AICAR在制备预防和/或治疗尿毒症性心肌病药物中的应用的制作方法

本发明属于生物医药与心血管疾病防治，具体涉及aicar（5-氨基咪唑-4-甲酰胺-1-β-d-呋喃核糖苷）在制备预防和/或治疗尿毒症性心肌病药物中的应用，属于制药用途发明。

背景技术：

1、尿毒症性心肌病是慢性肾脏病，特别是终末期肾病患者最常见且严重的心血管并发症之一。流行病学数据显示，超过50%的终末期肾病患者存在不同程度的心肌结构和功能异常，心血管事件是透析患者死亡的首要原因，占全部死亡原因的40%~50%。尿毒症性心肌病的典型病理表现包括左心室肥厚、心肌纤维化、心肌细胞肥大、心肌顺应性下降及收缩和/或舒张功能障碍，临床结局表现为进行性心力衰竭和猝死风险显著升高。

2、目前，针对尿毒症性心肌病的临床干预策略主要围绕控制血压、纠正容量超负荷、调节矿物质代谢紊乱以及肾脏替代治疗（血液透析或肾移植）展开。上述措施虽可部分延缓疾病进展，但均属于针对上游病因或全身性代谢紊乱的支持性治疗，并非直接靶向尿毒症状态下心肌细胞自身发生的病理改变。换言之，现有治疗方案对已经形成的心肌肥厚、纤维化和线粒体损伤缺乏特异性的逆转或修复作用。迄今为止，尚未有专门针对尿毒症性心肌病发病机制中核心环节——心肌细胞代谢重编程和线粒体功能障碍——的药物获批上市，临床存在明确的未满足需求。

3、近年来，越来越多的研究提示尿毒症性心肌病并非单纯的血流动力学异常或容量负荷增加所致，而是与心肌细胞内在的代谢紊乱密切相关。在尿毒症毒素（如硫酸吲哚酚、对甲酚硫酸酯等蛋白结合型毒素）长期蓄积的微环境下，心肌细胞发生显著的代谢重编程，表现为线粒体氧化磷酸化功能受损、脂肪酸β-氧化通路抑制、脂质异常积聚及能量代谢障碍。线粒体作为心肌细胞能量代谢的核心细胞器，在尿毒症应激下呈现肿胀、嵴断裂、空泡样变及排列紊乱等超微结构损伤，进一步加剧了心肌能量供应不足和氧化应激损伤，形成“线粒体功能障碍—能量代谢紊乱—心肌重构”的恶性循环。因此，寻找能够直接靶向心肌细胞线粒体功能恢复和代谢重编程纠正的药物，对于尿毒症性心肌病的特异性治疗具有重要意义。

4、aicar（5-氨基咪唑-4-甲酰胺-1-β-d-呋喃核糖苷，亦称阿卡地新）是一种腺苷类似物，可通过细胞内磷酸化生成zmp，进而激活amp活化蛋白激酶（ampk），参与调控细胞能量代谢稳态。已有研究表明aicar在缺血性心脏损伤、糖尿病心肌病和化疗药物（如阿霉素）诱导的心力衰竭模型中表现出一定的心脏保护作用。然而，上述模型涉及的病理机制主要与急性缺血再灌注损伤、高血糖毒性或化疗药物直接心肌毒性相关，与尿毒症毒素长期蓄积所致的慢性代谢性心肌损伤存在本质差异。目前，aicar是否能够改善尿毒症性心肌病的心功能损害、心肌重构及线粒体功能障碍，尚无任何文献报道或技术启示。

5、鉴于此，本发明首次提出aicar可用于制备预防和/或治疗尿毒症性心肌病的药物，并通过5/6肾切除诱导的尿毒症性心肌病动物模型及尿毒症毒素诱导的心肌细胞损伤模型加以验证，为尿毒症性心肌病的药物干预提供了全新策略和实验依据。

技术实现思路

1、针对现有干预手段对尿毒症性心肌病中线粒体功能障碍和脂质代谢重编程缺乏有效靶向、现有治疗多局限于控制血压和容量负荷等支持性措施而未能直接修复心肌细胞内在损伤的缺陷，本发明提供了aicar在制备预防和/或治疗尿毒症性心肌病药物中的应用。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、第一方面，本发明提供了aicar在制备预防和/或治疗尿毒症性心肌病药物中的应用；所述尿毒症性心肌病为慢性肾脏病，特别是终末期肾病继发的心肌结构和功能障碍。

4、进一步地，所述aicar为5-氨基咪唑-4-甲酰胺-1-β-d-呋喃核糖苷（5-aminoimidazole-4-carboxamide-1-β-d-ribofuranoside，cas:2627-69-2），亦称阿卡地新（acadesine），或其药学上可接受的盐、溶剂化物、前药或药学上可接受的组合物。aicar作为一种腺苷类似物，可通过细胞内磷酸化生成zmp，激活amp活化蛋白激酶，从而参与调控细胞能量代谢稳态。

5、进一步地，所述尿毒症性心肌病表现为下列一种或多种病理改变：心功能下降、左心室壁增厚、心肌肥厚、心肌纤维化、线粒体功能障碍和脂质代谢紊乱。具体地，所述心功能下降表现为左心室射血分数降低和/或左心室缩短率降低；所述左心室壁增厚表现为左心室后壁舒张末期厚度增加和/或左心室后壁收缩末期厚度增加；所述线粒体功能障碍表现为线粒体肿胀、空泡样变、嵴断裂和/或排列紊乱；所述脂质代谢紊乱表现为甘油脂、甘油磷脂、鞘脂、固醇脂、脂肪酰基和/或异戊二烯脂类代谢异常。

6、进一步地，所述aicar用于改善心功能和心肌重构。优选地，所述改善心功能和心肌重构包括提高左心室射血分数和/或左心室缩短率，降低左心室后壁舒张末期厚度和/或左心室后壁收缩末期厚度，以及减轻心肌纤维化和/或心肌肥厚。在5/6肾切除小鼠模型中，aicar（500mg/kg，每周3次，持续3个月）干预后，左心室射血分数由69.7±9.9%显著提升至78.7±2.9%（p<0.05），左心室短轴缩短率由38.9±7.5%显著提升至46.4±2.7%（p<0.05），心肌纤维化面积由12.2±4.8%显著降低至7.7±3.2%（p<0.05），心肌细胞横截面积由384.0±57.5%显著降低至308.6±39.8%（p<0.05）。

7、进一步地，所述aicar用于改善线粒体结构和能量代谢障碍。优选地，所述改善线粒体结构和能量代谢障碍包括改善线粒体肿胀、空泡样变、嵴断裂或排列紊乱中的一种或多种线粒体超微结构异常，并提高氧化磷酸化相关蛋白的表达水平。透射电镜结果显示，aicar干预后，5/6肾切除模型小鼠心肌线粒体肿胀、嵴断裂及排列紊乱等超微结构损伤得到明显缓解。western blot检测显示，aicar可提高atp5a1、uqcrc、sdhb和mtco2中一种或多种氧化磷酸化复合体亚基的蛋白表达水平。

8、进一步地，所述aicar用于改善心肌脂质代谢紊乱。优选地，所述改善心肌脂质代谢紊乱包括逆转或部分纠正甘油脂、甘油磷脂、鞘脂、固醇脂、脂肪酰基和异戊二烯脂类中的一种或多种脂质的异常改变。脂质组学结果显示，5/6肾切除模型小鼠心肌组织中共检测到2874种代谢物，归属于85个类别，其中甘油脂、甘油磷脂、鞘脂、固醇脂、脂肪酰基和异戊二烯脂类等多个脂质类别发生显著异常；aicar干预后，上述脂质类别中的异常分子出现不同程度的逆转或回调，主成分分析（pca）显示aicar干预组整体代谢谱向假手术组方向回归。

9、进一步地，所述aicar用于提高脂肪酸转运、三羧酸循环及线粒体β-氧化相关蛋白的表达水平。优选地，所述aicar提高选自下列的一种或多种蛋白的表达水平：cpt1、ogdh、pdk4、acox1和acot1。在5/6肾切除模型中，上述脂肪酸摄取、转运和β-氧化相关蛋白在模型组中下调，而在aicar干预后表达水平升高。

10、进一步地，所述aicar的给药方式为腹腔注射，给药剂量为按体重计500mg/kg，给药频率为每周给药3次，给药周期为3个月。在5/6肾切除小鼠模型中，于术后第1周开始给予aicar，连续给药至术后12周，上述心功能、病理学、线粒体结构和脂质代谢各指标均观察到显著改善。该给药方案经体内实验验证，能够使aicar在体内有效发挥改善尿毒症性心肌病的作用，同时动物耐受性良好，未观察到明显毒性反应。

11、进一步地，所述aicar用于改善尿毒症毒素诱导的心肌细胞线粒体呼吸功能障碍。具体地，所述尿毒症毒素包括硫酸吲哚酚。在硫酸吲哚酚（1mm）诱导的新生大鼠心室肌细胞（nrvms）模型中，aicar（1mm）干预24小时后，seahorse线粒体压力测试显示，硫酸吲哚酚组基础呼吸、atp生成相关呼吸和最大呼吸均显著降低，而aicar联合处理组上述线粒体呼吸功能指标均得到明显回升，提示aicar可直接改善尿毒症毒素对心肌细胞线粒体呼吸功能的损害。

12、进一步地，所述药物以aicar为主要药效成分，所述药物中还含有药学上可接受的载体、稀释剂、缓冲剂、稳定剂或赋形剂中的一种或多种。所述药物的剂型为注射剂、冻干粉针剂或口服制剂。

13、第二方面，本发明还提供了一种用于预防和/或治疗尿毒症性心肌病的药物组合物，包含有效剂量的aicar以及药学上可接受的载体，所述药物组合物为注射剂、冻干粉针剂或口服制剂。

14、与现有技术相比，本发明具有如下突出的有益效果：

15、（1）首次提出并验证了aicar在制备预防和/或治疗尿毒症性心肌病药物中的新用途。现有技术虽报道aicar在缺血性心脏损伤、糖尿病心肌病和阿霉素诱导的心力衰竭模型中具有心脏保护作用，但上述模型的病理机制主要与急性缺血再灌注损伤、高血糖毒性或化疗药物直接心肌毒性相关，与尿毒症毒素长期蓄积所致的慢性代谢性心肌损伤存在本质差异。目前尚无aicar用于尿毒症性心肌病的任何报道，本发明填补了这一技术空白。

16、（2）本发明在体内动物模型和体外细胞模型两个层面均验证了aicar的保护作用。在5/6肾切除诱导的尿毒症性心肌病小鼠模型中，aicar显著改善了心功能、减轻了心肌肥厚和纤维化、修复了线粒体超微结构损伤；在硫酸吲哚酚诱导的心肌细胞损伤模型中，aicar显著改善了线粒体呼吸功能障碍。上述结果为aicar治疗尿毒症性心肌病提供了充分的实验依据。

17、（3）本发明首次揭示了aicar对尿毒症性心肌病中脂质代谢紊乱的系统性纠正作用。通过脂质组学技术，本发明发现aicar能够使尿毒症心肌的整体脂质代谢轮廓向正常方向回归，涵盖甘油脂、甘油磷脂、鞘脂、固醇脂、脂肪酰基和异戊二烯脂类等6大类脂质的广泛逆转。这种对心肌组织中整个脂质代谢网络的系统性重塑，为aicar治疗尿毒症性心肌病提供了全新的机制见解。

18、（4）本发明进一步揭示了aicar的作用机制：在尿毒症环境下，aicar通过恢复氧化磷酸化复合体（atp5a1、uqcrc、sdhb、mtco2）蛋白表达修复线粒体电子传递链功能，同时上调脂肪酸转运和β-氧化相关蛋白（cpt1、ogdh、pdk4、acox1、acot1）表达促进脂质利用，实现线粒体功能和脂质代谢的双重改善。这一多靶点作用特征使其优于单一靶点的干预策略。

19、（5）本发明提供的给药方案（500mg/kg，每周3次，持续3个月）经实验验证安全有效，动物耐受性良好，具有明确的临床转化潜力。aicar作为已进入iii期临床试验的药物，其药代动力学和安全性已有较为充分的人体数据支持，可大幅缩短研发周期，降低转化风险。

20、综上所述，本发明提供了一种以aicar为核心的尿毒症性心肌病药物干预方案，具有明确的作用机制、多层次的实验数据支持和良好的临床转化前景，为尿毒症性心肌病的治疗提供了全新的药物策略和实验依据。