CN1104244C - 生理学上可接受的钒化合物、盐和配合物的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及生理学上可接受的钒化合物、盐或配合物在制备用于预防性治疗组织的继发性损伤的药物组合物中作为活性成分的用途，所述继发性损伤是由主要周围组织、特别是周围组织的原发性损伤所诱发的，而且是创伤作用的结果。

Description

生理学上可接受的钒化合物、盐和配合物的应用
本发明涉及生理学上可接受的钒化合物、盐或配合物的新治疗用途。更具体而言，本发明涉及生理学上可接受的钒化合物、盐或配合物在制备用于预防性治疗组织的继发性损伤的药物组合物中作为活性成分的用途，所述继发性损伤是由主要周围组织、特别是周围组织的原发性损伤所诱发的，而且是创伤事件的结果。对于本领域技术人员显而易见的是，组织的继发性损伤也可由于已受损伤的组织分泌的毒素而发生，而且所述已受损伤的组织不必位于待预防继发性损伤的组织的直接附近。在本发明的说明书中，术语钒化合物、盐或配合物可互换使用，而且是指包含至少一个钒原子和/或常规氧化态的离子的有机、无机或有机金属化合物，优选为V(II)、V(III)、V(IV)和/或V(V)，所述化合物任选为阳离子或阴离子，并任选是离子对的一个组分。
钒化合物用于治疗目的是已知的。例如，WO 90/12563公开了包含钒化合物作为活性物质的组合物在治愈哺乳动物组织如皮肤以及器官如心脏和脑中的治疗用途，其中钒化合物在选定的浓度范围内长时间地重复给药。具体而言，据称这些组合物能够预防皮肤组织中的皱褶。
根据WO 90/12563的钒化合物起作用的机理尚不清除，这是因为它们可以抑制退化过程-细胞死亡率降低-和/或刺激再生性过程-细胞增殖速率增加，其中净作用是细胞生长超过细胞死亡，最终导致损伤组织的愈合。但是，该专利公开到，钒化合物由于抑制酶促脱磷酸作用而对细胞增殖具有刺激作用，因而诸如表皮生长因子(EGF)、胰岛素和血小板衍生的生长因子等生长因子在较长时间中都是活性的。进一步提示到，钒化合物可促进例如心脏和脑的治愈。但由于心脏和脑是非增殖性组织，如果以上述文献中提出的假设机理为基础，所述治疗是不能成功的，而且本领域技术人员在该文献所公开的内容的基础上不会想到用钒化合物对此等组织进行治疗。在本发明的说明书中，非增殖性组织被理解为在正常情况下几乎不增殖的组织或细胞。更具体而言，非增殖性组织仅能够分化，因此，所述非增殖性组织的直接或原发性损伤，如肝坏死，不会由于使用钒化合物刺激增殖过程而被治愈。例如，肝细胞作为非增殖性组织的一个例子，其在正常情况下的有丝分裂毒性(mitotoxic)指数为约1∶10.000-1∶20.000。尚无证据表明钒化合物对治愈心脏或脑组织有促进作用，因此，WO 90/12563仅被视为公开了钒化合物在增强细胞增殖作用中的应用，该作用事实上仅对增殖性组织如皮肤有效，因而可治愈所述增殖性组织的直接或原发性损伤。未教导可治疗非增殖性组织。
除已知钒化合物具有生长因子和胰岛素模拟性质外，还知道该化合物为Na/K ATP酶抑制剂、游离基清除剂、特别是黄嘌呤-氧化酶在损伤组织如局部缺血性组织、烧伤和其他创伤中产生的超氧化物基团清除剂、以及血管紧张肽II型2受体的抑制剂。
超氧化物基团可在组织中诱导凋亡，因而可预期钒化合物通过清除超氧化物基团作为凋亡抑制剂。另外，Yamada等人(T.Yamada，M.Horiuchi和V.J.Dzau，Procl.Natl.Acad.Sci.U.S.A.93，156-160(1996))披露血管紧张肽II型2受体介导凋亡。所述受体广泛存在于胚胎组织和未成熟的脑中，并介导对血管平滑组织和内皮组织的抗生长作用，其中细胞机理似乎是涉及有丝分裂活化蛋白激酶(MAP激酶)脱磷酸作用的增强。应可以理解的是，在本发明的说明书中，未成熟的脑组织被视未增殖性组织。由体内研究可以得出以下结论：钒酸盐减弱MAP激酶的脱磷酸作用，并因而抑制血管紧张肽II型2受体和防止凋亡。因此，认为是提出了通过应用钒化合物在这些类型的组织中抑制凋亡。但是，没有提供此等应用的体内或体外研究数据，而且没有提到非增殖性组织。
Buerk等人(M.Buerke，T.Murohara，C.Skurk，C.Nuss，K.Tomaselli和A.M.Lefer，Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.92，8031-8035(1995))公开了胰岛素样生长因子(IGF)在预防局部缺血后再灌注(reperfusion)损伤中的应用。由体外研究可以得出以下结论：IGF可预防再灌注后的心肌损伤，而且用IGF进行的预治疗可提供心肌保护。为阐明IGF的这些作用已提出了几种机理，包括在局部缺血性再灌注心肌中的嗜中性累积、抑制多形核白细胞诱导的心肌坏死、以及诱导再灌注诱发的心肌细胞凋亡。但是，其未公开IGF的刺激作用可在体内降低心肌的再灌注损伤，即、非直接性或继发性的损伤。另外，Buerke等人是在冠状动脉内使用IGF，因为如果静脉内给药其将会在非常短的时间内分解。再者，通过重组技术仅可得到使用量的经分离的生长因子如IGF-1、IGF-II和EGF，因而是极其昂贵的。因此，它们在医疗领域中的应用是非常有限的。
Olivetti等人(G.Olivetti，R.Abbi，F.Quaini，J.Kajstura，W.Cheng，J.A.Nitahara，E.Quaini，C.DiLoreto，C.A.Beltrami，S.Krajewski，J.C.Reed和P.Anversa，N.Engl.J.Med.16，1131-1141(1997))披露了在凋亡和坏死的过程中由于局部缺血发生心肌细胞的死亡。未暗示或公开由于局部缺血后再灌注导致的间接或继发性损伤。也未公开钒化合物。
第5,583,242号美国专利公开了钒化合物通过诱导恶性B淋巴细胞中的凋亡而抑制此等细胞的增殖作用的应用。但是，该作用在人T细胞白血病细胞系或人结肠癌细胞中未观察到，由此表明钒化合物并不能在所有种类的细胞中诱导凋亡。也未提到其他细胞类型。因为已知在B细胞数量和心脏或上皮组织的损伤之间没有相关关系，而且B细胞数量在心肌或上皮组织损伤的情况下不会增加，所以该文献没有提示使用钒化合物治疗心肌或上皮组织。
另外，在治疗糖尿病时钒化合物、盐和配合物可用作胰岛素刺激剂，还可用于治疗高血压和肥胖症。已知的胰岛素刺激性钒盐是原钒酸钠(Na3VO4)、硫酸氧钒(VOSO4·(H2O)x)以及钒酸盐和过氧化物的其他反应产物。
第5,520,967号美国专利描述了可有效治疗糖尿病、高血压和肥胖症的多种钒化合物、盐和配合物。在此涉及的化合物、盐和配合物是单质子二齿配位体的钒配合物，其能够螯合钒成为5-或6-元不饱和的含钒环，所述环除钒外还包括至少两个其他的杂原子，而且如果所述环是6元环，则该环包含与钒配位的氧和氮杂原子。形成5元环作为配位体的化合物的例子是α-氨基酸、羟肟酸盐、硫代羟肟酸盐、α-羟基吡啶酮或α-羟基吡喃酮，如麦芽酚或曲酸。形成6元环作为配位体的化合物的例子是经取代或未经取代的2-恶唑啉-2-基苯酚和2-噻唑啉-2-基苯酚。
现已发现，已知的钒化合物、盐和配合物预防健康组织的间接或继发性损伤，其中所述间接或继发性损伤是主要包围健康组织并由创伤导致的直接或原发性组织损伤诱导的。但是，上述现有技术既没有提示也没有教导使用钒化合物预防健康组织的间接或继发性损伤，该损伤是由主要包围健康组织并由创伤导致的直接或原发性组织损伤诱导的。现有技术暗示在一些组织的凋亡之间存在联系，但没有提供通过任何治疗来抑制凋亡的体外或体内数据。其也没有提供治疗任何种类的间接损伤的体外或体内数据。没有提供任何数据说明凋亡对间接损伤起作用。虽然本发明的申请人不希望囿于任何理论，但仍认为健康组织的间接或继发性损伤有可能是由凋亡导致的，所述凋亡是由主要包围所述健康组织的直接或原发性损伤细胞诱导的。因此，本发明涉及生理学上可接受的钒化合物在制备用于预防性治疗继发性组织损伤的药物组合物中作为活性成分的应用，所述继发性损伤是由主要周围组织的原发性组织损伤诱导的，而且是由创伤事件导致的。
通常情况下，增殖性组织的再生是在所述增殖性组织由于变性受损伤时通过增强细胞增殖作用来进行的。另一方面，受损伤的非增殖性组织的再生非常明显是不可能的，这是因为此等组织不能增殖。
再生作用完全独立于损伤病原而发生，无论所述病原是例如局部缺血(梗塞)或创伤。如果损伤是由局部缺血或创伤引起的，则除直接损伤或原发性损伤外，还会发生间接或继发性损伤。间接或继发性损伤发生在主要包围已被直接或原发性损伤伤害的组织的组织中，所述间接或继发性损伤可能是由于涉及被直接或原发性损伤所伤害的组织的细胞凋亡的过程。在许多情况下，该间接损伤大于直接损伤。虽然在增殖性组织中可刺激增殖作用并由此诱发所述组织的再生，但非增殖性组织明显不可能增殖，而且非增殖性组织的损伤是一个不可逆的过程。因此对于患者而言，必须将间接或继发性损伤的影响限制到最小程度，并优选防止其发生。
出人意料的是，在通过单剂量、优选例如通过团块注射液经静脉或者口服给药钒化合物时，可得到非常好的结果。现有技术提到的用各种钒进行的治疗没有涉及此等给药的优点。另外，单剂量可降低长期给药患者的负担，而长期给药则有损于患者的健康状态或者产生更多的不希望的副作用。根据本发明，钒化合物特别优选经静脉给药。
优选的是，如果可能的话在创伤之前给药钒化合物，或者在所述创伤事件发生后立即或很短的时间内给药。如果所述事件涉及例如手术，则可在该手术前合适的时间给药钒化合物。最多在所述事件发生后的2周、优选24小时内给药钒化合物，特别优选在2小时内。优选在创伤事件后应尽可能快地进行治疗。精确的时间取决于患者的状况，而且临床医生可以进行估测。
如果创伤事件是手术，则手术本身可导致组织的直接或原发性损伤，并在正常情况下由此导致主要包围组织的间接或继发性损伤。根据本发明，在手术之前以单剂量剂型向患者给药合适量的钒化合物，例如通常在手术前的几个小时之内，由此可防止所述间接或继发性损伤。另外，如果创伤事件是再灌注后的局部缺血，在该事件发生后尽可能快地以单剂量剂型向患者给药合适量的钒化合物，由此也可防止间接或继发性损伤。但是，即使是24小时后，此等给药仍可防止所述间接或继发性损伤。而且，如果创伤事件是烧伤，即使是在烧伤发生后4-5天给药钒化合物，仍可实现防止间接或继发性损伤的目的。因此，可在创伤事件后1周给药钒化合物，优选在上述期间内，例如在所述事件后24小时、特别是2小时之内。
根据本发明，钒化合物可添加至用于组织或器官移植的介质中或者添加至用于运送待移植的组织和器官的介质中，由此防止由于缺氧/低氧或者生长因子衰竭出现的移植组织或器官的继发性损伤而导致所述组织或器官的细胞死亡。在此情况下，还优选在取出供体器官或组织后尽可能快地添加钒化合物。
根据本发明的优选实施方案，待保护以免受间接或继发性损伤损害的组织是非增殖性组织，特别是心脏、肾、肝、神经或其他已分化的组织。如在本说明书的介绍部分中所阐明的，被直接损害的组织不在本发明的治疗范围内。根据本发明治疗的非增殖性组织特别是心肌或心脏组织。在治疗此等组织时，创伤事件特别是局部缺血后的再灌注。除局部缺血导致的直接或原发性损伤外，也发生再灌注损伤，而且间接或继发性损伤常常高于直接或原发性损伤，这些损伤的比例估计为70∶30。其结果是，防止例如由于局部缺血后的再灌注导致的继发性损伤对于患有例如由于局部缺血导致的原发性损伤的患者具有更重要的意义。
根据本发明治疗的另一个重要的创伤例子是表皮组织的烧伤。已知烧伤、特别是二度或三度烧伤可损害皮肤中的结构，例如深处的血管丛、毛发附器(皮脂腺)和汗腺。以单剂量剂型静脉给药钒化合物、盐和配合物可保护这些结构免受间接或继发性损伤。这些结构是非增殖性组织，而表皮组织是增殖性组织。另外，疤痕收缩可降低至最小程度。令人感兴趣的是，在伤口愈合效果之间观察到了明显的不同，该愈合效果一方面受生长因子或生长因子刺激剂的影响，另一方面防止烧伤诱发的间接或继发性损伤也可影响该效果，而该防止作用不单独受生长因子或生长因子刺激剂的影响。这再一次说明了在介绍部分中对有关现有技术的陈述，即、在涉及刺激生长因子活性的治疗中使用钒。
根据现有技术对烧伤的治疗可产生快速治愈，但是没有一个描述为或者事实上能够防止诸如血管丛、毛发附器(皮脂腺)和汗腺的结构的间接损伤，而且不能防止疤痕的严重收缩。然而，本发明提供的组合物可非常有效地防止此等间接或继发性损伤。
根据本发明，钒化合物优选经静脉或口服给药。用钒化合物、盐或配合物局部治疗烧伤不能防止继发性损伤，可能是由于烧伤组织对钒化合物的非渗透性。
合适的钒盐原则上是所有生理学上可接受的钒盐。此等盐的例子例如是已用作糖尿病患者之胰岛素替代品的盐，包括原钒酸钠和硫酸氧钒。可使用的钒配合物是已知的生理学上可接受的配合物。所述配合物包括氧钒基和钒配合物。可使用的配合物形成单元例如是麦芽醇和曲酸。根据本发明，优选麦芽醇，其产生二(maltolato)氧钒(IV)或相应的二(maltolato)氧钒酸盐。钒和氧钒盐和上述配合物以及其他合适的钒和氧钒盐和配合物描述于第5,583,242和5,620,967号美国专利中。
根据本发明，钒化合物、盐或配合物优选是有机钒化合物，特别是二(maltolato)氧钒(IV)或相应的二(maltolato)氧钒酸盐。
实施例1
在60分钟冠状动脉闭塞(CAO)和180分钟的再灌注之后，在苯巴比妥麻醉的大鼠的心脏中测量危险面积(AR)和阻塞面积(IA)。在正常温度(36.5-37.5℃体温)下，在对照组中IA/AR比值为69±2％(平均值±标准偏差，n＝6)，而在CAO前25分钟用3.3mg/kg体重(i.v.团块，10分钟)的二(maltolato)氧钒(IV)预先治疗的大鼠中为45±3％(n＝6，P＜0.001)。以左心室百分数表示的平均AR在对照组和实验组(分别为42±2％和42±3％)之间没有差异。本实验表明，对照组比实验组形成更多的间接或继发性损伤(IA代表直接和间接损伤，而直接损伤的比例对于两个组都是相同的)，而且二(maltolato)氧钒(IV)可较大程度地防止心肌组织的间接损伤(参见图1和2)。实施例2
选择Yorkshire猪作为实验动物，这是因为在所有动物种类中该家养猪似乎是具有与人皮肤最接近的皮肤特征的一种动物，并因此最适合作为人皮肤的模型。在基础结构中，其在以下方面与人皮肤类似：表皮和真皮的相对厚度，存在表皮嵴，明显的乳头状真皮层和深层的皮下脂肪。与人相比，猪真皮中的弹性纤维含量相对较低，但高于任何其他种类的动物。人和猪表皮及其附器的比较也表明具有共性。对猪表皮增殖速度的研究表明类似于人的速度。角质蛋白是类似的。与啮齿类动物的皮肤不同，猪和人的毛囊形式较为稀疏，其方式为单个毛囊或者两个或三个毛囊为一组。猪不出汗。通过皮肤调节体温在人中较之于猪中更为明显。在猪的皮肤中没有发现汗腺。它没有顶浆分泌腺，但其在体温调节中的作用尚有争论。猪皮肤的血管由三层网络构成：低、中真皮和下表皮的血管。血管的尺寸、取向和分布都惊人地与人皮肤类似，但与人皮肤的不同之处在于，下表皮网络不是非常密。毛囊下部区域中的血管化与人皮肤中的一致。深度皮肤烧伤的愈合根据上述现象也有可能是类似的。通过测量组织含水量，还对猪皮肤的热性质随深度的变化进行了研究。在使用数学模型时，可计算热容量和热传导率，并发现猪皮肤的结果与人皮肤的一致。
猪的上皮形成速度取决于几个因素。在完全厚度的伤口中，上皮形成仅从伤口边缘开始。
在裂开厚度的伤口中，各存活的毛囊对于再表皮化是一个小岛。在6月龄的Yucatan微型猪中，2.2×2.2cm且厚度为0.04cm的伤口在完全再表皮化之前经过了约96小时。表皮化的平均度的SD为±10％。这表明了个体之间的变化性。表皮化的速度取决于年龄，而且相对于体重40kg的猪，体重7kg的猪的表皮化速度更快。
与裂开厚度的伤口的边缘相比，伤口中心的表皮化进程没有差异。
方案1a：在每只动物上形成12个相同的深度烧伤伤口。所使用的动物模型是the Burn Research Institute(Beverwijk，The Netherlands)研制的，并作为所有实验性烧伤伤口研究的标准。该模型已被theUniversity of Amsterdam的动物实验委员会接受。
方案1b：从每头猪上取下6个6mm的烧伤区域作为活体检查，并转移至非烧伤区域上。从每头猪上取下6个6mm的非烧伤区域作为活体检查，并转移至烧伤区域上。(测定间接损伤)动物：猪，Yorkshire白，雌性，+/-30kg
在该研究中，我们观察到在以单剂量静脉给药二(maltolato)氧钒(IV)时，可保护真皮中的结构，如深的血管丛、毛发附器(皮脂腺)和汗腺。疤痕的收缩也明显降低，并观察到快速治愈。

Claims (15)

1、生理学上可接受的钒化合物、盐或配合物在制备用于预防性治疗组织的继发性损伤的药物组合物中作为活性成分的用途，所述继发性损伤是由主要周围组织的原发性损伤所诱发的，而且是创伤事件的结果。
2、如权利要求1所述的用途，其中，所述药物组合物是以单剂量剂型给药。
3、如权利要求1或2所述的用途，其中，所述药物组合物是在所述创伤事件之前或者其后立即和较短的时间内给药。
4、如权利要求3所述的用途，其中，所述药物组合物是在所述创伤事件后1周内给药。
5、如任一前述权利要求所述的用途，其中，所述药物组合物是经静脉或口服给药。
6、如任一前述权利要求所述的用途，其中，所述组织是移植物。
7、如任一前述权利要求所述的用途，其中，所述创伤事件是外科手术。
8、如任一前述权利要求所述的用途，其中，所述组织是非增殖性的组织。
9、如权利要求8所述的用途，其中，所述非增殖性组织是心脏、肾、肝、神经或其他分化组织。
10、如权利要求8或9所述的用途，其中，所述创伤事件是局部缺血。
11、如权利要求1-7之一所述的用途，其中，原发性损伤发生在表皮组织上。
12、如权利要求1-5和11之一所述的用途，其中，所述创伤事件是烧伤。
13、如权利要求12所述的用途，其中，所述组织包括深的血管丛、毛发附器和/或汗腺。
14、如任一前述权利要求所述的用途，其中，所述钒化合物是有机钒化合物。
15、如权利要求14所述的用途，其中，所述钒化合物是二(麦芽醇合)氧钒(IV)或相应的二(麦芽醇合)氧钒酸盐。
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