CN116438169A - 血清素受体调节剂 - Google Patents

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Abstract

提供了用于血清素5‑HT7受体和5‑HT1A受体的双重部分激动的化合物、组合物和方法。光学纯度5‑苯基‑2‑氨基四氢化萘(5‑PAT)化合物可用于治疗或预防物质使用障碍、阿片类药物使用障碍、成瘾、焦虑、精神病、抑郁症、自闭症谱系障碍、脆性X综合征、神经障碍、神经精神障碍、重复行为、运动障碍、强迫症、抽搐症、疼痛障碍、血管痉挛障碍、偏头痛、惊厥、癫痫、社交焦虑、成瘾戒断、药物戒断、药物滥用、酒精中毒、饮食障碍、全身炎症病症、瞳孔缩小、炎症性肠病、溃疡性结肠炎、克罗恩病和胃肠障碍。

Description

血清素受体调节剂
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年8月19日提交的申请号为63/067,853的美国临时专利申请的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
关于联邦政府资助的研究或开发的声明
本发明是在美国国立卫生研究院授予的基金号DA047130，以及国防部授予的基金号W81XWH-15-1-0247和W81XWH-17-1-0322的政府支持下完成的。政府对这项发明有一定的权利。
背景技术
药物成瘾，也称为物质使用障碍(SUD)，是一种会影响行为并会导致无法控制合法或非法药物使用的疾病。处方药滥用是一个主要的公共卫生问题，并且酒精、阿片类药物、大麻和尼古丁等物质是常见的滥用药物。
血清素受体或5-羟色胺(5-HT)受体分为几类，与药物使用和戒断症状有关。随着血清素受体知识的增长，已经发现不同种类的受体在不同的位置表达并具有不同的功能。研究表明，中枢血清素能系统的改变与各种各样的精神和行为障碍(包括SUD)有关。没有FDA批准的药物专门治疗与阿片类药物或其他处方药停药相关的精神症状。虽然可以用苯二氮
Figure BDA0004185896900000011
类抗焦虑药(例如靶向GABAA受体的阿普唑仑(alprazolam))进行SUD的治疗，但是该治疗可以引起镇静作用，治疗化合物本身是成瘾性的，并且该治疗经常导致阿片类药物过量。例如，国家药物滥用研究所报告称，超过30％的阿片类药物过量还涉及苯二氮/>
Figure BDA0004185896900000012
类药物(国家药物滥用研究所，2018年3月)。靶向血清素转运体(SERT)的选择性血清素再摄取抑制剂(SSRI)可以缓解焦虑和抑郁，但缓解可能需要花费数周时间，从而限制了治疗药物戒断急性症状的效用。SSRI治疗的副作用也很普遍。SSRI的许多副作用可能是由治疗期间5-HT水平的任意的升高引起的，这可能对多种5-HT受体类型具有非治疗性相互作用。虽然各种5-HT受体的知识已经增加，但迫切需要的是相应地选择性靶向不同的5-HT受体以治疗SUD和其他病症(disorder)。
发明内容
本发明技术提供了治疗包括神经精神障碍的疾病或病症的化合物和方法。治疗后的症状可以表现为精神症状或身体症状。例如，通过使戒断的精神症状成为比持续物质依赖更好的患者替代方案，化合物和方法可用于改善对SUD的治疗。通过选择性地靶向不同的血清素受体类型，本文的化合物和方法可以最小化不良症状，而不会显著减少期望的行为。
本发明技术可以通过以下特征列表进一步概括。
1.一种式(Ⅰ)的化合物：
Figure BDA0004185896900000021
其中A选自：
Figure BDA0004185896900000022
其中A通过碳原子*连接到式(Ⅰ)；
其中R1和R2中的每一个独立地为氢或烷基；并且R1和R2可以一起形成取代的或未取代的烷基环、杂环或芳环；
R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9和R10中的每一个独立地为氢、卤素、羟基、酰基、酰氧基、烷基、杂烷基、烯基、杂烯基、炔基、杂炔基、烷氧基羰基、羰基、氰基、磺酰胺、三氟甲基、三氟甲氧基、硝基、氨基、酰胺基和环烷基或环芳基，并且其中任何两个相邻的R基团可以任选地一起形成取代的或未取代的碳环、芳族、萘、异喹啉或杂环环或环系。
2.一种化合物，选自：
Figure BDA0004185896900000031
Figure BDA0004185896900000041
3.一种药物组合物，包括权利要求1或权利要求2的化合物、或其药学上可接受的盐、水合物或溶剂化物。
4.根据权利要求3的药物组合物，其中组合物包括至少约70％、或至少约80％、或至少约85％、或至少约90％、或至少约95％、或至少约97％、或至少约99％的化合物的单一对映体。
5.根据权利要求3或权利要求4的药物化合物，其中组合物以小于约100nM、或小于约50nM、或小于约25nM、或小于约20nM、或小于约10nM、或小于约5nM、或小于约2nM、或小于约1nM的亲和力结合血清素5-HT7受体和/或血清素5-HT1A受体。
6.根据权利要求3-5中任一项的药物组合物，其中化合物为血清素5-HT7受体和血清素5-HT1A受体的双重部分激动剂。
7.根据权利要求3-6中任一项的药物组合物，其中化合物为血清素5-HT2B受体的拮抗剂和/或血清素5-HT2C受体的中度亲和激动剂。
8.根据权利要求3-7中任一项的药物组合物，其中化合物以小于约100nM的结合亲和力结合血清素5-HT2B受体。
9.根据权利要求3-8中任一项的药物组合物，其中化合物以大于约300nM、或大于约400nM、或大于约500nM、或大于约750nM、或大于约1μM的亲和力结合血清素5-HT2A受体或血清素5-HT2C受体。
10.根据权利要求3-9中任一项的药物组合物，其中化合物以比其结合血清素5-HT2A受体或血清素5-HT2C受体的亲和力高至少约10倍、或至少约20倍、或至少约30倍、或至少约40倍、或至少约50倍、或至少约75倍、或至少约100倍的亲和力结血清素5-HT7受体和5-HT1A受体中的一种或多种。
11.一种治疗或预防疾病或病症的方法，包括对血清素5-HT7受体和5-HT1A受体给予治疗有效量的至少70％纯的(S)-对映体双重部分激动剂，或其药学上可接受的盐、水合物或溶剂化物，双重部分激动剂具有式(Ⅰ)的结构：
Figure BDA0004185896900000051
其中A选自：
Figure BDA0004185896900000052
其中A通过碳原子*连接到式(Ⅰ)；
其中R1和R2中的每一个独立地为氢或烷基；并且R1和R2可以一起形成取代的或未取代的烷基环、杂环或芳环；
R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9和R10中的每一个独立地为氢、卤素、羟基、酰基、酰氧基、烷基、杂烷基、烯基、杂烯基、炔基、杂炔基、烷氧基羰基、羰基、氰基、磺酰胺、三氟甲基、三氟甲氧基、硝基、氨基、酰胺基和环烷基或环芳基，并且其中任何两个相邻的R基团可以任选地一起形成取代的或未取代的碳环、芳族、萘、异喹啉或杂环环或环体系。
12.根据权利要求11的方法，其中疾病或病症选自物质使用障碍、阿片类药物使用障碍、成瘾、焦虑、精神病、抑郁症、自闭症谱系障碍、脆性X综合征、神经障碍、神经精神障碍、重复行为、运动障碍、强迫症(compulsion)、抽搐症、疼痛障碍、血管痉挛障碍、偏头痛、惊厥(seizure)、癫痫(epilepsy)、社交焦虑、成瘾戒断、药物戒断、药物滥用、酒精中毒、饮食障碍、全身炎症病症、瞳孔缩小、炎症性肠病、溃疡性结肠炎、克罗恩病和胃肠障碍。
13.根据权利要求11或权利要求12的方法，其中病症为由阿片类药物或THC的使用引起的物质使用障碍。
14.根据权利要求11-13中任一项的方法，其中双重部分激动剂包括至少约70％、或至少约80％、或至少约85％、或至少约90％、或至少约95％、或至少约97％、或至少约99％的式(Ⅰ)的单一对映体。
15.根据权利要求11-14中任一项的方法，其中双重部分激动剂以小于约100nM、或小于约50nM、或小于约25nM、或小于约20nM、或小于约10nM、或小于约5nM、或小于约2nM、或小于约1nM的结合亲和力结合血清素5-HT7和/或5-HT1A受体。
16.根据权利要求11-15中任一项的方法，其中双重受体激动剂为血清素5-HT2B受体的拮抗剂和/或血清素5-HT2C受体的中度亲和激动剂。
17.根据权利要求11-16中任一项的方法，其中双重受体激动剂以小于约100nM的结合亲和力结合血清素5-HT2B受体。
18.根据权利要求17的方法，其中双重受体激动剂以大于约300nM、或大于约400nM、或大于约500nM、或大于约750nM、或大于约1μM的亲和力结合血清素5-HT2A和/或5-HT2C受体。
19.根据权利要求11-18中任一项的方法，其中双重受体激动剂以比其结合血清素5-HT2A受体或血清素5-HT2C受体的亲和力高至少约10倍、或至少约20倍、或至少约30倍、或至少约40倍、或至少约50倍、或至少约75倍、或至少约100倍的亲和力结合血清素5-HT7受体和5-HT1A受体中的一种或多种。
20.根据权利要求11-19中任一项的方法，其中双重受体激动剂为选自以下的化合物：
Figure BDA0004185896900000071
如本文所用，术语“约”是指在规定值的正负10％、5％、1％、或0.5％的范围。
如本文所用，“基本上由......组成(consisting essentially of)”允许包括不会实质上影响权利要求的基本的和新的特征的材料或步骤。术语“包括/包含(comprising)”在本文中的任何记载，特别是在组合物的组分的描述中或在装置的元件的描述中，可以与替代表达“由……组成(consisting of)”或“基本上由……组成”互换。
附图说明
图1在顶部示出了5-苯基-2-氨基四氢化萘(5-PAT)部分并示出了多种5-苯基-2-氨基四氢化萘(5-PAT)化合物的实例。
图2示出了(S)-5-PAT骨架衍生的多种5HT1A激动剂配体的测量结果。示出了丁螺环酮(一种已知的血清素5-HT1A受体部分激动剂)用于比较。
图3示出了(S)-5-PAT骨架衍生的具有各种功能的5HT7配体的测量结果。示出了AS-19(一种5HT7激动剂)和氯氮平用于比较。
图4示出了C58/J小鼠中自发性重复跳跃的(S)-5-FPT剂量依赖性测试的结果。
图5示出了在C57BL/6J小鼠中测试(S)-5-FPT对(±)-DOI(5HT2激动剂)诱发的头部抽搐的效果的结果。示出了丁螺环酮(Busp 1)的效果用于比较。
图6示出了在C57BL/6J小鼠中测试(S)-5-FPT对MK801(NMDA拮抗剂)诱发的盘旋中的效果的结果。示出了丁螺环酮(Busp 1)的效果用于比较。
图7示出了在FVB小鼠(焦虑和过度活跃的WT品系)中测试(S)-5-FPT在大理石埋藏实验中的效果的结果。
图8示出了在三种小鼠模型(C57BL/6J、FVB和C58/J)中，(S)-5-FPT和溶媒对照对运动行为的效果对比的结果。
图9示出了在两种不同的小鼠品系中(S)-5-FPT和溶媒对照对社会互动的结果。
图10A示出了(R)和(S)5-FPT对映体在5HT1A受体上的分子对接结果。为了比较，两种对映体都覆盖在对接位点上。图10B示出了(R)和(S)5-FPT对映体在5HT7受体上的分子对接结果。
图11A示出了在5HT1A受体上对接(2S)-5-PyT，其中(2S)-5-PyT是激动剂。图11B示出了在5HT7受体上对接的(2S)-5-PyT，其中(2S)-5-PyT是反向激动剂。
图12示出了在5HT1A受体的5-PyT(5-PyT-5HT1A)和在5HT7受体的5-PyT(5-PyT-5HT7)的分子动力学模拟结果。
图13示出了在给予溶媒(左)或给予(S)-5-FPT(右)后，暴露于高分贝、高频噪音的幼年Fmr1基因敲除(KO)小鼠的致死性惊厥、非致死性惊厥、狂奔和跳跃(WRJ)以及正常行为的百分比。
图14示出了在急性、轻度应激后，成年雄性FVB小鼠的背侧海马体(CA1)、基底外侧杏仁核(BLA)和外侧下丘脑(HYP)中的c-Fos表达。
图15A示出了(S)-5-FPT对野生型(WT)和Fmr1基因敲除(KO)小鼠背侧海马体中c-Fos表达的影响。左边是甲酚紫染色的背侧海马体的代表性4倍放大图像；中间是用溶媒(Veh)或(S)-5-FPT处理后，来自WT和KO小鼠CA3区(海马体)DAB染色的c-Fos的代表性20倍放大图像。右边是c-Fos阳性细胞核的图。(S)-5-FPT没有显著增加CA3区c-Fos的表达。图15B示出了(S)-5-FPT对野生型(WT)和Fmr1基因敲除(KO)小鼠基底外侧杏仁核前部(BLAa)中c-Fos表达的影响。左边是甲酚紫染色的杏仁核的代表性4倍放大图像；中间是在用溶媒(Veh)或(S)-5-FPT处理后，来自WT和KO小鼠的BLAa中DAB染色的c-Fos的代表性20倍放大图像。右边是c-Fos阳性细胞核的图。(S)-5-FPT显著增加了KO小鼠BLAa中c-Fos的表达，并倾向于增加WT小鼠BLAa中c-Fos的表达。图15C示出了(S)-5-FPT对暴露于120dB警报30秒的幼年Fmr1基因敲除小鼠的下丘(IC)中c-Fos表达的影响。相对于溶媒(Veh)，5-FPT不影响c-Fos阳性细胞的数量。左边是IC的代表图像；中间是比较溶媒和(S)-5-FPT的代表性染色图像；以及右边是c-Fos阳性细胞核的图。
具体实施方式
本发明技术可以替代以前的5-HT水平任意升高的治疗，其对多种5-HT受体类型具有非治疗性相互作用。该技术可以靶向特定的血清素受体，无论是单独还是组合，并且可以取代调节血清素受体的‘霰弹(shotgun)’策略。该技术可以最大限度地最小化或防止由血清素水平任意的升高引起的副作用。本发明的方法、化合物和组合物可以选择性地调节一种或多种血清素受体，也称为5-羟色胺受体或5-HT受体。例如，该技术可以调节5-HT1A、5-HT1B、5-HT1D、5-HT1E、5-HT1F、5-HT2A、5-HT2B、5-HT2C、5-HT3、5-HT4、5-HT5A、5-HT5B、5-HT6和5-HT7受体中的一种或多种。该方法可以最小化不良症状，而不会显著减少期望的行为(例如，引起非治疗效果)。这些方法可以在一个方面显示出行为的改善，而不会导致另一方面的行为下降。该技术提供了治疗疾病或病症的方法，以及改善行为或症状的方法。疾病或病症的症状可表现为精神症状、身体症状或两者兼有。使用和停用药物(如SUD)会引起身体和精神症状。
由该技术提供的5-苯基-2-氨基四氢化萘(5-PAT)化合物的实例如图1所示。在图1的顶部，示出了5-苯基-2-氨基四氢化萘(5-PAT)部分。“B”取代基可以用氨基通式-NR1R2来表示。
图1所示的(S)-5-PAT化合物的实例如下所示：
Figure BDA0004185896900000101
Figure BDA0004185896900000111
图1的这些示例结构可以表示为下文的式(I)。该技术的一个方面是治疗或预防神经精神疾病或病症的方法，包括在血清素5-HT7和5-HT1A受体给予治疗有效量的外消旋或对映体纯的(优选至少70％纯的(S)-对映体)双重部分激动剂，该双重部分激动剂具有式(I)的结构：
Figure BDA0004185896900000112
其中“A”为环或环系，例如取代的或未取代的芳族或非芳族环或环系，其具有或没有N、O或S取代一个或多个碳原子，例如萘、异喹啉、蒽、
Figure BDA0004185896900000113
Figure BDA0004185896900000121
双重部分激动剂可以为其药学上可接受的盐、水合物或溶剂化物的形式。
双重部分激动剂可以为其中R1和R2中的每一个独立地为氢、取代的或未取代的烷基、烯基或炔基；并且R1和R2可以一起形成取代的或未取代的烷基环、杂环或芳环；
其中R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9和R10中的每一个独立地为氢、卤素、羟基、酰基、酰氧基、烷基、羰基、磺酰胺、苄基、苯基、萘基、杂烷基、烯基、杂烯基、炔基、杂炔基、烷氧基羰基、氰基、三氟烷基、三氟甲基、三氟烷氧基、三氟甲氧基、硝基、氨基、酰胺基、氯基、氟基、溴基、碘基、醛基、卤代甲酰基、碳酸酯基、烷氧基羰基、烷氧基(通过O连接)、甲氧基、乙氧基、过氧氢基、过氧基、醚、羧酰胺(carboxamide)、伯胺、仲胺、叔胺、伯酮亚胺、叠氮化物、偶氮二酰亚胺、氰酸酯、异氰酸酯、硝酸酯、腈、异腈、亚硝基氧基(nitrosooxy)、亚硝基、肟、4-吡啶基、3-吡啶基、2-吡啶基、氨基甲酸酯、硫醇、巯基、亚砜或亚磺酰基、砜或磺酰基、亚磺基、磺基、硫氰酸酯、异硫氰酸酯、硫代羰基、硫酮、硫醛、硫代硫酸、二羟硼基(borono)、硼酸基(boronate)、硼基(borino)、环烷基、环芳基，其中任何两个相邻的R基团可以任选地一起形成取代的或未取代的碳环、芳族、或杂环环或环系。式(Ⅰ)的“A”可以为5元或6元取代的或未取代的烷基环、芳环或芳基环、杂烷基、杂芳基或杂芳环(其中一个或多个碳原子被S、O或N取代)。如果A为杂环，A通过碳原子连接。如本文所用，取代或被取代可以是本领域已知的任何合适的有机基团的共价连接。例如，A、R1、R2可以被一个或多个独立地指定为R3-10的上述取代基取代。
在一个实施方案中，式(I)化合物是US 2017/0081273A1(其通过引用整体并入本文)中未公开的化合物。同样通过引用整体并入本文的是C.K.Perry等人的Synthesis ofnovel 5-substituted-2-aminotetralin analogs:5-HT1A and 5-HT7 G protein-coupled receptor affinity,3D-QSAR and molecular modeling,Bioorganic&MedicinalChemistry 28:115262(2020)和Jessica L.Armstrong、Austen B.Casey、TanishkaS.Saraf、Munmun Mukherjee、Raymond G.Booth和Clinton E.Canal的(S)-5-(2′-Fluorophenyl)-N,N-dimethyl-1,2,3,4-tetrahydro-naphthalen-2-amine,a SerotoninReceptor Modulator,Possesses Anticonvulsant,Prosocial,and Anxiolytic-likeProperties in an Fmr1 Knockout Mouse Model of Fragile XSyndrome andAutismSpectrum Disorder,ACS Pharmacology&Translational Science 20203(3),509-523DOI:10.1021/acsptsci.9b00101。
本发明技术的药物组合物可以包括任何前述化合物或其任意组合，以及一种或多种药学上可接受的辅料或载体。
血清素5-HT7受体和5-HT1A受体的双重部分激动剂可以为外消旋混合物，其含有高达50％纯的(S)-对映体，或至少50％纯的(S)-对映体，至少60％纯的(S)-对映体，至少70％纯的(S)-对映体，至少80％纯的(S)-对映体，至少90％纯的(S)-对映体，至少95％纯的(S)-对映体，或至少99％纯的(S)-对映体，或基本上100％纯的(S)-对映体。在许多情况下，可以利用手性合成来获得基本上100％纯的(S)-对映体。如本文所用，基本上100％纯的(S)-对映体是指(S)对映体与(S)和(R)对映体的总重量相比≥99.0％(wt./wt.)或基本上100％纯的(S)-对映体是指(S)对映体的曲线下面积(AUC)与(S)和(R)对映体的总AUC相比，大于99.0％(UVTrace 220/254nm)。
该技术的应用可以涉及分布在中枢神经系统和/或在外周的血清素受体。使用本发明技术的化合物、药物组合物和方法可以治疗的疾病或病症的实例包括SUD、阿片类药物使用障碍(OUD)、成瘾、焦虑、精神病、抑郁症、自闭症谱系障碍、脆性X综合征、神经障碍、重复行为、运动障碍、强迫症、抽搐症、炎症性肠病(IBD)、溃疡性结肠炎(UC)、克罗恩病(CD)、胃肠障碍、疼痛障碍、血管痉挛障碍、偏头痛、惊厥、癫痫、社交焦虑、成瘾戒断、药物戒断、药物滥用、酒精中毒、饮食障碍、腹泻、全身炎症病症和瞳孔缩小。本文所述的方法、化合物和组合物通常可用于治疗或预防可通过调节一种或多种血清素受体来改善的病症。
如本文所用但如下文进一步描述的，不在“生理相关水平”可指1μM或更大、500nM或更大、或300nM或更大的结合常数。根据化学结构，双重部分激动剂不在生理相关水平上结合一种或多种血清素5-HT2A和5-HT2C受体。例如，双重部分激动剂可以结合一种或多种血清素5-HT2A和5-HT2C受体，其结合亲和力大于约300nM、或大于约400nM、或大于约500nM、或大于约750nM、或大于约1μM、或大于约5μM、或大于约10μM。
例如，双重部分激动剂可以在生理相关水平结合一种或多种血清素5-HT7和5-HT1A受体；双重部分激动剂可以以小于约300nM、或小于约100nM、或小于约50nM、或小于约25nM、或小于约20nM、或小于约10nM、或小于约5nM、或小于约2nM、或小于约1nM的结合亲和力(Ki)与血清素5-HT7受体结合。双重部分激动剂可以以小于约300nM、或小于约100nM、或小于约50nM、或小于约25nM、或小于约20nM、或小于约10nM、或小于约5nM、或小于约2nM、或小于约1nM的结合亲和力(Ki)与血清素5-HT1A受体结合。
提供了新的5HT1A和5HT7 GPCR-靶向化合物，其可以纠正自闭症的行为症状，包括重复和持续行为、社交缺陷、易怒、昼夜节律紊乱和焦虑，这些症状为与SUD或药物戒断相关的精神病学症状明显重叠的一系列症状。图1所示的实例是新的口服活性5-苯基-2-氨基四氢化萘(5-PAT)型化合物，其对5HT1A和5HT7 GPCR(G蛋白偶联受体)具有(立体)选择性高亲和力。一个实例是(2S)-5-FPT,5-(2’-氟苯基)-N,N-二甲基-1,2,3,4-四氢萘-2-胺，或5-(2’-氟-苯基)-2-二甲氨基-四氢化萘，它是一种5HT1A和5HT7部分激动剂，在涉及三种不同野生型小鼠品系的许多小鼠模型中，5HT1A和5HT7部分激动剂减弱重复行为，促进社会行为，并且不影响自发运动行为。本发明技术的这种和其它5-PAT化合物可以解决神经精神症状，并且它们的5HT1A和5HT7亲和力和功能活性(完全和部分激动和反向激动)可以在一组与吗啡或THC戒断和节制相关的精神症状的小鼠模型中进行评估。
5HT1A受体的完全激动剂激活，例如用(R)-8-羟基-2-(n-二丙氨基)四氢化萘(8-OH-DPAT)，是站不住脚的，因为这会产生威胁生命的5-HT综合征或血清素综合征。一般而言，临床上观察到用丁螺环酮进行CNS刺激后似乎有CNS镇静作用。然而，本发明技术揭示了丁螺环酮的5HT7受体活性(无，Ki>1.0μM；见表1)。
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表1显示了已经完成化学合成的几种单一对映体5-PAT型类似物(例如，图1)的亲和力。
5HT1A和5HT7 GPCR与SUD戒断症状密切相关。5HT1A基因敲除小鼠表现出减少的社会行为和增强的广泛性社交焦虑，并且众所周知，5HT1A激活产生抗焦虑作用而没有成瘾风险，并且还有亲社会作用。5HT1A部分激动剂丁螺环酮是一种抗焦虑药，这显示出治疗阿片类药物戒断的一定疗效。
5HT7基因敲除导致重复性和持续性行为，并且5HT7激动剂已被证明可治疗遗传模型中的神经精神症状。持续性是几种精神病理学的内表型，与阿片类药物系统、阿片类药物滥用和戒断有关，5HT1A和5HT7受体都有助于行为灵活性。即使在海洛因或阿片类药物节制一段时间后，抑制控制的改变也可能导致高复发风险。5HT神经元向腹侧纹状体发送投射，腹侧纹状体是成瘾和重复行为的焦点，且5HT1A和5HT7受体在腹侧纹状体表达，并且在几乎所有与药物戒断相关的神经精神症状相关的回路中表达。例如，5HT7在视交叉上核中表达，并且为昼夜节律的关键调节因子。共靶向5HT1A和5HT7受体是治疗药物戒断的神经精神症状的理想选择。
目前公开的5-PAT化合物是已经在努力发现基于靶向血清素5-HT2GPCR的新型分子骨架4-苯基-2-氨基四氢化萘(4-PAT)的抗成瘾药物和抗精神病药物的期间被识别的。药物化学研究已经扩展到包括5-苯基-2-氨基四氢化萘(5-PAT)的合成(例如，图1)。5-PAT在5-HT2受体可以具有低至零的活性，结合亲和力在下文更详细讨论。然而，与5-PAT相关的化合物如(2S)-5-三甲基吡唑基-2-二甲基-氨基四氢化萘(AS-19)已被报道对5HT7受体具有高亲和力、部分激动剂活性。AS-19对5HT1A具有中等亲和力(未知功能)也被报道。现已确定AS-19对5HT7的选择性是5HT1A的20倍(表1):
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为了评估新的5-PAT化合物的5HT7药理学，产生了具有高5HT7受体结合密度(BMAX＝7.7(0.4)pmol/mg)的单克隆HEK293细胞系。在如此高的5HT7受体密度下，预计5HT7部分激动剂不会表现为完全激动剂，因为受体储备不是问题。出乎意料的是，本文显示某些5-PAT对5HT1A受体也具有立体选择性高亲和力。最近，已经开发了能够稳定表达5HT1A的细胞系，但是本文报道的大多数数据来自瞬时转染的HEK(亲和力)和CHO(功能)细胞。
对于5-PAT化合物，最佳的C(2)-胺立体化学是在5HT1A和5HT7结合的S构型(图1，表1)。表1中5-PAT的相应(2R)-对映体的亲和力比(2S)-对映体低20倍至550倍。示例分子的数据表明，可以实现5HT1A或5HT7GPCR的选择性。例如，虽然C(5)苯基或2’-卤代苯基取代基对选择性(5-PAT、5-FPT、5-CPT；表1)没有太大影响，但是增加5-取代基的大小选择5HT7(5-PyT)。将C(2)-胺部分从二甲基改变为二丙基选择5HT1A(与其相应的二甲基类似物5-CPT相比，二丙基类似物5-CPPT的5HT1A亲和力和选择性得到改善；表1)。同样，将C(2)-胺部分从二甲基改变为吡咯烷(其为刚性二乙基同系物)选择5HT1A(5-FPyT，表1)。从实验来看，在C(6)和C(7)的取代使得对两种受体的亲和力低，C(8)-取代(8-OH-DPAT)对5HT1A提供了不可接受的完全激动作用。这些实例证明了该技术可以为各种5-HT受体提供选择性。
为了进一步描述5-PAT在5HT1A和5HT7受体上的功能，即稳定5HT1A或5HT7的激动剂与反向激动剂构象的能力更难以预测。可以肯定的是，C(5)取代基影响功能。因此，具有C(5)甲基吡咯芳族部分的5-PyT类似物对5HT1A和5HT7具有约相等的亲和力，但是，关于cAMP信号，它在5HT1A/Gαi处是激动剂，在5HT7/Gαs处是反向激动剂(参见图2-3和表1)。在图2中，(S)-5-PAT骨架衍生的5HT1A激动剂配体的测量结果与丁螺环酮的结果进行了比较。在图3中，(S)-5-PAT骨架衍生的具有各种功能的5HT7配体的测量结果与AS-19和氯氮平进行了比较。5-PyT类似物的惊人结果引起了进一步的研究，特别是计算化学和分子建模研究(如下所述)的开始，以研究选择的5-PAT如何对接在5HT1A和5HT7结合口袋以影响亲和力、选择性和功能。
计算化学和分子建模为5-PAT在5HT1A和5HT7的结合和功能的分子决定因素提供了见解。结果表明，药物化学优化为提供对5HT1A和5HT7具有一定范围选择性的高亲和力5-PAT型类似物提供了机会，应专注于C(2)-胺取代/立体化学和C(5)-取代，以优化与特定5HT1A或5HT7氨基酸的空间、静电和疏水相互作用，从而影响亲和力、选择性和功能。本文的化合物和技术侧重于(S)-对映体以及C(2)-胺取代和C(5)-取代的定制。
受体特异性相互作用引起了对5-PAT化合物在其他相关GPCR的亲和力和功能的研究。5-PAT是对血清素5HT2B受体的立体选择性高亲和力中性拮抗剂和对5HT2C受体的中等亲和力激动剂。对5HT2A受体，(2S)-5-FPT和(2S)-5-CPT的亲和力非常低(分别为Ki～900和500nM)。然而，对5HT2B受体，(2S)-5-FPT具有中等亲和力(Ki＝60nM)，并且(2S)-5-CPT具有强亲和力(Ki＝11nM)。在功能测定中，(2S)-5-FPT和(2S)-5-CPT在高达100μM范围内没有5HT2B活性，表明它们具有中性拮抗作用。值得注意的是，5HT2B激动剂活性在临床上是站不住脚的，因为它可以引起心脏瓣膜病。然而，5HT2B拮抗剂减少了小鼠中伏隔多巴胺的流出，并减弱了小鼠苯丙胺诱导的过度运动，表明5HT2B拮抗剂可以产生有益的精神治疗效果。对5HT2C受体，(2S)-5-FPT几乎是一种低效力的全效激动剂(EC50＝230nM)，并且(2S)-5-CPT具有较低的效力和效能。国家精神卫生研究所精神活性药物筛查项目的结果总结如下，表明“干净”的概况。
两种新的代表性先导5-PAT、(2S)-5-FPT和(2S)-5-CPT，是高亲和力5HT1A/5HT7部分激动剂。这些化合物对5HT2A受体具有非常低的亲和力，在5HT2B受体具有临床有益的拮抗剂活性，并且是低效力的5HT2C激动剂(表明缓解认知功能障碍的用途)，对50个CNS/外周位点没有活性。
(2S)-5-FPT消除了重复和持续的行为，而不影响一般的运动，这表明它具有抗焦虑作用。(2S)-5-FPT已在四种不同的重复和持续行为模型中进行了测试，其中包括三种独特的小鼠品系：1)C58/J小鼠中的自发性重复跳跃(图4)；2)(±)-DOI(5HT2激动剂)诱发的C57BL/6J小鼠的头部抽搐(图5)；3)MK801(NMDA拮抗剂)在C57BL/6J小鼠中诱发的盘旋(图6)；5)FVB小鼠(焦虑和过度活跃的WT品系)的大理石埋藏实验(图7)。(2S)-5-FPT减少或消除了所有模型中的重复行为，而不改变其自身的运动行为(图8)。相反，无5HT7亲和力的丁螺环酮(表1)减少了DOI诱发的重复行为，但也减少了运动行为(数据未显示)。事实上，3mg/kg丁螺环酮本身会引起昏迷样紧张症，这可能是由于其D2受体活性。
(2S)-5-FPT增加社会互动，并且不引起血清素综合征，表明其具有无毒性的亲社会效应(图9和表2)。(2S)-5-FPT显著增加了两个独特小鼠品系中同窝仔之间发起社会互动的数量。图9和表2显示，即使在最高行为有效剂量(5.6mg/kg)下，(2S)-5-FPT也不会产生血清素综合征样症状，包括扁平身体、前爪踩踏、太空步(moon walking)、立毛、施特劳布举尾(Straub tail)或震颤，但它会减少用后腿直立，表明体内5HT1A激活。
(2S)-5-FPT在口服后具有神经行为活性。(2S)-5-FPT具有口服活性，容易通过血脑屏障。例如，(2S)-5-FPT容易穿过血脑屏障，通过液相色谱-质谱/质谱法定量，在全身给药后30、60和90分钟在小鼠脑中达到μg水平。相对于脑，血浆中的水平较低，表明(2S)-5-FPT在外周迅速清除。
Figure BDA0004185896900000191
与可以显著导致阿片类药物过量的苯二氮
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类抗焦虑药不同，激活5HT1A和/或5HT7受体的化合物不大可能成瘾，并且5-PAT对DAT、hERG、5HT2B没有功能活性(ADMET数据在下文讨论)。5-PAT化学型易受分子多样性影响，并且所提出的类似物利用了关于5HT1A和5HT7受体分子相互作用的新的化学空间，从而转化为激动剂功能。5-PAT骨架在C(2)胺位置具有手性中心(图1)，增强了影响药理学的3D分子多样性，即5-PAT化学部分的3D排列是5HT1A和5HT7受体亲和力和功能的关键分子决定因素。此外，2-氨基四氢化萘骨架是相对刚性的，并且刚性配体通常具有更高的受体亲和力，因为熵因子和受体亲和力不太相关。另外，刚性配体可以用作模板来定义参与配体结合和激动剂受体构象稳定的残基的3D排列。刚性化学骨架通常代谢不太复杂，避免了潜在的有毒成分。因此，考虑到对靶的高亲和力、脱靶亲和力的缺乏以及了解到的靶GPCR结构的信息，5-PAT骨架是优越的。此外，5-PAT骨架相对较小(5-FPT的MW＝270)，对于口服和脑渗透具有有利的亲脂性(cLogP＝4.5)。高效的Suzuki-偶联化学和手性固定相HPLC能够高效制备足量(～200mg)的单一对映体，用于体外药理学和体内行为研究。使用市售的2R-或2S-5-甲氧基-2-氨基四氢化萘原料可以实现单一对映体的合成。5-PAT可转化为盐酸盐，以具有高水溶性和口服活性。
为了获取ADMET数据，已向NIMH精神活性药物筛查项目和NIDA化学和药剂学分支提交有代表性的PAT，以描述吸收、分布、代谢和毒性(ADMET)参数。在50个CNS/外周位点进行的评估表明，对腺苷酸环化酶、腺苷、肾上腺素能、苯二氮
Figure BDA0004185896900000193
胆碱能、多巴胺、GABAA、hERG、组胺、阿片、NMDA、PCP、PLC、sigma、DAT、NET、SERT、离子通道(Ca++、Cl–、K+)的亲和力非常低(Ki>1μM)或为零(Ki>5μM)。功能研究表明hERG活性为零(IC50>2.0μM)，因此，预计没有心脏毒性；实验室结果表明没有激活5HT2B GPCR(无心脏毒性)。DAT功能活性也为零。已经测量了CYP1A2、CYP2B6、CYP2C9、CYP2C19、CYP2D6和CYP3A4对人肝微粒体中CYP活性的抑制作用；在10μM时观察到没有抑制作用。另外，观察到对人肝细胞Fa2N-4细胞没有毒性。用大鼠、兔子、狗、猴子和人肝微粒体在10μM和100μM孵育，显示可预测的N,N-脱烷基和芳香族羟基化代谢物。
除了它们在SUD的药物治疗潜力之外，本文的化合物还提供了新的SAR信息，可用于靶向5HT1A和5HT7 GPCR的药物发现。在这方面，相对刚性的5-PAT分子骨架是与分子建模研究配对的理想的探针，用于描绘5HT1A和5HT7结合和功能的3D分子决定因素，以帮助理解5HT1A、5HT7的结构和功能。值得注意的是，5HT1A或5HT7都没有可用的晶体结构。
5HT1A和5HT7结构活性关系(SAR)
在跨膜结构域(TMD)中，5HT1A和5HT7 GPCR之间有接近的(～47％)序列同源性，其中正位配体结合，并且大多数报道的配体结合两种受体。一个值得注意的例外是丁螺环酮。据信，本文首次报道(见表1)丁螺环酮对人5HT7受体的亲和力为零(Ki>1μM)。丁螺环酮是唯一被批准的具有主要5HT1A(部分)激动作用的药物。它是一种相对较大(MW＝385)、高度柔性的分子，并且这种结构具有高熵和无数种构象可能性，这对于推断GPCR 3D结构是无用的，并且具有潜在的大量脱靶和复杂的代谢特征。事实上，丁螺环酮与几种5HT受体和多巴胺D2的各种功能活性结合，并且在人体内，丁螺环酮被转化为具有未知的药理学和毒理学的8种不同的氧化和羟基化代谢物。(R)-8-羟基-2-(n-二丙氨基)四氢化萘(8-OH-DPAT)与5-PT化学型相关，是一种高亲和力全效5HT1A激动剂，长期以来因其引起血清素综合征的倾向而为人所知，并且是一种低效力的5HT7部分激动剂。另一种全效5HT1A激动剂repinotan是一种由柔性4碳链连接的二价苯并二氢吡喃/噻唑，在临床试验中引起恶心和呕吐。一般来说，文献教导应该避免大的柔性化学型和5HT1A的完全活化。
目前没有批准的5HT7选择性药物，并且只有4种商业激动剂探针。有可用的AS-19，一种在结构上与(2S)-5-PAT相关的部分激动剂，并且对5HT7的选择性高于5HT1A(12nM相比于240nM，见表1)，表明使用5-PAT骨架可实现5HT1A与5HT7的选择性。AS-19是一种油，并且还没有开发成药物。还报道了5HT7激动剂，其具有被1-哌嗪取代的四氢萘核，并连接到以芳基和联芳系为末端的大的(MW～450)高度柔性的5-碳烷基链，即LP-211和相关类似物。仅报道了LP-211的人的受体数据，表明其对5HT7的选择性高于5HT1A受体仅约25倍。此外，LP-211是激动剂的情况并不令人信服，因为报道LP-211是激动剂的同一组也报道了LP-211是人胚肾(HEK293)细胞中经典5-HT7激动剂5-羧酰胺基色胺(5-CT)的不能克服的拮抗剂。事实上，最近，LP-211被鉴定为细胞系中人的5-HT7受体结合和功能的高亲和力长效抑制剂。不幸的是，大的高度灵活的化合物，如LP类似物，预计有许多脱靶、复杂的代谢，并且不能用于推断GPCR结构功能信息。此外，LP化合物的5-碳烷基链和其他亲脂性部分使它们过于亲脂性(cLogP＝6.1)，即LogP值>5，具有很大的潜在毒性。还有一种高度灵活的吡唑取代的苯乙胺化合物(E-55888)被报道为‘选择性’5HT7完全激动剂，但是，由于未束缚的苯乙胺部分，该分子也具有高熵和许多构象可能性。令人鼓舞的是，所报道的5-PAT分子的数据(图1，表1)给出了围绕5HT1A或5HT7 GPCR的选择性的置信度。本文提供的进一步的知识描述了激动剂对反向激动剂活性的分子因素。
5-PAT化学型对转译5HT1A和5HT7激动剂的优势包括几个方面。如上所述，与已知的5HT1A和/或5HT7配体相比，5-PAT骨架相对较小(对于5-FPT，MW＝270)并且是刚性的，具有对口服和脑渗透有利的亲脂性(cLogP＝4.5)；正如提到的，LogP值>5具有很大的潜在毒性。刚性配体通常具有更高的受体亲和力，因为熵因子和受体亲和力不太相关。另外，刚性配体可以用作模板来定义参与配体结合和激动剂受体构象稳定的残基的3D排列。此外，这类化合物的代谢不太复杂，避免了潜在的有毒成分。已经在5个物种中测定了PAT的代谢，并且可预测N,N-脱烷基化和芳香羟基化为3种极性代谢物，这些代谢物易于排泄。因此，有信心所选择的药物化学骨架拥有5HT1A和5HT7药效基因(选择性依赖于结构修饰)、口服活性、脑渗透、有限和可预测的代谢，并具有适合转化研究的安全性/副作用特征。本文所提出的5-PAT提供了对5HT1A和5HT7 GPCR结构/功能的见解，并从机制上将5HT1A和5HT7与5-PAT治疗吗啡和THC相关的神经行为戒断症状的有益效果联系起来。
分子药理学策略和方法
这项工作的最近的论文中描述了测量克隆细胞(包括点突变受体)中表达的GPCR的配体亲和力和功能的试验，以验证分子建模结果并迭代地为合成研究提供信息(方法是QuikChange II，Agilent)。已经评估了人的5HT1A、5HT7和脱靶的亲和力，包括5HT2A、5HT2B、5HT2C、D1、D2和α1A、M3、M4、μ-阿片类药物、CB1和CB2 GPCRs(在pcDNA3.1+载体克隆的DNA，cdna.org)，以及相应的C57BL/6小鼠GPCRs(pCMV6-Entry载体，Origene)。最近分离的稳定表达5HT7受体的单克隆HEK293细胞(ATCC，CRL-1573)(BMAX＝7.7pmol/mg蛋白，由[3H]5-CT饱和结合测定，已用于上述所有初步数据)，以及稳定表达5HT1A受体的单克隆CHOK1细胞(ATCC，CCL-61)(BMAX＝0.9pmol/mg蛋白，由[3H]5-CT饱和结合测定，也已用于上述所有初步数据)。HEK293细胞具有内源性Gαs-偶联的5HT GPCR，其通过Gαi干扰5HT1A功能的测量。Lance Ultra cAMP试剂盒(Perkin-Elmer)用于测量GPCR Gαs和Gαi cAMP信号，和IP One HTRF试剂盒(Cisbio)用于测量GPCR Gαq信号。
对于数据分析，所有体外药理学实验至少进行三次。使用GraphPad Prism 8的非线性回归、曲线拟合算法可用于确定5-PTs的Ki、EC50、EMAX值。为了促进5-PAT 5HT1A和5HT7激动剂的体内研究：Pharmacology Go/No Go，评估步骤概述如下。
A.评估所有新的候选配体对5HT1A/5HT7的亲和力；进入B。
B.5HT1A和/或5HT7亲和力≤50nM：检测受体功能；进入C。
C.如果激动剂EC50在5HT1A和/或5HT7的效力≤100nM，则评估类似物在上述脱靶的亲和力和功能。然后，化合物必须满足以下标准之一才能进行体内研究：1.对于双重5HT7/5HT1A激动剂，选择性(通过Ki测量)高于脱靶≥10倍；2.对于5HT7选择性激动剂，选择性高于5HT1A和脱靶≥15倍；C.对于5HT1A选择性激动剂，选择性高于5HT7和脱靶≥15倍。对5HT7选择性和5HT1A选择性激动剂更严格的选择性标准是清楚地区分5HT7和5HT1A对其精神药理学的作用。在人和小鼠受体亲和力不同的情况下，小鼠受体亲和力可以优先用于行为分析的进展，例如，对小鼠5HT1A没有选择性的高选择性人5HT1A激动剂不会影响行为机制。预期三种类似物将推进至Aim 3：一种5HT1A-、一种5HT7-和一种双重5HT1A/5HT7-选择性激动剂。
评估5-PAT在成年雄性和雌性C57BL/6J小鼠中逆转由吗啡戒断引起的神经行为症状的体内功效的模型如下。测量对纠正重复行为、坚持行为、社会行为、急性压力应对或抑郁样活动以及昼夜节律活动障碍的功效。比较了5-PAT对丁螺环酮(Buspar)的影响。Buspar是一种经批准的5HT1A激动剂抗焦虑药，在治疗阿片类药物戒断症状和减少重复行为的临床研究中有效，并且在增强社会互动和减轻成瘾行为模型的临床前研究中有效。没有批准的5HT7激动剂可以与其比较，并且本文的许多化合物对5HT7比最常用的市售5HT7激动剂AS-19具有更高的亲和力(表1)。
所提出的模型，表3(下面的行为评估)，提供了体内测试的示意图描述。对于行为评估，可以在一天内的四次(总共)检测中的两次中观察每个受试者，检测之间的时间间隔如所述。设想所有的行为观察将在处理给药的80分钟内完成；迄今为止，在全身给药后，所有测试的PAT在临床前模型中保持精神治疗功效至少两小时。所有处理组的行为观察分组可以保持一致：行为评估是在旷场进行的，重点是重复行为，然后是一组动物的社会行为(A组)，以及在Y-迷宫中的持续行为和工作记忆，然后是另一组动物(B组)的悬尾试验测试(表3、4-5)。这些分离分组旨在确保母体化合物在整个行为测试中保持活性，并防止来自潜在活性代谢物的干扰，例如通过LCMS在血样中鉴定的N-脱烷基化和芳香族羟基化化合物。与此相关，A组涉及一个单一的测试环境，因此自然选择将任务分组到A组，将其他两项任务委托给B组。可以在连续七天的自然戒断中监测单独一组动物的昼夜节律。
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关于诱导吗啡戒断的一般步骤，小鼠(每组N＝10只雌性和10只雄性)可以用递增剂量的吗啡(20-100mg/kg)处理连续7天，已知这种方案在催促或长期戒断期间会产生耐受性和行为改变。小鼠可以每天两次(上午8点，下午6点)皮下注射(SC)吗啡(或溶媒)：第1天和第2天20mg/kg，连续几天剂量增加20mg/kg，在第6天和第7天达到100mg/kg(仅在第7天上午8点注射一次)。在第7天最后一次吗啡注射后2h，一个吗啡组可以进行纳洛酮(30mg/kg)诱导的戒断。单独的吗啡组可以进行7天的自然戒断。
为了测量吗啡戒断的行为效应的逆转，可以通过在纳洛酮诱导的戒断前10分钟或在自然戒断的第8天施用5-PAT(1、3、10mg/kg，SC)来确定5-PAT缓解由吗啡戒断引起的神经行为异常的功效。5-PAT处理20分钟后，行为筛查开始。可以将功效与对照组进行比较：1)仅用溶媒处理的小鼠；2)用吗啡+溶媒处理的小鼠；3)用吗啡加丁螺环酮(0.1、1、3mg/kg)处理的小鼠，自然戒断；4)用吗啡加丁螺环酮加纳洛酮处理的小鼠，催促戒断。一个开放野外试验室(43×43×31cm)用于评估重复行为、运动活动和社会互动。Y型迷宫(每个臂60×10×30cm)用于自发交替和持续行为测试。与运行Ethovision XT软件(Noldus)的PC相连的高架CCD摄像机用于记录行为。在疗程结束后，对处理不知情的研究人员观看视频，并对Ethovision无法自动检测到的行为进行评分。钩和线用于悬尾试验。将所有化合物溶解在MilliQ水中(THC除外)，无菌过滤，并以0.01ml/g体重sc给药。
为了评估阿片类药物戒断诱发的重复行为，A组：在处理(溶媒、5-PAT或丁螺环酮)后二十(20)分钟，将每只小鼠置于旷场的中心，配备有小鼠行为识别模块的Ethovision记录完整旋转、梳理、跳跃、用后腿直立、总距离、速度、不停止移动的距离(距离/回合)的频率、趋触性和不动时间。在回放视频记录、重复行为(包括非活动水平运动(摆动)、爪子抽搐和头部抽搐)的同时，用手进行评分。另外，对自我梳理进行仔细分析，记录有秩序链(syntactic chain)(重复的、连续的刻板动作)和非链(non-chain)梳理，如详细描述的，并将腹泻病例记录在案。对20分钟的行为评分。然后将小鼠放回它们的居住笼里，间隔20分钟，之后评估它们的社会行为。
为了测量在阿片类药物戒断期间的社会行为，A组：将一只相同性别的对照小鼠和一只用5-PAT、丁螺环酮或溶媒处理的小鼠(吗啡组)放置在旷场的中心，自由探索20分钟，通过Ethovision软件计算自发社会互动的次数(从一只小鼠到另一只小鼠的自发接近，导致身体接触)和自我梳理的次数。导致攻击性行为的社会互动也会被研究人员记录下来。
为了记录阿片类药物戒断诱导的持续行为，B组:小鼠在海马体依赖的Y-迷宫自发交替任务中进行测试，该任务利用了探索新环境的本能。在这项任务中，我们测定了阿片类药物戒断对持续性行为和空间工作记忆的影响，以及5-PAT对它们的调节作用。方法基于先前报道的实验。用5-PAT、丁螺环酮或溶媒处理20分钟后，将每只小鼠置于三臂Y型迷宫的中心。通过Ethovision记录臂参与20分钟，计算交替得分：[总交替次数(连续输入三个不同的臂)/(输入的臂总数-2)]*100。
为了描述悬尾试验，B组：本文测定了5-PAT在悬尾试验中减少不动时间的功效，尾悬试验是一种抑郁样活性的模型，其具有抗抑郁活性的预测有效性和优于其他临床前抑郁模型的优点。在Y型迷宫中表演35分钟后，将小鼠用尾巴悬挂在与垂直线相连的钩子上(以防止爬尾)。对每只小鼠进行目测观察，并记录5分钟以上的不动时间。
文献中已经记载了5-PAT对中枢吗啡诱导的c-Fos表达的调节。文献报道提供了概念证明，即药物戒断期间中枢c-Fos表达是一种可移动的生物标志物，对治疗药物戒断症状的药物开发具有预测有效性。令人信服的证据表明，药物戒断和精神症状(如焦虑)与重叠神经回路的超兴奋性有关。从啮齿动物到猪再到人的跨物种的大量研究报告了与包括阿片类药物和大麻素滥用药物戒断相关的许多神经系统中Fos(c-Fos，FosB)表达的变化，提供了Fos表达是与戒断相关的神经活动的生物标志物的证据。重要的是，这些神经回路中的许多，例如下丘脑、杏仁核和终纹床核(BNST)，与戒断的精神症状有关，并且c-Fos的表达(例如在杏仁核中的表达)，与一些觅药行为的发展相关。最近的临床研究报道，用具有5HT1A激动剂性质的血清素受体调节剂(即裸盖菇素)进行急性治疗可以减轻焦虑并改变根深蒂固的行为，这提供了单次施用5HT1A和/或5HT7受体调节剂可能逆转由长期吗啡(或THC)施用引起的神经回路紊乱的优势。重要的是，也有先例表明，使用药物制剂进行急性治疗可以逆转阿片类药物戒断诱导的c-Fos表达变化，并且至少一种α2激动剂(可乐定)已经显示出对治疗人类阿片类药物戒断的可靠功效。此外，α2激动剂洛非西定(Lucemyra)最近被FDA批准用于治疗阿片类药物戒断的身体症状。
为了测量c-Fos免疫组织化学(IHC),在接受最高剂量的5-PAT、丁螺环酮或溶媒的介入处理后90分钟，以及在最后一次行为评估后10分钟，用吸入异氟烷(高达5％)对小鼠进行深度麻醉，然后用冰冷的缓冲生理盐水(tris buffered saline)(TBS)经心脏灌注，接着灌注4％多聚甲醛的TBS溶液。切除大脑，在4％多聚甲醛中后固定过夜，随后在20％甘油的TBS溶液中后固定至少24小时。然后使用Leica CM1950低温恒温器收集穿过感兴趣区域的冠状切片(40μm),并置于冷的TBS中。如前所述，使用自由漂浮的IHC方法进行c-Fos IHC，但是使用新的一级抗体。最近优化了Abcam[2H2](ab208942)小鼠单克隆抗体的方案，该方案基本上没有交叉反应性。HRP缀合的第二抗体通过使用3,3′-二氨基联苯胺作为色原(Vectastain Elite,Vector Laboratories)的生物素-链霉亲和素技术用于可视化。该技术的代表性数据如图14和图15A-15C所示。对c-Fos在额叶皮质、下丘脑、伏隔核、中脑腹侧被盖区、杏仁核、BNST和海马体中的表达进行了检测。
还可以监测阿片类药物戒断期间的昼夜节律。大量报告表明，5HT7受体调节昼夜节律。这里，使用一组单独的小鼠和一个5HT7-选择性5-PAT来测试其逆转阿片类药物戒断诱导的昼夜节律紊乱的有效性。每天两次吗啡处理7天后，小鼠皮下植入遥测仪。恢复后，将小鼠放回干净的居住笼中，然后装入隔离柜中，用于接下来7天的评估。每天上午8:00(12小时光/暗周期中开灯后一小时)用溶媒或一种先导5HT7-选择性5-PAT(3mg/kg或行为测定中最有效剂量)处理小鼠。进行连续监测，并使用E-Mitter遥测系统(Starr Life Sciences)分析活动、心率和体温。
关于THC和5-PAT逆转THC戒断效应的功效，实验可以如下：重复施用THC，然后给予CB1反向激动剂(利莫那班(rimonabant))治疗在小鼠中引发与在阿片类药物戒断期间观察到的症状相似的戒断症状。从5-FPT开始，然后扩展到新的类似物，评估了5-PAT缓解小鼠THC戒断引发的神经行为症状的功效。将结果与对照组进行比较。测试程序有以下例外：1)将THC溶解在含有丙二醇、二甲基亚砜和吐温-80的MilliQ水中；2)每天用50mg/kg THC7处理小鼠两次，连续7天；3)利莫那班，3mg/kg，用于诱导戒断。引发自然戒断。对行为、c-Fos表达和受THC戒断影响的昼夜节律活动进行5-PAT调节。
本文描述的实验涉及数据分析协议。透明的数据报告，以优化临床前研究的预测转化价值，并遵循ARRIVE(Animal Research:Reporting ofIn Vivo Experiments)指南，即随机化程序、盲检和受试者数量足以观察治疗之间的统计学意义和可复制的差异。这项技术中的实验评估了药物治疗、剂量和性别影响，可以通过多重比较的ANOVA进行统计分析。明确阐述了项目的目标，以避免在ANOVA结果中的p值篡改或“钓取”交互作用。动物数量基于在小鼠中使用5-FPT计算的效应大小和功效分析，从这些研究发表的数据和小鼠表型的文献报告中获得方差估计。样本大小分析表明，每种性别10只动物的组足以提供α设定为0.01的最小功效0.8。该统计方案适用于实验方法，并支持临床前研究结果的相关性，即评估新的5HT7/5HT1A激动剂在逆转阿片类药物和大麻素戒断的神经行为症状方面的功效。使用GraphPad Prism 8进行统计分析，并使用StatMate软件进行功效分析。统计学性质的问题可以使用文献和咨询东北布韦健康科学学院生物统计服务中心对c-Fos、IHC的数据分析来回答：如前所述，使用NIH Image J软件对对治疗条件不知情的个体进行定量测量。采用Tukey事后检验的单向ANOVA将用于检查c-Fos阳性斑点的治疗效果。#
如上所述，单一对映体的合成可以使用市售的2R-或2S-5-甲氧基-2-氨基四氢化萘原料来实现。对于化学合成，下面的方案1显示了在6个步骤中获得表1和图1所示的5-FPT和其它类似物的单一对映体的优化方法。在方案1中，通过1-四氢萘酮与溴/AlCl3反应得到的5-Br-四氢萘酮(1)被还原，得到相应的醇(2)，用pTSA处理得到烯烃(3)。间氯过氧甲酸(mcpba)与烯烃(3)反应得到环氧化物(4)，用pTSA处理得到关键中间体5-Br-2-四氢萘酮(5)。5-Br-2-四氢萘酮(5)可以与多种可用的硼酸衍生物(6)反应，用于Suzuki-Miyaura交叉偶联反应，以有效地获得5-位有变化的衍生物。在方案1的最后一步中，还原性胺化可以在2-位引入各种单取代和二取代的烷基、芳基、环烷基和环芳基胺部分。因此，方案1给出了5-FPT外消旋物(8)，通过基于多糖的手性固定相-HPLC、(CSP)-HPLC分离，得到(+)-(2R)-和(-)-(2S)-5-FPT。
方案2中描述了立体定向合成。为了确定2-位的绝对立体化学，(2S)-5-FPT以及图1和表1中已经用市售的(2S)-5-甲氧基-2-氨基四氢化萘合成了(2S)-5-FPT以及其他类似物。使用三氟甲磺酸酐对5-酚基进行三氟化是不成功的，而使用N-苯基三氟甲磺酰亚胺是成功的。不幸的是，原料昂贵，因此，手性固定相HPLC(CSP-HPLC)可能是获得单一对映体的默认方法。在以前关于5-(取代)-2-二甲基氨基四氢萘的论文中已经证明了替代的合成策略。图表1显示了5-PAT的合成构图。
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图表1.5-PAT的合成构图
本发明的方法、化合物或组合物可以是本文所述的对一种或多种受体(例如一种或多种血清素受体)的完全激动剂、部分激动剂、拮抗剂、反向激动剂或差异激动剂(即具有不同的结合模式)。所述方法可对本文所述的一种或多种受体(例如一种或多种血清素受体)提供差异但选择性的激活。本发明的方法、化合物或组合物不需要提供本文所述的一种或多种血清素受体的完全激动剂。双重部分激动剂可以以小于约100nM、或小于约50nM、或小于约25nM、或小于约20nM、或小于约10nM、或小于约5nM、或小于约2nM、或小于约1nM的结合亲和力(Ki)选择性地结合血清素5-HT7受体和/或血清素HT1A受体。双重部分激动剂可提供与一种或多种血清素5-HT7和5-HT1A受体的选择性结合，例如提供比一种或多种血清素5-HT2A和5-HT2C受体高至少约10倍、或至少约20倍、或至少约30倍、或至少约40倍、或至少约50倍、或至少约75倍、或至少约100倍的亲和力。对于一些双重部分激动剂，双重部分激动剂不在结合水平小于约100nM，或小于约50nM，或小于约10nM，或小于约5nM，或小于约1nM结合组胺H1受体、多巴胺D2和肾上腺素能α1A和α1B受体中的一种或多种。
如本文所用，术语“杂烷基”是指通过链中的碳原子连接到分子上的烷基，其中一个或多个其它(非结合)碳原子可以被非碳和非氢原子取代，例如O、P、B、N、S或Si。如本文所用，术语“卤素”是指F、Cl、Br或I。
实施例
实施例1.合成
除非另有说明，所有市售试剂和溶剂都是购买且未经纯化而使用的。使用AgelaTechnologies 230–400目硅胶进行快速柱层析。在Agela Technologies硅胶60F254板上进行分析薄层层析(TLC)。如下所述，最终化合物以游离碱或其相应的HCl盐使用，这取决于游离碱的易操作性。如前所述，所有光谱由Varian 500MHz或400MHz NMR在CDCl3或CD3OD中记录，并以百万分之一(ppm)的化学位移(δ)值表示。耦合常数(J)用赫兹表示。NMR光谱报告中使用的缩写包括，s＝单峰，bs＝宽单峰，d＝二重峰，t＝三重峰，q＝四重峰，quin＝五重峰，dd＝双二重峰，qd＝四双重峰，dt＝双三重锋，tt＝三三重锋，ddd＝双双二重峰，ddt＝双双三重锋，dtt＝双三三重锋，m＝多重峰。使用Waters Q-TOF Ultima ESI仪器，使用飞行时间(TOF-MS)和电子喷雾电离(ESI)或使用Waters 70-VSE仪器，使用飞行时间(TOF-MS)和电子电离(EI)进行高分辨率质谱分析(HRMS)。在一些实施例中，既有手性合成又有非手性合成，然后利用层析手性制备。在配备有半制备(s-prep)-RegisCellTM(5μm，25cm×10mm内径)手性(基于多糖)柱的ShimadzuTM仪器上通过UV Trace 220/254nm测定(+)和(–)对映体的HPLC分离。使用JACSO(P-2000)旋光仪测定旋光度。除非另有说明，目标化合物的纯度>95％(通过HPLC测定)。化合物(2S)-5-PT：N,N-二甲基-5-苯基-1,2,3,4-四氢萘-2-胺HCl
从方案2获得(0.5mmol)，为透明油，产率：60％(0.075g)，纯化95:5(DCM:MeOH)。该油被转化成相应的HCl盐。1H NMR(500MHz；CDCl3)：812.64(s，1H)、7.41(t，J＝7.3Hz，2H)、7.35(t，J＝7.3Hz，1H)、7.23(t，J＝8.3Hz，3H)、7.15(d，J＝7.5Hz，1H)、7.12(d，J＝7.4Hz，1H)、3.54(s，1H)、3.39(dd，J＝15.4，3.9Hz，1H)、3.20(dd，J＝14.8，11.8Hz，1H)、2.85-2.79(m，8H)、2.40(d，J＝10.9Hz，1H)、1.81(qd，J＝11.4，6.6Hz，1H)。13CNMR(400MHz；CDCl3)：8142.2、141.0、132.34、132.28、129.1、128.72、128.63、128.4、127.4、126.7、62.3、39.8、39.5、30.1、27.3、24.3HRMS：理论计算的C18H21N的[M+H]+：252.1752。测试数据：252.1756。HPLC(s-prep)：溶剂体系：己烷/EtOH(91：1)0.1％DEA(改性剂)0.1％TFA(改性剂)；流速＝3.0mL/min；t1＝16.5，t2＝18.1(+)HCl：对于(2R)[a]D25+36.6，(c0.2，MeOH)，(–)HCl：对于(2S)[a]D25–36.94，(c0.3，MeOH)。
化合物(2S)-5-FPT:(2S)-5-(2-氟苯基)-N,N-二甲基-1,2,3,4-四氢萘-2-胺HCl
将方案2中步骤“c”后的产物(0.13g，0.4mmol)溶解在3mL二甲氧基乙烷和0.3mL水中。溶液用N2脱气，加入0.112g(0.8mmol)K2CO3，然后加入0.062g(0.44mmol)2′-F-硼酸和0.071g(0.06mmol)Pd[PPh3]4。回流搅拌反应4小时，用水淬灭，用乙酸乙酯(3×20mL)萃取，有机部分用硫酸钠干燥。用快速层析95:5(DCM:MeOH)进行纯化，得到0.03g(23％)黄色油状物。将油转化成相应的HCl盐。使用TLC洗脱剂(9:1二氯甲烷:MeOH)。1HNMR(500MHz；CDCl3)：811.82(s，1H)、7.37(td，J＝9.3，4.3Hz，1H)、7.27–7.24(m，1H)、7.20(t，J＝7.0Hz，3H)、7.13(t，J＝8.0Hz，2H)、3.56–3.53(m，1H)、3.38–3.35(m，1H)，3.19(t，J＝12.7Hz，1H)、2.86-2.80(m，7H)、2.70-2.67(m，1H)、2.38(d，J＝10.2Hz，1H)、1.85-1.83(m，1H)。13CNMR(400MHz；CD3OD)：8133.52、131.33、129.64、129.55、129.21、128.53、126.26、126.25、124.36、124.30、115.47、62.54、39.24、29.85、26.45、23.98。理论计算的C18H20FN的[M+H]+：270.1658。测试数据：270.1656。(2S)-5-FPT HCl：[a]D25–41.2(c0.7，DCM)。
化合物(2S)-5-CPT：(2S)-5-(2-氯苯基)-N,N-二甲基-1,2,3,4-四氢萘-2-胺HCl
将方案2中步骤“c”后的产物(0.065g，0.2mmol)溶解在1mL二恶烷中。溶液用N2脱气，加入0.068g(0.3mmol)K3PO4，然后加入0.038g(0.24mmol)2′-Cl-硼酸、0.026g KBr(0.22mmol)和0.023g(0.02mmol)Pd[PPh3]4。回流搅拌反应6小时，用水淬灭，用乙酸乙酯(3×20mL)萃取，有机部分用硫酸钠干燥。用快速层析95:5(DCM:MeOH)进行纯化，得到0.04g(61％)黄色油状物。将油转化成相应的HCl盐。使用TLC洗脱剂(9:1二氯甲烷:MeOH)。1HNMR(500MHz；CDCl3)：812.49(s，1H)、7.45(m，1H)、7.32(dd，J＝8.3，4.4Hz，2H)、7.23(t，J＝7.0Hz，1H)、7.19–7.14(m，2H)、7.03(dd，J＝6.7，4.4Hz，1H)、3.53–3.49(m，1H)，3.39(s，1H)，3.22(t，J＝12.4Hz，1H)、2.86(s，6H)、2.73–2.52(m，2H)、2.40–2.38(m，1H)、1.87(t，J＝5.4Hz，1H)。13CNMR(400MHz；CDCl3)：8139.71、139.43、139.40、139.16、133.42、132.93、132.79、132.72、132.19、131.95、131.01、130.65、129.57、129.53、129.46、129.28、129.20、129.04、128.26、127.97、126.97、126.91、126.44、62.33、62.06、40.03、39.72、30.17、29.97、26.74、26.01、23.94、23.84。理论计算的C18H20ClN的[M+H]+：286.1363。测试数据：286.1368。(2S)-5-CPTHCl：[a]D25–45.5(c0.5，MeOH)。
化合物(2S)-FPyT：1-(5-(2-氟苯基)-1,2,3,4-四氢萘-2-基)-吡咯烷
从方案1获得(0.62mmol)，为红色油，产率：69％(0.11g)，纯化9:1(DCM:MeOH)；1HNMR(500MHz；CDCl3)：87.20–7.15(m，2H)、7.10(dd，J＝6.6，2.1Hz，1H)、6.72(t，J＝2.2Hz，1H)、6.23(dd，J＝3.4，2.8Hz，1H)、6.07(dd，J＝3.5，1.8Hz，1H)、3.41(s，3H)、3.07–3.02(m，1H)，2.85(dd，J＝15.9，10.7Hz，1H)、2.73–2.67(m，1H)、2.64(tdd，J＝10.8，5.1，3.1Hz，1H)、2.56(ddd，J＝22.0，10.7，4.9Hz，1H)、2.39(s，6H)、2.10–2.05(m，1H)、1.55(qd，J＝11.9，5.2Hz，1H)。13CNMR(400MHz；CDCl3)：8136.95、136.42、132.96、132.75、129.47、128.86、125.36、121.63、108.41、107.27、60.66、41.88、34.20、32.73、27.71、26.25。理论计算的C17H22N2的[M+H]+：255.1861。测试数据：255.1853。HPLC(s-prep)：溶剂体系：己烷/EtOH(85:15)0.1％DEA(改性剂)0.1％TFA(改性剂)；流速＝2.0mL/min；t1＝19.1，t2＝22.5。(+)-5-PyT：[a]D25+10.5，(c0.3，MeOH)，(–)-5-PyT：[a]D25–14.3，(c0.3，MeOH)。2S立体化学是基于其他已知S-化合物从HPLC手性柱的洗脱时间来确定的。
化合物(2S)-5-NaT：(2S)-N,N-二甲基-5,6,7,8-四氢-[1,1′-联萘]-6-胺将方案2中步骤“c”后的产物(0.060g，0.19mmol)溶解在1.5mL二甲氧基乙烷和0.15mL水中。用N2将溶液脱气，加入0.101g(0.73mmol)K2CO3，然后加入0.126g(0.73mmol)1-萘基硼酸和0.033g(0.03mmol)Pd[PPh3]4。回流搅拌反应4小时，用水淬灭，用乙酸乙酯(3×20mL)萃取，有机部分用硫酸钠干燥。用快速层析95:5(DCM:MeOH)进行纯化，得到0.03g(53％)黄色油状物。使用TLC洗脱剂(9:1二氯甲烷:MeOH)。1HNMR(400MHz；CDCl3)：87.80(d，J＝8.2Hz，1H)、7.76(d，J＝8.2Hz，1H)、7.44–7.35(m，2H)、7.30–7.27(m，1H)、7.22(dd，J＝13.8，7.0Hz，1H)、7.17–7.11(m，2H)、7.00(t，J＝8.8Hz，1H)、3.07–2.99(m，1H)、2.83(dt，J＝16.9，9.0Hz，1H)、2.67–2.58(m，1H)、2.39(td，J＝11.4，4.2Hz，1H)、2.31(d，J＝3.8Hz，7H)、2.25–2.19(m，1H)、1.90–1.82(m，1H)、1.46–1.35(m，1H)。13CNMR(400MHz；CDCl3)：8140.33、139.99、138.77、138.36、133.59、133.43、133.25、133.20、132.07、131.82、131.76、131.64、129.16、128.92、128.89、128.40、128.30、127.83、127.78、126.78、126.54、126.41、126.35、126.29、126.16、125.92、125.89、125.67、125.44、125.34、62.54、62.46、46.28、30.47、30.36、26.81、26.34、24.07、23.70。理论计算的C22H23N的[M+H]+：302.1909。测试数据：302.1909。(2S)-5-NaT：[a]D25–59.5(c0.5，DCM)。化合物(2S)-5-PPT：(2S)-5-苯基-N,N-二丙基-1,2,3,4-四氢萘-2-胺HCl
在方案2中，实施丙醛、蒙脱土K10、NaBH3CN、MeOH、室温，20h，(c)N-(2-吡啶基)-双-(三氟甲磺酰亚胺)、DIPEA、CH2C12，0℃至着火温度，20h；产物(0.13mmol)，得到0.026g(67％)透明油，纯化98:2(DCM:MeOH)。将油转化成相应的HCl盐。1HNMR(500MHz；CDCl3)：812.02(s，1H)、7.41(t，J＝7.3Hz，2H)，7.35(t，J＝7.1Hz，1H)、7.23(dd，J＝12.5，7.6Hz，3H)、7.15(d，J＝7.5Hz，1H)、7.12(d，J＝7.4Hz，1H)、3.68(s，1H)、3.39–3.36(m，1H)、3.28(t，J＝13.0Hz，1H)、3.09(dd，J＝15.9，13.0Hz，2H)、2.98(t，J＝5.4Hz，2H)、2.80(d，J＝5.1Hz，2H)、2.45(d，J＝10.9Hz，1H)、2.05(s，2H)、1.95(d，J＝4.5Hz，2H)、1.86(dd，J＝19.3，10.7Hz，1H)、1.02(q，J＝5.3Hz，6H)。13CNMR(400MHz；CDCl3)：8142.19、141.06、132.59、132.53、129.13、128.70、128.58、128.41、127.37、126.62、59.69、52.45、52.09、30.29、27.61、24.53、18.16、11.63。理论计算的C22H29N的[M+H]+：308.2378。测试数据：308.2376。(2S)-5-PPTHCl：[a]D25–33.14(c0.5，MeOH)。
化合物(2S)-5-CPPT：(2S)-5-(2′-氯苯基)-N,N-二丙基-1,2,3,4-四氢萘-2-胺
在方案2中，实施丙醛、蒙脱土K10、NaBH3CN和甲醇，室温，20h。由(2S)-前体(0.17mmol)获得，得到0.01g(21％)淡黄色油，纯化97:3(DCM:MeOH)。1HNMR(500MHz；CDCl3)：87.46(m，1H)、7.31(m，2H)、7.22(m，1H)、7.18(m，2H)7.02(t，J＝5.6Hz，1H)，3.59–3.44(m，1H)、3.29–3.15(m，2H)、3.00–2.82(m，4H)、2.68–2.50(m，2H)、2.34–2.23(m，1H)、1.93–1.77(m，5H)、0.98(d，J＝5.4Hz，6H)。将油转化成相应的HCl盐。13CNMR(400MHz；CDCl3)：8139.72，139.41，139.34，139.17，133.44，133.03，132.86，132.78，132.45，132.19，130.99，130.61，129.51，129.39，129.14，128.94、128.17、127.88、126.86、126.82、126.31、59.52、59.36、52.57、52.30、52.27、52.15、51.95、30.43、30.02、27.01、26.23、24.09、18.26、17.81、11.53。理论计算的C22H28ClN的[M+H]+：342.1989。测试数据：342.1979。(2S)-5-CPPTHCl：[a]D25–35.18(c0.25，MeOH)。
化合物(R/S)-5-FPyT
在下面的方案3中，试剂和条件是：(a)二丙胺HCl，NaBH3CN，MeOH/THF，55℃，16h：(b)吡咯烷，NaBH3CN，MeOH/THF，55℃，16h。四氢萘酮中间体7b用二丙胺盐酸盐或吡咯烷进行还原胺化，得到外消旋产物。通过手性HPLC成功地拆分了外消旋物17，而拆分18的尝试没有成功。
Figure BDA0004185896900000341
方案3：(R/S)-5-FPyT的合成
实施例2.计算化学和分子建模
人的5HT1A和5HT7 GCPR的分子模型是通过与最近的5HT1B晶体结构(pdb代码：4IAQ)的同源性建立的。对选定的5-PAT类似物进行分子对接和分子动力学(MD)模拟，其实验确定的亲和力和功能数据是已知的(表1，图2-3)，以帮助理解与5HT7受体相比，对5HT1A的结合和功能的分子决定因素。用(2R)-和(2S)-5-FPT进行的分子动力学模拟和对接实验表明(2S)-5-FPT(绿色)与图10A中的5HT1A受体复合物的低能位，使得2-二甲胺部分可能与D3.32
Figure BDA0004185896900000351
形成离子键，并且与Y7.43/>
Figure BDA0004185896900000352
F6.51/>
Figure BDA0004185896900000353
W6.48/>
Figure BDA0004185896900000354
C3.36/>
Figure BDA0004185896900000355
的疏水相互作用导致高亲和力(Ki＝1000nM，表1)结合。相比之下，(2R)-5-FPT(浅蓝色)的优选构象对接，使得它与D3.32/>
Figure BDA0004185896900000356
形成离子键，但不形成疏水相互作用，这可能解释了它的零亲和力(Ki＝1000nM)。分子力学-广义玻恩表面积(MMGBSA)结合自由能计算后的MD模拟表明，与(2R)-5-FPT(-37.26kcal/mol)相比，(2S)-5-FPT在5HT1A具有较低的总结合自由能(-40.66kcal/mol)，这与实验确定的亲和力值一致。图10B显示(2S)-5-FPT(绿色)与(2R)-5-FPT相比对5HT7的结合不同，即2-二甲胺的胺部分更深地结合到结合口袋中，与D3.32/>
Figure BDA0004185896900000357
形成离子键，并与Y7.43/>
Figure BDA0004185896900000358
L7.39/>
Figure BDA0004185896900000359
和C3.36
Figure BDA00041858969000003510
形成疏水相互作用；5-苯基和2-氨基四氢化萘基团与F6.51/>
Figure BDA00041858969000003511
V3.33
Figure BDA00041858969000003512
F6.52/>
Figure BDA00041858969000003513
S5.42/>
Figure BDA00041858969000003514
A5.46/>
Figure BDA00041858969000003515
Y5.38/>
Figure BDA00041858969000003516
I5.32
Figure BDA00041858969000003517
G7.42/>
Figure BDA00041858969000003518
形成疏水相互作用，从而导致更高的亲和力(Ki＝5nM，表1)。相比之下，(2R)-5-FPT(浅蓝色)与D3.32/>
Figure BDA00041858969000003525
形成离子键，仅与L7.39/>
Figure BDA00041858969000003519
F6.52
Figure BDA00041858969000003520
T5.43/>
Figure BDA00041858969000003521
L5.31(3.54)、C5.30/>
Figure BDA00041858969000003522
V3.33/>
Figure BDA00041858969000003523
形成疏水相互作用，这可能解释了其较低的亲和力(Ki＝750nM)。计算的(2S)-5-FPT和(2R)-5-FPT的MMGBSA结合自由能分别为-40.67kcal/mol和-37.16kcal/mol，与实验结果一致。
图11A示出了(2S)-5-PyT对5HT1A受体的对接，其中(2S)-5-PyT是激动剂，图11B示出了(2S)-5-PyT对5HT7的对接，其中(2S)-5-PyT是反向激动剂。配体的2-二甲胺部分与D3.32形成离子键，并与5HT1A残基(即Y7.43、S5.33、Y5.38、F6.52、C3.36、W6.48、F6.51、V3.33、T5.39、A6.55、A5.46、S5.42)形成大量(12)疏水相互作用。相反，在5HT7，(2S)-5-PyT不与W6.48和F6相互作用(在胺能GPCR中高度保守，影响细胞内环3与G蛋白的相互作用)，并且形成不同的和更少的(8)总疏水相互作用，即Y7.43、S5.33、Y5.38、F6.52、C3.36、L7.39、I5.32、T5.43。重要的是(2S)-5-PyT的吡咯甲基和5HT1A中的A6.55(图3)之间的疏水相互作用
Figure BDA00041858969000003524
在5HT7处不存在，其中该位置存在丝氨酸(S6.55，图4)。这种差异可能在决定配体的激动剂(5HT1A)对反向激动剂(5HT7)活性中起作用。
进行了(2S)-5-PyT与5HT1A或5HT7受体相互作用的额外MD模拟(运行时间500ns)，以模拟R3.50和E6.30之间的离子锁定距离——一种抑制胺能GPCR处于非活性构象的关键相互作用)。图12显示，对于5HT1A，在400-500ns期间，离子锁定不明显，因为R3.50和E6.30之间的距离增加到>
Figure BDA0004185896900000361
即(2S)-5-PyT稳定了5HT1A的活性构象。相比之下，在5HT7的500nsMD运行期间，R3.50和E6.30之间的距离保持/>
Figure BDA0004185896900000362
表明离子相互作用，即(2S)-5-PyT稳定了5HT7的非活性构象。这一结果使人们确信，分子动力学模拟将有助于理解5-PAT与5HT1和5HT7相互作用的分子决定因素，这些因素导致激动剂与反激动剂的功能活性。
利用5-PAT-结合口袋在5HT1A和5HT7处的差异相互作用：尽管在5HT7和5HT1A之间存在紧密的TMD同源性，但在TMDs6和7中存在重要差异，例如6.55和7.39位置。位置6.55是5HT1A中的丙氨酸(A)和5HT7中的丝氨酸(S)。同时，位置7.39是5HT1A中的天冬酰胺(N)和5HT7中的亮氨酸(L)。上述初步对接结果显示(2S)-5-FPT和(2S)-5-PyT靠近TMDs6和7对接，表明对5-PAT骨架的修饰，特别是在C(5)-位置，可能会选择性地影响5HT7和5HT1A之间的亲和力，以及激动剂与反激动剂的功能活性。使用点突变受体(例如A6.55S 5HT1A、S6.55A5HT7、N7.39L 5HT1A、L7.39N 5HT7)可以迭代验证当前的建模结果。下面显示的合成类似物包括C(5)-位的取代，假设与TMDs6和7中的5HT7和5HT1A残基有差别地相互作用。配体设计过程是一种迭代的操作方式，涉及分子对接研究、药物化学合成、药理学评估，包括使用点突变受体来验证所提出的控制受体亲和力、选择性和功能的配体-受体相互作用。
实施例3：(2S)-5-FPT在5-HT7和5-HT1A上的亲和力和部分激动作用
产生稳定表达人5-HT7受体的HEK293细胞，以评估5-FPT对映体的5-HT7药理学。用[3H]5-CT饱和结合评估具有最高特异性结合(“CHTR7beta”)的克隆中的受体结合位点密度，其揭示了7.7(0.4)pmol/mg蛋白质的平均(SEM)受体结合位点密度BMAX。在如此高的5-HT7受体密度下，预计5-HT7部分激动剂不会表现为完全激动剂，因为受体储备不是问题。此外，在瞬时过度表达相关人的5-HT受体(5-HT1A、2A、2B、2C)和潜在‘脱靶’受体(包括多巴胺D2、肾上腺素能α1A、1B和组胺H1受体)的HEK293细胞中评估了5-FPT药理学。值得注意的是，依赖于取代模式和立体化学，D2对2-氨基四氢化萘骨架显示出高亲和力，α1和H1受体是用于治疗ASD易怒的抗精神病药的常见脱靶。考虑到它们与转译研究的相关性，还使用瞬时表达小鼠5-HT2A和5-HT2C受体的HEK293细胞进行了研究。
如表1所示，5-FPT在5-HT7受体上表现出高的立体选择性亲和力，并且(S)-对映体(Ki＝4±0.1)比(R)-对映体(Ki＝～460nM)强约80倍。(2S)-5-FPT在Gs-cAMP信号传导方面表现为5-HT7部分激动剂(EC50＝34nM，EMAX对AS-19＝33％)，并且(R)-对映体也表现出具有类似动力学的部分激动作用(EC50＝378nM，EMAX对AS-19＝29％)，尽管其效力比(S)-异构体低约11倍(图2-3)。
实施例4：(2S)-5-FPT减弱运动刻板印象而不影响运动。
在三种不同的刻板印象模型中测试(2S)-5-FPT，每种模型具有不同的有效性量表：1)C58/J小鼠中的自发性刻板跳跃(图4)；2)(±)-2,5-二甲氧基-4-碘安非他明(DOI)诱发的刻板头部抽搐(图5)；3)和(5R,10S)-(+)-5-甲基-10,11-二氢-5H-二苯并[a,d]环庚烯-5,10-亚胺(MK-801)在C57Bl/6J小鼠中诱发的刻板旋转(图6)。还测试了(2S)-5-FPT在C57Bl/6J小鼠中减弱d-苯丙胺(AMP)诱导的过度运动的功效，以评估精神兴奋剂滥用的潜在药理学效用。当在标准实验室条件下饲养时，C58/J小鼠自然地发展重复的、刻板的跳跃，并且这种行为已经被用作对药物治疗有反应的刻板印象模型。如图4所示，(2S)-5-FPT以剂量依赖性方式有效地消除了C58/J小鼠的刻板跳跃，而不改变运动行为(见图8)。(2S)-5-FPT在该模型中显示出比最近报道的mGluR5负变构调节剂(GRN-529)更好的功效，GRN-529正在开发中，用于治疗ASD。
为了测量大理石埋藏实验(图7)，将FVB小鼠单独放置在干净的盒子(6英寸×10英寸×5英寸)中10分钟，包含18个透明的弹珠在新鲜的家用垫料上面。测试结束后，计算埋藏的弹珠(即覆盖有垫料的弹珠≥50％)。
关于刻板印象中的谷氨酸神经传递，NMDA受体拮抗剂MK-801特征性地诱发刻板旋转，这似乎模仿了在Fmr1 KO小鼠中观察到的单基因刻板印象。此外，降低其功能的NMDA谷氨酸受体的突变和自身抗体与人的ASD、智力残疾和精神症状有因果联系。如图6所示，(2S)-5-FPT(5.6mg/kg)显著降低了用MK-801处理的C57Bl/6J小鼠的刻板旋转。注意，(2S)-5-FPT和AMP都不会引起刻板的旋转行为(图6)。此外，(2S)-5-FPT(5.6mg/kg)显著减少MK-801引起的过度运动，但不减少AMP引起的过度运动。重要的是，(2S)-5-FPT本身也没有改变C57Bl/6J小鼠的运动。
DOI诱导的HTR是皮质5-HT2A激活的行为模型，并且对刻板印象抽搐也具有表面效度。5-HT2A受体是皮质中主要的5-HT受体，并在谷氨酸锥体和GABA神经元上发挥重要的兴奋调节功能。在Fmr1 KO小鼠中，皮质神经元中5-HT2A受体的功能发生了改变，在患有ASD和妥瑞氏症候群的人中，5-HT2A的功能也被破坏。此外，5-HT2A拮抗剂如酮舍林(氚化形式，此处用作5-HT2A放射性标记)治疗妥瑞氏症候群中的抽搐，并且当注入丘脑下核时，减少大鼠中的刻板印象，支持DOI诱导的HTR作为刻板印象和/或抽搐的模型。相关的还有，在治疗儿童ASD的临床试验中，5-HT1A受体部分激动剂丁螺环酮在临床上在5-HT2A受体具有相关亲和力(Ki～140nM)。如图6所示，(2S)-5-FPT剂量依赖性地减弱DOI诱导的HTR，并且在每个剂量下都观察到显著的减弱效果。值得注意的是，DOI对5-HT1A和5-HT7受体的亲和力弱(Ki>1M，未报道的观察结果)，而(2S)-5-FPT对5-HT2A受体的活性弱，5-HT2A受体介导DOI诱导的C57Bl/6J小鼠HTR，这表明(2S)-5-FPT的作用不是由于与DOI竞争受体位点，而是间接调节DOI诱导的5-HT2A受体活性以影响行为。重要的是，尽管(2S)-5-FPT对过度表达人5-HT2A受体的HEK细胞显示出弱的部分激动剂活性，但它本身并不诱发HTR(表3)。为了进一步支持(2S)-5-FPT通过除5-HT2A以外的受体机制降低DOI HTR的断言，在该分析中还进行了(2R)-5-FPT、AS-19、(+)-DPAT和(–)-DPAT的测试。(2R)-5-FPT对映体具有与(2S)-5-FPT相同的物理化学性质，但在人和小鼠5-HT2A受体的亲和力明显更高，具有中性拮抗剂功能，在5.6mg/kg剂量下，其降低HTR的效果明显不如(2S)-5-FPT。此外，AS-19和DPAT的两种对映体，所有这些对5-HT2A、5-HT2B和5-HT2C受体具有弱亲和力，但是在5-HT7和5-HT1A受体具有临床相关的亲和力，抑制了DOI HTR。值得注意的是，(+)-DPAT，一种5-HT1A完全激动剂，在该试验中引起严重的运动减退和明显的血清素综合征，而(–)-DPAT(一种5-HT1A部分激动剂)和AS-19都不影响运动行为或引起明显的血清素综合征(数据未显示)。总的来说，这些结果支持了先前的断言，即DPAT通过5-HT1A的激活，抑制了DOI HTR，并且还表明5-HT7受体的激活可能另外有助于这种作用，这可能转化为刻板行为的抑制。此外，相对于完全激动剂，5-HT1A部分激动剂似乎转译时具有较少的不良反应，例如与血清素综合征相关的行为。
实施例5：(2S)-5-FPT增加社会互动，不引起血清素综合征症状。
如图9所示，(2S)-5-FPT(5.6mg/kg)显著增加了C57Bl/6J小鼠中发起的社交互动的数量，同时也减少了梳理。此外，如表2所示，在测试的最高行为有效剂量(5.6mg/kg)，(2S)-5-FPT没有导致血清素综合征的症状，包括扁平身体、前爪踩踏、太空步、立毛、施特劳布举尾或震颤，但确实显著降低了用后腿直立，表明5-HT1A激活。在行为测试完成后，盲计分员根据老鼠用后腿直立和发起社会互动的数量将老鼠分为两组，并且两组以100％的准确度将溶媒与(2S)-5-FPT处理的老鼠区分开来。在表2中，显示了来自总共六个一分钟观察时间的时间平均数(SEM)，其中小鼠显示了行为(可能的分数/6)，除了(n)＝所有六个时间的反应总数的平均数。
实施例6：(2S)-5-FPT具有口服活性，并且容易穿过血脑屏障
如图5所示，给予后，(2S)-5-FPT显著减弱DOI诱导的头部抽动反应(HTR)。此外，(2S)-5-FPT很容易穿过血脑屏障，如全身给药后30、60和90分钟的μg水平检测所证明的(表4)。值得注意的是，在给药30分钟后，血浆中(2S)-5-FPT的水平相对于脑组织明显较低，这表明(2S)-5-FPT在外周被迅速清除。同时，(2S)-5-FPT(5.6mg/kg)对DOI HTR的减弱作用在给药后的2小时内仍然显著；给药后3小时，(2S)-5-FPT不阻断DOI HTR。
鉴于(2S)-5-FPT在D2受体的亲和力差，并且观察到(2S)-5-FPT(5.6mg/kg)没有显著降低安非他明诱发的过度运动，并且不希望受理论的束缚，(2S)-5-FPT可能不是直接通过多巴胺能机制起作用。因为(2S)-5-FPT对5-HT1A和5-HT7受体具有高亲和力，并且因为(2S)-5-FPT显著影响由MK-801和DOI诱导的行为，不希望受理论束缚，(2S)-5-FPT可能通过调节谷氨酸能和/或5-HT2受体信号传导的5-HT1A和5-HT7部分激动机制在体内起作用。在下表4中，数据表示为平均值(SEM)。
表4.皮下注射3.0mg/kg后(2S)-5-FPT的血浆和脑浓度
Figure BDA0004185896900000391
实施例7.(2S)-5-FPT对FMr1KO小鼠的作用
Fmr1基因敲除小鼠容易发生由连续高分贝(如120dB)高频噪音诱发的听源性惊厥。这种听觉刺激诱发的行为遵循一种连续的模式，在噪音出现后不久开始出现惊吓反应，然后是僵硬，然后是狂奔和跳跃(WRJ)，可以发展为强直阵挛发作，然后是呼吸停止。整个连续事件持续约2分钟。据观察，与成年(>P60)Fmr1基因敲除小鼠相比，幼年(P23-P25)Fmr1基因敲除小鼠更易发生听源性惊厥(Fisher精确检验，P<0.0001)。图13(左)显示了来自溶媒处理的幼年Fmr1基因敲除小鼠的数据(Jessica L.Armstrong等人，2020年)。
用溶媒处理的小鼠和用FPT处理的小鼠被放置在相邻的相同的透明聚碳酸酯盒中(18英寸×8英寸×8英寸)，每个都覆盖了一层塑料屏。在1分钟的适应期后，将小鼠暴露于120dB警报(RadioShack Kit#49-1010，门阻报警器)5分钟，用手直接握在盒子上方。听源性惊厥被定义和分类为强直阵挛发作，动物随后完全康复，或者强直阵挛发作发展为呼吸停止。WRJ，经常在小鼠强直阵挛发作前观察到，也被记录在案。在小鼠没有表现出任何可检测的行为活动变化的情况下，记录“正常行为”。用流动的水用力清洗盒子，并在每次测试后用毛巾擦干。图14(右)显示了来自(2S)-5-FPT处理的幼年Fmr1基因敲除小鼠的数据。
最近的一项研究表明，在Fmr1基因敲除小鼠中，下丘FMRP的缺失是听源性惊厥表型所必需的。对用溶媒或FPT预处理的幼年Fmr1敲除小鼠的下丘中的c-Fos表达进行了检测，这些小鼠暴露于120dB警报30秒。如图15C所示，FPT对下丘c-Fos表达没有影响(P＝0.63)
基于FMRP(脆性X精神发育迟滞蛋白)在成年小鼠大脑中的分布，并考虑到FXS和ASD中存在的认知和神经精神症状(如焦虑、感觉超敏和社交缺陷)所涉及的神经系统，评估了FPT对c-Fos在海马体(CA1、CA3和齿状回(DG))、基底外侧杏仁核(腹侧(BLAv)、背侧(BLAp)和前侧(BLAa))、躯体感觉(SS)皮质、下丘脑(下丘脑室周核、中间核(PVi)、下丘脑后核(PH)、下丘脑背内侧核(DMH)、丘脑室旁核(PVT)和腹侧被盖区(RSPv)。图15A和图15B分别显示了CA3和BLAa中c-Fos表达的分析结果。自变量对CA3区c-Fos的效果不显著；然而，在BLAa中有显著的治疗效果(F(1，12)＝14.22，P＝0.0027)。相对于溶媒，FPT使Fmr1基因敲除小鼠BLAa中的c-Fos水平增加了234％，这是一个具有显著影响的有统计学意义的差异(P＝0.0046，d＝2.18)。在野生型小鼠的BLAa中，FPT相对于溶媒增加了157％的c-Fos表达。效果很显著，但差异没有统计学意义(P＝0.0871，d＝1.54)。FPT在所检查的任何其他大脑区域没有显著改变c-Fos的表达；虽然，在Fmr1基因敲除小鼠中评估的每一个大脑区域，FPT处理后c-Fos阳性细胞的数量更高。

Claims (20)

1.一种式(Ⅰ)的化合物：
Figure FDA0004185896890000011
其中A选自：
Figure FDA0004185896890000012
其中A通过碳原子*连接到式(Ⅰ)；
其中R1和R2中的每一个独立地为氢或烷基；并且R1和R2可以一起形成取代的或未取代的烷基环、杂环或芳环；
R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9和R10中的每一个独立地为氢、卤素、羟基、酰基、酰氧基、烷基、杂烷基、烯基、杂烯基、炔基、杂炔基、烷氧基羰基、羰基、氰基、磺酰胺、三氟甲基、三氟甲氧基、硝基、氨基、酰胺基和环烷基或环芳基，并且其中任何两个相邻的R基团可以任选地一起形成取代的或未取代的碳环、芳族、萘、异喹啉或杂环环或环系。
2.一种化合物，所述化合物选自：
Figure FDA0004185896890000021
3.一种药物组合物，所述药物组合物包括根据权利要求1或权利要求2所述的化合物、或其药学上可接受的盐、水合物或溶剂化物。
4.根据权利要求3所述的药物组合物，其中组合物包括至少约70％、或至少约80％、或至少约85％、或至少约90％、或至少约95％、或至少约97％、或至少约99％的所述化合物的单一对映体。
5.根据权利要求3所述的药物组合物，其中所述化合物以小于约100nM、或小于约50nM、或小于约25nM、或小于约20nM、或小于约10nM、或小于约5nM、或小于约2nM、或小于约1nM的亲和力结合血清素5-HT7受体和/或血清素5-HT1A受体。
6.根据权利要求3所述的药物组合物，其中所述化合物为血清素5-HT7受体和血清素5-HT1A受体的双重部分激动剂。
7.根据权利要求3所述的药物组合物，其中所述化合物为血清素5-HT2B受体的拮抗剂和/或血清素5-HT2C受体的中度亲和激动剂。
8.根据权利要求3所述的药物组合物，其中所述化合物以小于约100nM的结合亲和力结合血清素5-HT2B受体。
9.根据权利要求3所述的药物组合物，其中所述化合物以大于约300nM、或大于约400nM、或大于约500nM、或大于约750nM、或大于约1μM的亲和力结合血清素5-HT2A受体或5-HT2C受体。
10.根据权利要求3所述的药物组合物，其中所述化合物以比其结合血清素5-HT2A受体或血清素5-HT2C受体的亲和力高至少约10倍、或至少约20倍、或至少约30倍、或至少约40倍、或至少约50倍、或至少约75倍、或至少约100倍的亲和力结合血清素5-HT7受体和5-HT1A受体中的一种或多种。
11.一种治疗或预防疾病或病症的方法，包括对血清素5-HT7受体和5-HT1A受体给予治疗有效量的至少70％纯的(S)-对映体双重部分激动剂，或其药学上可接受的盐、水合物或溶剂化物，所述双重部分激动剂具有式(Ⅰ)的结构：
Figure FDA0004185896890000031
其中A选自：
Figure FDA0004185896890000041
其中A通过碳原子*连接到式(Ⅰ)；
其中R1和R2中的每一个独立地为氢或烷基；并且R1和R2可以一起形成取代的或未取代的烷基环、杂环或芳环；
R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9和R10中的每一个独立地为氢、卤素、羟基、酰基、酰氧基、烷基、杂烷基、烯基、杂烯基、炔基、杂炔基、烷氧基羰基、羰基、氰基、磺酰胺、三氟甲基、三氟甲氧基、硝基、氨基、酰胺基和环烷基或环芳基，并且其中任何两个相邻的R基团可以任选地一起形成取代的或未取代的碳环、芳族、萘、异喹啉或杂环环或环系。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述疾病或病症选自物质使用障碍、阿片类药物使用障碍、成瘾、焦虑、精神病、抑郁症、自闭症谱系障碍、脆性X综合征、神经障碍、神经精神障碍、重复行为、运动障碍、强迫症、抽搐症、疼痛障碍、血管痉挛障碍、偏头痛、惊厥、癫痫、社交焦虑、成瘾戒断、药物戒断、药物滥用、酒精中毒、饮食障碍、全身炎症病症、瞳孔缩小、炎症性肠病、溃疡性结肠炎、克罗恩病和胃肠障碍。
13.根据权利要求11所述的方法，其中所述病症为由阿片类药物或THC的使用引起的物质使用障碍。
14.根据权利要求11所述的方法，其中所述双重部分激动剂包括至少约70％、或至少约80％、或至少约85％、或至少约90％、或至少约95％、或至少约97％、或至少约99％的式(Ⅰ)的单一对映体。
15.根据权利要求11所述的方法，其中所述双重部分激动剂以小于约100nM、或小于约50nM、或小于约25nM、或小于约20nM、或小于约10nM、或小于约5nM、或小于约2nM、或小于约1nM的结合亲和力结合所述血清素5-HT7受体和/或5-HT1A受体。
16.根据权利要求11所述的方法，其中所述双重受体激动剂为血清素5-HT2B受体的拮抗剂和/或血清素5-HT2C受体的中度亲和激动剂。
17.根据权利要求11所述的方法，其中所述双重受体激动剂以小于约100nM的结合亲和力结合血清素5-HT2B受体。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述双重受体激动剂以大于约300nM、或大于约400nM、或大于约500nM、或大于约750nM、或大于约1μM的亲和力结合血清素5-HT2A和/或5-HT2C受体。
19.根据权利要求11所述的方法，其中所述双重受体激动剂以比其结合所述血清素5-HT2A受体或所述血清素5-HT2C受体的亲和力高至少约10倍、或至少约20倍、或至少约30倍、或至少约40倍、或至少约50倍、或至少约75倍、或至少约100倍的亲和力结合所述血清素5-HT7受体和5-HT1A受体中的一种或多种。
20.根据权利要求11所述的方法，其中所述双重受体激动剂为选自以下的化合物：
Figure FDA0004185896890000051
Figure FDA0004185896890000061
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