能够迅速降低糖尿病小鼠的血糖，多钒酸盐烷氧衍生物与胰岛素联合使用比单独使用胰岛素可以更好控制血糖，实现促进胰岛素的葡萄糖响应性和持久活性，从而可以减少了胰岛素的给药次数，并减少了动物同时遭受高血糖和低血糖状态的经历，从而进一步提高了用于胰岛素治疗血糖控制的保真度。

说明书

技术领域

本发明属于动物医学领域，具体涉及一种具有胰岛素增敏活性的多钒酸盐烷氧衍生物及其制备方法与应用。

背景技术

近几年宠物医院患糖尿病的犬、猫数量逐渐增多。犬、猫糖尿病属于内分泌疾病，临床上以高血糖、糖尿、多尿、多饮、贪食为特征，末期引发宠物白内障、失明、掉毛、心衰弱等心血管疾病。胰岛素抵抗在犬、猫糖尿病的病理生理学和血管疾病中发挥着至关重要的作用。为了去控制血糖，外源性的胰岛素在临床上用于治疗糖尿病犬、猫。然而糖尿病犬、猫很难严格遵守胰岛素治疗方案，严重的并发症会让糖尿病犬、猫经历高血糖或低血糖的状态。血糖水平的长期不稳定会导致糖尿病犬、猫心血管疾病并且会导致较高的死亡率。因此，需要寻找有效的胰岛素增敏剂来降低糖尿病犬、猫血管疾病和代谢性疾病。

钒的化合物是以在葡萄糖和脂质代谢中抗糖尿病作用而被大家熟知的。由于磷和钒在尺寸和电荷上的相似性，钒在大多数生物体中是必需元素并且在一些含氧生物体参与生物过程中会聚集。在过去的十年里，已经有数百种钒化合物，特别是有机衍生物，被用来治疗糖尿病。由钒酸盐激活的胰岛素受体会影响胰岛素对葡萄糖反应的平衡。在钒的配合物有可能减少人体由无机金属药物脱金属和降解带来的副作用的背景下，钒的配合物主要是具有有机配体如麦芽酚(BMOV)和乙基麦芽酚(BEOV)的VV和VIV化合物已经被广泛研究利用他们在治疗糖尿病的作用。由于口服生物利用度极低(平均1％)和潜在的长期毒性，BMOV和BEOV是目前仅有的进入临床试验的VCs，但在II期临床试验中被阻止。

发明内容

为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种具有胰岛素增敏活性的多钒酸盐烷氧衍生物。所述多钒酸盐烷氧衍生物作为有效的胰岛素增敏剂，主要是通过POVs(多钒酸盐)与脂肪酸如乙酸、己酸、癸酸、肉豆蔻酸、硬脂酸和苯甲酸的共价修饰形成多钒酸盐烷氧衍生物来实现的，可以促进糖尿病犬、猫对葡萄糖的响应以及使其胰岛素具有持久的活性。

本发明的另一目的在于提供上述一种具有胰岛素增敏活性的多钒酸盐烷氧衍生物的制备方法。采用多钒酸盐/多钒酸和酸酐/酸/苯甲酸通过在酯化反应催化剂作用下进行酯化反应得到，制备方法简单，通过一步酯化反应，即可将不同链长的脂肪酸接到六钒酸盐上。

本发明的再一目的在于提供上述一种具有胰岛素增敏活性的多钒酸盐烷氧衍生物在生物医学领域中的应用。通过对多钒酸盐烷氧衍生物中脂肪酸链长的调控，调节其对胰岛素的增敏活性，进而调节机体血糖水平，稳定糖尿病犬、猫的血糖水平，减少由于血糖不稳定带来的并发症。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种具有胰岛素增敏活性的多钒酸盐烷氧衍生物，分子式为A

所述R优选为CH

所述具有胰岛素增敏活性的多钒酸盐烷氧衍生物为离子化合物，其阳离子为A或B对应的阳离子，阴离子为[V

上述一种具有胰岛素增敏活性的多钒酸盐烷氧衍生物的制备方法，包括以下步骤：

将钒酸或钒酸盐与酸酐或脂肪酸或苯甲酸混合均匀，再加入酯化反应催化剂和有机溶剂，在60～100℃下反应36～60h，冷却，纯化，然后进行阳离子交换，得到具有胰岛素增敏活性的多钒酸盐烷氧衍生物；

所述的钒酸为六钒酸((Bu

所述钒酸或钒酸盐与酸酐或脂肪酸或苯甲酸的摩尔比为1：2～3。

所述酸酐或脂肪酸或苯甲酸在有机溶剂中的浓度为0.05～1mol/L，优选为0.1mol/L。

所述有机溶剂为三乙胺、乙腈、N,N’-二甲基甲酰胺(DMF)和二甲基亚砜(DMSO)中的至少一种；优选为三乙胺和乙腈按照1mmol：10mL的比例混合得到的混合溶剂。

所述酯化反应催化剂优选为4-二甲氨基吡啶(DMAP)或N,N'-二环己基碳二亚胺(DCC)。

所述酯化反应催化剂与酸酐或脂肪酸或苯甲酸的摩尔比为(0.01～2)：1；优选为0.4～1.4：1。

所述酸酐优选为乙酸酐、己酸酐、癸酸酐、肉豆蔻酸酐、肌酸酐、硬脂酸酐和苯甲酸酐中的至少一种。

所述脂肪酸优选为含碳原子数为1～18的脂肪酸，更优选为乙酸、己酸、癸酸、肉豆蔻酸和硬脂酸中的至少一种。

所述纯化的方法优选为：将冷却后得到的产物混合液倒入去离子水中，收集沉淀。

所述阳离子交换采用阳离子交换树脂进行。

所述的钒酸盐优选为钒酸铋、钒酸钠、钒酸铜、钒酸铵、钒酸铁、钒酸钙、钒酸锌和钒酸银中的至少一种。

上述一种具有胰岛素增敏活性的多钒酸盐烷氧衍生物在生物医学领域中的应用。

优选在动物医学药物制备中的应用，更优选为在调节胰岛素增敏活性药物制备中的应用。

本发明的技术原理：钒化合物持久活性的方法通过共价修饰结合脂族结构域的六钒酸/六钒酸盐或十钒酸/十钒酸盐获得两亲的长效胰岛素增敏剂POV衍生物。钒本身具有胰岛素增敏作用。POV衍生物进入循环后会不同程度地与血浆蛋白可逆性结合，由于POV衍生物与蛋白质类高分子结合后药物分子体积增大，结合型POV衍生物不易透出血管壁，限制其跨膜转运，不容易被代谢或排泄，延长了POV衍生物在机体内的作用时间，从而产生长效的胰岛素增敏作用。

与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：

(1)本发明所述具有胰岛素增敏活性的多钒酸盐烷氧衍生物的合成工艺简便易行，只需要通过简单的一步酯化反应，就可以将不同链长的烷基或苯基修饰到钒酸盐上，产品工艺质量易于控制，有利于工业化生产。

(2)本发明所述具有胰岛素增敏活性的多钒酸盐烷氧衍生物主要是通过POVs与酸酐或脂肪酸或苯甲酸的共价修饰形成多钒酸盐烷氧衍生物来实现的，该有效增敏剂可以增加机体对胰岛素的敏感性，从而达到调节机体血糖水平，使糖尿病动物血糖水平比较稳定，减少由于血糖不稳定带来的并发症，去降低血管疾病和代谢性疾病。

(3)本发明采用含有不同碳链数的脂肪酸或酸酐对多钒酸盐进行共价修饰，这为多钒酸盐烷氧衍生物提供了持久的胰岛素增敏活性，在糖尿病模型小鼠中表现出了的胰岛素增敏作用。此外，在健康小鼠中，POV衍生物的降血糖指数较低，能够较好的避免产生不必要的低血糖症状。

(4)本发明所述具有胰岛素增敏活性的多钒酸盐烷氧衍生物的原料易得，制备方法简单；与单独使用胰岛素相比，多钒酸盐烷氧衍生物和胰岛素联合使用可以更好地控制血糖，同时钒酸盐烷氧衍生物的胰岛素增敏活性可以通过烷基链的长度进行调控，这为在应用胰岛素治疗时将血糖水平维持在适用范围内提供了一种方法。

(5)本发明所述胰岛素增敏活性的多钒酸盐烷氧衍生物可以长期并有效地控制糖尿病小鼠地血糖水平，使血糖稳定在一定范围不上下波动太大，同时使小鼠免受过高血糖或过低血糖的状态所带来的影响。

附图说明

图1为本发明中六钒酸盐与不同酸酐反应制得具有胰岛素增敏活性的多钒酸盐烷氧衍生物的合成路线图。

图2为实施例3制得的V6-C10(用量为5mg/kg)对STZ诱导的糖尿病小鼠血糖的影响。

图3为实施例4制得的V6-C14(用量为5mg/kg)对STZ诱导的糖尿病小鼠血糖的影响。

图4为实施例5制得的V6-C18(用量为5mg/kg)对STZ诱导的糖尿病小鼠血糖的影响。

图5为实施例6制得的V6-phen(用量为5mg/kg)对STZ诱导的糖尿病小鼠血糖的影响。

图6为糖尿病小鼠经口服给药5mg/kg实施例3制得的V6-C10后的血糖变化，其中在给药V6-C10后的第4、7和10小时分别进行葡萄糖耐受实验IPGTT。

图7为糖尿病小鼠经口服给药5mg/kg实施例4制得的V6-C14后的血糖变化，其中在给药V6-C14后的第4、7和10小时分别进行葡萄糖耐受实验IPGTT。

图8为糖尿病小鼠经口服给药5mg/kg实施例5制得的V6-C18后的血糖变化，其中在给药V6-C18后的第4、7和10小时分别进行葡萄糖耐受实验IPGTT。

图9为糖尿病小鼠经口服给药5mg/kg实施例6制得的V6-pen后的血糖变化，其中在给药V6-pen后的第4、7和10小时分别进行葡萄糖耐受实验IPGTT。

图10为糖尿病小鼠分别经口服给药3mg/kg实施例制得的多钒酸烷氧衍生物V6-C10、V6-C14或分别注射1IU/kg天然胰岛素或胰岛素衍生物(地特胰岛素)后的血糖变化。

图11为糖尿病小鼠分别经口服给药3mg/kg实施例制得的多钒酸烷氧衍生物V6-C10、V6-C14或分别注射1IU/kg天然胰岛素或胰岛素衍生物(地特胰岛素)后的降血糖指数变化。

图12为糖尿病小鼠经口服给药实施列3制得的V6-C10和实施例4制得的V6-C14(口服给药量分别为0.5mg/kg、1mg/kg、2mg/kg)后对IPGTT的响应。

图13为STZ诱导的糖尿病小鼠经口服3mg/kg实施例4制得的V6-C14以及未做任何处理的健康小鼠的血糖变化，其中在给药V6-C14后的第3小时对小鼠进行葡萄糖耐受实验IPGTT。

图14为STZ诱导的糖尿病小鼠经注射3IU/kg胰岛素衍生物(地特胰岛素)以及未做任何处理的健康小鼠的血糖变化，其中在给药V6-C14后的第3小时对小鼠进行葡萄糖耐受实验IPGTT。

图15为口服3mg/kg实施例4制得的V6-C14的STZ诱导糖尿病小鼠、注射3IU/kg胰岛素衍生物(地特胰岛素)的STZ诱导糖尿病小鼠以及未做任何处理的健康小鼠在进行葡萄糖耐受实验IPGTT前的响应率。

图16为口服3mg/kg实施例4制得的V6-C14的STZ诱导糖尿病小鼠、注射3IU/kg胰岛素衍生物(地特胰岛素)的STZ诱导糖尿病小鼠以及未做任何处理的健康小鼠在进行葡萄糖耐受实验IPGTT后的响应率。

图17为实施例14中健康小鼠分别口服V6-14以及注射天然胰岛素和胰岛素衍生物(地特胰岛素)后血糖的变化。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法；下述实施例中所用的试剂、材料等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

下述实施例中连续葡萄糖监测仪(Dexcom)的使用方法：按照制造商的说明，将血糖监测仪的传感器植入小鼠皮下，给小鼠注射天然胰岛素或胰岛素衍生物(地特胰岛素)，或在校准后口服实施例制备的多钒酸烷氧衍生物。

下述实施例所述胰岛素衍生物(地特胰岛素)的商品名称为诺和平笔芯，产品名称为地特胰岛素注射液，生产厂家为丹麦诺和诺德公司，国药标字J20140106。

实施例1

POV衍生物的合成。将1mmol六钒酸((Bu

实施例2

POV衍生物的合成。将1mmol六钒酸((Bu

实施例3

POV衍生物的合成。将1mmol六钒酸((Bu

实施例4

POV衍生物的合成。将1mmol六钒酸((Bu

实施例5

POV衍生物的合成。将1mmol六钒酸((Bu

实施例6

POV衍生物的合成。将1mmol六钒酸((Bu

实施例7

POV衍生物的合成。将1mmol六钒酸((Bu

实施例8

POV衍生物的合成。将1mmol六钒酸((Bu

实施例9

POV衍生物的合成。将1mmol六钒酸((Bu

实施例10

POV衍生物的合成。将1mmol六钒酸((Bu

实施例11

POV衍生物的合成。将1mmol六钒酸((Bu

实施例12

POV衍生物的合成。将1mmol六钒酸((Bu

实施例13

以实施例3～6制备的多钒酸盐烷氧衍生物为例具体说明其长效胰岛素增敏作用。

糖尿病小鼠模型的构建，采用购于上海洁思捷实验动物有限公司的雄性d/b小鼠，6～8周龄。适应一周后，将d/b小鼠禁食4小时，然后根据小鼠的重量按照1kg小鼠腹腔注射150mg链脲佐菌素(STZ)。接下来，允许小鼠随意进食，同时每天从小鼠外周尾静脉采血并使用便携式血糖仪监测其血糖水平，直到未禁食的小鼠血糖水平高于400mg/dL。对照组为：年龄匹配的健康小鼠在相同条件下随意进食，同时每天从健康小鼠外周尾静脉采血并使用便携式血糖仪监测其血糖水平。

葡萄糖耐量试验。实验组为：向上述STZ诱导的糖尿病小鼠分别进行口服实施例3～6制备的多钒酸盐烷氧衍生物，剂量均为0.5、1、2、3、5mg/kg(即每kg小鼠服用的剂量为0.5、1、2、3、5mg)，并禁食过夜。对照组为：向上述STZ诱导的糖尿病小鼠分别注射剂量为1、3、5IU/kg(即每kg小鼠服用的剂量为1、3、5IU)的天然胰岛素或胰岛素衍生物(地特胰岛素)，并禁食过夜。每隔6min使用便携式血糖仪分别监测实验组和对照组小鼠末尾静脉穿刺的血糖，以追踪其胰岛素的活性，测试结果见图2～5、10～11。与时同时，将上述经口服多钒酸盐烷氧衍生物或注射天然胰岛素或胰岛素衍生物的小鼠(即实验组和对照组小鼠)在给药第4h、7h和10h后，或者是在给药第3h后，均注射1g/kg(即每kg小鼠注射1g)浓度为10mmol/L的葡萄糖水溶液，并在注射葡萄糖水溶液后即刻进行葡萄糖耐量IPGTT测试，此后继续每隔6min监测其血糖，并制作血糖浓度与时间曲线，结果如图6～9、13～16所示，然后通过测量曲线下的面积(从葡萄糖注射点开始并在激发后的3小时窗口内进行积分)来量化胰岛素反应性，结果如图12所示。从结果可以看出，长效胰岛素增敏剂可以使血糖稳定保持在一定范围内，避免血糖出现过高或过低的状态，出现比较严重的并发症。

实施例14

为了证明实施例4制备的多钒酸烷氧衍生物(V6-14)的特殊潜力，将血糖正常的健康小鼠进行葡萄糖耐量测试。向健康小鼠口服与上述糖尿病小鼠相同量的实施例4制备的多钒酸烷氧衍生物，或者是向健康小鼠注射与上述糖尿病小鼠相同量的胰岛素衍生物(地特胰岛素)，然后监测小鼠的血糖。为了量化低血糖的诱发率，通过将初始血糖值和最低血糖值之间的差异除以达到最低点的时间来计算低血糖指数。通过使用连续葡萄糖监测仪(Dexcom)进行连续葡萄糖监测。结果如图17所示，用具有胰岛素增敏活性的多钒酸盐烷氧衍生物可以避免出现低血糖症状如头晕、乏力等。

从附图可知将多钒酸盐与脂肪酸进行共价修饰，可以提高胰岛素增敏活性，进而调节血糖水平，同时将多钒酸盐烷氧衍生物与胰岛素联合使用效果会比单独使用胰岛素更好。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。