咖啡因在预防和/或治疗急性高原病中的应用的制作方法

本发明属于生物医药领域，具体涉及一种咖啡因在预防和/或治疗急性高原病中的应用。

背景技术：

1、急性高原病(acute high altitude disease,ahai)通常发生在海拔2500米以上的高空，即缺氧、低气压和紫外线强度高的。在海拔4500-5500米的未适应环境的人群中，ahai的发病率约为50-85％。高原肺水肿(high altitude pulmonary水肿，hape)是ahai的严重亚型之一，以肺水肿、呼吸困难、肺湿性啰音、发绀、用力干咳、粉红色泡沫痰为特征。未经治疗的hape患者的死亡率约为50％。hape的典型发病机制是肺血管过度收缩和肺动脉高压异常升高引起的肺水肿。目前已采用降低海拔、补氧、便携式高压氧舱以及硝苯地平、他达拉非等药物治疗hape，但疗效不理想。缺氧诱导的肺收缩是通过缺氧诱导因子-1α(hypoxia-inducible factor-1α，hif-1α)-血管内皮生长因子(vascular endothelialgrowth factor,vegf)轴介导的，它促进蛋白质和红细胞进入肺泡和间质空间，并导致早期的hape发生。低压缺氧也会影响肺动脉压力，最终导致肺血气屏障衰竭。因此，hape与缺氧引起的肺泡和血管损伤密不可分。缺氧导致活性氧(ros)积累，并导致多器官氧化应激损伤，如炎症、心血管疾病和肺损伤等等。抗氧化剂治疗是减轻氧化应激损伤的重要方法之一。

2、咖啡因是一种甲基黄嘌呤，天然存在于咖啡、茶和可乐等多种饮料中，用于治疗早产儿的肺部并发症。咖啡因具有许多生物学功能，包括放松平滑肌，释放钙和抵抗氧化应激。然而，目前还不清楚咖啡因是否能保护肺组织免受低压缺氧诱导的hape。

技术实现思路

1、在本研究中，我们通过体内、体外多层次的生物学分析和生物信息学分析，系统地确定了咖啡因在hape中的作用。小鼠体内实验分为对照组、缺氧组(hh组)、缺氧联合咖啡因组(hhc组)。通过肺组织的he染色、干湿比和蛋白质组学，我们在组织水平上测试了咖啡因对hape的作用，发现线粒体可能在蛋白质和途径水平上高度参与了预防hape的作用。然后，我们设计了4组体外at1细胞实验，分别为对照组、咖啡因+常氧组(cc组)、缺氧组(h组)和咖啡因+缺氧组(hc组)，通过线粒体氧化磷酸化、ros合成、线粒体膜电位和线粒体形态来详细描述hape中线粒体的功能。同时，我们利用细胞蛋白质组学分析确定线粒体自噬。最后，我们提出咖啡因通过一个线粒体数量控制系统来预防hape，该系统使用免疫荧光和westernblotting对三个典型线粒体自噬途径中的关键蛋白进行了验证。

2、本发明的第一方面，提供了一种咖啡因在制备预防和/或治疗高原病的产品中的应用。

3、优选的，所述的咖啡因可以是化学合成或者提取获得。

4、优选的，所述的提取包括从咖啡、茶叶、可可等中提取。

5、优选的，所述的预防和/或治疗高原病包括提高atp产量、提高糖酵解速率、减少ros生成、提高线粒体膜电位、增加线粒体分裂、调节线粒体形态、调节线粒体数量和/或促进线粒体自噬。

6、在本发明的一个具体实施方式中，所述的调节线粒体形态包括提高tom20蛋白的表达量，优选为提高个体在缺氧状态下细胞中tom20蛋白的表达量。

7、在本发明的一个具体实施方式中，所述的促进线粒体自噬包括提高lc3b-ii、pink1和/或parkin蛋白的表达，优选为提高个体在缺氧状态下细胞中lc3b-ii、pink1和/或parkin蛋白的表达量。

8、在本发明的一个具体实施方式中，所述的增加线粒体分裂包括提高drp1蛋白的表达，优选为提高个体在缺氧状态下细胞中drp1蛋白的表达量。

9、优选的，所述的产品包括药物、药物组合物和/或食品。

10、优选的，所述的药物或药物组合物中包含咖啡因以及药学上可接受的辅料。

11、进一步优选的，所述的药学上可接受的辅料包括载体、赋形剂、稀释剂、润滑剂、润湿剂、乳化剂、悬浮液稳定剂、防腐剂、甜味剂以及香料中的一种或两种以上的组合。

12、优选的，所述的药物或药物组合物的制剂形式可以为糖浆剂，酏剂，悬浮剂，粉剂，颗粒剂，片剂，胶囊，锭剂，水溶液，霜剂，膏剂，洗液剂，凝胶剂，乳剂。

13、优选的，所述的食品中包含咖啡因以及食品学上可接受的辅料。

14、进一步优选的，所述的食品学上可接受的辅料包括但不限于载体、赋形剂、稀释剂、润滑剂、润湿剂、乳化剂、悬浮液稳定剂、防腐剂、甜味剂以及香料中的一种或两种以上的组合。

15、优选的，所述的高原病包括选自在高原环境下产生的疾病。

16、优选的，所述的高原环境为海拔2500m以上，具有低压、缺氧和/或高紫外线强度的条件。

17、进一步优选的，所述的高原环境为海拔2700m以上，具有低压、缺氧和/或高紫外线强度的条件。

18、更优选的，所述的高原环境为海拔3000m以上，具有低压、缺氧和/或高紫外线强度的条件。

19、在本发明的一个具体实施方式中，所述的高原环境为海拔5500m以上，具有低压、缺氧和/或高紫外线强度的条件。

20、优选的，所述的高原病包括但不限于在高原环境下产生的急性高原病和/或慢性高原病。

21、优选的，所述的急性高原病包括但不限于高原昏迷、高原脑水肿、高原肺水肿、肺动脉高压、高原视网膜出血或脑肺异常症状同时存在的混合型疾病。

22、优选的，本发明所述的慢性高原病包括但不限于高原心脏病、高原红细胞增多症、高原高血压、高原低血压，或者，高原心脏病和红细胞增多症同时存在的混合型疾病。

23、优选的，所述高原病的临床表现选自头疼、头昏、心慌、心率加快、疲倦、胸闷、气短、呼吸加深、恶心、呕吐、失眠、乏力、眼花、嗜睡、食欲减退、抽搐、意识恍惚、手足麻木、唇指发绀、颜面水肿、四肢水肿或认知能力骤降中的一种或两种以上的组合。

24、在本发明的一个具体实施方式中，所述的高原病为高原肺水肿。

25、本发明的第二方面，提供了一种咖啡因在制备提高atp产量、提高糖酵解速率、减少ros生成、提高线粒体膜电位、增加线粒体分裂、调节线粒体形态、调节线粒体数量和/或促进线粒体自噬的产品中的应用。

26、优选的，所述的咖啡因可以是化学合成或者提取获得。

27、优选的，所述的提取包括从咖啡、茶叶、可可等中提取。

28、优选的，所述的产品包括药物、药物组合物和/或食品。

29、优选的，所述的药物、药物组合物和/或食品的限定如上述第一方面的限定。

30、在本发明的一个具体实施中，所述的调节线粒体形态包括提高tom20蛋白的表达量，优选为提高个体在缺氧状态下细胞中tom20蛋白的表达量。

31、在本发明的一个具体实施中，所述的促进线粒体自噬包括提高lc3b-ii、pink1和/或parkin蛋白的表达量，优选为提高个体在缺氧状态下细胞中lc3b-ii、pink1和/或parkin蛋白的表达量。

32、在本发明的一个具体实施中，所述的增加线粒体分裂包括提高drp1蛋白的表达量，优选为提高个体在缺氧状态下细胞中drp1蛋白的表达量。

33、本发明的第三方面，提供了一种提高atp产量、提高糖酵解速率、减少ros生成、提高线粒体膜电位、增加线粒体分裂、调节线粒体形态、调节线粒体数量和/或促进线粒体自噬的方法。

34、优选的，所述的方法包括使用咖啡因。

35、优选的，所述的咖啡因可以是化学合成或者提取获得。

36、优选的，所述的提取包括从咖啡、茶叶、可可等中提取。

37、在本发明的一个具体实施中，所述的调节线粒体形态包括提高tom20蛋白的表达量，优选为提高个体在缺氧状态下细胞中tom20蛋白的表达量。

38、在本发明的一个具体实施中，所述的促进线粒体自噬包括提高lc3b-ii、pink1和/或parkin蛋白的表达，优选为提高个体在缺氧状态下细胞中lc3b-ii、pink1和/或parkin蛋白的表达量。

39、在本发明的一个具体实施中，所述的增加线粒体分裂包括提高drp1蛋白的表达，优选为提高个体在缺氧状态下细胞中drp1蛋白的表达量。

40、本发明的第四方面，提供了一种咖啡因在缓解高原反应或在制备缓解高原反应的产品中的应用。

41、优选的，所述的咖啡因可以是化学合成或者提取获得。

42、优选的，所述的提取包括从咖啡、茶叶、可可等中提取。

43、优选的，所述的高原反应包括头痛，失眠，食欲减退，疲倦，呼吸困难等。头痛是最常见的症状，常为前额和双颞部跳痛，夜间或早晨起床时疼痛加重。

44、优选的，所述的产品包括但不限于药物、药物组合物和/或食品。

45、优选的，所述的药物、药物组合物和/或食品的限定如上述第一方面的限定。

46、本发明的第五方面，提供了一种咖啡因在制备预防和/或治疗疾病的产品中的应用。

47、优选的，所述的咖啡因可以是化学合成或者提取获得。

48、优选的，所述的提取包括从咖啡、茶叶、可可等中提取。

49、优选的，所述的疾病包括但不限于肺病、炎症、心血管疾病等等。

50、优选的，所述的肺病包括但不限于哮喘、肺气肿、肺心病、慢阻肺、气管炎、肺动脉高压、肺水肿和/或肺损伤等等。

51、优选的，所述的产品包括但不限于药物、药物组合物和/或食品。

52、优选的，所述的药物、药物组合物和/或食品的限定如上述第一方面的限定。

53、本发明的第六方面，提供了一种药物或药物组合物。

54、优选的，所述的药物或药物组合物中包含咖啡因以及药学上可接受的辅料，所述的药物或药物组合物具有预防和/或治疗高原病的作用。

55、优选的，所述的咖啡因可以是化学合成或者提取获得。

56、优选的，所述的提取包括从咖啡、茶叶、可可等中提取。

57、优选的，所述的药学上可接受的辅料包括但不限于载体、赋形剂、稀释剂、润滑剂、润湿剂、乳化剂、防腐剂、抗氧化剂、缓冲剂、抑菌剂、使制剂与接受者的血液等渗的溶质、悬浮剂、助悬剂、增溶剂、增稠剂、稳定剂、甜味剂以及香料中的一种或两种以上的组合。

58、所述的药学上可接受的辅料包括但不限于乳糖、葡萄糖、蔗糖、山梨糖醇、甘露糖、淀粉、阿拉伯胶、磷酸钙、藻酸盐、明胶、硅酸钙、细结晶纤维素、纤维素、水、糖浆、甲基纤维素、羟基苯甲酸甲酯、羟基苯甲酸丙酯、滑石、硬脂酸镁和矿物油中的一种或两种以上的组合。

59、优选的，所述的药物或药物组合物的制剂形式可以为糖浆剂，酏剂，悬浮剂，粉剂，颗粒剂，片剂，胶囊，锭剂，水溶液，霜剂，膏剂，洗液剂，凝胶剂，乳剂。

60、药物制剂优选为单位剂型。在这种形式中，该制剂被再分成包含适当的量的活性组分的单位剂量。单位剂型可以是包装好的制剂，该包装含有离散的量的制剂，诸如包装在小瓶或者安瓿中的片剂、胶囊和粉剂。另外，单位剂型可以是胶囊，片剂或者其可以是在包装形式中的适当数目的任何这些剂型。

61、单位剂量制剂中活性组分的量可从0.1毫克到1000毫克之间改变或调整，根据活性组分的具体应用和效力而定。如果需要，组合物还可包含其它适合的治疗剂。

62、可药用载体部分地根据给用的具体组合物而定，并根据组合物的具体给药方法而定。因此，本发明的药物组合物存在各种适当的制剂。

63、适于非肠胃给药诸如例如通过静脉内、肌内、皮内和皮下途径给药的制剂包括含水和非水的等渗无菌注射液，其可包含抗氧化剂，缓冲剂，抑菌剂，和使制剂与接受者的血液等渗的溶质，以及含水和非水的无菌悬浮剂，其可包含助悬剂，增溶剂，增稠剂，稳定剂和防腐剂。在本发明的实践中，组合物可通过例如静脉输注，经口，局部，腹膜内，膀胱内和鞘内给药。化合物的制剂可存在于单位剂量或者多剂量密封容器诸如安瓿和小瓶中。注射用溶液液和悬浮液可从先前所述类型的无菌粉剂、颗粒和片剂制备。

64、在本发明的环境下，对对象剂量给用应当足够随着时间在对象体内产生有益的治疗学应答。剂量通过所用的具体化合物的效力和对象的病况、以及待治疗对象的体重或者体表面积而定。剂量的大小将根据在具体对象中伴随具体化合物给药产生的任何不利副作用的存在、性质和程度而定。在正被治疗的病症的治疗或者预防中确定待给药的化合物的有效量中，医师可以评价诸如化合物的循环血浆水平、化合物毒性和/或疾病进程等因素而定。

65、本发明的第七方面，提供了一种食品。

66、优选的，所述的食品包含咖啡因以及食品学上可接受的辅料。

67、优选的，所述的咖啡因可以是化学合成或者提取获得。

68、优选的，所述的提取包括从咖啡、茶叶、可可等中提取。

69、优选的，所述的食品学上可接受的辅料包括但不限于载体、赋形剂、稀释剂、润滑剂、润湿剂、乳化剂、悬浮液稳定剂、防腐剂、甜味剂以及香料中的一种或两种以上的组合。

70、本发明所述的咖啡因是一种甲基黄嘌呤，所述的咖啡因的化学结构式为：

71、

72、本发明所述的“产品”包括但不限于药物、药物组合物和/或食品等等。

73、本发明所述的“治疗”，表示在疾病已开始发展后减缓、中断、阻止、控制、停止、减轻、或逆转一种体征、症状、失调、病症、或疾病的进展或严重性，但不一定涉及所有疾病相关体征、症状、病症、或失调的完全消除。

74、本发明所述“有效量”是指在以单个或多个剂量给予至个体或器官之后提供所希望的治疗或预防的本发明的药物的量或剂量。

75、本发明所述的“药学上可接受的”是指既不显著刺激生物体也不抑制所施用的产品的活性物质的生物学活性及特性。

76、本发明术语“包括”或“包含”是开放式的描述，含有所描述的指定成分或步骤，以及不会实质上影响的其他指定成分或步骤。

77、本发明所述的“和/或”包含该术语所连接的项目的所有组合，应视为各个组合已经单独地在本文列出。例如，“a和/或b”包含了“a”、“a和b”以及“b”。又例如，“a、b和/或c”包含了“a”、“b”、“c”、“a和b”、“a和c”、“b和c”以及“a和b和c”。

78、本发明中英文对照见表1：

79、表1

80、

81、