一种具有抗肥胖及降低肥胖相关炎症的多钒酸基复合物及其制备与应用

技术领域

本发明属于动物医学领域，具体涉及一种具有抗肥胖及降低肥胖相关炎症的多钒酸基复合物及其制备方法与应用。

背景技术

宠物在现代社会中扮演着重要的角色，许多人的不良情绪通过和宠物相处能得到有效的缓解。作为宠物的猫、犬，常因饲养者投喂不当而产生饮食过渡导致的肥胖症。肥胖对猫、犬的机体健康以及饲养者的生活会带来一系列严重的影响。肥胖可以造成猫、犬的关节以及骨骼运动障碍，超额体重对它们来说不仅活动不便，还可能会对骨关节造成压力，从而引起椎间盘移位、关节炎、足(爪)部位发育不良等问题。猫、犬的肥胖问题还可能使其呼吸困难，在运动时更加明显。此外，肥胖还可能造成猫、犬的内脏病变以及内分泌失调等问题，对其生命健康造成严重威胁。

肥胖与营养代谢失调、胰岛素抵抗、特别是炎症等密切相关。例如具有调节炎症细胞功能的一个关键调节因子，受体作用丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶1(RIPK1)，在炎性刺激下不仅与炎症、细胞凋亡和坏死有关，而且还在基因水平与哺乳动物肥胖症的发生有关联。此外，最近的一项研究表明，因SARS-CoV-2入院的重症监护患者发生肥胖症的几率很高。肥胖症的特点之一是甘油三酯和脂滴于内脏中累积，这样一来同时增加了患者罹患2型糖尿病的风险。肥胖状态下的动物体内，脂肪组织分泌大量的促炎和抗炎细胞因子，不仅会引起机体全身性的慢性炎症，脂肪组织巨噬细胞浸润还会加剧这种慢性低度炎症程度。过渡肥胖的动物体内，白色脂肪细胞发生过度膨胀，从而引起局部组织缺氧和坏死，进而引起多种代谢性炎症。一般来说，饲养者自行控制宠物体重的方法是通过喂食高蛋白、低碳水、高纤维、低脂的低卡宠物粮。然而这类宠物粮通常价格不菲，大多属于进口商品，官方购买渠道容易断货。故而开发出高性价比的食品、药物佐剂来控制猫、犬体重是十分必要的。

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抗肥胖及降低肥胖相关炎症的多钒酸基复合物。所述多钒酸基复合物可显著降低HFD小鼠(高脂肪饮食引起的肥胖小鼠)的体重和体脂量，减少其脂肪组织炎症，改善其胰岛素抵抗症状，从而改善小鼠的代谢紊乱状态。

本发明的另一目的在于提供上述一种具有抗肥胖及降低肥胖相关炎症的多钒酸基复合物的制备方法。采用多钒酸烷氧衍生物与功能性食品添加剂物理混合的方法，即可得到多钒酸基复合物。

本发明的再一目的在于提供上述一种具有抗肥胖及降低肥胖相关炎症的多钒酸基复合物在药物和动物粮制备中的应用。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种具有抗肥胖及降低肥胖相关炎症的多钒酸基复合物，由葡萄糖胺六钒酸和功能性食品添加剂按照质量比1：0.5～1：0.8复配而成；

所述葡萄糖胺六钒酸，为对位三羟基配体取代的十四酸修饰葡萄糖胺盐六钒酸，其中三羟基配体为十四酸三羟甲基乙酯，十四酸修饰葡萄糖胺六钒酸的分子式为(C

所述功能性食品添加剂为山梨糖醇、异麦芽低聚糖和低聚半乳糖中的至少一种。

上述一种具有抗肥胖及降低肥胖相关炎症的多钒酸基复合物的制备方法，包括以下步骤：

(1)将十四酸修饰的六钒酸四丁基铵盐进行阳离子交换后，与氨基葡萄糖混合均匀，得到葡萄糖胺六钒酸(即所述多钒酸烷氧衍生物)；

(2)将葡萄糖胺六钒酸水溶液与功能性食品添加剂水溶液混合均匀，低温脱水，得到具有抗肥胖及降低肥胖相关炎症的多钒酸基复合物。

优选地，步骤(1)所述十四酸修饰的六钒酸四丁基铵盐可参考文献方法(Adouble-tailed fluorescent surfactant with a hexavanadate cluster as the headgroup.Angew.Chem.,Int.Ed.2011,50,2521-2525)制备，更优选地，由以下具体方法制得：将六钒酸四丁基铵盐、十四酸酐、4-二甲氨基吡啶、三乙胺和乙腈按照1mmol：2mmol：2mmol：1mmol：20mL混合均匀，将该溶液在80℃下搅拌48h，冷却，纯化，得到十四酸修饰的六钒酸四丁基铵盐。

优选地，步骤(1)所述十四酸修饰的六钒酸四丁基铵盐为一种离子化合物，其阳离子为四丁基铵，阴离子为[V

优选地，步骤(1)所述阳离子交换采用阳离子(H

优选地，步骤(1)所述氨基葡萄糖为D-氨基葡萄糖，化学式为C

优选地，步骤(1)所述十四酸修饰的六钒酸四丁基铵盐与氨基葡萄糖的摩尔比为1：2。

优选地，步骤(2)所述葡萄糖胺六钒酸水溶液的浓度为10～15％。

优选地，步骤(2)所述功能性食品添加剂水溶液的质量浓度为5～12％，更优选为8％。

优选地，步骤(2)所述葡萄糖胺六钒酸水溶液和功能性食品添加剂水溶液的体积比为1：1。

优选地，步骤(2)所述脱水的温度为30～50℃。

上述一种具有抗肥胖及降低肥胖相关炎症的多钒酸基复合物在药物和动物粮制备中的应用。

优选在动物医学药物制备中的应用，更优选为在抗肥胖及降低肥胖相关炎症药物制备中的应用。

本发明的技术原理：本发明所述多钒酸基复合物主要是通过将葡萄糖胺六钒酸与功能性食品添加剂混合制备而成。其中葡萄糖胺六钒酸可以降低HFD喂养的小鼠的体重和体脂率，减少HFD小鼠脂肪组织中巨噬细胞的富集，提高了脂肪组织中调节性T细胞(Treg细胞)的数量和调节能力，降低了脂肪组织中炎症因子的数量，进而减轻HFD小鼠的系统性脂肪组织炎症。功能性食品添加剂能赋于产品甜味，改善口感，又不会引起提升血糖浓度等副作用。

与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：

(1)本发明所述具有抗肥胖及降低肥胖相关炎症的多钒酸基复合物的合成工艺相对简便易行，产品工艺质量易于控制，有利于工业化生产，且原料易得，制备方法简单。

(2)本发明所述具有抗肥胖及降低肥胖相关炎症的多钒酸基复合物主要是通过将葡萄糖胺六钒酸与功能性食品添加剂混合来实现的，所述葡萄糖胺六钒酸能够降低HFD喂养的小鼠的体重和体脂率，从而降低了脂肪组织中炎症因子的数量，减轻了HFD小鼠的系统性脂肪组织炎症。

(3)本发明所述具有抗肥胖及降低肥胖相关炎症的多钒酸基复合物可以用于猫狗等宠物的食品或片剂的添加剂，可达到控制猫狗等宠物体重的目的，从而维持其健康状态。

附图说明

图1为多钒酸烷氧衍生物的ESI-MS质谱图(阴离子模式)。

图2为多钒酸烷氧衍生物的紫外-可见光吸收光谱图。

图3为小鼠体重变化对比图。与饲喂正常鼠粮(NCD)相比，C57BL/5J雄性小鼠饲喂高脂饲料(HFD)并同时经口给予实施例1制备的多钒酸基复合物8周后，小鼠体重变化对比图。

图4为小鼠体脂变化对比图。与饲喂正常鼠粮(NCD)相比，C57BL/5J雄性小鼠饲喂高脂饲料(HFD)并同时经口给予实施例1制备的多钒酸基复合物8周后，小鼠体脂变化对比图。

图5为小鼠巨噬细胞变化对比图。与饲喂正常鼠粮(NCD)相比，C57BL/5J雄性小鼠饲喂高脂饲料(HFD)并同时经口给予实施例1制备的多钒酸基复合物8周后，小鼠巨噬细胞变化对比图。

图6为小鼠iNKT细胞变化对比图。与饲喂正常鼠粮(NCD)相比，C57BL/5J雄性小鼠饲喂高脂饲料(HFD)并同时经口给予实施例1制备的多钒酸基复合物8周后，小鼠iNKT细胞变化对比图。

图7为小鼠RIPK1表达量变化对比图。与饲喂正常鼠粮(NCD)相比，C57BL/5J雄性小鼠饲喂高脂饲料(HFD)并同时经口给予实施例1制备的多钒酸基复合物8周后，小鼠RIPK1表达量变化对比图。

图8为小鼠PPARγ表达量变化对比图。与饲喂正常鼠粮(NCD)相比，C57BL/5J雄性小鼠饲喂高脂饲料(HFD)并同时经口给予实施例1制备的多钒酸基复合物8周后，小鼠PPARγ表达量变化对比图。

图9为小鼠促炎因子IFNα产生量变化对比图。与饲喂正常鼠粮(NCD)相比，C57BL/5J雄性小鼠饲喂高脂饲料(HFD)并同时经口给予实施例1制备的多钒酸基复合物8周后，小鼠促炎因子IFNα产生量变化对比图。

图10为小鼠促炎因子IL-6产生量变化对比图。与饲喂正常鼠粮(NCD)相比，C57BL/5J雄性小鼠饲喂高脂饲料(HFD)并同时经口给予实施例1制备的多钒酸基复合物8周后，小鼠促炎因子IL-6产生量变化对比图。

图11为小鼠抗炎因子IL-10产生量变化对比图。与饲喂正常鼠粮(NCD)相比，C57BL/5J雄性小鼠饲喂高脂饲料(HFD)并同时经口给予实施例1制备的多钒酸基复合物8周后，小鼠消炎因子IL-10产生量变化对比图。

图12为小鼠体重对比图。与饲喂正常鼠粮(NCD)相比，C57BL/5J雄性小鼠饲喂高脂饲料(HFD)并同时经口给予实施例1制备的多钒酸基复合物、对比例1制备的葡萄糖胺复合物、对比例2制备的六钒酸与功能性食品添加剂组成的复合物和对比例3制备的十四酸修饰的六钒酸与功能性食品添加剂组成的复合物8周后，小鼠体重对比图。

图13为小鼠促炎因子IFNα产生量对比图。与饲喂正常鼠粮(NCD)相比，C57BL/5J雄性小鼠饲喂高脂饲料(HFD)并同时经口给予实施例1制备的多钒酸基复合物、对比例1制备的葡萄糖胺复合物、对比例2制备的六钒酸与功能性食品添加剂组成的复合物和对比例3制备的十四酸修饰的六钒酸与功能性食品添加剂组成的复合物8周后，小鼠促炎因子IFNα产生量的对比图。

图14为小鼠炎症相关RIPK1表达量对比图。与饲喂正常鼠粮(NCD)相比，C57BL/5J雄性小鼠饲喂高脂饲料(HFD)并同时经口给予实施例1制备的多钒酸基复合物、对比例1制备的葡萄糖胺复合物、对比例2制备的六钒酸与功能性食品添加剂组成的复合物和对比例3制备的十四酸修饰的六钒酸与功能性食品添加剂组成的复合物8周后，小鼠炎症相关RIPK1表达量的对比图。

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。

本发明实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或者制造商建议的条件进行。所用未注明生产厂商者的原料、试剂等，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

实施例1

参考文献方法制备十四酸修饰的六钒酸四丁基铵盐(A double-tailedfluorescent surfactant with a hexavanadate cluster as the headgroup.Angew.Chem.,Int.Ed.2011,50,2521–2525)，具体如下，将1mmol六钒酸四丁基铵盐、2mmol十四酸酐、2mmol三乙胺、1mmol 4-二甲氨基吡啶和20mL乙腈混合均匀，把该溶液置于圆底烧瓶内于80℃下搅拌48h。待反应结束后，反应液自然冷却至室温，然后过滤反应液，收集滤液，挥发溶剂收集晶体得到十四酸修饰的六钒酸四丁基铵盐。接着使用阳离子交换树脂(AMBERLITE XAD系列树脂，购买于Aladdin)进行离子(H

实施例2

参考文献方法制备十四酸修饰的六钒酸四丁基铵盐(A double-tailedfluorescent surfactant with a hexavanadate cluster as the headgroup.Angew.Chem.,Int.Ed.2011,50,2521–2525)，具体如下，将1mmol六钒酸四丁基铵盐、2mmol十四酸酐、2mmol三乙胺、1mmol 4-二甲氨基吡啶和20mL乙腈混合均匀，把该溶液置于圆底烧瓶内于80℃下搅拌48h。待反应结束后，反应液自然冷却至室温，然后过滤反应液，收集滤液，挥发溶剂收集晶体得到十四酸修饰的六钒酸四丁基铵盐。接着使用阳离子交换树脂(AMBERLITE XAD系列树脂，购买于Aladdin)进行离子(H

实施例3

参考文献方法制备十四酸修饰的六钒酸四丁基铵盐(A double-tailedfluorescent surfactant with a hexavanadate cluster as the headgroup.Angew.Chem.,Int.Ed.2011,50,2521–2525)，具体如下，将1mmol六钒酸四丁基铵盐、2mmol十四酸酐、2mmol三乙胺、1mmol 4-二甲氨基吡啶和20mL乙腈混合均匀，把该溶液置于圆底烧瓶内于80℃下搅拌48h。待反应结束后，反应液自然冷却至室温，然后过滤反应液，收集滤液，挥发溶剂收集晶体得到十四酸修饰的六钒酸四丁基铵盐。接着使用阳离子交换树脂(AMBERLITE XAD系列树脂，购买于Aladdin)进行离子(H

实施例4

以实施例1制备的多钒酸基复合物为例具体说明其抗肥胖及降低肥胖相关炎症的作用。

雄性C57BL/6J小鼠6～7周龄，采用购于华南理工大学实验动物研究中心，适应性喂养2周后，饲喂含60％千卡脂肪的高脂饲料(high fat diet，HFD)，建立肥胖动物模型。与健康饮食喂养的小鼠相比，选择体重增加了20％以上的肥胖小鼠进行以下测试：肥胖小鼠(每组8只)每日一次经口给予多钒酸基复合物溶液(含100μg多钒酸基复合物)和含60％千卡脂肪的高脂饲料(high fat diet，HFD)，持续8周。对照组喂食正常鼠粮(normal chowdiet，NCD)和生理盐水。在整个研究过程中，记录每只小鼠体重、食物消耗和能量消耗。最后一周实验结束后，处死小鼠，收集脂肪组织，对脂肪组织称重，并且测量脂肪组织中各项免疫因子水平，统计巨噬细胞积累度、T细胞中不变自然杀伤T细胞(iNKT)数量，并对受体相互作用丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶1(RIPK1)mRNA的表达量、过氧化物酶体增殖物激活受体α和γ(PPARα和PPARγ)的活化程度也进行了测定。同时制备脂肪组织冰冻切片。将其中一部分脂肪组织冷冻切片用油红染色，以观察脂肪细胞增生和肥大情况。再取一部分脂肪组织冷冻切片进行苏木素伊红(H&E)染色以量化巨噬细胞的区域。最后一部分脂肪组织冰冻切片进行免疫荧光标记，以观察iNKT细胞的增殖情况。

每日一次经口给予100μg实施例1制备的多钒酸基复合物8周后，小鼠平均体重由35.68g降低到32.73g，平均减轻体重8.3％(附图3)，尽管仍然饲喂高脂饲料，肥胖小鼠的体重已经接近正常小鼠的体重。每日给予100μg实施例1制备的多钒酸基复合物8周后，小鼠平均体脂质量由8.74g降低到4.22g，平均减轻体脂质量51.7％(附图4)。每日给予100μg实施例1制备的多钒酸基复合物8周后，小鼠脂肪中巨噬细胞积累度下降51.7％(附图5)。每日给予100μg实施例1制备的多钒酸基复合物8周后，T细胞中iNKT细胞数量增加60.4％(附图6)。每日给予100μg实施例1制备的多钒酸基复合物8周后，与炎症、细胞坏死相关的RIPK1的表达量有所下降(附图7)，与脂肪细胞分化、机体免疫及胰岛素抵抗密切相关的PPARγ的表达量有所上升(附图8)。每日给予100μg实施例1制备的多钒酸基复合物8周后，促炎因子IFNα和IL-6的产生量显著下降(附图9和附图10)，而抗炎因子IL-10的产生量显著上升(附图11)。综合以上数据，说明每日给予100μg实施例1制备的多钒酸基复合物8周后，与肥胖相关炎症整体水平上都有一定程度的缓解。

对比例1

制备葡萄糖胺与功能性食品添加剂组成的复合物。具体如下，直接将质量浓度为12％D-氨基葡萄糖水溶液与质量浓度为8％的山梨糖醇水溶液按照体积比1：1混合均匀，40℃低温除去一半溶剂后，得到葡萄糖胺复合物溶液。

对比例2

制备六钒酸与功能性食品添加剂组成的复合物。具体如下，直接将1.2g六钒酸四丁基铵盐分散于10mL质量浓度为8％的山梨糖醇水溶液中，得到六钒酸与功能性食品添加剂组成的复合物。

对比例3

制备十四酸修饰的六钒酸与功能性食品添加剂组成的复合物。具体如下，参考文献方法制备十四酸修饰的六钒酸四丁基铵盐(Adouble-tailed fluorescent surfactantwith a hexavanadate cluster as the head group.Angew.Chem.,Int.Ed.2011,50,2521–2525)，具体如下，将1mmol六钒酸四丁基铵盐、2mmol十四酸酐、2mmol三乙胺、1mmol4-二甲氨基吡啶和20mL乙腈混合均匀，把该溶液置于圆底烧瓶内于80℃下搅拌48h。待反应结束后，反应液自然冷却至室温，然后过滤反应液，收集滤液，挥发溶剂收集晶体得到十四酸修饰的六钒酸四丁基铵盐。再将1.2g十四酸修饰的六钒酸四丁基铵盐分散于10mL质量浓度为8％的山梨糖醇水溶液中，得到十四酸修饰的六钒酸与功能性食品添加剂组成的复合物。

对比例4

参比对比例1制备的葡萄糖胺复合物、对比例2制备的六钒酸与功能性食品添加剂组成的复合物和对比例3制备的十四酸修饰的六钒酸与功能性食品添加剂组成的复合物，具体说明实施例1制备的多钒酸基复合物其的抗肥胖及降低肥胖相关炎症的作用。

雄性C57BL/6J小鼠6～7周龄，采用购于华南理工大学实验动物研究中心，适应性喂养2周后，饲喂含60％千卡脂肪的高脂饲料(high fat diet，HFD)，建立肥胖动物模型。与健康饮食喂养的小鼠相比，选择体重至少增加了20％的肥胖小鼠进行以下测试：肥胖小鼠共32只，分为四组，每组8只。第一组肥胖小鼠每日一次经口给予多钒酸基复合物溶液(含100μg，即0.038μmol/L实施例1制备的十四酸修饰的葡萄糖胺六钒酸，持续8周。第二组肥胖小鼠每日一次经口给予葡萄糖胺复合物溶液(含23μg，即0.076μmol/L对比例1中的D-葡萄糖胺)，持续8周。第三组肥胖小鼠每日一次经口给予六钒酸与功能性食品添加剂组成的复合物溶液(含76μg，即0.038μmol/L对比例2制备的六钒酸四丁基铵盐)，持续8周。第四组肥胖小鼠每日一次经口给予十四酸六钒酸与功能性食品添加剂组成的复合物溶液(含108μg，即0.038μmol/L对比例3制备的十四酸修饰的六钒酸四丁基铵盐)，持续8周。上述四组肥胖小鼠同时每天饲喂含60％千卡脂肪的高脂饲料(high fat diet，HFD)。对照组喂食正常鼠粮(normal chow diet，NCD)和生理盐水。在整个研究过程中，记录每只小鼠体重、食物消耗和能量消耗。

8周后，给予多钒酸基复合物溶液的第一组小鼠体重明显下降(附图12)，并接近对照组小鼠(正常小鼠)；给予葡萄糖胺复合物溶液的第二组小鼠体重仍然上升，为体重最高的一组小鼠；给予六钒酸与功能性食品添加剂组成的复合物溶液的第三组小鼠体重虽然有所下降，但体重减少情况明显不如第一组小鼠；给予十四酸六钒酸与功能性食品添加剂组成的复合物溶液的第四组小鼠体重也有所下降，体重减少情况与第三组小鼠相近。由此可见，葡萄糖胺复合物溶液不能有效降低小鼠体重，不具备减轻小鼠体重的能力。不论是六钒酸还是十四酸修饰的六钒酸，都可以在一定程度上减轻小鼠体重，但减重效果明显不如多钒酸基复合物(附图12)。

8周后，给予多钒酸基复合物溶液的第一组小鼠的炎性因子水平显著降低(以IFNα和RIPK1为例，附图13和附图14)，比较接近对照组小鼠(正常小鼠)的炎性因子水平；给予葡萄糖胺复合物溶液的第二组小鼠的炎性因子水平IFNα仍然较高，另外葡萄糖胺复合物对RIPK1的表达量没有明显影响，尽管葡萄糖胺本身具有一定的抑制炎症作用，但在当前给药剂量下，难以对小鼠肥胖相关炎症产生明显的影响；给予六钒酸与功能性食品添加剂组成的复合物溶液的第三组小鼠的炎性因子水平仍然保持较高水平，说明六钒酸与功能性食品添加剂组成的复合物在减轻小鼠肥胖相关炎症方面没有明显的效果；给予十四酸六钒酸与功能性食品添加剂组成的复合物溶液的第四组小鼠的炎性因子水平也有一定的下降，但在小鼠肥胖相关炎症调控方面没有展现出良好的效果。由此可见，六钒酸复合物溶液不能有效降低小鼠炎症因子水平，不具备有效减轻小鼠炎症的能力。十四酸修饰的六钒酸有一定的减轻小鼠炎症的能力，但降低小鼠肥胖相关炎症的效果明显不如多钒酸基复合物(附图13和附图14)。

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。