CN106458839A

CN106458839A - 用于增加atp生产的琥珀酸的前药

Info

Publication number: CN106458839A
Application number: CN201580024759.6A
Authority: CN
Inventors: 埃斯基尔·埃尔梅尔; 芒努斯·约阿基姆·汉松; 卡尔·亨里克·约翰内斯·埃因格尔; 史蒂文·莫斯
Original assignee: Niu Wei Pharmaceutical Co Ltd
Current assignee: Niu Wei Pharmaceutical Co Ltd
Priority date: 2014-04-08
Filing date: 2015-04-08
Publication date: 2017-02-22
Also published as: JP2017518960A; CA2944560A1; MA39856A; ZA201606609B; US20170105960A1; IL247903A0; EP3129364A1; EA201692018A1; SG11201607903UA; WO2015155230A1; AU2015243345A1; MX2016012752A; KR20160143731A

Abstract

本发明提供了旨在增加在线粒体中的ATP生产的新的细胞可通透的琥珀酸酯以及细胞可通透的琥珀酸酯的前体。在真核细胞中产生和利用的ATP的主要部分源自线粒体氧化磷酸化，由克雷普斯循环向该过程提供高能电子。不是所有的克雷普斯循环中间物能够容易地透过细胞膜，其中之一是琥珀酸酯。设想提供新的细胞可通透的琥珀酸酯以允许穿过细胞膜，因此可以使用细胞可通透的琥珀酸酯以增强线粒体ATP输出。

Description

用于增加ATP生产的琥珀酸的前药

技术领域

本发明提供了旨在增加线粒体中的ATP生产的新的细胞可通透的琥珀酸酯以及细胞可通透的琥珀酸酯的前体。在真核细胞中产生和利用的ATP的主要部分源自线粒体氧化磷酸化，由克雷普斯循环(Kreb's cycle)向该过程提供高能电子。不是所有的克雷普斯循环中间物能够容易地透过细胞膜，其中之一是琥珀酸酯(琥珀酸盐，succinate)。设想提供新的细胞可通透的琥珀酸酯以允许穿过细胞膜，因此可以将细胞可通透的琥珀酸酯用于增强线粒体ATP输出。

此外，本发明还提供细胞可通透的琥珀酸酯或琥珀酸酯的等效物，其除了是细胞可通透的并且将琥珀酸酯释放在胞液中之外，还通过由琥珀酸酯衍生物的化学水解或酶促水解得到的水解产物潜在地能够提供另外的能量至有机体。

本发明还提供了用于制备本发明的化合物的方法，本发明的化合物对于在药物和/或化妆品中使用具有改善性质。值得注意的是，本发明的化合物可用于预防和治疗线粒体相关的病症，保持正常的线粒体功能，提高线粒体功能即产生比正常更多的ATP，或者恢复线粒体呼吸系统中的缺陷。

背景技术

线粒体是真核细胞中的细胞器。它们产生大部分的用作为能源的三磷酸腺苷(ATP)的细胞供应。因此，线粒体对于能量生产、真核细胞的存活以及正常的细胞功能来说是必不可少的。除了供给能量之外，线粒体涉及大量的其他过程，如细胞信号传导、细胞分化、细胞死亡以及细胞周期和细胞生长的控制。具体地，线粒体是细胞凋亡的关键性调节因子，并且它们还在多种形式的非凋亡性细胞死亡如坏死中发挥主要作用。

近年，已经出版了许多论文说明线粒体导致多种疾病。一些疾病可能是由线粒体基因组或核基因组中的突变或缺失引起的，而其他疾病可能是由线粒体呼吸系统的初次和二次损伤或者与线粒体功能异常相关的其他机制引起的。目前，不存在可以治疗线粒体疾病的可行的疗法。

鉴于认识到保持或恢复正常的线粒体功能或者提高细胞能量生产(ATP)的重要性，对于开发具有以下特性的化合物存在需要：母体的细胞可通透性、释放胞内的琥珀酸酯或琥珀酸酯前体的能力、母体化合物和释放产物的低毒性、以及与给予至患者一致的理化性质。已经制备了琥珀酸酯化合物作为其他活性试剂的前药，例如WO 2002/28345描述了琥珀酸双(2,2-二甲基丙酰氧基甲基)酯、琥珀酸二丁酰氧基甲基酯和琥珀酸双-(1-丁酰氧基-乙基)酯。将这些化合物制备为传递甲醛的试剂，并且这些化合物针对当前化合物的不同医学用途。

现有技术化合物包括WO9747584，其描述了一系列的多元醇琥珀酸酯。

在其中给出的实例中，Y是H或烷基基团。每种琥珀酸酯化合物包含由结构C(Y)-C(Q)的基团连接的多个琥珀酸酯部分，因此每种酯酸直接地连接至以乙基基团O-C-C的形式的包含至少两个碳原子的部分。公开的每种化合物包含多于一个的琥珀酸酯部分，并且琥珀酸酯部分不受到类型O-C-X的部分保护，其中X是杂原子。

在本领域中各种琥珀酸酯化合物是已知的。在以下举例说明的测定中琥珀酸二乙酯、琥珀酸单甲酯和琥珀酸二甲酯显示为无活性的，并且不落入本发明的范围内。

此外，US 5,871,755涉及用于用作抵抗氧化应激(oxidative stress)的试剂和用于化妆品目的琥珀酰胺的脱氢丙氨酸衍生物。

发明内容

由式(I)给出本发明的化合物

或者其药用盐，其中虚线键表示A和B之间的可选的键以形成环状结构，并且其中

Z选自–CH₂-CH₂-或>CH(CH₃)，

A和B独立地是不同或相同的，并且选自-OR、-OR’、-NHR”、-SR”’或-OH；其中，R是

R’选自以下式(II)、式(V)或式(IX)：

并且A和B都不是-OH，

R’、R”和R”’独立地是不同或相同的，并且选自以下式(VII-VIII)：

R₁和R₃独立地是不同或相同的，并且选自H、Me、Et、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、O-酰基、O-烷基、N-酰基、N-烷基、X酰基、CH₂X烷基、CH₂CH₂CH₂OC(＝O)CH₂CH₂COX₆R₈或者

X选自O、NH、NR₆、S，

R₂选自Me、Et、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、C(O)CH₃、C(O)CH₂C(O)CH₃、C(O)CH₂CH(OH)CH₃，

p是整数并且是1或2，

R₆选自H、烷基、Me、Et、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、乙酰基、酰基、丙酰基、苯甲酰基、或式(II)、或式(VIII)

X₅选自-H、-COOH、-C(＝O)XR₆、CONR₁R₃或下式中的一种

R₉选自H、Me、Et或O₂CCH₂CH₂COXR₈，

R₁₀选自O酰基、NH烷基、NH酰基、或O₂CCH₂CH₂CO X₆R₈，

X₆是O或NR₈，并且R₈选自H、烷基、Me、Et、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、乙酰基、酰基、丙酰基、苯甲酰基、琥珀酰基、或式(II)、或式(VIII)，

R₁₁和R₁₂独立地是相同或不同的，并且选自H、烷基、Me、Et、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、乙酰基、酰基、丙酰基、苯甲酰基、琥珀酰基、酰基、-CH₂X烷基、-CH₂X酰基，其中X选自O、NR₆或S，

R₁₃、R₁₄和R₁₅独立地是不同或相同的，并且选自H、Me、Et、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、-COOH、O-酰基、O-烷基、N-酰基、N-烷基、X酰基、CH₂X烷基

R_c和R_d独立地是CH₂X烷基、CH₂X酰基，其中X＝O、NR₆或S，并且烷基是例如H、Me、Et、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基，并且酰基是例如甲酰基、乙酰基、丙酰基、异丙酰基、丁酰基、叔丁酰基、苯甲酰基、苯甲酰基、琥珀酰基等，

R_f、Rg和Rh独立地选自X酰基、-CH₂X烷基、-CH₂X-酰基和R₉，

烷基选自甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、新戊基、异戊基、己基、异己基、庚基、辛基、壬基或癸基，并且酰基选自甲酰基、乙酰基、丙酰基、丁酰基、戊酰基、苯甲酰基、琥珀酰基等，

R₂₀和R₂₁独立地是不同或相同的，并且选自H，低级烷基即C₁-C₄烷基，或者R₂₀和R₂₁合起来可以形成C₄-C₇环烷基或芳香族基团，其中两者都可以可选地被卤素、羟基或低级烷基取代，或者

R₂₀和R₂₁可以是

或

CH₂X-酰基、F、CH₂COOH、CH₂CO₂烷基，以及

当在A与B之间存在环状键时，化合物是

并且酰基和烷基可以被可选地取代。

在下文中，式(I)的化合物(以及其任何的药用盐)指的是“本发明的化合物”、“本发明的多个化合物”或者作为“本发明的化合物”。

更具体地，由式(I)或其药用盐，给出本发明的化合物

其中虚线键表示A和B之间的可选的键以形成环状结构，并且其中

Z选自-CH₂-CH₂-或>CH(CH₃)，

A选自-O-R，其中R是

B选自-O-R’、-NHR”、-SR”’或-OH；其中R’选自以上式(II)、式(V)或式(IX)，R’、R”和R”’独立地是不同或相同的，并且选自以上式(VII)或式(VIII)。

优选地，相对于式(II)，R₁和R₃中的至少一个是-H，使得式II是：

优选地，相对于式(VII)，p是1，优选1，并且X₅是-H，使得式(VII)是

优选地，相对于式(IX)，R_f、R_g、R_h中的至少一个是-H或烷基，其中烷基是如在本文中定义的。此外，相对于式(IX)，还优选的是，R_f、R_g、R_h中的至少一个是-CH₂X酰基，其中酰基如在本文中定义的。

特别感兴趣的本发明的化合物是其中Z是-CH₂CH₂-并且A是-OR的那些化合物。

特别感兴趣的化合物是那些化合物，其中A是-OR，且B选自-O-R’、-NHR”、-SR”’或-OH；其中R’选自如以上描述的式(II)、式(V)或式(IX)，并且R、R’、R”和R”’是如以上描述的。此外，Z可以是-CH₂CH₂-。

特别感兴趣的其他化合物是那些化合物，其中，A是-OR，并且B是-OR’，其中R’选自-H，如以上定义的式(VII)或式(VIII)。此外，Z可以是-CH₂CH₂-。

特别感兴趣的本发明的化合物是那些化合物，其中Z是-CH₂CH₂-，并且A是-OR且B是-OH。

特别感兴趣的本发明的化合物是那些化合物，其中Z是-CH₂CH₂-并且A是-OR且B是-OH，并且R₁或R₃是CH₂CH₂CH₂OC(＝O)CH₂CH₂COX₆R₈。

特别感兴趣的本发明的化合物是那些化合物，其中，Z是-CH₂CH₂-并且A是-OR以及B是-OH，并且R₁或R₃是

特别感兴趣的另外的化合物是那些化合物，其中R₁或R₃是

或者其中R₁或R₃是CH₂CH₂CH₂OC(＝O)CH₂CH₂COX₆R₈

由式(IA)或其药用盐给定特别感兴趣的化合物

其中

Z选自–CH₂-CH₂-或>CH(CH₃)，并且

A和B独立地是不同或相同的，并且选自

或者-OH、-OR、或–OR’，并且A和B两者不能都是-OH，其中R₁、R₂、R₃、R和R’是如本文中定义的。

由如上式(IA)给定特别感兴趣的化合物，并且其中，R’是式(VII)或式(VIII)。

特别感兴趣的另外的化合物是式(IA)的那些，其中

A是

R₁或R₃是–H

R₁或R₃是

或–C₁-C₄OC(＝O)C₁-C₄OX₆R₈，或者其中

R₁或R₃是–H

R₁或R₃是

或者-CH₂CH₂CH₂OC(＝O)CH₂CH₂COX₆R₈。

当A是

时

R₂可以是C₁-C₄烷基。由本文中的实例看出的，合适的R₂基团是Me。在本发明的还进一步的方面，根据式(I)的化合物是

或其药用盐，其中

Z选自–CH₂-CH₂-或>CH(CH₃)并且

A和B独立地是不同或相同的，并且选自

或者-OH，并且A和B不能都是–OH。

包括本文中所描述的所有其方面的本发明不包括以下化合物：

其中，R₂是Me、Et、i-Pr、t-Bu或环烷基并且R₃是H且R₁是Me、Et、n-Pr和iso-Pr，

如本领域中的技术人员显而易见的，式(I)的化合物，其中将氧原子与Rx和Ry连接的可选的键，主要地旨在是指式(I)的化合物是取代的烯醇醚(enol ether)：

当A和B是碳原子时，这是主要相关的。

作为以上的结果，根据本发明的Rx和Ry仅仅在当可以将式(I)的化合物描绘为以下时存在

然而，本发明可以包括或可以不包括用于治疗如在本文中讨论的线粒体相关的疾病或者用于制备用于治疗如在本文中讨论的线粒体相关的疾病/在治疗如在本文中讨论的线粒体相关的疾病中的药剂的这些化合物。

根据本发明的具体的化合物是

常规的化学方法

技术人员将认识到可以以已知的方式、用各种方法制备本发明的化合物。以下的路线仅仅举例说明了可以被用于合成式(I)的化合物的一些方法。

可以通过用琥珀酸、单保护的琥珀酸、单活化的甲基丙二酸、单保护的甲基丙二酸或单活化的甲基丙二酸开始制备本发明的化合物。

保护基包括但不限于苄基和叔丁基。在‘Greene’s Protective Groups inOrganic Synthesis’(Wuts和Greene，Wiley，2006)中详细描述了用于羰基和其去除的其他保护基。可以通过本领域中的技术人员已知的方法去除保护基，包括用于苄基酯的在异相催化剂(heterogenous catalyst)存在下的氢化，以及用于叔丁基酯的用有机酸或矿物酸(优选三氟乙酸或稀释的HCl)处理。

活化基团包括但不限于混合的酸酐和酰氯。

因此，如果式(I)的化合物是对称的，那么选择对称的起始材料。要么选择对称的二羧酸，要么选择二活化的羧酸。优选地，选择的化合物是琥珀酸或琥珀酰氯。

当式(I)的化合物不对称时，那么选择的起始材料是不对称的。那些包括“酸-受保护的酸”、“酸-活化的酸”和“受保护的酸-活化的酸”。优选地，其包括琥珀酸单苄基酯、琥珀酸单叔丁基酯、4-氯-4-氧代丁酸。

可替代地，对于式(I)的不对称化合物，选择对称的起始材料，优选琥珀酸，并且采用较少衍生的起始材料。

以下的常规方法不是穷举的，并且对本领域中的技术人员是显然易见的，可以使用其他的方法以产生本发明的化合物。可以同时地或单独地使用该方法。

可以通过将羧酸与合适的烷基卤(式(X))反应来制备包含式(II)的式(I)的化合物。例如

其中，Hal代表卤素(例如，F、Cl、Br或I)并且R1、R2和R3是如在式(II)中定义的。在例如-10℃至80℃范围内的温度下，特别是在室温下，可以在具有合适的碱如三乙胺、二异丙基乙胺或碳酸铯的溶剂如二氯甲烷、丙酮、乙腈或N,N-二甲基甲酰胺中方便地进行反应。可以用可选的添加剂如碘化钠或四烷基卤化铵(例如，四丁基碘化胺)进行反应。

式X的化合物要么是商业可获得的，要么可以通过文献方法如在Journal of theAmerican Chemical Society，43，660-7；1921或者Journal of medicinal chemistry(1992)，35(4)，687-94中概述的那些方便地制备。

可以通过多种途径制备包含式(V)的式(I)的化合物。其中R₉和R₁₀两者都是H，可以通过在具有合适的添加剂如四丁基硫酸氢盐的合适的溶剂如二氯甲烷中起始材料的化合物与二氯甲烷的反应制备其。通过在溶剂如二氯甲烷中利用酸如四氟乙酸或盐酸处理，可以随后将得到的双酯水解以提供式(V)的化合物。通过制备合适的邻烯醇酯以及使其经受臭氧分解(ozonolysis)也可以制备包含式(V)的式(I)的化合物(参见Stetter and Reske，Chem.Ber.103，639-642(1970))。

通过将活化的羧酸与式XIV的化合物反应，可选地在活化物质的存在下，可以制备包含式(VII)的式(I)的化合物。

其中，X₅和R₁是如在式(VII)中定义的，并且X₇是Hal(Cl、F、Br)或混合的酸酐。优选地X₇＝Cl。在例如-10℃至80℃范围内的温度下，特别是在室温下，可以在具有合适的碱如三乙胺、二异丙基乙胺或碳酸铯的溶剂如二氯甲烷、丙酮、THF、乙腈或N,N-二甲基甲酰胺中方便地进行反应。

通过将活化的羧酸与式XIV的化合物反应，可选地在活化物质的存在下，可以制备包含式(VIII)的式(I)的化合物

其中，Hal代表了卤素(例如，F、Cl、Br或I)并且R₁₁、R₁₂和R_c以及R_d如在式(VIII)中定义的。在例如-10℃至80℃范围内的温度下，特别是在80℃下，可以在具有合适的碱如三乙胺、二异丙基乙胺或碳酸铯的溶剂如二氯甲烷、丙酮、乙腈或N,N-二甲基甲酰胺中方便地进行反应。可以利用可选的添加剂如碘化钠或四烷基卤化铵(例如，四丁基碘化胺)进行反应。

式X的化合物要么是商业可获得的，要么可以通过凭借胺与酰氯起反应的文献方法制备其。

可以通过以上描述的方法与本领域中的技术人员已知的其他方法的组合制备包含式(IX)的式(I)的化合物。

本发明的化合物的常规用途

如本文中描述的化合物可以用于药物或化妆品中，或者用于这种用途的组合物的制备中。该药物可以用于其中增强的或恢复的能量生产(ATP)是期望的任何情形，如在代谢疾病的治疗中、或者在线粒体功能异常的疾病或病症的治疗、治疗或抑制线粒体异常中。该化合物可以用于刺激线粒体能量生产以及用于恢复药物诱导的线粒体功能障碍，如例如感觉神经的听觉损失或耳鸣(由于线粒体毒性的某些抗生素的副作用)或者乳酸性酸中毒(lactic acidosis)。该化合物可以用于治疗癌症、糖尿病、急性饥饿、内毒素血症、败血症、系统性炎症反应综合征、多器官功能障碍综合征以及伴随的缺氧、局部缺血、中风、心肌梗塞、急性心绞痛、急性肾损伤、冠状动脉闭塞和心房颤动、或避免或抵消再灌注损伤。此外，设想的是，本发明的化合物可以有利于男性不育症的治疗。

设想的是，本发明的化合物将提供克雷普斯循环的组分的细胞可通透的前体。设想的是，在进入至细胞中之后，酶促水解或化学水解将释放琥珀酸酯或甲基丙二酸酯，可选地连同其他的提供能量的物质，如乙酸酯和葡萄糖。作为实例且仅仅举例说明在该构思之后的想法，示出的以下化合物得到2摩尔的乙酸、1摩尔的琥珀酸和2摩尔的葡萄糖

本发明的化合物可以用于增强或恢复在线粒体中的能量生产。值得注意的是，化合物可以用于药物或化妆品。该化合物可以用于预防或治疗具有与线粒体功能障碍有关的组分和/或能量(ATP)缺乏的组分的病症或疾病。

例如，在患有线粒体缺陷、病症和疾病的受试者中，提高能量生产是有意义的。由存在于身体的每个细胞(除了红血细胞)中的特定区室的线粒体的功能障碍导致线粒体疾病。当线粒体功能降低时，在细胞内产生的能量降低并且随后细胞损伤或细胞死亡将发生。如果整个身体重复该过程，将严重地损害受试者的寿命。

线粒体的疾病看起来最常见地在非常需要能量的器官中，如视网膜、耳蜗、大脑、心脏、肝脏、骨骼肌、肾和内分泌以及呼吸系统。

线粒体疾病的症状可以包括运动控制的损失、肌肉无力和疼痛、癫痫发作、视觉/听觉问题、心脏疾病、肝脏疾病、胃肠失调、吞咽困难以及更多。

线粒体疾病可以是遗传的或者可以是由于自发的突变，其导致正常地存在于线粒体中的蛋白质或RNA分子的功能改变。

已经发现许多疾病涉及线粒体缺陷，如复合体I、II、III或IV缺陷，或者酶缺陷，如丙酮酸脱氢酶缺陷。然而，情况是复杂的并且该疾病可能涉及许多因素。

截至目前，没有可用的治愈疗法。可获得的唯一治疗方法是使得可以减轻症状并延缓疾病的进展。

因此，本发明人的并且本文中所描述的发现是非常重要的，因为他们证实了琥珀酸的细胞可通透的化合物对线粒体中的能量生产的有益效果。

此外，与已知的琥珀酸酯前药(如例如，在WO 97/47584中提及的)相比，它们显示了对于这些和相关疾病的治疗的改善性质，包括更佳的细胞通透性、更长的血浆半衰期、降低的毒性、增加的至线粒体的能量释放、以及改善的制剂(由于改善的性质包括增加的溶解度)。在一些情况下，该化合物还是口服生物可用的，其允许易于给予。

因此，本发明的化合物的有利性质可以包括以下中的一种或更多种：

-增加的细胞通透性

-更长的血浆半衰期

-降低的毒性

-增加的至线粒体的能量释放

-改善的制剂

-增加的溶解度

-增加的口服生物可用性

本发明提供了作为药学上使用的，特别是在细胞能量(ATP)缺乏的治疗中使用的本发明的化合物。

本发明的化合物可以用于治疗复合体I损伤，或者是复合体本身的功能障碍或者是限制NADH供给至复合体I的任何病况或疾病，例如克雷普斯循环、糖酵解、β-氧化、丙酮酸代谢以及甚至葡萄糖或其他复合体I相关的底物的运输的功能障碍)。

本发明还提供了线粒体复合体I相关的病症的治疗的方法，如例如，但不限于，Leigh综合征、Leber遗传性视神经病变(LHON)、MELAS(线粒体脑肌病、乳酸性酸中毒和卒中样发作)和MERRF(肌阵挛性癫痫伴碎红纤维病)，其包括将有效量的本发明的化合物给予至需要其的受试者。

本发明还提供了本发明化合物用于制备用于治疗药物诱导的乳酸性酸中毒的药剂的用途。

本发明的化合物还可以有用于其中额外的能量生产将潜在地是有利的任何情况，如但不限于延长的手术和重症监护(intensive care)。

线粒体

线粒体是真核细胞中的细胞器，通俗地被称为细胞的“发电站”。其一个主要的功能是氧化磷酸化。分子三磷酸腺苷(ATP)作用为在细胞中的能量“货币”或能量载体，并且真核细胞从由线粒体实施的生化过程获得其大部分的ATP。这些生化过程包括柠檬酸循环(三羧酸循环、或克雷普斯循环)，其从氧化的烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD⁺)产生还原的烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)并且从氧化的黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)产生还原的黄素腺嘌呤二核苷酸(FADH2)；以及氧化磷酸化，在此期间，NADH和FADH2氧化返回为NAD^<+>和FAD。

由NADH的氧化释放的电子穿梭于已知为呼吸链的一系列的蛋白质复合体(复合体I、复合体II、复合体III和复合体IV)。琥珀酸的氧化发生在复合体II(琥珀酸脱氢酶复合体)中并且FAD是在酶复合体琥珀酸脱氢酶(复合体II)中的辅基(prosthetic group)。呼吸复合体嵌入在线粒体的内膜中。在该链的末尾的复合体IV，将电子传输至氧，其被还原成水。将由这些电子穿过复合体所释放的能量用于产生跨线粒体的内膜的质子梯度，其产生跨内膜的电化学势能。另外的蛋白质复合体、复合体V(其不与复合体I、II、III和IV直接相关的)使用由电化学梯度存储的能量以将ADP转换成ATP。

柠檬酸循环和氧化磷酸化以醣酵解为前导，其中一分子的葡萄糖分解为两分子的丙酮酸，具有每分子葡萄糖两分子ATP的净生成(net generation)。然后丙酮酸分子进入线粒体，在那里它们经由氧化磷酸化被完全地氧化为CO₂和H₂O(总过程被已知为有氧呼吸)。除了通过将葡萄糖转化为两个丙酮酸分子产生的2分子ATP之外，将两个丙酮酸分子完全氧化为二氧化碳和水得到至少约28-29分子的ATP。如果不可获得氧，那么在无氧呼吸过程中，丙酮酸分子不进入线粒体，而是转化成乳酸。

因此，每分子葡萄糖的总净产量大约是至少30-31个ATP分子。ATP用于直接地或间接地向细胞中的几乎所有的其他的生物化学反应提供动力。由有氧呼吸期间氧化磷酸化贡献的额外的(大约)至少28或29分子的ATP对于细胞恰当功能是关键的。氧的缺少阻止有氧呼吸，并且会导致几乎所有的有氧有机体的最终死亡；少数有机体如酵母，能够使用有氧呼吸或无氧呼吸存活。

当在有机体中的细胞暂时地失去氧时，利用无氧呼吸直至再次可获得氧或者细胞死亡。在无氧呼吸期间，将在糖酵解期间产生的丙酮酸转化成乳酸。乳酸的积聚被认为是在强烈的活动期间，当不能供给氧至肌肉细胞时肌肉疲劳的原因。当再次变为可获得氧时，乳酸转化变回为丙酮酸用于在氧化磷酸化中使用。

线粒体功能障碍导致各种疾病状态。一些线粒体疾病是由于线粒体基因组或细胞核中的突变或者缺失。如果在细胞中的线粒体的阀值比例是缺陷的，且如果在组织之内的这种阀值比例的细胞具有缺陷的线粒体，那么可以导致组织或器官功能障碍的症状。实际上任何组织都可能受到影响，并且取决于不同的组织被包括于其中的程度，可以存在大量的症状。

本发明的化合物的用途

本发明的化合物可以用于其中增强的或恢复的能量生产(ATP)是期望的任何情形。例如，实例是所有的临床病症，其中存在增加的线粒体ATP生产或线粒体功能的恢复的潜在益处，如恢复药物诱导的线粒体功能障碍或乳酸性酸中毒以及治疗癌症、糖尿病、急性饥饿、内毒素血症、败血症、降低的听觉视觉灵敏度、系统性炎症反应综合征和多器官功能障碍综合征。化合物也可以有用于伴随的缺氧、局部缺血、中风、心肌梗塞、急性心绞痛、急性肾损伤、冠状动脉闭塞、心房颤动、以及避免或限制再灌注损伤。

具体地，本发明的化合物可以用于药物，值得注意的是在治疗或预防线粒体相关的病况、疾病或病症中，或者用于化妆品。

还描述了线粒体的功能障碍与以下有关：肾小管性酸中毒运动神经元疾病；其他神经系统疾病；癫痫；遗传性疾病；亨廷顿氏病；情绪障碍；精神分裂症；两极型异常；年龄相关性疾病；脑血管意外，黄斑变性；糖尿病；和癌症。

本发明的化合物用于线粒体相关的异常或疾病

根据本发明的化合物可以用于预防或治疗选自以下各项的线粒体相关的疾病：

·阿尔佩斯病(进行性婴儿脑灰质营养不良)

·肌萎缩侧索硬化症(ALS)

·孤独症

·巴特综合征(致死性婴幼儿心肌病)

·β-氧化缺陷

·生物能代谢缺陷

·肉碱-酰基-肉碱缺陷

·肉碱缺陷

·肌酸缺陷综合征(脑肌酸缺陷综合征(CCDS)，包括：胍基乙酸甲基转移酶缺陷(GAMT缺陷)，L-精氨酸:甘氨酸脒基转移酶缺陷(AGAT缺陷)，和SLC6A8相关的肌酸转运缺陷(SLC6A8缺陷)。

·辅酶Q10缺陷

·复合体I缺陷(NADH脱氢酶(NADH-CoQ还原酶)缺陷)

·复合体II缺陷(琥珀酸脱氢酶缺陷)

·复合体III缺陷(泛醌-细胞色素c氧化还原酶缺陷)

·复合体IV缺陷/COX缺陷(细胞色素c氧化酶缺陷是由呼吸链的复合体IV中的缺陷造成的)

·复合体V缺陷(ATP合成酶缺陷)

·COX缺陷

·CPEO(慢性进行性外侧眼肌麻痹综合征)

·CPT I缺陷

·CPT II缺陷

·弗里德赖希共济失调(FRDA或FA)

·戊二酸尿症II型

·KSS(克恩-塞尔综合征)

·乳酸性酸中毒

·LCAD(长链酰基-辅酶A脱氢酶缺陷)

·LCHAD

·Leigh病或综合征(亚急性坏死性脑脊髓病)

·LHON(Leber遗传性视神经病)

·勒夫特病

·MCAD(中链酰基辅酶A脱氢酶缺陷)

·MELAS(线粒体脑肌病乳酸性酸中毒和卒中样发作)

·MERRF(肌阵挛性癫痫伴碎红纤维病)

·MIRAS(线粒体隐性共济失调综合征)

·线粒体细胞病

·线粒体DNA缺失

·线粒体脑病，包括：脑肌病、脑脊髓病

·线粒体肌病

·MNGIE(肌神经胃肠异常及脑病变)

·NARP(神经病变、共济失调和视网膜色素变性)

·与帕金森氏病、阿尔茨海默氏病或亨廷顿氏病有关的神经变性失调

·皮尔逊综合征

·丙酮酸羧化酶缺陷

·丙酮酸脱氢酶缺陷

·POLG突变

·呼吸链缺陷

·SCAD(短链酰基辅酶A脱氢酶缺陷)

·SCHAD(短链L-3-羟基酰基-辅酶A脱氢酶(SCHAD)缺陷，还被称为3-羟基酰基辅酶A脱氢酶缺陷HADH

·VLCAD(非常长的链酰基辅酶A脱氢酶缺陷)

·糖尿病

·急性饥饿

·内毒素血症

·脓毒病

·系统性炎症反应综合征(SIRS)

·多器官功能衰竭

参考来自美国粒线体疾病基金会的网页信息(www.umdf.org)，以下更详细地讨论以上提及的一些疾病：

复合体1缺陷：在线粒体内是一组蛋白，其携带电子沿着四条链(复合体I-IV)反应传递，导致能量的产生。该链被称为电子传递链。第五组(复合体V)制成ATP。电子传递链和ATP合酶一起形成呼吸链，并且整个过程称为氧化磷酸化或OXPHOS。

复合体I，在该链的第一个步骤，是线粒体异常的最常见的部位，代表多达三分之一的呼吸链缺陷。常在出生时或在幼儿期显现，复合体I缺陷通常是渐进的神经退化失调，造成各种临床症状，特别是在需要高能量水平的器官和组织中，如脑、心脏、肝和骨骼肌中。大量特定的线粒体异常都与复合体I缺陷有关，包括：Leber遗传性视神经病(LHON)、MELAS、MERRF和Leigh综合征(LS)。MELAS代表(线粒体脑肌病、乳酸性酸中毒和卒中样发作)并且MERRF代表肌阵挛性癫痫伴碎红纤维病。

LHON表征为发生在平均地27岁和34岁之间的失明；失明可以同时地或顺序地在两只眼睛上发展(一只眼将发展为失明，随后平均地在两个月之后另一只眼发展为失明)。其他的症状也可发生，如心脏异常和神经学上的并发症。

存在三种主要形式的复合体I缺陷：

i)致命性婴儿多系统异常-特征在于肌肉张力差、发育迟缓、心脏病、乳酸性酸中毒和呼吸衰竭。

ii)肌病(肌肉病)-开始于儿童期或成年期，其特点在于虚弱或运动不耐受。

iii)线粒体脑肌病(大脑和肌肉疾病)–开始于童年或成年并且包括可变的症状组合，该症状组合可以包括：眼外肌麻痹、色素性视网膜病(视力丧失的视网膜颜色变化)、听力丧失、感觉神经病变(涉及感觉器官的神经损伤)、癫痫、痴呆、共济失调(异常肌肉协调)和不自主运动。这种形式的复合体I缺陷可能导致Leigh综合征和MELAS。

复合体I缺陷的大多数情况产生自常染色体隐性遗传(来自母亲和父亲的缺陷核基因的组合)。不常见的是该病症是母系遗传或散发性的，并且遗传缺陷是在线粒体DNA中。

治疗：与所有线粒体疾病一样，目前没有针对复合体I缺陷的治愈。各种治疗，它们可能是或可能不是有效的，可以包括如以下的这类代谢疗法：核黄素、硫胺素、生物素、辅酶Q10、肉碱和生酮膳食。用于婴幼儿多系统形式(infantile multisystem form)的疗法都未成功。

对复合体I患者的临床过程和预后是高度可变的，并且可能依赖于特定的遗传缺陷、发病年龄、涉及的器官、以及其他因素。

复合体III缺陷：症状包括四种主要形式：

i)致命性小儿脑肌病、先天性乳酸性酸中毒、肌张力低下、营养不良状态、抽搐和昏迷。在肌肉组织中的碎红纤维是常见的。

ii)随后发作的脑肌病(童年至成年生活)：虚弱、身材矮小、共济失调、痴呆、耳聋、感觉神经病变、色素性视网膜病和锥体束征的不同组合。碎红纤维是常见的。可能的是乳酸性酸中毒。

iii)具有运动不耐受的演变成固定的虚弱的肌病。碎红纤维是常见的。可能的乳酸性酸中毒。

iv)婴儿组织细胞样心肌病。

复合体IV缺陷/COX缺陷：症状包括两种主要形式：

1.脑肌病：前6至12个月的生活通常正常，然后显示发育倒退、共济失调、乳酸性酸中毒、视神经萎缩、眼肌麻痹、眼球震颤、肌张力障碍、锥体束征和呼吸问题。频繁的癫痫发作。可能导致Leigh综合征

2.肌病：两种主要变体：

1.致命性婴儿肌病：可在出生后不久开始，并伴有肌张力减退、虚弱、乳酸性酸中毒、碎红纤维、呼吸衰竭和肾脏问题。

2.良性婴儿肌病：可在出生后不久开始，并伴有肌张力减退、虚弱、乳酸性酸中毒、碎红纤维、呼吸困难，但是(如果孩子存活)之后是自发的改善。

KSS(卡恩斯-塞尔综合征)：KSS是一个缓慢渐进的多系统线粒体疾病，常始于眼睑下垂(下垂症)。最终包括其他的眼部肌肉，导致眼运动麻痹。视网膜变性通常会导致在昏暗的环境中视觉困难。

KSS的特征在于三个主要特征：

·虽然可能出现在婴儿期或成年期，但典型是在20岁以前发病

·特定眼肌的麻痹(称为慢性进行性眼肌麻痹-CPEO)

·造成着色的(有色的)物质的异常积累的视网膜变性(色素性视网膜病)。

此外，存在一个或多个以下病况：

·心脏中电信号的阻滞(心脏传导缺陷)

·升高的脑脊液蛋白

·动作的不协调(共济失调)。

患有KSS的患者也可能有这样的问题，如耳聋、痴呆、肾功能不全和肌无力。内分泌异常包括生长发育迟缓、身材矮小，或者糖尿病也可能是显然的。

KSS是罕见的病症。它通常是由线粒体DNA(mtDNA)而不是细胞核DNA中的遗传物质的单一大量缺失(丢失)引起的。这些缺失，其超过150种，通常是自然产生。不常见的是由母亲传递的突变。

如同所有的线粒体疾病，目前还不存在针对KSS的治愈。

治疗是基于症状类型和所涉及的器官的，并且可以包括：辅酶Q10、用于糖尿病的胰岛素、强心药，以及可以用于挽救生命的心脏起搏器。可以考虑用于眼睑下垂的外科手术，但应由眼科手术中心的专家进行。

KSS是缓慢渐进的，并且预后根据严重程度而改变。死亡常见于三十年或四十年并且可能是由于器官系统衰竭。

Leigh病或综合征(亚急性坏死性脑脊髓病)：症状：癫痫发作、肌张力低下、疲劳、眼球震颤、反射较差、进食和吞咽困难、呼吸困难、运动功能不良、共济失调。

病因：丙酮酸脱氢酶缺陷、复合体I缺陷、复合体II缺陷、复合体IV/COX缺陷、NARP。

Leigh病是进行性神经代谢异常，通常在婴儿期或儿童期发病，往往是在病毒感染后，但也可发生于青少年和成年人。特征在于MRI上，在脑中、尤其是在中脑和脑干中可见坏死(死的或濒死的组织)的病变。

孩子出生时通常表现为正常，但通常在几个月到两周岁内开始表现出症状，虽然时间可能会更早或更晚。最初的症状可以包括基本技能如吸吮、头部控制、行走和说话的缺失。这些可能会伴随其他问题，如烦躁不安、食欲不振、呕吐和癫痫发作。可能存在某些功能急剧下降或暂时恢复的时期。最终，儿童也可具有心脏、肾脏、视觉和呼吸并发症。

存在多个导致Leigh病的缺陷。这些包括丙酮酸脱氢酶(PDHC)缺陷，以及呼吸链酶缺陷-复合体I、II、IV和V。取决于缺陷，遗传方式可以是X连锁显性(在X染色体上的缺陷并且疾病通常只发生于男性)、常染色体隐性遗传(遗传自母亲和父亲两者的基因)以及母系(仅来自母亲)。也可能存在完全非遗传的自发情况。

还不存在针对Leigh病的治愈。治疗通常涉及维生素和补充治疗剂的变化，经常以“鸡尾酒”组合，并且仅仅是局部有效的。各种资源点包括可能使用：硫胺素、辅酶Q10、核黄素、生物素、肌酸、琥珀酸酯和艾地苯醌。一些临床单位也在尝试实验性的药物，如二氯乙酸盐(DCA)。在某些情况下，可以制定特定的饮食，并且必须由知晓代谢失调的营养师进行监控。

Leigh病的预后较差。取决于该缺陷，个体通常从几岁活到十几岁。诊断具有Leigh样综合征或直到成年才表现出症状的那些个体活得更长。

MELAS(线粒体脑肌病乳酸性酸中毒和卒中样发作)：症状：身材矮小、癫痫、卒中样发作伴随聚焦神经功能障碍、复发性头痛、认知退化、病情恶化、碎红纤维。

病因：线粒体DNA点突变：A3243G(最常见)

MELAS-线粒体肌病(肌肉虚弱)、脑病(大脑和中枢神经系统疾病)、乳酸性酸中毒(来自无氧呼吸的产物的堆积)和卒中样发作(部分瘫痪、部分视觉丧失、或其他神经学上的异常)。

MELAS是一种进行性神经退行性疾病，通常在2至15岁之间发病，虽然它可能发生在婴儿期或者直到成年。最初的症状可能包括卒中样发作、癫痫、偏头痛和反复呕吐。

通常，患者在婴儿期表现正常，但是通常身材矮小。不常见的婴儿早期症状，其可能包括发育迟缓、学习障碍或注意力缺陷障碍。运动不耐受、四肢乏力、听力丧失和糖尿病也可能是卒中样发作的发生的前兆。

卒中样发作(常伴有癫痫)是MELAS的标志性症状，并且导致部分瘫痪、视觉丧失、以及局灶性神经系统障碍。这些发作的逐步累积作用往往导致丧失运动技能(语言、运动和饮食)、感觉障碍(视力减退和身体感觉缺失)，以及精神损伤(痴呆)的变化组合。MELAS患者还可能遭受另外的症状，包括：肌无力、外周神经功能障碍、糖尿病、听力丧失、心脏和肾脏问题，以及消化异常。乳酸通常以高水平积聚在血液、脑脊液或二者中。

由于线粒体内DNA中的缺陷，MELAS是母系遗传的。存在可能导致MELAS的至少17种不同的突变。到目前为止，最常见的是A3243G突变，其造成约80％的病例。

还不存在治愈MELAS或者对MELAS的特异性疗法。虽然临床试验没有证明其疗效，但通常的治疗可能包括这类代谢治疗剂，如：辅酶Q10、肌酸、叶绿醌，以及其他维生素和补充物。可能需要用于另外的症状管理的药物，如抗癫痫药和胰岛素。具有肌功能障碍的一些患者可能会受益于适度的监督练习。在选择的情况下，可能开具的其他药剂包括二氯乙酸盐(DCA)和甲萘醌的处方，尽管因为它们具有潜在的有害的副作用而不经常使用。

MELAS预后较差。通常，死亡的年龄在10岁至35岁之间，尽管一些患者可能活得更长。死亡可以来自于由于进行性痴呆和肌无力的一般的身体消耗或来自其他受影响的器官如心脏或肾脏的并发症。

MERRF是一种渐进性多系统综合征，通常开始于童年，但发病可能发生在成年。进展速度广泛变化。症状的发病和程度在受影响的兄弟姐妹中各不相同。

MERRF的典型的特征包括：

·肌阵挛(短暂、突然、抽搐的肌肉痉挛)-最典型的症状

·癫痫发作

·共济失调(减损的协调)

·碎红纤维(在患有MERRF和其他线粒体异常的患者的肌肉活检中观察到的典型的微观异常)。其他症状可以包括：听力丧失、乳酸性酸中毒(血液中升高的乳酸水平)、身材矮小、运动不耐受、痴呆、心脏缺陷、眼部异常、以及语言障碍。

虽然MERRF的一些病例是散发性的，但大多数病例是由于母系遗传的线粒体内突变。最常见的MERRF突变是A8344G，其导致超过80％的病例。已报道四个其他的线粒体DNA突变引起MERRF。虽然母亲将MERRF突变传递给她所有的后代，但一些人可能永远不表现出症状。

如同所有的线粒体异常一样，还不存在MERRF的治愈。疗法可以包括辅酶Q10、L-肉碱和各种维生素，通常以“鸡尾酒”组合。癫痫的管控通常需要抗惊厥药物。用于其他症状控制的药物也可能是必要的。

根据发病年龄、症状的类型和严重程度、所涉及的器官、以及其他因素，MERRF预后广泛变化。

线粒体DNA缺失：症状包括三种主要形式：

1.先天性肌病：新生儿虚弱、需要辅助通气的肌张力减退、可能的肾功能不全。严重的乳酸性酸中毒。显著的碎红纤维。由于呼吸衰竭的死亡通常发生在一岁之前。

22.婴儿肌病：早期正常发育，直到一岁，出现虚弱并且迅速恶化，通常在几年内导致呼吸衰竭而死亡。

3.肝病：肝脏肿大和顽固性肝功能衰竭、肌病。严重的乳酸性酸中毒。通常在一年内死亡。

弗里德希共济失调

弗里德希共济失调(Friedreich's ataxia)(FRDA或FA)是由降低水平的蛋白共济蛋白(frataxin)所引起的常染色体隐性神经变性的和心脏退行性(cardiodegenerative)失调。共济蛋白对于在线粒体呼吸链复合体中的铁-硫簇的装配是重要的。在美国FRDA的发病率的估计是在每22,000-29,000人中1人至50,000人中1人的范围(参见www.nlm.nih.gov/medlineplus/ency/article/001411.htm)。该疾病导致自发运动协调的进行性损失(共济失调)和心脏并发症的进行性损失。症状一般始于童年，并且随着患者长大病情逐渐恶化；由于运动残疾，患者最终变为坐轮椅的。

除了涉及遗传缺陷线粒体的先天性失调之外，已经提出了获得性线粒体功能障碍导致疾病，特别是与年龄有关的神经变性失调，如帕金森氏病、阿尔茨海默氏病和亨廷顿氏病。随着年龄的增长，在线粒体DNA中的体细胞突变的发生率指数地上升；在上年纪的人中发现减弱的呼吸链活性是普遍的。线粒体功能障碍还是与兴奋性中毒、神经元受损、脑血管意外如与癫痫、中风和局部缺血有关的那些相关联的。

包含本发明化合物的药物组合物

本发明还提供了包含本发明的化合物以及一种或多种药用稀释剂或载体的药物组合物。

可以通过任何常规的方法给予本发明的化合物或其制剂，例如但不限于，可以非肠道地、口服地、局部地(包括颊部的、舌下的或透皮的)、经由医疗器材(例如支架)、通过吸入或经由注射(皮下的或肌肉的)给予其。在一段时间内，治疗可以由单一剂量或多剂量组成。

可以给予治疗每日一次、每日两次、每日三次、每日四次等。治疗也可以是由持续给予的，如例如通过滴剂静脉注射的给予。

虽然可能的是单独地给予本发明的化合物，但是其优选的是作为药用制剂、连同一种或多种可接受的载体存在。从与本发明的化合物相容并且对其接受者没有害处的意义上说，一种或多种载体必须是“可接受的”。下文中更详细地说明了合适的载体(carrier)的实例。

制剂可以方便地以单位剂量形式提供，并且可以通过任何药学领域中熟知的方法制备。这样的方法包括使活性成分(本发明的化合物)与构成一种或多种辅助成分的载体联合的步骤。通常，通过使活性组分与液体载体或细分的固体载体或两者均匀地且紧密地结合，然后，如果必要，使产品成型，来制备制剂。

通常将静脉注射地，口服地或通过任何的胃肠道外途径，以包含活性成分的药物制剂的形式，可选地以无毒的有机的、或无机的、酸式、或碱式、加成盐的形式，以药用剂型给予本发明的化合物。根据有待治疗的疾病和患者，以及给予途径，可给予不同剂量的组合物。

药物组合物必须在制造和存储的条件下是稳定的；因此，优选地应当是在对抗微生物如细菌和真菌的污染动作下保存。载体可以是包含例如水、乙醇、多元醇(例如，甘油、丙二醇和液态聚乙二醇)、植物油和其合适的混合物的溶剂或分散介质。

例如，可以口服地、颊部或舌下地，以片剂、胶囊剂、珠粒(ovules)、酏剂、溶液剂或悬浮剂的形式来给予本发明的化合物，其可以含有增香剂或着色剂，用于立即释放、延迟释放或控制释放的应用。

适用于口服给予的根据本发明的制剂可制成离散的单位如胶囊剂、扁囊剂或片剂，各自含有预定量的活性组分；制成粉末或颗粒；制成在水性液体或非水性液体中的溶液或悬浮液；或制成水包油液体乳剂或油包水液体乳剂。还可以将活性组分制成大丸剂、冲剂或糊剂。

适用于口服的本发明的化合物的溶液剂或悬浮剂还可以含有赋形剂例如N,N-二甲基乙酰胺，分散剂例如聚山梨酯80，表面活性剂以及增溶剂例如聚乙二醇、Phosal 50PG(其由磷脂酰胆碱、大豆脂肪酸、乙醇、甘油单酯/甘油二酯、丙二醇和抗坏血酸棕榈酸酯组成)。根据本发明的制剂也可以是以乳液的形式，其中根据式(I)的化合物可以存在于含水的油乳液中。油可以是任何的油类物质，如例如大豆油或红花油，中链甘油三酯(MCT-油)如例如椰子油、棕榈油等或其组合。

上述片剂可以含有赋形剂如微晶纤维素、乳糖(例如，乳糖一水合物或无水乳糖)、柠檬酸钠、碳酸钙、磷酸氢钙和甘氨酸、丁基化羟基甲苯(E321)、交联聚乙烯吡咯烷酮、羟丙甲纤维素，崩解剂如淀粉(优选玉米、马铃薯或木薯淀粉)、淀粉乙醇酸钠、交联羧甲基纤维素钠、和某些复合硅酸盐，以及造粒粘结剂如聚乙烯吡咯烷酮、羟丙基甲基纤维素(HPMC)、羟丙基纤维素(HPC)、聚乙二醇8000、蔗糖、明胶和阿拉伯胶。另外，可以包括润滑剂如硬脂酸镁、硬脂酸、甘油二十二烷酸酯和滑石粉。

可以通过压制或模制、可选地连同一种或多种助剂来制作片剂。可以通过在合适的机器中压缩自由流动形式如粉末或颗粒的活性组分，其可选地与以下各项混合来制备压制片剂：粘合剂(例如，聚维酮、明胶、羟丙基甲基纤维素)、润滑剂、惰性稀释剂、防腐剂、崩解剂(例如，淀粉羟乙酸钠、交联聚维酮、交联羧甲基纤维素钠)、表面活性剂或分散剂。可以通过在合适的机器中模制湿润的粉状化合物和惰性液体稀释剂的混合物来制作模制片剂。片剂可以可选地进行包覆或刻上刻痕，并且可以配制片剂以提供其中的活性组分的缓慢或受控释放，其中利用，例如，不同比例的羟丙基甲基纤维素以提供所期望的释放曲线。

类似类型的固体组合物还可以用作在明胶胶囊中的填料。在这方面，优选的赋形剂包括乳糖(lactose)、淀粉、纤维素、乳糖(milk sugar)或高分子量聚乙二醇。对于含水混悬剂和/或酏剂，本发明的化合物可以与各种甜味剂或增香剂、着色物质或染料组合，与乳化剂和/或悬浮剂组合以及与稀释剂如水、乙醇、丙二醇和甘油组合、以及它们的组合。

适用于在口腔中局部给予的制剂包括锭剂，其包含在增香基质中的活性组分，上述基质通常是蔗糖和阿拉伯胶或黄芪胶；软锭剂，其包含在惰性基质中的活性组分，上述基质是如明胶和甘油、或蔗糖和阿拉伯胶；以及漱口剂，其包含在适宜的液体载体中的活性组分。

可以将适用于局部给予的药物组合物配制为软膏剂、乳膏剂、混悬剂、洗剂、散剂、溶液剂、糊剂、凝胶剂、浸渍敷料、喷雾剂、气雾剂或油、透皮装置、扑粉等。可以通过常规方法来制备含有活性剂的这些组合物。因此，它们还可以包含相容的常规载体和添加剂，如防腐剂、用来帮助药物渗透的溶剂、在乳膏剂或软膏剂中的软化剂、以及用于洗剂的乙醇或油醇。这样的载体的存在量可以为组合物的约1％，高达约98％。更通常地，它们将形成组合物的高达约80％。仅作为说明，通过混合足量的亲水性材料和水来制备乳膏剂或软膏剂，按重量计，其含有约5-10％的化合物，以足量来产生具有所期望的稠度的乳膏剂或软膏剂。

适用于透皮给予的药物组合物可以呈现为离散贴剂，其旨在长时间保持与接受者的表皮紧密接触。例如，活性剂可以通过离子导入从贴剂递送。

为了应用于外部组织，例如口腔和皮肤，优选作为外用软膏剂或乳膏剂来施用组合物。当配制在软膏剂中时，可以借助于石蜡或水可混溶的软膏基质来使用活性剂。

可替换地，可以借助于水包油膏基或油包水基质，将活性剂配制在乳膏剂中。

对于胃肠道外给予，利用活性组分和无菌媒介物(vehicle)，例如但不限于水、醇、多元醇、甘油和植物油(其中水是优选的)，来制备流体单位剂型。取决于使使用的赋形剂和浓度，可以将活性组分悬浮或溶解在赋形剂中。在制备溶液剂时，可以将活性组分溶解于注射用水并在填入适宜的小瓶或安瓿并密封以前加以过滤灭菌。

有利地，可以将药剂如局部麻醉剂、防腐剂和缓冲剂溶解于媒介物中。为了提高稳定性，可以在填入小瓶以后冷冻组合物，然后在真空下除去水。然后将干燥的冷冻干燥粉末密封在小瓶中并且可以提供注射用水的伴随小瓶以在使用前重构液体。

适合于可注射使用的本发明的药物组合物包括无菌的水溶液或分散体。此外，组合物可以是以无菌粉末的形式，用于临时制备这种无菌的可注射的溶液或分散体。在任何情况下，最终的可注射的形式必须是无菌的并且必须是用于易于可注射性的有效的流体。

除了使活性成分悬浮在媒介物中而不是被溶解、并且灭菌不能伴随有过滤之外，用基本上与溶液一样的方法制备胃肠道外悬浮液。在悬浮于无菌的媒介物中之前，通过暴露至环氧乙烷，可以将活性成分消毒。有利地，在组合物中包含表面活化剂或湿润剂以促进活性成分的均匀分布。

应该理解，除了以上特别提到的成分之外，本发明的制剂可包括本领域中常规的其他试剂(考虑了所讨论的制剂类型)，例如，适于口服的那些可包括调味剂。本领域的技术人员会知晓如何选择合适的制剂以及如何制备它(参见，例如Remington’sPharmaceutical Sciences第18版或之后版本)。本领域的技术人员还将懂得如何选择合适的给予途径和剂量。

本领域的技术人员将认识到，将由待治疗的病症的性质和程度，给予的形式、途径和部位，以及待治疗的特定受试者的年龄和状况来确定本发明的化合物的单个剂量的最佳量和间隔，并且医师将最终确定待使用的适当剂量。可以酌情经常重复此剂量。如果副作用发展，则可以改变或降低剂量的量和/或频率(根据正常临床实践)。

除非上下文另外要求，本文中提及的所有％值是％w/w。

可以将本发明的化合物全部转化于生物基质中以释放琥珀酸、琥珀酰辅酶A或其标准形式。他们可以如下做。

在R’、R”或R”’是式(II)的化合物时，包含R₂的酰基基团可以被合适的酶切割，优选酯酶。这释放羟基甲基酯、氨基甲基酯或硫甲基酯，其可以自发地转换至羰基、亚胺或硫羰基基团和游离的羧酸。通过举例的方式，在式(I)中，在A是OR’，其中R’是式(II)时，B是H以及Z是-CH₂CH₂-。

在R’、R”或R”’是式(V)的化合物时，在合适的酶的作用下或者经由体内的化学水解，可以去除在基团R₁₀上的取代基。通过举例的方式，在式(I)中，在A是OR’，其中R’是式(V)时，B是H以及Z是-CH₂CH₂-，X是O以及R₈是H，R₉是Me以及R₁₀是O-乙酰基。

在R’、R”或R”’是式(VII)的化合物时，在合适的酶的作用下或者经由体内的化学水解，可以去除基团以释放琥珀酸。通过举例的方式，在式(I)中，在A是SR”’，其中R”’是式(VII)时，B是H以及Z是-CH₂CH₂-，X₅是CO₂H以及R₁是Et：

可替代地，对于式VII的化合物，该实体本身可以直接地进入克雷伯氏循环以替代琥珀酰-辅酶A。

本发明的其他方面

本发明还提供了如在上文中定义的式(I)的化合物或其药用形式与一种或多种试剂的组合(例如，用于治疗线粒体功能异常)，该一种或多种试剂独立地选自：

●苯醌衍生物，例如泛醌、艾地苯醌、MitoQ

●维生素，例如生育酚、生育三烯酚和Trolox(维生素E)，抗坏血酸(C)，硫胺素(B1)，核黄素(B2)，尼克酰胺(B3)，甲萘醌(K3)，

●除了维生素之外的抗氧化剂，例如TPP-化合物(MitoQ)、Sk-化合物、表儿茶酸、儿茶酸、硫辛酸、尿酸、褪黑素

●二氯乙酸盐

●亚甲基蓝

●L-精氨酸

●Szeto-Schiller肽

●肌酸

●苯并二氮杂卓

●PGC-1α的调制剂

●生酮膳食

本发明的一个其他的方面是可以将如本文中公开的任何化合物与任何其他的化合物如例如碳酸氢钠(作为大丸剂(例如，1mEq/kg)随后是连续的输注)一起给予，作为伴随的药物至如本文中公开的化合物。

乳酸性酸中毒或由于线粒体氧化磷酸化的复合体I相关损伤的药物诱导的副作用

本发明还涉及预防或治疗乳酸性酸中毒以及线粒体相关的药物诱导的副作用。具体地，使用根据本发明的化合物以预防或治疗在复合体I或复合体I上游的线粒体相关的药物诱导的副作用，或者另外表达为，根据本发明，本发明提供了预防或治疗药物诱导的复合体I的直接抑制或者限制将NADH供给至复合体I的任何药物诱导的影响(如但不限于，对克雷布斯循环、糖酵解、β-氧化、丙酮酸代谢以及甚至影响葡萄糖或其他复合体I相关的底物的运输或水平的药物的影响)。

由药物诱导的线粒体毒性可以是所期望的治疗效果的一部分(例如由癌症药物诱导的线粒体毒性)，但在大多数情况下，由药物诱导的线粒体毒性是不需要的效果。线粒体毒性可以显著增加糖酵解以补偿线粒体ATP形成的细胞损失(通过氧化磷酸化)。这可能导致增加的乳酸(乳酸盐，lactate)血浆水平，如果过多的话，其会导致乳酸性酸中毒，其可能是致命的。A型乳酸性酸中毒主要与组织缺氧关联，而B型有氧乳酸性酸中毒则与药物、毒素或全身性疾病如肝病、糖尿病、癌症和先天性代谢缺陷(例如线粒体基因缺陷)关联。

许多已知的药物不利地影响线粒体呼吸(例如抗精神病药、局部麻醉剂和抗糖尿病药物)，因此，有必要确定或开发这样的方式，其可以用来规避或减轻由应用这样的药物所诱导的消极的线粒体作用。

本发明提供了用于预防或治疗乳酸性酸中毒和线粒体相关的药物诱导的副作用的化合物。具体地，使用琥珀酸酯前药以预防或治疗在复合体I或复合体I上游的线粒体相关的药物诱导的副作用，或者另外表达为，本发明提供了琥珀酸酯前药用于预防或治疗药物诱导的复合体I的直接抑制或者限制将NADH供给至复合体I(如但不限于，对克雷布斯循环、糖酵解、β-氧化、丙酮酸代谢以及甚至影响葡萄糖或其他有关复合体I的底物的运输或水平的药物)的任何药物诱导的影响。

如上所述，在用可能具有线粒体相关的副作用的药物加以治疗的患者中经常观测到增加的乳酸血浆水平。本发明是基于这样的实验结果，其表明，在有关二甲双胍中毒的浓度下，二甲双胍(用于2型糖尿病的一线治疗并且其已与乳酸性酸中毒关联，作为罕见的副作用)以时间和剂量依赖性方式抑制在复合体I处的人类外周血细胞的线粒体功能。随着时间的推移，二甲双胍进一步引起乳酸生产的显著增加(通过完整血小板)。在二甲双胍暴露的完整血小板中，根据本发明的化合物的使用显著减少乳酸生产。外源性施用的琥珀酸酯(底物本身)并不降低二甲双胍诱导的乳酸的生产。

在另一项研究中，在鱼藤酮抑制的血小板中(即，其中复合体I的功能受损的一种病况)，在几个小时内观测到乳酸的生产。根据本发明的化合物(但不是琥珀酸酯)的使用减弱了完整的人类血小板中的鱼藤酮诱导的乳酸生产。在人成纤维细胞和人心脏肌肉纤维中重复呼吸计量法实验(Respirometric experiments)，并且证实了在血细胞中看到的发现。

因此，本发明提供了根据式(I)的化合物以用于预防或治疗乳酸性酸中毒。然而，因为本文中报告的结果是基于乳酸性酸中毒，其与复合体I的直接抑制相关或与在复合体I处或在复合体I的上游的缺陷关联，所以设想了根据本发明的化合物适用于预防或治疗在复合体I处或在复合体I的上游的线粒体相关的药物诱导的副作用。根据本发明的化合物还会抵消扰乱在复合体I的代谢上游的药物效应(复合体I的间接抑制，其会涵盖任何药物效应，其限制将NADH供应到复合体I，例如对克雷布斯循环、糖酵解、β-氧化、丙酮酸代谢以及甚至药物的影响，其会影响葡萄糖或其他底物的水平)。

设想了根据本发明的化合物还可以用于工业应用，例如体外减少或抑制乳酸的形成或者增加商业的或工业的细胞系的ATP可利用性。实例包括在细胞培养中、在器官保存等中的应用。

根据本发明的化合物用于治疗或预防药物诱导的线粒体相关的副作用或者用于增加或恢复在治疗中的细胞能量(ATP)水平。具体地，它们用于治疗或预防直接或间接的药物诱导的复合体I线粒体相关的副作用。具体地，使用它们用于治疗或预防乳酸性酸中毒，如由药物诱导的乳酸性酸中毒。

本发明还涉及式(I)的化合物和可以诱导线粒体相关的副作用、特别是由由药物导致的复合体I的直接或间接损伤所导致的副作用的那些药物的组合。这种组合可以用作预防性地预防线粒体相关的副作用，或者在副作用出现的情况下，用于减轻和/或治疗线粒体相关的副作用。

设想的是，如以下描述的化合物将有效地治疗或预防药物诱导的副作用，特别是与复合体I的直接或间接抑制相关的副作用。

已知引起复合体I缺陷、功能障碍或损伤升高和/或已知为具有乳酸性酸中毒作为副作用的药物是：

镇痛药，包括对乙酰氨基酚、辣椒素

抗心绞痛药，包括胺碘酮、哌克昔林

抗生素，包括利奈唑胺、曲伐沙星、庆大霉素

抗癌药物，包括醌类，包括丝裂霉素C、阿霉素

抗惊厥药物，包括丙戊酸

抗糖尿病药物，包括二甲双胍、苯乙双胍、丁基双胍、曲格列酮和罗格列酮、吡格列酮

抗乙型肝炎，包括非阿尿苷

抗组胺药

抗帕金森病，包括托卡朋

抗精神病药：利培酮

抗精神分裂症：佐替平、氯氮平

抗菌剂：季铵化合物(QAC)

抗结核药，包括异烟肼

贝特类，包括氯贝特、环丙贝特、辛伐他汀

催眠药，包括丙泊酚

免疫抑制疾病-改进抗风湿药物(DMARD)：来氟米特

局部麻醉剂，包括布比卡因、双氯芬酸、吲哚美辛、和利多卡因

肌肉松弛药，包括丹曲林

精神安定药，包括抗精神病精神安定药如氯丙嗪、氟非那嗪和氟哌啶醇

NRTI(核苷酸逆转录酶抑制剂)，包括依法韦仑、替诺福韦、恩曲他滨、齐多夫定、拉米夫定、利匹韦林、阿巴卡韦、二脱氧肌苷

NSAID，包括尼美舒利、甲芬那酸、舒林酸

巴比妥酸。

已知具有乳酸性酸中毒作为副作用的其他药物，包括β2-激动剂、肾上腺素、茶碱或其他除草剂。酒精和可卡因也可能导致乳酸性酸中毒。

此外，设想了本发明的化合物还可以有效地治疗或预防乳酸性酸中毒，即使它不与复合体I缺陷相关。

药物和本发明的化合物的组合

本发明还涉及药物和本发明的化合物的组合，用于治疗和/或预防药物诱导的副作用，其选自乳酸性酸中毒和与复合体I缺陷、抑制或功能障碍相关的副作用，其中

i)药物用于治疗药物所适应的疾病，并且

ii)本发明的化合物用于预防或减轻由药物诱导或可诱导的副作用，其中副作用选自乳酸性酸中毒和与复合体I缺陷、抑制或功能障碍相关的副作用。

这样的药物与任何的本发明的化合物的任何组合是在本发明的范围之内。因此，基于本文的披露内容，本领域技术人员会理解，本发明的要旨是，本发明化合物避免或减少本文描述的副作用的有价值性能的发现。因此，根据本公开内容，连同具有或潜在具有本文描述的副作用的任何药物一起，能够进入细胞以及递送琥珀酸酯和可能的其他活性部分的本发明的化合物的潜在用途是显而易见的。

本发明进一步涉及

i)包含药物和本发明的化合物的组合物，其中药物具有潜在的药物诱导的副作用，其选自乳酸性酸中毒和与复合体I缺陷、抑制或功能障碍相关的副作用，

ii)如在上文i)下描述的组合物，其中本发明的化合物用于预防或减轻由药物诱导或可诱导的副作用，其中上述副作用选自乳酸性酸中毒和与复合体I缺陷、抑制或功能障碍相关的副作用。

上述组合物可以具有两个独立的包的形式：

第一包，含有药物或包含药物的组合物，以及

第二包，含有本发明的化合物或包含本发明的化合物的组合物。上述组合物还可以是包含药物和本发明的化合物的单一组合物。

在组合物包含两个独立的包的情况下，可以通过不同的给予途径来给予药物和本发明的化合物(例如，药物是通过口服给予而本发明的化合物是通过肠胃道外或粘膜给予)和/或可以基本上同时给予它们或可以在本发明的化合物以前给予药物(反之亦然)。

试剂盒

本发明还提供了试剂盒，包括

i)第一容器，它包含药物，该药物具有潜在的药物诱导的副作用，其选自乳酸性酸中毒和与复合体I缺陷、抑制或功能障碍相关的副作用，和

ii)第二容器，它包含本发明的化合物，其具有用于预防或减轻由药物诱导或可诱导的副作用的潜力，其中上述副作用选自乳酸性酸中毒和与复合体I缺陷、抑制或功能障碍相关的副作用。

用于治疗/预防副作用的方法

本发明还涉及用于治疗遭受药物诱导的副作用的受试者的方法，其中上述副作用选自乳酸性酸中毒和与复合体I缺陷、抑制或功能障碍相关的副作用，上述方法包括将有效量的本发明的化合物给予受试者，并且涉及用于在受试者中预防或减轻药物诱导的副作用的方法，其中上述副作用选自乳酸性酸中毒和与复合体I缺陷、抑制或功能障碍相关的副作用，其中上述受试者患有用药物加以治疗的疾病，其中上述药物潜在地诱导副作用，其选自乳酸性酸中毒和与复合体I缺陷、抑制或功能障碍相关的副作用，上述方法包括在用所述药物加以治疗以前、期间或以后，将有效量的本发明的化合物给予上述受试者。

二甲双胍

二甲双胍是属于双胍类的抗糖尿病药物。它是用于2型糖尿病的一线治疗，在USA，其占约90％的糖尿病病例(Golan et al.,2012，Protti et al.,2012b)。抗糖尿病效力已被归因于：降低肝葡萄糖生产，通过在外周组织中增加的葡萄糖摄取来增加胰岛素的生物效应以及降低在肠中葡萄糖的摄取，但是尚未完全阐明作用的确切机制(Kirpichnikov etal.,2002，Golan et al.,2012)。尽管它的相对于其他抗糖尿病药物的优点，它已与乳酸性酸中毒(LA)作为副作用的罕见病例相关(Golan et al.,2012)。LA被定义为增加的阴离子间隙，高于5mM的动脉血乳酸水平以及pH≤7.35(Lalau,2010)。虽然仍然没有完全披露二甲双胍相关LA的确切的发病机制，但已提出糖原异生作用的抑制和导致的糖原异生作用的前体的累积，如丙氨酸、丙酮酸和乳酸(Salpeter et al.,2010)。然而，其他人提出药物干扰线粒体功能是关键因素：对于主要治疗性、葡萄糖降低效应(Owen et al.,2000，El-Mir,2000)以及对于二甲双胍相关LA的发展(Protti et al.,2012b，Dykens et al.,2008，Brunmair et al.,2004)。由于线粒体抑制，细胞将部分地从有氧代谢移动到无氧代谢，从而促进糖酵解并导致升高的乳酸水平(Owen et al.,2000)。在大多数国家中，由于LA的高发生率(4病例/10000治疗-年)，已经从市场上撤回苯乙双胍，另一种和二甲双胍相同药物类别的抗糖尿病药。相比之下，对于二甲双胍的LA的发生率是对于苯乙双胍的发生率的约十分之一，因此它被认为是比较安全的治疗剂(Sogame et al.,2009，Salpeter et al.,2010)。看到二甲双胍相关LA的大都是这样的患者，其具有影响心血管系统、肝或肾的另外的诱因性病况。在这些病况下，药物从身体内的清除率会受损，如果不及时发现，其会导致二甲双胍的不断上升的血液浓度(Lalau,2010，Kirpichnikov et al.,2002)。因为由于2型糖尿病的增加的患病率(Protti et al.,2012b)使得二甲双胍的使用预计会上升，所以对于二甲双胍诱导的线粒体毒性和LA的研究成为当前和紧迫的问题。对于二甲双胍的线粒体毒性的研究报告了不一致的结果。Kane et al.(2010)没有在来自大鼠的骨骼肌中检测由体内二甲双胍引起的基础呼吸和最大呼吸能力的抑制并且Larsen et al.(2012)也没有在经二甲双胍治疗的2型糖尿病患者的肌肉活检中检测由体内二甲双胍引起的基础呼吸和最大呼吸能力的抑制。相比之下，其他人已描述了在动物组织中二甲双胍和苯乙双胍对线粒体的毒性效应以及它与LA的关联(Owen et al.,2000，Brunmair et al.,2004，Carvalhoet al.,2008，El-Mir,2000,Dykens et al.，2008,Kane et al.,2010)。关于人类组织的数据是稀少的，特别是离体的或体内的。关于二甲双胍和LA的大多数人类数据是基于回顾性研究，这是由于难以获得人类组织样品。然而，Protti et al.(2010)报告了在患有双胍相关的LA的患者中降低的全身耗氧量以及Protti et al.(2012b)和Larsen et al.(2012)均描述了分别在人骨骼肌和血小板中，响应于≤10mM的二甲双胍暴露，体外线粒体功能障碍。Protti et al.(2012b)进一步报告了，在人类血小板中，响应于1mM的二甲双胍暴露，增加的乳酸释放Protti et al.(2012b)。虽然在治疗条件下并在此浓度下没有发现二甲双胍，但它已经表明，在中毒期间在血液中接近这些水平，并且已知的是，相比于血浆，在胃肠道、肾脏、肝脏、唾液腺、肺、脾、肌肉中累积7至10倍(Graham et al.,2011，Bailey,1992，Schulz and Schmoldt,2003，Al-Abri et al.,2013，Protti et al.,2012b，Scheen,1996)。

在本文报告的研究中，目的是利用高分辨率的呼吸计量法来评估在人血细胞中二甲双胍和苯乙双胍的线粒体毒性。包括苯乙双胍以比较两种类似结构的药物的活性以及研究在线粒体毒性和LA的发生率(在人患者中描述的)之间的关系。为了研究膜通透性和这些双胍类药物的毒性的具体目标，采用了用于测试药物毒性的模型，其中利用完整的和通透的血细胞，并顺序添加呼吸复合体特异性底物和抑制剂。

其他的方面出现在附加的权利要求中。所有的详情和具体应用已作必要的修正至这些方面。

定义

冠词“一”和“一个“在本文中用来指一个或一个以上的(即至少一个)物品的语法对象。以举例的方式，“类似物”是指一个类似物或一个以上的类似物。

如在本文中使用的，术语“细胞可通透的琥珀酸酯”、“本发明的化合物”、“细胞可通透的琥珀酸酯衍生物”以及“琥珀酸酯的细胞可通透的前体”是可互换地使用并且指的是式(I)的化合物。

如在本文中所使用的，术语“生物利用率”是指在给予以后在生物活性的部位药物或其他物质被吸收或变为可用的程度或速率。这种性能取决于许多因素，包括化合物的溶解度，在肠道中的吸收速率，蛋白结合的程度和代谢等。在本文中描述了将是本领域的技术人员熟悉的针对生物利用率的各种测试(还见Trepanier et al,1998,Gallant-Haidneret al,2000)。

如在本文中所使用的，关于呼吸链的复合体I使用的术语“损伤”、“抑制”、“缺陷”旨在表示，给定药物对复合体I或对在复合体I的上游的线粒体代谢具有负面影响，其可以涵盖任何药物效应，其限制NADH供应到复合体I，例如对克雷布斯循环、糖酵解、β-氧化、丙酮酸代谢和甚至药物的影响，该药物影响葡萄糖或其他复合体I相关底物的运输或水平)。如本文所描述的，在受试者中过量的乳酸往往是对包括复合体I的有氧呼吸的负面影响的指示。

如在本文中所使用的，相对于呼吸链的复合体I的功能使用的术语“副作用”可以是与乳酸性酸中毒相关的副作用，或它可以是与特应性药物器官毒性相关的副作用，例如肝毒性、神经毒性、心脏毒性、肾毒性和肌肉毒性，包括但不限于，例如眼肌麻痹、肌病、感音神经性听力损伤、癫痫、中风、中风样事件、共济失调、上睑下垂、认知障碍、意识状态改变、神经病性疼痛、多神经病、神经性胃肠道问题(胃食管反流、便秘、肠假性梗阻)、近端肾小管功能障碍、心脏传导缺陷(心传导阻滞)、心肌病、低血糖症、糖异生缺陷、非酒精性肝衰竭、视神经病变、视力丧失、糖尿病和胰腺外分泌衰竭、疲劳、呼吸问题(包括间歇性缺氧)。

如在本文中所使用的，在广义上理解相对于术语“副作用”的术语“药物诱导的”。因此，它不仅包括药物，而且包括可能导致乳酸的不需要的存在的其他物质。实例是除草剂、毒蘑菇、浆果等。

本发明化合物的药用盐包括形成自药用无机或有机酸或碱的常规盐以及季铵酸加成盐。适宜的酸式盐的更具体的实例包括以下酸的盐：盐酸、氢溴酸、硫酸、磷酸、硝酸、高氯酸、富马酸、乙酸、丙酸、琥珀酸、乙醇酸、甲酸、乳酸、马来酸、酒石酸、柠檬酸、棕榈酸、丙二酸、羟基马来酸、苯乙酸、谷氨酸、苯甲酸、水杨酸、富马酸、甲苯磺酸、甲磺酸、萘-2-磺酸、苯磺酸、羟萘甲酸、氢碘酸、苹果酸、硬脂酸、单宁酸等。其他酸如草酸，虽然本身不是药用的，在获得本发明的化合物和其药用盐中，可以用于制备可用作中间物的盐。适宜的碱式盐的更具体的实例包括钠盐、锂盐、钾盐、镁盐、铝盐、钙盐、锌盐、N,N'-二苄基乙二胺盐、氯普鲁卡因盐、胆碱盐、二乙醇胺盐、乙二胺盐、N-甲基葡糖胺盐和普鲁卡因盐。

如在本文中所使用的，术语“烷基”是指仅由sp3碳原子组成的、用氢原子完全饱和的任何直链或支链，如例如针对直链烷基的–C_nH_2n+1，其中n可以是在1至10的范围内，如例如甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、新戊基、异戊基、己基、异己基、庚基、辛基、壬基或癸基。如在本文中所使用的烷基可进一步被取代。

如在本文中所使用的，术语“环烷基”是指通式为–C_nH_2n-1的环状/环结构的碳链，其中n是在3-10之间，如例如环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基或环辛基、双环[3.2.1]辛基、螺[4,5]癸基、降蒎烷基、降冰片基、降蒈烷基、金刚烷基等。

如在本文中所使用的，术语“烯烃”是指由碳和氢原子组成的直链或支链，其中通过双键来连接至少两个碳原子，如例如C_2-10链烯基不饱和烃链，其具有两个至十个碳原子和至少一个双键。C_2-6链烯基包括但不限于乙烯基、1-丙烯基、烯丙基、异丙烯基、正丁烯基、正戊烯基、正己烯基等。

在本上下文中，术语"C_1-10烷氧基"是指单独使用或组合使用的基团-O-C-_1-6烷基，其中C_1-10烷基是如上述所定义。线性烷氧基的实例是甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基和已氧基。分支烷氧基的实例是异丙氧基、仲丁氧基、叔丁氧基、异戊氧基和异已氧基。环状烷氧基的实例是环丙氧基、环丁氧基、环戊氧基和环己氧基。

如在本文中所使用的，术语"C_3-7杂环烷基"表示完全饱和的杂环的自由基，如在环中含有一个或多个杂原子的环烃，其中上述杂原子独立地选自氮、氧和硫。杂环的实例包括但不限于吡咯烷(1-吡咯烷、2-吡咯烷、3-吡咯烷、4-吡咯烷、5-吡咯烷)、吡唑烷(1-吡唑烷、2-吡唑烷、3-吡唑烷、4-吡唑烷、5-吡唑烷)、咪唑烷(1-咪唑烷、2-咪唑烷、3-咪唑烷、4-咪唑烷、5-咪唑烷)、噻唑烷(2-噻唑烷、3-噻唑烷、4-噻唑烷、5-噻唑烷)、哌啶(1-哌啶、2-哌啶、3-哌啶、4-哌啶、5-哌啶、6-哌啶)、哌嗪(1-哌嗪、2-哌嗪、3-哌嗪、4-哌嗪、5-哌嗪、6-哌嗪)、吗啉(2-吗啉、3-吗啉、4-吗啉、5-吗啉、6-吗啉)、硫代吗啉(2-硫代吗啉、3-硫代吗啉、4-硫代吗啉、5-硫代吗啉、6-硫代吗啉)、1,2-氧杂四氢噻吩(1,2-oxathiolane)(3-(1,2-氧杂四氢噻吩)、4-(1,2-氧杂四氢噻吩)、5-(1,2-氧杂四氢噻吩))、1,3-二氧戊环(2-(1,3-二氧戊环)、3-(1,3-二氧戊环)、4-(1,3-二氧戊环))、四氢吡喃(2-四氢吡喃、3-四氢吡喃、4-四氢吡喃、5-四氢吡喃、6-四氢吡喃)、六氢哒嗪(hexahydro pyradizine)，(1-(六氢哒嗪)、2-(六氢哒嗪)、3-(六氢哒嗪)、4-(六氢哒嗪)、5-(六氢哒嗪)、6-(六氢哒嗪))。

如在本文中所使用的，术语"C_1-10烷基-C_3-10环烷基"是指通过如上述所定义的具有指定数目的碳原子的烷基所连接的如上述所定义的环烷基。

如在本文中所使用的，术语"C_1-10烷基-C_3-7杂环烷基"是指通过如上述所定义的具有指定数目的碳原子的烷基所连接的如上述所定义的杂环烷基。

如在本文中所使用的，术语"芳基"旨在包括碳环芳族环体系。芳基还旨在包括以下列举的碳环体系的部分氢化衍生物。

如在本文中所使用的，术语"杂芳基"包括含有一个或多个杂原子的杂环不饱和环体系，其中上述杂原子选自氮、氧和硫，如呋喃基、噻吩基、吡咯基，并且还旨在包括以下列举的杂环体系的部分氢化衍生物。

如在本文中所使用的，术语"芳基"和"杂芳基"是指这样的芳基，其可以是可选未取代的或单、二或三取代的，或杂芳基，其可以是可选未取代的或单、二或三取代的。"芳基"和"杂芳基"的实例包括但不限于苯基、联苯基、茚基、萘基(1-萘基、2-萘基)、N-羟基四唑基、N-羟基三唑基、N-羟基咪唑基、蒽基(1-蒽基、2-蒽基、3-蒽基)、菲基、芴基、并环戊二烯基(pentalenyl)、薁基(azulenyl)、亚联苯基、苯硫基(1-噻吩基、2-噻吩基)、呋喃基(furyl)(1-呋喃基、2-呋喃基)、呋喃基(furanyl)、苯硫基、异噁唑基、异噻唑基、1,2,3-三唑基、1,2,4-三唑基、吡喃基、哒嗪基、吡嗪基、1,2,3-三嗪基、1,2,4-三嗪基、1,3,5-三嗪基、1,2,3-噁二唑基、1,2,4-噁二唑基、1,2,5-噁二唑基、1,3,4-噁二唑基、1,2,3-噻二唑基、1,2,4-噻二唑基、1,2,5-噻二唑基、1,3,4-噻二唑基、四唑基、噻二嗪基、吲哚基、异吲哚基、苯并呋喃基、苯并苯硫基(硫杂茚基)、吲哚基、噁二唑基、异噁唑基、喹唑啉基、芴基、呫吨基、异茚满基、二苯甲基、吖啶基、苯并异恶唑基、嘌呤基、喹唑啉基、喹嗪基、喹啉基、异喹啉基、喹喔啉基、二氮杂萘基、蝶啶基、氮杂基、二氮杂基、吡咯基(2-吡咯基)、吡唑基(3-吡唑基)、5-噻吩-2-基-2H-吡唑-3-基、咪唑基(1-咪唑基、2-咪唑基、4-咪唑基、5-咪唑基)、三唑基(1,2,3-三唑-1-基、1,2,3-三唑-2-基、1,2,3-三唑-4-基、1,2,4-三唑-3-基)、噁唑基(2-噁唑基、4-噁唑基、5-噁唑基)、噻唑基(2-噻唑基、4-噻唑基、5-噻唑基)、吡啶基(2-吡啶基、3-吡啶基、4-吡啶基)、嘧啶基(2-嘧啶基、4-嘧啶基、5-嘧啶基、6-嘧啶基)、吡嗪基、哒嗪基(3-哒嗪基、4-哒嗪基、5-哒嗪基)、异喹啉基(1-异喹啉基、3-异喹啉基、4-异喹啉基、5-异喹啉基、6-异喹啉基、7-异喹啉基、8-异喹啉基)、喹啉基(2-喹啉基、3-喹啉基、4-喹啉基、5-喹啉基、6-喹啉基、7-喹啉基、8-喹啉基)、苯并[b]呋喃基(2-苯并[b]呋喃基、3-苯并[b]呋喃基、4-苯并[b]呋喃基、5-苯并[b]呋喃基、6-苯并[b]呋喃基、7-苯并[b]呋喃基)、2,3-二氢-苯并[b]呋喃基(2-(2,3-二氢-苯并[b]呋喃基)、3-(2,3-二氢-苯并[b]呋喃基)、4-(2,3-二氢-苯并[b]呋喃基)、5-(2,3-二氢-苯并[b]呋喃基)、6-(2,3-二氢-苯并[b]呋喃基)、7-(2,3-二氢-苯并[b]呋喃基))、苯并[b]苯硫基(2-苯并[b]苯硫基、3-苯并[b]苯硫基、4-苯并[b]苯硫基、5-苯并[b]苯硫基、6-苯并[b]苯硫基、7-苯并[b]苯硫基)、2,3-二氢-苯并[b]苯硫基(2-(2,3-二氢-苯并[b]苯硫基)、3-(2,3-二氢-苯并[b]苯硫基)、4-(2,3-二氢-苯并[b]苯硫基)、5-(2,3-二氢-苯并[b]苯硫基)、6-(2,3-二氢-苯并[b]苯硫基)、7-(2,3-二氢-苯并[b]苯硫基))、吲哚基(1-吲哚基、2-吲哚基、3-吲哚基、4-吲哚基、5-吲哚基、6-吲哚基、7-吲哚基)、吲唑基(1-吲唑基、2-吲唑基、3-吲唑基、4-吲唑基、5-吲唑基、6-吲唑基、7-吲唑基)、苯并咪唑基(1-苯并咪唑基、2-苯并咪唑基、4-苯并咪唑基、5-苯并咪唑基、6-苯并咪唑基、7-苯并咪唑基、8-苯并咪唑基)、苯并噁唑基(1-苯并噁唑基、2-苯并噁唑基)、苯并噻唑基(1-苯并噻唑基、2-苯并噻唑基、4-苯并噻唑基、5-苯并噻唑基、6-苯并噻唑基、7-苯并噻唑基)、咔唑基(1-咔唑基、2-咔唑基、3-咔唑基、4-咔唑基)。部分氢化的衍生物的非限制性实例是1,2,3,4-四氢萘基、1,4-二氢萘基、吡咯啉基、吡唑啉基、二氢吲哚基、噁唑烷基、噁唑啉基、氧杂吖庚因基(oxazepinyl)等。

如在本文中所使用的，术语“酰基”是指羰基–C(＝O)R，其中R基团是任何上述定义的基团。具体实例是甲酰基、乙酰基、丙酰基、丁酰基、戊酰基、苯甲酰基等。

如应用至任何基团的“可选取代”是指如果期望的话，所述基团可以被一种或更多种可以是相同或不同的取代基取代。‘可选取代的烷基’包括‘烷基’和‘取代的烷基’两者。

用于“取代的”和“可选取代的”部分的合适的取代基的实例包括卤素(氟、氯、溴或碘)、C_1-6烷基、C_3-6环烷基、羟基、C_1-6烷氧基、氰基、氨基、硝基、C_1-6烷基氨基、C_2-6烯基氨基、二-C_1-6烷基氨基、C_1-6酰氨基、二-C_1-6酰氨基、C_1-6芳基、C_1-6芳基氨基、C_1-6芳氧基氨基、苄基氨基、C_1-6芳基酰胺基、羧基、C_1-6烷氧基羰基或者(C_1-6芳基)(C_1-10烷氧基)羰基、氨基甲酰基、单-C_1-6氨基甲酰基、二-C_1-6氨基甲酰基或者上述的任何一种，其中烃基部分本身被卤素、氰基、羟基、C_1-2烷氧基、氨基、硝基、氨基甲酰基、羧基或C_1-2烷氧基羰基取代。在包含氧原子的基团如羟基和烷氧基中，氧原子可以被硫代替以产生基团如巯基(SH)和硫代烷基(S-烷基)。因此，可选的取代基包括基团如S-甲基。在硫代烷基基团中，硫原子可以被进一步氧化以产生亚砜或砜，从而因此可选的取代基包括基团如S(O)-烷基和S(O)₂-烷基。

取代可以采取双键的形式，并且可以包含杂原子。因此，具有代替CH₂的羰基(C＝O)的烷基基团可以被认为是取代的烷基基团。

因此，取代的基团包括，例如CFH₂、CF₂H、CF₃、CH₂NH₂、CH₂OH、CH₂CN、CH₂SCH₃、CH₂OCH₃、OMe、OEt、Me、Et、-OCH₂O-、CO₂Me、C(O)Me、i-Pr、SCF₃、SO₂Me、NMe₂、CONH₂、CONMe₂等。在芳基基团的情况下，由芳基环中的相邻碳原子，取代可以是以环的形式，例如环状缩醛如O-CH₂-O。

附图说明

图1.针对在复合体I抑制的细胞中的线粒体能量生产功能的增强的评价测定的示意图。该方案用于评价根据本发明的化合物。在测定中，用呼吸复合体I抑制剂鱼藤酮抑制完整细胞中的线粒体功能。在质膜透化之前和之后，比较药物候选物与内源性(非细胞可通透的)底物以评价生物能增强或抑制。

图2.用于完整细胞中的线粒体能量生产功能的增强和抑制的测定的示意图。该方案用于评价根据本发明的化合物的效力。在测定中，通过使线粒体与质子载体FCCP解偶联激活线粒体活性。滴定药物候选物以获得最大收敛水平的(复合体I和复合体II衍生的)呼吸。在加入鱼藤酮后，获得复合体II-依赖性的刺激。加入复合体III-抑制剂抗霉素以评价非线粒体耗氧。

图3.用于防止在暴露于线粒体复合体1抑制剂的细胞中的乳酸积聚的测定的示意图。该方案用于评价根据本发明的化合物的效力。在测定中，用呼吸复合体I抑制剂鱼藤酮抑制完整细胞中的线粒体功能。随着细胞转变为糖酵解，乳酸积聚于培养基中。将药物候选物与内源性(非细胞可通透的)底物相比较，并且降低的乳酸积聚速率表示线粒体ATP生产的恢复。

图4.在猪急性代谢危机模型中的乳酸累积的图。在上述动物模型中，通过呼吸复合体I抑制剂鱼藤酮的输注来抑制线粒体功能。当细胞转移到糖酵解时，在体内累积乳酸。针对经鱼藤酮和媒介物处理的动物，在指定输注速率下，显示平均动脉乳酸浓度。在经鱼藤酮处理的动物中评估药物候选物以及乳酸累积的降低的速率表明线粒体ATP生产的恢复。

图5在通透的人类外周血单核细胞(PBMC)和血小板中，二甲双胍对线粒体呼吸的影响。(a)通过顺序添加指定的呼吸复合体特异性底物和抑制剂所评估的经二甲双胍治疗的(1mM，黑色迹线)或经媒介物治疗的(H₂O，灰色迹线)通透的PBMC的同时测得的O₂消耗量的代表性迹线。迹线的稳定期、起因于腔的再氧合和复合体IV底物给予的干扰已被省略(虚线)。在迹线下方的框示出在给定底物、复合体I(CI)、复合体II(CII)或两者(CI+II)的氧化期间，用于呼吸的呼吸复合体，并且在方案的指示部分处的呼吸状态。示出在三种不同的呼吸状态和底物组合下对于PBMC(b)和血小板(c)的呼吸频率，其相对于对照(H₂O)和指示浓度的二甲双胍:氧化磷酸化能力，其得到复合体I底物(OXPHOS_CI)、在质子载体FCCP的滴定以后通过电子传递体系(ETS_CII)的复合体II依赖性最大流量、和复合体IV(CIV)能力的支持。数值被描述为平均值±SEM。*＝P<0.05，**＝P<0.01以及***＝P<0.001，其中利用单向ANOVA并借助于Holm Sidak的多重比较方法，n＝5。OXPHOS＝氧化磷酸化。ETS＝电子传递体系。ROX＝剩余氧浓度。

图6在通透的人类血小板中，在得到复合体I连接底物(OXPHOS_CI)的支持的氧化磷酸化期间，由二甲双胍和苯乙双胍对线粒体呼吸能力呈现的毒性的剂量反应比较。呼吸率表示为平均值±SEM以及应用标准非线性曲线拟合以获得对于二甲双胍和苯乙双胍的半最大抑制浓度(IC₅₀)值。*＝P<0.05。**＝P<0.01以及***＝P<0.001，与对照相比，其中利用单向ANOVA并借助于Holm Sidak的多重比较方法，n＝5。。

图7在完整的人类血小板中，二甲双胍对线粒体呼吸的时间和剂量依赖性影响。(a)在指示浓度的二甲双胍或媒介物(H₂O)的60分钟孵育期间，监测血小板的常规呼吸，即，借助于它们的内源性底物供应和ATP需求的细胞的呼吸，其接着是(b)诱导的最大呼吸能力，其中通过质子载体FCCP的滴定以确定通过完整细胞的电子传递体系(ETS)的最大流量。数据表示为平均值±SEM，n＝5。*＝P<0.05，**＝P<0.01以及***＝P<0.001，其中利用单向ANOVA(b)和双向ANOVA(a)，并借助于Holm-Sidak的事后检验。

图8在完整的人类血小板的悬浮液中二甲双胍和苯乙双胍对乳酸生产和pH的影响。在含有葡萄糖(10mM)的磷酸盐缓冲盐水中，连同二甲双胍(10mM,1mM)、苯乙双胍(0.5mM)、复合体I抑制剂鱼藤酮(2μM)、或媒介物(DMSO，对照)一起，孵育血小板8小时。(a)每2小时确定乳酸水平(n＝5)，并且(b)每4小时测量pH(n＝4)。数据表示为平均值±SEM。*＝P<0.05，**＝P<0.01以及***＝P<0.001，其中利用双向ANOVA，并借助于Holm-Sidak的事后检验。

图9在含有10mM葡萄糖的PBS中孵育人完整凝血细胞(200·10⁶/ml)。(A)用琥珀酸酯或NV118，通过每30分钟连续添加250μM，来处理用10mM二甲双胍孵育的细胞。在时间0小时、在添加NV118之前，仅用二甲双胍或媒介物来孵育细胞1小时以建立相同的初始乳酸水平(数据未示出)。每30分钟，取样分析乳酸浓度。(B)借助于非线性拟合回归来计算乳酸生产并计算时间乳酸曲线的95％置信区间。用二甲双胍孵育的细胞具有比对照显著更高的乳酸生产，并且琥珀酸酯添加并不改变这种情况。当将NV118加入用二甲双胍孵育的细胞时，则显著降低乳酸生产。(C)通过重复添加NV118，可以类似地减弱由鱼藤酮诱导的乳酸生产。

图10在含有10mM葡萄糖的PBS中孵育人完整凝血细胞(200·10⁶/ml)。(A)在每30分钟连续添加250μM的情况下，用琥珀酸酯或NV189来处理用10mM二甲双胍孵育的细胞。在时间0小时、在添加NV189之前，仅用二甲双胍或媒介物来孵育细胞1小时以建立相同的初始乳酸水平(数据未示出)。每30分钟取样分析乳酸浓度。(B)借助于非线性拟合回归来计算乳酸生产并计算时间乳酸曲线的95％置信区间。用二甲双胍孵育的细胞具有比对照显著更高的乳酸生产，并且琥珀酸酯添加并不改变这种情况。当将NV189加入用二甲双胍孵育的细胞时，则显著降低乳酸生产。(C)通过重复添加NV189，可以类似地减弱由鱼藤酮诱导的乳酸生产。当还添加抗霉素时，通过抗霉素对复合体3的抑制效应，消除了NV189对复合体2的影响。

图11在含有10mM葡萄糖的PBS中孵育人完整凝血细胞(200·10⁶/ml)。(A)通过每30分钟连续添加250μM，用琥珀酸酯或NV241来处理用10mM二甲双胍孵育的细胞。在时间0小时、在添加NV241之前，仅用二甲双胍或媒介物来孵育细胞1小时以建立相同的初始乳酸水平(数据未示出)。每30分钟，取样并分析乳酸浓度。(B)借助于非线性拟合回归来计算乳酸生产并计算时间乳酸曲线的95％置信区间。用二甲双胍孵育的细胞具有比对照显著更高的乳酸生产，并且琥珀酸酯添加并不改变这种情况。当将NV241加入用二甲双胍孵育的细胞时，则显著降低乳酸生产。(C)通过重复添加NV241，可以类似地减弱由鱼藤酮诱导的乳酸生产。

图12在含有10mM葡萄糖的PBS中孵育凝血细胞(200·10⁶/ml)，并且每30分钟采样分析乳酸浓度。(A)在3小时孵育期间，监测用鱼藤酮(2μM)或它的媒介物加以处理的细胞：随着时间的推移，在介质中乳酸浓度的变化。此外，监测用鱼藤酮以及NV189孵育的细胞以及用鱼藤酮、NV189和复合体3抑制剂抗霉素(1μg/mL)孵育的细胞。在时间0小时、在添加NV189之前，仅用鱼藤酮或媒介物来孵育细胞1小时以建立相同的初始乳酸水平(数据未示出)。鱼藤酮增加细胞的乳酸生产，但通过用NV189的共孵育(通过每30分钟连续添加250μM)，这被带回正常(同样的曲线斜率)。当还存在抗霉素时，NV189不能对复合体II水平起作用，并且乳酸生产被再次增加到和仅存在鱼藤酮时的相同水平。(B)通过用10mM浓度的二甲双胍的孵育，可以诱导和鱼藤酮一样的乳酸生产的相似速率。

实验性的

普通生物学方法

使用本领域技术人员已知的体内和体外方法，本领域的技术人员将能够确定本发明的化合物的药物动力学和生物可用性，包括但不限于如下所描述的以及在Gallant-Haidner et al,2000和Trepanier et al,1998以及在其中的参考文献中的那些。通过大量的参数(例如，水溶性、细胞膜通透性、蛋白质结合和代谢以及稳定性的程度)测定化合物的生物可用性，其中的每一种可以通过如在本文的实例中描述的体外试验测定，本领域的技术人员将理解，这些参数中的一种或多种的改善将获得化合物的生物可用性的改善。可替代地，使用如在以下更多细节中、或在本文的实例中描述的体内方法，可以测量本发明的化合物的生物可用性。

为了测量体内的生物可用性，可以将化合物腹膜内地(i.p.)或静脉内地(i.v.)两者以及口服地(p.o.)给予至试验动物(例如，小鼠或大鼠)，并且在有规律间隔下抽取血液样品以检查药物的血浆浓度怎么随时间变化。使用标准样品，随时间变化的血浆浓度的时程可以用于计算作为百分数的化合物A的绝对生物利用度。如下描述了一个典型方案的实例。

例如，将小鼠或大鼠i.v.给予1或3mg/kg剂量的本发明的化合物，或者p.o.给予1、5或10mg/kg剂量的本发明的化合物。在5min、15min、1h、4h和24h间隔下抽取血液样品，并且经由LCMS-MS测定样品中的本发明的化合物的浓度。然后可以将血浆浓度或全血浓度的时程用于得出关键的参数如在血浆或血液浓度-时间曲线下的面积(AUC–其是与达到体循环的未变化的药物的总量成正比)、最大(峰值)血浆或血液药物浓度、在最大血浆或血液药物浓度出现时的时间(峰值时间)，用于精确测定生物可用性的另外的因素包括：化合物的末端半衰期、总体清除率、分布的稳定状态体积和F％。然后通过非房室或房室的方法分析这些参数以得出计算百分数的生物利用率，对于这类方法的一个实例参见Gallant-Haidneret al,2000和Trepanier et al,1998，以及在其中的参考文献。

可以使用以下描述的方法中的一种或更多种测试本发明的化合物的效力。

I.用于评价在完整细胞中的线粒体能量生产功能的增强和抑制的测定

高分辨率呼吸计量法–A–一般方法

在37℃的恒定温度下，用高分辨率测氧描记器(Oxygraph-2k,OroborosInstruments,Innsbruck,Austria)来进行线粒体呼吸的测量。在足以产生在介质中≥10pmol O₂s^-1mL^-1的氧耗量的浓度下，将分离的人类血小板、白细胞、成纤维细胞、人心脏肌肉纤维或含有活线粒体的其他细胞类型悬浮在2mL玻璃腔(容器，chamber)中。

高分辨率的呼吸计量法–B(用于乳酸研究)

利用高分辨率测氧描记器(Oxygraph-2k,Oroboros Instruments,Innsbruck,Austria)来进行实时呼吸测量。在测量过程中实验条件如下：37℃，2mL有效腔体积和750rpm搅拌速度。将O₂的腔浓度保持在200-50μM之间，并在实验中，视情况而定，对腔进行再氧合(et al.,2013a)。对于数据记录，使用DatLab软件版本4和5(OroborosInstruments,Innsbruck,Austria)。根据制造商的说明进行设置、日常校准和仪器背景校正。如在相应部分指出的，在含有0.5mM EGTA、3mM MgCl₂、60mM K-乳糖酸盐、20mM牛磺酸、10mM KH₂PO₄、20mM HEPES、110mM蔗糖和1g/L牛血清白蛋白(MiR05)的缓冲液或含有葡萄糖(5mM)和EGTA(5mM)的磷酸盐缓冲盐水(PBS)中进行呼吸测量。针对两种介质的氧溶解度系数(0.92)来校正呼吸值(Pesta and Gnaiger,2012)。在含有10mM葡萄糖的PBS中确定完整的人类血小板的乳酸生产。在200×10⁶个细胞/mL的血小板浓度下或在5×10⁶个细胞/mL的PBMC浓度下进行所有测量。

化合物的评价

使用了在完整细胞中的四种典型的评价方案。

(1)在具有抑制的呼吸复合体I的细胞中测定线粒体能量产生功能的增强

将细胞放入含有110mM蔗糖、20mM HEPES、20mM牛磺酸、60mM K-乳糖酸盐、3mMMgCl₂、10mM KH₂PO₄、0.5mM EGTA、1g/l BSA的缓冲液(pH 7.1)中。在建立具有内源性底物的基线呼吸以后，用2μM鱼藤酮来抑制复合体I。在10μM至10mM最终浓度的范围内，滴定溶解在DMSO中的化合物。随后，用毛地黄皂苷(1mg/1*10⁶plt)来通透细胞膜以允许细胞外释放的能量底物或细胞不可渗透的能量底物的进入。在稳定呼吸以后，添加10mM琥珀酸酯作为参比物以使复合体I的下游能够呼吸。在呼吸被稳定以后，通过添加最终浓度为1μg/mL的抗霉素来终止实验并测量任何剩余的非线粒体氧耗量。在描述的方案中呼吸率的增加紧密耦合于通过氧化磷酸化的ATP合成，除非细胞被解偶联(即，质子泄漏而没有ATP的产生)。在方案3中通过添加ATP合成酶抑制剂寡霉素(1-2μg mL^-1)来测试解偶联，其中解偶联的程度对应于在寡霉素添加以后的呼吸频率。

(2)在完整细胞中测定线粒体能量产生功能的增强和抑制

在第二方案中，使用如上所述的相同缓冲液。在建立基础呼吸以后，以2nM的浓度，添加线粒体解偶联剂FCCP以增加代谢需求。在几个步骤中，从10μM至10mM最终浓度，滴定溶解在DMSO中的化合物以评价呼吸的增强和/或抑制的浓度范围。通过添加2μM鱼藤酮来终止实验以抑制复合体I，从而揭示在上述呼吸复合体和1μg/mL的复合体III抑制剂抗霉素的下游的剩余的底物利用，进而测量非线粒体氧耗量。

(3)测定以评价在完整细胞中的解偶联

在第三方案中，使用如上所述的相同缓冲液。在建立基础呼吸以后，添加1mM的溶解在DMSO中的化合物。随后，添加ATP合成酶抑制剂寡霉素。呼吸的减少是耦合到ATP合成的氧耗量的多少的度量。没有减少或仅轻微的减少表明，上述化合物正诱导在线粒体内膜上的质子泄漏。然后滴定解偶联剂FCCP以诱导最大解偶联呼吸。然后添加鱼藤酮(2μM)以抑制复合体I，从而揭示上述呼吸复合体的下游的剩余的底物利用。通过添加1μg/mL的复合体III抑制剂抗霉素来终止实验以测量非线粒体氧耗量。

(4)在人血浆中在具有抑制的呼吸复合体I的细胞中测定线粒体能量产生功能的增强

在来自相同供体的血浆中孵育完整人血细胞。在建立具有内源性底物的基线呼吸以后，用2μM鱼藤酮来抑制复合体I。在10μM至10mM最终浓度的范围内，滴定溶解在DMSO中的化合物。通过添加最终浓度为1μg/mL的抗霉素来终止实验并测量任何剩余的非线粒体氧耗量。

在呼吸测定中所期望的化合物的性能

在描述的方案中在完整细胞中，理想的化合物在低浓度下刺激呼吸而没有对在方案1中在通透以后琥珀酸酯刺激的呼吸或在方案2中的内源性呼吸具有抑制效应。在最大刺激效应和抑制之间的浓度范围应应当尽可能宽。在用在复合体III处或在复合体III的下游处的线粒体毒素抑制呼吸以后，呼吸应当被终止。请参照图1和下面的清单。0

化合物的所期望的性能；

·在低药物浓度下达到的最大值。

·a大幅度(substantially)大于a′

·a接近b′

·c接近c′

·d接近d′

在测定中，不可透过细胞膜的化合物被确定为：

·a接近a′

当如下条件时，确定由药物候选物诱导的非线粒体氧耗量

·d大于d′时。

II.在暴露于线粒体复合体1抑制剂的细胞中测定乳酸累积的预防

在含有10mM葡萄糖并含有复合体I抑制药物二甲双胍(10mM)、苯乙双胍(0.5mM)或鱼藤酮(2μM)的磷酸盐缓冲盐水中孵育完整的人类血小板、白细胞、成纤维细胞、或含有活线粒体的其他细胞类型8小时。通过这些化合物的氧化磷酸化所引起的线粒体ATP生产的抑制会增加通过糖酵解的乳酸累积。利用乳酸Pro^TM 2血液乳酸测试仪(Arkray,Alere AB,Sweden)或类似类型的测量，每2小时确定乳酸水平。在37℃下进行孵育。在开始时，在孵育的4和8小时以后(或更频繁地)，利用标准pH计例如PHM210(Radiometer,Copenhagen,Denmark)来测量pH。从开始或在30-60分钟以后，在10μM–5mM的浓度下，将药物候选物加入测定。相对于仅使用化合物媒介物，通常为DMSO，的平行实验，来比较乳酸累积的预防。为了评价药物候选物的特异性，还连同呼吸的下游抑制剂如复合体III抑制剂抗霉素(1μg/mL)一起进行测试，其应摧毁药物候选物的效应并恢复乳酸的生产。因此，抗霉素的使用还控制药物候选物对在测定中使用的细胞的乳酸生产能力的不适当的影响(例如，参见图9、10和11)。

数据分析

利用Graph Pad PRISM软件(GraphPad软件版本6.03,La Jolla,California,USA)来进行统计分析。所有呼吸、乳酸和pH数据表示为平均值±SEM。比率被绘制为单个值和平均值。单向ANOVA用于三个或更多组(药物的浓度)的单因素比较以及双向混合模型ANOVA用于三个或更多组的两因素比较(时间和药物的浓度/治疗)。根据Holm-Sidak来进行用来补偿多重比较的事后检验。相关性表示为r²和P值。应用标准非线性曲线拟合来计算半最大抑制浓度(IC₅₀)值。对于P<0.05，结果被认为是统计上显著的。

在细胞乳酸累积测定中所期望的化合物的性能

(1)理想的化合物防止由复合体I抑制所诱导的乳酸累积，即，乳酸累积接近和在非复合体I抑制的细胞中的乳酸累积相似的速率。(2)下游呼吸抑制剂如抗霉素摧毁对乳酸累积的预防。

III.在猪的急性代谢危机模型中测定乳酸累积和能量抑制的预防

将以起因于在复合体I处的线粒体功能障碍的代谢危机的概念体内模型的证据来测试先导药物候选物。上述模型模拟在具有线粒体复合体I中的基因突变的孩子或用临床上使用的药物如二甲双胍(当累积在细胞和组织中时，其抑制复合体I)加以治疗和用药过量的患者中出现的严重病症。

雌性当地品种猪用于上述研究。它们被麻醉，采取手术治疗，其中放置导管用于输注和监视活性。通过在3小时期间以0.25mg/kg/小时、接着在1小时期间以0.5mg/kg/小时的速率输注线粒体复合体I抑制剂鱼藤酮来诱导代谢危机(媒介物，由25％NMP/4％聚山梨酯80/71％水组成)。通过放置在股动脉中的导管来连续测量心血管参数如动脉血压。通过热稀释法，每15分钟测量和记录心输出量(CO)，并且每15分钟记录肺动脉压(PA，收缩压和舒张压)、中心静脉压(CVP)、和SvO₂，以及每30分钟，记录来自Swan-Ganz导管的肺动脉楔压(PCWP)。例如借助于Quark RMR ICU option(Cosmed,Rome,Italy)设备来进行间接量热法。在收集自股动脉和Swan-Ganz导管的动脉和静脉血中确定血气和电解质并借助于ABL725血气分析仪(Radiometer Medical Aps,Denmark)加以分析。分析包括pH、BE、血红蛋白、HCO₃、pO₂、pCO₂、K⁺、Na⁺、葡萄糖和乳酸。

在代谢危机的概念体内模型的证据中，所期望的化合物的性能

在患有由复合体I抑制诱导的代谢危机的猪中，理想的化合物应减少乳酸累积和pH值降低。在复合体I抑制以后的能量消耗减少应减弱。如通过血液和血流动力学分析所测量的，上述化合物不应诱导任何明显的负面影响。

代谢组学方法

通过标准方法来收集白细胞或血小板并悬浮于MiR05，一种缓冲液，其含有110mM蔗糖、20mM HEPES、20mM牛磺酸、60mM K-乳糖酸盐、3mM MgCl₂、10mM KH₂PO₄、0.5mM EGTA、1g/l BSA，并且有或没有5mM葡萄糖(pH 7.1)。在37℃的恒定温度下，借助于在高分辨率测氧描记器(Oxygraph-2k,Oroboros Instruments,Innsbruck,Austria)中的搅拌来孵育样品。

在10分钟以后，添加在DMSO中的鱼藤酮(2μM)并持续孵育。在另外5分钟以后，添加在DMSO中的测试化合物，可选地以后具有另外的测试化合物和另一时期的孵育。在孵育期间，实时测量O₂消耗量。

在孵育的最后，通过离心来收集细胞并在5％甘露醇溶液中洗涤，然后提取到甲醇中。添加含有内部标准物的水溶液，然后通过在具有过滤器的适宜的离心管中的离心来处理得到的溶液。

在CE-MS分析以前，在真空下干燥得到的滤液以通过Ooga等(2011)和Ohashi等(2008)的方法来量化各种初级代谢产物。

特别是，针对本发明的化合物的影响，评价在TCA循环和糖酵解中的代谢产物水平。

Ooga et al,Metabolomic anatomy of an animal model revealinghomeostatic imbalances in dyslipidaemia,Molecular Biosystems,2011,7,1217-1223

Ohashi et al,Molecular Biosystems,2008,4,135-147

材料&方法

材料

除非另有说明，用于以下实施例的所有的试剂获得自商业来源。

实施例1：NV134的合成(01-134)

在室温下搅拌4-氯丁-1-醇(8.00g，73.7mmol)和PCC(23.8g，110.5mmol)在CH₂Cl₂(200mL)中的溶液3小时。然后用醚稀释混合物，并通过硅藻土和中性氧化铝的垫加以过滤。在醚中研制黑色胶。浓缩滤液以得到5.70g的4-氯丁醛，作为浅黄色液体，其用于下一步骤而没有进一步的纯化。

在-5℃和氮气下，向ZnCl₂(120mg，0.9mmol)和乙酰氯(3.50g，44.1mmol)的混合物逐滴添加4-氯丁醛(4.70g，44.1mmol)在CH₂Cl₂(7mL)中的溶液。在-5℃下搅拌混合物1小时，然后在室温下搅拌混合物1小时。用水稀释混合物并用CH₂Cl₂提取两次。用水洗涤合并的CH₂Cl₂提取物，干燥(Na₂SO₄)并浓缩以产生乙酸-1,4-二氯丁酯，作为黄色油，其用于下一步骤而没有进一步的纯化。

向乙酸1,4-二氯丁酯(1.2g，6.48mmol)和琥珀酸单苄酯(1.35g，6.48mmol)在CH₃CN(15mL)中的溶液添加K₂CO₃(0.98g，7.08mmol)和NaI(0.09g，0.59mmol)。在75℃下搅拌产生的混合物过夜。用水稀释混合物并用EtOAc提取两次。干燥(Na₂SO₄)和浓缩合并的有机提取物。通过硅胶柱色谱(EtOAc/石油醚＝1/10～1/5)来纯化残余物以产生NV-133，作为无色油。

在室温下，在氢气氛下(球表瓶)，搅拌NV-133(450mg，0.85mmol)和Pd/C(10％，200mg)在EtOH(20mL)中的混合物3小时。过滤反应混合物并在减压下浓缩以产生NV-134，作为无色油。

实施例2：4-(1-乙酰氧基-4-(1,3-二氧异吲哚啉-2-基)丁氧基)-4-氧代丁酸(NV150,01-150)的合成

在-5℃和氮气下，向ZnCl₂(26.0mg，0.190mmol)和乙酰溴(1.15g，9.40mmol)的混合物逐滴添加4-氯丁醛(1.0g，9.4mmol)在CH₂Cl₂(1.5mL)中的溶液。在-5℃下搅拌混合物1小时，然后在室温下搅拌混合物1小时。用水稀释混合物并用CH₂Cl₂提取两次。用水洗涤合并的CH₂Cl₂提取物，干燥(Na₂SO₄)并在减压下浓缩以产生乙酸-1-溴-4-氯丁酯，作为黄色油，其用于下一步骤而没有进一步的纯化。

向乙酸1-溴-4-氯丁酯(1.3g，5.6mmol)和琥珀酸单苄酯(1.1g，5.1mmol)在CH₃CN(15mL)中的溶液添加K₂CO₃(0.85g，6.1mmol)。在室温下搅拌混合物过夜。用水稀释混合物并用EtOAc提取两次。干燥(Na₂SO₄)合并的有机提取物并浓缩。通过硅胶柱色谱(EtOAc/石油醚＝1/10～1/5)来纯化残余物以产生1-乙酰氧基-4-氯丁基苄基琥珀酸酯，作为无色油。

向化合物1-乙酰氧基-4-氯丁基苄基琥珀酸酯(900mg，2.50mmol)和邻苯邻二甲酰亚胺(371mg，2.50mmol)在DMF(20mL)中的溶液添加K₂CO₃(522mg，3.80mmol)。在80℃下搅拌混合物过夜。用水稀释混合物并用EtOAc提取两次。干燥(Na₂SO₄)合并的有机提取物并浓缩。通过硅胶柱色谱(EtOAc/石油醚＝1/10～1/3)来纯化残余物以产生1-乙酰氧基-4-(1,3-二氧异吲哚啉-2-基)丁基苄基琥珀酸酯(550mg，产率为46％)，作为微黄色固体。

在室温和氢气氛下(球表瓶)，搅拌1-乙酰氧基-4-(1,3-二氧异吲哚啉-2-基)丁基苄基琥珀酸酯(400mg，0.86mmol)和Pd/C(10％，100mg)在EtOH(20mL)中的混合物4小时。过滤反应混合物并在减压下浓缩。通过制备性HPLC(用H₂O(0.05％TFA)和CH₃CN洗脱)来纯化残余物以产生4-(1-乙酰氧基-4-(1,3-二氧异吲哚啉-2-基)丁氧基)-4-氧代丁酸，作为白色固体。

实施例3

生物实验的结果

对在下表中给出的化合物进行在标题I下提及的测定(1)-(4)。进行测定以评价在完整细胞中线粒体能量产生功能的增强和抑制。在以下表中示出结果，其表明所有测试的化合物具有适宜的性能。重要的是，所有化合物显示如从筛选方案1和4所看到的对CII相关的呼吸的特异性作用，以及如在测定2中看到的收敛效应，其中CI底物是可用的。

来自筛选方案1-4的结果

根据实施例1至2将化合物编号

化合物NV

收敛的(常规)

收敛的(FCCP)

CII(血浆)

CII

解偶联

毒性

01-150

+++

+

(+)

++

(+)

2mM

01-134

++

(+)

10mM

图例：收敛的(常规)–在筛选测定3中描述的条件下，由化合物诱导的线粒体氧耗量的增加；收敛的(FCCP)–在筛选测定2中描述的条件(解偶联条件)下，由化合物诱导的线粒体氧耗量的增加；收敛的(血浆)–在含有在人血浆中孵育的抑制的复合体I的细胞中由化合物诱导的线粒体氧耗量的增加，如在筛选测定4中描述的；CII–在含有抑制的复合体I的细胞中，由化合物诱导的线粒体氧耗量的增加，如在筛选测定1中描述的；解偶联–在添加寡霉素以后的氧耗量水平，如在筛选测定3中描述的。在每个参数中的响应被分级为+、++或+++(以效力的增加的顺序)。括号[()]表明中间效果，即(+++)是在++和+++之间。毒性–在化合物滴定期间的最低浓度，在其下看到氧耗量的降低，如在筛选测定2中描述的。

二甲双胍研究

在二甲双胍研究中，使用以下化合物(以及在图中其被称为)

如在WO 2014/053857中所描述的来制备化合物。

样品获取和制备

经瑞典隆德大学区域伦理审查委员会的批准(伦理审查委员会许可证号2013/181)来进行上述研究。在获得书面知情同意书以后，根据临床标准程序，将来自18位健康成人(11位男性和7位女性)的静脉血抽取在K₂EDTA管(BDBrand Tube，具有EDTA二钾，BD,Plymouth,UK)中。对于血小板分离，在500g和室温(RT)下离心(Multifuge 1S-RHeraeus,Thermo Fisher Scientifics,Waltham,USA)全血10分钟。将富含血小板的血浆收集到15mL falcon管，然后在4600g和RT下离心8分钟。将得到的沉积物再悬浮在1-2mL的供者自身血浆中。利用Ficol梯度离心法(Boyum,1968)来分离PBMC。用等体积的生理盐水来洗涤在分离血小板以后剩下的血液并在3mL的Lymphoprep^TM上分层。在800g和RT(室温)下离心30分钟以后，收集PBMC层并用生理盐水加以洗涤。在250g和RT下离心10分钟以后，将PBMC的沉淀物再悬浮于两份的生理盐水和一份的供者自身血浆。利用自动血细胞计数器(SwelabAlfa,Boule Medical AB,Stockholm,Sweden)进行针对PBMC和血小板的细胞计数。

在实施例4-5中报告的研究的目的

在外周血单核细胞和血小板中，通过特异性线粒体复合体I抑制，二甲双胍诱导乳酸生产

二甲双胍是广泛使用的与乳酸性酸中毒的罕见副作用关联的抗糖尿病药物，已提出其与药物诱导的线粒体功能障碍关联。利用呼吸计法，在实施例1-2中报告的研究的目的是，相对于苯乙双胍的线粒体毒性，评价二甲双胍对人血细胞的线粒体毒性，其中上述苯乙双胍是由于乳酸性酸中毒的高发生率在大多数国家中撤消的双胍类似物。

在实施例6中报告的研究的目的

上述目的是研究琥珀酸酯前药减轻或规避二甲双胍和苯乙双胍的不希望的作用的能力。

实施例4A

在通透的人类血小板中二甲双胍和苯乙双胍对线粒体呼吸的影响

为了研究双胍毒性的具体目标，利用血细胞的毛地黄皂苷通透并在MiR05介质中顺序添加呼吸复合体特异性底物和抑制剂来实施方案。在稳定常规呼吸，即借助于它们的内源性底物供应和ATP需求的细胞的呼吸以后，添加二甲双胍、苯乙双胍或其他媒介物(双去离子水)。施用广泛的浓度范围的药物：0.1、0.5、1、和10mM的二甲双胍以及25、100和500μM的苯乙双胍。在37℃下在用药物孵育10分钟以后，在先前确定的最优毛地黄皂苷浓度(1μg10^-6血小板)下，用毛地黄皂苷来通透血小板以诱导最大细胞膜通透而没有破坏线粒体功能并允许测量最大呼吸能力(et al.(2013a)。为了评价复合体I依赖性氧化磷酸化能力(OXPHOS_CI)，首先，顺序添加NADH连接底物丙酮酸盐和苹果酸盐(5mM)，然后是ADP(1mM)以及最后是另外的复合体I底物谷氨酸盐(5mM)。随后，给予FADH₂连接的底物琥珀酸酯(10mM)以确定趋同的复合体I和II依赖性OXPHOS能力(OXPHOS_CI+II)。通过添加ATP合成酶抑制剂寡霉素(1μg mL^-1)来评价LEAK_I+II状态，这是一种呼吸状态，其中氧耗量补偿质子穿过线粒体膜的回流(Gnaiger,2008)。通过用质子载体羰基-氰化物对(三氟甲氧基)苯腙(FCCP)的随后滴定来评价由通过复合体I和II(ETS_CI+II)的趋同输入所支持的最大解偶联呼吸电子传递体系能力。复合体I抑制剂鱼藤酮(2μM)的加入揭示了复合体II依赖的最大解偶联呼吸(ETS_CII)。然后给予复合体III抑制剂抗霉素(1μg mL^-1)以揭示残余氧耗量(ROX)。最后，添加人工复合体IV底物N,N,N’,N’-四甲基-对苯二胺二盐酸盐(TMPD,0.5mM)并给予复合体IV抑制剂叠氮化钠(10mM)以分别测量复合体Ⅳ活性和化学背景。通过从TMPD值减去叠氮化钠值来计算复合体IV活性。除复合体IV活性之外，在稳态下测量所有呼吸状态并校正ROX。在ROX确定以后并且不在稳态下来测量复合体IV活性。在OXPHOS_CI+II期间，在媒介物、100mM二甲双胍或500μM苯乙双胍的存在下，通过添加细胞色素c(8μM)来检查线粒体外膜的完整性。

实施例4B

在通透的人类外周血单核细胞中二甲双胍对线粒体呼吸的影响以及在完整的人类血小板中二甲双胍对线粒体呼吸的影响

为了分析通透的PBMC响应于二甲双胍(0.1、1和10mM)的呼吸，使用了和用于通透血小板的相同的方案，不同之处在于，将毛地黄皂苷浓度调节为6μg 10^-6PBMC(etal.,2013b)。

结果

在通透的人PBMC和血小板中，利用复合体I底物的呼吸被二甲双胍剂量依赖性地抑制(图1)。与在10mM下具有几乎完全抑制的对照相比，OXPHOS_CI能力随着二甲双胍的增加浓度而降低(-81.47％，P<0.001，在PBMC中，并且-92.04％，P<0.001，在血小板中)，从而导致对于PBMC的0.45mM的IC₅₀以及对于血小板的1.2mM的IC₅₀。类似于OXPHOS_CI，二甲双胍降低了利用复合体I和复合体II连接的底物，OXPHOS_CI+II和ETS_CI+II，的呼吸能力，如由经媒介物处理的和经1mM二甲双胍处理的通透的PBMC的同时测得的氧气消耗量的代表性迹线所说明的(图5a)。相比之下，与对照相比，在任一细胞类型中，在二甲双胍的存在下，ETS_CII能力和复合体IV活性没有显著改变(图5b、图5c)以及LEAK_I+II呼吸(其中氧耗量补偿质子穿过线粒体膜的回流量的呼吸状态，传统上表示在分离的线粒体中的状态4，数据未示出)也没有显著改变。在分别通过洗涤和通透细胞来细胞外和细胞内去除药物以后，由二甲双胍诱导的复合体I的线粒体抑制似乎不是可逆的。虽然通过除去会减弱复合体I抑制的损伤的严重性(可能归因于药物较短的暴露时间)，但血小板没有恢复与对照可比的常规和最大线粒体功能(数据未示出)。苯乙双胍同样抑制OXPHOS_CI(图6)、OXPHOS_CI+II和ETS_CI+II，但不抑制ETS_CII或对复合体IV特异性的呼吸(数据未示出)。与二甲双胍相比，在通透血小板中，苯乙双胍显示OXPHOS_CI的20倍更有效的抑制(IC₅₀分别为0.058mM和1.2mM)(图2)。在给予细胞色素c以后，二甲双胍和苯乙双胍并不诱导增加的呼吸，因此没有破坏线粒体外膜的完整性。

在MiR05介质中常规呼吸的稳定以后，添加媒介物(双去离子水)或1、10和100mM二甲双胍。在添加ATP合成酶抑制剂寡霉素(1μg mL^-1)以前，在37℃下，进行常规呼吸60分钟以评价LEAK呼吸。通过FCCP的滴定来达到由内源性底物(ETS)支持的最大解偶联呼吸电子传递体系能力。通过复合体I抑制剂鱼藤酮(2μM)、复合体III抑制剂抗霉素(1μg mL^-1)和复合体IV抑制剂叠氮化钠(10mM)来顺序阻断呼吸以评价ROX，其用来校正所有呼吸值。在另外的实验中，在分离血小板和分析呼吸之前，在K₂EDTA管中用不同的二甲双胍浓度(0.1、0.5和1mM)来孵育全血18小时。

结果

在完整的人类血小板中，二甲双胍以剂量和时间依赖性方式降低常规呼吸(图7a)。当暴露于二甲双胍或媒介物时，血小板呈现常规呼吸随着时间的推移的连续下降。在60分钟以后，与在添加以后的第一次测量相比，在对照中常规呼吸减少–14.1％(P<0.05)，在1mM二甲双胍下减少-17.27％(P<0.01)，在10mM二甲双胍下减少-28.61％(P<0.001)，并且在100mM二甲双胍下减少-81.78％(P<0.001)。与已暴露15分钟以后的对照相比，在100mM下的二甲双胍显著降低常规呼吸(-39.77％，P<0.01)。在60分钟孵育以后，10mM(-23.86％，P<0.05)和100mM(-56.86％，P<0.001)二甲双胍显著抑制血小板的最大解偶联呼吸(质子载体滴定的ETS能力)(图3)。二甲双胍孵育没有显著改变在完整细胞中的LEAK呼吸(数据未示出)。当在1mM的二甲双胍浓度下孵育全血18小时时，完整的人类血小板的常规呼吸减少30.49％(P<0.05)。

实施例5

二甲双胍和苯乙双胍对完整的人类血小板的乳酸生产和pH的影响

用二甲双胍(1mM,10mM)、苯乙双胍(0.5mM)、鱼藤酮(2μM)、或用于鱼藤酮的媒介物(DMSO)孵育血小板8小时。利用Lactate Pro^TM 2血液乳酸测试仪(Arkray,Alere AB,Sweden)(Tanner et al.,2010)每2小时(n＝5)确定乳酸水平。在37℃下并在750rpm的搅拌速度下进行孵育，并利用PHM210标准pH计(Radiometer,Copenhagen,Denmark)在开始时、在孵育的4小时以后和8小时以后(n＝4)测量pH。

结果

响应于在人类血小板中用二甲双胍和苯乙双胍进行的孵育，乳酸生产以时间和剂量依赖性方式增加(图8a)。与对照相比，经8小时的处理，经二甲双胍(1和10mM)、苯乙双胍(0.5mM)、和鱼藤酮(2μM)处理的血小板均产生显著更多的乳酸。在1mM二甲双胍下，经8小时，乳酸从0.30±0.1增加至3.34±0.2以及在10mM二甲双胍下，乳酸从0.22±0.1增加至5.76±0.7mM。在两组中，对于1mM和10mM二甲双胍，相应的pH值从7.4±0.01分别下降至7.16±0.03和7.00±0.04。经苯乙双胍处理的血小板(0.5mM)产生和经10mM二甲双胍处理的样品类似水平的乳酸。对于所有治疗组，乳酸增加的水平与pH的降低相关。在经二甲双胍处理的完整血小板中增加的乳酸水平还与在经二甲双胍处理的通透血小板中看到的降低的绝对OXPHOS_CI呼吸值相关(r²＝0.60，P<0.001)。有限的一组实验进一步证明，在暴露于10mM二甲双胍以后，完整PBMC还显示增加的乳酸释放(数据未示出)。

来自实施例4-5的结果的讨论

这项研究表明，在人类血小板和PBMC中，在有关二甲双胍中毒的临床条件的浓度下，二甲双胍对对于复合体I具有特异性的线粒体的不可逆毒性效应。在血小板中，我们进一步表明在降低的复合体I呼吸和增加的乳酸生产之间的相关性。在完整细胞中，我们针对二甲双胍所观测到的线粒体毒性随着时间的推移而发展。苯乙双胍，一种在大多数国家中由于LA的高发生率现已撤消的结构相关化合物，在低得多的浓度下，通过复合体I特异性作用，在血小板中诱导乳酸释放和pH下降。

在本研究中，利用采用高分辨率的呼吸计量法的模型来评价人类血小板的整合线粒体功能，我们已经证明，二甲双胍和苯乙双胍的线粒体毒性均是专门针对呼吸复合体I以及在PBMC中也存在类似的特异性抑制。对于二甲双胍，与通透血小板相比，通透的PBMC的复合体I呼吸是2.6倍更加敏感的。然而，由于二甲双胍的时间依赖性毒性(见下文)，IC₅₀可能是低估的并且如果在较长暴露时间以后确定则可能更低。这些发现进一步强调了二甲双胍的线粒体毒性并不限于特定组织(如先前由其他人所说明的)，而是在亚细胞水平上的一般化的效应(Kane et al.,2010，Larsen et al.,2012，Owen et al.,2000，Dykens et al.,2008，Brunmair et al.,2004，Protti et al.,2012a)。在本研究中或在利用分离的牛线粒体的Dykens et al.(2008)的较早的研究中并没有证实由(Protti et al.,2012a，Prottiet al.,2012b)报告的在血小板中二甲双胍诱导的复合体IV抑制。而且，二甲双胍和苯乙双胍并不通过线粒体内或外膜的任何非特异性通透性改变来诱导呼吸抑制，因为没有证据表明在药物的存在下在细胞色素c添加以后解偶联或刺激反应的。高分辨率的呼吸计量法是高灵敏度的方法并且允许在皮摩尔范围内的O₂测量。当应用于离体人血细胞时，它允许评价在完整细胞中在完全整合状态下的呼吸，并允许在通透细胞中外源性供应和控制底物到完整线粒体。这是与酶促光度法测定相反，其主要是用于例如由Dykens et al.(2008)和Owen et al.(2000)进行的对二甲双胍的线粒体毒性的研究。这些测定测量单一复合体的独立的、非整合功能，因而，是较少生理性的，其可能有助于在我们的研究之间的结果的差异。

本研究的结果表明了在8-18小时以后在中毒相关的浓度下已经出现由二甲双胍引起的在完整血小板悬浮液中的显著的呼吸抑制、乳酸增加和pH值降低。线粒体呼吸的时间依赖性抑制连同在胞外缓冲液的交换和通过细胞的通透稀释可溶性二甲双胍的细胞内含量指向逆转的缺乏指向线粒体内累积，在药物诱导的线粒体功能障碍相关LA的发展中，线粒体内累积是关键因素，如已由其他人(Chan et al.,2005,Lalau,2010)提出的。

先前已显示苯乙双胍的线粒体毒性，例如对HepG2细胞、肝癌细胞系、以及大鼠和奶牛的分离的线粒体(Dykens et al.,2008)。在这里，还利用人血细胞，我们已经证明了特异性线粒体毒性。与二甲双胍相比，苯乙双胍具有对人类血小板的更强的线粒体毒性效力(IC₅₀分别为1.2mM和0.058mM)。苯乙双胍和二甲双胍显示在临床剂量方面10至15倍差异(Scheen,1996,Davidson and Peters,1997,Kwong and Brubacher,1998,Sogame et al.,2009)以及在治疗性血浆浓度方面显示3至10倍差异(Regenthal et al.,1999,Schulz andSchmoldt,2003)。在本研究中，我们观测到在苯乙双胍和二甲双胍之间在抑制复合体I的潜力方面的20倍差异。如果转换到患者，相对于临床剂量，在线粒体毒性方面的这种差异可能潜在地解释苯乙双胍的文件证明的苯乙双胍相关LA的更高发生率。

二甲双胍的标准治疗性血浆浓度是在0.6至6.0μM的范围内而毒性浓度是在60μM和1mM之间(Schulz and Schmoldt,2003,Protti et al.,2012b)。在非自愿二甲双胍中毒的病例报告中，报告了在血液透析之前，超过2mM的二甲双胍的血清水平(Al-Abri et al.,2013)。组织分布研究已经进一步证明，在稳态下，二甲双胍浓度在血浆/血清中比在其他器官中更低。已经表明，相比于血浆水平，它以7至10倍更高浓度累积在胃肠道中，并在肾、肝、唾液腺、肺、脾和肌肉中具有较少但仍然显著较高的量(Graham et al.,2011,Bailey,1992,Scheen,1996)。在其中二甲双胍的清除率受损如影响心血管系统、肝或肾的诱因性病况的情况下，最终可以达到毒性水平。因此，在本研究中看到的二甲双胍的毒性浓度(1mM)与在二甲双胍中毒患者的血液中发现的浓度可比。虽然二甲双胍对是血细胞有毒的，如在本研究中所显示的，但不可能的是，血小板和PBMC是对LA的发展的主要贡献者。因为二甲双胍累积在其他器官中并且另外地这些器官是代谢上更为活性的，所以增加的乳酸生产可能首先在其他组织中被看到。因此，我们的结果加强了其他人已提出的设想(Brunmair etal.,2004,Protti et al.,2012b,Dykens et al.,2008)，全身性线粒体抑制是二甲双胍诱导的LA的原因。

基于先前的研究和本发现，有趣的是猜测以下可能性：二甲双胍的抗糖尿病功效可能与有氧呼吸的抑制相关。在经二甲双胍治疗的糖尿病患者中，在肝脏中降低的葡萄糖水平以及在小肠中降低的葡萄糖到血液的摄取(Kirpichnikov et al.,2002)可能是由于部分复合体I抑制。复合体I抑制引起ATP的降低的生产、增加的AMP量、酶AMP活化蛋白激酶(AMPK)的激活、和通过增加的糖酵解的加速的葡萄糖周转，从而试图补偿减少的ATP产生(Brunmair et al.,2004,Owen et al.,2000)。

到目前为止，用于二甲双胍相关LA的治疗措施包括血液透析和血液过滤以除去毒素，校正酸中毒以及增加肾血流量(Lalau,2010)。

实施例6

用细胞可渗透的琥珀酸酯前药来干扰二甲双胍诱导的乳酸生产的增加

在含有10mM葡萄糖的PBS中，在完整的人类血小板中，用新开发和合成的细胞可渗透的琥珀酸酯前药来干涉二甲双胍诱导的乳酸生产的增加。将血小板暴露于单独的鱼藤酮(2μM)、鱼藤酮(2μM)和抗霉素(1μg/mL，仅对于用NV 189处理的细胞)、或10mM二甲双胍，然后在60分钟以后，每30分钟，以250μM的浓度，添加媒介物(DMSO，对照)、细胞可渗透的琥珀酸酯前药(NV118、NV189和NV241)、或琥珀酸酯。自实验的开始，以30分钟的间隔，测量乳酸水平。另外，在首次添加媒介物(dmso，对照)、不同的细胞可渗透的琥珀酸酯前药(NV 118、NV 189、NV 241)或琥珀酸酯之前以及在实验的最后，测量pH。借助于具有乳酸-时间曲线斜率的95％置信区间(CI)的非线性拟合来计算乳酸生产的速率(图9、10、11和12)。

与实施例36有关的结果是基于本文中所描述的测定

通过添加细胞可渗透的琥珀酸酯前药减弱在凝血细胞中起因于鱼藤酮和二甲双胍孵育的乳酸生产

在用2μM鱼藤酮孵育的凝血细胞中乳酸生产的速率是0.86mmol乳酸(200·10⁶trc·h)^-1(95％置信区间[CI]0.76-0,96)，其被以下各项减弱：NV118(0.25mmol[95％CI0.18-0.33])、NV189(0.42mmol[95％CI 0.34-0.51])和NV241(0.34mmol[95％CI 0.17-0.52])，其并不显著不同于不接受鱼藤酮的细胞(0.35[95％CI 0.14-0.55])(图9、10和11)。用除鱼藤酮和NV189之外的抗霉素加以孵育的细胞具有与经鱼藤酮处理的细胞可比的乳酸生产(0.89mmol[0.81-0.97])，表明细胞可渗透的琥珀酸酯前药的特异性线粒体效应(图10)。。

相比于在经媒介物(水)处理的细胞中的0.22mmol(95％CI 0.14-0.30)，用10mM二甲双胍孵育的细胞以0.86mmol乳酸(200·10⁹trc·h)^-1(95％CI 0.69-1.04)的速率产生乳酸(图12)。用三种琥珀酸酯前药的任何一种进行的共孵育会减弱二甲双胍效应，从而导致对于NV118为0.43mmol生产(95％CI 0.33-0.54)(图9)、对于NV189为0.55mmol(95％CI0.44-0.65)(图10)、以及对于NV241为0.43mmol(95％CI 0.31-0-54)(图11)。

参考文献：

Gallant-Haidner H.L.,Trepanier D.J.,Freitag D.G.,Yatscoff R.W.2000,“Pharmacokinetics and metabolism of sirolimus”.Ther Drug Monit.22(1),31-5.

Trepanier D.J.,Gallant H.,Legatt D.F.,Yatscoff R.W.(1998),“Rapamycin:distribution,pharmacokinetics and therapeutic range investigations:anupdate”.Clin Biochem.31(5):345-51.

通过引证最全面的可能程度，将在本申请中所涉及的包括专利和专利申请的所有参考文献合并于此。

除非上下文另有要求，贯穿本说明书和所附权利要求中的词语‘包括’及变体如‘含有’和‘包含’，将被理解为意指包括所述的整体、步骤、整体的组或步骤的组，但不排除任何其他整体、步骤、整体的组或步骤的组。

根据本发明的化合物属于的化合物种类的一般说明以及具体实施方式

根据以上，本发明提供了由以下式(I)定义的新的类似物，

或者其药用盐，其中在A与B之间的表示可选的键以便形成封闭的环结构，并且其中

Z选自-CH₂-CH₂-或>CH(CH₃)、-O、S，

A和B独立地是不同或相同的，并且选自-O-R’、-NHR”、-SR”’或-OH，条件是A和B都不是H，

R’、R”和R”’独立地是不同或相同的，并且选自以下式(II)至式(IX)：

优选地R’、R”和R”’独立地是不同或相同的，并且选自以下式(V)、(VII)、(IX)：

R₁和R₃独立地选自H、Me、Et、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、O-酰基、O-烷基、N-酰基、N-烷基、X酰基、CH₂X烷基、CH₂CH₂CH₂OC(＝O)CH₂CH₂COX₆R₈或者

可替代地，R₁和R₃是或者是以下(a)-(f)中的任一种

R₂₀和R₂₁可以是

或

CH₂X-酰基、F、CH₂COOH、CH₂CO₂烷基，

X选自O、NH、NR₆、S，

R₂选自Me、Et、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、-C(O)CH₃、-C(O)CH₂C(O)CH₃、-C(O)CH₂CH(OH)CH₃，

X₁＝CR’₃R’₃、NR₄

n是整数并且选自1、2、3或4，

p是整数并且选自1或2，

X₂＝OR₅、NR₁R’₂

R’₃＝H、Me、Et、F

R₄＝H、Me、Et、i-Pr

R₅＝乙酰基、丙酰基、苯甲酰基、苄基羰基

R’₂＝H.HX₃、酰基、乙酰基、丙酰基、苯甲酰基、苄基羰基

X₃＝F、Cl、Br和I

R₆选自H，或者烷基，如例如Me、Et、正丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基，或乙酰基，如例如酰基、丙酰基、苯甲酰基、或CONR₁R₃，或式(II)，或式(VIII)；可替代地R₆是式(III)

X₅选自-H、-COOH、-C(＝O)XR₆、

R₉选自H、Me、Et或O₂CCH₂CH₂COXR₈

R₁₀选自O酰基、NH烷基、NH酰基、或O₂CCH₂CH₂COX₆R₈

X₆是O或NR₈

R₈选自H、烷基、Me、Et、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、乙酰基、酰基、丙酰基、苯甲酰基或式(II)，

R₁₁和R₁₂独立地是相同或不同的，并且选自H、烷基、Me、Et、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、乙酰基、酰基、丙酰基、苯甲酰基、酰基、-CH₂X烷基、-CH₂X酰基，其中X选自O、NR₆或S，

R_c和R_d独立地是CH₂X烷基、CH₂X酰基，其中X选自O、NR₆或S，

R_f、R_g和R_h独立地是不同或相同的，并且选自X酰基、-CH₂X烷基、-CH₂X-酰基和R₉，

其中烷基是例如甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、新戊基、异戊基、己基、异己基、庚基、辛基、壬基或癸基，并且酰基是例如甲酰基、乙酰基、丙酰基、丁酰基、戊酰基、苯甲酰基等，并且其中酰基和烷基可以是被可选取代的，

在A与B之间的虚线键表示可选的键以形成式(I)的环状结构，并且条件是当存在这种环状键时，根据式(I)的化合物选自

其中X₄选自–COOH、-C(＝O)XR₆、

并且其中R_x和R_y独立地选自R₁、R₂、R₆或R’、R”或R”’，条件是R_x和R_y不能都是–H。

优选地，相对于式(VII)，p是1或2，优选1，并且X₅是-H，使得式(VII)是

优选地，相对于式(IX)，R_f、R_g、R_h中的至少一个是-H或烷基，其中烷基是如在本文中定义的。此外，相对于式(IX)，还优选的是Rf、Rg、Rh中的至少一个是-CH₂X酰基，其中酰基是如在本文中定义的。

具体实施方式是

1.一种根据式(I)的化合物，其中化合物是

或者其药用盐，其中虚线键表示A和B之间的可选的键以形成环状结构，

其中，Z选自-CH₂-CH₂-或>CH(CH₃)，其中A是

-O-R，并且其中R是

并且其中B选自-O-R’、-NHR”、-SR”’或-OH；其中R’选自以下式(II)至式(IX)：

其中，R’、R”和R”’独立地是不同或相同的，并且选自以下式(IV-VIII)：

R₁＝H、Me、Et、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、O-酰基、O-烷基、N-酰基、N-烷基、X酰基、CH₂X烷基，

CH₂X-酰基、F、CH₂COOH、CH₂CO₂烷基或者以下式(a)-(f)中的任一种

X＝O、NH、NR₆、S

R₂＝Me、Et、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、C(O)CH₃、C(O)CH₂C(O)CH₃、C(O)CH₂CH(OH)CH₃，

R₃＝R₁

X₁＝CR’₃R’₃、NR₄

n＝1-4，

p＝1-2

X₂＝OR₅、NR₁R’₂

R’₃＝H、Me、Et、F

R₄＝H、Me、Et、i-Pr

R₅＝乙酰基、丙酰基、苯甲酰基、苄基羰基

X₃＝F、Cl、Br和I

R₆＝H、烷基、Me、Et、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、乙酰基、酰基、丙酰基、苯甲酰基，或者式(II)、式(III)或式(VIII)

X₅＝-H、-COOH、-C(＝O)XR₆、

R₉＝H、Me、Et或O₂CCH₂CH₂COXR₈

R₁₀＝O酰基、NH烷基、NH酰基，或O₂CCH₂CH₂COX₆R₈

X₆＝O、NR₈

R₈＝H、烷基、Me、Et、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、乙酰基、酰基、丙酰基、苯甲酰基，或式(II)、式(III)或式(VIII)

R₁₁和R₁₂独立地是H、烷基、Me、Et、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、乙酰基、酰基、丙酰基、苯甲酰基、酰基、-CH₂X烷基、-CH₂X酰基，其中X＝O、NR₆或S

R_c和R_d独立地是CH₂X烷基、CH₂X酰基，其中X＝O、NR₆或S，

其中烷基是例如H、Me、Et、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基，并且其中酰基是例如甲酰基、乙酰基、丙酰基、异丙酰基、丁酰基、叔丁酰基、戊酰基、苯甲酰基等，

其中R_f、Rg和Rh独立地选自X酰基、-CH₂X烷基、-CH₂X-酰基和R₉

烷基选自甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、新戊基、异戊基、己基、异己基、庚基、辛基、壬基或癸基并且酰基选自甲酰基、乙酰基、丙酰基、丁酰基、戊酰基、苯甲酰基、琥珀酰基等，并且其中酰基或烷基可以是可选取代的，条件是当在A和B之间存在环状键时，化合物是

进一步的条件是化合物不是：

其中R₂是Me、Et、i-Pr、t-Bu或环烷基并且R₃是H并且R₁是C₁-C₃烷基

2.根据项目1的化合物，其中，式(II)是如此，R1和R₃中的至少一个是-H，使得式II是：

3.根据项目1的化合物，其中，式(III)是如此，R₄是-H，并且式(III)是

并且X₁是NH

4.根据项目1的化合物，其中，式(VII)是如此，使得p＝2并且X₅是–H，并且式(VII)是

5.根据项目1的化合物，其中，式(IX)是如此，R_f、R_g、R_h中的至少一个是-H或烷基，其中烷基如本文中定义的。

6.根据项目1或项目5的化合物，其中，式(IX)是如此，R_f、R_g、R_h中的至少一个是-CH₂X酰基，其中酰基如本文中定义的。

7.根据项目1-6中任一项的化合物，其中式(I)是

或其药用盐，

其中Z选自-CH₂-CH₂-或>CH(CH₃)并且

其中，A和B独立地选自-OH或-O-R’

其中R’是并且其中A和B不能都是–OH

8.根据项目1-6中任一项的化合物，其中根据式(I)的化合物是

或其药用盐。

其中Z选自-CH₂-CH₂-或>CH(CH₃)并且

其中A和B独立地选自

或-OH并且其中A和B不能都是–OH

9.根据项目1-6中任一项的化合物，其中化合物是

或其药用盐，

其中Z选自–CH₂-CH₂-或>CH(CH₃)并且

其中A和B独立地选自

或者-OH，并且其中A和B不能都是–OH

10.一种根据项目1-9中任一项的化合物，用于在药物中使用。

11.一种根据项目1-9中任一项的化合物，用于在化妆品中使用。

12.一种根据项目1-9中任一项的化合物，用于在以下各项中使用：治疗或预防代谢疾病、或者治疗线粒体功能障碍的疾病或与线粒体功能障碍相关的疾病，治疗或抑制线粒体病症、刺激线粒体能量生产，治疗癌症以及伴随的缺氧、局部缺血、中风、心肌梗塞、急性心绞痛、急性肾损伤、冠状动脉闭塞和心房颤动，或者避免或抵消再灌注损伤。

13.一种用于根据项目12使用的化合物，其中医疗应用是预防或治疗药物诱导的线粒体副作用。

14.一种用于根据项目13使用的化合物，其中预防药物诱导的线粒体副作用涉及药物与复合体I相互作用，如例如二甲双胍-复合体I相互作用。

15.一种根据项目13的化合物，其中线粒体功能障碍的疾病包括，例如线粒体缺陷，如复合体I、II、III或IV缺陷或酶缺陷，如例如丙酮酸脱氢酶缺陷。

16.一种用于根据项目12-15中任一项使用的化合物，其中，线粒体功能障碍的疾病或者与线粒体功能障碍相关的疾病选自阿尔佩斯病(进行性婴儿脑灰质营养不良)、肌萎缩侧索硬化症(ALS)、孤独症、巴特综合征(致死性婴幼儿心肌病)、β-氧化缺陷、生物能代谢缺陷、肉碱-酰基-肉碱缺陷、肉碱缺陷、肌酸缺陷综合征(脑肌酸缺陷综合征(CCDS)包括：胍乙酸甲基转移酶缺陷(GAMT缺陷)，L-精氨酸:甘氨酸脒基转移酶缺陷(AGAT缺陷)，和SLC6A8相关的肌酸转运缺陷(SLC6A8缺陷)、辅酶Q10缺陷复合体I缺陷(NADH脱氢酶(NADH-辅酶Q还原酶)缺陷)、复合体II缺陷(琥珀酸脱氢酶缺陷)、复合体III缺陷(泛醌-细胞色素c氧化还原酶缺陷)、复合体IV缺陷/COX缺陷(细胞色素c氧化酶缺陷是由呼吸链的复合体IV缺陷造成的)、复合体V缺陷(ATP合成酶缺陷)、COX缺陷、CPEO(慢性进行性外侧眼肌麻痹综合征)、CPT I缺陷、CPT II缺陷、弗里德赖希共济失调(FRDA或FA)、戊二酸尿症II型、KSS(克恩-塞尔综合征)、乳酸性酸中毒、LCAD(长链酰基-辅酶A脱氢酶缺陷)、LCHAD、Leigh病或综合征(亚急性坏死性脑脊髓病)、LHON(Leber遗传性视神经病)、勒夫特病、MCAD(中链酰基辅酶A脱氢酶缺陷)、MELAS(线粒体脑肌病乳酸性酸中毒和卒中样发作)、MERRF(肌阵挛性癫痫伴碎红纤维病)、MIRAS(线粒体隐性共济失调综合征)、线粒体细胞病、线粒体DNA缺失、包括脑肌病和脑脊髓病的线粒体脑病、线粒体肌病、MNGIE(肌神经胃肠异常及脑病、NARP(神经病变、共济失调和视网膜色素变性)、与帕金森氏病、阿尔茨海默氏病或亨廷顿氏病有关的神经变性异常、皮尔逊综合征、丙酮酸羧化酶缺陷、丙酮酸脱氢酶缺陷、POLG突变、呼吸链缺陷、SCAD(短链酰基辅酶A脱氢酶缺陷)、SCHAD、VLCAD(非常长链的酰基辅酶A脱氢酶缺陷)。

17.一种用于根据项目16使用的化合物，其中，线粒体功能障碍或者与线粒体功能障碍相关的疾病归因于复合体I功能障碍并且选自Leigh综合征、Leber遗传性视神经病变(LHON)、MELAS(线粒体脑肌病、乳酸性酸中毒和卒中样发作)和MERRF(肌阵挛性癫痫伴碎红纤维病)。

18.一种组合物，包含如根据项目1-9中任一项定义的式(I)的化合物以及一种或多种药学上或化妆品上可接受的赋形剂。

19.一种治疗遭受如在项目16-17中任一项定义的线粒体功能障碍的疾病或者与线粒体功能障碍相关的疾病的受试者的方法，该方法包括向受试者给予有效量的如在项目18中定义的组合物。

20.根据项目19的方法，其中，非肠道地、口服地、局部地(包括颊部的、舌下的或透皮的)、经由医疗器材(例如支架)、通过吸入或经由注射(皮下的或肌肉的)给予组合物。

22.根据项目19-20中任一项的方法，其中，在一段时间内如例如，根据需要每日一次、每日两次或每日3-5次，以单一剂量或多剂量给予组合物。

23.一种根据项目1-9中任一项的化合物，用于治疗或预防乳酸性酸中毒。

24.一种根据项目1-9中任一项的化合物，用于治疗或预防选自乳酸性酸中毒以及与复合体I缺陷、抑制或功能障碍相关的副作用的药物诱导的副作用。

25.一种根据项目1-9中任一项的化合物，用于治疗或预防药物诱导的副作用，该药物诱导的副作用选自乳酸性酸中毒以及与在复合体I上游有氧代谢中的缺陷、抑制或功能障碍(复合体I的间接抑制，其会涵盖限制将NADH供给至复合体I，例如影响克雷布斯循环、糖酵解、β-氧化、丙酮酸代谢以及影响葡萄糖或其他复合体I相关底物的水平的药物的任何药效)相关的副作用。

26.一种药物和根据项目1-9中任一项的化合物的组合，用于治疗和/或预防药物诱导的副作用，该药物诱导的副作用选自i)乳酸性酸中毒，ii)与复合体I缺陷、抑制或功能障碍相关的副作用，以及iii)与在复合体I上游有氧代谢中的缺陷、抑制或功能障碍(复合体I的间接抑制，其会涵盖限制将NADH供给至复合体I，例如影响克雷布斯循环、糖酵解、β-氧化、丙酮酸代谢以及影响葡萄糖或其他复合体I相关底物的水平的药物的任何药效)相关的副作用，其中

i)药物用于治疗药物所适应的疾病，并且

ii)琥珀酸酯前药预防或减轻由药物诱导或可诱导的副作用，其中副作用选自乳酸性酸中毒和与复合体I缺陷、抑制或功能障碍相关的副作用。

27.一种包含药物和根据项目1-9中的任一项的化合物的组合物，其中，药物具有潜在的药物诱导的副作用，该潜在的药物诱导的副作用选自：i)乳酸性酸中毒，ii)与复合体I缺陷、抑制或功能障碍相关的副作用，以及iii)与在复合体I上游有氧代谢中的缺陷、抑制或功能障碍(复合体I的间接抑制，其会涵盖限制将NADH供给至复合体I，例如影响克雷布斯循环、糖酵解、β-氧化、丙酮酸代谢以及甚至影响葡萄糖或其他复合体I相关底物的水平的药物的任何药效)相关的副作用。

28.一种试剂盒，包括

i)第一容器，它包含药物，该药物具有选自以下的潜在的药物诱导的副作用：i)乳酸性酸中毒，ii)与复合体I缺陷、抑制或功能障碍相关的副作用，以及iii)与在复合体I上游有氧代谢中的缺陷、抑制或功能障碍(复合体I的间接抑制，其会涵盖限制将NADH供给至复合体I，例如影响克雷布斯循环、糖酵解、β-氧化、丙酮酸代谢以及甚至影响葡萄糖或其他底物的水平的药物的任何药效)相关的副作用，以及

ii)第二容器，它包含根据项目1-9中任一项的化合物，该化合物具有用于预防或减轻由药物诱导或可诱导的副作用的潜力，其中，副作用选自i)乳酸性酸中毒，ii)与复合体I缺陷、抑制或功能障碍相关的副作用，以及iii)与在复合体I上游有氧代谢中的缺陷、抑制或功能障碍(复合体I的间接抑制，其将具有限制将NADH供给至复合体I，例如影响克雷布斯循环、糖酵解、β-氧化、丙酮酸代谢以及甚至影响葡萄糖或其他底物的水平的药物的任何药效)相关的副作用。

29.一种用于治疗遭受药物诱导的副作用的受试者的方法，该潜在的药物诱导的副作用选自i)乳酸性酸中毒，ii)与复合体I缺陷、抑制或功能障碍相关的副作用，以及iii)与在复合体I上游有氧代谢中的缺陷、抑制或功能障碍(复合体I的间接抑制，其会涵盖限制将NADH供给至复合体I，例如影响克雷布斯循环、糖酵解、β-氧化、丙酮酸代谢以及甚至影响葡萄糖或其他底物的水平的药物的任何药效)相关的副作用，该方法包括向所述受试者给予有效量的根据项目1-9中任一项的化合物。

30.一种用于在遭受用药物治疗的疾病的受试者中预防或减轻药物诱导的副作用的方法，该药物诱导的副作用选自i)乳酸性酸中毒，ii)与复合体I缺陷、抑制或功能障碍相关的副作用，以及iii)与在复合体I上游有氧代谢中的缺陷、抑制或功能障碍(复合体I的间接抑制，其会涵盖限制将NADH供给至复合体I，例如影响克雷布斯循环、糖酵解、β-氧化、丙酮酸代谢以及甚至影响葡萄糖或其他底物的水平的药物的任何药效)相关的副作用，该药物潜在地诱导选自以下的副作用：i)乳酸性酸中毒，ii)与复合体I缺陷、抑制或功能障碍相关的副作用，以及iii)与在复合体I上游有氧代谢中(如在克雷布斯循环的脱氢酶、糖酵解脱氢酶以及脂肪酸代谢中)的缺陷、抑制或功能障碍相关的副作用，

该方法包括在用所述药物治疗之前、期间或之后，向受试者给予有效量的根据项目1-9中任一项的化合物。

31.根据项目29-30中任一项的方法，其中，药物是抗糖尿病的物质。

32.根据项目29-31中任一项的方法，其中，抗糖尿病的物质是二甲双胍。

33.根据项目1-9中任一项的化合物，用于治疗绝对或相对的细胞能量缺乏。

Claims

1.一种根据式(I)的化合物

Z选自-CH₂-CH₂-或>CH(CH₃)，

A和B独立地是不同或相同的并且选自-OR、-O-R’、-NHR”、-SR”’或–OH，A和B都不是–OH，其中R是

R’选自以下式(II)、式(V)或式(IX)：

R’、R”和R”’独立地是不同或相同的并且选自以下式(VII)-式(VIII)：

R₁和R₃独立地是不同或相同的并且选自H、Me、Et、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、O-酰基、O-烷基、N-酰基、N-烷基、X酰基、CH₂X烷基、CH₂CH₂CH₂OC(＝O)CH₂CH₂COX₆R₈或

.

X选自O、NH、NR₆、S，

p是一个整数并且是1或2，

X₅选自-H、-COOH、-C(＝O)XR₆、CONR₁R₃或者下式中的一种

R₉选自H、Me、Et或O₂CCH₂CH₂COXR₈，

R₁₀选自O酰基、NH烷基、NH酰基，或O₂CCH₂CH₂COX₆R₈，

X₆是O或NR₈，并且R₈选自H、烷基、Me、Et、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、乙酰基、酰基、丙酰基、苯甲酰基、或式(II)、或式(VIII)，

R₁₁和R₁₂独立地是相同或不同的并且选自H、烷基、Me、Et、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、乙酰基、酰基、丙酰基、苯甲酰基、酰基、-CH₂X烷基、-CH₂X酰基，其中X选自O、NR₆或S，

R₁₃、R₁₄和R₁₅独立地是相同或不同的并且选自H、Me、Et、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、-COOH、O-酰基、O-烷基、N-酰基、N-烷基、X酰基、CH₂X烷基

R_c和R_d独立地是CH₂X烷基、CH₂X酰基，其中X＝O、NR₆或S，并且烷基是例如H、Me、Et、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基，并且酰基是例如甲酰基、乙酰基、丙酰基、异丙酰基、丁酰基、叔丁酰基、戊酰基、苯甲酰基等，

R_f、Rg和Rh独立地选自X酰基、-CH₂X烷基、-CH₂X-酰基和R₉，

烷基选自甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、新戊基、异戊基、己基、异己基、庚基、辛基、壬基或癸基，并且酰基选自甲酰基、乙酰基、丙酰基、丁酰基、戊酰基、苯甲酰基等，

R₂₀和R₂₁独立地是不同或相同的，并且选自H、低级烷基，即C₁-C₄烷基，或者R₂₀和R₂₁合起来可以形成C₄-C₇环烷基或芳香族基团，其中两者都可以可选地被卤素、羟基或低级烷基取代，或者

R₂₀和R₂₁可以是

或

CH₂X-酰基、F、CH₂COOH、CH₂CO₂烷基，并且

当在A与B之间存在环状键时，所述化合物是

并且酰基和烷基可以被可选地取代，

条件是所述化合物不是以下中的一种

其中R₂是Me、Et、i-Pr、t-Bu或环烷基且R₃是H且R₁是Me、Et、n-Pr和异-Pr，

2.根据权利要求1所述的化合物，其中Z选自-CH₂-CH₂-或>CH(CH₃)，A选自-O-R，其中R是

B选自-O-R’、-NHR”、-SR”’或-OH；其中R’选自以上式(II)、式(V)或式(IX)，R’、R”和R”’独立地是不同或相同的并且选自以上式(VII)或式(VIII)。

3.根据权利要求1或2所述的化合物，其中Z是-CH₂CH₂-且A是-OR。

4.根据前述权利要求中任一项所述的化合物，其中A是-OR，并且B选自-OR’、-NHR”、-SR”’或-OH；并且R’、R’、R”和R”’是以上所描述的。

5.根据前述权利要求中任一项所述的化合物，其中A选自-O-R，其中R是

并且R₁或R₃是CH₂CH₂CH₂OC(＝O)CH₂CH₂COX₆R₈，并且B是–OR’或-OH。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的化合物，其中A是-OR，并且B是-OH或-OR’，并且其中R’选自以上定义的式(VII)或式(VIII)。

7.根据权利要求1-4中任一项所述的化合物，其中A选自-O-R，其中R是

并且R₁或R₃是

并且B是-OR′或-OH。

8.根据前述权利要求中任一项所述的化合物，其中Z是-CH₂CH₂-。

9.根据前述权利要求中任一项所述的化合物，其中Z是-CH₂CH₂-且A是-OR且B是-OH。

10.根据前述权利要求中任一项所述的化合物，其中A是-OR且R是式(II)：

11.根据前述权利要求中任一项所述的化合物，其中，式(VII)是

12.根据前述权利要求中任一项所述的化合物，其中，式(IX)中的R_f、R_g、R_h中的至少一个是-H或烷基，其中烷基是在本文中定义的。

13.根据前述权利要求中任一项所述的化合物，其中A是-OR且R₁或R₃是

或者R₁或R₃是CH2CH2CH2OC(＝O)CH2CH2COX6R8。

14.根据权利要求1-13中任一项所述的化合物，用于在药物中使用。

15.根据权利要求1-13中任一项所述的化合物，用于在化妆品中使用。

16.根据权利要求1-13中任一项所述的化合物，用于在以下各项中使用：治疗或预防代谢疾病、或者治疗线粒体功能障碍的疾病或与线粒体功能障碍相关的疾病，治疗或抑制线粒体病症、刺激线粒体能量生产，治疗癌症以及伴随的缺氧、局部缺血、中风、心肌梗塞、急性心绞痛、急性肾损伤、冠状动脉闭塞和心房颤动，或者避免或抵消再灌注损伤。

17.用于根据权利要求16应用的化合物，其中，医学应用是预防或治疗药物诱导的线粒体副作用。

18.用于根据权利要求17应用的化合物，其中预防药物诱导的线粒体副作用涉及药物与复合体I相互作用，如例如二甲双胍-复合体I相互作用。

19.根据权利要求17所述的化合物，其中线粒体功能障碍的疾病包括，例如线粒体缺陷，如复合体I、II、III或IV缺陷或酶缺陷，如例如丙酮酸脱氢酶缺陷。

20.用于根据权利要求16-19中任一项应用的化合物，其中，所述线粒体功能障碍的疾病或者与线粒体功能障碍相关的疾病选自阿尔佩斯病(进行性婴儿脑灰质营养不良)、肌萎缩侧索硬化症(ALS)、孤独症、巴特综合征(致死性婴幼儿心肌病)、β-氧化缺陷、生物能代谢缺陷、肉碱-酰基-肉碱缺陷、肉碱缺陷、肌酸缺陷综合征(脑肌酸缺陷综合征(CCDS)包括：胍乙酸甲基转移酶缺陷(GAMT缺陷)，L-精氨酸:甘氨酸脒基转移酶缺陷(AGAT缺陷)，和SLC6A8相关的肌酸转运缺陷(SLC6A8缺陷)、辅酶Q10缺陷复合体I缺陷(NADH脱氢酶(NADH-辅酶Q还原酶)缺陷)、复合体II缺陷(琥珀酸脱氢酶缺陷)、复合体III缺陷(泛醌-细胞色素c氧化还原酶缺陷)、复合体IV缺陷/COX缺陷(细胞色素c氧化酶缺陷是由呼吸链的复合体IV缺陷造成的)、复合体V缺陷(ATP合成酶缺陷)、COX缺陷、CPEO(慢性进行性外侧眼肌麻痹综合征)、CPT I缺陷、CPT II缺陷、弗里德赖希共济失调(FRDA或FA)、戊二酸尿症II型、KSS(克恩-塞尔综合征)、乳酸性酸中毒、LCAD(长链酰基-辅酶A脱氢酶缺陷)、LCHAD、Leigh病或综合征(亚急性坏死性脑脊髓病)、LHON(Leber遗传性视神经病)、勒夫特病、MCAD(中链酰基辅酶A脱氢酶缺陷)、MELAS(线粒体脑肌病乳酸性酸中毒和卒中样发作)、MERRF(肌阵挛性癫痫伴碎红纤维病)、MIRAS(线粒体隐性共济失调综合征)、线粒体细胞病、线粒体DNA缺失、包括脑肌病和脑脊髓病的线粒体脑病、线粒体肌病、MNGIE(肌神经胃肠异常及脑病、NARP(神经病变、共济失调和视网膜色素变性)、与帕金森氏病、阿尔茨海默氏病或亨廷顿氏病有关的神经变性异常、皮尔逊综合征、丙酮酸羧化酶缺陷、丙酮酸脱氢酶缺陷、POLG突变、呼吸链缺陷、SCAD(短链酰基辅酶A脱氢酶缺陷)、SCHAD、VLCAD(非常长链的酰基辅酶A脱氢酶缺陷)。

21.用于根据权利要求20应用的化合物，其中，所述线粒体功能障碍或者与线粒体功能障碍相关的疾病归因于复合体I功能障碍并且选自Leigh综合征、Leber遗传性视神经病变(LHON)、MELAS(线粒体脑肌病、乳酸性酸中毒和卒中样发作)和MERRF(肌阵挛性癫痫伴碎红纤维病)。

22.一种组合物，包含根据权利要求1-13中任一项定义的式(I)的化合物以及一种或多种药学上或化妆品上可接受的赋形剂。

23.一种治疗遭受如在权利要求20-21中任一项定义的线粒体功能障碍的疾病或者与线粒体功能障碍相关的疾病的受试者的方法，所述方法包括向所述受试者给予有效量的在权利要求22中定义的组合物。

24.根据权利要求23所述的方法，其中，非肠道地、口服地、局部地(包括颊部的、舌下的或透皮的)、经由医疗器材(例如支架)、通过吸入或经由注射(皮下的或肌肉的)给予所述组合物。

25.根据权利要求23-24中任一项所述的方法，其中，在一段时间内如例如，根据需要每日一次、每日两次或每日3-5次，以单一剂量或多剂量给予所述组合物。

26.根据权利要求1-13中任一项所述的化合物，用于治疗或预防乳酸性酸中毒。

27.根据权利要求1-13中任一项所述的化合物，用于治疗或预防选自乳酸性酸中毒以及与复合体I缺陷、抑制或功能障碍相关的副作用的药物诱导的副作用。

28.根据权利要求1-13中任一项所述的化合物，用于治疗或预防药物诱导的副作用，所述药物诱导的副作用选自乳酸性酸中毒以及与在复合体I上游有氧代谢中的缺陷、抑制或功能障碍(复合体I的间接抑制，其会涵盖限制将NADH供给至复合体I，例如影响克雷布斯循环、糖酵解、β-氧化、丙酮酸代谢以及影响葡萄糖或其他复合体I相关底物的水平的药物的任何药效)相关的副作用。

29.一种药物和根据权利要求1-13中任一项所述的化合物的组合，用于治疗和/或预防药物诱导的副作用，所述药物诱导的副作用选自i)乳酸性酸中毒，ii)与复合体I缺陷、抑制或功能障碍相关的副作用，以及iii)与在复合体I上游有氧代谢中的缺陷、抑制或功能障碍(复合体I的间接抑制，其会涵盖限制将NADH供给至复合体I，例如影响克雷布斯循环、糖酵解、β-氧化、丙酮酸代谢以及影响葡萄糖或其他复合体I相关的底物的水平的药物的任何药效)相关的副作用，其中

i)所述药物用于治疗所述药物适应的疾病，并且

ii)琥珀酸酯前药预防或减轻由所述药物诱导或可诱导的副作用，其中，所述副作用选自乳酸性酸中毒以及与复合体I缺陷、抑制或功能障碍相关的副作用。

30.一种包含药物和根据权利要求1-13中任一项所述的化合物的组合物，其中，所述药物具有选自以下的潜在的药物诱导的副作用：i)乳酸性酸中毒，ii)与复合体I缺陷、抑制或功能障碍相关的副作用，以及iii)与在复合体I上游有氧代谢中的缺陷、抑制或功能障碍(复合体I的间接抑制，其会涵盖限制将NADH供给至复合体I，例如影响克雷布斯循环、糖酵解、β-氧化、丙酮酸代谢以及甚至影响葡萄糖或其他复合体I相关底物的水平的药物的任何药效)相关的副作用。

31.一种试剂盒，包括

i)第一容器，所述第一容器包含具有选自以下的潜在的药物诱导的副作用的药物：i)乳酸性酸中毒，ii)与复合体I缺陷、抑制或功能障碍相关的副作用，以及iii)与在复合体I上游有氧代谢中的缺陷、抑制或功能障碍(复合体I的间接抑制，其会涵盖限制将NADH供给至复合体I，例如影响克雷布斯循环、糖酵解、β-氧化、丙酮酸代谢以及甚至影响葡萄糖或其他底物的水平的药物的任何药效)相关的副作用，以及

ii)第二容器，所述第二容器包含根据权利要求1-13中任一项所述的化合物，所述化合物具有用于预防或减轻由所述药物诱导或可诱导的副作用的潜力，其中，所述副作用选自：i)乳酸性酸中毒，ii)与复合体I缺陷、抑制或功能障碍相关的副作用，以及iii)与在复合体I上游有氧代谢中的缺陷、抑制或功能障碍(复合体I的间接抑制，其会涵盖限制将NADH供给至复合体I，例如影响克雷布斯循环、糖酵解、β-氧化、丙酮酸代谢以及甚至影响葡萄糖或其他底物的水平的药物的任何药效)相关的副作用。

32.一种用于治疗遭受药物诱导的副作用的受试者的方法，所述药物诱导的副作用选自：i)乳酸性酸中毒，ii)与复合体I缺陷、抑制或功能障碍相关的副作用，以及iii)与在复合体I上游有氧代谢中的缺陷、抑制或功能障碍(复合体I的间接抑制，其会涵盖限制将NADH供给至复合体I，例如影响克雷布斯循环、糖酵解、β-氧化、丙酮酸代谢以及甚至影响葡萄糖或其他底物的水平的药物的任何药效)相关的副作用，所述方法包括向所述受试者给予有效量的根据权利要求1-13中任一项所述的化合物。

33.一种用于在受试者中预防或减轻药物诱导的副作用的方法，所述药物诱导的副作用选自：i)乳酸性酸中毒，ii)与复合体I缺陷、抑制或功能障碍相关的副作用，以及iii)与在复合体I上游有氧代谢中的缺陷、抑制或功能障碍(复合体I的间接抑制，其会涵盖限制将NADH供给至复合体I，例如影响克雷布斯循环、糖酵解、β-氧化、丙酮酸代谢以及甚至影响葡萄糖或其他底物的水平的药物的任何药效)相关的副作用，所述受试者遭受用所述药物治疗的疾病，所述药物潜在地诱导选自以下的副作用：i)乳酸性酸中毒，ii)与复合体I缺陷、抑制或功能障碍相关的副作用，以及iii)与在复合体I上游有氧代谢中(如在克雷布斯循环的脱氢酶、糖酵解脱氢酶以及脂肪酸代谢中)的缺陷、抑制或功能障碍相关的副作用，

所述方法包括在用所述药物治疗之前、期间或之后，向所述受试者给予有效量的根据权利要求1-13中任一项所述的化合物。

34.根据权利要求32-33中任一项所述的方法，其中，所述药物是抗糖尿病物质。

35.根据权利要求32-34中任一项所述的方法，其中，所述抗糖尿病物质是二甲双胍。

36.根据权利要求1-13中任一项所述的化合物，用于治疗绝对或相对的细胞能量缺乏。