CN109925302A - 一种使用贝壳杉烷类化合物保护蒽环类抗肿瘤药物心脏毒性的应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种使用小分子化合物保护蒽环类抗肿瘤药物(包括阿霉素、表阿霉素、柔红霉素等)引起的慢性及急性心脏毒性的应用。本发明涉及的贝壳杉烷类化合物具有式(1)所示的结构。本发明在多种模型上，证明了此类化合物中，有多种单体可以降低阿霉素为代表的蒽环类抗肿瘤药物的心脏毒性。因此，本发明可用于临床上使用蒽环类抗肿瘤药物进行化疗时的联合用药，以降低相关心脏毒性的风险。

Description

一种使用贝壳杉烷类化合物保护蒽环类抗肿瘤药物心脏毒性 的应用

技术领域

本发明属于药学领域，涉及一种将贝壳杉烷及其衍生物，用于保护蒽环类抗肿瘤药物心脏毒性的药学用途。

背景技术

蒽环类药物是经典的抗肿瘤化疗药物，但普遍具有严重的心脏毒性，极大的限制了其在临床的广泛应用。其主要包括了阿霉素、表阿霉素、阿克拉霉素、柔红霉素等，其中，阿霉素是主要代表之一。

目前，阿霉素被广泛的用于急性白血病、淋巴瘤、乳腺癌、胃癌等癌症治疗中，尤其对缺乏特效靶向药、或多药耐药性的癌症治疗中尤为重要。其一方面抑制TopII异构酶活性，同时破坏DNA双链结构、阻止DNA的合成及RNA转录，从而引起DNA损伤断裂，干扰细胞周期，最终引起肿瘤细胞死亡。但阿霉素同时也对心肌细胞造成较强的损害，从而引起严重的心脏毒性，并往往导致化疗疗程被迫中断。这种心脏毒性还与阿霉素累计用量相关，严重时会导致严重心力衰竭并死亡。因此，开发新的治疗方法，以降低阿霉素的心脏毒性对于发挥其抗癌作用，提高癌症治疗水平，具有重大临床意义。新的治疗方法包括，开发新型减毒药物，与阿霉素进行联合用药，达到降低心脏毒性，提高阿霉素抗癌作用安全性及疗效的作用。目前，右雷佐生(Dexrazoxane，DXZ)是唯一被批准上市的抗蒽环类化疗药物心脏毒性的心肌保护剂。由于右雷佐生通过阻断Fe³⁺自由基的产生以及抑制拓扑异构酶IIβ活性，所以在临床上，其降低了阿霉素心脏毒性的同时也降低了阿霉素的抗肿瘤药效，甚至可能诱导肿瘤复发。由于上述原因，右雷佐生已退出欧洲市场。因此，针对蒽环类化疗药物，开发新型的，可以联合使用的，降低心脏毒性减毒药物依然是目前临床的重大需求。

已有研究表明，贝壳杉烷类化合物，包括甜菊醇、异甜菊醇，在多种心血管疾病中具有一定的保护作用，包括了增加心肌收缩力，抗心肌缺血，抗冠心病，抗心律失常等。这些疾病的病理学原因包括：心肌供能不足，代谢紊乱，心肌负荷长期过载，伴随有炎症因子浸润，心肌纤维化重构等，最终导致心功能受损衰竭。而以阿霉素为代表的蒽环类抗肿瘤药物的心脏毒性，主要是由于此类化合物本身的细胞毒性，损伤心肌细胞DNA结构，破坏细胞正常 RNA转录，引起细胞凋亡，从而导致心功能受损。因此可见，心肌缺血等疾病的机理与蒽环类化疗药物的心脏毒性并不相同，对前者具有治疗作用并不等同于可以减缓后者的心脏毒性。但贝壳杉烷类化合物对药物导致的心脏毒性是否具保护作用，尚未见报道，尤其针对以蒽环类阿霉素引起的心脏毒性是否具保护作用，也未见报道。

综上所述，临床上尚未有解决蒽环类化疗药物的心脏毒性的成熟方法。贝壳杉烷类化合物具有已知的心肌保护作用，但对蒽环类化疗药物的心脏毒性的防治作用依然未知。本发明在体外细胞水平及体内整体动物水平，通过合理的实验设计及客观的实验分析，首次确定贝壳杉烷类化合物具有明显的保护阿霉素心脏毒性的活性，确定了一个新的药用用途，为未来临床蒽环类化疗药物联合用药提供新的手段及方法。

发明内容

蒽环类化疗药物的临床使用严重受限于其引起的严重心脏毒性，目前临床尚未有成熟的防治方法。针对这一临床难题，本发明在已知生物毒性较低的贝壳杉烷类化合物中，筛选更理想的用于减轻蒽环类化疗药物心脏毒性的合并用药，使其具有更高的药效和较低的毒性，为临床治疗提供更安全有效的方法。

本发明的目的在于，提供一种使用贝壳杉烷类化合物在治疗蒽环类化疗药物引起的心脏毒性中的应用。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的贝壳杉烷类化合物，其可用于制备用于降低蒽环类化疗药物心脏毒性的药物。

前述的贝壳杉烷类化合物于制备降低蒽环类化疗药物心脏毒性的药物中的应用，可用于临床上使用蒽环类化疗药物时的合并用药。

本发明中所述的蒽环类化疗药物，其结构符合结构式(I)。

本发明所述的蒽环类化疗药物，包括阿霉素、表阿霉素、阿克拉霉素、柔红霉素等。

本发明所述的贝壳杉烷类化合物，具有式(II)所述结构。

其中，R1：氢原子、羟基或烷氧基；

R2：羧基、羧酸盐、酰基卤、醛基、羟甲基、能水解生成羧基的酯基、酰胺、酰基或醚；

R3、R4、R5、R6：氢原子、羟基、羟甲基、能水解生成羟甲基的酯基或烷氧基甲基；

R7：甲基、羟甲基、能水解生成羟甲基的酯基或烷氧基甲基；

R8：氢原子、羧基、羟基、羟甲基、能水解生成羟甲基的酯基或烷氧基甲基；

R9：羟基、羟甲基、羰基、亚甲基或氧原子

本发明所述的贝壳杉烷类化合物，代表有化合物A及化合物B，其结构如式(III)，式(IV) 所述。

天然甜菊苷酸解后可以得到化合物A。化合物B是甜菊糖的糖苷配基，甜菊糖是化合物 B的苷类。化合物A和B是同分异构体。化合物B可通过甜菊糖水解、氧化得到，或通过动物肠道细菌催化反应得到。

化合物A的分子式为C20H30O3，化学名称为(4α，8β，13β)-13-methyl-16-oxo-17-norkauran-18-oic acid。化合物A也被称为ent-16-ketobeyran-18-oic acid，或异甜菊醇。该化合物是含有贝壳杉烷结构的四环二萜类化合物，其中，不对称碳原子的绝对构型为：(4R，5S，8R，9R，10s、13s)，碳13位上为甲基取代基，碳16上为羰基，碳18位上为羧基(Rodrigues et al.,1988)。

化合物B的分子式为C20H30O3，化学名称为ent-13-hyrdoxykaur-16-en-18-oicacid，它也被称为甜菊醇。该化合物也是含有贝壳杉烷结构的四环二萜类化合物。其中，手性碳原子的绝对构型为(4R,5S,8R,9R,10S,13S)，碳13上连接羟基，与碳16相邻的双键连接亚甲基，碳18连接羧基。

化合物A或B在碳18位上也可以羧酸盐的形式存在，其中羧酸盐是钠和碱性金属或氯化物和卤素。化合物A和B都是含有贝壳杉烷结构的贝壳杉烷类化合物。化合物A是本发明的优选化合物。本发明公开了化合物A对由蒽环类化疗药物阿霉素引起的心脏毒性的保护作用。可以推断，结构式(I)的所有其它化合物也具有与A化合物相同的治疗效果。据报道，化合物B在体外一定条件下会致突变。因此，与化合物B相比，化合物A更适合作为治疗药物。

前述的贝壳杉烷类化合物，还包括其在药学上可接受的盐，包括钠盐、盐酸盐、羧酸盐。

前述的药学上可接受的盐，还包括常规药学上可接受的无机或有机酸，例如：硫酸氢盐，磷酸二氢盐，甲磺酸盐，溴化物，甲基硫酸盐，乙酸盐，草酸盐，马来酸盐，富马酸盐，琥珀酸盐，2-萘磺酸盐，葡糖酸盐，柠檬酸盐，酒石酸盐，乳酸盐，丙酮酸羟乙基磺酸盐，苯磺酸盐或对甲苯磺酸盐。

前述的贝壳杉烷类化合物，其所应用于制备的药物的剂型包括片剂、胶囊、颗粒、注射剂、栓剂、膏剂以及经口服、注射或体内植入型控缓释剂型、通过介入性导管给药的相应剂型。

为验证前述贝壳杉烷类化合物对蒽环类化疗药物心脏毒性的保护作用，本发明在多种模型上对优选化合物A保护阿霉素的心脏毒性作用进行评价，包括：1)H9C2大鼠心肌细胞系； 2)Tg[myl7:GFP]斑马鱼系；3)C57BL/6J小鼠。

具体的，为增加化合物A的溶解度，本发明使用的化合物A是化合物A的钠盐。

本发明证明了，化合物A可以保护阿霉素引起的心脏毒性，具体表现在：1)提高H9C2 细胞活力；2)提高斑马鱼胚胎存活率，并改善心脏畸形结构，提高心脏收缩分数；3)改善小鼠心脏功能，提高收缩分数、射血分数、心输出量及每搏输出量。

以上是本发明整体的介绍。为了更好地说明本发明的方法和技术，以下将给出实施案例，以便可以由本领域技术人员执行。

在以下实施例中详细提供了本发明的方法和实施方式。

附图说明

图1化合物A对DOX诱导的H9C2心肌细胞细胞毒性的抑制作用。A.Dox处理的H9C2细胞活力B.Dox联合化合物A处理的H9C2细胞活力；***P＜0.001，与Control组比较；###P ＜0.001，与Dox组比较。

图2不同浓度DOX对斑马鱼胚胎存活率的影响。*P＜0.05，**P＜0.01，与Control组比较。

图3化合物A对Dox诱导的斑马鱼胚胎整体毒性的保护作用.A.72hpf胚胎；B.72hpf胚胎 (gfp)；C.心室收缩分数；D.心率；E.静脉窦-动脉球间距；F.体长；***P＜0.001，与Control 组比较；#P＜0.05，##P＜0.01，###P＜0.001，与Dox组比较。

图4化合物A对Dox诱导的小鼠心脏毒性的保护作用.A.实验流程；B.体重；C.超声结果； D.射血分数；E.收缩分数；F.心率；F.心输出量；***P＜0.001，与Control组比较；#P＜0.05， ##P＜0.01，###P＜0.001，与Dox组比较。

具体实施方式

案例1：化合物A在H9C2细胞系上，保护阿霉素引起的细胞毒性

实验结果见图1。

使用CCK-8法测定细胞活力。由梯度浓度的DOX处理细胞24h，得到如图1A所示的细胞活力曲线图。由此可知，DOX呈现剂量依赖性地降低H9C2细胞活力，0、2.5、5.0、7.5、10.0、12.5μmol/LDOX处理后细胞活力分别为(100±5.78)％、(84.11±2.96)％、(70.77 ±2.82)％、(65.80±3.12)％、(60.63±2.47)％、(58.10±3.90)％。联合使用化合物A处理时，选用12.5μmol/LDOX处理细胞，同时联合不同浓度(10、15、20、25、μmol/L)的化合物A分别处理细胞24h，CCK-8测定细胞活力，结果如图1B所示。化合物A能显著缓解DOX的心肌细胞毒性，使细胞存活率升高，其中20μmol/L作用最明显。

案例2：化合物A在Tg[myl7:GFP]斑马鱼系上，提高斑马鱼胚胎的存活率

实验结果见图2。

24hpf的胚胎经不同浓度的DOX处理72h后，其存活率和半数致死浓度(LC50)如图2所示。该结果表明，胚胎存活率随着DOX浓度的增加而降低，呈现出明显的浓度依赖性。 DOX对胚胎的半数致死浓度(LC50)为51.56μmol/L(42.49～62.58μmol/L)，。在联合化合物A处理后，其存活率如图2(黑色曲线)所示。胚胎存活率显著提高，此时半数致死浓度(LC50)为66.42μmol/L(52.04～84.79μmol/L)，与DOX组比较具有显著差异(P＜0.01)。

案例3：化合物A在Tg[myl7:GFP]斑马鱼系上，降低阿霉素的心脏毒性

实验结果见图3。

胚胎在暴露于DOX(30μM)后，心脏结构线性化，静脉窦-动脉球(SV-BA)间距明增加(图3A-B)，心室缩短分数(FS)、心率和体长显著降低(图3C-F)。与对照相比，单独的化合物A(75μM)处理，未引起心脏形态或功能的任何显着变化。DOX(30μM)联合化合物A(75μM)处理组，静脉窦-动脉球(SV-BA)间距减小，与DOX组有显著性差异(P＜ 0.05)。同时，心室缩短分数(FS)、心率和体长与DOX组均有显著性改善(P＜0.01(图3C-F)。

案例4：化合物A在Tg[myl7:GFP]小鼠中，降低阿霉素的心脏毒性

实验结果见图4。

8周龄C57小鼠接受阿霉素处理后，体重在一周内明显降低(图4B)。超声结果显示，阿霉素的心脏毒性显著降低小鼠射血分数，缩短分数，心率及心输出量。化合物A联用组与阿霉素单独使用组相比，化合物A明显改善了小鼠的射血分数，缩短分数，心率及心输出量，降低了阿霉素的心脏毒性(图4D-G)。

Claims (10)

1.贝壳杉烷类化合物及其药学上可接受的盐在制备治疗和预防蒽环类抗肿瘤药物引起的心脏毒性的药物中的应用。

2.权利要求1中所述的贝壳杉烷类化合物，其特征在于具有式(II)所述结构。

其中，R1：氢原子、羟基或烷氧基；

R2：羧基、羧酸盐、酰基卤、醛基、羟甲基、能水解生成羧基的酯基、酰胺、酰基或醚；

R3、R4、R5、R6：氢原子、羟基、羟甲基、能水解生成羟甲基的酯基或烷氧基甲基；

R7：甲基、羟甲基、能水解生成羟甲基的酯基或烷氧基甲基；

R8：氢原子、羧基、羟基、羟甲基、能水解生成羟甲基的酯基或烷氧基甲基；

R9：羟基、羟甲基、羰基、亚甲基或氧原子。.

3.权利要求2中所述的化合物，其代表化合物包括式(III)及式(IV)

4.权利要求2中所述的化合物，还包括其在药学上可接受的盐，包括钠盐、盐酸盐、羧酸盐。

5.权力要求2中所述的化合物，还包括常规药学上可接受的无机或有机酸，例如：硫酸氢盐，磷酸二氢盐，甲磺酸盐，溴化物，甲基硫酸盐，乙酸盐，草酸盐，马来酸盐，富马酸盐，琥珀酸盐，2-萘磺酸盐，葡糖酸盐，柠檬酸盐，酒石酸盐，乳酸盐，丙酮酸羟乙基磺酸盐，苯磺酸盐或对甲苯磺酸盐。

6.权利要求1中所述的蒽环类抗肿瘤药物，其特征在于具有式(I)所述结构。

7.权利要求6中所述的蒽环类抗肿瘤药物包括阿霉素、表阿霉素、阿克拉霉素、柔红霉素。

8.权利要求1中所述的心脏毒性，包括心肌肥大，心肌炎，心力衰竭，急性、慢性心肌梗死，窦性、房性和室性心律不齐。

9.权利要求1中所述的药物，包括片剂、胶囊、颗粒、注射剂、吸入剂、栓剂、膏剂以及经口服、肺部吸入、注射或体内植入型控缓释剂型、通过介入性导管给药的相应剂型。

10.权利要求1中所述的药物应用，包括使用含有贝壳杉烷类药物(1％-99％)和使用含有蒽环类药物(1％-99％)的复方组合。