CN110809473A - 用于预防或治疗骨相关疾病的药物组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于预防或治疗骨相关疾病的药物组合物;其促进前成骨细胞分化为成骨细胞以诱导产生矿化结节,并且在同时抑制骨髓细胞分化为破骨细胞和抑制破骨细胞的功能,从而有效控制骨内稳态并在预防或治疗骨相关疾病中十分有用。此外,本发明还涉及一种用于预防或治疗更年期疾病(尤其是更年期骨疾病)的药物组合物;其中所述药物组合物提升海绵状骨体积和促进前成骨细胞的分化为成骨细胞以诱导产生矿化结节,并同时抑制骨髓细胞分化为破骨细胞抑制和破骨细胞的功能,从而有效控制骨内稳态并在预防或治疗骨相关疾病中十分有用。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种用于预防或治疗骨相关疾病的药物组合物。
【背景技术】
骨质疏松症是一种典型的骨相关的疾病,是由骨吸收的破骨细胞和形成骨骼的成骨细胞之间的骨稳态调节不平衡引起的疾病,并且是指以可能导致骨折的风险增加的骨骼强度减弱为特征的骨骼疾病(由美国国立卫生研究院(NIH)定义,2000年)。
骨稳态的调节失衡可能由于衰老、全身性疾病、更年期等引起的,并且对应于骨密度降低、骨组织的微结构退化的全身性疾病,从而导致骨折风险增加。换句话说,在旧骨破坏与新骨形成之间保持平衡时,骨密度被维持。但是,由于衰老、更年期等原因,新骨的替换不能顺利完成,则骨会变得疏松。由于该过程反复发生,骨骼变薄,从而导致骨断裂或骨折的风险增加。
尤其是,更年期是指由于卵巢功能下降而不再发生排卵和产生雌性激素的现象。众所周知,更年期是随着年龄的增长而在40岁以后发生的现象;然而,即使在40岁以下的年轻女性中,早期更年期也有增加的趋势。切除卵巢的女性更容易患上与更年期相关的疾病。卵巢功能下降引起下丘脑-垂体-卵巢性腺轴功能失调导致身体和精神方面的变化,例如性激素、脂质和心血管代谢、骨骼代谢和记忆力的变化。更年期女性由于荷尔蒙失调、钙缺乏和体内氧化应激增加而具有多种疾病的风险。换句话说,更年期的雌激素变化会显著增加诸如冠状动脉疾病、骨质疏松症和阿尔茨海默氏病等疾病的发生率。特别是,更年期后雌激素的减少会导致快速骨质流失。因此,为了改善更年期女性的身心健康及其生活质量,需要开发可以改善更年期症状的治疗剂,并且已经开发诸如激素替代疗法和非甾体类药剂的药物来改善这种更年期疾病。然而,大多数已知的这些药物具有副作用,例如头痛和体重增加。特别地,即使在雌激素替代疗法的情况下,由于激素被人为地施用到体内,因此不仅对其产生排斥反应,而且还增加了子宫出血、中风、心脏病发作、乳腺癌和子宫癌的风险(Swaran L等人,产科学&妇科学(Obstetrics&Gynecology),91,678-684,1998)。因此,需要开发一种用于更年期疾病的新治疗剂,其具有优异的效果,可以缓解更年期疾病的症状而不会产生不良影响。
骨质疏松症是一种维持正常活动所需的骨量(即骨密度)降低的疾病,例如由于骨钙含量降低,因此即使轻微的撞击也容易引起骨折。骨质疏松之前的状态称为骨质减少,这是指直到骨厚度等逐渐变薄和变轻而产生孔洞为止的状态。另外,骨软化症是指在维生素D缺乏的情况下或在有大量钙排泄的肾脏疾病的情况下,钙不与骨混合并因此在形成软骨的阶段中骨弯曲的病况。另外,骨萎缩是指由骨骼的退行性减少(也就是已经完成的骨组织的骨量减少)引起的病况。
由于人体中的骨量是通过调节成由骨细胞和破骨细胞之间的平衡而实现的骨稳态来维持的,因此开发一种针对在这些细胞中起重要作用的分子的治疗剂是很重要的。就是说,在形成骨的成骨细胞的活性降低而吸收骨的破骨细胞的活性增加的情况下,骨的破坏被促进,导致诸如骨质疏松症(其中骨变薄并且容易断裂)的疾病;因此,可调节成骨细胞和破骨细胞活性的蛋白质作被研究作为骨疾病的治疗剂(Gregory R.Mundy,骨与矿物质代谢杂志(Journal of Bone and Mineral Metabolism)(1996)14:59-64;Chad Deal,自然临床实践风湿病学(nature clinical practice RHEUMATOLOGY)(2009)),第5卷第1期;Kalervo Vaananen,先进药物输送评论(Advanced Drug Delivery Reviews)57(2005)959-971)。但是,除甲状旁腺激素外,目前治疗骨质疏松的可用的药物主要是抑制破骨细胞活性的药物,因此迫切需要开发靶向成骨细胞的药物。
与此同时,胆固醇硫酸酯(对应于甾醇硫酸酯)是构成细胞膜的组成之一,并且以高浓度存在于血液、皮肤等中。然而,到目前为止,对于胆固醇硫酸酯,只有部分与免疫功能和分化为皮肤细胞有关功能被鉴定出来,而有关其体内作用还没有明确报道。
【发明详述】
【技术问题】
为了解决上述常见问题而提出了本发明,并提供了一种用于预防或治疗骨相关疾病的药物组合物或食品组合物,所述的组合物包括作为活性成分的甾醇硫酸酯(sterolsulphate)。
出于本发明为了预防或治疗骨相关疾病的目的,提出了一种用于进一步补充硫酸甾醇或用于抑制甾醇硫酸酯分解的方法,从而使得体内维持高甾醇硫酸酯浓度。对于用于进一步补充甾醇硫酸酯的方法,提供了本发明的式1化合物([(3S,8S,9S,10R,13R,14S,17R)-10,13-二甲基-17-[(2R)-6-甲基庚烷-2-基]-2,3,4,7,8,9,11,12,14,15,16,17-十二氢-1H-环戊烯[a]菲-3-基]硫酸氢酯)。对于用于抑制甾醇硫酸酯分解的方法,提供了本发明的式2化合物(6-氧代-6,7,8,9,10,11-六氢环庚[c]色烯(chromen)-3-基氨基磺酸酯)
然而,由本发明要解决的技术问题不限于上述问题,并且本领域技术人员将从以下描述中清楚地理解未提及的其它问题。。
【技术方案】
在下文中,本文描述的各种实施例参考附图进行描述。在下面的描述中,为了完全理解本发明,阐述了各种具体细节,例如具体构造、组成、和方法。然而,可以在没有一个或多个这些具体细节的情况下或与其它已知方法和构造相结合地实现某些实施例。在其它情况下,没有特别详细地描述已知的方法和制备技术,以免不必要地使本发明晦涩难懂。在整个说明书中,对“一个实施例”或“一个实施方式”的引用是指与该实施例相联系描述的特定特征、构造、组成或特性包括在本发明的一个或多个实施例中。因此,贯穿本说明书中各处的“一个实施例”或“一个实施方式”中的情况不一定代表本发明的相同实施例。另外,在一个或多个实施方式中,可以以任何合适的方式组合特定的特征、构造、组成或特性。
考虑到尚无关于同时发挥增加由成骨细胞引起的骨形成并抑制由破骨细胞引起的骨吸收作用的药物的报道的事实,本发明人对这种化合物进行了反复研究。结果,本发明人发现了甾醇硫酸酯(尤其是[(3S,8S,9S,10R,13R,14S,17R)-10,13-二甲基-17-[(2R)-6-甲基庚烷-2-基]-2,3,4,7,8,9,11,12,14,15,16,17-十二氢-1H-环戊烯[a]菲-3-基]硫酸氢酯)通过调节骨内稳态的方法表现出对治疗和预防骨相关疾病的显著的效果,并因此完成了本发明。
在本发明的一个实施方式中,提供了一种用于预防或治疗骨相关疾病的药物组合物,其包括作为活性成分的甾醇硫酸酯。
在本发明中,甾醇(sterol)是甾体醇(steroid alcohol)的缩写,并且是指甾体化合物的有机分子。据报道,甾醇可存在于大多数植物、动物和真菌中,并且可在真核生物中发挥重要的生理功能,例如构成动物细胞的膜或影响其流动性,并起次级信号转导物的作用。出于本发明的目的,所述甾醇可包括:菜油甾醇的硫酸酯(其是植物固醇)、谷甾醇、豆甾醇,和胆固醇(其为动物固醇)。所述甾醇硫酸酯(sterol sulphate)优选地是胆固醇硫酸酯,其可以是,但不限于[(3S,8S,9S,10R,13R,14S,17R)-10,13-二甲基-17-[(2R)-6-甲基庚烷-2-基]-2,3,4,7,8,9,11,12,14,15,16,17-十二氢-1H-环戊烯[a]菲-3-基]硫酸氢酯,由式1所示:
[式1]
在本发明的另一个实施方式中,提供了一种用于预防或治疗骨相关疾病的药物组合物,包括作为活性成分的[(3S,8S,9S,10R,13R,14S,17R)-10,13-二甲基-17-[(2R)-6-甲基庚烷-2-基]-2,3,4,7,8,9,11,12,14,15,16,17-十二氢-1H-环戊烯[a]菲-3-基]硫酸氢酯。
此处,在本发明中,由式1所示的化合物以与脱氢表雄酮硫酸酯(DHEAS)(其为在人体中循环的甾醇硫酸酯)相同的浓度存在;所述化合物是构成细胞膜的成分并可保护红细胞免受渗透裂解,是调节精子受体的成分,以及还调节与细胞信号转导、血液凝固、纤维蛋白溶解和表皮细胞粘附相关的活性(脂质研究杂志(J Lipid Res)2003年7月;44(7):1268-78)。
在本发明中,所述骨相关疾病可以是由在体内起产生骨作用的成骨细胞和在体内起破坏骨作用的破骨细胞之间在活性方面失调而引起的。
在本发明中,破骨细胞是大的多核细胞,它们破坏或再吸收骨生长过程中不必要的骨组织。成熟的破骨细胞是多核细胞,起源自造血干细胞并由其分化形成。此外,从间充质干细胞分化的成骨细胞可以存活约34个月并在活化的破骨细胞分解旧骨的部位形成新骨。通过许多成骨细胞形成骨基质并使该基质矿化的过程来完成骨形成。在这种骨形成完成后,约有70%或更多的成骨细胞死亡,其中一些通过分化为骨细胞和骨衬细胞而存活。然而,在这种稳态持续不平衡的情况下,可能会发生与骨相关的疾病。
因此,出于本发明的目的,与先前报道的用于骨相关疾病的药物组合物不同,包括作为活性成分的甾醇硫酸酯的药物组合物能够同时起到促进分化成骨细胞和抑制分化成破骨细胞的作用及其功能。因此,这种药物组合物在治疗骨相关疾病方面更有效。
特别地,在本发明中,所述骨相关疾病可以为选自下组的至少一种:骨质疏松症、骨软化症、骨质减少、骨萎缩、纤维异常增生(fibrous dysplasia)、佩吉特(Paget's)氏病、高钙血症、骨肿瘤性破坏(neoplastic destruction of bone)、癌症相关的骨吸收疾病、骨折、骨溶解、骨关节炎和类风湿性关节炎。
这里,在本发明中,所述骨质疏松症可以是选自下组中的至少一种:因衰老而引起的原发性骨质疏松症、因更年期(menopause)引起的原发性骨质疏松症、由于卵巢切除引起的原发性骨质疏松症,和由于睾丸切除引起的原发性骨质疏松。此外,所述骨质疏松症可以是选自下组中的至少一种:糖皮质激素引起的骨质疏松症、甲状腺功能亢进相关的骨质疏松症、固位性骨质疏松症(fixation-induced osteoporosis)、肝素引起的骨质疏松症、免疫抑制引起的骨质疏松症、肾机能不全引起的骨质疏松症、炎性骨质疏松症、库兴氏(Cushing's)综合征引起的骨质疏松症、风湿性骨质疏松症,和雌激素合成抑制剂引起的骨质疏松症。
此外,本发明提供了一种用于预防或治疗更年期疾病的药物组合物,其包括作为活性成分的式2所示的化合物。
[式2]
在本发明的一个实施方案中,式2化合物是6-氧代-6,7,8,9,10,11-六氢环庚[c]色烯-3-基氨基磺酸酯,其为甾醇硫酸酯酶(steroid sulfatase,STS)抑制剂中的一种。该化合物抑制胆固醇硫酸酯(甾醇硫酸酯,其为甾醇硫酸酯酶的底物)转化为胆固醇,由此提升血液中胆固醇硫酸酯的浓度。因此,这种化合物可有效用于预防、改善和治疗更年期相关的疾病。其他甾醇硫酸酯酶抑制剂包括:AHBS(C6H7NO4S)、达那唑(Danazol)(C22H27NO2)、EMATE(C18H23NO4S)、依咯斯塔(Irosustat)(C14H15NO5S)、KW-2581(C25H36N2O4S)、黄体酮(C21H30O2)、SR-16157(C28H46N2O4S)、STX213(C28H46N2O4S)和STX681(C16H13BrN6O3S)等。任何物质可没有限制地被包括,只要该物质能够抑制甾醇硫酸酯酶即可。
与此同时,胆固醇硫酸酯是构成细胞膜的组成之一,并且以高浓度存在于血液、皮肤等中。然而,到目前为止,对于胆固醇硫酸酯,仅鉴定了其一些与免疫功能和皮肤细胞分化有关功能。
在本发明的一个实施方式中,所述更年期疾病是更年期骨疾病,和所述骨疾病可以是选自下组中的至少一种:更年期引起的I型骨质疏松、卵巢切除引起的I型骨质疏松、椎管狭窄、脊柱压缩性骨折、和骨关节炎。
特别地,骨质疏松症是一种典型的与骨相关的疾病,并且是由于形成骨的成骨细胞与吸收骨的破骨细胞之间的骨稳态调节失衡而导致骨密度降低的疾病;骨质疏松症是一种以骨强度减弱(其可能导致骨折的风险增加)为特征的骨疾病。
通常,骨稳态的调节失衡可能由于衰老、全身性疾病、更年期等而引起,并且对应于骨密度降低和骨组织的微结构退化而导致骨折风险增加的全身性疾病。换句话说,在旧骨破坏与新骨形成之间保持平衡时,骨密度被维持。但是,在由于各种原因而不能顺利地获得新骨替换的情况下,骨骼变松。由于该过程反复发生,骨骼变薄,从而导致骨断裂或骨折的风险增加。
根据美国骨科医师学会,骨质疏松症根据病因分为原发性骨质疏松症,其在没有其他可能引起骨质疏松症的全身性疾病的成人中发生,和与其他明显的病因性疾病有关的继发性骨质疏松症。原发性骨质疏松症被进一步分为更年期后骨质疏松症(I型骨质疏松症)、与年龄相关的骨质疏松症或老年性骨质疏松症(II型骨质疏松症)、特发性骨质疏松症等(美国骨科医师学会“成人骨质疏松症/骨骼健康是国家公共卫生的重点(steoporosis/Bone health in adults as a national public health priority)”立场声明1113(2015))。
特别是,由于更年期早,即使在40岁以下的年轻女性患者中也可能发生I型骨质疏松症;并且在发生这种更年期早的情况下,这些患者的骨密度相比于与50岁后正常更年期的患者明显降低(Shuster,Lynne T.等人,“过早更年期或早期更年期:长期健康后果(Premature menopause or early menopause:long-term health consequences)”更年期(Maturitas)65.2(2010):161-166)。
在本发明的一个实施方式中,根据本发明的组合物可以提升小梁骨的体积。小梁骨是指具有海绵状蜂窝状结构并构成骨内层的组织。
特别地,在I型骨质疏松症中,由于更年期后诸如雌激素和雄激素等激素的减少、骨转换增加,和骨吸收超过骨形成,导致骨密度降低。I型骨质疏松症的特征在于在小梁骨中观察到比在皮质骨中相对更大的损失。相反,在男性和女性中,II型骨质疏松症与随着年龄的增长而骨密度逐渐降低有关,并且其主要原因是用于骨形成的干细胞减少。II型骨质疏松症的特征在于主要在皮质骨中观察到损失(Dobbs,Matthew B.,Joseph Buckwalter和Charles Saltzman的“骨质疏松症:整形外科医师的作用日益增加(Osteoporosis:theincreasing role of the orthopaedist)”爱荷华州整形外科杂志(The Iowaorthopaedic journal)19(1999):43)。
在一个实施方式中,根据本发明的药物组合物提供一种用于预防或治疗更年期疾病的药物组合物,其中所述药物组合物促进前成骨细胞(preosteoblast cells)向成骨细胞分化。
此外,在本发明的一个实施方式中,根据本发明的药物组合物提供了一种用于预防或治疗更年期疾病的药物组合物,其中所述药物组合物抑制骨髓细胞分化为破骨细胞。
在本发明中,与更年期骨相关疾病可以由在体内起产生骨作用的成骨细胞和在体内起破坏骨作用的破骨细胞之间的在活性方面失调而引起的。
在本发明中,破骨细胞是大的多核细胞,它们破坏或再吸收骨生长过程中不必要的骨组织。成熟的破骨细胞是多核细胞,起源自造血干细胞并由其分化形成。此外,从间充质干细胞分化的成骨细胞可以存活约34个月并在活化的破骨细胞分解旧骨的部位形成新骨。通过许多成骨细胞形成骨基质并使该基质矿化的过程来完成骨形成。在这种骨形成完成后,约有70%或更多的成骨细胞死亡,其中一些通过分化为骨细胞和骨衬细胞而存活。然而,在这种稳态持续不平衡的情况下,可能会发生与骨相关的疾病。
根据本发明的药物组合物不仅可以增加小梁骨的体积,而且可以同时起到促进分化为成骨细胞和抑制分化为破骨细胞的作用及其功能。因此,这种药物组合物在更年期疾病,尤其是更年期骨疾病方面,的治疗中更有效。
同时,在本发明中,“预防”可包括但不限于使用本发明的药物组合物来阻断由骨相关疾病引起的症状、阻断由更年期疾病引起的症状,或抑制或延迟症状的任何行为。
另外,在本发明中,“治疗”可包括但不限于使用本发明的药物组合物来改善或有益地改变由骨相关疾病引起的症状或由更年期疾病引起的症状的任何行为。
在本发明中,药物组合物可以为胶囊、片剂、颗粒剂、注射剂、软膏剂、粉末或饮料的形式,和药物组合物可以是针对人。
在本发明中,药物组合物可以按照常规方法配制成诸如散剂、颗粒剂、胶囊剂、片剂和水性混悬剂的口服制剂、外用制剂、栓剂和无菌注射溶液剂并使用。然而,所述药物组合物不限于此。本发明的药物组合物还可包括药学上可接受的载体。作为药学上可接受的载体,粘合剂、助流剂、崩解剂、赋形剂、增溶剂、分散剂、稳定剂、助悬剂、颜料、香味剂(fragrance)等可用于口服使用;缓冲剂、防腐剂、镇痛剂、增溶剂、等渗剂、稳定剂等可用于注射用的混合物;基质、赋形剂、润滑剂、防腐剂等可以用于局部施用。本发明的药物组合物的制剂可通过将其与如上所述的药学上可接受的载体混合而以各种方式制备。例如,对于口服施用,所述药物组合物可被配制成片剂、药片(troches)、胶囊、酏剂、悬浮剂、糖浆、晶片(wafers)等形式。对于注射剂,所述药物组合物可被配制成单位剂量安瓿或多剂量制剂的形式。可选地,所述药物组合物可被配制成溶液、悬浮液、片剂、胶囊、缓释制剂等等。
同时,作为适于制备制剂的载体、稀释剂或赋形剂的实例,可使用乳糖、葡萄糖、蔗糖、山梨糖醇、甘露醇、木糖醇、赤藓糖醇、麦芽糖醇、淀粉、阿拉伯胶、藻酸盐、明胶、磷酸钙、硅酸钙、纤维素、甲基纤维素、微晶纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、水、羟基苯甲酸甲酯、羟基苯甲酸丙酯、滑石粉、硬脂酸镁、矿物油等。另外,还可包括填充剂、抗凝血剂、润滑剂、湿润剂、芳香剂、乳化剂、防腐剂等。
本发明的药物组合物的施用途径包括但不限于:口服、静脉内、肌内、动脉内、髓内、硬膜内、心脏内、透皮、皮下、腹膜内、鼻内、肠内、局部、舌下或直肠途径。口服或肠道外施用是优选的。
如本文所用,术语“肠道外”包括:皮下、皮内、静脉内、肌内、关节内、囊内(intrabursal)、胸骨内(intrasternal)、硬膜内、病灶内和颅内注射或输注技术。本发明的药物组合物也可以以栓剂的形式用于直肠施用。
本发明的药物组合物可基于各种各样的因素变化,包括所用的某种化合物的活性、患者的年龄、体重、总体健康状况、性别、饮食、施用时间、施用途径、排泄速率、药物组合物和要预防或治疗的某种疾病的严重程度。药物组合物的剂量可根据患者的状况、体重、疾病的严重程度、药物剂型、施用途径和持续时间而变化,并且可由本领域技术人员适当地选择。所述药物组合物可以以每天0.0001至10g/kg或0.001至10mg/kg的量施用。可一天一次或一天多次地施用。剂量并不意味着以任何方式限制本发明的范围。如本发明所述的药物组合物可配制成丸剂、糖衣片剂、胶囊、液体、凝胶、糖浆剂、浆液、或悬浮液的形式。
在本发明的其它实施方案中,提供了一种用于预防或改善骨相关疾病的食品组合物,其包括作为活性成分的式1所示的化合物,和一种用于预防或改善更年期疾病的食品组合物,包括作为活性成分的式2所示的化合。
同时,在本发明中,“改善”可包括但不限于使用本发明的食品组合物来改善或有益地改变由骨相关疾病引起的症状的任何行为。
包含本发明化合物作为活性成分的食物组合物可以制成各种食物的形式,例如,饮料、口香糖、茶、维生素复合物、粉剂、颗粒剂、片剂、胶囊剂、糖果、年糕和面包。
在本发明中,当化合物包含在食品组合物中时,可以以相应于总重量的0.1%至50%的比例的量添加所述化合物。然而,化合物的量不限于此。
在本发明中,在食品组合物被制成饮料形式的情况下,除了以指定比例包含食品组合物之外,没有特别限制。在这种情况下,如同普通饮料,可以包括各种调味剂、天然碳水化合物等作为添加剂。具体地,天然碳水化合物的实例可包括诸如葡萄糖的单糖、诸如果糖二糖、诸如蔗糖的多糖,诸如糊精和环糊精的传统的糖、诸如木糖醇、山梨糖醇和赤藓糖醇的糖醇。调味剂的实例可包括天然调味剂(奇异果甜蛋白、甜菊提取物(例如莱鲍迪甙A和甘草甜素)等)和合成调味剂(糖精、阿斯巴甜等)。
在本发明中,除上述成分之外,本发明的食品组合物可包括:各种营养素、维生素、矿物质(电解质)、诸如合成增味剂和天然增味剂的增味剂、着色剂、果胶酸及其盐、海藻酸及其盐、有机酸、保护性胶体增稠剂、pH调节剂、稳定剂、防腐剂、甘油、乙醇、用于碳酸饮料中的碳酸剂等。
在本发明中,上述成分可单独使用或组合使用。尽管添加剂的比例不符合本发明的基本要素,但是该这类添加剂可被选择为每100重量份本发明的食品组合物的0.1至约50重量份的范围。然而,这些添加剂的量不限于此。
【发明的有益效果】
所述药物组合物和所述食品组合物(各自包括作为活性成分的如本发明所述的式1化合物)在预防或治疗骨相关疾病方面十分有效,因为这些组合物不仅促进前成骨细胞分化为成骨细胞以诱导矿化结节(mineralized nodules)的产生,同时还具有抑制骨髓细胞分化为破骨细胞和抑制破骨细胞的功能,从而有效调节骨稳态。
此外,所述药物组合物和所述食品组合物(各自包括作为活性成分的如本发明所述的式2化合物)在预防、改善或治疗更年期疾病方面十分有效,尤其是更年期骨相关疾病,因为这些组合物不仅增加小梁骨体积、提升血液中胆固醇硫酸酯的浓度和促进前成骨细胞分化为成骨细胞以诱导产生矿化结节(mineralized nodules)的产生,同时还具有抑制骨髓细胞分化为破骨细胞和破抑制骨细胞的功能,从而有效调节骨稳态。
【附图说明】
图1显示了根据本发明的实施例,通过鉴定由添加式1化合物、牛磺熊去氧胆酸、脱氧胆酸或牛磺胆酸所引起的成骨细胞的矿化结节生成程度而获得的结果。
图2显示了根据本发明的实施例,通过鉴定由添加式1化合物所引起的成骨细胞的矿化结节生成程度而获得的结果。
图3显示了根据本发明的实施例,通过鉴定由添加牛磺熊去氧胆酸、脱氧胆酸或牛磺胆酸所引起的成骨细胞的矿化结节生成程度而获得的结果。
图4显示了根据本发明的实施例,通过鉴定成骨细胞分化标记基因表达而获得的结果。
图5显示了根据本发明的实施例,通过鉴定骨髓细胞分化为破骨细胞的程度而获得的结果。
图6显示了根据本发明的实施例,通过评估破骨细胞的功能而获得的结果。
图7显示了根据本发明的实施例通过分析卵巢切除的小鼠模型中骨密度而获得的结果。
图8显示了根据本发明的实施例通过鉴定至成骨细胞的分化程度而获得的结果。
【最佳方式】
核实根据本发明的化合物是否显著地促进成骨细胞矿化结节。作为结果,相比于未用化合物进行处理的阴性对照组(0μM),添加了本发明的式1化合物的前成骨细胞中,随着处理浓度从15μM增加至35μM,结节中着色的色素量增加。但是,对于添加了牛磺熊去氧胆酸、去氧胆酸或牛磺胆酸(它们被归类为类似于式1化合物的胆汁酸衍生的化合物)的前成骨细胞,发现这些酸在实验中使用的所有浓度下均对前成骨细胞的分化没有作用。
此外,在卵巢切除小鼠模型中进行的实验的结果表明,与对照组相比,OVX组显示出小梁骨体积约40%的减少。相反,与仅口服载体的OVX组相比,口服式2化合物的组的小梁骨体积显示出90%的增加。换句话说,这表明式2化合物有效地治疗由卵巢切除引起的I型骨质疏松症。
【发明的实施方式】
以下将通过实施例更进一步描述本发明的细节。这些实施例仅用于更详细地描述本发明,并且对于本领域技术人员而言显而易见的是,根据本发明的主旨,本发明的范围不受这些实施例的限制。
实施例1鉴定式1化合物对骨相关疾病的预防或治疗作用
实施例1-1前成骨细胞和骨髓细胞的分离
为了鉴定根据本发明的化合物对骨稳态的调节作用,从小鼠中分离了前成骨细胞和骨髓细胞。
为了分离前成骨细胞,将1-3天大的小鼠的颅骨取出,然后通过对颅盖骨用1mg/ml胶原酶和2mg/ml分散酶(dispase)进行处理获得前成骨细胞。
另外,为了分离骨髓细胞,从4至6周龄的雄性小鼠中取出胫骨和股骨,然后通过将骨头的两端切去并从中间部分提取细胞的过程来获得骨髓细胞。
实施例1-2成骨细胞矿化结节的测定
测定根据本发明的化合物是否显著地促进成骨细胞矿化结节。
将实施例1-1中获得的前成骨细胞以0.5×105细胞/孔分配到12孔细胞培养板中,并通过将其添加至α-MEM培养基中来诱导分化为成骨细胞,α-MEM培养基添加有牛胎儿血清(FBS)(当于培养基体积的10%)、抗生素(青霉素-链霉素)(相当于培养基体积的1%)、50μg/ml L-抗坏血酸、和10mM的β-甘油磷酸,浓度分别为0至50μM的本发明所述的式1化合物、或牛磺熊去氧胆酸、去氧胆酸或牛磺胆酸(其为衍生自类似于本发明的式1化合物的胆汁酸的化合物)。在此,以2至3天的间隔用新鲜培养基替换用于分化诱导的培养基,并且分化诱导总共进行21天。为了鉴定成骨细胞分化,进行了茜素红染色。分化诱导的细胞通过与10%中性福尔马林在4C°下共同孵育20分钟固定,然后通过与1.36%茜素红溶液(pH 4.1至4.3)共同孵育40分钟进行染色。结果如图1所示。根据实验结果,相比于未用化合物进行处理的阴性对照组(0μM),添加了本发明化合物的前成骨细胞中,随着处理浓度从15μM增加至35μM,结节中着色的色素量增加。但是,对于添加了牛磺熊去氧胆酸、去氧胆酸或牛磺胆酸(与式1化合物类似,它们被分类为衍生自胆汁酸的化合物)的前成骨细胞,发现这些酸在实验中使用的所有浓度下均对前成骨细胞的分化没有作用。这意味着在衍生自胆汁酸的化合物中,仅本发明的式1化合物具有分化至成骨细胞的特定作用。
为了定量评价添加了式1的化合物的前成骨细胞的分化程度,用10%的氯化十六烷基吡啶萃取着色于结节中的色素,然后在570nm下测定吸光度。结果如图2所示。根据实验结果,在10μM下测得的OD值约为0.5,而在35μM下测得的OD值约为2,在40μM下测得的OD值约为3。从这些结果中,可以发现化合物对分化至成骨细胞的影响在0-45μM的范围内呈浓度依赖性增加。
通过用牛磺熊去氧胆酸、去氧胆酸或牛磺胆酸进行定量而获得的结果如图3所示。与图1中的图像一致,与阴性对照组(0μM)相比,即使在定量上这些酸也没有显示出显著的差异。
实施例1-3分化至成骨细胞的测定
为了确定根据本发明的化合物能否促进前成骨细胞向成骨细胞的分化,测定成骨细胞分化标记基因的表达。
在实施例1-2中,用25μM的[(3S,8S,9S,10R,13R,14S,17R)-10,13-二甲基-17-[(2R)-6-甲基庚烷-2-基]-2,3,4,7,8,9,11,12,14,15,16,17-十二氢-1H-环戊烯[a]菲-3-基]硫酸氢酯来处理前成骨细胞,并通过孵育15天来诱导分化。根据试剂盒中提供的方案,使用RNeasy迷你试剂盒(凯杰(Qiagen))从其中提取每个总RNA。将2μg提取的RNA与RevertAid逆转录酶(赛默科技,美国)在42℃反应1小时以获得cDNA,然后使用SensiFASTTMSYBR Hi-ROX试剂盒(比奥立(Bioline))对cDNA进行实时PCR。具体的反应条件是在95℃下变性3分钟,然后进行95℃下5秒、60℃下10秒,在72℃下15秒的40个循环。由此获得的定量结果在图4中阐示。
如图4所示,与对照组(OS)相比,与成骨细胞分化标志物对应的Sp7、Bgiap和Ibsp基因表达显示出显著的2倍或更高的差异。
根据上述结果,可以看出根据本发明的化合物不仅显著地提升了成骨细胞中产生的矿化结节的数量,而且还促进了前成骨细胞向成骨细胞的分化。
实施例1-4分化至破骨细胞的测定
测定了根据本发明的化合物能否显著抑制向破骨细胞的分化。
将实施例1-1中获得的骨髓细胞以0.5×104细胞/孔分配到96孔细胞培养板中,并通过将其添加至α-MEM培养基中来诱导分化为破骨细胞,α-MEM培养基添加有牛胎儿血清FBS(相当于培养基体积的10%)、抗生素(青霉素-链霉素)(相当于培养基体积的1%)、30ng/ml M-CSF和50ng/ml RANKL,浓度分别为0至25μM的[(3S,8S,9S,10R,13R,14S,17R)-10,13-二甲基-17-[(2R)-6-甲基庚烷-2-基]-2,3,4,7,8,9,11,12,14,15,16,17-十二氢-1H-环戊烯[a]菲-3-基]硫酸氢酯。在此,以2天的间隔用新鲜培养基替换用于分化诱导的培养基,并且分化诱导总共进行4至5天。
为了测定分化的骨髓细胞的分化程度,根据制造商提供的方案使用TRAP染色试剂盒(西格玛-奥德里奇(Sigma-Aldrich),美国)对细胞进行染色,并使用显微镜进行测定。结果在图5中阐示。通过测量TRAP酶活性所获得的结果如图6所示。
如图5和6所示,根据本发明的化合物抑制了骨髓细胞向破骨细胞的分化,并且与阴性对照组相比,根据本发明的化合物在6.25μM和12.5μM的浓度下显示出约0.2的破骨细胞功能抑制作用,和在25μM的浓度下约0.3的破骨细胞功能抑制。
从上述结果可以看出,根据本发明的[(3S,8S,9S,10R,13R,14S,17R)-10,13-二甲基-17-[(2R)-6-甲基庚烷-2-基]-2,3,4,7,8,9,11,12,14,15,16,17-十二氢-1H-环戊烯[a]菲-3-基]硫酸氢酯不仅抑制骨髓细胞向破骨细胞的分化,而且还抑制破骨细胞的功能。
实施例2鉴定式2化合物对骨相关疾病的预防或治疗作用
实施例2-1卵巢提取小鼠模型的给药实验
将24只8周大的C57BL/6雌性小鼠随机分为三组,即对照组(假手术)、卵巢切除组(OVX)和由向卵巢切除组施用式2化合物获得的OVX+式2组,每组由8只小鼠组成。所有三组均使用舒泰(Zoletil)和隆朋(Rompun)麻醉。然后,对OVX和OVX+式2组进行卵巢切除,然后缝合。对对照组进行卵巢暴露,然后缝合而不去除卵巢。诱导骨质疏松症4周。
[式2]
从卵巢切除后的4周开始,每周5天,每天一次,对照组和OVX组口服00μl载体(四氢呋喃:PEG-400:水=1:6:3,以体积计),和OVX+式2组口服200μl通过将5mg/kg的式2化合物与载体混合得到的混合物。
口服施用4周后,处死所有小鼠并从中取出股骨。将提取的股骨用10%中性福尔马林固定。使用Skyscan 1173微型CT机以7.1μm的体素大小拍摄照片,然后通过CTAn程序分析骨密度。结果在如图7所示。
如图7所示,与对照组相比,OVX组显示出小梁骨体积减少约40%。相反,与仅口服载体的OVX组相比,口服式2化合物的组的小梁骨体积显示出90%的增加。换句话说,这表明式2化合物有效地治疗了由卵巢切除引起的I型骨质疏松症。
实施例2-2向成骨细胞的分化实验
从1至3日龄小鼠中取出颅骨,然后用1mg/ml胶原酶和2mg/ml分散酶进行酶处理,以获得前成骨细胞。将获得的前成骨细胞分配到12孔培养板中(0.5×105细胞/孔),并分成含有单独添加有0至50μM的胆固醇硫酸酯的α-MEM(10%FBS、1%青霉素/链霉素、50μg/mlL-抗坏血酸、10m Mβ-甘油磷酸)的组,以及含有添加有0至50μM的胆固醇硫酸酯并进一步用5μM的式2化合物处理的α-MEM的组。然后,诱导分化为成骨细胞。每隔2至3天更换用于分化的培养基,总诱导分化14到21天。
茜素红S染色被用于评估向成骨细胞的分化,从而定量评估矿化结节的生成程度。将分化的细胞在10%中性福尔马林中于°4℃下固定20分钟,然后用1.36%茜素红溶液(pH4.1至4.3)染色40分钟。将染色的图案进行拍照或扫描。用10%的氯化十六烷基吡啶萃取萃取着色于结节中的色素用于定量评估,并使用分光光度计在570nm处测量吸光度。分化至成骨细胞的程度如图8所示。
如图8所示,可以看出,胆固醇硫酸酯以剂量依赖的方式增加了向成骨细胞的分化。相反,可以看出,在单独用6-氧代-6,7,8,9,10,11-六氢环庚[c]色烯-3-基氨基磺酸酯处理成前骨细胞的情况下,向成骨细胞的分化没有增加,而在与胆固醇硫酸酯联合使用的情况下,6-氧代-6,7,8,9,10,11-六氢环庚[c]色烯-3-基氨基磺酸酯进一步增强了胆固醇硫酸酯的作用。这表明,6-氧代-6,7,8,9,10,11-六氢环庚[c]色烯-3-基氨基磺酸酯抑制了成骨细胞中酶(甾醇硫酸酯酶)的活性,并因此增加了成骨细胞中胆固醇硫酸酯的有效浓度,从而通过添加6-氧代-6,7,8,9,10,11-六氢环庚[c]色烯-3-基氨基磺酸酯提高了胆固醇硫酸酯的效力。
从上述结果可以看出,使用6-氧代-6,7,8,9,10,11-六氢环庚[c]色烯-3-基氨基磺酸酯可有效治疗I型骨质疏松症(是由卵巢切除引起的更年期后骨质疏松症),因为6-氧代-6,7,8,9,10,11-六氢环庚[c]色烯-3-基氨基磺酸酯抑制酶(甾醇硫酸酯酶)从而增加胆固醇硫酸酯的有效浓度;6-氧代-6,7,8,9,10,11-六氢环庚[c]色烯-3-基氨基磺酸盐通过与血液中存在的胆固醇硫酸酯协同作用促进向成骨细胞的分化。
尽管上面已经详细描述了本发明,但是本发明的范围不限于此。对于本领域技术人员将显而易见的是,在不脱离权利要求中描述的本发明的技术精神的情况下,可以进行各种修改和改变。
【工业实用性】
本发明涉及一种用于预防或治疗骨相关疾病的药物组合物;和所述药物组合物在预防或治疗骨相关疾病中十分有效,由于这些组合物不仅促进前成骨细胞的分化为成骨细胞以诱导产生矿化结节,而且在同时还抑制骨髓细胞分化为破骨细胞和抑制破骨细胞的功能,从而有效调节骨内稳态。
此外,本发明还涉及一种用于预防或治疗更年期疾病(尤其是更年期骨疾病)的药物组合物;和所述药物组合物在预防或治疗更年期骨相关疾病中十分有效,由于这些组合物不仅提升小梁骨体积和促进前成骨细胞分化为成骨细胞以诱导产生矿化结节,而且在同时具有抑制骨髓细胞分化为破骨细胞和破骨细胞的功能的效果,从而有效调节骨内稳态。
Claims (42)
1.一种用于预防或治疗骨相关疾病的药物组合物,其包括作为活性成分的:
甾醇硫酸酯。
2.如权利要求1所述的药物组合物,其特征在于,所述的甾醇为选自下组中的至少一种:菜油甾醇、谷甾醇、豆甾醇和胆固醇。
4.如权利要求1所述的药物组合物,其特征在于,所述药物组合物促进前成骨细胞向成骨细胞的分化。
5.如权利要求1所述的药物组合物,其特征在于,所述药物组合物抑制骨髓细胞向破骨细胞的分化。
6.如权利要求1所述的药物组合物,其特征在于,所述骨相关疾病为选自下组的至少一种:骨质疏松症、骨软化症、骨质减少、骨萎缩、纤维异常增生、佩吉特氏病、高钙血症,骨肿瘤性破坏、癌症相关的骨吸收疾病、骨折、骨溶解、骨关节炎和类风湿性关节炎。
7.如权利要求6所述的药物组合物,其特征在于,所述骨质疏松症是选自下组中的至少一种:因衰老而引起的原发性骨质疏松症、因更年期引起的原发性骨质疏松症、由于卵巢切除引起的原发性骨质疏松症,和由于睾丸切除引起的原发性骨质疏松。
8.如权利要求6所述的药物组合物,其特征在于,所述骨质疏松症是选自下组中的至少一种:糖皮质激素引起的骨质疏松症、甲状腺功能亢进相关的骨质疏松症、固位性骨质疏松症、肝素引起的骨质疏松症、免疫抑制引起的骨质疏松症、肾机能不全引起的骨质疏松症、炎性骨质疏松症、库兴氏综合征引起的骨质疏松症、风湿性骨质疏松症、和雌激素合成抑制剂引起的骨质疏松症。
9.如权利要求1所述的药物组合物,其特征在于,所述甾醇硫酸酯以1μM至1mM的浓度被包含。
10.一种用于预防或改善骨相关疾病的食品组合物,其包括作为活性成分的:
甾醇硫酸酯。
11.如权利要求10所述的食品组合物,其特征在于,所述的甾醇为选自下组中的至少一种:菜油甾醇、谷甾醇、豆甾醇,和胆固醇。
13.如权利要求10所述的食品组合物,其特征在于,所述食品组合物促进前成骨细胞向成骨细胞的分化。
14.如权利要求10所述的食品组合物,其特征在于,所述食品组合物抑制骨髓细胞向破骨细胞的分化。
15.如权利要求10所述的食品组合物,其特征在于,所述骨相关疾病为选自下组的至少一种:骨质疏松症、骨软化症、骨质减少、骨萎缩、纤维异常增生、佩吉特氏病、高钙血症,骨肿瘤性破坏、癌症相关的骨吸收疾病、骨折、骨溶解、骨关节炎和类风湿性关节炎。
16.一种用于促进骨再生的组合物,包括作为活性成分的:
甾醇硫酸酯。
17.如权利要求16所述的组合物,其特征在于,所述的甾醇为选自下组中的至少一种:菜油甾醇、谷甾醇、豆甾醇、和胆固醇。
19.一种用于预防或治疗更年期疾病的药物组合物,其包括作为活性成分的:
甾醇硫酸酯酶抑制剂。
21.如权利要求20所述的药物组合物,其特征在于,式2化合物是6-氧代-6,7,8,9,10,11-六氢环庚[c]色烯-3-基氨基磺酸酯。
22.如权利要求19所述的药物组合物,其特征在于,所述更年期疾病是更年期骨疾病,和所述骨疾病为选自下组中的至少一种:更年期引起的I型骨质疏松、卵巢切除引起的I型骨质疏松、椎管狭窄、脊柱压缩性骨折、和骨关节炎。
23.如权利要求19所述的药物组合物,其特征在于,所述药物组合物增加了小梁骨的体积。
24.如权利要求19所述的药物组合物,其特征在于,所述药物组合物促进前成骨细胞向成骨细胞的分化。
25.如权利要求19所述的药物组合物,
其特征在于,所述药物组合物抑制骨髓细胞向破骨细胞的分化。
26.一种用于预防或改善更年期疾病的食品组合物,其包含作为活性成分的:
甾醇硫酸酯酶抑制剂。
28.如权利要求27所述的食品组合物,其特征在于,式2化合物是6-氧代-6,7,8,9,10,11-六氢环庚[c]色烯-3-基氨基磺酸酯。
29.如权利要求26所述的食品组合物,其特征在于,所述更年期疾病是更年期骨疾病,和所述骨疾病为选自下组中的至少一种:更年期引起的I型骨质疏松、卵巢提切除引起的I型骨质疏松、椎管狭窄、脊柱压缩性骨折、和骨关节炎。
30.如权利要求26所述的食品组合物,其特征在于,所述食物组合物增加了小梁骨的体积。
31.如权利要求26所述的食品组合物,其特征在于,所述食品组合物促进前成骨细胞向成骨细胞的分化。
32.如权利要求26所述的食品组合物,其特征在于,所述食品组合物抑制骨髓细胞向破骨细胞的分化。
33.一种用于预防或治疗骨相关疾病的药物组合物,其包括作为活性成分的:
甾醇硫酸酯;和
甾醇硫酸酯酶抑制剂。
34.如权利要求33所述的药物组合物,其特征在于,所述甾醇为选自下组中的至少一种:菜油甾醇、谷甾醇、豆甾醇,和胆固醇。
35.如权利要求33所述的药物组合物,其特征在于,所述甾醇硫酸酯如式1所示:
[式1]
36.如权利要求33所述的药物组合物,其特征在于,所述甾醇硫酸酯酶抑制剂如式2所示:
[式2]
37.如权利要求33所述的药物组合物,其特征在于,所述骨相关疾病为选自下组的至少一种:骨质疏松症、骨软化症、骨质减少、骨萎缩、纤维异常增生、佩吉特氏病、高钙血症,骨肿瘤性破坏、癌症相关的骨吸收疾病、骨折、骨溶解、骨关节炎和类风湿性关节炎。
38.如权利要求33所述的药物组合物,其特征在于,所述骨相关疾病是更年期骨疾病,以及所述骨疾病至少为选自下组中的一种:更年期引起的I型骨质疏松、卵巢切除引起的I型骨质疏松、椎管狭窄、脊柱压缩性骨折、和骨关节炎。
39.一种用于预防或治疗骨相关疾病的方法,包括:
施用甾醇硫酸酯。
40.一种用于促进骨再生的方法,包括:
施用甾醇硫酸酯。
41.一种用于预防或治疗更年期疾病的方法,包括:
施用甾醇硫酸酯酶抑制剂。
42.一种用于预防或治疗骨相关疾病的方法,包括:
施用甾醇硫酸酯和甾醇硫酸酯酶抑制剂。
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