CN106456657A

CN106456657A - 用于治疗copd疾病的方法与组合物

Info

Publication number: CN106456657A
Application number: CN201580019329.5A
Authority: CN
Inventors: 朱敏生; 孙婕; 潘扬
Original assignee: Shanghai Kai Yi Medicine Science And Technology Co Ltd
Current assignee: Shanghai Kai Yi Medicine Science And Technology Co Ltd
Priority date: 2014-04-14
Filing date: 2015-04-09
Publication date: 2017-02-22
Anticipated expiration: 2035-04-09
Also published as: EP3131556A1; US20180311265A1; JP6426752B2; CN106456657B; US10786521B2; US10046004B2; WO2015158216A1; EP3131556B1; EP3131556A4; US20170173057A1; JP2017526613A; CN112370462A

Abstract

本发明公开内容涉及肺部疾病的治疗。所述方法和试剂盒可以缓解由肺部疾病(如哮喘、慢性阻塞性肺病(COPD)等)引发的症状。

Description

用于治疗COPD疾病的方法与组合物

相关专利申请的交叉引用

本申请要求美国临时专利申请No.61979149的优先权，该美国临时专利申请日为2014年4月14日，题目为《用于治疗COPD疾病的方法与组合物》，并将其申请内容以引用方式全部包括于本申请。

技术背景

当人在呼吸时，空气进入肺部并流经逐级变小的气道，气道周围分布有平滑肌。当这些平滑肌处于病理状态时(例如肿胀、收缩等)，可能导致多种肺部疾病(例如哮喘)。哮喘影响全世界约三亿人，当前治疗哮喘的方法包括免疫调节、抗炎、与舒缓气道平滑肌。激素或其衍生物(例如糖皮质激素、β肾上腺素激动剂)在这些治疗方案中被广泛应用。但是，使用激素与其衍生物可能具有肝、肾及其它器官毒性的风险。

概述

本发明的一个具体实施方案中，涉及一种用于治疗如肺部疾病的方法。该方法包括向有需要的受试对象施用治疗有效量的通式(I)的化合物。

其中，A环、B环、C环、D环或E环独自地为完全饱和或部分饱和环；R¹选自H或糖残基；C2、C11、C12和C19分别独自被H或-OH取代；R^2a及R^2b选自H、-COOH或COOR⁴，或两者共同形成-CO₂-；R⁴为单糖残基；R^3a和R^3b共同形成CH₂＝，或分别独自选自-CH₃或-CH₂-OH。

及所述通式(I)化合物的立体异构体、对映异构体或互变异构体，或其药学上可接受的盐。

本发明的一个具体实施方案中，还涉及一种治疗如肺部疾病的试剂盒。该试剂盒包括一定量的通式(I)化合物。其中，A环、B环、C环、D环或E环独自地为完全饱和或部分饱和环；R¹选自H或糖残基；C2、C11、C12和C19分别独自被H或-OH取代；R^2a及R^2b选自H、-COOH或COOR⁴，或两者共同形成-CO₂-；R⁴为单糖残基；R^3a和R^3b共同形成CH₂＝，或分别独自选自-CH₃或-CH₂-OH。及所述通式(I)化合物的立体异构体、对映异构体或互变异构体；或其药学上可接受的盐。

在一些实施方案中，通式(I)化合物可以用于治疗肺部疾病。在一些实施方案中，通式(I)化合物在药学上可接受的载体中。

在一些实施方案中，所涉及疾病包括肺部疾病，其中包括哮喘、慢性阻塞性肺病(COPD)、支气管炎、慢性或急性支气管收缩、成人呼吸困难综合征、急性肺损伤以及支气管扩张中的至少一种。在特定的实施方案中，肺部疾病可以包括哮喘或COPD。

在一些实施方案中，A环和B环独自地为完全饱和环，R^2a和R^2b共同形成-CO₂-。

在一些实施方案中，糖残基是单糖残基或寡糖残基。在一些实施方案中，所述糖残基是单糖残基或寡糖残基。在一些实施方案中，单糖可以是阿拉伯糖(Ara)、葡萄糖醛酸(glucusonic acid)或2-脱氧-葡萄糖醛酸(GlcA)、葡萄糖(Glc)或者鼠李糖(Rha)。在一些实施方案中，寡糖残基可以是二糖残基、三糖残基或四糖残基。

在一些实施方案中，A环、B环、C环、E环为完全饱和环，D环为部分饱和环，C12和C19分别独自被-OH取代，C15和C16分别独自被2个H取代，R^2a和R^2b共同形成-CO₂-，R^3a和R^3b为-CH₃，R¹为单糖残基或寡糖残基。在特定的实施方案中，R¹为三糖残基。例如，三糖残基可以为-Ara-[(1-2)-Rha]-(1-3)-Glc。

在一些实施方案中，A环、B环、C环、E环为完全饱和环，D环为部分饱和环，C12和C19分别独自被-OH取代，C15和C16分别独自被2个H取代，R^2a和R^2b共同形成-CO₂-，R^3a和R^3b为-CH₃，R¹为单糖残基或寡糖残基。在特定的实施方案中，R¹为四糖残基。例如，四糖残基可以为-Ara-[(1-2)-Rha]-(1-3)-Glc-(1-2)-Glc。

在一些实施方案中，A环、B环、C环、E环为完全饱和环，D环为部分饱和环，C11和C19分别独自被-OH取代，C11被H取代，R^2a和R^2b共同形成-CO₂-，R^3a和R^3b为-CH₃，R¹为单糖残基或寡糖残基。在特定的实施方案中，R¹为三糖残基。例如，三糖残基可以为-Ara-[(1-2)-Rha]-(1-3)-Glc。

在一些实施方案中，A环、B环、E环为完全饱和环，C环、D环为部分饱和环，C19被-OH取代，C9被H取代，R^2a和R^2b共同形成-CO₂-，R^3a和R^3b为-CH₃，R¹为单糖残基或寡糖残基。在特定的实施方案中，R¹为三糖残基。例如，三糖残基可以为-Ara-[(1-2)-Rha]-(1-3)-Glc。

在一些实施方案中，通式(I)化合物分离自苦丁茶的提取物(KE)。在一些实施方案中，受试对象为人。

在一些实施方案中，该方法包括向受试对象肺部气道给以治疗有效量的通式(I)化合物。在一些实施方案中，该方法包括通过受试对象吸入通式(I)化合物的方式向受试对象肺部气道给以治疗有效量的通式(I)化合物。

在一些实施方案中，所述试剂盒包括一种给药装置，例如一种喷雾装置或一种加压给药装置。

本概述目的在于以简单的形式介绍一系列相关概念，在后文详细说明部分将进一步描述。本概述目的不在于定义要求保护主题的关键特征或必要特征，也不在于限定权利要求的范围。

附图说明

图1表示苦丁茶提取物对气道平滑肌的松弛作用。用不同的溶剂萃取后，将提取物分别溶于相同体积的乙醇中。用10μM乙酰甲胆碱(MCh)刺激支气管平滑肌，累积加入提取物对其进行松弛。图1A表示提取物来自正丁醇相，图1B表示提取物来自乙酸乙酯相，图1C表示提取物来自水相，图1D定量表示舒张程度(n＝4)。

图2表示苦丁茶提取物的正丁醇可以减轻哮喘模型小鼠的气道阻力。C57BL/6成年小鼠由OVA诱导后用乙酰甲胆碱处理。图2A表示吸入正丁醇相和沙丁胺醇后气道阻力变化的比例，图2B表示吸入3分钟后小鼠气道阻力变化的比例(n＝8)。

图3A-C表示通过硅胶柱层析分离正丁醇相物质得到的27个组分松弛气道平滑肌的能力(Fr＝洗脱收集的组分)。

图4A-F表示苦丁茶中部分被确证的化合物结构。

图5表示苦丁皂苷A和苦丁皂苷D舒张支气管环有剂量依赖效应。图5A和图5B表示当气道平滑肌受乙酰甲胆碱刺激后，苦丁皂苷D对气道支气管环收缩力的下降作用。图5C和图5D表示苦丁皂苷A对气道支气管环收缩力的下降作用。

图6表示在急性哮喘模型小鼠中，苦丁皂苷D可以降低气道阻力。图6A表示在吸入PBS、0.03μg苦丁皂苷D、0.3μg苦丁皂苷D、3μg苦丁皂苷D以及3μg沙丁胺醇5分钟内，气道阻力的下降随时间变化的曲线图。图6B表示吸入所述药物后，3分钟时气道阻力下降相对百分比的统计分析(**P<0.01相对PBS)。

图7表示苦丁皂苷D导致胞浆内钙离子浓度的减少。原代培养的气道平滑肌细胞经100μM乙酰胆碱刺激后的8分钟内(上排图片)，钙离子信号浓度会上升并维持在一定的水平(箭头所指为细胞中示例变化)。将乙酰胆碱(ACh)洗掉后，加入含有10μM苦丁皂苷D的新缓冲液，然后再用100μM乙酰胆碱刺激，钙离子信号浓度会在16-18分钟内显著下降。

图8表示苦丁皂苷A、经盐酸处理后的有机相与水相提取物对气道平滑肌的舒张作用。经盐酸处理后，反应体系经氯仿萃取后可分为有机相和水相。然后，将5μL有机相和5μL水相以及5μL50mM的苦丁皂苷A(溶于DMSO)加入槽室中。检测这些成分对于由10μM乙酰甲胆碱激发引起收缩的舒张效果。图8A表示50μM苦丁皂苷A，图8B表示有机相，图8C表示水相。

图9表示L型钙离子通道可能是苦丁皂苷A的作用靶点。在溶媒对照、50μM苦丁皂苷A或1μM硝苯地平处理下，利用全细胞膜片钳技术记录电压依赖性钙通道(VDCC)电流。图9A表示原代培养的气道平滑肌细胞在溶媒对照、50μM苦丁皂苷A、1μM硝苯地平处理后的电流记录。图9B表示在溶媒对照(圆型曲线)、50μM苦丁皂苷A(方型曲线)、1μM硝苯地平(三角曲线)处理后峰值电流的电流-电压关系。

详细说明

概述

本发明的一个具体实施方案中公开了苦丁茶提取物和/或苦丁茶提取物衍生物在治疗受试对象肺部疾病(例如哮喘、慢性阻塞性肺病(COPD)等)中的应用。本发明公开的相关内容表明，苦丁茶提取物和/或苦丁茶提取物衍生物可以松弛气道平滑肌，缓解受试对象与肺部疾病相关的症状。例如，如所述实施方案所示，苦丁茶提取物(例如苦丁皂苷A、苦丁皂苷D等)可以松弛气道平滑肌、减轻哮喘性气道收缩。

定义

除非另外定义，本发明中所有的技术和科学术语与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的含义一致。虽然也可采用与本文所述相似或等同的任何方法和材料实施或测试，但本文描述了优选的方法和材料。为了本发明保护的目的，下列术语定义如下。

冠词“一”在本文中是指语法上的一个或多于一个(如至少一个)的对象。举例来说，“一个单元”意为一个或多于一个单元。

“大约”是指量、水平、值、数字、频率、百分比、维度、大小、数量、重量或长度相对于基准量、水平、值、数字、频率、百分比、维度、大小、数量、重量或长度来说，有30、25、20、15、10、9、8、7、6、5、4、3、2或1％的不同。

在本专利说明中，除非文中另有要求，词语“含有”、“包含”、“包括”应被理解为指包括一个所述的步骤或组分、或一组步骤或组分，但不除外任何其它的步骤或组分、或一组步骤或组分。

“由……组成”意为包括且限于其中所述范围。因此，术语“由……组成”表明所列组分为必须的或必要的，而且不包括其它组分在内。

“基本上由……组成”意为包含所有其后所列组分，并且限于不干扰或有助于本发明所列组分中指定的活性或作用的其它元素。因此，术语“基本上由……组成”表明所列组分为必须的或必要的，但是其它组分是可选的，并且取决于它们是否影响所列元素的活性或作用。

如本文所用，术语“烷基”(单独或与其它术语组合使用)，是指饱和脂肪族烷基，包括1-20个碳原子的直链或支链烷基(数字范围，如此处的1-20，意为基团，此处该烷基可以含1个碳原子、2个碳原子、3个碳原子等，最多含有20个碳原子)。含有1-4个碳原子的烷基是指低级烷基。当提到低级烷基缺少取代基时，是指无取代的低级烷基。更优选地，烷基是指含有1-10个碳原子的中等烷基，如甲基、乙基、丙基、2-异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、戊基及类似烷基。最优选地，是指含有1-4个碳原子的低级烷基，例如甲基、乙基、丙基、2-异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基及类似烷基。烷基可以被取代也可不被取代。当被取代时，取代基个数为1个或多个，优选1-3个，更优选1个或2个，取代基团独立地选自包括卤素、羟基、无取代的低级烷氧基、被1个或多个取代基取代的芳基，芳基取代优选1个、2个或3个基团取代，取代基团独立地选自卤素、羟基、无取代的低级烷基或无取代的低级烷氧基、可选地被1个或多个取代基取代的芳氧基，芳氧基取代基个数优选1个、2个或3个，取代基团独立地选自卤素、羟基、无取代的低级烷基或无取代的低级烷氧基、环中有1-3个氮原子的六元杂环，环中的碳原子可选地为1个或多个基团取代，优选1个、2个或3个基团取代，取代基团独立地选自卤素、羟基、无取代的低级烷基或无取代的低级烷氧基、环中有1-3个选自氮、氧、硫的杂原子的五元杂环，环中的碳或氮原子可选地被1个或多个基团取代，取代基个数优选1个、2个或3个，取代基团独立地选自卤素、羟基、无取代的低级烷基或无取代的低级烷氧基、环中有1-3个选自氮、氧、硫的杂原子的五元或六元杂环，环中的碳或氮原子(如果有)可选地被1个或多个基团取代，优选1个、2个或3个基团取代，取代基团独立地选自卤素、羟基、无取代的低级烷基或无取代的低级烷氧基、巯基、(无取代的低级烷基)硫、可选地被1个或多个基团取代的芳硫，取代基个数优选1个、2个或3个，取代基团独立地选自卤素、羟基、无取代的低级烷基或无取代的低级烷氧基、氰基、酰基、硫代酰基、O-氨基甲酰、N-氨基甲酰、O-硫代氨基甲酰、N-硫代氨基甲酰、C-酰胺基、N-酰胺基、硝基、N-磺酰胺、S-磺酰胺、RS(O)-、RS(O)₂-、-C(O)OR、RC(O)O-以及-NR₁₃R₁₄，其中R₁₃和R₁₄独立地选自氢、无取代的低级烷基、三卤甲基、环烷基、杂环及可选地被1个或多个取代基取代的芳基，取代基个数优选1个、2个或3个，取代基团独立地选自卤素、羟基、无取代的低级烷基或无取代的低级烷氧基。

优选1个或2个取代的烷基，取代基团独立地选自羟基、环中有1-3个选自氮、氧、硫的杂原子的五元或六元杂环，环中的碳或氮原子(如果有)可选地被1个或多个基团取代，优选1个、2个或3个基团取代，取代基团独立地选自卤素、羟基、无取代的低级烷基或无取代的低级烷氧基、环中有1-3个选自氮、氧、硫的杂原子的五元杂环，环中的碳或氮原子可选地被1个或多个基团取代，优选1个、2个或3个基团取代，取代基团独立地选自卤素、羟基、无取代的低级烷基或无取代的低级烷氧基、环中有1-3个氮原子的六元杂环，环中的碳原子可选地被1个或多个基团取代，优选1个、2个或3个基团取代，取代基团独立地选自卤素、羟基、无取代的低级烷基或无取代的低级烷氧基、或-NR₁₃R₁₄，其中R₁₃和R₁₄独立地选自氢和烷基。更优选1个或2个取代的烷基，取代基团独立地选自羟基、二甲胺基、乙胺基、二乙胺基、二丙胺基、吡咯酮基、哌啶基、吗啉基、哌嗪基、4-低级烷基哌嗪基、苯基、咪唑基、吡啶基、二嗪基、嘧啶碱基、噁唑基、三嗪基以及类似基团。

如本文所用，术语“芳香基”、“芳”、“芳基”(单独或与其它术语组合使用)，是指含有6-14个碳原子的芳香环基团(例如六元单环、十元双环或十四元三环体系)，示例性的芳基包括苯基、萘基、联苯基、茚基及蒽基。

如本文所用，术语“卤素”(单独或与其它术语组合使用)，是指氟取代(“氟”，其可以被描述为-F)、氯取代(“氯”，其可以被描述为-Cl)、溴取代(“溴”，其可以被描述为-Br)或碘取代(“碘”，其可以被描述为-I)。

如本文所用，术语“环烷基”是指三到八元全碳单环、全碳五元并六元或六元并六元双环或多并环(“并”环体系是指体系中每两个环共用相邻的一对碳原子)，其中一个或多个环可能含有一个或多个双键，但任一环都不具有完整的耦合pi电子体系。

举例(但不限于此)来说，环烷基是指环丙基、环丁基、环戊基、环戊烯基、环己基、环己二烯基、金刚烷基、环庚基、环庚三烯基以及类似基团。环烷基可被取代也可不被取代。当被取代时，取代基团数为1个或多个，优选1个或2个，取代基团独立地选自无取代的低级烷基、三卤烷基、卤素、羟基、无取代的低级烷氧基、可选地被1个或多个取代基取代的芳基，芳基取代优选1个或2个基团取代，取代基团独立地选自卤素、羟基、无取代的低级烷基或无取代的低级烷氧基、可选地被1个或多个取代基取代的芳氧基，芳氧基取代优选1个或2个基团取代，取代基团独立地选自卤素、羟基、无取代的低级烷基或无取代的低级烷氧基、环中有1-3个氮原子的六元杂环，环中的碳原子可选地被1个或多个基团取代，优选1个或2个基团取代，取代基团独立地选自卤素、羟基、无取代的低级烷基或无取代的低级烷氧基、环中有1-3个选自氮、氧、硫的杂原子的五元杂环，环中的碳或氮原子可选地被1个或多个基团取代，优选1个或2个基团取代，取代基团独立地选自卤素、羟基、无取代的低级烷基或无取代的低级烷氧基、环中有1-3个选自氮、氧、硫的杂原子的五元或六元杂环，环中的碳或氮原子(如果有)可选地被1个或多个基团取代，优选1个、2个或3个基团取代，取代基团独立地选自卤素、羟基、无取代的低级烷基或无取代的低级烷氧基、巯基、(无取代的低级烷基)硫、可选地被1个或多个基团取代的芳硫，优选1个或2个基团取代，取代基团独立地选自卤素、羟基、无取代的低级烷基或无取代的低级烷氧基、氰基、酰基、硫代酰基、O-氨基甲酰、N-氨基甲酰、O-硫代氨基甲酰、N-硫代氨基甲酰、C-酰胺基、N-酰胺基、硝基、N-磺酰胺、S-磺酰胺、RS(O)-、RS(O)₂-、-C(O)OR、RC(O)-以及如上定义的-NR₁₃R₁₄。

如本文所用，术语“烯基”(单独或与其它术语组合使用)，是指一类含有至少两个碳原子且有至少一个碳-碳双键的低级烷基团。代表性的例子包括但不限于乙烯基、1-丙烯基、2-丙烯基，1-、2-或3-丁烯基，以及类似的结构。

如本文所用，术语“炔基”(单独或与其它术语组合使用)，是指一类含有至少两个碳原子且有至少一个碳-碳三键的低级烷基团。代表性的例子包括但不限于乙炔基、1-丙炔基、2-丙炔基，1-、2-或3-丁炔基，以及类似的结构。

如本文所用，术语“芳基”是指含有1-12个碳原子且至少1个环具有共轭pi电子体系的全碳单环或并环(如环之间共用相邻的一对碳原子)。芳基的例子包括但不限于苯基、萘基和蒽基。芳基可被取代也可不被取代。当被取代时，取代基个数为1个或多个，优选1个、2个或3个，更优选1个或2个。取代基独立地选自包括无取代低级烷基、三卤烷基、卤素、羟基、无取代的低级烷氧基、巯基、(无取代的低级烷基)硫、氰基、酰基、硫代酰基、O-氨基甲酰、N-氨基甲酰、O-硫代氨基甲酰、N-硫代氨基甲酰、C-酰胺基、N-酰胺基、硝基、N-磺酰胺、S-磺酰胺、RS(O)-、RS(O)₂-、-C(O)OR、RC(O)-以及如上定义的-NR₁₃R₁₄在内的取代基。优选地，芳基可选地被1个或2个取代基取代，取代基独立地选自卤素、无取代的低级烷基、三卤烷基、羟基、巯基、氰基、N-氨基、单或二烷基胺基、羧基或N-磺酰胺基。

如本文所用，术语“杂芳基”是指一个单环，或者5-12个环原子组成的并环(例如环之间共用相邻的一对碳原子)。环原子包含1个、2个或3个选自N、O或S的杂原子，其余的环原子为C。另外，该类环系具有完整的共轭pi电子体系。无取代的杂芳基包括但不限于吡咯、呋喃、噻吩、咪唑、噁唑、噻唑、吡唑、吡啶、嘧啶、喹啉、异喹啉、嘌呤和咔唑。杂芳基可以被取代也可不被取代。当被取代时，取代基个数为1个或多个，优选1个、2个或3个，更优选1个或2个。取代基独立地选自包括无取代低级烷基、三卤烷基、卤素、羟基、无取代的低级烷氧基、巯基、(无取代的低级烷基)硫、氰基、酰基、硫代酰基、O-氨基甲酰、N-氨基甲酰、O-硫代氨基甲酰、N-硫代氨基甲酰、C-酰胺基、N-酰胺基、硝基、N-磺酰胺基、S-磺酰胺基、RS(O)-、RS(O)₂-、-C(O)OR、RC(O)-、以及如上定义的-NR₁₃R₁₄在内的组合。优选地，杂芳基可选地被1个或2个取代基取代，取代基独立地选自卤素、无取代的低级烷基、三卤烷基、羟基、巯基、氰基、N-氨基、单或二烷基胺基、羧基或N-磺酰胺。

如本文所用，术语“杂环”是指含有5-9个环原子的单环或并环，其中1个或2个环原子为选自氮、氧或S(O)n(n为0到2的整数)的杂原子，其余的为碳原子。这些环也可有1个或多个双键，但是，这些环不具有完整的耦合pi电子体系。举例(但不限于此)来说，无取代的杂环为吡咯酮基、哌啶基、哌嗪基、吗啉基、巯基吗啉基、高哌嗪基以及类似结构。杂环可被取代也可不被取代。当被取代时，取代基个数为1个或多个，优选1个、2个或3个，更优选1个或2个，取代基团独立地选自无取代的低级烷基、三卤烷基、卤素、羟基、无取代的低级烷氧基、巯基、(无取代的低级烷基)硫、氰基、酰基、硫代酰基、O-氨基甲酰、N-氨基甲酰、O-硫代氨基甲酰、N-硫代氨基甲酰、C-酰胺基、N-酰胺基、硝基、N-磺酰胺基、S-磺酰胺基、RS(O)-、RS(O)₂-、-C(O)OR、RC(O)-以及如上定义的-NR₁₃R₁。优选地，杂环可选地被1个或2个基团取代，取代基团选自卤素、无取代的低级烷基、三卤烷基、羟基、巯基、氰基、N-氨基、单或二烷基胺基、羧基或N-亚磺酰氨基。

如本文所用，术语“羟基”是指-OH基团。

如本文所用，术语“烷氧基”是指-O-(无取代烷基)和-O-(无取代环烷基)。代表性例子包括但不限于甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、环丙氧基、环丁氧基、环戊氧基、环己氧基以及类似结构。

如本文所用，术语“芳氧基”是指-O-芳基和-O-杂芳基，如本文定义。代表性例子包括但不限于苯氧基、吡啶氧基、呋喃氧基、噻吩氧基、嘧啶氧基、吡嗪氧基以及类似结构和其衍生物。

术语“杂环”、“杂环的”或者“杂环基”(单独或与其它术语组合使用)，是指全饱和(如“杂环烷基”)的、非芳香部分饱和的(如“杂环烯基”)或杂环芳香族(如“杂芳环”)的环结构，典型地有3到大约20个碳原子，更典型地有3到大约14个碳原子。例如，杂环基团可以为四到大约七元的单环体系、七到大约十一元的双环体系或十到大约十五元的三环体系，其中在至少含有一个碳原子的环中至少有一个杂原子。杂环基团中每个含有杂原子的环可以含有1、2、3或4个选自氮原子、氧原子和/或硫原子的杂原子，其中氮和硫杂原子可选地被氧化，氮杂原子还可以可选地被季铵盐化。杂环基可以被连在环或环体系的任意杂原子或碳原子上。

杂环可以为单环，一般有3-7个环原子，典型地有3-6个环原子，更典型地有5-6个环原子。示例性的单杂环基包括呋喃基、噻吩基、噁唑基、异噁唑基、噻唑基、异噻唑基、噻二唑、噁二唑基(包括1,2,3-噁二唑基、1,2,4-噁二唑基、1,2,5-噁二唑基以及1,3,4-噁二唑基)、吡咯基、吡唑基、咪唑基、三唑基、四唑基、噁噻唑基、噁三唑基(包括1,2,3,4-噁三唑基和1,2,3,5-噁三唑基)、吡啶基、哒嗪基(又称为1,2-二嗪基)、嘧啶基(又称为1,3-二嗪基)、吡嗪基(又称为1,4-二嗪基)、三嗪基(包括1,3,5-三嗪基、1,2,4-三嗪基和1,2,3-三嗪基)、噁噻嗪基(包括1,2,5-噁噻嗪基和1,2,6-噁噻嗪基)、氧杂卓基、硫杂卓基、二氢呋喃基、四氢呋喃基、二氢噻吩基、四氢噻吩基、异吡咯基、吡咯啉基、吡咯烷基、异咪唑基、咪唑啉基、咪唑烷基、吡唑啉基、吡唑烷基、二硫杂环戊二烯基、氧硫杂环戊二烯基、氧硫杂环戊烷基、噁唑烷基、异噁唑烷基、噻唑啉基、异噻唑啉基、噻唑烷基、异噻唑烷基、二恶唑基(包括1,2,3-二恶唑基、1,2,4-二恶唑基、1,3,2-二恶唑基和1,3,4-二恶唑基)、吡喃基(包括1,2-吡喃基和1,4-吡喃基)、二氢吡喃基、四氢吡喃基、哌啶基、哌嗪基、噁嗪基(包括1,2,3-噁嗪基、1,3,2-噁嗪基、1,3,6-噁嗪基、1,2,6-噁嗪基和1,4-噁嗪基)、异噁嗪基(包括o-异噁嗪基和p-异噁嗪基)、噁二嗪基(包括1,4,2-噁二嗪基和1,3,5,2-噁二嗪基)、吗啉基、吖庚因基和二氮杂卓基。

示例性的单杂环基包括吡咯烷基、吡咯基、吡唑基、氧杂环丁烷基、吡唑啉基、咪唑基、咪唑啉基、咪唑烷基、噁唑基、噁唑烷基、异噁唑烷基、异噁唑基、噻唑基、噻二唑基、噻唑烷基、异噻唑基、异噻唑烷基、呋喃基、四氢呋喃基、噻吩基、噁二唑基、哌啶基、哌嗪基、2-氧代哌嗪基、2-氧代哌啶基、2-氧代吡咯烷基、2-氧代氮杂卓基、氮杂卓基、4-哌啶酮基、吡啶基、吡嗪基、嘧啶基、二嗪基、四氢吡喃基、吗啉基、硫吗啉基、1-氧化硫吗啉基、1,1-二氧化硫吗啉基、1，3-二氧杂环戊烷基和四氢-1，1-二氧代噻吩基、三唑基、三嗪基及类似结构。

杂环还可以为2-5(更典型地为2或3)个环并在一起，例如吲嗪基、吡喃并吡咯基、嘌呤基、咪唑并吡嗪基、咪唑并哒嗪基、吡啶并吡啶基(包括吡啶[3,4-b]吡啶基、吡啶[3,2-b]吡啶基、吡啶[4,3-b]吡啶基和萘啶基)、蝶啶基、哒嗪并四嗪基、吡嗪并四嗪基、嘧啶并四嗪基、6,7-二氢-5H-[1]氮茚基、吡唑并嘧啶基、吡唑并吡嗪基、吡唑并哒嗪基或4H-喹嗪基。在一些实施方案中，多环杂环为吲哚嗪基、吡喃并吡咯基、嘌呤基、吡啶并吡啶基、6,7-二氢-5H-[1]氮茚基以及4H-喹嗪基。

示例性的双环杂环基包括吲哚基、苯并噻唑基、苯并恶唑基、亚甲二氧基苯、苯并噻吩基、奎宁环基、喹啉基、四氢异喹啉基、异喹啉基、苯并咪唑基、吲嗪基、苯并呋喃基、色酮基、香豆素基、苯并吡喃基、噌啉基、喹喔啉基、吲唑基、吡咯并吡啶基、呋喃并吡啶基(例如呋喃[2,3-c]吡啶基、呋喃[3,2-b]吡啶基或呋喃[2,3-b]吡啶基)、二氢异吲哚基、二氢喹唑啉基(例如3,4-二氢-4-氧代-喹唑啉基)、四氢喹啉基以及类似结构。

示例性的三环杂环基包括咔唑基、苯并吲哚基、菲咯啉基、吖啶基、菲啶基、吨基(又称氧杂蒽基)以及类似结构。

其它并杂环基的例子包括苯并杂环基，如苯并呋喃基(也称“香豆酮基”)、异苯并呋喃基、苯并恶唑基、苯并异噁唑基、氨茴基、苯并噻吩基、异苯并噻吩基、苯并噻唑基、苯并异噻唑基、苯并噻二唑基、苯并恶二唑基、吲哚基、异吲唑基、苯并咪唑基、苯并三唑基、苯并吡啶基(包括喹啉基和异喹啉基)、酞嗪基、喹喔啉基、苯并二嗪基(包括噌啉基和喹唑啉基)、苯并咪唑并噻唑基、咔唑基、吖啶基、异吲哚基、假吲哚基、苯并二氧杂环戊烯基、苯并二氢吡喃基、异苯并二氢吡喃基、硫色满基、异硫色满基、苯并吡喃基、异苯并吡喃基、苯并噻喃基、异苯并噻喃基、苯并二氧六环基、四氢异喹啉基、苯并恶嗪基(包括1,3,2-苯并恶嗪基、1,4,2-苯并恶嗪基、2,3,1-苯并恶嗪基和3,1,4-苯并恶嗪基)、苯并异恶嗪基(包括1,2-苯并异恶嗪基和1,4-苯并异恶嗪基)、苯并噁二嗪基和氧杂蒽基。在一些实施方案中，苯并杂环基为苯并呋喃基、异苯并呋喃基、苯并恶唑基、苯并异恶唑基、氨茴基、苯并噻吩基、异苯并噻吩基、苯并噻唑基、苯并噻二唑基、苯并噁二唑基、吲哚基、异吲唑基、苯并咪唑基、苯并三唑基、苯并吡啶基、酞嗪基、喹喔啉基、苯并二嗪基、咔唑基、吖啶基、异吲哚基、假吲哚基、苯并二氧杂环戊烯基、苯并二氢吡喃基、异苯并二氢吡喃基、硫色满基、苯并二氧六环基、四氢异喹啉基、苯并恶嗪基、苯并异恶嗪基和氧杂蒽基。

如本文所用，术语“杂芳基”(单独或与其它术语组合使用)，是指通常含有5-14个环原子的芳香杂环。杂芳基可以为单环或多(通常2个或3个)并环。类似的基团包括：五元环如呋喃基、噻吩基、噁唑基、异噁唑基、噻唑基、异噻唑基、噻二唑基、噁二唑基、吡咯基、吡唑基、咪唑基、三唑基、四唑基、噁噻唑基和噁三唑基；六元环如吡啶基、吡嗪基、嘧啶基、二嗪基、三嗪基和噁噻嗪基；七元环如氧杂卓和硫杂卓；6/5元并环体系如苯并呋喃、异苯并呋喃、苯并恶唑基、苯并异恶唑基、氨茴基、苯并噻吩基、异苯并噻吩基、苯并噻唑基、苯并异噻唑基、苯并噻二唑基、吲哚嗪基、吡喃并吡咯基、苯并恶二唑基、吲哚基、异吲唑基、苯并咪唑基、苯并三唑基、嘌呤基、咪唑并吡嗪基和咪唑并哒嗪基；6/6元并环体系如喹啉基、异喹啉基、吡啶并吡啶基、酞嗪基、喹喔啉基、苯并二嗪基、蝶啶基、哒嗪并四嗪基、吡嗪并四嗪基、吡啶并四嗪基、苯并咪唑并噻唑基、咔唑基和吖啶基。在一些实施方案中，五元环包括呋喃基、噻吩基、噁唑基、异噁唑基、噻唑基、异噻唑基、噁二唑基、吡唑基和咪唑基；六元环包括吡啶基、吡嗪基、嘧啶基、二嗪基和三嗪基；6/5元并环体系包括苯并恶唑基、苯并异恶唑基、氨茴基、苯并噻吩基、异苯并噻吩基和嘌呤基；6/6元并环体系包括喹啉基、异喹啉基和苯并二嗪基。

示例性的杂芳基包括吡咯基、吡唑基、咪唑基、噁唑基、异噁唑基、噻唑基、噻二唑基、异噻唑基、呋喃基、噻吩基、噁二唑基、吡啶基、吡嗪基、嘧啶基、二嗪基、三唑基、三嗪基及类似结构。

如本文所用，术语“氢”(单独或与其它术语组合使用)是指一个氢取代基，也可以指-H。

如本文所用，术语“羟基”(单独或与其它术语组合使用)是指–OH。

如本文所用，术语“硝基”(单独或与其它术语组合使用)是指-NO₂。

如本文所用，术语“糖”，是指含有1个或多个单糖残基的化合物。单糖是指多羟基醛(例如D-葡萄糖)或多羟基酮(例如D-果糖)。单糖可以根据其所含的碳原子个数分类：有3个碳的单糖为丙糖，有4个碳的为丁糖，有5个碳的为戊糖，有6个碳的为己糖，有7个碳的为庚糖。例如，六碳多羟基醛如D-葡萄糖是己醛糖，六碳多羟基酮如D-果糖是己酮醣。单糖具有不同的对映异构体，例如α或β异构体、D或L异构体。在一些实施方案中，单糖可以包括无取代的糖例如葡萄糖或半乳糖，修饰的糖，其中1个或多个羟基被氢或取代的碳原子修饰或取代(如唾液酸)。

“寡糖”是指共价连接的单糖单元的短链(如2-9个单糖)。例如，寡糖包括二糖(含两个单糖)、三糖(含三个单糖)、四糖(含四个单糖)。“多醣”是指共价连接的单糖单元的长链(如10单糖以上)。寡糖和多醣可以包含多种单糖组合的直链或支链。在特定的实施方案中，直链或支链是由葡萄糖(Glc)、阿拉伯糖(Ara)、葡萄糖醛酸(GlcA)、鼠李糖(Rha)的多种组合。

糖分子部分可以包括非糖基团，例如，模拟单糖残基结构的抗独特型抗体或环己烷衍生物。举例来说，模拟单糖残基结构但只含有少量或不含有单糖残基的化合物可以使用计算机三维建模程序确定，例如Hricouini等的模型(Biochem.31:10018-10023(1992))。如本文所用，单糖残基可以包括单糖残基或模拟单糖残基的非糖基团。二糖残基可以包括二糖残基或模拟二糖残基的非糖基团。寡糖残基可以包括寡糖残基或模拟寡糖残基的非糖基团。

如本文所用，术语“取代”，是指一个化合物具有取代基，该取代基至少包含一个带有一个或多个氢原子的碳原子、氮原子、氧原子或硫原子。如果一个取代基被描述为被“取代”，是指一个非氢取代基占据了一个碳、氮、氧、或硫上的一个氢的位置。举例来说，一个取代的烷基取代基是指其中至少有一个非氢取代基占据了烷基上一个氢的位置。进一步说明，单氟烷基是指被一个氟取代的烷基，二氟烷基是指被两个氟取代的烷基。应该指出的是，如果有一个以上取代，那么每个非氢取代基可以相同或不同(除非另有说明)。

如果一个取代基被描述为“可选地取代”，那么取代基团可以(1)被取代，或(2)不被取代。当一组取代基中的取代基被描述为可选择地取代时，该组取代基中的每个取代基上可发生取代的任一原子都可以(1)被取代或(2)不被取代。这一特点指明该组取代基中一些取代基是不可被取代的。可发生取代的原子包括如至少连有一个氢的碳、至少连有一个氢的氧、至少连有一个氢的硫或至少连一个氢的氮。另一方面，单独的氢、卤素、氧代以及氰基不属于可取代的范畴。

“稳定的化合物”和“稳定的结构”表示这样的化合物足够稳定，经受得住从反应混合物分离到有用的纯度以及配制成有效治疗剂。

“药学上可接受的载体、稀释剂、赋形剂”包括但不限于任何的已被美国食品药品监督管理局批准可用于人或家养动物的佐剂、载体、赋形剂、助流剂、甜味剂、稀释剂、防腐剂、染料/着色剂、增味剂、表面活性剂、润湿剂、分散剂、悬浮剂、稳定剂、等渗剂、溶剂或乳化剂。在一些实施方案中，一种药学上可接受的载体可以包括一种或多种非活性药用组分。药学上可接受的载体系统中的非活性药用组分可以包括稳定剂、防腐剂、添加剂、佐剂、喷雾剂、压缩空气或其它适宜的气体，或其它适宜的与药效化合物(如一种活性成分，原料药)合用的非活性药用成分。

药学上可接受的载体(如吸入载体)可以包括药学上适宜的为本领域人员所知的用于多种吸入剂型的非活性成分，如气雾剂喷射剂(如氢氟烷喷射剂)、表面活性剂、添加剂、悬浮剂、溶剂、稳定剂和类似成分。酒精是一个作为载体的好例子，根据剂型，它可被视为活性成分或非活性成分。

如本文所用，吸入剂型包括但不限于一种喷雾剂。该喷雾剂作为一种通过加压包装、含有原料药(API)的药物产品，可通过激发一种用于嗅觉上皮局部给药的阀门系统释放。吸入剂型还可通过口(舌和舌下喷雾)或肺部(吸入喷雾)给药。泡沫喷雾作为一种剂型包含一种或多种原料药(API)、表面活性剂、水或非水性溶液、以及推进液。如果推进液在内相溶液(如水包油乳剂)中，喷出的是稳定泡沫；如果推进液在外相溶液(如油包水乳剂)中，喷出的是喷雾或很快破裂的泡沫。作为一种加压剂型定量喷雾剂需借助定量阀使用，定量阀可以使每次喷发出均一量的喷雾。粉末喷雾剂作为一种通过加压包装、含有原料药(API)的产品，可通过激发一种恰当的阀门系统释放粉末。气雾喷雾器是一种喷雾产品，该类产品使用一种压缩气体作为推进液，以提供使产品以湿雾喷出所需的动力，该类产品可用于溶于水性溶液的药用制剂。

“药学上可接受的盐”包括酸式盐和碱式盐。

“药学上可接受的酸式盐”是指可保持游离碱的生物活性和性质的盐，该类盐不会出现不理想的生物活性或其它方面的变化。该类盐可由无机酸构成，例如但不限于盐酸、氢溴酸、硫酸、硝酸、磷酸及类似的酸。该类盐还可由有机酸构成，例如但不限于乙酸、二氯乙酸、己二酸、褐藻酸、抗坏血酸、天冬氨酸、苯磺酸、苯甲酸、4-乙酰氨基苯甲酸、樟脑酸、樟脑磺酸、癸酸、己酸、辛酸、碳酸、肉桂酸、柠檬酸、环拉酸、十二烷基磺酸、1,2-乙二磺酸、乙烷磺酸、羟乙基磺酸、蚁酸、延胡索酸(fiimaric acid)、半乳糖二酸、龙胆酸、葡庚糖酸、葡萄糖酸、葡糖醛酸、谷氨酸、戊二酸、2-氧代戊二酸、甘油磷酸、羟基乙酸、马尿酸、异丁酸、乳酸、乳糖酸、月桂酸、顺丁烯二酸、苹果酸、丙二酸、苦杏仁酸、甲烷磺酸、粘酸、萘-1,5-二磺酸、2-萘磺酸、1-萘酚-2-甲酸、烟酸、油酸、乳清酸、草酸、棕榈酸、双羟萘酸、丙酸、焦谷氨酸、丙酮酸、水杨酸、4-氨基水杨酸、癸二酸、硬脂酸、琥珀酸、酒石酸、硫氰酸、对甲苯磺酸、三氟乙酸、十一烯酸及类似酸。

“药学上可接受的碱式盐”是指可保持游离酸的生物活性和性质的盐，该类盐不会出现不理想的生物活性或其它方面的变化。这些盐通过向游离酸中加入无机碱或有机碱制成。通过无机碱得到的盐包括但不限于钠盐、钾盐、锂盐、铵盐、钙盐、镁盐、铁盐、锌盐、铜盐、锰盐、铝盐及类似盐。优选的无机盐为铵盐、钠盐、钾盐、钙盐以及镁盐。通过有机碱得到的盐包括但不限于一级、二级、三级铵盐，取代的胺包括天然取代的胺、环胺以及碱性离子交换树脂，例如氨气、异丙胺、三甲胺、二乙胺、三乙胺、三丙胺、二乙醇胺、乙醇胺、丹醇、2-二甲氨基乙醇、2-二乙氨基乙醇、二环己胺、赖氨酸、精氨酸、组氨酸、咖啡因、普鲁卡因、哈胺、胆碱、甜菜碱、苯乙苄胺、N,N'-双苄基乙撑二胺、乙二胺、葡萄糖胺、甲葡糖胺、可可碱、三乙醇胺、缓血酸胺、嘌呤、哌嗪、哌啶、N-乙基哌啶、聚酰胺树脂以及类似结构。优选的有机碱为异丙胺、二乙胺、乙醇胺、三甲胺、二环己胺、胆碱和咖啡因。

通常结晶会产生所公开化合物的溶剂化产物。当在本文中使用时，术语“溶剂化物”是指一种包含了一种或多种本专利公开的化合物分子与一种或多种溶剂分子的聚合物。溶剂可能是水，此时溶剂化物可能是水合物。可选地，溶剂还可能是有机溶剂。因此，本专利公开的化合物可以作为水合物存在，包括单水合物、二水合物、半水合物、倍半水合物、三水合物、四水合物及类似结构，还可作为相应的溶剂化产物存在。本发明公开的化合物可以是真正的溶剂化物，而在其它情况下，本发明公开的化合物也可以是仅保有一部分水，或者是保有水与一些溶剂的混合物。

“药物组合物”是指本发明公开的化合物与本领域内普遍接受的给药媒介的组合物，所述给药媒介将活性化合物递送给哺乳动物，例如人。该媒介包括所有药学上可接受的载体、稀释剂或赋形剂。

“基本上”是指几乎全部或完全，如95％、96％、97％、98％、99％或更高地一些给定的数量。

如本文所用，“医治”和“治疗”是指对受试对象施用或应用一种治疗试剂，或在受试对象上施行一种步骤或模式，其目的为获得一种疾病或健康相关状况的治疗收益，包括：(1)预防哺乳动物得病或出现症状，特别是指该哺乳动物易出现症状，但还未被诊断为患病时；(2)抑制疾病或症状，即阻止其发展；(3)缓解疾病或症状，即引起疾病或症状消退；或(4)缓解由疾病引发的症状，即止痛而不处理导致疼痛的疾病。例如，治疗患有哮喘或COPD的受试对象，包括降低与哮喘、COPD相关的一种或多种症状的频率和/或严重程度(例如呼吸困难、哮鸣、咳嗽、胸闷、鼻塞等)。

如本文所用，术语“预防”、“抑制”、“减少”或任何这些术语的变体，包括任意程度的降低或完全抑制以实现预期的结果。例如，与正常相比，活性或症状程度可以降低5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％、99％或更多，或者此处可导出的任一范围。

如本文所用，术语“疾病”和“症状”可以互换使用，或在某种特定的症状中含义不同，所述症状可能还没有已知病因(病因还未被发现)，因此其还未被认为是一种疾病而只是被认为是一种不理想的状态或症状，其中或多或少的特定的症状已被临床医生确认。举例来说，本发明公开的疾病和/或症状中可以包括哮喘、慢性或急性支气管收缩、慢性支气管炎、小气道阻塞和肺气肿、阻塞性或炎症型气道疾病(如慢性嗜酸细胞性肺炎、COPD等)、支气管炎、急性肺损伤、支气管扩张等。

如本文所用，术语“施用”和“给药”用来描述将本发明公开的组合物施用或给于受试对象、靶点(如细胞、组织、器官、系统的一部分等)、或使组合物直接与靶点并存的过程。在一些实施方案中，“施用”和“给药”包括以受试对象吸入的方式使得本发明公开的组合物给于受试对象、靶点(如细胞、组织、器官、系统的一部分等)或使组合物直接与靶点并存的过程。在一些实施方案中，本发明公开的组合物可通过口服、静脉、腹腔、皮下、肌内、鞘内、皮内、经鼻、肠道、阴道、栓剂方式给药。例如，靶点可以为气道平滑肌纤维或受试对象气道的一部分。术语“施用”和“给药”可以互换使用。

如本文所用，术语“接触”和“暴露”，当对靶点(如细胞、组织、器官等)使用时，是用来描述本发明公开的组合物施用或给于靶点(如细胞、组织、器官、系统的一部分等)、或使化合物直接与靶点并存的过程。术语“施用”和“给药”可以与“接触”和“暴露”互换使用。

如本文所用，术语“患者”、“受试对象”和“个体”在本文可互换使用，意为一种哺乳动物受试对象准备接受治疗和/或获得的一种生物样本形式。哺乳动物包括人和家养动物，如猫、狗、猪、牛、羊、山羊、马、兔子及类似动物。

如本文所用，术语“有效”意足够实现所理想的、期望的、预计的结果。例如，“有效量”可以是足够产生治疗收益的化合物的量。

如本文所用，术语“治疗有效”和“治疗有益”是指受试对象针对一种症状接受治疗时，任何提高或增进情况变好的情况。这包括但不限于，降低疾病症状的发作、频率、持续期或信号的严重程度。

如本文所用，术语“治疗有效量”意为有效产生理想治疗效果的化合物的量。根据化合物、症状及其严重程度、被治疗哺乳动物的年龄，达到“治疗有效”的本发明公开化合物的量也会随之变化，但可由本领域普通技术人员根据其知识结合本发明公开内容惯常地确定用量。

如本文所用，“本领域普通技术人员所知的方法”可以通过多种参考书或数据库确认。合适的参考书和论文，详细说明合成的反应物在本发明的化合物的制备中是有用的，或者对描述该制备方法提供参考，举例来说，“Syntheic Organic Chemistry”,John Wiley&Sons,Inc.,New York；S.R.Sandler et al.,“Organic Functional GroupPreparations”,2nd Ed.,Academic Press,New York,1983；H.O.House,“Modem SyntheticReactions”,2nd Ed.,W.A.Benjamin,Inc.Menlo Park,Calif.1972；T.L.Gilchrist.“Heterocyclic Chemistry”,2nd Ed.,John Wiley&Sons,New York,1992；1.March,“Advanced Organic Chemistry:Reactions,Mechanisms and Structure”,4th Ed.,WileyInterscience,New York,1992.特定的反应物及类似物可通过“美国化学会化学文摘社”制定的化学物质目录确定。该目录在大多公众和大学图书馆都可查到，同样也可通过网上数据库查询(可联系“美国化学会，华盛顿，D.C.，www.acs.org”获取更多信息)。已知但不能买到的化学物质可以由寻常的化学合成实验室制备，其中有很多标准化学供货商提供合成服务(例如，上面列出的那些)。

如本文所用，术语“诊断的”、“诊断”和“被诊断”意为确定病理学症状是否存在或其性质。

如本文所用，术语“安全有效量”是指足够产生理想的治疗效果而又没有不适当的不良反应(如毒性、刺激或过敏反应)的所用组分的量，如这里描述的，其中存在合理的收益/风险比。在特定的情况下，“安全有效量”和“治疗有效量”会根据这些因素而有所不同：病人的身体状况、被治疗哺乳动物或动物的种类、治疗时间、同时治疗(如果有的话)的性质、所用的特定处方、以及化合物或其衍生物的结构。

本发明公开的多个化合物有一个五环中心核(如核心骨架)，分别如下命名为A、B、C、D、E：

如上所示，中心核碳原子被编号。为了方便，中心核1号位碳原子表述为C1，其它与此类似。本发明公开的化合物，除非另有说明，A环、B环、C环、D环、E环独立地为饱和环、部分饱和环或完全非饱和环。也就是说，为了使A环、B环、C环、D环、E环成为非饱和环，1-22位任何碳原子上相连的氢可以被去除。

本发明公开的化合物或其药学上可接受的盐可以包括一个或多个非对称中心，因此会存在对映异构体、非对映异构体以及其它可以被定义的立体异构体形式，根据立体化学可分为(R)-或(S)-、用于氨基酸的(D)-或(L)-。本发明意为包括所有这些可能的异构体，以及外消旋形式和光学纯形式。光学活性的(+)和(-)、(R)-和(S)-或(D)-和(L)-异构体可以通过手性合成子或手性试剂制备，或用通常的技术如使用手性柱的高效液相来分离制备。当本发明所述的化合物含有烯族双键或其它几何不对称中心时，除非另有说明，则其意为该化合物包括E和Z几何异构体。同样地，所有的互变异构体也包括在内。

本发明公开的化合物的命名方法修改自IUPAC命名系统。使用ChemDoodle(版本6.0.0)软件，其中多种化合物被命名为上文提到的核心骨架的衍生物。另外，如果取代基位于茚环平面下方，那么取代基构型在化合物命名中被表述为“α”，取代基位于茚环平面上方，则为“β”。举例来说，如结构式(Ia)的化合物(已标出碳原子编号)：

其中，A环、B环、D环、E环独自地为完全饱和环；C环为部分饱和环；C2、C3、C5、C9、C10、C11、C12、C18和C20分别独自被氢取代；C1、C7、C8、C11、C15、C16、C19、C21和C22被2个氢取代；R¹和R^2a分别独自为氢；C2被-OH取代，R^2b为-COOH，R^3a和R^3b一起形成亚甲基，如结构式(Ib)的化合物：

此处的化合物被命名为(1S,2R,5S,8S,9R,14R,15R,17R)-10,11-Dihydroxy-1,2,6a,6b,12a-pentamethyl-9-methylene-2,3,4,4a,5,6,6a,6b,7,8,8a,10,11,12,12a,12b,13,14b-octadecahydro-1H-picene-4a-carboxylic acid。该化合物的通用名为冬青苦丁醇B(Ilekudinol B)，其ChemSpider数据库编号为8822838。

“立体异构体”是指由相同的原子按照相同的化学键连接而成，但拥有不同的三维结构的化合物，这些化合物不可互相替代。本发明公开的化合物考虑不同的立体异构体及其混合物，包括“对映异构体”，其是指互为镜像的两个立体异构体。

互变异构体是指一种化合物的多种形式，其区别在于一个或多个双键的位移以及伴随的氢原子位移。本发明包括所有所述化合物的互变异构体。

用于疾病治疗的方法与组合物

本发明公开的具体实施方案中涉及一种治疗如肺部疾病的方法。该方法包括向有需要的受试对象施用治疗有效量的通式(I)的化合物：

其中，A环、B环、C环、D环或E环独自为完全饱和或部分饱和环；R¹选自H或糖残基；C2、C11、C12和C19分别独自被H或-OH取代；R^2a及R^2b选自H、-COOH或COOR⁴，或两者共同形成-CO₂-；R⁴为单糖残基；R^3a和R^3b共同形成CH₂＝，或分别独自选自-CH₃或-CH₂-OH。

及所述通式(I)化合物的立体异构体、对映异构体或互变异构体；或其药学上可接受的盐。

本发明的具体实施方案中，还涉及一种治疗如肺部疾病的试剂盒。该试剂盒包括一定量的通式(I)化合物。其中，A环、B环、C环、D环或E环独自地为完全饱和或部分饱和环；R¹选自H或糖残基；C2、C11、C12和C19分别独自被H或-OH取代；R^2a及R^2b选自H、-COOH或COOR⁴，或两者共同形成-CO₂-；R⁴为单糖残基；R^3a和R^3b共同形成CH₂＝，或分别独自选自-CH₃或-CH₂-OH。

在一些实施方案中，通式(I)化合物可以用于治疗肺部疾病。在一些实施方案中，通式(I)化合物在一种药学上可接受的载体中。

在一些实施方案中，所述疾病为肺部疾病，包括哮喘、COPD、支气管炎、慢性或急性支气管收缩、成人呼吸困难综合征、急性肺损伤、以及支气管扩张中的至少一种。在一些实施方案中，肺部疾病可以包括哮喘或COPD。

COPD包括肺部气流受限的情况。COPD随时间发展恶化，会导致患有慢性阻塞性肺病病人的小气道发生变化。这些变化导致呼气时气道变窄，使得患者呼吸困难。氧气和二氧化碳在肺泡进行交换，在一些患者中，氧气与二氧化碳在其中交换的肺泡受损，逐渐导致机体缺氧。COPD同一类与呼吸有关的症状相关，例如呼吸不畅、慢性咳嗽、吐痰或咳黏液(痰)、呼气(吸气)能力随时间变差。COPD有三种类型：肺气肿、慢性支气管炎和阻塞性细支气管炎。肺气肿的主要特征是肺泡受损，肺部最小气道(细支气管)末端的肺泡囊呈葡萄串样。慢性支气管炎的症状为咳嗽，在一定时间间隔内痰液增多。阻塞性细支气管炎涉及小气道炎症。COPD也可以被称为慢性阻塞性气道疾病、慢性阻塞性肺疾病、慢性支气管炎、肺气肿、慢性支气管炎。吸烟以及其它一些原因可以导致COPD。例如，缺乏α-1抗胰蛋白酶，或者暴露于某种气体、烟雾或者粉尘中会导致COPD。一种用于检查COPD的方法是一种被称为肺活量测定法的肺功能测试，其中包括向一种测量肺容量的小型仪器中尽力呼气。在一些情况下，用听诊器听肺音、肺部成像、血液测试也可以用来确诊COPD。

哮喘包括一种使得患有哮喘病人难以正常呼吸的肺部状况。例如，受过敏原或其它环境因素激发，患者的气道会发生变化。这种变化表现为过度反应(也称为高反应性)和炎症反应这两种特定的反应。气道中的这些反应引起咳嗽、哮鸣、呼吸短促(呼吸困难)或其它哮喘症状。哮喘具有一些COPD的症状(例如慢性咳嗽、哮鸣、呼吸短促等)，并且患者可能同时患有哮喘和COPD。例如，约有40％的已知COPD患者同时患有哮喘。哮喘包括多种类型，如特应性哮喘、非特应性哮喘、过敏性哮喘、Ig-E介导的特应性支气管哮喘、支气管哮喘、特发性哮喘、真气喘、病理生理紊乱导致的内源性哮喘、环境因素导致的外源性哮喘、不明原因导致的特发性哮喘、非特应性哮喘、支气管哮喘、肺气肿性哮喘、运动诱发的哮喘、过敏原诱发的哮喘、冷空气诱发的哮喘、职业性哮喘、由细菌、真菌、原生动物或病毒感染导致的感染性哮喘、早期哮喘、喘鸣婴儿综合征、细支气管炎等。在特定的实施方案中，哮喘可以包括过敏性哮喘。

支气管炎包括不同种类、不同病因、不同机制的支气管炎。例如，支气管炎可以包括急性支气管炎、急性喉气管炎、花生仁吸入性支气管炎、卡他性支气管炎、格鲁布性支气管炎(croupus bronchitis)、干性支气管炎、传染性哮喘性支气管炎、增生性支气管炎、葡萄球菌或链球菌性支气管炎、肺泡性支气管炎等。

支气管扩张包括不同种类、不同病因、不同机制的支气管扩张症。例如，支气管扩张包括圆柱状支气管扩张、囊状支气管扩张、梭形支气管扩张、细支气管扩张、囊性支气管扩张、干性支气管扩张、滤泡性支气管扩张等。支气管扩张也涉及患者接受与COPD有关的平滑肌松弛治疗。

支气管收缩包括肺部气道收缩的症状，其中气道收缩是由于引起咳嗽、哮鸣和呼吸短促的气道平滑肌紧张导致的。慢性支气管收缩可由慢性阻塞性肺病引发，急性支气管收缩可由阻塞性肺病的急性诱因引发，例如运动、粉尘、药物介导的支气管收缩。

急性呼吸窘迫综合征(ARDS)是一种引发肺部软组织炎症而阻碍气体交换的肺部综合症。该疾病可以导致炎症介质的全身性释放，导致炎症、低氧血症以及频发的多器官功能衰竭。

在一些实施方案中，所述疾病可以包括高血压、胃肠蠕动或其它平滑肌相关疾病。

在一些实施方案中，通式(I)化合物分离自苦丁茶的提取物(KE)。在一些实施方案中，苦丁茶提取物(KE)包括使用本发明公开的方法和/或本领域常规的方法从苦丁茶中提取的一种或多种溶液和/或化合物。苦丁茶可以包括如IlexKudingcha、x latifolia、Ilexkaushue、Ilex pentagona、Ilex cornuta、Ilex paraguariensis、ligustrum robustum等，所述苦丁茶可由多地采集。

在一些实施方案中，所述受试对象为人。在其他一些实施方案中，所述受试对象可以为家养动物，例如猫、狗、猪、牛、绵羊、山羊、马、兔及类似的动物。

在一些实施方案中，所述试剂盒可以包括一种给药装置，例如一种喷雾装置或一种加压给药装置。

苦丁茶和苦丁茶提取物

苦丁茶可由多种植物制备。例如，植物可以包括Ligustrum purpurascensY.C.Yang、Ligustrum pricei Hayata、Ligustrum japonicum var.pubescens Koidz.、Ligustrum delavayanum Hariot.、Ligustrum henryi Hemsl.、Ligustrum lucidum Ait.、Ilex kudingcha C.J.Tseng、Ilex latifolia Thunb、Ilex cornuta Lindl.、Ilexpentagona S.K.Chen、Ilex kaushue S.Y.Hu、Ligustrum sinense var.myrianthum(Diels)Hofk.、Ligustrum robustum(Roxb.)BI.、Cratoxylum formosumsubsp.Pruniflorum(Kurz)Gogelin、Ehretia thyrsiflora(Sieb.Et.Zucc.)Nakai.、Clerodendrum fortunatum Linn.、Mahonia(Fort)Carrie.、Itea ilicifolia Oliver等等。在这些植物中，目前作为苦丁茶使用最广泛的是冬青属(Ilex)植物，Ilex kudingchaC.J.Tseng、Ilex pentagona S.K.Chen、Ilex huoshanensis Y.H.He以及女贞属(Ligustrum)(例如Ligustrum robustum(Roxb.)BI.、Ligustrum henryi Hemsl、Ligustrumpricei Hayata)。

苦丁茶在不同的系统中表现出多种药理活性。例如，在血管系统中，苦丁茶粗提物可以改善心脑血液循环，这可能是由于其中的总皂苷可以舒张血管张力。在血液系统中，苦丁茶提取物可以抑制血小板聚集，降低血脂，调控血糖水平等。苦丁茶对高脂血症也有疗效，并可以影响机体代谢。当其作为茶饮用时，苦丁茶可以通过抑制脂肪细胞的生成降低体重。例如，该机制可能是通过冬青属苦丁茶对ACAT(人酰基辅酶A：胆固醇酰基转移酶)的抑制作用。

在免疫系统中，苦丁茶提取物和皂苷具有调控巨噬细胞、淋巴细胞功能的活性，由此抑制不同的炎症反应。当苦丁茶作为茶饮用时，其可对血管和皮肤炎症产生作用。

在呼吸系统中，大叶冬青(Ilex latifolia thunb)提取物可以抑制由外部钙离子引起的气道平滑肌收缩，但其中的潜在的机制及活性成分尚未明确。女贞子(L.LucidumAit)提取物可有效祛痰抑咳，但还没有将其用于治疗包括哮喘及COPD在内的呼吸系统疾病的临床报道。

在一些实施方案中，苦丁茶不同种类的组分得到了确认，例如苯丙素类、黄酮类、萜类、精油类等。苯丙素类化合物包括紫茎女贞苷(liguprupuroside)A和紫茎女贞苷(liguprupuroside)B等。黄酮类化合物包括槲皮素、金丝桃苷、木犀草素-7-葡糖苷等。萜类化合物包括单萜和三萜。此外，分离自苦丁茶的几个三萜化合物的结构也得到了确认，例如阔叶糖苷B、C、N、O、暹罗树脂酸、24-羟基齐墩果酸、苦丁皂苷A～T、苦丁茶冬青苷A～S、毛冬青皂苷XL VIII、齐墩果酸、β-香树精、齐墩果-12-烯、苦丁茶苷元(kudingchaenin)I。精油组分主要从嫩叶中提取。

疾病和平滑肌收缩

哮喘是一类以间发性持续呼吸阻塞为特点的慢性肺部疾病。患者发病率高，且有死亡的风险。哮喘影响全世界约三亿人，该病造成了严重的社会损失和经济损失。哮喘发作时的主要症状包括呼吸短促、胸闷、咳嗽。当接触过敏原、冷空气、运动等刺激时，即可诱发哮喘的这些症状。哮喘的主要病理改变包括慢性炎症、粘膜增生、可逆性呼吸道阻塞和气道高反应性(AHR)，其中气道平滑肌高反应性收缩被认为是导致气道收缩的原因之一。气道高反应性(AHR)是指多种理化刺激导致气道过度紧缩，而该理化刺激对于健康人几乎没有影响，此时呼吸道对刺激物的剂量-反应曲线明显向左上移动。气道对刺激物的敏感性提高通常是由于气道平滑肌组织的炎症反应所致。根据哮喘收缩的发病机制，目前人们已研发出多种治疗策略，其中包括抑制过敏反应、抑制气道重构和舒张气道平滑肌。

COPD是一种肺部气流受限的情况。COPD随时间发展恶化，会导致患有慢性阻塞性肺病的病人的小气道发生变化。这些变化导致呼气时气道变窄，使得患者呼吸困难。在一些患者中，氧气与二氧化碳在其中交换的肺泡受损，逐渐导致机体缺氧。COPD与一类与呼吸有关的症状相关，例如呼吸不畅、慢性咳嗽、吐痰或咳黏液(痰)、呼气(吸气)能力随时间变差。慢性阻塞性肺病有三种类型：肺气肿、慢性支气管炎和阻塞性细支气管炎。肺气肿的主要特征为肺泡受损，肺部最小气道(细支气管)末端的气囊呈葡萄串样。慢性支气管炎的症状为咳嗽，在一定时间间隔内痰液增多。阻塞性细支气管炎包括小气道炎症。COPD也可以被称为慢性阻塞性气道疾病、慢性阻塞性肺疾病、慢性支气管炎、肺气肿、慢性支气管炎。吸烟以及其它一些原因可以导致COPD。例如，缺乏α-1抗胰蛋白酶，或者暴露于某种气体、烟雾或者粉尘中会导致COPD。一种用于检查COPD的方法是一种被称为肺活量测定法的肺功能测试，其中包括向一种测量肺容量的小型仪器中尽力呼气。在一些情况下，用听诊器听肺音、肺部成像、血液测试也可以用来确诊COPD。

平滑肌收缩是由以分子马达肌球蛋白和与钙离子调控、细胞黏附有关的膜性能为关键的信号网路调控的。细胞膜去极化激活电压门控Ca²⁺通道，引起Ca²⁺内流，并且通过Ca² ⁺/钙调素依赖的肌球蛋白轻链激酶(MLCK)催化肌球蛋白轻链(RLC)磷酸化进行调控，最终在肌动蛋白微丝上启动肌球蛋白横桥运动。平滑肌细胞表面的G蛋白偶联受体受激动剂激发后，还可召集其它调控因子，通过钙敏机制调节收缩。平滑肌收缩可能是通过钙依赖机制介导的。用MLCK基因敲除小鼠证实MLCK对平滑肌收缩是必须的，这突出了钙依赖机制对于平滑肌收缩的重要性。重要的是，当MLCK缺失后，哮喘小鼠的气道狭窄症状消失。

以上描述的各种实施方案可以经组合得到新的实施方案。若需要采用不同的专利、专利申请及文献中的概念来提供更进一步的实施方案时，可对实施方案的部分方面进行修改。

根据上文的详细说明，实施方案可以发生各种变化。一般地，在下文的权利要求中，在本说明书中公开的具体实施例中所使用的术语不应该被解释为限制权利要求，而是应被解释为包括所有可能的实施例的等价物的全部范围来规定权利要求范围。因此，权利要求不受本发明公开内容的限制。

实施例

实施例1

苦丁茶提取物舒张气道平滑肌

将1000g大叶冬青(Ilex latifolia thunb)的干叶子过夜或更长时间浸泡于90-100％的乙醇中，干燥去掉乙醇。将所得产物溶于蒸馏水，依次用乙酸乙酯和正丁醇分步萃取。将溶剂蒸干后，分别得到乙酸乙酯相物质、正丁醇相物质和水相物质。将不同相的提取物溶于乙醇，以分析其对气道平滑肌的舒张活性。苦丁茶叶子购买自安徽惠隆中药饮片有限公司，由南京中医药大学潘扬教授鉴定。

将小鼠整个呼吸道迅速取出，浸泡于Krebs-Henseleit缓冲液(118.1mM氯化钠，4.7mM氯化钾，1.2mM硫酸镁，2.5mM氯化钙，1.0mM磷酸二氢钠，25mM碳酸氢钠，11.1mM葡萄糖，pH 7.4)中。2毫米长的支气管环是利用解剖显微镜从肺部支气管中分离得到的。在体式镜下将肺部支气管分离出来(约2毫米)。然后将两跟直径为40微米的钢丝穿过支气管环，并分别固定在肌张力仪(Danish Myo Technology，Aarhus，丹麦)槽中的两个支持端。其中一个支持端是连在力传感器上用以测量等长张力的变化，另一个支持端是连在控制环圆周的测微计上。处理过程都在槽中进行，组织浸于5mL的Krebs-Henseleit溶液中，并保持37℃，所通气体为5％二氧化碳和95％氧气平组成的混合气体。将初始支气管环初始张力设定为0mN并平衡20分钟，然后将其拉伸保持张力为5mN并再平衡20分钟。利用数据采集和分析程序(Danish Myo Technology，奥尔胡斯，丹麦)记录支气管环产生的等长张力。

苦丁茶提取物对于气道平滑肌的良好舒张效果及低毒风险表明其有良好的发展前景。为了确认苦丁茶提取物的活性成分，利用乙酸乙酯和正丁醇依次萃取的方法将提取物分成了乙酸乙酯相、正丁醇相和水相三部分。当用乙酰甲胆碱(MCh)刺激气道平滑肌使其达到相对稳定的收缩状态时，向其中分别累积加入这三种组分以衡量各自对平滑肌的舒张效果。随着剂量的不断累积，这三种组分都可以使支气管环舒张，并且表现出剂量依赖性，但在舒张效果上表现出较大的差异性(图1A，B，C)。出人意料地，正丁醇相提取物加入0.1μL时就可以开始舒张支气管环，1μL正丁醇相提取物几乎可以完全舒张支气管环(图1A，D)。另一方面，1μL乙酸乙酯相提取物只能使支气管环舒张90％。而5μL水相提取物几乎没有舒张活性(图1D)。这些结果表明正丁醇相提取物对于气道平滑肌的舒张活性要好于另外两种苦丁茶提取物。这些结果显示苦丁茶提取物可以有效舒张气道平滑肌。实施例2

苦丁茶提取物抑制哮喘时的气道收缩

哮喘时气道收缩可能是由高反应性的平滑肌和组织重构引起的。为了检测苦丁茶提取物的舒张效果，建立了动物哮喘模型来评估正丁醇相苦丁茶提取物的效果。

小鼠哮喘模型按照已报道过的方法进行构建。选取6-8周大小的雌性C57BL/6小鼠，分别在第0天和第14天腹腔注射0.2mL由100μg的卵清蛋白与4mg氢氧化铝佐剂(ThermoFisher Scientific)组成的混合液。然后，分别在第24、25、26天，用浓度为1.5％-2％的卵清蛋白对这些小鼠进行1小时的雾化激发。最后一次激发试验24小时之后，通过检测这些小鼠的气道阻力进行药效分析。

气道阻力是通过之前文献报道的侵入性方法测定的。以240mg/kg剂量的三溴乙醇(Avertin)麻醉小鼠后，用18号金属针头对小鼠进行气管插管。仪器(FlexiVent；SCIREQInc，蒙特利尔，加拿大)设定为：呼吸频率每分钟150次，潮气量10ml/kg，呼气末正压2.5cm水柱。用乙酰甲胆碱激发前，用PBS进行雾化之后对小鼠做一次深呼吸检测，从而得到一个稳定的气道阻力值(Rrs，cmH₂O·s/mL)，以PBS雾化后的气道阻力值为基线值。然后，以超声雾化的方式，依次给予小鼠浓度递增的乙酰甲胆碱(2.0mg/mL、4.0mg/mL、8.0mg/mL、16mg/mL、32mg/mL、64mg/mL)，直至激发支气管的高反应性，这时的气道阻力高于基线值的4-5倍。最后一次激发三分钟以后，待测药物通过相同的超声雾化给药。整个试验过程中，每30s测量一次Rrs值。以PBS作为实验的阴性对照，因为此处所有待测药物的溶剂为PBS；以3μg的沙丁胺醇(Sigma)为阳性对照，沙丁胺醇是目前应用最广泛的有效的能令支气管扩张的β受体激动剂。

用乙酰甲胆碱刺激后，小鼠气管会呈现持续性的收缩。给予30μg正丁醇相苦丁茶提取物治疗后，气管阻力可以在1分钟内显著下降，随后呈现持续下降的趋势。作为阳性对照的沙丁胺醇(3μg)在相同条件下也可以明显降低气道阻力(图2A和B)。以上结果证明正丁醇相苦丁茶提取物能有效降低哮喘时的气道阻力。

实施例3

正丁醇相活性组分的确认

用于柱层析的硅胶(100-200目，青岛海洋化工厂)，用于薄层层析的硅胶(H级，青岛海洋化工厂)。利用F级薄层层析(TLC)硅胶板(青岛海洋化工厂)分析组分的同一性。通过10％硫酸乙醇溶液对其喷雾显色(105℃加热5分钟)，含有化合物的区域显紫红色斑点。

依次用乙酸乙酯(5×100mL)和正丁醇(5×100mL)萃取100mL苦丁茶提取物。正丁醇相混合后浓缩并真空干燥。将固体粉碎成粉末(总计27.41g)，然后将其中12g用柱层析(CC)分离(所用硅胶为540g 100-200目硅胶与180gH级硅胶混合制成)，用三氯甲烷：甲醇梯度洗脱液洗脱(100:0,3.5L)，(98:2,3L)，(95:5,5.5L)，(90:10,33.5L)，(85:15,20L)，(80:20,24.5L)。最后，将洗脱液同一性后得到27个洗脱组分(Fr.1-Fr.27)。

由于正丁醇相仍是粗提物，因此有必要确定其中对于气道平滑肌舒张有强烈活性的单一化合物。正丁醇相通过柱层析被分成了27个组分。对于每个组分通过实验来评估其对体外支气管环的舒张能力。前17个组分即使加入50μL也几乎没有表现出舒张活性。引人关注地，第18个组分(Fr.18)表现出强烈地支气管环舒张活性。加入20μLFr.18后，几乎可以完全舒张气道平滑肌。Fr.19到Fr.25也有较强的舒张活性，但弱于Fr.18。组分26、组分27表现出较弱的舒张活性(图3)。通过对所有组分的筛选，我们推测活性化合物可能在Fr.18到Fr.25中被富集。这些结果表明，Fr.18比其它组分具有更好的舒张活性，并且舒张支气管环具有剂量依赖性。

实施例4

苦丁茶活性化合物的结构确定及功能分析

为了确认活性化合物，利用HPLC对组分18的物质进行分离纯化，然后用NMR及其它方法对所得化合物结构进行分析。在实施例中，提取物来自大叶冬青(Ilex latifoliaThunb)和苦丁茶冬青(Ilex kudingcha C.J.Tseng)。

通过以甲醇-H₂O作为流动相的制备型HPLC对柱纯化的提取物进一步纯化。收集每一个吸收峰并对其进行谱图分析。

核磁共振(NMR)谱，包括¹H NMR、¹³C NMR、¹H-¹H COSY、DEPT、HMBC及HSQC，所用氘代试剂为d₅-吡啶，采用500MHz核磁设备。制备型高效液相(HPLC)系统包括Waters2545binary gradient module、Waters 2489UV/Visible detector、Waters 2767samplemanager以及XBridge^TM prep C18 5μM OBDTM Column(19×150mm，detected at260nm)。

通过HPLC纯化后，从提取物中得到了一系列化合物。NMR谱结果表明这些化合物为三萜皂苷类化合物，包括苦丁皂苷(Kudinosides)和苦丁茶冬青苷(Ilekudinosides)。表1列出了NMR谱图数据的例子和两个活性化合物苦丁皂苷A和苦丁皂苷D的分子结构。活性化合物的结构总结在图4中。

苦丁皂苷可以显著舒张支气管环，并且具有剂量依赖性。在这些三萜皂苷中，苦丁皂苷D和苦丁皂苷A表现出较高的活性。我们检测了苦丁皂苷对舒张气道平滑肌的剂量效应。用乙酰胆碱使平滑肌的张力达到相对稳定的收缩状态后，向体系中加入累积浓度(0.1μM、0.3μM、1μM、3μM、10μM、30μM)的苦丁皂苷。苦丁皂苷D和苦丁皂苷A都可以显著舒张支气管环，并且具有剂量依赖性(图5)。当苦丁皂苷D的浓度达到10μM时，降低了约50％的张力。引人关注地，当以30μM苦丁皂苷D处理时，可以降低超过80％以上的张力(图5B)。相似地，30μM苦丁皂苷A同样可以降低了80％的张力。值得一提的是，苦丁皂苷的舒张活性是完全可逆的，因为把苦丁皂苷洗去之后，乙酰甲胆碱可以再次引起平滑肌的收缩。

分离自大叶冬青(Ilex latifolia Thunb)和苦丁茶冬青(Ilex kudingchaC.J.Tseng)的多种三萜类物质已被确认，而且结构和生物活性间的关系得到了初步表征。如图4所示，包括五环三萜类化合物的基本结构在内，以及侧链修饰(如内酯部分)可能影响其生物活性。例如，苦丁皂苷H没有表现出有效的支气管环舒张活性。

表1苦丁皂苷A(1)、C(2)、D(3)和F(4)在吡啶-d₅中的¹³C NMR谱数据(125MHz)

由于糖基和糖苷配基(苷元)部分可以经酸水解破坏，苦丁皂苷用2M HCl处理以去掉糖残基。1.9mg苦丁皂苷A于20μL 2MHCl中95℃加热6小时，然后用ddH₂O稀释，再用CH₃Cl萃取。有机相和水相蒸干后溶于20μL DMSO中。将获得的组分进行舒张活性测试。糖苷配基(苷元)部分具有疏水性，分布在有机相中。糖基部分具有亲水性，溶解在水相中。如图8所示，HCl处理后的苦丁皂苷的舒张活性显著降低，无论是有机相成分还是水相成分都没有表现出气道平滑肌(由乙酰甲胆碱激发)舒张活性。这些结果说明糖基对于苦丁皂苷的舒张活性具有重要作用。

在大叶冬青(Ilex latifolia Thunb)和苦丁茶冬青(Ilex kudingchaC.J.Tseng)中，三萜皂苷的主要糖苷配基(苷元)含有C30骨架，是一个五环结构，如图4所示。这些三萜皂苷糖苷配基(苷元)属于乌苏果烷型五环三萜皂苷，因为它们在C19和C20位都有甲基取代。一些苦丁皂苷的基本糖苷配基(苷元)骨架对其舒张活性有重要作用。此外，苦丁皂苷H未能舒张气道平滑肌的结果表明内酯部分对于苦丁皂苷的舒张活性也有重要作用。例如，五环三萜皂苷属于一类三萜皂苷，具有多种药理活性。作为一类五环三萜皂苷，苦丁皂苷具有相对较少的药理活性，而且具有内酯环结构。

为了研究内酯结构与苦丁皂苷活性之间的关系，选择45种大量文献报道的五环三萜皂苷进行活性测试。这些五环三萜皂苷包括甘草次酸、甘草酸、18β-甘草次酸、柴胡皂苷A、柴胡皂苷B1、柴胡皂苷B2、柴胡皂苷C、柴胡皂苷D、竹节香附素A、商陆皂苷元、商陆皂苷A、贝萼皂苷元、α-乳香脂酸、人参皂苷Ro、辽东楤木皂苷X、川续断皂苷(Dipascoside)B、木通皂苷D、刺囊酸(Echinocysitic acid)、常春藤皂苷B、刺五加苷B、长梗冬青苷、大豆皂苷Ba、大豆皂苷Bb、积雪草酸、积雪草皂苷、灰毡毛忍冬皂苷B、地肤子皂苷Ic、去甲泽拉木醛、山楂酸、雷公藤内酯甲、科罗索酸、铁冬青酸、白头翁皂苷B4、甘草酸单铵盐、细叶远志皂苷(Tnuifolin)、远志酸、瓜子金皂苷F、羟基积雪草酸、羟基积雪草苷、表木栓醇、七叶皂苷钠、常春藤皂苷元、α-常春藤皂苷、常春藤苷C、常春藤苷D。这些五环三萜皂苷来自不同的植物且具有C30糖苷配基(苷元)骨架；它们的修饰包括羟基化和糖基化是不同的。这些物质没有分子内酯化修饰。例如，有些物质是皂苷，有些是皂苷元。将这些物质配成500mM的DMSO溶液，进行支气管环等长试验。结果显示，45个化合物中有5个化合物在最终浓度500μM时表现出50％的等长张力舒张作用(乙酰甲胆碱激发)。这5个化合物为甘草次酸、柴胡皂苷C、大豆皂苷Bb、竹节香附素A及商陆皂苷元。在5个化合物中，有2个化合物可以舒张超过80％张力。这两个化合物为甘草次酸和柴胡皂苷C，对于气道平滑肌的舒张具有剂量依赖性。但是，它们的IC50值(甘草次酸：84.3μM；柴胡皂苷C：>150μM)高于苦丁皂苷A和苦丁皂苷D。这些结果表明，内酯结构对于苦丁皂苷的舒张活性具有重要作用。

内酯为相应的羟基羧酸分子内酯化作用形成的环酯。与直链酯类似，内酯可在如氢氧化钠碱溶液中水解。苦丁皂苷的内酯部分为具有20,28β-内酯结构的δ-内酯环。为了断开苦丁皂苷的内酯部分，5mg苦丁皂苷A溶于108μL 0.9％的NaCl溶液中，随后用氢氧化钠调pH至9，然后在37℃震荡6小时反应。由于内酯的水解-缩合反应是可逆的，生成的物质与天然的苦丁皂苷A相比舒张活性明显降低。这些结果证明内酯部分对于苦丁皂苷的舒张活性具有重要作用。

对与苦丁茶相关的植物的舒张活性进行研究。如表2所示，表明舒张活性程度的范围，从低(+)到高(+++++)；“+/-”表示该植物只有相对较弱的舒张活性，“—”表示该植物没有舒张活性。

表2苦丁茶相关植物的舒张活性

实施例5

苦丁皂苷对动物哮喘时收缩的舒张作用

小鼠急性哮喘模型按照已有报道的方法进行构建。选取6-8周大小的雌性C57BL/6小鼠，分别在第0天和第14天腹腔注射0.2mL由100μg卵清蛋白和4mg氢氧化铝佐剂(ThermoFisher Scientific)组成的混合液。然后，分别在第24、25、26天，用浓度为1.5％-2％的卵清蛋白对这些小鼠进行1小时的雾化激发。最后一次激发试验24小时之后，通过检测这些小鼠的气道阻力来进行药效分析。气道阻力是通过之前文献报道的侵入性方法测定的。以240mg/kg剂量的三溴乙醇(Avertin)麻醉小鼠后，用18号金属针头对小鼠进行气管插管。仪器(FlexiVent；SCIREQ Inc,蒙特利尔,加拿大)设定为：呼吸频率每分钟150次，潮气量10ml/kg，呼气末正压2.5cm水柱。用乙酰甲胆碱激发前，用PBS进行雾化之后对小鼠做一次深呼吸检测，，从而得到一个稳定的气道阻力值(Rrs，cmH₂O·s/mL)，以PBS雾化后的气道阻力值为基线值。然后，以超声雾化的方式，依次给予小鼠浓度递增的乙酰甲胆碱(2.0mg/mL、4.0mg/mL、8.0mg/mL、16mg/mL、32mg/mL、64mg/mL)，直至激发支气管的高反应性，这时的气道阻力高于基线值的4-5倍。最后一次激发三分钟以后，待测药物通过相同的超声雾化给药。整个试验过程中，每30s测量一次Rrs值。以PBS作为实验的阴性对照，因为此处所有待测药物的溶剂为PBS；以3μg的沙丁胺醇(Sigma)为阳性对照，沙丁胺醇是目前应用最广泛的有效的能令支气管扩张的β受体激动剂。

在PBS对照组，在支气管收缩状态时吸入PBS后，气道阻力在1-2分钟内可降低约30％，吸入后气道阻力降低，然后进入一个稳定状态。支气管扩张剂的使用可以导致稳定状态再向下移动，这表明气道阻力的降低。吸入苦丁皂苷D后，气道阻力呈现出剂量依赖性地下降。如图6所示，0.03μg苦丁皂苷D引起轻微的舒张，而0.3μg或3μg苦丁皂苷D可显著降低气道阻力。吸入1分钟后，0.03μg、0.3μg和3μg苦丁皂苷D分别将气道阻力降至69.65±5.87％、67.79±6.77％、45.81±6.87％，3μg沙丁胺醇组降至55.59±13.07％。令人惊喜地是，吸入3分钟后，0.3μg和3μg苦丁皂苷D比3μg沙丁胺醇表现出更好的降低气道阻力作用。图6B显示的是苦丁皂苷D的剂量效应图。这些结果表明，苦丁皂苷D是一个强支气管扩张剂，甚至强于沙丁胺醇。

为了检测哮喘动物接受治疗后的免疫学改变，对动物肺部进行组织学分析。溶媒对照组和苦丁皂苷D组均表现出相似的组织学变化，包括出血、炎症性的中性粒细胞和嗜酸性粒细胞浸润等。这些结果表明苦丁皂苷D的抑制作用并不是因为哮喘模型建立失败所造成的。

对苦丁皂苷C的疗效进行检测发现，苦丁皂苷C对于气道平滑肌具有较强的舒张作用。它也表现出显著的抑制气道收缩的作用，IC50值为150μg。苦丁皂苷H在体外几乎没有舒张作用，在体内也几乎没有抑制气道收缩的活性。这些结果说明，其它在体外具有舒张活性的苦丁皂苷类物质在体内可能也有抑制气道收缩的活性，反之亦然。

实施例6

苦丁皂苷通过调节钙离子内流舒张气道平滑肌

钙离子成像(1-3)：通过激光共聚焦显微镜(FV-1000，奥林巴斯)检测在488nm激发下的Fluo-4荧光强度来测定Ca²⁺信号。原代培养的气道平滑肌细胞，用D-Hanks溶液漂洗三遍后，加入含2.5μM Fluo-4AM和0.02％普卢兰尼克酸(F127)的D-Hanks溶液，室温下孵育30分钟。然后，再用D-Hanks溶液清洗3遍，加入H-T缓冲液，于37℃孵育40分钟。通过激光共聚焦显微镜(FV-1000，奥林巴斯)检测在488nm激发下的Fluo-4荧发光强度来测定Ca²⁺信号。

为了评估苦丁皂苷介导的气道平滑肌舒张是否通过降低钙离子浓度实现，制作了具有膜通透性的平滑肌组织。从C57BL/6J小鼠剥离新鲜支气管环，将之置于H-T缓冲液中10分钟，再置入无Ca²⁺的H-T缓冲液中处理5分钟，随后用缓冲液A(30mmol/L TES，0.5mmol/L二硫苏糖醇，50mmol/L氯化钾，5mmol/L K₂EGTA，150mmol/L蔗糖，pH 7.4)浸泡5分钟，再用含有α溶血素(16000units/mL；Sigma)的缓冲液A在室温下透膜处理40分钟。

为了耗尽钙库，用含10mmol/L的钙离子载体(sigma)的缓冲液A处理组织10分钟。再用pCa 9.0的溶液(20mmol/L TES，4mmol/L K₂EGTA，5.83mmol/L MgCl₂，7.56mmol/L丙酸钾，3.9mmol/L Na₂ATP，0.5mmol/L二硫赤鲜醇，16.2mmol/L磷酸肌酸，15U/mL肌酸激酶，pH6.9)清洗组织，之后，加入pCa 4.5的溶液(20mmol/L TES，4mmol/L CaEGTA，5.66mmol/LMgCl₂，7.53mmol/L丙酸钾，3.9mmol/L Na₂ATP，0.5mmol/L二硫赤鲜醇，16.2mmol/L磷酸肌酸，15U/mL肌酸激酶，pH 6.9)引发Ca²⁺介导的持续收缩。清洗后，再用pCa 5.0的溶液处理组织，再加入苦丁皂苷D对其舒张。

在静止状态下，平滑肌细胞只有少量但稳定的钙离子信号。而当加入乙酰胆碱后，钙离子信号迅速增高，之后再降低到基础水平。在此过程中也可以观察到平滑肌收缩(图7)。但是用苦丁皂苷预处理细胞，不再引发钙离子信号增高，同时也不产生收缩(图7)。这些结果表明，苦丁皂苷可以在平滑肌舒张时减少钙离子内流。

如果降低胞内钙离子浓度是苦丁皂苷产生舒张作用的原因，那么固定胞内钙离子浓度应该能够阻止舒张。当平滑肌被破膜后，pCa 4.5溶液可以引发平滑肌持续地收缩。苦丁皂苷D处理不能使处于该收缩状态下的破膜平滑肌舒张，相反，还轻微加强了张力。这些结果表明，苦丁皂苷D不能使已固化钙离子浓度的平滑肌舒张。这些结果还表明，钙离子内流的改变是苦丁皂苷介导舒张所必需的，苦丁皂苷介导舒张的机理与改变钙离子内流有关。

平滑肌细胞中增强的Ca²⁺信号可能是电耦合和药物耦合引起的收缩的第二信号。在这两种常见的激发方式中，L型钙离子通道对在收缩状态时产生的Ca²⁺内流起到重要作用。为了验证苦丁皂苷的靶点，利用膜片钳技术来检测苦丁皂苷处理后的L型钙离子通道电流变化。在膜片钳研究中，在室温下利用全细胞膜片钳技术记录电压钳制方案下的VDCC电流(保持电位-80mV，去极化电压范围-60到+50mV，去极化保持时间200ms)。与溶媒对照相比，50μM苦丁皂苷A可以使L型钙离子通道产生的电流降低60％(图9)。这一结果表明，L型钙离子通道可能是苦丁皂苷的主要靶点。然而，阳性对照，1μM硝苯地平(确定的L型钙离子通道拮抗剂)几乎消除了L型钙离子通道电流(图9)。也许还有更多苦丁皂苷的靶点有待被确认。

实施例7

苦丁茶提取物对哮喘患者的治疗效果

选择了年龄为20至50周岁、依据全球哮喘防治创议(GINA)的标准诊断为中度哮喘的患者为志愿者(表2)。在哮喘发作期间，所有患者均需使用以下药物才能控制症状，包括吸入糖皮质激素、倍氯米松、长效β2-肾上腺素激动剂、沙美特罗、或其它具有相似作用的药物。

随机选取10名已接受吸入式治疗的患者。因为患者哮喘症状均较为温和，可治愈或部分可治愈，故治疗前自身可作为对照。主要效果为呼吸困难的快速缓解。

表3.两周治疗后患者统计和临床特征

特征		备注
			患者数量	10	8男/2女
年龄(周岁)	26-51
			哮喘严重程度	6中度/4轻微
季节性过敏表现	10

表4.患者接受一次治疗后的结果

十名志愿者分别来自中国西北和南方，在季节、文化和生活习惯上具有巨大的地缘差异。所有患者皆在哮喘期间接受1至2喷的苦丁茶提取物(KE)(55mg/mL)治疗，呼吸困难和哮鸣症状在5分钟内得到明显改善，且在30分钟内不再复发(表3)。大部分病例中(8/10)，12小时内志愿者无需进行第二次喷雾治疗。KE治疗也能有效改善一次喷雾后的咳嗽频率，但不能抑制气道分泌物的产生和鼻塞的状况(P>0.05)。一个有趣的结果是，KE反复治疗后，4/10的志愿者的支气管炎得到显著性改善。整个治疗过程中，未发现包括呼吸、呕吐、过敏、口干以及其它不适感觉的任何不良反应。这些结果表明，苦丁茶提取物可以快速完全有效地缓解哮喘引起的呼吸困难症状。

为了测试苦丁茶提取物中单一物质对于哮喘的治疗效果，两个患有严重哮喘症状的志愿者(男51岁，女72岁)通过雾化装置接受苦丁皂苷A(20mM)的治疗。吸入15秒后，男性志愿者在5分钟时呼吸困难症状得到缓解，PEF值从100增加至320。缓解效果持续一晚。将沙丁胺醇作为对照，该男性志愿者在3分钟时呼吸困难症状得到缓解，但效果不能持续一晚，需要再次吸入一次药物。对于女性志愿者，也表现出同样的结果。这一结果表明，苦丁茶提取物的其中一种活性成分，苦丁皂苷A对于缓解哮喘的呼吸困难症状同样具有显著的疗效。

Claims

1.一种用于治疗肺部疾病的方法，包括向有需要的受试对象施用治疗有效量的通式(I)的化合物：

其中：

A环、B环、C环、D环或E环独自为完全饱和或部分饱和环；

R¹选自H或糖残基；

C2、C11、C12和C19分别独自被H或-OH取代；

R^2a及R^2b选自H、-COOH或COOR⁴，或两者共同形成-CO₂-；

R⁴为单糖残基；

R^3a和R^3b共同形成CH₂＝，或分别独自选自-CH₃或-CH₂-OH；

及所述通式(I)化合物的立体异构体、对映异构体或互变异构体、或其药学上可接受的盐；并且

所述肺部疾病包括哮喘、慢性阻塞性肺病、支气管炎、慢性或急性支气管收缩、成人呼吸困难综合征、急性肺损伤、以及支气管扩张中的至少一种。

2.根据权利要求1所述方法，其中A环和B环独自为完全饱和环，R^2a和R^2b共同形成-CO₂-。

3.根据权利要求1所述方法，其中所述糖残基是单糖残基或寡糖残基。

4.根据权利要求1所述方法，其中所述糖残基是单糖残基或寡糖残基。

5.根据权利要求1所述方法，其中：

A环、B环、C环、E环为完全饱和环；

D环为部分饱和环；

C12和C19分别独自地被-OH取代；

C15和C16分别独自地被2个H取代；

R^2a和R^2b共同形成-CO₂-；

R^3a和R^3b为-CH₃；并且

R¹为单糖残基或寡糖残基。

6.根据权利要求1所述方法，其中：

A环、B环、C环、E环为完全饱和环；

D环为部分饱和环；

C12和C19分别独自地被-OH取代；

C15和C16分别独自地被2个H取代；

R^2a和R^2b共同形成-CO₂-；

R^3a和R^3b为-CH₃；并且

R¹为单糖残基或寡糖残基。

7.根据权利要求1所述方法，其中：

A环、B环、C环、E环为完全饱和环；

D环为部分饱和环；

C11和C19分别独自地被-OH取代；

C11被H取代；

R^2a和R^2b共同形成-CO₂-；

R^3a和R^3b为-CH₃；并且

R¹为单糖残基或寡糖残基。

8.根据权利要求1所述方法，其中：

A环、B环、E环为完全饱和环；

C环、D环为部分饱和环；

C19被-OH取代；

C9被H取代；

R^2a和R^2b共同形成-CO₂-；

R^3a和R^3b分别独自选自-CH₃；并且

R¹为单糖残基或寡糖残基。

9.根据权利要求1所述方法，其中所述受试对象为人。

10.根据权利要求1所述方法，其中所述通式(I)化合物分离自苦丁茶的提取物。

11.根据权利要求1所述方法，其中所述肺部疾病包括慢性阻塞性肺病。

12.根据权利要求1所述方法，其中所述肺部疾病包括哮喘。

13.根据权利要求1所述方法，其中向有需要的受试对象施用治疗有效量的通式(I)的化合物包括向受试对象的肺部气道给以治疗有效量的通式(I)的化合物。

14.根据权利要求1所述方法，其中向有需要的受试对象施用治疗有效量的通式(I)的化合物包括通过受试对象吸入通式(I)化合物的方式向受试对象的肺部气道给以治疗有效量的通式(I)的化合物。

15.一种用于治疗肺部疾病的试剂盒，包括一定量的权利要求1所述通式(I)的化合物：

其中，

A环、B环、C环、D环或E环独自为完全饱和或部分饱和环；

R¹选自H或糖残基；

C2、C11、C12和C19分别独自被H或-OH取代；

R^2a及R^2b选自H、-COOH或COOR⁴，或两者共同形成-CO₂-；

R⁴为单糖残基；

R^3a和R^3b共同形成CH₂＝，或分别独自选自-CH₃或-CH₂-OH；

及所述通式(I)化合物的立体异构体、对映异构体或互变异构体，或其药学上可接受的盐；

所述通式(1)化合物可以治疗肺部疾病；

所述通式(1)化合物在一种药学上可接受的载体中；并且

16.根据权利要求15所述的试剂盒，其中A环和B环独自地为饱和环，R^2a和R^2b共同形成-CO₂-。

17.根据权利要求15所述的试剂盒，其中所述糖残基是单糖残基或寡糖残基。

18.根据权利要求15所述的试剂盒，其中所述糖残基是单糖残基或寡糖残基。

19.根据权利要求15所述的试剂盒，其中：

A环、B环、C环、E环为完全饱和环；

D环为部分饱和环；

C12和C19分别独自被-OH取代；

C15和C16分别独自被2个H取代；

R^2a和R^2b共同形成-CO₂-；

R^3a和R^3b为-CH₃；并且

R¹为单糖残基或寡糖残基。

20.根据权利要求15所述的试剂盒，其中：

A环、B环、C环、E环为完全饱和环；

D环为部分饱和环；

C12和C19分别独自被-OH取代；

C15和C16分别独自被2个H取代；

R^2a和R^2b共同形成-CO₂-；

R^3a和R^3b为-CH₃；并且

R¹为单糖残基或寡糖残基。

21.根据权利要求15所述的试剂盒，其中：

A环、B环、C环、E环为完全饱和环；

D环为部分饱和环；

C11和C19分别独自被-OH取代；

C11被H取代；

R^2a和R^2b共同形成-CO₂-；

R^3a和R^3b为-CH₃；并且

R¹为单糖残基或寡糖残基。

22.根据权利要求15所述的试剂盒，其中：

A环、B环、E环为完全饱和环；

C环、D环为部分饱和环；

C19被-OH取代；

C9被H取代；

R^2a和R^2b共同形成-CO₂-；

R^3a和R^3b分别独自选自-CH₃；并且

R¹为单糖残基或寡糖残基。

23.根据权利要求15所述的试剂盒，其中所述受试对象为人。

24.根据权利要求15所述的试剂盒，其中所述通式(I)的化合物分离自苦丁茶的提取物。

25.根据权利要求15所述的试剂盒，其中所述肺部疾病包括慢性阻塞性肺病。

26.根据权利要求15所述的试剂盒，其中所述肺部疾病包括哮喘。

27.根据权利要求15所述的试剂盒，还包括一种给药装置。

28.根据权利要求27所述的试剂盒，其中所述给药装置为喷雾装置或加压给药装置。