CN117205298A - 用于预防和治疗线粒体肌病的组合物和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于预防和治疗线粒体肌病的组合物和方法。本发明公开了肽D‑Arg‑2′,6′‑Dmt‑Lys‑Phe‑NH2或其药学上可接受的盐在制备用于在有需要的对象中治疗或预防线粒体肌病的药物中的用途，其中，所述线粒体肌病为肌阵挛性癫痫伴破碎红纤维(MERRF)。本发明还公开了肽D‑Arg‑2′,6′‑Dmt‑Lys‑Phe‑NH2或其药学上可接受的盐在制备用于在有需要的对象中降低线粒体肌病的风险的药物中的用途，其中，所述线粒体肌病为肌阵挛性癫痫伴破碎红纤维(MERRF)。

Description

用于预防和治疗线粒体肌病的组合物和方法
本申请是申请日为2017年05月19日、申请号为201780045277.8、发明名称为“用于预防和治疗线粒体肌病的组合物和方法”的中国专利申请的分案申请。
相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年5月19日提交的美国临时申请第62/338777号；2016年6月16日提交的62/351100；和2016年9月16日提交的62/395903的优先权的权益。每个前述申请的内容通过其全文引用的方式并入本文中。
技术领域
本技术总体上涉及用于预防、改善或治疗线粒体肌病和/或减轻一个或多个与线粒体肌病相关的风险因素、病征或症状的严重程度的组合物和方法。另外，本技术涉及向患有线粒体肌病或有患线粒体肌病风险的对象施用有效量的芳香族阳离子肽(例如D-Arg-2',6'-Dmt-Lys-Phe-NH2)或其药学上可接受的盐。
背景技术
提供以下描述以帮助读者理解。所提供的信息或所引用的参考文献均不被认为是本文公开的组合物和方法的现有技术。
线粒体肌病包含一组由线粒体或核DNA的突变导致有缺陷的线粒体代谢而引起的遗传性病症。术语线粒体肌病用作一组其中肌肉疾病是重要表现的病症的描述性术语，尽管这种疾病很少孤立地发现。线粒体肌病可能影响多个器官系统和组织。大多数线粒体肌病涉及表现出加速衰老的病征和症状(包括神经退行性疾病、卒中、失明、听力损伤、糖尿病和心力衰竭)的儿童。
线粒体肌病的临床表现是可变的，但通常包括肌肉无力和萎缩、横纹肌溶解、肌红蛋白尿和运动不耐受，包括运动诱发的痉挛和肌痛。在一些个体中，肌病在控制眼球和眼睑运动的肌肉中最为突出。两种常见的后果是可以是轻度的或导致眼外肌完全麻痹的眼球运动的逐渐麻痹(称为进行性眼外肌麻痹(progressive external opthalmoplegia，PEO))以及称为上睑下垂的上眼睑下垂。虽然PEO是一种常见的表现形式，但其并不是由mtDNA突变引起的线粒体肌病的专性发现。线粒体肌病也可以导致面部和颈部其它肌肉的无力和萎缩，这可以导致言语不清和下咽困难(吞咽困难(dysphagia))。运动不耐受也称为运动性疲劳，在受影响的个体之间可以有很大差异。虽然一些个体会在体育活动中遇到麻烦，但其它人会在日常活动中遇到问题。虽然尚未发现由mtDNA突变引起的线粒体肌病临床表现的可变性的原因，但mtDNA突变的异质性、复制性分离和阈值效应可能是发病机制的重要因素。如果细胞中线粒体的阈值比例有缺陷，并且如果组织内这些细胞的阈值比例具有缺陷性线粒体，则组织或器官功能障碍的症状可以表现出来。其中突变型mtDNA的比例超过阈值水平的肌肉细胞区段将显示出酶缺陷。
从线粒体肌病患者获得的肌肉活检的形态学分析揭示某些典型改变。线粒体肌病的标志是破碎红纤维(ragged-red fiber，RRF)，这是一种表现出通过改良的Gomori三色技术染成红色的线粒体的积累的异常肌纤维。RRF的线粒体通常是超微结构异常的并且通常含有次晶内含物。许多具有破碎红纤维的患者常表现为脑肌病。然而，活检中没有破碎红纤维并不排除线粒体病因。
没有已知的用于线粒体肌病的疗法。对于患有线粒体肌病的患者，很少有治疗方法可用。旨在治疗线粒体肌病的可用药理学治疗方法都不能完全改善这种病症。
发明内容
一方面，本公开提供通过向对象施用治疗有效量的芳香族阳离子肽(例如D-Arg-2',6'-Dmt-Lys-Phe-NH2(MTP-131))或其药学上可接受的盐在有需要的对象中治疗或预防线粒体肌病和/或治疗或预防线粒体肌病的病征或症状的方法，从而导致预防或治疗线粒体肌病的一种或多种病征或症状。在本技术的方法的一些实施方式中，药学上可接受的盐包含乙酸盐、酒石酸盐、三氟乙酸盐或盐酸盐。
在一些实施方式中，线粒体肌病选自以下疾病和/或与以下疾病或病况有关：卡恩斯-塞尔综合征(Kearns-Sayre syndrome，KSS)；雷伯氏遗传性视神经病变(Leber'shereditary optic neuropathy，LHON)；莱氏综合征(Leigh syndrome，LS)；MEGDEL综合征；线粒体DNA耗竭综合征(mitochondrial DNA depletion syndrome，MDS)；线粒体肌病(mitochondrial myopathy)、脑肌病(encephalomyopathy)、乳酸性酸中毒(lacticacidosis)和卒中样发作(stroke-like episodes，MELAS)；肌阵挛性癫痫伴破碎红纤维(myoclonus epilepsy with ragged-red fiber，MERRF)；线粒体神经胃肠型脑肌病(mitochondrial neurogastrointestinal encephalomyopathy，MNGIE)；神经病变(neuropathy)、共济失调(ataxia)和视网膜色素变性(retinitis pigmentosa，NARP)；OPA1突变；皮尔逊综合征(Pearson syndrome)；以及进行性眼外肌麻痹。
另外地或替代地，在一些实施方式中，线粒体肌病是选自由以下组成的组的tRNA基因的点突变的结果：tRNALeu(T3250C、A3302G、A12320G、A3288G)；tRNAPro(G15990A、A16002G、G15995A)；tRNAPhe(T618C、G622A)；tRNAMet(T4409C、T5543C)；tRNASer(G7497A、A7480G)；tRNAAsp(A7526G)；tRNAGln(4366insA)；tRNAAla；tRNAGlu(T14709C)；tRNATrp(G5521A)；和tRNATyr。
另外地或替代地，在一些实施方式中，线粒体肌病是选自由以下组成的组的mtDNA的一个或多个点突变的结果：G15243A、T9185C、G3421A、G10197A、T12148C和G6570A。
在一些实施方式中，线粒体肌病还可以包括选自由以下组成的组的肌病：瑞典型肌病伴运动不耐受；组合线粒体复合物缺陷；家族性肌痛综合征；肌病伴异常线粒体翻译；肌病伴锥体外系病征；肌病伴线粒体局灶性耗竭；线粒体DNA断裂综合征；IH型肢带型肌营养不良症(LGMD1H)；和孤立性线粒体肌病(IMMD)。
在本技术的方法的一些实施方式中，线粒体肌病的病征或症状包括以下中的一种或多种：呼吸节律异常、脉络丛功能异常、代谢物积累、酸中毒、不对称血管扩张、共济失调、基底神经节钙化、基底神经节病变、双侧纹状体坏死、腹鸣、脑干事件伴动眼麻痹、快速肌腱反射、恶病质、碳水化合物不耐受、心律失常、心脏肥大、小脑萎缩、大脑萎缩、肌肉萎缩、舞蹈病、舞蹈手足徐动症、慢性部分去神经支配、便秘、肌肉中的COX缺陷、痴呆、皮质脊髓束脱髓鞘、发育迟缓、腹泻、弥漫性脑白质病、远端关节弯曲、远端肾小管性酸中毒、构音障碍、畸形相、吞咽困难、肌张力障碍、血浆脱氧尿苷和脱氧胸苷水平升高、血浆胸苷水平升高、血清肌酸激酶水平升高、脑病、上腹痛、阶段性脑病、运动不耐受、外分泌功能不全、步态障碍、胃肠动力障碍、葡萄糖不耐受、心传导阻滞、偏瘫、遗传性痉挛性下肢轻瘫、CSF蛋白水平高、CSF中的高香草酸(HVA)高、CSF中的乳酸盐水平高、器官距离过远(hypertelorism)、高血压、肥厚性心肌病、过度换气、听觉减退、胼胝体发育不全、张力减退、右束支传导阻滞不全、肌腱反射增加、乳酸性酸中毒、肢体手足徐动症、肢体痉挛、所有凝视领域的运动受限或缺乏、脊柱前凸、失语里程碑(loss verbal milestones)、CSF中的5-甲基四氢叶酸(5-MTHF)低、精神发育迟滞、线粒体毛细血管病、肌肉线粒体增生、运动迟缓、运动痉挛、mtDNA耗竭、脊髓病、恶心、肾病综合征、神经过度兴奋、眼球震颤、偶尔运动疲劳或疼痛、胰腺炎、瘫痪、感觉异常、帕金森氏综合征(Parkinsonism)、周围神经病变、弓形足(Pes cavus)、视网膜的色素变性(视网膜色素变性)、进行性脑病、进行性或急性脑病、近端肾小管性酸中毒、假性手足徐动症、上睑下垂、浦肯野(Purkinje)枝状仙人掌形成伴线粒体增加、锥体特征、破碎红纤维、心肺功能降低、呼吸驱动降低、肾囊肿、呼吸衰竭、横纹肌溶解、最大全身耗氧量(VO2最大)降低、癫痫发作、感觉神经病变、感觉运动性多发性神经病变、涎腺炎局灶性节段性肾小球硬化、小纤维形态丧失、痉挛状态、灰质和白质海绵层水肿状态、复发性呼吸暂停、卒中、亚急性坏死性脑脊髓病、手足抽搐、强直-阵挛性发作、肾小管功能障碍、肌纤维大小变化、血管变窄、脊椎异常、呕吐、无力、体重减轻和白质萎缩。
在本方法的一些实施方式中，对象显示出与正常对照对象相比异常的一种或多种能量生物标志物水平。在一些实施方式中，能量生物标志物选自由以下组成的组：乳酸(乳酸盐)水平；丙酮酸(丙酮酸盐)水平；乳酸盐/丙酮酸盐比率；磷酸肌酸水平；NADH(NADH+H+)或NADPH(NADPH+H+)水平；NAD或NADP水平；ATP水平；还原的辅酶Q(CoQ还原)水平；氧化的辅酶Q(CoQ氧化)水平；总辅酶Q(CoQ总)水平；氧化的细胞色素C水平；还原的细胞色素C水平；氧化的细胞色素C/还原的细胞色素C比率；乙酰乙酸盐水平；β-羟基丁酸盐水平；乙酰乙酸盐/β-羟基丁酸盐比率；8-羟基-2'-脱氧鸟苷(8-OHdG)水平；活性氧物质水平；耗氧量(VO2)、二氧化碳输出(VCO2)、呼吸商(VCO2/VO2)、以及调节运动不耐受/耐受性和调节无氧阈值。在本方法的一些实施方式中，与正常对照对象相比，全血、血浆、脑脊髓液或脑室液中的一种或多种的乳酸盐水平是异常的。在本方法的一些实施方式中，与正常对照对象相比，全血、血浆、脑脊髓液或脑室液中的一种或多种的丙酮酸盐水平是异常的。在本方法的一些实施方式中，与正常对照对象相比，全血、血浆、脑脊髓液或脑室液中的一种或多种的乳酸盐/丙酮酸盐比率是异常的。
在本技术的方法的一些实施方式中，通过以下方式施用芳香族阳离子肽：口服、鼻内、鞘内、眼内、皮内、经粘膜、离子透入地、局部、全身、静脉内、皮下、腹膜内或肌内。
在本技术的方法的一些实施方式中，每天施用芳香族阳离子肽持续1周或更长时间。在本技术的方法的一些实施方式中，每天施用芳香族阳离子肽持续2周或更长时间。在本技术的方法的一些实施方式中，每天施用芳香族阳离子肽持续3周或更长时间。在本技术的方法的一些实施方式中，每天施用芳香族阳离子肽持续4周或更长时间。在本技术的方法的一些实施方式中，每天施用芳香族阳离子肽持续6周或更长时间。在本技术的方法的一些实施方式中，每天施用芳香族阳离子肽持续12周或更长时间。
在一些实施方式中，除了施用芳香族阳离子肽之外，本方法进一步包含向对象单独地、顺序地或同时施用额外的治疗剂，其中，所述额外的治疗剂选自由以下组成的组：肌酸、左旋肉碱、辅酶Q10、左旋精氨酸、生物素、细胞色素c、皮质类固醇、艾地苯醌(idebenone)、二氯乙酸钠、硫胺素、硫辛酸、核黄素、α-生育酚、琥珀酸盐/酯、抗坏血酸盐/酯、甲萘醌、萘醌和烟酰胺。
在本技术的方法的一些实施方式中，通过以下方式施用芳香族阳离子肽：口服、鼻内、鞘内、眼内、皮内、经粘膜、离子透入地、局部、全身、静脉内、皮下、腹膜内或肌内。
一方面，本公开提供在哺乳动物对象中治疗或预防线粒体肌病的方法，包含向所述哺乳动物对象施用治疗有效量的芳香族阳离子肽。在一些实施方式中，芳香族阳离子肽是具有以下的肽：
至少一个净正电荷；
最少四个氨基酸；
最多约二十个氨基酸；
最少净正电荷数(pm)与氨基酸残基总数(r)之间的关系，其中3pm是小于或等于r+1的最大数；以及最少芳香族基团数(a)与净正电荷总数(pt)之间的关系，其中2a是小于或等于pt+1的最大数，除了当a为1时，pt也可以为1。在特定实施方式中，哺乳动物对象是人。
在一个实施方式中，2pm是小于或等于r+1的最大数，且可以等于pt。芳香族阳离子肽可以是具有最少两个正电荷或最少三个正电荷的水溶性肽。
在一个实施方式中，所述肽包含一个或多个非天然存在的氨基酸，例如，一个或多个D-氨基酸。在一些实施方式中，C末端的氨基酸的C末端羧基被酰胺化。在某些实施方式中，肽具有最少四个氨基酸。肽可以具有最多约6个、最多约9个或最多约12个氨基酸。
在一个实施方式中，所述肽可以具有式2',6'-二甲基-Tyr-D-Arg-Phe-Lys-NH2、Phe-D-Arg-Phe-Lys-NH2、D-Arg-2',6'-Dmt-Lys-Phe-NH2或2',6'-Dmp-D-Arg-Phe-Lys-NH2。在特定实施方式中，芳香族阳离子肽具有式D-Arg-2',6'-Dmt-Lys-Phe-NH2。
在一个实施方式中，肽由式I定义：
其中：
A和J中的一个是
且A和J中的另一个是
B、C、D、E和G各自为
或B、C、D、E和G各自为/>
条件是当
f为0且J不是端基时，所述端基是G、E、D或C中的一个，使得
A和端基中的一个是且
A和端基中的另一个是
R101是
R102是或氢；R103是
R104是
R105是
或氢；R106是
或氢；
条件是当R102、R104和R106相同时，则R101、R103和R105不同；
其中
R1、R2、R3、R4和R5各自独立地为氢或取代或未取代的C1-C6烷基、C2-C6烯基、C2-C6炔基、饱和或不饱和的环烷基、环烷基烷基、芳基、芳烷基、5元或6元饱和或不饱和的杂环基、杂芳基或氨基保护基；或R1和R2一起形成3元、4元、5元、6元、7元或8元取代或未取代的杂环基环；
R6和R7在每次出现时独立地为氢或取代或未取代的C1-C6烷基；
R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R18、R19、R20、R21、R22、R24、R25、R26、R27、R28、R29、R30、R31、R32、R33、R34、R35、R36、R37、R39、R40、R41、R42、R43、R44、R45、R46、R47、R48、R49、R50、R51、R52、R54、R55、R56、R57、R58、R60、R61、R62、R63、R64、R65、R67、R69、R71和R72各自独立地为氢、氨基、酰氨基、-NO2、-CN、-ORa、-SRa、-NRaRa、-F、-Cl、-Br、-I或取代或未取代的C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、-C(O)-烷基、-C(O)-芳基、-C(O)-芳烷基、-C(O)2Ra、C1-C4烷基氨基、C1-C4二烷基氨基或全卤代烷基；
R66、R68、R70和R73各自独立地为氢或取代或未取代的C1-C6烷基；
R17、R23、R38、R53和R59各自独立地为氢、-ORa、-SRa、-NRaRa、-NRaRb、-CO2Ra、-(CO)NRaRa、-NRa(CO)Ra、-NRaC(NH)NH2、-NRa-丹磺酰基，或取代或未取代的烷基、芳基或芳烷基；
AA、BB、CC、DD、EE、FF、GG和HH各自独立地为不存在、-NH(CO)-或-CH2-；
Ra在每次出现时独立地为氢或取代或未取代的C1-C6烷基；
Rb在每次出现时独立地为C1-C6亚烷基-NRa-丹磺酰基或C1-C6亚烷基-NRa-邻氨基苯甲酰基(anthraniloyl group)；
a、b、c、d、e和f各自独立地为0或1，
条件是a+b+c+d+e+f≥2；
g、h、k、m和n各自独立地为1、2、3、4或5；且
i、j和l各自独立地为2、3、4或5；
条件是
当i为4且R23是-SRa，或j为4且R38是-SRa，或l为4且R53是-SRa时，则-SRa的Ra是取代或未取代的C1-C6烷基；
当J是-NH2，b和d为0，a、c、e、f为1时，则R103是
在式I的肽的一些实施方式中，
R1、R2、R3、R4和R5各自独立地为氢或取代或未取代的C1-C6烷基；
R6和R7各自独立地为氢或甲基；
R8、R12、R18、R22、R24、R28、R33、R37、R39、R43、R48、R52、R54、R58、R60和R64各自独立地为氢或甲基；
R10、R20、R26、R35、R41、R50、R56和R62各自独立地为氢或-ORa；
R9、R11、R19、R21、R25、R27、R34、R36、R40、R42、R49、R51、R55、R57、R61、R63、R65、R66、R67、R68、R69、R70、R71、R72和R73各自为氢；
R17、R23、R38、R53和R59各自独立地为氢、-OH、-SH、-SCH3、-NH2、-NHRb、-CO2H、-(CO)NH2、-NH(CO)H或-NH-丹磺酰基；
AA、BB、CC、DD、EE、FF、GG和HH各自独立地为不存在或-CH2-；
Ra在每次出现时独立地为氢或取代或未取代的C1-C6烷基；
Rb在每次出现时独立地为亚乙基-NH-丹磺酰基或亚乙基-NH-邻氨基苯甲酰基。
在式I的某些实施方式中，
A是
J是
B、C、D、E和G各自独立地为不存在、
条件是当f为0时，G是当e和f为0时，E是当d、e和f为0时，D是/>且当c、d、e和f为0时，C是/>
在式I的另一实施方式中，
A是
J是
B、C、D、E和G各自独立地为不存在、
条件是当f为0时，G是当e和f为0时，E是/>当d、e和f为0时，D是且当c、d、e和f为0时，C是/>
在式I的一些实施方式中，R101、R102、R104、R105和R106中的至少一个是如上文定义的碱性基团，且R101、R103、R104、R105和R106中的至少一个是如上定义的中性基团。在一些此类实施方式中，中性基团是如上定义的芳香族基团、杂环基或环烷基。在式I的一些实施方式中，肽含有至少一种精氨酸(例如但不限于D-精氨酸)和至少一种2',6'-二甲基酪氨酸、酪氨酸或苯丙氨酸。在式I的一些实施方式中，R101是烷基胍基。
在一些实施方式中，本技术的芳香族阳离子肽具有交替的芳香族氨基酸和阳离子氨基酸的核心结构基序。例如，所述肽可以是由下述式A至F中的任一个定义的四肽：
芳香族-阳离子-芳香族-阳离子(式A)
阳离子-芳香族-阳离子-芳香族(式B)
芳香族-芳香族-阳离子-阳离子(式C)
阳离子-阳离子-芳香族-芳香族(式D)
芳香族-阳离子-阳离子-芳香族(式E)
阳离子-芳香族-芳香族-阳离子(式F)
其中，芳香族是选自由Phe(F)、Tyr(Y)和Trp(W)组成的组的残基。在一些实施方式中，芳香族残基可以被芳香族残基的饱和类似物(例如环己基丙氨酸(Cha))取代。在一些实施方式中，阳离子是选自由Arg(R)、Lys(K)和His(H)组成的组的残基。
芳香族阳离子肽可以用多种方式施用。在一些实施方式中，可以通过以下方式施用肽：口服、鼻内、鞘内、眼内、皮内、经粘膜、离子透入地、局部、全身、静脉内、皮下、腹膜内或肌内。
另一方面，本公开提供在有需要的对象中改善骨骼肌功能的方法，所述方法包含向对象施用治疗有效量的肽D-Arg-2',6'-Dmt-Lys-Phe-NH2或其药学上可接受的盐，从而导致骨骼肌功能改善，其中对象是老年对象。在一些实施方式中，骨骼肌功能的改善的特征是ATP产量增加。
附图说明
图1是显示在实施例1中公开的线粒体肌病研究的对象的表。此表显示每个对象的线粒体肌病或引起线粒体肌病的疾病/病症、引起线粒体肌病的基因突变以及对象被随机分配的治疗组。
图2是显示与对照组(即第4组，未治疗的对象)相比，用0.25毫克/千克/小时的D-Arg-2',6'-Dmt-Lys-Phe-NH2治疗的对象(即第3组)在6分钟行走测试(6Minute WalkTest，6MWT)中行进距离的增加的图表。
图3是显示与对照组(即第4组，未治疗的对象)相比，用D-Arg-2',6'-Dmt-Lys-Phe-NH2治疗的对象(即第1组至第3组)在6MWT中行进距离中表现出显著的剂量依赖性增加的图表。
图4显示纳入本试验的女性对象的异构斜率模型。
图5显示修改的纽卡斯尔线粒体疾病成年评分调查(Newcastle MitochondrialDisease Adult Score survey，NMDAS)。
图6是显示与老年人的肌肉生理机能相关的线粒体功能障碍的示例性临床结果的图。
图7是显示输注后2小时和输注后7天，与用安慰剂治疗的老年对象相比，用D-Arg-2',6'-Dmt-Lys-Phe-NH2(MTP-131)治疗的老年对象的ATP最大自基线的增加的图表。
图8是显示输注后2小时用D-Arg-2',6'-Dmt-Lys-Phe-NH2(MTP-131)治疗的老年对象与用安慰剂治疗的老年对象相比的ATP最大自基线的增加与6个月耐力训练后的老年对象与对照老年对象相比的ATP最大自基线的增加类似的图表。
图9A至图9B是显示用D-Arg-2',6'-Dmt-Lys-Phe-NH2(MTP-131)治疗的年老小鼠表现出增加的ATP最大(9A)和耐力容量(9B)的图表。**相对于年龄匹配的对照p<0.01。##相对于年轻对照p<0.01。
图10显示线粒体疾病症状评估调查(MDSA)。
图11是比较用D-Arg-2',6'-Dmt-Lys-Phe-NH2治疗的对象与用安慰剂治疗的对象之间的治疗结束时在6分钟行走测试期间行走的平均距离的图表。
图12A是显示由MDSA测量的D-Arg-2',6'-Dmt-Lys-Phe-NH2治疗的对象和安慰剂治疗的对象的总疲劳量度的图表。
图12B是显示由MDSA测量的D-Arg-2',6'-Dmt-Lys-Phe-NH2治疗的对象和安慰剂治疗的对象在活动期间的总疲劳量度的图表。
具体实施方式
应了解，下文以不同的详细程度描述本技术的某些方面、模式、实施方式、变化和特征，以便提供对本技术的实质理解。下文提供如本说明书中所用的某些术语的定义。除非另外定义，否则本文所用的所有技术术语和科学术语通常具有与本技术所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。
除非内容另外明确指出，否则如在本说明书和所附权利要求书中所用，单数形式“一(a/an)”和“所述”包括复数指代。例如，提及“一个细胞”包括两个或更多个细胞的组合等。
如本文所用，向对象“施用”试剂、药物或肽包括将化合物引入或递送至对象以实行其预期功能的任何途径。施用可以通过任何合适的途径进行，包括口服、鼻内、鞘内、眼内、皮内、经粘膜、离子透入地、局部、全身、静脉内、皮下、腹膜内或肌内。施用包括自行施用和由其他人施用。
如本文所用，术语“氨基酸”包括天然存在的氨基酸和合成的氨基酸，以及以与天然存在的氨基酸类似的方式起作用的氨基酸类似物和氨基酸模拟物。天然存在的氨基酸是由遗传码编码的那些，以及后来被修饰的那些氨基酸，例如羟基脯氨酸、γ-羧基谷氨酸和O-磷酸丝氨酸。氨基酸类似物是指具有与天然存在的氨基酸相同的基本化学结构(即与氢、羧基、氨基和R基团结合的α-碳)的化合物，例如高丝氨酸、正亮氨酸、甲硫氨酸亚砜、甲硫氨酸甲基锍。此类类似物具有修饰的R基团(例如正亮氨酸)或修饰的肽主链，但保留与天然存在的氨基酸相同的基本化学结构。氨基酸模拟物是指具有与氨基酸的一般化学结构不同的结构但以与天然存在的氨基酸类似的方式起作用的化学化合物。本文中，氨基酸可以通过其通常已知的三个字母符号或通过由IUPAC-IUB生物化学命名委员会推荐的单字母符号表示。
如本文所用，术语“有效量”是指足以实现期望的治疗和/或预防效果的量，例如，导致线粒体肌病的一种或多种症状部分或完全改善的量。在治疗性或预防性应用的背景下，在一些实施方式中，施用于对象的组合物的量将取决于疾病的类型、程度和严重程度以及个体的特性，例如一般健康状况、年龄、性别、体重和对药物的耐受性。技术人员将能够根据这些和其它因素确定合适的剂量。组合物还可以与一种或多种额外的治疗性化合物组合施用。在本文所述的方法中，可以向具有选自由以下组成的组的线粒体肌病的一种或多种病征、症状或风险因素的对象施用芳香族阳离子肽(例如D-Arg-2',6'-Dmt-Lys-Phe-NH2)或其药学上可接受的盐(例如乙酸盐、酒石酸盐、三氟乙酸盐或盐酸盐)：呼吸节律异常、脉络丛功能异常、代谢物积累、酸中毒、不对称血管扩张、共济失调、基底神经节钙化、基底神经节病变、双侧纹状体坏死、腹鸣、脑干事件伴动眼麻痹、快速肌腱反射、恶病质、碳水化合物不耐受、心律失常、心脏肥大、小脑萎缩、大脑萎缩、肌肉萎缩、舞蹈病、舞蹈手足徐动症、慢性部分去神经支配、便秘、肌肉中的COX缺陷、痴呆、皮质脊髓束脱髓鞘、发育迟缓、腹泻、弥漫性脑白质病、远端关节弯曲、远端肾小管性酸中毒、构音障碍、畸形相、吞咽困难、肌张力障碍、血浆脱氧尿苷和脱氧胸苷水平升高、血浆胸苷水平升高、血清肌酸激酶水平升高、脑病、上腹痛、阶段性脑病、运动不耐受、外分泌功能不全、步态障碍、胃肠动力障碍、葡萄糖不耐受、心传导阻滞、偏瘫、遗传性痉挛性下肢轻瘫、CSF蛋白水平高、CSF中的高香草酸(HVA)高、CSF中的乳酸盐水平高、器官距离过远、高血压、肥厚性心肌病、过度换气、听觉减退、胼胝体发育不全、张力减退、右束支传导阻滞不全、肌腱反射增加、乳酸性酸中毒、肢体手足徐动症、肢体痉挛、所有凝视领域的运动受限或缺乏、脊柱前凸、失语里程碑、CSF中的5-甲基四氢叶酸(5-MTHF)低、精神发育迟滞、线粒体毛细血管病、肌肉线粒体增生、运动迟缓、运动痉挛、mtDNA耗竭、脊髓病、恶心、肾病综合征、神经过度兴奋、眼球震颤、偶尔运动疲劳或疼痛、胰腺炎、瘫痪、感觉异常、帕金森氏综合征、周围神经病变、弓形足、视网膜的色素变性(视网膜色素变性)、进行性脑病、进行性或急性脑病、近端肾小管性酸中毒、假性手足徐动症、上睑下垂、浦肯野枝状仙人掌形成伴线粒体增加、锥体特征、破碎红纤维、心肺功能降低、呼吸驱动降低、肾囊肿、呼吸衰竭、横纹肌溶解、最大全身耗氧量(VO2最大)降低、癫痫发作、感觉神经病变、感觉运动性多发性神经病变、涎腺炎局灶性节段性肾小球硬化、小纤维形态丧失、痉挛状态、灰质和白质海绵层水肿状态、复发性呼吸暂停、卒中、亚急性坏死性脑脊髓病、手足抽搐、强直-阵挛性发作、肾小管功能障碍、肌纤维大小变化、血管变窄、脊椎异常、呕吐、无力、体重减轻和白质萎缩。例如，芳香族阳离子肽的“治疗有效量”包括降低或消除线粒体肌病的一种或多种病征、症状或风险因素的存在、频率或严重程度的水平。在一些实施方式中，治疗有效量降低或改善线粒体肌病的生理效应、和/或线粒体肌病的风险因素、和/或发展线粒体肌病的可能性。在一些实施方式中，化合物的有效量是足以调节、标准化或增强一种或多种能量生物标志物的化合物的量(其中调节、标准化和增强在本文中定义)。
如本文所用，术语能量生物标志物的“增强”或“增强”能量生物标志物意指沿在对象中产生有益或期望的生理结果的方向，提高一种或多种能量生物标志物的水平(与在正常对照对象中观察到的值或在用组合物或化合物治疗之前对象中的值相比)。例如，在向对象施加显著能量需求的情况下，期望将此对象中的ATP水平增加至高于在正常对照对象中观察到的ATP水平的水平。增强也可以对患有疾病或病变(例如线粒体肌病)的对象具有有益效果，因为能量生物标志物的标准化可能无法对于对象实现最佳结果；在此类情况下，增强一种或多种能量生物标志物可以是有益的，例如，高于正常ATP水平或低于正常乳酸(乳酸盐)水平可以对此类对象有益。
如本文所用，“分离的”或“纯化的”多肽或肽是指基本上不含来自试剂衍生自其中的细胞或组织源的细胞物质或其它杂质多肽或在化学合成时基本上不含化学前体或其它化学品的多肽或肽。例如，分离的芳香族阳离子肽不含会干扰试剂的诊断性或治疗性用途的物质。此类干扰物质可以包括酶、激素和其它蛋白质和非蛋白质溶质。
如本文所用，术语“线粒体肌病(mitochondrial myopathy或mitochondrialmyopathies)”是指一组由线粒体或核DNA的突变导致有缺陷的线粒体代谢而引起的遗传性病症，并选自由以下组成的组：卡恩斯-塞尔综合征(KSS)；雷伯氏遗传性视神经病变(LHON)；莱氏综合征(LS)；MEGDEL综合征；线粒体DNA耗竭综合征(MDS)；线粒体肌病、脑肌病、乳酸性酸中毒和卒中样发作(MELAS)；肌阵挛性癫痫伴破碎红纤维(MERRF)；线粒体神经胃肠型脑肌病(MNGIE)；神经病变、共济失调和视网膜色素变性(NARP)；OPA1突变；皮尔逊综合征；以及进行性眼外肌麻痹(PEO)；瑞典型肌病伴运动不耐受；组合线粒体复合物缺陷；家族性肌痛综合征；肌病伴异常线粒体翻译；肌病伴锥体外系病征；肌病伴线粒体局灶性耗竭；线粒体DNA断裂综合征；IH型肢带型肌营养不良症(LGMD1H)；以及孤立性线粒体肌病(IMMD)。在一些实施方式中，线粒体肌病由选自由以下组成的组的tRNA基因的点突变产生：tRNALeu(T3250C、A3302G、A12320G、A3288G)；tRNAPro(G15990A、A16002G、G15995A)；tRNAPhe(T618C、G622A)；tRNAMet(T4409C、T5543C)；tRNASer(G7497A、A7480G)；tRNAAsp(A7526G)；tRNAGln(4366insA)；tRNAAla；tRNAGlu(T14709C)；tRNATrp(G5521A)；和tRNATyr。在一些实施方式中，线粒体肌病由选自由以下组成的组的mtDNA的一个或多个点突变产生：G15243A、T9185C、G3421A、G10197A、T12148C和G6570A。
如本文所用，能量生物标志物的“调节”或“调节”能量生物标志物意指改变能量生物标志物的水平至所期望的值，或沿着所期望的方向改变能量生物标志物的水平(例如，增加或减少)。调节可以包括但不限于本文定义的标准化和增强。
如本文所用，术语“净电荷”是指本技术的芳香族阳离子肽中存在的氨基酸所携带的正电荷数和负电荷数的平衡。在本说明书中，应理解净电荷是在生理pH下测量的。在生理pH下带正电的天然存在的氨基酸包括L-赖氨酸、L-精氨酸和L-组氨酸。在生理pH下带负电的天然存在的氨基酸包括L-天冬氨酸和L-谷氨酸。
如本文所用，术语“非天然存在的”是指不以这种形式在自然界中发现的组合物。非天然存在的组合物可以衍生自天然存在的组合物，例如，作为非限制性实例，通过纯化、分离、浓缩、化学修饰(例如添加或去除化学基团)和/或在混合物的情况下，添加或去除成分或化合物。或者，非天然存在的组合物可以包含或衍生自天然存在的组合物的非天然存在的组合。因此，非天然存在的组合物可以包含纯化的、分离的、改性的和/或浓缩的天然存在的组合物的混合物，和/或可以包含以在自然界中未找到的形式、浓度、比率和/或纯度水平的天然存在的组合物的混合物。
如本文所用，术语能量生物标志物的“标准化”或使能量生物标志物“标准化”定义为将能量生物标志物水平从病理值改变为正常值，其中能量生物标志物的正常值可以是1)健康人或对象中的能量生物标志物的水平，或2)缓解人或对象中的一种或多种不良症状的能量生物标志物的水平。也就是说，使在疾病状态下抑制的能量生物标志物标准化意指增加能量生物标志物的水平至正常(健康)值或至缓解不良症状的值；使在疾病状态下升高的能量生物标志物标准化意指降低能量生物标志物的水平至正常(健康)值或至缓解不良症状的值。
如本文所用，术语“多肽”、“肽”和“蛋白质”在本文中可互换使用，意指包含两个或更多个通过肽键或修饰的肽键而彼此接合的氨基酸的聚合物，即肽等排物。多肽是指短链(通常称为肽、糖肽或寡聚物)以及较长的链(通常称为蛋白质)。多肽可以含有除20种基因编码的氨基酸之外的氨基酸。多肽包括通过天然过程(例如翻译后加工)或通过本领域熟知的化学改性技术而修饰的氨基酸序列。
如本文所用，疾病或病况的“预防”或“预防”疾病或病况是指一种化合物，其在统计样本中相对于未治疗对照样本降低治疗样本的病症或病况的发生，或相对于未治疗对照样本延缓病症或病况的一种或多种症状的发作。如本文所用，预防线粒体肌病包括预防或延缓线粒体肌病的起始。如本文所用，线粒体肌病的预防还包括预防线粒体肌病的一种或多种病征或症状的复发。
如本文所用，术语“单独”治疗性使用是指通过不同途径同时或基本上同时施用至少两种活性成分。
如本文所用，术语“顺序”治疗性使用是指在不同时间、施用途径相同或不同下施用至少两种活性成分。更具体地，顺序使用是指在施用另一种或其它活性成分开始之前全部施用活性成分中的一种。因此，可以在施用其它一种或多种活性成分之前，在数分钟、数小时或数天内施用活性成分中的一种。在这种情况下没有同时治疗。
如本文所用，术语“同时”治疗性使用是指通过相同途径且同时或基本上同时施用至少两种活性成分。
如本文所用，术语“对象”、“个体”或“患者”可以是单独的生物体、脊椎动物、哺乳动物或人。
一般来说，“取代的”是指如下文定义的有机基团(例如烷基)，其中连接至包含在其中的氢原子的一个或多个键被连接至非氢或非碳原子的键代替。取代的基团还包括其中连接至碳原子或氢原子的一个或多个键被连接至杂原子的一个或多个键(包括双键或三键)代替的基团。因此，除非另有说明，否则取代的基团被一个或多个取代基取代。在一些实施方式中，取代的基团被1、2、3、4、5或6个取代基取代。取代基的实例包括：卤素(即F、Cl、Br和I)；羟基；烷氧基、烯氧基、芳氧基、芳烷氧基、杂环基、杂环基烷基、杂环基氧基和杂环基烷氧基；羰基(氧代)；羧酸酯基；酯；氨基甲酸乙酯；肟；羟胺；烷氧基胺；芳烷氧基胺(aralkoxyamines)；硫醇；硫化物；亚砜；砜；磺酰基；五氟硫烷基(即SF5)；磺胺；胺；N-氧化物；肼；酰肼；腙；叠氮化物；酰胺；脲；脒；胍；烯胺；酰亚胺；异氰酸酯；异硫氰酸酯；氰酸酯；硫氰酸酯；亚胺；硝基；腈(即CN)等。
取代的环基团(例如取代的环烷基、芳基、杂环基和杂芳基)还包括其中与氢原子连接的键被与碳原子连接的键代替的环和环系。因此，取代的环烷基、芳基、杂环基和杂芳基也可以被如下定义的取代或未取代的烷基、烯基和炔基取代。
烷基包括直链和支链烷基，其具有1至12个碳原子，且通常为1至10个碳原子，或在一些实施方式中，1至8个、1至6个或1至4个碳原子。直链烷基的实例包括例如甲基、乙基、正丙基、正丁基、正戊基、正己基、正庚基和正辛基的基团。支链烷基的实例包括但不限于异丙基、异丁基、仲丁基、叔丁基、新戊基、异戊基和2,2-二甲基丙基。代表性的取代的烷基可以被取代基(如上面列出的那些)取代一次或多次，并且包括但不限于卤代烷基(例如三氟甲基)、羟烷基、硫代烷基、氨基烷基、烷基氨基烷基、二烷基氨基烷基、烷氧基烷基、羧基烷基等。
环烷基包括单、双或三环烷基，其在环中具有3至12个碳原子，或在一些实施方式中，3至10个、3至8个或3至4个、3至5个或3至6个碳原子。示例性单环环烷基包括但不限于环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基和环辛基。在一些实施方式中，环烷基具有3至8个环成员，而在其它实施方式中，环碳原子数在3至5个、3至6个或3至7个范围内。双环和三环系统包括桥连环烷基和稠环，例如但不限于双环[2.1.1]己烷、金刚烷基、十氢萘基(decalinyl)等。取代的环烷基可以被如上定义的非氢和非碳基团取代一次或多次。然而，取代的环烷基还包括被如上定义的直链或支链烷基取代的环。代表性的取代的环烷基可以被单取代或多于一次取代，例如但不限于2,2-、2,3-、2,4-、2,5-或2,6-二取代的环己基，其可以被如上列出的那些取代基取代。
环烷基烷基是如上定义的其中烷基的氢或碳键被连接至如上定义的环烷基的键代替的烷基。在一些实施方式中，环烷基烷基具有4至16个碳原子、4至12个碳原子、且通常为4至10个碳原子。取代的环烷基烷基可以在此基团的烷基、环烷基或烷基和环烷基部分处被取代。代表性的取代的环烷基烷基可以被单取代或多于一次取代，例如但不限于被如上列出的那些取代基单取代、二取代或三取代。
烯基包括如上定义的直链和支链烷基，除了在两个碳原子之间存在至少一个双键。烯基具有2至12个碳原子，且通常为2至10个碳，或在一些实施方式中，2至8个、2至6个或2至4个碳原子。在一些实施方式中，烯基具有一个、两个或三个碳-碳双键。实例包括但不限于乙烯基、烯丙基、-CH＝CH(CH3)、-CH＝C(CH3)2、-C(CH3)＝CH2、-C(CH3)＝CH(CH3)、-C(CH2CH3)＝CH2等。代表性的取代的烯基可以被单取代或多于一次取代，例如但不限于被如上列出的那些取代基单取代、二取代或三取代。
环烯基包括如上定义的环烷基，在两个碳原子之间具有至少一个双键。在一些实施方式中，环烯基可以具有一个、两个或三个双键但不包括芳香族化合物。环烯基具有4至14个碳原子，或在一些实施方式中，5至14个碳原子、5至10个碳原子或甚至5、6、7或8个碳原子。环烯基的实例包括环己烯基、环戊烯基、环己二烯基、环丁二烯基和环戊二烯基。
环烯基烷基是如上定义的其中烷基的氢或碳键被连接至如上定义的环烯基的键代替的烷基。取代的环烯基烷基可以在此基团的烷基、环烯基或烷基和环烯基部分处被取代。代表性的取代的环烯基烷基可以被如上列出的那些取代基取代一次或多次。
炔基包括如上定义的直链和支链烷基，除了在两个碳原子之间存在至少一个三键。炔基具有2至12个碳原子，且通常为2至10个碳，或在一些实施方式中，2至8个、2至6个或2至4个碳原子。在一些实施方式中，炔基具有一个、两个或三个碳-碳三键。实例包括但不限于C≡CH、-C≡CCH3、-CH2C≡CCH3、-C≡CCH2CH(CH2CH3)2等。代表性的取代的炔基可以被单取代或多于一次取代，例如但不限于被如上列出的那些取代基单取代、二取代或三取代。
芳基是不含杂原子的环状芳香族烃。本文的芳基包括单环、双环和三环环系。因此，芳基包括但不限于，苯基、薁基(azulenyl)、庚搭烯基(heptalenyl)、联苯基、芴基、菲基、蒽基、茚基、茚满基(indanyl)、并环戊二烯基和萘基。在一些实施方式中，芳基在此基团的环部分中含有6个至14个碳，且在其它部分中含有6个至12个或甚至6个至10个碳原子。在一些实施方式中，芳基是苯基或萘基。虽然短语“芳基”包括含有稠环(例如稠合芳香族-脂肪族环系)的基团(例如茚满基、四氢萘基等)，但其不包括具有连接至环成员中的一个的其它基团(例如烷基或卤代基团)的芳基。相反，例如甲苯基的基团称为取代的芳基。代表性的取代的芳基可以被单取代或多于一次取代。例如，单取代的芳基包括但不限于2-、3-、4-、5-或6-取代的苯基或萘基，其可以被如上列出的那些取代基取代。
芳烷基是如上定义的其中烷基的氢或碳键被连接至如上定义的芳基的键代替的烷基。在一些实施方式中，芳烷基含有7至16个碳原子、7至14个碳原子或7至10个碳原子。取代的芳烷基可以在此基团的烷基、芳基或烷基和芳基部分处被取代。代表性的芳烷基包括但不限于苄基和苯乙基和稠合(环烷基芳基)烷基(例如4-茚满基乙基)。代表性的取代的芳烷基可以被如上列出的那些取代基取代一次或多次。
杂环基包括含有3个或更多个环成员的芳香族(也称为杂芳基)和非芳香族环化合物，所述环成员中的一个或多个是杂原子，例如但不限于N、O和S。在一些实施方式中，杂环基含有1、2、3或4个杂原子。在一些实施方式中，杂环基包括具有3至16个环成员的单环、双环和三环，而其它此类基团具有3至6个、3至10个、3至12个或3至14个环成员。杂环基包含芳香族、部分不饱和和饱和的环系，例如咪唑基、咪唑啉基和咪唑烷基。短语“杂环基”包括稠环种类，包括包含稠合芳香族和非芳香族基团的那些，例如苯并三唑基、2,3-二氢苯并[1,4]二噁英基和苯并[1,3]二氧杂环戊烯基(dioxolyl)。此短语还包括含有杂原子的桥连多环环系，例但不限于奎宁环基(quinuclidyl)。然而，此短语不包括具有与环成员中的一个连接的其它基团(例如烷基、氧代或卤代基团)的杂环基。相反，这些称为“取代的杂环基”。杂环基包括但不限于氮丙啶基、氮杂环丁烷基、吡咯烷基、咪唑烷基、吡唑烷基、噻唑烷基、四氢噻吩基、四氢呋喃基、二氧杂环戊烯基、呋喃基、噻吩基、吡咯基、吡咯啉基、咪唑基、咪唑啉基、吡唑基、吡唑啉基、三唑基、四唑基、噁唑基、异噁唑基、噻唑基、噻唑啉基、异噻唑基、噻二唑基、噁二唑基、哌啶基、哌嗪基、吗啉基、硫代吗啉基、四氢吡喃基、四氢噻喃基、氧硫杂环己烷、二氧代基(dioxyl)、二噻烷基(dithianyl)、吡喃基、吡啶基、嘧啶基、哒嗪基、吡嗪基、三嗪基、二氢吡啶基、二氢二硫杂环己二烯基(dihydrodithiinyl)、二氢二亚硫酰基(dihydrodithionyl)、高哌嗪基、奎宁环基、吲哚基、二氢吲哚基、异吲哚基、氮杂吲哚基(吡咯并吡啶基)、吲唑基、吲嗪基(indolizinyl)、苯并三唑基、苯并咪唑基、苯并呋喃基、苯并噻吩基、苯并噻唑基、苯并噁二唑基、苯并噁嗪基、苯并二硫杂环己二烯基、苯并氧硫杂环己二烯基(benzoxathiinyl)、苯并噻嗪基、苯并噁唑基、苯并噻唑基、苯并噻二唑基、苯并[1,3]二氧杂环戊烯基、吡唑并吡啶基、咪唑并吡啶基(氮杂苯并咪唑基)、三唑并吡啶基、异噁唑并吡啶基、嘌呤基、黄嘌呤基、腺嘌呤基、鸟嘌呤基、喹啉基、异喹啉基、喹嗪基、喹喔啉基、喹唑啉基、噌啉基、酞嗪基、萘啶基、蝶啶基、硫杂萘基(thianaphthyl)、二氢苯并噻嗪基、二氢苯并呋喃基、二氢吲哚基、二氢苯并二噁英基、四氢吲哚基、四氢吲唑基、四氢苯并咪唑基、四氢苯并三唑基、四氢吡咯并吡啶基、四氢吡唑并吡啶基、四氢咪唑并吡啶基、四氢三唑并吡啶基和四氢喹啉基。代表性的取代的杂环基可以被单取代或多于一次取代，例如但不限于吡啶基或吗啉基，其被如上列出的那些各种取代基2-、3-、4-、5-或6-取代或二取代。
杂芳基是含有5个或更多个环成员的芳香环化合物，所述环成员中的一个或多个是杂原子，例如但不限于N、O和S。杂芳基包括但不限于如以下的基团：吡咯基、吡唑基、三唑基、四唑基、噁唑基、异噁唑基、噻唑基、吡啶基、哒嗪基、嘧啶基、吡嗪基、噻吩基、苯并噻吩基、呋喃基、苯并呋喃基、吲哚基、氮杂吲哚基(吡咯并吡啶基)、吲唑基、苯并咪唑基、咪唑并吡啶基(氮杂苯并咪唑基)、吡唑并吡啶基、三唑并吡啶基、苯并三唑基、苯并噁唑基、苯并噻唑基、苯并噻二唑基、咪唑并吡啶基、异噁唑并吡啶基、硫杂萘基、嘌呤基、黄嘌呤基、腺嘌呤基、鸟嘌呤基、喹啉基、异喹啉基、四氢喹啉基、喹喔啉基和喹唑啉基。杂芳基包括其中所有环都是芳香族(例如吲哚基)的稠环化合物，并且包括其中只有一个环是芳香族(例如2,3-二氢吲哚基)的稠环化合物。虽然短语“杂芳基”包括稠环化合物，但此短语不包括具有与环成员中的一个连接的其它基团(例如烷基)的杂芳基。相反，具有此类取代的杂芳基称为“取代的杂芳基”。代表性的取代的杂芳基可以被如上列出的那些各种取代基取代一次或多次。
杂环基烷基是如上定义的其中烷基的氢或碳键被连接至如上定义的杂环基的键代替的烷基。取代的杂环基烷基可以在此基团的烷基、杂环基或烷基和杂环基部分处被取代。代表性的杂环基烷基包括但不限于吗啉-4-基-乙基、呋喃-2-基-甲基、咪唑-4-基-甲基、吡啶-3-基-甲基、四氢呋喃-2-基-乙基和吲哚-2-基-丙基。代表性的取代的杂环基烷基可以被如上列出的那些取代基取代一次或多次。
杂芳烷基是如上定义的其中烷基的氢或碳键被连接至如上定义的杂芳基的键代替的烷基。取代的杂芳烷基可以在此基团的烷基、杂芳基或烷基和杂芳基部分处被取代。代表性的取代的杂芳烷基可以被如上列出的那些取代基取代一次或多次。
通过使用后缀“亚”来指定本文所述的在本技术的化合物内具有两个或更多个附着点(即二价、三价或多价)的基团。例如，二价烷基是亚烷基、二价芳基是亚芳基、二价杂芳基是二价杂亚芳基等等。不使用“亚”指定提及具有连接至本技术的化合物的单一附着点的取代的基团。因此，例如氯乙基在本文中不称为氯亚乙基。
烷氧基是其中连接至氢原子的键被连接至如上定义的取代或未取代的烷基的碳原子的键代替的羟基(-OH)。直链烷氧基的实例包括但不限于甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基、己氧基等。支链烷氧基的实例包括但不限于异丙氧基、仲丁氧基、叔丁氧基、异戊氧基、异己氧基等。环烷氧基的实例包括但不限于环丙氧基、环丁氧基、环戊氧基、环己氧基等。代表性的取代的烷氧基可以被如上列出的那些取代基取代一次或多次。
如本文所用，“协同治疗效果”是指大于通过至少两种试剂的组合产生的加成治疗效果，并且超过否则会由单个施用试剂产生的治疗效果。例如，较低剂量的一种或多种试剂可以用于治疗疾病或病症，导致治疗功效增加和副作用减小。
如本文所用，化合物的“治疗有效量”是指其中疾病或病症的生理效应以最低限度改善的化合物水平。可以在一次或多次施用中给予治疗有效量。构成治疗有效量的化合物的量将依据化合物、病症及其严重程度、以及待治疗的对象的一般健康状况、年龄、性别、体重和对药物的耐受性而变化，但是可以由本领域的普通技术人员例行确定。
如本文所用，术语“治疗(treating/treatment)”或“缓解”是指治疗性处理，其中目的是降低、缓解或减缓目标病理状况或病症的进展或发展，和/或逆转目标病理状况或病症的进展。根据本文所述的方法，对象如果在接受治疗量的芳香族阳离子肽(例如D-Arg-2',6'-Dmt-Lys-Phe-NH2)或药学上可接受的盐(例如乙酸盐、酒石酸盐、三氟乙酸盐或盐酸盐)后成功地“治疗”线粒体肌病，则对象显示出可观察和/或可测量的选自由以下组成的组的线粒体肌病的一种或多种病征和症状的减轻或消失：呼吸节律异常、脉络丛功能异常、代谢物积累、酸中毒、不对称血管扩张、共济失调、基底神经节钙化、基底神经节病变、双侧纹状体坏死、腹鸣、脑干事件伴动眼麻痹、快速肌腱反射、恶病质、碳水化合物不耐受、心律失常、心脏肥大、小脑萎缩、大脑萎缩、肌肉萎缩、舞蹈病、舞蹈手足徐动症、慢性部分去神经支配、便秘、肌肉中的COX缺陷、痴呆、皮质脊髓束脱髓鞘、发育迟缓、腹泻、弥漫性脑白质病、远端关节弯曲、远端肾小管性酸中毒、构音障碍、畸形相、吞咽困难、肌张力障碍、血浆脱氧尿苷和脱氧胸苷水平升高、血浆胸苷水平升高、血清肌酸激酶水平升高、脑病、上腹痛、阶段性脑病、运动不耐受、外分泌功能不全、步态障碍、胃肠动力障碍、葡萄糖不耐受、心传导阻滞、偏瘫、遗传性痉挛性下肢轻瘫、CSF蛋白水平高、CSF中的高香草酸(HVA)高、CSF中的乳酸盐水平高、器官距离过远、高血压、肥厚性心肌病、过度换气、听觉减退、胼胝体发育不全、张力减退、右束支传导阻滞不全、肌腱反射增加、乳酸性酸中毒、肢体手足徐动症、肢体痉挛、所有凝视领域的运动受限或缺乏、脊柱前凸、失语里程碑、CSF中的5-甲基四氢叶酸(5-MTHF)低、精神发育迟滞、线粒体毛细血管病、肌肉线粒体增生、运动迟缓、运动痉挛、mtDNA耗竭、脊髓病、恶心、肾病综合征、神经过度兴奋、眼球震颤、偶尔运动疲劳或疼痛、胰腺炎、瘫痪、感觉异常、帕金森氏综合征、周围神经病变、弓形足、视网膜的色素变性(视网膜色素变性)、进行性脑病、进行性或急性脑病、近端肾小管性酸中毒、假性手足徐动症、上睑下垂、浦肯野枝状仙人掌形成伴线粒体增加、锥体特征、破碎红纤维、心肺功能降低、呼吸驱动降低、肾囊肿、呼吸衰竭、横纹肌溶解、最大全身耗氧量(VO2最大)降低、癫痫发作、感觉神经病变、感觉运动性多发性神经病变、涎腺炎局灶性节段性肾小球硬化、小纤维形态丧失、痉挛状态、灰质和白质海绵层水肿状态、复发性呼吸暂停、卒中、亚急性坏死性脑脊髓病、手足抽搐、强直-阵挛性发作、肾小管功能障碍、肌纤维大小变化、血管变窄、脊椎异常、呕吐、无力、体重减轻和白质萎缩。
还应了解，治疗或预防如本文所述的医学病况的各种模式旨在意指“基本上”，其包括总治疗或预防也包括少于总治疗或预防，并且其中实现一些生物学或医学相关的结果。
芳香族阳离子肽
本技术的芳香族阳离子肽优选包括最少三个通过肽键共价连接的氨基酸。
存在于本技术的芳香族阳离子肽中的氨基酸的最大数为约20个通过肽键共价连接的氨基酸。在一些实施方式中，氨基酸的总数为约12个。在一些实施方式中，氨基酸的总数为约9个。在一些实施方式中，氨基酸的总数为约6个。在一些实施方式中，氨基酸的总数为4个。
在一些方面，本技术提供一种芳香族阳离子肽或其药学上可接受的盐，例如乙酸盐、酒石酸盐、富马酸盐、盐酸盐或三氟乙酸盐。在一些实施方式中，肽包含至少一个净正电荷；至少三个氨基酸；至多约20个氨基酸；最少净正电荷数(pm)与氨基酸残基总数(r)之间的关系，其中3pm是小于或等于r+1的最大数；以及最少芳香族基团数(a)与净正电荷总数(pt)之间的关系，其中2a是小于或等于pt+1的最大数，除了当a为1时，pt也可为1。
在一些实施方式中，肽由式I定义：
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其中：
A和J中的一个是
且A和J中的另一个是
B、C、D、E和G各自为
或B、C、D、E和G各自为/>条件是当
f为0且J不是端基时，所述端基是G、E、D或C中的一个，使得A和端基中的一个是且
A和端基中的另一个是
R101是
R102是
或氢；R103是
R104是
R105是
或氢；
R106是
或氢；
条件是当R102、R104和R106相同时，则R101、R103和R105不同；
其中
R1、R2、R3、R4和R5各自独立地为氢或取代或未取代的C1-C6烷基、C2-C6烯基、C2-C6炔基、饱和或不饱和的环烷基、环烷基烷基、芳基、芳烷基、5元或6元饱和或不饱和的杂环基、杂芳基或氨基保护基；或R1和R2一起形成3元、4元、5元、6元、7元或8元取代或未取代的杂环基环；
R6和R7在每次出现时独立地为氢或取代或未取代的C1-C6烷基；
R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R18、R19、R20、R21、R22、R24、R25、R26、R27、R28、R29、R30、R31、R32、R33、R34、R35、R36、R37、R39、R40、R41、R42、R43、R44、R45、R46、R47、R48、R49、R50、R51、R52、R54、R55、R56、R57、R58、R60、R61、R62、R63、R64、R65、R67、R69、R71和R72各自独立地为氢、氨基、酰氨基、-NO2、-CN、-ORa、-SRa、-NRaRa、-F、-Cl、-Br、-I或取代或未取代的C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、-C(O)-烷基、-C(O)-芳基、-C(O)-芳烷基、C(O)2Ra、C1-C4烷基氨基、C1-C4二烷基氨基或全卤代烷基；
R66、R68、R70和R73各自独立地为氢或取代或未取代的C1-C6烷基；
R17、R23、R38、R53和R59各自独立地为氢、-ORa、-SRa、-NRaRa、-NRaRb、-CO2Ra、-(CO)NRaRa、-NRa(CO)Ra、-NRaC(NH)NH2、-NRa-丹磺酰基，或取代或未取代的烷基、芳基或芳烷基；
AA、BB、CC、DD、EE、FF、GG和HH各自独立地为不存在、-NH(CO)-或-CH2-；
Ra在每次出现时独立地为氢或取代或未取代的C1-C6烷基；
Rb在每次出现时独立地为C1-C6亚烷基-NRa-丹磺酰基或C1-C6亚烷基-NRa-邻氨基苯甲酰基；
a、b、c、d、e和f各自独立地为0或1，
条件是a+b+c+d+e+f≥2；
g、h、k、m和n各自独立地为1、2、3、4或5；且
i、j和l各自独立地为2、3、4或5；
条件是
当i为4且R23是-SRa，或j为4且R38是-SRa，或l为4且R53是-SRa时，则-SRa的Ra是取代或未取代的C1-C6烷基；
当J是-NH2，b和d为0，a、c、e、f为1时，则R103是
在式I的肽的一些实施方式中，
R1、R2、R3、R4和R5各自独立地为氢或取代或未取代的C1-C6烷基；
R6和R7在每次出现时独立地为氢或甲基；
R8、R12、R18、R22、R24、R28、R33、R37、R39、R43、R48、R52、R54、R58、R60和R64各自独立地为氢或甲基；
R10、R20、R26、R35、R41、R50、R56和R62各自独立地为氢或-ORa；
R9、R11、R19、R21、R25、R27、R34、R36、R40、R42、R49、R51、R55、R57、R61、R63、R65、R66、R67、R68、R69、R70、R71、R72和R73各自为氢；
R17、R23、R38、R53和R59各自独立地为氢、-OH、-SH、-SCH3、-NH2、-NHRb、-CO2H、-(CO)NH2、-NH(CO)H或-NH-丹磺酰基；
AA、BB、CC、DD、EE、FF、GG和HH各自独立地为不存在或-CH2-；
Ra在每次出现时独立地为氢或取代或未取代的C1-C6烷基；
Rb在每次出现时独立地为亚乙基-NH-丹磺酰基或亚乙基-NH-邻氨基苯甲酰基。
在式I的一些实施方式中，
A是
J是
B、C、D、E和G各自独立地为
或不存在；
条件是当f为0时，G是
当e和f为0时，E是
当d、e和f为0时，D是且当c、d、e和f为0时，C是
在式I的另一实施方式中，A是
J是
B、C、D、E和G各自独立地为或不存在；条件是当f为0时，G是/>
当e和f为0时，E是
当d、e和f为0时，D是
和
当c、d、e和f为0时，C是
在式I的一些实施方式中，R101、R102、R104、R105和R106中的至少一个是如上文定义的碱性基团，且R101、R103、R104、R105和R106中的至少一个是如上定义的中性基团。在一些此类实施方式中，中性基团是如上定义的芳香族基团、杂环基团或环烷基。在式I的一些实施方式中，肽含有至少一种精氨酸(例如但不限于D-精氨酸)和至少一种2',6'-二甲基酪氨酸、酪氨酸或苯丙氨酸。在式I的一些实施方式中，R101是烷基胍基。
在一些实施方式中，本技术的肽选自表A或表B所示的肽。
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/>
/>
/>
/>
/>
/>
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/>
/>
/>
/>
/>
/>
2'-甲基酪氨酸(Mmt)；二甲基酪氨酸(Dmt)；2',6'-二甲基酪氨酸(2'6'-Dmt)；
3',5'-二甲基酪氨酸(3'5'Dmt)；N,2',6'-三甲基酪氨酸(Tmt)；2'-羟基-6'-甲基酪氨酸(Hmt)；2'-甲基苯丙氨酸(Mmp)；二甲基苯丙氨酸(Dmp)
2',6'-二甲基苯丙氨酸(2',6'-Dmp)；N,2',6'-三甲基苯丙氨酸(Tmp)；2'-羟基-6'-甲基苯丙氨酸(Hmp)；环己基丙氨酸(Cha)；二氨基丁酸(Dab)；二氨基丙酸(Dap)；β-丹磺酰基-L-α,β-二氨基丙酸(dnsDap)；β-邻氨苯甲酰基-L-α,β-二氨基丙酸(atnDap)；生物素(bio)；正亮氨酸(Nle)；2-氨基庚酸(Ahp)；β-(6'-二甲氨基-2'-萘甲酰基)丙氨酸(Ald)；肌氨酸(Sar)
在另一实施方式中，肽由式II定义：
/>
其中：
K和Z中的一个是
且K和Z中的另一个是
L、M、N、P、Q、R、T、U、V、W、X和Y各自为
或L、M、N、P、Q、R、T、U、V、W、X和Y各自为/>
条件是当
aa为0且Z不是端基时，所述端基是L、M、N、P、Q、R、T、U、V、W、X或Y中的一个，使得K和端基中的一个是
且K和端基中的另一个选自R201是
R202是
R203是
或氢；
R204是
R205是
R206是
R207是
或氢；R208是
R209是
R210是或氢；R211是/>
R212是
R213是
其中
R214、R215、R216、R217和R218各自独立地为氢或取代或未取代的C1-C6烷基、C2-C6烯基、C2-C6炔基、饱和或不饱和的环烷基、环烷基烷基、芳基、芳烷基、5元或6元饱和或不饱和的杂环基、杂芳基或氨基保护基；或R214和R215一起形成3元、4元、5元、6元、7元或8元取代或未取代的杂环基环；
R219和R220在每次出现时独立地为氢或取代或未取代的C1-C6烷基；
R222、R223、R224、R225、R226、R227、R228、R229、R230、R232、R234、R236、R237、R238、R239、R241、R242、R243、R244、R245、R246、R248、R249、R250、R251、R252、R254、R256、R258、R259、R260、R261、R262、R263、R264、R266、R267、R268、R269、R272、R274、R275、R277、R278、R279、R280、R282、R283、R284、R285、R286、R288、R289、R290、R291、R292、R293、R294、R295、R296、R297、R299、R301、R302、R303、R304、R305、R307、R308、R309、R310、R311、R312、R313和R315各自独立地为氢、氨基、酰氨基、-NO2、-CN、-ORc、-SRc、-NRcRc、-F、-Cl、-Br、-I或取代或未取代的C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、-C(O)-烷基、-C(O)-芳基、-C(O)-芳烷基、-C(O)2Rc、C1-C4烷基氨基、C1-C4二烷基氨基或全卤代烷基；
R221、R235、R247、R253、R257、R265、R273、R276、R300、R306和R314各自独立地为氢或取代或未取代的C1-C6烷基；
R231、R240、R255、R270、R271、R281、R287、R298、R316和R317各自独立地为氢、-ORc、-SRc、-NRcRc、-NRcRd、-CO2Rc、-(CO)NRcRc、-NRc(CO)Rc、-NRcC(NH)NH2、-NRc-丹磺酰基、或取代或未取代的烷基、芳基或芳烷基；
JJ、KK、LL、MM、NN、QQ和RR各自独立地为不存在、-NH(CO)-或-CH2-；
Rc在每次出现时独立地为氢或取代或未取代的C1-C6烷基；
Rd在每次出现时独立地为C1-C6亚烷基-NRc-丹磺酰基或C1-C6亚烷基-NRc-邻氨基苯甲酰基；
o、p、q、r、s、t、u、v、w、x、y、z和aa各自独立地为0或1，
条件是o+p+q+r+s+t+u+v+w+x+y+z+aa等于6、7、8、9、10或11；
cc为0、1、2、3、4或5；且
bb、cc、ee、ff、gg、hh、ii、jj、kk、ll、mm、nn、oo、pp和qq各自独立地为1、2、3、4或5。
在式II的肽的一些实施方式中，
R214、R215、R216、R217和R218各自独立地为氢或取代或未取代的C1-C6烷基；
R219和R220在每次出现时独立地为氢或甲基；
R222、R223、R224、R225、R226、R227、R228、R229、R230、R232、R234、R236、R237、R238、R239、R241、R242、R243、R244、R245、R246、R248、R249、R250、R251、R252、R254、R256、R258、R259、R260、R261、R262、R263、R264、R266、R267、R268、R269、R272、R274、R275、R277、R278、R279、R280、R282、R283、R284、R285、R286、R288、R289、R290、R291、R292、R293、R294、R295、R296、R297、R299、R301、R302、R303、R304、R305、R307、R308、R309、R310、R311、R312、R313和R315各自独立地为氢、甲基或-ORc基团；
R221、R235、R247、R253、R257、R265、R273、R276、R300、R306和R314各自独立地为氢或取代或未取代的C1-C6烷基；
R231是-(CO)NRcRc、-ORc或C1-C6烷基，任选地被羟基或甲基取代；
R240和R255各自独立地为-CO2Rc或-NRcRc；
R270和R271各自独立地为-CO2Rc；
R281是-SRc或-NRcRc；
R287-(CO)NRcRc或-ORc；
R298-NRcRc、-CO2Rc或-SRc；
R316是-NRcRc；
R317是氢或-NRcRc；
JJ、KK、LL、MM、NN、QQ和RR各自独立地为不存在或-CH2-；
Rc在每次出现时独立地为氢或取代或未取代的C1-C6烷基；
Rd在每次出现时独立地为C1-C6亚烷基-NRc-丹磺酰基或C1-C6亚烷基-NRc-邻氨基苯甲酰基；
o、p、q、r、s、t、u、v、w、x、y、z和aa各自独立地为0或1，
条件是o+p+q+r+s+t+u+v+w+x+y+z+aa等于6、7、8、9、10或11；
cc为0、1、2、3、4或5；且
bb、cc、dd、ee、ff、gg、hh、ii、jj、kk、ll、mm、nn、oo、pp和qq各自独立地为1、2、3、4或5。
在式II的肽的一些实施方式中，
R221、R222、R223、R224、R225、R226、R227、R228、R229、R230、R232、R234、R235、R236、R237、R238、R239、R242、R244、R246、R247、R248、R249、R250、R251、R252、R253、R254、R256、R257、R258、R259、R260、R262、R263、R264、R265、R266、R267、R268、R269、R272、R273、R274、R275、R276、R277、R278、R279、R280、R282、R283、R285、R286、R288、R289、R291、R292、R293、R294、R296、R297、R299、R300、R301、R302、R303、R304、R305、R306、R307、R308、R309、R311、R312、R313、R314和R315各自为氢；
R241和R245各自独立地为氢或甲基；
R243、R261、R284、R290、R295、R310各自独立地为氢或OH；
R231是-(CO)NH2、被羟基取代的乙基或异丙基；
R240和R255各自独立地为-CO2H或-NH2；
R270和R271各自独立地为-CO2H；
R281是-SH或-NH2；
R287是-(CO)NH2或-OH；
R298是-NH2、-CO2H或-SH；
R316是-NH2；
R317是氢或-NH2；
JJ、KK、LL、MM、NN、QQ和RR各自独立地为-CH2-；
o、p、q、r、s、t、u、v、w、x、y、z和aa各自独立地为0或1，
条件是o+p+q+r+s+t+u+v+w+x+y+z+aa等于6、7、8、9、10或11；
cc为0、1、2、3、4或5；且
bb、cc、dd、ee、ff、gg、hh、ii、jj、kk、ll、mm、nn、oo、pp和qq各自独立地为1、2、3、4或5。
在式II的某些实施方式中，
K是
Z是
L、M、N、P、Q、R、T、U、V、W、X和Y各自独立地为
条件是当
aa为0且Z不是端基时，所述端基是L、M、N、P、Q、R、T、U、V、W、X或Y中的一个，使得L、M、N、P、Q、R、T、U、V、W、X或Y中的一个是
在式II的另一实施方式中，
K是
Z是
L、M、N、P、Q、R、T、U、V、W、X和Y各自独立地为
条件是当
aa为0且Z不是端基时，所述端基是L、M、N、P、Q、R、T、U、V、W、X或Y中的一个，使得L、M、N、P、Q、R、T、U、V、W、X或Y中的一个是
在一些实施方式中，式II的肽选自表C所示的肽。
表C
D-Arg-Dmt-Lys-Phe-Glu-Cys-Gly-NH2
Phe-D-Arg-Phe-Lys-Glu-Cys-Gly-NH2
Phe-D-Arg-Dmt-Lys-Glu-Cys-Gly-NH2
Ala-D-Phe-D-Arg-Tyr-Lys-D-Trp-His-D-Tyr-Gly-Phe
Asp-D-Trp-Lys-Tyr-D-His-Phe-Arg-D-Gly-Lys-NH2
D-His-Glu-Lys-Tyr-D-Phe-Arg
D-His-Lys-Tyr-D-Phe-Glu-D-Asp-D-Asp-D-His-D-Lys-Arg-Trp-NH2
Lys-D-Gln-Tyr-Arg-D-Phe-Trp-NH2
Lys-Trp-D-Tyr-Arg-Asn-Phe-Tyr-D-His-NH2
Phe-D-Arg-Lys-Trp-Tyr-D-Arg-His
Thr-Gly-Tyr-Arg-D-His-Phe-Trp-D-His-Lys
Trp-Lys-Phe-D-Asp-Arg-Tyr-D-His-Lys
Val-D-Lys-His-Tyr-D-Phe-Ser-Tyr-Arg-NH2
Gly-D-Phe-Lys-Tyr-His-D-Arg-Tyr-NH2
Asp-D-Trp-Lys-Tyr-D-His-Phe-Arg-D-Gly-Lys-NH2
D-His-Lys-Tyr-D-Phe-Glu-D-Asp-D-His-D-Lys-Arg-Trp-NH2
H-Phe-D-Arg-Phe-Lys-Glu-Cys-Gly-NH2
Phe-Arg-Phe-Lys-Glu-Cys-Gly
H-D-Arg-Dmt-Lys-Phe-Sar-Gly-Cys-NH2
在另一实施方式中，肽是由式III定义的：
其中：
SS和XX中的一个是
且另一个是
TT、UU、VV和WW各自为或TT、UU、VV和WW各自为/>条件是当vv为0且uu为1时，SS和WW中的一个是/>
且SS和WW中的另一个是
R401是
R402是
R403是
R404是
/>
R405是
其中
R406、R407、R408、R409和R410各自独立地为氢或取代或未取代的C1-C6烷基、C2-C6烯基、C2-C6炔基、饱和或不饱和的环烷基、环烷基烷基、芳基、芳烷基、5元或6元饱和或不饱和的杂环基、杂二环基、杂芳基或氨基保护基；或R406和R407一起形成3元、4元、5元、6元、7元或8元取代或未取代的杂环基环；
R455和R460在每次出现时独立地为氢、-C(O)Re或未取代的C1-C6烷基；
R456和R457各自独立地为氢或取代或未取代的C1-C6烷基；或R456和R457一起是C＝O；
R458和R459各自独立地为氢或取代或未取代的C1-C6烷基；或R458和R459一起是C＝O；
R411、R412、R413、R414、R415、R418、R419、R420、R421、R422、R423、R424、R425、R426、R427、R428、R429、R430、R431、R432、R433、R434、R435、R436、R437、R438、R439、R440、R441、R443、R444、R445、R446、R447、R448、R449、R450、R451、R452、R453和R454各自独立地为氢、氘、氨基、酰氨基、-NO2、-CN、-ORe、-SRe、-NReRe、-F、-Cl、-Br、-I或取代或未取代的C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、-C(O)-烷基、-C(O)-芳基、-C(O)-芳烷基、-C(O)2Re、C1-C4烷基氨基、C1-C4二烷基氨基或全卤代烷基；
R416和R417各自独立地为氢、-C(O)Re、或取代或未取代的C1-C6烷基；
R442是氢、-ORe、-SRe、-NReRe、-NReRf、-CO2Re、-C(O)NReRe、-NReC(O)Re、-NReC(NH)NH2、-NRe-丹磺酰基、或取代或未取代的烷基、芳基或芳烷基；
YY、ZZ和AE各自独立地为不存在、-NH(CO)-或-CH2-；
AB、AC、AD和AF各自独立为不存在或C1-C6亚烷基；
Re在每次出现时独立地为氢或取代或未取代的C1-C6烷基；
Rf在每次出现时独立地为C1-C6亚烷基-NRe-丹磺酰基或C1-C6亚烷基-NRe-邻氨基苯甲酰基；
rr、ss和vv各自独立地为0或1；tt和uu各自为1
条件是rr+ss+tt+uu+vv等于4或5；且
ww和xx各自独立地为1、2、3、4或5。
在式III的肽的一些实施方式中，
R406是氢、取代或未取代的C1-C6烷基、
其中R461是-C1-C10亚烷基-CO2-或-CO2-C1-C10亚烷基-CO2-；且
R462是C1-C10亚烷基或C1-C10亚烷基-CO2-；
R407、R408、R409和R410各自独立地为氢或取代或未取代的C1-C6烷基；
R455和R460各自独立地为氢、-C(O)-C1-C6烷基或甲基；
R456和R457各自为氢或R456和R457一起是C＝O；
R458和R459各自为氢或R458和R459一起是C＝O；
R416和R417各自独立地为氢或-C(O)Re；
R411、R412、R413、R414、R415、R418、R419、R420、R421、R422、R443、R444、R445、R446和R447各自独立地为氢、氘、甲基或-ORe基团；
R423、R424、R425、R426、R427、R428、R429、R430、R431、R432、R433、R434、R435、R436、R437、R438、R439、R440、R441、R448、R449、R450、R451、R452、R453和R454各自独立地为氢、NReRe或取代或未取代的C1-C6烷基；
R442是-NReRe；
YY、ZZ和AE各自独立地为不存在或-CH2-；
AB、AC、AD和AF各自独立地为不存在或C1-C4亚烷基；
Re在每次出现时独立地为氢或取代或未取代的C1-C6烷基；
rr、ss和vv各自独立地为0或1；tt和uu各自为1
条件是rr+ss+tt+uu+vv等于4或5；且
ww和xx各自独立地为1、2、3、4或5。
在式III的肽的一些实施方式中，
R406是
氢或甲基，
其中R461是-(CH2)3-CO2-、-(CH2)9-CO2-、或-CO2-(CH2)2-CO2-且R462是-(CH2)4-CO2-；
R407、R408、R409和R410各自为氢或甲基；
R455和R460各自独立地为氢、-C(O)CH3或甲基；
R456和R457各自为氢或R456和R457一起是C＝O；
R458和R459各自为氢或R458和R459一起是C＝O；
R416和R417各自独立地为氢或-C(O)CH3；
R426、R438和R451各自为-N(CH3)2；
R434和R442各自为-NH2；
R423、R424、R425、R427、R428、R429、R430、R431、R432、R433、R435、R436、R437、R439、R440、R441、R443、R444、R445、R446、R447、R448、R449、R450、R452、R453和R454各自为氢；
R412、R414、R419和R421各自独立地为氢或氘；
R411、R415、R418和R422各自独立地为氢、氘或甲基；
R413和R420各自独立地为氢、氘或ORe；
YY、ZZ和AE各自独立地为-CH2-；
AB、AC、AD和AF各自为-CH2-或亚丁基；
Re在每次出现时独立地为氢或取代或未取代的C1-C6烷基；rr、ss和vv各自独立地为0或1；tt和uu各自为1条件是rr+ss+tt+uu+vv等于4或5；且ww和xx各自独立地为3或4。
在式III的某些实施方式中，
SS是
XX是
TT、UU、VV和WW各自独立地为
条件是当vv为0且uu为1时，WW是
在一些实施方式中，式III的肽选自表D所示的肽。
/>
在一些实施方式中，肽选自表E所示的肽。
/>
在一个实施方式中，本技术的芳香族阳离子肽具有交替的芳香族和阳离子氨基酸的核心结构基序。例如，所述肽可以是由下述式A至F中的任一个定义的四肽：
芳香族-阳离子-芳香族-阳离子(式A)
阳离子-芳香族-阳离子-芳香族(式B)
芳香族-芳香族-阳离子-阳离子(式C)
阳离子-阳离子-芳香族-芳香族(式D)
芳香族-阳离子-阳离子-芳香族(式E)
阳离子-芳香族-芳香族-阳离子(式F)
其中，芳香族是选自由Phe(F)、Tyr(Y)和Trp(W)组成的组的残基。在一些实施方式中，芳香族残基可以被芳香族残基的饱和类似物取代，例如环己基丙氨酸(Cha)。在一些实施方式中，阳离子是选自由Arg(R)、Lys(K)和His(H)组成的组的残基。
本技术的芳香族阳离子肽的氨基酸可以是任何氨基酸。如本文所用，术语“氨基酸”用于指含有至少一个氨基和至少一个羧基的任何有机分子。在一些实施方式中，至少一个氨基位于相对于羧基的α位。
氨基酸可以是天然存在的。天然存在的氨基酸包括例如通常在哺乳动物蛋白中通常发现的二十种最常见的左旋(L)氨基酸，即丙氨酸(Ala)、精氨酸(Arg)、天冬酰胺(Asn)、天冬氨酸(Asp)、半胱氨酸(Cys)、谷氨酰胺(Gln)、谷氨酸(Glu)、甘氨酸(Gly)、组氨酸(His)、异亮氨酸(Ile)、亮氨酸(Leu)、赖氨酸(Lys)、蛋氨酸(Met)、苯丙氨酸(Phe)、脯氨酸(Pro)、丝氨酸(Ser)、苏氨酸(Thr)、色氨酸(Trp)、酪氨酸(Tyr)和缬氨酸(Val)。
其它天然存在的氨基酸包括例如在与蛋白质合成无关的代谢过程中合成的氨基酸。例如，氨基酸鸟氨酸和瓜氨酸在产生脲期间在哺乳动物代谢中合成。
在本技术中可用的肽可以包含一种或多种非天然存在的氨基酸。非天然存在的氨基酸可以是(L-)、右旋(D-)或其混合物。在一些实施方式中，肽不具有天然存在的氨基酸。
非天然存在的氨基酸是通常未在活生物体中的正常代谢过程中合成且非天然存在于蛋白质中的那些氨基酸。在某些实施方式中，在本技术中可用的非天然存在的氨基酸也不被常见的蛋白酶识别。
非天然存在的氨基酸可以存在于肽中的任何位置。例如，非天然存在的氨基酸可以在N末端、C末端或在N末端与C末端之间的任何位置处。
非天然氨基酸可以例如包含烷基、芳基或烷基芳基。烷基氨基酸的一些实例包括α-氨基丁酸、β-氨基丁酸、γ-氨基丁酸、δ-氨基戊酸和ε-氨基己酸。芳基氨基酸的一些实例包括邻-、间-和对-氨基苯甲酸。烷基芳基氨基酸的一些实例包括邻-、间-和对-氨基苯基乙酸，以及γ-苯基-β-氨基丁酸。
非天然存在的氨基酸还包括天然存在的氨基酸的衍生物。天然存在的氨基酸的衍生物可以例如包括将一个或多个化学基团添加到天然存在的氨基酸中。
例如，可以将一个或多个化学基团添加到苯丙氨酸或酪氨酸残基的芳香环的2'号位、3'号位、4'号位、5'号位或6'号位中的一个或多个中或色氨酸残基的苯并环的4'号位、5'号位、6'号位或7'号位中的一个或多个中。所述基团可以是可以添加到芳香环中的任何化学基团。此类基团的一些实例包括支链或非支链的C1-C4烷基，如甲基、乙基、正丙基、异丙基、丁基、异丁基或叔丁基；C1-C4烷氧基(即烷氧基)；氨基；C1-C4烷基氨基和C1-C4二烷基氨基(例如甲基氨基、二甲基氨基)；硝基；羟基；卤代(即氟代、氯代、溴代或碘代)。天然存在的氨基酸的非天然存在的衍生物的一些具体实例包括正缬氨酸(Nva)、正亮氨酸(Nle)和羟基脯氨酸(Hyp)。
在本方法中可用的肽中的氨基酸的修饰的另一实例是肽的天冬氨酸或谷氨酸残基的羧基的衍生化。衍生化的一个实例是用氨或用伯胺或仲胺(例如甲胺、乙胺、二甲胺或二乙胺)酰胺化。衍生化的另一实例包括与例如甲醇或乙醇酯化。
另一种此类修饰包括赖氨酸、精氨酸或组氨酸残基的氨基的衍生化。例如，此类氨基可以是烷基化氨基或酰化氨基。一些合适的酰基包括例如苯甲酰基或包含任何上述C1-C4烷基中的任一种的烷酰基，例如乙酰基或丙酰基。
在一些实施方式中，非天然存在的氨基酸对常见的蛋白酶有抗性，在一些实施例中对常见的蛋白酶不敏感。对蛋白酶有抗性或不敏感的非天然存在的氨基酸的实例包括上述天然存在的L-氨基酸中的任一种的右旋(D-)形式，以及L-和/或D非天然存在的氨基酸。D-氨基酸通常不存在于蛋白质中，虽然在通过除如本文所用的细胞的正常核糖体蛋白合成机制之外的手段合成的某些肽类抗生素中发现所述D-氨基酸，认为D-氨基酸是非天然存在的氨基酸。
为了最小化蛋白酶敏感性，在本技术的方法中可用的肽应具有少于五个、少于四个、少于三个或少于两个连续的L-氨基酸，无论所述氨基酸是天然存在或非天然存在的，所述L-氨基酸都被常见的蛋白酶识别。在一些实施方式中，肽仅具有D-氨基酸，并且不含L-氨基酸。
如果肽含有氨基酸的蛋白酶敏感序列，则氨基酸中的至少一个是非天然存在的D-氨基酸，从而赋予蛋白酶抗性。蛋白酶敏感序列的实例包括两个或更多个连续的碱性氨基酸，其易于被常见的蛋白酶(例如内肽酶和胰蛋白酶)切割。碱性氨基酸的实例包括精氨酸、赖氨酸和组氨酸。在一些实施方式中，肽主链中的酰胺中的至少一种被烷基化，从而赋予蛋白酶抗性。
重要的是，芳香族阳离子肽具有相比于肽中的氨基酸残基总数的在生理pH下的最少净正电荷数。在生理pH下的最少净正电荷数在下文称为(pm)。肽中的氨基酸残基总数在下文称为(r)。
下文论述的最少净正电荷数都在生理pH下。如本文所用，术语“生理pH”是指哺乳动物体的组织和器官的细胞中的正常pH。例如，人的生理pH通常为约7.4，但哺乳动物的正常生理pH可以是约7.0至约7.8的任何pH。
通常，肽具有带正电荷的N末端氨基和带负电荷的C末端羧基。电荷在生理pH下相互抵消。作为计算净电荷的实例，肽Tyr-Arg-Phe-Lys-Glu-His-Trp-Arg具有一个带负电荷的氨基酸(即Glu)和四个带正电荷的氨基酸(即两个Arg残基、一个Lys和一个His)。因此，上述肽具有三个净正电荷。
在一个实施方式中，芳香族阳离子肽具有在生理pH下的最少净正电荷数(pm)与氨基酸残基总数(r)之间的关系，其中3pm是小于或等于r+1的最大数。在此实施方式中，最少净正电荷数(pm)与氨基酸残基总数(r)之间的关系如下：
在另一实施方式中，芳香族阳离子肽具有最少净正电荷数(pm)与氨基酸残基总数(r)之间的关系，其中2pm是小于或等于r+1的最大数。在此实施方式中，最少净正电荷数(pm)与氨基酸残基总数(r)之间的关系如下：
在一个实施方式中，最少净正电荷数(pm)和氨基酸残基总数(r)相等。在另一实施方式中，肽具有三个或四个氨基酸残基和最少一个净正电荷、或最少两个净正电荷、或最少三个净正电荷。
同样重要的是，芳香族阳离子肽具有相比于净正电荷总数(pt)的最少芳香族基团数。最少芳香族基团数将在下文称为(a)。具有芳香族基团的天然存在的氨基酸包括氨基酸组氨酸、色氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸。例如，六肽Lys-Gln-Tyr-D-Arg-Phe-Trp具有两个净正电荷(由赖氨酸和精氨酸残基贡献)和三个芳香族基团(由酪氨酸、苯丙氨酸和色氨酸残基贡献)。
芳香族阳离子肽还应具有最少芳香族基团数(a)与在生理pH下的净正电荷总数(pt)之间的关系，其中3a是小于或等于pt+1的最大数，除了当pt为1时，a也可以为1。在此实施方式中，最少芳香族基团数(a)与净正电荷总数(pt)之间的关系如下：
在另一实施方式中，芳香族阳离子肽具有最少芳香族基团数(a)与净正电荷总数(pt)之间的关系，其中2a是小于或等于pt+1的最大数。在此实施方式中，最少芳香族氨基酸残基数(a)与净正电荷总数(pt)之间的关系如下：
在另一实施方式中，芳香族基团数(a)和净正电荷总数(pt)相等。
在一些实施方式中，羧基(尤其是C末端氨基酸的端羧基)被例如氨酰胺化以形成C末端酰胺。或者，C末端氨基酸的端羧基可以被任何伯胺或仲胺酰胺化。伯胺或仲胺可以例如是烷基(尤其是支链或非支链的C1-C4烷基)或芳基胺。因此，肽的C末端处的氨基酸可以转化为酰氨基、N-甲基酰胺基、N-乙基酰胺基、N,N-二甲基酰胺基、N,N-二乙基酰胺基、N-甲基-N-乙基酰胺基、N-苯基酰胺基或N-苯基-N-乙基酰胺基。
并非存在于本技术的芳香族阳离子肽的C末端处的天冬酰胺、谷氨酰胺、天冬氨酸和谷氨酸残基的游离羧酸酯基团也可以在其存在于肽内的任何地方被酰胺化。在这些内部位置处可以被本文所述的氨或伯胺或仲胺中的任一种酰胺化。
在一个实施方式中，在本技术的方法中可用的芳香族阳离子肽是具有两个净正电荷和至少一个芳香族氨基酸的三肽。在特定实施方式中，在本技术的方法中可用的芳香族阳离子肽是具有两个净正电荷和两个芳香族氨基酸的三肽。
在一些实施方式中，芳香族阳离子肽是具有以下的肽：
至少一个净正电荷；
最少四个氨基酸；
最多约二十个氨基酸；
最少净正电荷数(pm)与氨基酸残基总数(r)之间的关系，其中3pm是小于或等于r+1的最大数；以及最少芳香族基团数(a)与净正电荷总数(pt)之间的关系，其中2a是小于或等于pt+1的最大数，除了a为1时，pt也可以为1。
在一个实施方式中，2pm是小于或等于r+1的最大数，并且可以等于pt。芳香族阳离子肽可以是具有最少两个或最少三个正电荷的水溶性肽。
在一个实施方式中，肽包含一个或多个非天然存在的氨基酸，例如，一个或多个D-氨基酸。在一些实施方式中，C末端处的氨基酸的C末端羧基被酰胺化。在某些实施方式中，肽具有最少四个氨基酸。肽可以具有总共约6个、总共约9个或总共约12个氨基酸。
在一个实施方式中，肽具有在N末端(即第一氨基酸位置)处的酪氨酸残基或酪氨酸衍生物。合适的酪氨酸衍生物包括2'-甲基酪氨酸(Mmt)；2',6'-二甲基酪氨酸(2'6'-Dmt)；3',5'-二甲基酪氨酸(3'5'Dmt)；N,2',6'-三甲基酪氨酸(Tmt)；和2'-羟基-6'-甲基酪氨酸(Hmt)。
在一个实施方式中，肽具有式Tyr-D-Arg-Phe-Lys-NH2。Tyr-D-Arg-Phe-Lys-NH2具有三个由氨基酸酪氨酸、精氨酸和赖氨酸贡献的净正电荷，并且具有两个由氨基酸苯丙氨酸和酪氨酸贡献的芳香族基团。Tyr-D-Arg-Phe-Lys-NH2的酪氨酸可以是改性的酪氨酸衍生物，例如呈2',6'-二甲基酪氨酸形式，以产生具有式2',6'-Dmt-D-Arg-Phe-Lys-NH2的化合物。2',6'-Dmt-D-Arg-Phe-Lys-NH2的分子量为640，并且在生理pH下带有三个净正电荷。2′,6′-Dmt-D-Arg-Phe-Lys-NH2以能量独立的方式容易地渗透几种哺乳动物细胞类型的质膜(Zhao等,《药理学与实验治疗学杂志(J.Pharmacol Exp Ther.)》,304:425-432,2003)。
或者，在一些实施方式中，芳香族阳离子肽在N末端(即第1位氨基酸)处不具有酪氨酸残基或酪氨酸衍生物。N末端处的氨基酸可以是除酪氨酸之外的任何天然存在的或非天然存在的氨基酸。在一个实施方式中，N末端处的氨基酸是苯丙氨酸或其衍生物。苯丙氨酸的示例性衍生物包括2'-甲基苯丙氨酸(Mmp)、2',6'-二甲基苯丙氨酸(2',6'-Dmp)、N,2',6'-三甲基苯丙氨酸(Tmp)和2'-羟基-6'-甲基苯丙氨酸(Hmp)。
在N末端处不具有酪氨酸残基或酪氨酸衍生物的芳香族阳离子肽的实例是具有式Phe-D-Arg-Phe-Lys-NH2的肽。或者，N末端苯丙氨酸可以是苯丙氨酸的衍生物，例如2',6'-二甲基苯丙氨酸(2'6'-Dmp)。在一个实施方式中，重排2',6'-Dmt-D-Arg-Phe-Lys-NH2的氨基酸序列，使得Dmt不在N末端处。此类芳香族阳离子肽的实例是具有式D-Arg-2'6'-Dmt-Lys-Phe-NH2的肽。
本文列出的肽的合适的取代变体包括保守的氨基酸取代。氨基酸可以根据其物理化学特性如下分组：
(a)非极性氨基酸：Ala(A)、Ser(S)、Thr(T)、Pro(P)、Gly(G)、Cys(C)；
(b)酸性氨基酸：Asn(N)、Asp(D)、Glu(E)、Gln(Q)；
(c)碱性氨基酸：His(H)、Arg(R)、Lys(K)；
(d)疏水性氨基酸：Met(M)、Leu(L)、Ile(I)、Val(V)；和
(e)芳香族氨基酸：Phe(F)、Tyr(Y)、Trp(W)。
肽中的氨基酸由同一组中的另一氨基酸取代称为保守取代，并且可以保留原始肽的物理化学特性。相反，肽中的氨基酸由不同组中的另一氨基酸取代通常更可能改变原始肽的特性。
本文公开的肽的氨基酸可以呈L-或D-构型。
治疗或预防线粒体肌病
在本技术的一个方面，本文公开的芳香族阳离子肽(例如D-Arg-2',6'-Dmt-Lys-Phe-NH2)或其药学上可接受的盐可用于在有需要的对象中治疗或预防线粒体肌病和/或治疗或预防线粒体肌病的病征或症状。
线粒体肌病包含一组由线粒体或核DNA的突变导致有缺陷的线粒体代谢而引起的遗传性病症。术语线粒体肌病用作一组其中肌肉疾病是重要表现的病症的描述性术语，尽管这种疾病很少孤立地发现。线粒体肌病可能影响多个器官系统和组织，包括大脑和眼睛。
线粒体肌病的临床表现是可变的，但通常包括肌无力、运动不耐受(包括运动诱发的痉挛和肌痛)、上睑下垂和进行性眼外肌麻痹(PEO)(其可以是轻度的或导致眼外肌完全瘫痪)、横纹肌溶解和肌红蛋白尿。虽然PEO是一种常见的表现形式，但其并不是由mtDNA突变引起的线粒体肌病的专性发现。尚未发现由mtDNA突变引起的线粒体肌病临床表现可变性的原因；然而，mtDNA突变的异质性、复制性分离和阈值效应可能是发病机制的重要因素。由核DNA突变引起的氧化磷酸化的缺陷通常表明受影响的呼吸链酶复合物的活性普遍降低，而mtDNA的突变导致镶嵌模式的酶缺陷，其中具有正常酶活性的肌肉细胞与活性缺陷的肌肉细胞混合。其中突变型mtDNA的比例超过阈值水平的肌肉细胞区段将显示出酶缺陷
从线粒体肌病患者获得的肌肉活检的形态学分析可以揭示某些典型改变。线粒体肌病的指示是破碎红纤维(RRF)，这是一种表现出通过改良的Gomori三色技术染成红色的线粒体的过度积累的异常肌纤维。RRF的线粒体通常是超微结构异常的并且通常含有次晶内含物。许多具有破碎红纤维的患者常表现为脑肌病。然而，活检中没有破碎红纤维并不排除线粒体病因。
在下文更详细描述的几种可容易测量的临床标志物或能量生物标志物用于评估线粒体肌病患者的代谢状态。当标志物的水平从病理值移动到健康值时，这些临床标志物也可以用作给定疗法的功效的指标。这些临床标志物包括但不限于全血、血浆、脑脊髓液或脑室液中的乳酸(乳酸盐)水平中的一种或多种；全血、血浆、脑脊髓液或脑室液中的丙酮酸(丙酮酸盐)水平；全血、血浆、脑脊髓液或脑室液中的乳酸盐/丙酮酸盐比率；磷酸肌酸水平；NADH(NADH+H+)或NADPH(NADPH+H+)水平；NAD或NADP水平；ATP水平；无氧阈值；还原的辅酶Q(CoQ还原)水平；氧化的辅酶Q(CoQ氧化)水平；总辅酶Q(CoQ总)水平；氧化的细胞色素C水平；还原的细胞色素C水平；氧化的细胞色素C/还原的细胞色素C比率；乙酰乙酸盐水平；β-羟基丁酸盐水平；乙酰乙酸盐/β-羟基丁酸盐比率；8-羟基-2'-脱氧鸟苷(8-OHdG)水平；活性氧物质水平；以及耗氧量水平(VO2)；二氧化碳输出水平(VCO2)和呼吸商(VCO2/VO2)。在运动生理学实验室中常规地测量这些临床标志物中的一些，并提供对对象代谢状态的方便评估。
乳酸水平：线粒体功能障碍通常导致异常的乳酸水平，同时丙酮酸盐水平增加且丙酮酸盐转化为乳酸盐以维持糖酵解能力。乳酸盐水平可以通过采集适当的体液(例如全血、血浆或脑脊髓液)的样本来测量。使用磁共振，可以几乎在所期望的任何身体体积如大脑中测量乳酸盐水平。
NAD、NADP、NADH和NADPH水平：线粒体功能障碍也可以导致异常的NADH+H+、NADPH+H+、NAD或NADP水平，因为还原的烟酰胺腺嘌呤二核苷酸未由呼吸链有效处理。NAD、NADP、NADH(NADH+H+)或NADPH(NADPH+H+)可以通过各种荧光、酶或电化学技术来测量。
耗氧量(VO2)、二氧化碳输出(VCO2)和呼吸商(VCO2/VO2)：VO2通常在静息时(静息VO2)或在最大运动强度下(VO2最大)测量。最佳地，将测量两个值。然而，对于严重残疾的患者，测量VO2最大可能是不切实际的。使用来自各种供应商(例如Korr MedicalTechnologies,Inc.(犹他州盐湖城))的标准装置可以容易地完成两种形式的VO2的测量。也可以容易地测量VCO2，并且在相同条件下VCO2与VO2之比(VCO2/VO2，静息或在最大运动强度下)提供呼吸商(respiratory quotient，RQ)。
氧化的细胞色素C、还原的细胞色素C和氧化的细胞色素C与还原的细胞色素C之比：可以通过体内近红外光谱测量细胞色素C参数，例如氧化的细胞色素C水平(Cyt C氧化)、还原的细胞色素C水平(Cyt C还原)，以及氧化的细胞色素C/还原的细胞色素C比率(Cyt C氧化)/(Cyt C还原)之比。
运动测试在线粒体肌病中作为评估和筛选工具特别有用。线粒体肌病的标志特性之一是最大全身耗氧量(VO2最大)降低。鉴于VO2最大由心输出量(Qc)和外周氧提取(动脉总氧含量-静脉总氧含量)差异决定，一些线粒体肌病影响心脏功能，其中可以改变递送；然而，大多数线粒体肌病显示外周氧提取(A-VO2差异)和增强的氧递送(超动力循环)的特征性缺陷。这可以通过利用直接AV平衡测量的缺乏运动诱导的静脉血脱氧和通过近红外光谱的非侵入性来证明。六分钟行走测试(6MWT)通常用作运动耐受性测试以评估线粒体肌病。
线粒体肌病可以由mtDNA突变或核DNA突变引起。如下文更详细地描述，存在几种具有mtDNA多个缺失的常染色体显性遗传或隐性遗传的线粒体肌病。由mtDNA点突变引起的线粒体肌病通常是母系遗传，而大规模mtDNA缺失通常是散发性的而非母系遗传。因此，对于一些对象，可以通过鉴定从血液样本中提取的DNA的分子遗传学测试的mtDNA突变来确认诊断。在一些情况下，需要更加结构化的方法，包括家族史、血液和/或CSF乳酸盐浓度测量、神经成像、心脏评估和mtDNA或核基因突变的分子遗传学测试。
在一些实施方式中，线粒体肌病选自以下疾病和/或与以下疾病或病况相关：
卡恩斯-塞尔综合征
卡恩斯-塞尔综合征(KSS)也称为眼颅躯体(oculocranisomatic)病症或眼颅躯体神经肌肉病症伴破碎红纤维，是由各种线粒体缺失引起的线粒体肌病。单个大mtDNA缺失(2kb至8kb)占KSS突变的80％。引起KSS的mtDNA缺失导致氧化磷酸化的减损和细胞能量产生的减少。在大多数情况下，KSS起源于受孕后发生的散发性体细胞突变。极少数情况下，所述突变通过母系遗传传播。
KSS的特征是包括以下的三元组特征：(1)在年龄小于20岁的人中的典型发病；(2)慢性、进行性眼外肌麻痹(PEO)；和(3)视网膜的色素变性(视网膜色素变性)。额外临床特征包括心传导阻滞、所有凝视领域的运动受限或缺乏、上睑下垂、白内障、吞咽困难、体重减轻、无力、偶尔运动疲劳或疼痛、感觉运动性多发性神经病变、卒中、呼吸驱动降低、双侧感觉神经性耳聋、共济失调、痴呆或智力受损、痉挛、生长激素缺陷、肌腱反射增加、内分泌病、葡萄糖不耐受、甲状腺机能减退、甲状旁腺机能减退、身材矮小、破碎红纤维、肌纤维大小变化、乳酸性酸中毒、CSF蛋白水平高(例如>100mg/dL)、CSF中的5-甲基四氢叶酸(5-MTHF)低、CSF中的高香草酸(HVA)高、脉络丛功能异常、基底神经节钙化、大脑和小脑萎缩、灰质和白质海绵层水肿状态以及近端肾小管性酸中毒。
与KSS相关的另一变体综合征或具有单个大mtDNA缺失的其它病症包括2-氧代己二酸(oxoadipic)尿症和2-氨基己二酸尿症。受影响的患者表现出酮病和酸中毒发作，并可能经历昏迷。
雷伯氏遗传性视神经病变(LHON)
雷伯氏遗传性视神经病变(LHON)是具有可变外显率的母系遗传性致盲疾病。LHON通常归因于三种致病性线粒体DNA(mtDNA)点突变中的一种。这些突变在分别在线粒体中氧化磷酸化链的复合物I的MTND4、MTND1和MTND6亚基基因中的核苷酸位置11778G至A、3460G至A和14484T至C处。据信，降低的ATP合成效率和增加的氧化应激(oxidative stress)使视网膜神经节细胞对细胞凋亡敏感。
雷伯氏遗传性视神经病变(LHON)的特征是严重的视力丧失，所述视力丧失通常并未表现出来，直到成年早期。母系传播归因于影响核苷酸位置(nps)11778/ND4、14484/ND6或3460/ND1的线粒体DNA(mtDNA)突变。影响呼吸复合物I的这三种突变占LHON病例的约95％。患者完全从母体(通过卵母细胞)遗传多拷贝mtDNA。线粒体可以仅携带野生型或仅携带LHON突变型mtDNA(同质性)，或突变型和野生型mtDNA的混合物(异质性)。只有高负载的靶组织中的突变异质性或最常见的同质突变型mtDNA才使对象处于LHON失明的风险中。除了携带14484/ND6突变的患者(其呈现出更良性的疾病病程)外，大多数患者仍然是法定盲人。通常，对象在其人生的第二个或第三个十年中，一只眼睛将出现突然和严重的视力丧失，随后数周至数月之后另一只眼睛出现类似的视力丧失。LHON可能在以后的生活中发生并影响男性和女性。环境因素可能引发视力丧失，但不能完全解释为什么只有家庭中的某些个体出现症状。额外的症状包括盘状微血管病、假性视盘水肿(pseudo disc edema)、血管迂曲、视神经萎缩、心脏传导缺陷、痉挛性下肢轻瘫、性和泌尿障碍、婴儿猝死综合征、异常视觉诱发电位、痉挛性肌张力障碍和脑病。
ND4的破坏也可以导致与腿部硬度、异常视觉诱发电位以及性和泌尿障碍相关的痉挛性下肢轻瘫。
莱氏综合征
莱氏综合征(LS)也称为亚急性坏死性脑病，是一种罕见的遗传性早发进行性神经代谢性(neurodometabolic)病症，其中特征性神经病理由中枢神经系统的一个或多个区域(包括脑干、丘脑、基底神经节、小脑和脊髓)中的焦点、双侧病变组成。病变是脱髓鞘、神经胶质增生、坏死、海绵层水肿或毛细血管增生的区域。常见的实验室发现是乳酸性酸血症和血液、尿液和脑脊髓液中乳酸盐/丙酮酸盐比率的增加。临床特征还包括张力减退、共济失调、呕吐、舞蹈手足徐动症、过度换气、脑病、失语里程碑、运动痉挛、呼吸节律异常、听力丧失、眼球震颤、肌张力障碍、视力丧失、眼肌瘫痪、视神经萎缩、周围神经病变、并发感染、齿轮样强直(cog-wheel rigidity)、远端肾小管性酸中毒、肢体手足徐动症、癫痫发作、碳水化合物不耐受、肌肉中的COX缺陷、乳酸性酸中毒伴低血糖、脊柱后侧凸、身材矮小、快速肌腱反射、肥胖和CSF中的乳酸盐水平高。临床症状取决于涉及到中枢神经系统的哪些区域。最常见的潜在原因是氧化磷酸化缺陷。症状通常在三个月到两岁之间表现出来，并且在发病后两年内迅速导致死亡。
除了观察莱氏综合征的各种临床病征之外，LS的诊断通常涉及若干程序。如上所述，常见的实验室发现是乳酸性酸血症和血液、尿液和脑脊髓液中乳酸盐/丙酮酸盐比率的增加。利用MRI的诊断成像可以用于检测T2加权像中的双侧对称高信号，其为LS中的特征性发现。额外的改变可能包括坏死性白质脑病、阈上卒中样病变和皮质或小脑萎缩。肌肉活检的生物化学分析也可以充当诊断LS的重要工具。另外，遗传学诊断可以用于筛选特定候选基因或不明确病例中的全外显子组测序。
莱氏综合征突变已在涉及能量代谢的核编码的基因和线粒体编码的基因中得到鉴定，包括涉及氧化磷酸化和ATP的产生的线粒体呼吸链复合物I、II、III、IV和V，以及丙酮酸盐脱氢酶复合物的组分。
复合物I基因的突变包括线粒体编码的MTND2、MTND3、MTND5和MTND6；核编码的NDUFS1、NDUFS3、NDUFS4、NDUFS7、NDUFS8、NDUFA2、NDUFA9、NDUFA10、NDUFA12、NDUFAF6、FOXRED1、COXPD15和C20ORF7；以及复合物I组装因子NDUFAF2。涉及线粒体翻译的MTFMT基因的突变也已报告有复合物I缺陷。
莱氏综合征也与以下的突变相关：复合物I(C8ORF38)；复合物II(黄素蛋白亚基A(SDHA))；复合物III(BCS1L)；复合物IV(MTCO3、COX10、COX15、SCO2、SURF1、TACO1和PET100)；复合物V(MTATP6)；线粒体tRNA蛋白(MTTV、MTTS2、MTTK、MTTW和MTTL1)；丙酮酸盐脱氢酶复合物的组分(例如DLD和PDHA1)；LRPPRC基因；以及辅酶Q10。
由于线粒体复合物I缺陷，NDUFV1、NDUFV2、MTND2、MTND5和MTND6的突变可以导致莱氏综合征。临床症状包括复合体I活性降低、肥厚性心肌病、发育迟缓、大脑萎缩、胼胝体发育不全、酸中毒、癫痫发作、昏迷、心血管停搏、皮质脊髓束脱髓鞘、亚急性坏死性脑脊髓病、进行性脑病、呼吸衰竭、运动不耐受、无力、肌肉线粒体增生、运动迟缓、张力减退、耳聋、肌张力障碍、锥体特征、脑干事件伴动眼麻痹、斜视和复发性呼吸暂停、乳酸性酸血症以及基底神经节病变。
MTCO3的突变会导致通常在4岁时呈现出来的莱氏综合征。临床症状包括痉挛性下肢轻瘫伴眼肌麻痹、高血清乳酸、壳核中的莱氏样病变以及肌肉中的COX活性降低。在MTCO3中也发现的突变引起雷伯氏遗传性视神经病变(LHON)、肌病伴运动不耐受、横纹肌溶解症、阶段性脑病和非动脉缺血性视神经病变(nonarteritic ischemic optic neuropathy，NAION)-肌阵挛性癫痫。
3-羟基异丁酰-CoA水解酶(HIBCH)的突变导致β-羟基异丁酰-CoA脱酰酶(HIBCH)缺陷莱氏样综合征，其通常在新生儿至6个月大时表现出来。症状包括张力减退、衰退、喂养不良、肌张力障碍、共济失调、癫痫发作、畸形相、脊椎异常、法乐氏四联症(tetralogy offallot)、进行性或急性脑病、呼吸链缺陷、高CSF乳酸盐、基底神经节异常、脑发育不全和代谢物(例如甲基丙烯酰-CoA、丙烯酰-CoA、羟基-C4-肉碱)积累。
烯酰-CoA水合酶短链1(ECHS1)的突变导致短链烯酰-CoA水合酶(ECHS1)缺陷，一种在新生儿阶段呈现出来的莱氏样综合征。ECHS1催化线粒体脂肪酸β-氧化的第二步。临床症状包括张力减退、呼吸功能不全或呼吸暂停、心博徐缓、发育迟缓、血清乳酸盐高、白质萎缩和代谢物(例如甲基丙烯酰-CoA、丙烯酰-CoA)积累。
ATP合酶6的突变(MTATP6)导致母系遗传莱氏综合征(Maternal InheritanceLeigh Syndrome，MILS)。临床症状包括张力减退、发育迟缓、周围神经病变、癫痫发作、视网膜色素变性或视神经萎缩、共济失调、呼吸衰竭、双侧纹状体坏死、遗传性痉挛性下肢轻瘫、脊髓病、肢体痉挛、无力以及感觉丧失或疼痛。
MEGDEL综合征
MEGDEL(3-甲基戊烯二酸尿症、耳聋、脑病和莱氏样疾病)综合征是一种常染色体隐性病症，其特征是：儿童期发病的精神运动发育迟缓或精神运动衰退、感觉神经性耳聋、痉挛或肌张力障碍，以及3-甲基戊烯二酸的排泄增加。MEGDEL由SERAC1基因中的纯合或化合物杂合突变引起，所述SERAC1基因在磷脂交换和细胞内胆固醇运输中起作用。受影响的对象的脑成像显示大脑和小脑萎缩以及基底神经节中的病变，使人想起莱氏综合征。临床症状包括张力减退、脑病(莱氏样综合征)、精神发育迟滞、感觉神经性耳聋、痉挛、肌张力障碍、肝病、血清乳酸盐和丙氨酸增加、高血氨症、3-甲基戊烯二酸尿症、转氨酶高、凝血病、血清α-甲胎蛋白高、线粒体氧化磷酸化缺陷、线粒体异常、成纤维细胞中的磷脂酰甘油和心磷脂分布异常，以及细胞内未酯化胆固醇的积累异常。
线粒体DNA耗竭综合征(MDS)
线粒体DNA耗竭(或缺失)综合征(MDS)是指一组引起受影响的组织表现出线粒体DNA(mtDNA)显著减少或mtDNA的突变(例如缺失)的常染色体隐性病症。症状可以表现为肌病、肝病和/或脑肌病。肌病形式的MDS也称为线粒体DNA耗竭综合征-2(MTDPS2)，特征主要是儿童期发病的与骨骼肌中的mtDNA耗竭相关的肌无力。MTDPS2由核编码的线粒体胸苷激酶基因(TK2)中的纯合或化合物杂合突变引起。因为TK2在几种脱氧核糖核苷三磷酸(dNTP)的线粒体补救途径中起关键作用，所以降低的活性将导致较少的核苷酸循环。缺乏核苷酸再循环是有害的，因为线粒体不能合成全新的脱氧核苷酸，并且线粒体的内膜阻止细胞溶质的带负电荷的核苷酸进入细胞器中。临床变异性很大；一些患者在婴儿期发病并且表现出归因于呼吸衰竭的早期死亡的快速进行性病程，而其它患者后来发生缓慢进行性肌病。
MTDPS2的临床病征和症状包括血清肌酸激酶水平升高、步态障碍、张力减退、无力、呼吸衰竭、瘫痪、男性乳房发育症、肌病、慢性部分去神经支配、mtDNA耗竭、复合物I、III、IV和V活性降低，以及血浆乳酸盐升高。
变体TK2综合征包括脊髓性肌肉萎缩综合征、强直性脊柱综合征和严重肌病伴运动衰退。
线粒体肌病、脑肌病、乳酸性酸中毒和卒中样发作(MELAS)
MELAS综合征包含线粒体肌病、脑肌病、乳酸性酸中毒和卒中样发作，是一种具有可变临床表型的遗传异质性线粒体病症。MELAS综合征可以由多种基因的突变引起，所述基因包括POLG、MTTL1、MTTQ、MTTH、MTTK、MTTF、MTTC、MTTS1、MTTV、MTTQ、MTND1、MTND3、MTND5、MTND6、MTCOI、细胞色素b和MTTS2，其中MTTL1的突变占大多数MELAS病例。特别地，估计约80％的MELAS患者在MTTL1基因中具有A3243G点突变。MELAS综合征的一个显著特征是患者的正常分娩和早期发育。虽然患者从出生开始就携带mtDNA突变，但个体最初仍然没有症状，因为能量输出足以满足身体的需要。一旦身体的代谢需求超过可从有缺陷的线粒体获得的能量供应，就会出现症状。MELAS的发病年龄是变化的，在2岁以下至60岁以上的范围内，其中大多数患者在5岁至15岁之间出现症状。
MELAS是一种没有单个特征能产生明确诊断的多系统病症。然而，所有病例中的90％包括六种核心病征和症状，以及至少两个确认诊断所需的次要标准。六种核心特征包括：40岁前症状发作的年龄；脑病，通常表现为癫痫发作、痴呆或两者兼有；运动不耐受；乳酸性酸中毒；活检的破碎红纤维；以及卒中样发作。确认诊断的额外特征包括：正常的早期发育；复发性头痛；和复发性呕吐。MELAS综合征的几乎绝对的发现之一是脑脊髓液和血清中的乳酸盐水平升高。在80％至100％的骨骼肌活检试样中可见破碎红纤维。
额外的临床症状包括远端关节弯曲、头痛和呕吐、感觉神经性听力丧失、癫痫发作、意识丧失、痴呆、精神发育迟滞、局灶性事件(卒中)、皮质视觉缺陷、偏瘫、神经过度兴奋、基底神经节钙化、无力、运动不耐受、上睑下垂、眼外肌麻痹、步态障碍、感觉异常和麻木、肌腱反射降低、感觉神经病变、舞蹈病、帕金森氏综合征、共济失调、色素性视网膜病变、黄斑营养不良、视神经萎缩、器官距离过远、肥厚性心肌病、左室心肌致密化不全、传导缺陷(如Wolff-Parkinson-White)、高血压、身材矮小、母系遗传性糖尿病(maternallyinherited diabetes，MIDD)、胰腺炎、便秘、腹泻、肠假性梗阻(肠梗阻)、恶心、吞咽困难、腹痛、上腹痛、涎腺炎局灶性节段性肾小球硬化、肾囊肿、肾小管功能障碍、肾病综合征、多激素腺垂体功能减退症、桥本氏甲状腺炎(Hashimoto thyroiditis)、甲状腺肿、甲状旁腺机能减退、艾迪生氏病(Addison'sdisease)、卵巢衰竭、流产、脂肪瘤、特应性皮炎、局部黑皮病、不对称血管扩张、乳酸性酸中毒、白质病变、呼吸链功能障碍、破碎红纤维、皮质萎缩、局灶性坏死、浦肯野枝状仙人掌形成伴线粒体增加，以及线粒体毛细血管病。
线粒体神经胃肠型脑肌病(MNGIE)
线粒体DNA耗竭综合征-1(MTDPS1)表现为线粒体神经胃肠型脑病(MNGIE)，由核编码的胸苷磷酸化酶基因(TYMP)的纯合或化合物杂合突变引起。TYMP催化胸苷磷酸解成胸腺嘧啶和脱氧核糖1-磷酸，并在细胞核苷酸库的稳态中起作用。线粒体DNA耗竭综合征-1(MTDPS1)是一种常染色体隐性进行性多系统病症，临床特征是：在人生的第二个与第五个十年之间发作上睑下垂、进行性眼外肌麻痹(PEO)、视网膜变性、视神经萎缩、胃肠动力障碍(常为假性梗阻、胃轻瘫、顽固性便秘、吸收不良、腹泻、腹痛以及痉挛、恶心和呕吐)、腹鸣、早饱、恶病质、瘦体质、身材矮小、弥漫性脑白质病、肌病(近端无力、运动不耐受)、周围神经病变(感觉丧失/疼痛/共济失调、无力、肌腱反射缺失、轴索丧失、脱髓鞘)、听力丧失、认知障碍或痴呆、癫痫发作、头痛和线粒体功能障碍。线粒体DNA异常可以包括耗竭、缺失和点突变。MNGIE通常出现在<20岁的年龄。额外的症状包括右束支传导阻滞不全(心脏缺陷)、糖尿病或葡萄糖不耐受、淀粉酶增加、外分泌功能不全、肿瘤、乳酸性酸中毒、血浆胸苷水平升高、血浆脱氧尿苷和脱氧胸苷水平升高、手足抽搐、心律失常、CSF蛋白高、脑萎缩、肌纤维中的线粒体变化和神经源性变化。
胸苷磷酸化酶活性的部分丧失可以导致在人生的约第五个十年表现出来的变体MNGIE病症。临床症状包括眼肌麻痹、上睑下垂、胃肠性特征和有或没有脱髓鞘的轴索丧失。
线粒体DNA耗竭综合征-4B(MTDPS4B)表现为线粒体神经胃肠型脑病(MNGIE)，由核编码的POLG基因的化合物杂合突变引起。线粒体DNA耗竭综合征-4B是一种常染色体隐性进行性多系统病症，临床特征是：慢性胃肠动力障碍和假性梗阻、恶病质、进行性眼外肌麻痹(PEO)、轴索感觉性共济失调神经病变和肌无力。
另一种MNGIE变体是没有脑病的MNGIM综合征，其与胸苷磷酸化酶或dNT-2的突变无关。临床特征包括胃肠型吸收不良、腹泻、腹鸣、腹痛、GI假性梗阻、体重减轻、眼肌麻痹、上睑下垂、无力、恶病质、多发性神经病变(疼痛、步态障碍、感觉性共济失调、轴索丧失)、CSF蛋白高、破碎红纤维，以及复合物I-IV活性降低。
MTTW的突变可以表现为线粒体神经胃肠型脑病(MNGIE)。患者在1岁时出现复发性呕吐和发育停滞。在儿童期后期，表现出腿部不适、认知衰退、癫痫发作、肌肉萎缩和失禁。其它特征包括感觉神经性耳聋、上睑下垂、眼肌麻痹、色素性视网膜病变、视野狭窄、身材矮小、喂养困难伴便秘、结肠炎和腹泻、血液和CSF中的乳酸盐水平高、脑萎缩和脑室周围白质变化。肌肉活检显示COX阴性纤维和复合物I和IV的低活性。
MTTV的突变可以表现为神经胃肠型脑病(MNGIE)。发病年龄通常在儿童期早期。临床症状包括恶病质、头痛、胃肠动力问题(肠梗阻、腹痛；巨结肠)、听力丧失、发育迟缓、血清乳酸盐高、COX阴性纤维和复合物I和IV的低活性。MTTV功能的破坏还可以导致共济失调、癫痫发作和听力丧失，以及学习困难、偏瘫和运动障碍。
肌阵挛性癫痫伴破碎红纤维(MERRF)
MERRF综合征代表母系遗传型线粒体肌病可以由多于一个线粒体基因(例如MTTK、MTTL1、MTTH、MTTS1、MTTS2和MTTF)的突变产生。MERRF综合征的特征也与MTND5基因的突变有关。在一些实施方式中，mtDNA的突变包括但不限于m.8334A>G和m.8344A>G。
MERRF的临床特征包括肌阵挛、癫痫、心肌病、共济失调、步态障碍、痴呆、视神经萎缩、远端感觉丧失、听力丧失、无力、肌肉疼痛、痉挛、疲劳、身材矮小、脂肪瘤(lipomata)、破碎红纤维、小纤维中的空泡，以及复合物I、III和IV活性降低。
其它MTTK综合征包括心肌病；进行性眼外肌麻痹伴肌阵挛；耳聋和糖尿病(DD)；多个对称性脂肪过多症；莱氏综合征；具有阶段性高肌酸激酶的MELAS、MNGIE、肌病(MIMECK)；帕金森氏综合征神经病变和肌病。MIMECK的临床特征包括无力、吞咽困难和阶段性肌痛。
其它MTTS1病症包括MELAS；部分性癫痫持续状态；HAM综合征；肌病；脑病伴细胞色素c氧化酶缺陷；肌阵挛；癫痫；小脑性共济失调以及进行性听力丧失、运动不耐受、角皮病、掌跖(palmoplantar)伴耳聋和感觉神经性听力丧失。
MTTP的突变也可以导致肌阵挛性癫痫、肌病、感觉神经性耳聋、小脑性共济失调和色素性视网膜病变。
神经病变、共济失调和视网膜色素变性(NARP)
神经病变、共济失调和视网膜色素变性(NARP)综合征由线粒体H(+)-ATP酶的线粒体基因编码亚基6(MTATP6)的突变引起，其发病在婴儿期至成年期范围内。MT-ATP6蛋白形成复合物V(ATP合酶)的一个亚基，其负责ATP产生的最后一步。MT-ATP6的突变改变ATP合酶的结构或功能，降低线粒体产生ATP的能力。大多数患有NARP的个体在核苷酸8993处具有特异性点突变，其中T8993G突变导致比T8993C突变更严重的症状。一些病例涉及G8989C点突变。
NARP的临床特征包括感觉神经病变、近端和远端无力、肌腱反射降低、视网膜色素变性、夜视减弱、牛眼样黄斑病、后极和中外围中的色素、小视网膜疤痕、血管变窄、中央和旁中央暗点、步态障碍、构音障碍、痴呆、癫痫发作、强直-阵挛性发作、发育迟缓、锥体征、肌张力障碍、听力丧失、心脏肥大、去神经支配、大脑萎缩、皮质小脑萎缩、局灶性囊性坏死，以及杆或锥体功能障碍。
OPA1基因突变
OPA1基因编码发动蛋白相关的GTP酶，其由N末端导入序列基序靶向线粒体且锚定到面对膜间空间的内线粒体膜。OPA1蛋白包括跨膜域、GTP酶域、中间域和盘绕螺旋域。七肽重复域代表通常在盘绕螺旋中发现的结构蛋白基序。C末端盘绕螺旋是线粒体融合所必需的。OPA1蛋白以由交替剪接产生的八种同种型存在于哺乳动物细胞中。OPA1同种型的长度在960个氨基酸至1105个氨基酸范围内。OPA1蛋白同种型在不同组织中可变地表达，其中最高水平在视网膜、脑、睾丸、心脏和肌肉中表达。
OPA1基因的突变可以导致进行性眼外肌麻痹、破碎红纤维(RRF)、细胞色素c氧化酶阴性纤维(COX)和/或线粒体肌病。作为实例而非作为限制，在一些实施方式中，引起以上病况中的一种或多种的OPA1基因突变包括但不限于：c.1316G>T(p.G439V)、c.2729T>A(p.V910D)、c.1334G>A(p.R455H)、c.1635C>G(p.S545R)和c.1069G>A(p.A357T)。
皮尔逊综合征
皮尔逊综合征由线粒体DNA的散发性缺失引起，且特征是铁粒幼红细胞性贫血和胰腺外分泌功能障碍。在患有皮尔逊综合征的个体中，骨髓不能产生称为中性粒细胞的白血球。此综合征引起严重的贫血、血小板计数低和再生障碍性贫血。铁粒幼红细胞性贫血定义为骨髓中存在贫血和环状铁粒幼红细胞。环状铁粒幼红细胞是在线粒体中具有过多铁沉积的幼红细胞，并通过骨髓的铁染色检测。皮尔逊综合征引起由于胰腺瘢痕形成和萎缩而导致的胰腺外分泌功能障碍。胰腺外分泌功能障碍在临床上通过脂肪痢表现，其可以通过粪便的苏丹(Sudan)染色或通过测量粪便脂肪来定性记录。黄金标准是肠促胰液素刺激测试，其需要在十二指肠中放置导管并且难以在婴儿中进行。患有这种病况的个体难以从其饮食中吸收营养素，这导致吸收不良。患有这种病况的婴儿通常不会长大或体重增加。
皮尔逊综合征的其它临床特征包括发育停滞、全血细胞减少危机、胰腺纤维症伴胰岛素依赖型糖尿病和胰腺外分泌缺陷、肌肉和神经功能损伤、吸收不良、脂肪痢、代谢和乳酸性酸中毒，以及夭折。幸存至成年期的少数患者经常出现卡恩斯-塞尔综合征(KSS)的症状。
进行性眼外肌麻痹(PEO)
进行性眼外肌麻痹(PEO)是一种与以下相关的缓慢进行性病症：眼球运动速度慢、在所有方向上的视线受限、上睑下垂、眼外肌病变，以及可变地严重口咽和近端四肢无力。PEO可能散发性地出现或由常染色体显性遗传、常染色体隐性遗传或母系遗传引起。
1.散发性PEO
伴重症眼肌麻痹的综合征包括卡恩斯-塞尔、PEO+近端肌病和PEO。
慢性PEO由单个大mtDNA缺失引起，并且通常在>20岁时表现出来。症状包括眼肌麻痹，以及一些患者中的心传导阻滞。
PEO伴感觉性共济失调神经病变通常在10至31岁之间表现出来。临床特征包括感觉丧失、步态障碍、远端运动无力、无肌腱反射、眼外肌麻痹、上睑下垂、构音障碍、面部无力、肌病和破碎红肌纤维。
MTTQ的突变可以导致在五岁时出现的PEO。临床症状包括无力、上睑下垂、发音困难、吞咽困难、眼肌麻痹、肌腱反射降低、破碎红纤维、COX阴性肌纤维和线粒体蛋白合成障碍。
MTTA的突变可以导致在人生的第六个十年中出现的PEO。临床症状包括上睑下垂、无力、眼球运动减少、吞咽困难、COX阴性肌纤维、线粒体增生和复合物I的部分缺陷。
MTTL的突变可以导致在人生的第五个十年中出现的PEO。临床症状包括上睑下垂、偏头痛、眼球运动减少、运动不耐受、身材矮小、COX阴性、破碎红肌纤维，以及复合物I和IV的部分缺陷。
MTTY的突变可以导致在人生的第四个十年中出现的PEO。临床症状包括上睑下垂、运动不耐受、眼肌麻痹、肌病、COX阴性肌纤维伴SDH染色增加、以及复合物I和IV的部分缺陷。其它MTTY综合征包括运动不耐受伴复合物III缺陷，以及局灶性节段性肾小球硬化和扩张型心肌病。
2.母系遗传型PEO
母系PEO由MTTL、MTTN、MTTQ、MTTA和MTTK的mtDNA点突变引起。
3.常染色体显性遗传PEO
常染色体显性进行性眼外肌麻痹(adPEO)伴线粒体DNA(mtDNA)缺失-3(PEOA3)由核编码的twinkle基因(C10ORF2)的杂合突变引起，所述twinkle基因结合至聚合酶-γ(POLG)的β-亚基。进行性眼外肌麻痹的特征是骨骼肌中的多个线粒体DNA缺失。最常见的临床特征包括成年发病的外眼肌无力和运动不耐受。患有C10ORF2相关的adPEO的患者可能具有其它临床特征，包括近端肌无力、肌肉疼痛、痉挛、呼吸衰竭、共济失调、周围神经病变、心肌病、白内障、抑郁症、上睑下垂、构音障碍、吞咽困难、发音困难、听力丧失、记忆丧失、帕金森氏综合征、回避性人格特性、SDH+COX阴性肌纤维、破碎红纤维、酮酸中毒、皮质萎缩或白质病变，以及内分泌异常。涉及Twinkle突变的变体综合征包括小儿发病脊髓小脑性共济失调(Infantile Onset Spinocerebellar Ataxia，IOSCA)、SANDO、MTDPS7、PEO+痴呆、PEO+帕金森和佩罗(Perrault)。
常染色体显性进行性眼外肌麻痹(adPEO)伴线粒体DNA(mtDNA)缺失-2(PEOA2)由核编码的ANT1基因(SLC25A4)的杂合突变引起，其通常在20至35岁表现出来。临床症状包括眼肌麻痹；上睑下垂；吞咽困难；发音困难；面部、近端和呼吸无力；白内障；感觉神经性听觉减退；甲状腺肿；痴呆；两极性情感障碍；血清乳酸高；以及多个mtDNA缺失。
PEOA2也可以由核编码的twinkle基因(C10ORF2)的杂合突变引起。最常见的突变是Ala359Thr错义突变，纯合型产生比杂合型更严重的效应。另外，adPEO的特征是骨骼肌中的多个线粒体DNA缺失。严重CNS表型伴多发性神经病变与39-bp缺失相关。一般来说，突变倾向于在涉及亚基相互作用的蛋白质区域(氨基酸303至508)中聚集。twinkle蛋白涉及mtDNA代谢，并且可以用作腺嘌呤核苷酸依赖性DNA解旋酶。据信，twinkle蛋白的功能对于终生维持mtDNA完整性至关重要。adPEO的最常见的临床特征包括成年发病的外眼肌无力和运动不耐受。患有C10ORF2相关的adPEO的患者可能具有其它临床特征，包括近端肌无力、共济失调、周围神经病变、心肌病、白内障、抑郁症和内分泌异常。
常染色体显性进行性眼外肌麻痹(adPEO)伴线粒体DNA(mtDNA)缺失-1(PEOA1)由核编码的DNA聚合酶-γ基因(POLG)的突变引起。常染色体隐性PEO(PEOB)也由POLG基因的突变引起。PEO1在16至39岁时表现出来。临床特征包括PEO、肌无力、运动不耐受、感觉丧失、无肌腱反射、第二性征不良、早期绝经、睾丸萎缩、帕金森氏综合征、近端无力和萎缩、吞咽困难、发音困难、两侧面瘫、步态异常、抑郁症、锥体外系综合征、破碎红纤维、COX阴性和SDH+纤维，以及近端肌病。与显性POLG突变相关的其它临床综合征包括PEO+脱髓鞘神经病变、PEO+远端肌病、感觉神经病变、PEO和震颤，以及PEO+性腺机能减退。与隐性POLG突变相关的临床综合征包括Alpers-Huttenlocher综合征(AHS)、儿童期肌脑肝综合征(Childhoodmyocerebrohepatopathy spectrum，MCHS)、肌阵挛性癫痫、肌病、感觉性共济失调(MEMSA)、SANDO、MIRAS、MNGIE和帕金森氏综合征。
PEO+脱髓鞘神经病变在人生的第二个十年表现出来，并且特征是：无力、感觉丧失、无肌腱反射、PEO伴上睑下垂、发音困难、吞咽困难、神经病变、破碎红纤维、COX阴性纤维，以及复合物I、III和IV活性降低。
PEO+性腺机能减退特征是：性成熟迟缓、原发性闭经、早期绝经、睾丸萎缩、白内障、小脑性共济失调、震颤、帕金森氏综合征、抑郁症、精神发育迟滞、多发性神经病变、PEO、构音障碍、发音困难、近端无力、横纹肌溶解、听觉减退、弓形足、破碎红纤维，以及细胞色素c氧化酶阴性肌纤维。
远端肌病、恶病质和PEO由POLG1的显性或散发性突变引起，并且通常在人生的第三个与第四个十年之间表现出来。临床特征包括无力、构音障碍、吞咽困难、恶病质、上睑下垂、眼肌麻痹、白内障以及破碎红和COX阴性肌纤维。
常染色体显性进行性眼外肌麻痹(adPEO)伴线粒体DNA(mtDNA)缺失-4(PEOA4)由核编码的DNA聚合酶γ-2基因(POLG2)的杂合突变引起。进行性眼外肌麻痹-4是一种常染色体显性形式的线粒体疾病，其可变地影响骨骼肌、神经系统、肝脏和胃肠道。发病年龄在婴儿期至成年期范围内。表型在相对轻微(成年发病的骨骼肌无力和眼外肌无力)至严重(特征是精神运动发育迟缓、乳酸性酸中毒、便秘和肝脏受累的多系统病症)的范围内。临床特征包括上睑下垂、眼外肌麻痹、运动不耐受、疼痛、无力、癫痫发作、张力减退、葡萄糖耐量受损、乳酸盐高、小脑萎缩、心脏传导缺陷，以及线粒体形态异常。
常染色体显性进行性眼外肌麻痹-6(PEOA6)由DNA2基因的杂合突变引起。PEOA6特征是主要影响下肢的肌无力、眼外肌麻痹、运动不耐受和肌肉活检中的线粒体DNA(mtDNA)缺失。临床特征包括张力减退、肌痛、运动性呼吸困难、上睑下垂或眼肌麻痹、脊柱前凸和肌肉萎缩。症状可能在儿童期或成年期出现，并表现出缓慢的进展。
在一些实施方式中，显性POLG突变可以导致感觉神经病变、震颤和PEO。
4.常染色体隐性PEO
PEO+肌病和帕金森氏综合征是一种成年发病的常染色体隐性病症。临床特征包括锥体外系病征(例如运动不能、强直、静息性震颤)、上睑下垂、眼肌麻痹、近端和面部无力、偶尔远端腿部无力、听力丧失、SDH+和COX阴性肌纤维、复合物III活性降低，以及多个mtDNA缺失。
常染色体隐性进行性眼外肌麻痹(PEOB)由核编码的DNA聚合酶-γ基因(POLG)的纯合或化合物杂合突变引起。POLG基因的隐性突变也可以引起感觉性共济失调神经病变、构音障碍和眼肌瘫痪(SANDO)，其表现出重叠的特征。常染色体隐性PEO通常比常染色体显性PEO更严重。
SANDO通常在16至38岁之间表现出来，并且特征是运动不耐受、上睑下垂和感觉异常。临床症状包括感觉丧失、共济失调步态、假性手足徐动症、小纤维形态丧失、无力、肌腱反射降低、上睑下垂、眼肌麻痹、构音障碍、肌阵挛性癫痫、抑郁症、CSF和血清乳酸盐高、脊髓小脑和脊柱束退化、丘脑病变、小脑萎缩或白质病变、破碎红纤维、有髓鞘和无髓鞘的轴索丧失，以及复合物I和IV的活性降低。
线粒体DNA耗竭综合征-11(MTDPS11)可以由MGME1基因的纯合突变引起。线粒体DNA耗竭综合征-11是一种常染色体隐性线粒体病症，特征是：在儿童期或成年期发作进行性眼外肌麻痹(PEO)、上睑下垂、肌无力和萎缩、运动不耐受、发音困难、吞咽困难，以及归因于肌无力的呼吸功能不全。更多可变的特征包括脊椎畸形、消瘦和心脏异常。骨骼肌活检显示线粒体DNA(mtDNA)的缺失和耗竭，其在呼吸链酶活性中的缺陷可变。额外特征包括肩胛翼状、精神发育迟滞、记忆缺失、恶心、胃肠胀气、腹部胀满、腹泻、食欲减退、SDH+和COX阴性纤维、复合物I和/或IV缺陷，以及小脑萎缩。
PEO伴心肌病由POLG的隐性突变引起，并且通常在儿童期表现出来。临床特征包括PEO、心肌病、近端无力、多个mtDNA缺失和破碎红纤维。
tRNA突变
在一些实施方式中，线粒体肌病是选自由以下组成的组的tRNA基因的点突变的结果：tRNALeu(T3250C、A3302G、A12320G、A3288G)；tRNAPro(G15990A、A16002G、G15995A)；tRNAPhe(T618C、G622A)；tRNAMet(T4409C、T5543C)；tRNASer(G7497A、A7480G)；tRNAAsp(A7526G)；tRNAGln(4366insA)；tRNAAla；tRNAGlu(T14709C)；tRNATrp(G5521A)；和tRNATyr。
mtDNA突变
在一些实施方式中，线粒体肌病是mtDNA的以下点突变中的一种或多种的结果：G15243A、T9185C、G3421A、G10197A、T12148C和G6570A。
治疗方法
以下讨论仅作为实例给出，而不旨在限制。
本技术的一个方面包括在诊断为患有(疑似患有)线粒体肌病或有患线粒体肌病风险的对象中治疗线粒体肌病的方法。在治疗性应用中，以足以治愈或至少部分阻止疾病的症状(包括其并发症和疾病发展中的中间病理表型)的量向疑似患有或已患有此类疾病的对象(例如疑似患有或已患有本文所述的线粒体肌病(例如卡恩斯-塞尔综合征(KSS)；雷伯氏遗传性视神经病变(LHON)；莱氏综合征(LS)；MEGDEL综合征；线粒体DNA耗竭综合征(MDS)；线粒体肌病、脑肌病、乳酸性酸中毒和卒中样发作(MELAS)；肌阵挛性癫痫伴破碎红纤维(MERRF)；线粒体神经胃肠型脑肌病(MNGIE)；神经病变、共济失调和视网膜色素变性(NARP)；OPA1突变；皮尔逊综合征；以及进行性眼外肌麻痹(PEO))的对象)施用组合物或药剂，所述组合物或药物包含至少一种芳香族阳离子肽(例如D-Arg-2',6'-Dmt-Lys-Phe-NH2)或其药学上可接受的盐(例如乙酸盐、酒石酸盐、三氟乙酸盐或盐酸盐)。在一些实施方式中，线粒体肌病不是POLG或SURF1突变的结果。
遭受线粒体肌病的对象可以通过本领域已知的诊断性或预后性分析中的任一种或组合来鉴定。例如，线粒体肌病的典型症状包括选自由以下组成的组的一种或多种症状：呼吸节律异常、脉络丛功能异常、代谢物积累、酸中毒、不对称血管扩张、共济失调、基底神经节钙化、基底神经节病变、双侧纹状体坏死、腹鸣、脑干事件伴动眼麻痹、快速肌腱反射、恶病质、碳水化合物不耐受、心律失常、心脏肥大、小脑萎缩、大脑萎缩、舞蹈病、舞蹈手足徐动症、慢性部分去神经支配、便秘、肌肉中的COX缺陷、痴呆、皮质脊髓束脱髓鞘、发育迟缓、腹泻、弥漫性脑白质病、远端关节弯曲、远端肾小管性酸中毒、构音障碍、畸形相、吞咽困难、肌张力障碍、血浆脱氧尿苷和脱氧胸苷水平升高、血浆胸苷水平升高、血清肌酸激酶水平升高、脑病、上腹痛、阶段性脑病、运动不耐受、外分泌功能不全、步态障碍、胃肠动力障碍、葡萄糖不耐受、心传导阻滞、偏瘫、遗传性痉挛性下肢轻瘫、CSF蛋白水平高、CSF中的高香草酸(HVA)高、CSF中的乳酸盐水平高、器官距离过远、高血压、肥厚性心肌病、过度换气、听觉减退、胼胝体发育不全、张力减退、右束支传导阻滞不全、肌腱反射增加、乳酸性酸中毒、肢体手足徐动症、肢体痉挛、所有凝视领域的运动受限或缺乏、脊柱前凸、失语里程碑、CSF中的5-甲基四氢叶酸(5-MTHF)低、精神发育迟滞、线粒体毛细血管病、肌肉线粒体增生、运动迟缓、运动痉挛、mtDNA耗竭、脊髓病、恶心、肾病综合征、神经过度兴奋、眼球震颤、偶尔运动疲劳或疼痛、胰腺炎、瘫痪、感觉异常、帕金森氏综合征、周围神经病变、弓形足、视网膜的色素变性(视网膜色素变性)、进行性脑病、进行性或急性脑病、近端肾小管性酸中毒、假性手足徐动症、上睑下垂、浦肯野枝状仙人掌形成伴线粒体增加、锥体特征、破碎红纤维、心肺功能降低、呼吸驱动降低、肾囊肿、呼吸衰竭、横纹肌溶解、最大全身耗氧量(VO2最大)降低、癫痫发作、感觉神经病变、感觉运动性多发性神经病变、涎腺炎局灶性节段性肾小球硬化、小纤维形态丧失、痉挛状态、灰质和白质海绵层水肿状态、复发性呼吸暂停、卒中、亚急性坏死性脑脊髓病、手足抽搐、强直-阵挛性发作、肾小管功能障碍、肌纤维大小变化、血管变窄、脊椎异常、呕吐、无力、体重减轻和白质萎缩。
在一些实施方式中，用芳香族阳离子肽治疗的线粒体肌病对象将表现出改善或消除的选自由以下组成的组的一种或多种症状：呼吸节律异常、脉络丛功能异常、代谢物积累、酸中毒、不对称血管扩张、共济失调、基底神经节钙化、基底神经节病变、双侧纹状体坏死、腹鸣、脑干事件伴动眼麻痹、快速肌腱反射、恶病质、碳水化合物不耐受、心律失常、心脏肥大、小脑萎缩、大脑萎缩、舞蹈病、舞蹈手足徐动症、慢性部分去神经支配、便秘、肌肉中的COX缺陷、痴呆、皮质脊髓束脱髓鞘、发育迟缓、腹泻、弥漫性脑白质病、远端关节弯曲、远端肾小管性酸中毒、构音障碍、畸形相、吞咽困难、肌张力障碍、血浆脱氧尿苷和脱氧胸苷水平升高、血浆胸苷水平升高、血清肌酸激酶水平升高、脑病、上腹痛、阶段性脑病、运动不耐受、外分泌功能不全、步态障碍、胃肠动力障碍、葡萄糖不耐受、心传导阻滞、偏瘫、遗传性痉挛性下肢轻瘫、CSF蛋白水平高、CSF中的高香草酸(HVA)高、CSF中的乳酸盐水平高、器官距离过远、高血压、肥厚性心肌病、过度换气、听觉减退、胼胝体发育不全、张力减退、右束支传导阻滞不全、肌腱反射增加、乳酸性酸中毒、肢体手足徐动症、肢体痉挛、所有凝视领域的运动受限或缺乏、脊柱前凸、失语里程碑、CSF中的5-甲基四氢叶酸(5-MTHF)低、精神发育迟滞、线粒体毛细血管病、肌肉线粒体增生、运动迟缓、运动痉挛、mtDNA耗竭、脊髓病、恶心、肾病综合征、神经过度兴奋、眼球震颤、偶尔运动疲劳或疼痛、胰腺炎、瘫痪、感觉异常、帕金森氏综合征、周围神经病变、弓形足、视网膜的色素变性(视网膜色素变性)、进行性脑病、进行性或急性脑病、近端肾小管性酸中毒、假性手足徐动症、上睑下垂、浦肯野枝状仙人掌形成伴线粒体增加、锥体特征、破碎红纤维、心肺功能降低、呼吸驱动降低、肾囊肿、呼吸衰竭、横纹肌溶解、最大全身耗氧量(VO2最大)降低、癫痫发作、感觉神经病变、感觉运动性多发性神经病变、涎腺炎局灶性节段性肾小球硬化、小纤维形态丧失、痉挛状态、灰质和白质海绵层水肿状态、复发性呼吸暂停、卒中、亚急性坏死性脑脊髓病、手足抽搐、强直-阵挛性发作、肾小管功能障碍、肌纤维大小变化、血管变窄、脊椎异常、呕吐、无力、体重减轻和白质萎缩。
患有线粒体肌病的对象可以显示出与正常对照对象相比异常的一种或多种能量生物标志物水平。在一些实施方式中，能量生物标志物选自由以下组成的组：乳酸(乳酸盐)水平；丙酮酸(丙酮酸盐)水平；乳酸盐/丙酮酸盐比率；磷酸肌酸水平；NADH(NADH+H+)或NADPH(NADPH+H+)水平；NAD或NADP水平；ATP水平；还原的辅酶Q(CoQ还原)水平；氧化的辅酶Q(CoQ氧化)水平；总辅酶Q(CoQ总)水平；氧化的细胞色素C水平；还原的细胞色素C水平；氧化的细胞色素C/还原的细胞色素C比率；乙酰乙酸盐水平；β-羟基丁酸盐水平；乙酰乙酸盐/β-羟基丁酸盐比率；8-羟基-2'-脱氧鸟苷(8-OHdG)水平；活性氧物质水平；耗氧量(VO2)、二氧化碳输出(VCO2)和呼吸商(VCO2/VO2)。
在一些实施方式中，用芳香族阳离子肽治疗的对象将显示出以下能量生物标志物中的一种或多种的标准化：乳酸(乳酸盐)水平；丙酮酸(丙酮酸盐)水平；乳酸盐/丙酮酸盐比率；磷酸肌酸水平；NADH(NADH+H+)或NADPH(NADPH+H+)水平；NAD或NADP水平；ATP水平；还原的辅酶Q(CoQ还原)水平；氧化的辅酶Q(CoQ氧化)水平；总辅酶Q(CoQ总)水平；氧化的细胞色素C水平；还原的细胞色素C水平；氧化的细胞色素C/还原的细胞色素C比率；乙酰乙酸盐水平；β-羟基丁酸盐水平；乙酰乙酸盐/β-羟基丁酸盐比率；8-羟基-2'-脱氧鸟苷(8-OHdG)水平；活性氧物质水平；耗氧量(VO2)、二氧化碳输出(VCO2)和呼吸商(VCO2/VO2)。
由于肌肉组织分解和肌肉肌红蛋白随后在尿液中排泄，因此运动不耐受通常伴随着肌红蛋白尿。可以使用各种运动不耐受的测量，例如疲劳前在跑步机上行走或跑步所花时间，疲劳前在运动自行车(固定式自行车)上所花时间。在某些实施方式中，与未治疗的线粒体肌病对象相比，用本技术的芳香族阳离子肽治疗的线粒体肌病对象将显示出约5％或更高的运动耐受性改善(例如达到疲劳的时间增加约5％或更多)、约10％或更高的运动耐受性改善、约20％或更高的运动耐受性改善、约30％或更高的运动耐受性改善、约40％或更高的运动耐受性改善、约50％或更高的运动耐受性改善、约75％或更高的运动耐受性改善、或约100％或更高的运动耐受性改善。
预防性方法
一方面，本技术提供一种在有患线粒体肌病风险的对象中预防或延缓线粒体肌病发作或线粒体肌病的症状的方法。在一些实施方式中，对象可能有患本文公开的线粒体肌病的风险，所述线粒体肌病例如卡恩斯-塞尔综合征(KSS)；雷伯氏遗传性视神经病变(LHON)；莱氏综合征(LS)；MEGDEL综合征；线粒体DNA耗竭综合征(MDS)；线粒体肌病、脑肌病、乳酸性酸中毒和卒中样发作(MELAS)；肌阵挛性癫痫伴破碎红纤维(MERRF)；线粒体神经胃肠型脑肌病(MNGIE)；神经病变、共济失调和视网膜色素变性(NARP)；OPA1突变；皮尔逊综合征；以及进行性眼外肌麻痹(PEO)。在一些实施方式中，线粒体肌病不是POLG或SURF1突变的结果。
有患线粒体肌病风险的对象可以通过例如本领域已知的诊断性或预后性分析中的任一种或组合来鉴定。在预防性应用中，以足以消除或降低疾病风险或延缓疾病发作(包括疾病的生物化学、组织学和/或行为症状、其并发症和在疾病发展期间出现的中间病理表型)的量向易患疾病或病况(例如线粒体肌病)或有患此病风险的对象施用芳香族阳离子肽(例如D-Arg-2',6'-Dmt-Lys-Phe-NH2)或其药学上可接受的盐(例如乙酸盐、酒石酸盐、三氟乙酸盐或盐酸盐)的药物组合物或药剂。预防性芳香族阳离子肽的施用可以在疾病或病症的特征性症状表现出来之前发生，使得预防疾病或病症，或可选地，延缓其进展。
对于治疗性和/或预防性应用，向对象施用包含芳香族阳离子肽(例如D-Arg-2′,6′-Dmt-Lys-Phe-NH2)或其药学上可接受的盐(例如乙酸盐、酒石酸盐、三氟乙酸盐或盐酸盐)的组合物。在一些实施方式中，每天施用肽组合物一次、两次、三次、四次或五次。在一些实施方式中，每天施用肽组合物超过五次。另外地或替代地，在一些实施方式中，每天、每隔一天、每隔三天、每隔四天、每隔五天或每隔六天施用肽组合物。在一些实施方式中，每周、每两周、每三周或每月施用肽组合物。在一些实施方式中，施用肽组合物持续一周、两周、三周、四周或五周的时间。在一些实施方式中，施用肽持续六周或更长时间。在一些实施方式中，施用肽持续十二周或更长时间。在一些实施方式中，施用肽持续少于一年的时间。在一些实施方式中，施用肽持续超过一年的时间。在本技术的方法的一些实施方式中，每天施用芳香族阳离子肽持续1周或更长时间。在本技术的方法的一些实施方式中，每天施用芳香族阳离子肽持续2周或更长时间。在本技术的方法的一些实施方式中，每天施用芳香族阳离子肽持续3周或更长时间。在本技术的方法的一些实施方式中，每天施用芳香族阳离子肽持续4周或更长时间。在本技术的方法的一些实施方式中，每天施用芳香族阳离子肽持续6周或更长时间。在本技术的方法的一些实施方式中，每天施用芳香族阳离子肽持续12周或更长时间。
在一些实施方式中，用芳香族阳离子肽治疗将预防或延缓选自由以下组成的组的一种或多种症状的发作：呼吸节律异常、脉络丛功能异常、代谢物积累、酸中毒、不对称血管扩张、共济失调、基底神经节钙化、基底神经节病变、双侧纹状体坏死、腹鸣、脑干事件伴动眼麻痹、快速肌腱反射、恶病质、碳水化合物不耐受、心律失常、心脏肥大、小脑萎缩、大脑萎缩、舞蹈病、舞蹈手足徐动症、慢性部分去神经支配、便秘、肌肉中的COX缺陷、痴呆、皮质脊髓束脱髓鞘、发育迟缓、腹泻、弥漫性脑白质病、远端关节弯曲、远端肾小管性酸中毒、构音障碍、畸形相、吞咽困难、肌张力障碍、血浆脱氧尿苷和脱氧胸苷水平升高、血浆胸苷水平升高、血清肌酸激酶水平升高、脑病、上腹痛、阶段性脑病、运动不耐受、外分泌功能不全、步态障碍、胃肠动力障碍、葡萄糖不耐受、心传导阻滞、偏瘫、遗传性痉挛性下肢轻瘫、CSF蛋白水平高、CSF中的高香草酸(HVA)高、CSF中的乳酸盐水平高、器官距离过远、高血压、肥厚性心肌病、过度换气、听觉减退、胼胝体发育不全、张力减退、右束支传导阻滞不全、肌腱反射增加、乳酸性酸中毒、肢体手足徐动症、肢体痉挛、所有凝视领域的运动受限或缺乏、脊柱前凸、失语里程碑、CSF中的5-甲基四氢叶酸(5-MTHF)低、精神发育迟滞、线粒体毛细血管病、肌肉线粒体增生、运动迟缓、运动痉挛、mtDNA耗竭、脊髓病、恶心、肾病综合征、神经过度兴奋、眼球震颤、偶尔运动疲劳或疼痛、胰腺炎、瘫痪、感觉异常、帕金森氏综合征、周围神经病变、弓形足、视网膜的色素变性(视网膜色素变性)、进行性脑病、进行性或急性脑病、近端肾小管性酸中毒、假性手足徐动症、上睑下垂、浦肯野枝状仙人掌形成伴线粒体增加、锥体特征、破碎红纤维、心肺功能降低、呼吸驱动降低、肾囊肿、呼吸衰竭、横纹肌溶解、最大全身耗氧量(VO2最大)降低、癫痫发作、感觉神经病变、感觉运动性多发性神经病变、涎腺炎局灶性节段性肾小球硬化、小纤维形态丧失、痉挛状态、灰质和白质海绵层水肿状态、复发性呼吸暂停、卒中、亚急性坏死性脑脊髓病、手足抽搐、强直-阵挛性发作、肾小管功能障碍、肌纤维大小变化、血管变窄、脊椎异常、呕吐、无力、体重减轻和白质萎缩。
确定基于芳香族阳离子肽的治疗剂的生物效应
在各种实施方式中，进行合适的体外或体内分析，以确定基于特定的芳香族阳离子肽的治疗剂的效果及其施用是否被指示用于治疗。在各种实施方式中，可以用代表性动物模型进行体外分析，以确定基于给定的芳香族阳离子肽的治疗剂是否对减少或消除线粒体肌病的病征和/或症状发挥期望的效果。在人对象中测试之前，可以在包括但不限于大鼠、小鼠、鸡、牛、猴、兔等的合适的动物模型系统中测试用于治疗的化合物。类似地，对于体内测试，可以在施用于人对象之前使用本领域已知的动物模型系统中的任一种。在一些实施方式中，体外或体内测试涉及D-Arg-2′,6′-Dmt-Lys-Phe-NH2或其药学上可接受的盐(例如乙酸盐、酒石酸盐、三氟乙酸盐或盐酸盐)的生物学功能。
线粒体肌病的动物模型可以使用本领域已知的技术产生，包括例如通过向大鼠施用NADH-CoQ还原酶抑制剂(二亚苯基碘鎓(diphenyleneiodonium))(参见Cooper等,《神经科学杂志(J.Neurol.Sci.)》83(2-3):335-347(1988)；Cosgrove等,《基因与发育(GenesDev.)》10(23):2981-92(1996))，或在腺嘌呤核苷酸转运体(Ant1)的肌肉同种型中产生基因剔除小鼠缺陷(参见Graham等,《自然遗传学(Nat.Genet.)》16(3):226-234(1997))。此类模型可以用于证明本技术的芳香族阳离子肽(例如D-Arg-2′,6′-Dmt-Lys-Phe-NH2)在预防和治疗由特定基因的破坏引起的病况中的生物效应，以及用于确定在给定背景下包含治疗有效量的肽的物质。
施用模式和有效剂量
可以采用本领域技术人员已知的将细胞、器官或组织与本技术的芳香族阳离子肽(例如D-Arg-2′,6′-Dmt-Lys-Phe-NH2)或其药学上可接受的盐(例如乙酸盐、酒石酸盐、三氟乙酸盐或盐酸盐)接触的任何方法。合适的方法包括体外、离体或体内方法。
体外方法通常包括培养的样本。例如，可以将细胞置于容器(例如组织培养板)中，并在适于获得所期望的结果的适当条件下与化合物一起温育。本领域技术人员可以容易地确定合适的温育条件。
离体方法通常包括从哺乳动物(例如人)中取出细胞、器官或组织。细胞、器官或组织可以例如在适当条件下与化合物一起温育。通常将接触的细胞、器官或组织返回到供体中、置于受体中或储存以备将来使用。因此，化合物通常在药学上可接受的载体中。
体内方法通常包括向哺乳动物(合适地为人)施用如上述的那些芳香族阳离子肽。当在体内用于治疗时，以有效量(即具有所期望的治疗效果的量)向对象施用芳香族阳离子肽(如D-Arg-2′,6′-Dmt-Lys-Phe-NH2)或其药学上可接受的盐(如乙酸盐、酒石酸盐、三氟乙酸盐或盐酸盐)。给药和剂量方案将取决于对象的感染程度、所用的特定芳香族阳离子肽的特性(例如其治疗指数、对象和对象的病史)。
可以通过医师和临床医生熟悉的方法在临床前试验和临床试验期间确定有效量。可以通过许多熟知的施用药物化合物的方法中的任一种将有效量的在本方法中可用的肽施用于有此需要的哺乳动物。肽可以全身或局部施用。
可以将肽配制成药学上可接受的盐。术语“药学上可接受的盐”意指一种由碱或酸制备的盐，所述盐适用于施用给患者(如哺乳动物)(例如对于给定剂量方案具有可接受的哺乳动物安全性的盐)。然而，应理解，盐不需要是药学上可接受的盐，例如不旨在施用于患者的中间化合物的盐。药学上可接受的盐可以衍生自药学上可接受的无机碱或有机碱以及衍生自药学上可接受的无机酸或有机酸。另外，当肽含有碱性部分(例如胺、吡啶或咪唑)和酸性部分(例如羧酸或四唑)时，两性离子可以形成并包括在如本文所用的术语“盐”内。衍生自药学上可接受的无机碱的盐包括铵盐、钙盐、铜盐、铁盐、亚铁盐、锂盐、镁盐、锰盐、亚锰盐、钾盐、钠盐和锌盐等。衍生自药学上可接受的有机碱的盐包括伯胺、仲胺和叔胺的盐，包括取代的胺、环胺、天然存在的胺等，例如精氨酸、甜菜碱、咖啡因、胆碱、N,N'-二苄基乙二胺、二乙胺、2-二乙基氨基乙醇、2-二甲基氨基乙醇、乙醇胺、乙二胺、N-乙基吗啉、N-乙基哌啶、葡糖胺、葡萄糖胺、组氨酸、海巴胺(hydrabamine)、异丙胺、赖氨酸、甲基葡糖胺、吗啉、哌嗪、哌啶、多胺树脂、普鲁卡因、嘌呤、可可碱、三乙胺、三甲胺、三丙胺、氨丁三醇(tromethamine)等。衍生自药学上可接受的无机酸的盐包括硼酸、碳酸、氢卤酸(氢溴酸、氢氯酸、氢氟酸或氢碘酸)、硝酸、磷酸、氨基磺酸和硫酸的盐。衍生自药学上可接受的有机酸的盐包括以下有机酸的盐：脂肪族羟酸(例如柠檬酸、葡糖酸、乙醇酸、乳酸、乳糖酸、苹果酸和酒石酸)；脂肪族一元羧酸(例如乙酸、丁酸、甲酸、丙酸和三氟乙酸)；氨基酸(例如天冬氨酸和谷氨酸)；芳香族羧酸(例如苯甲酸、对氯苯甲酸、二苯乙酸、龙胆酸、马尿酸和三苯乙酸)；芳香族羟酸(例如邻羟基苯甲酸、对羟基苯甲酸、1-羟基萘-2-羧酸和3-羟基萘-2-羧酸)；抗坏血酸；二羧酸(例如富马酸、马来酸、草酸和琥珀酸)；葡萄糖醛酸；扁桃酸；粘酸；烟酸；乳清酸；帕米酸(pamoic acid)；泛酸；磺酸(例如苯磺酸、樟脑磺酸、乙二磺酸(edisylicacid)、乙磺酸、羟乙基磺酸、甲磺酸、萘磺酸、萘-1,5-二磺酸、萘-2,6-二磺酸和对甲苯磺酸)；辛那酸(xinafoic acid)；甲苯磺酸等。在一些实施方式中，盐是乙酸盐、酒石酸盐、三氟乙酸盐或盐酸盐。
可以将本文所述的芳香族阳离子肽(例如D-Arg-2′,6′-Dmt-Lys-Phe-NH2)或其药学上可接受的盐(例如乙酸盐、酒石酸盐、三氟乙酸盐或盐酸盐)掺入药物组合物中，以单独或以组合的方式施用于对象，以治疗或预防本文所述的病症。此类组合物通常包括活性剂和药学上可接受的载体。如本文所用，术语“药学上可接受的载体”包括与药物施用可相容的盐水、溶剂、分散介质、包衣、抗细菌剂和抗真菌剂、等渗剂和吸收延迟剂等。也可以将补充活性化合物掺入组合物中。
通常将药物组合物配制成与预期的施用途径可相容。施用途径包括例如不经肠(例如静脉内、皮内、腹膜内或皮下)、口服、鼻/呼吸(例如吸入)、经皮(局部)、眼部和经粘膜施用。用于不经肠、皮内或皮下应用的溶液或悬浮液可以包括以下组分：无菌稀释剂，例如注射用水、盐水溶液、固定油、聚乙二醇、甘油、丙二醇或其它合成溶剂；抗细菌剂，例如苯甲醇或对羟苯甲酸甲酯；抗氧化剂，例如抗坏血酸或亚硫酸氢钠；螯合剂，例如乙二胺四乙酸；缓冲剂，例如乙酸盐、柠檬酸盐或磷酸盐；以及用于张力调节的试剂，例如氯化钠或葡萄糖；缓冲剂，例如乙酸盐、柠檬酸盐或磷酸盐；以及用于调节pH的化合物如酸或碱，例如盐酸或氢氧化钠。可以用于降低pH的试剂的实例包括但不限于ZnCl2、AlCl3、磷酸酯(例如果糖1,6二磷酸、葡萄糖1,6二磷酸、磷酸甘油酸和二磷酸甘油酸)、聚卡波非、二羧酸或三羧酸、氨基酸的酸式盐(例如氨基酸盐酸盐)或其衍生物。二羧酸或三羧酸可以包括以下中的一种或多种：丙酸己二酸、苯甲酸、乙醛酸、异柠檬酸、乙酸、抗坏血酸、乙醇酸、异戊酸、苯磺酸、对甲苯磺酸、乙酰水杨酸、富马酸、柠檬酸、丙酮酸、琥珀酸、甘油酸、乳酸、葡糖醛酸、戊二酸、酒石酸、戊酸、马来酸、草酰乙酸、邻苯二甲酸、山梨酸、草酸琥珀酸、依地酸(edetic acid)、甲磺酸、硼酸和己糖酸。氨基酸的酸式盐包括以下的酸式盐：亚牛磺酸、异亮氨酸、亮氨酸、乙酰谷氨酸、丙氨酸、肉碱、肌肽、赖氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、甲基组氨酸、天冬酰胺、天冬氨酸、肌酸、谷氨酸、甘氨酸、精氨酸、甜菜碱、羟脯氨酸正亮氨酸、鸟氨酸、脯氨酸、肌氨酸、瓜氨酸、组氨酸、羟赖氨酸、丝氨酸、牛磺酸、苏氨酸、酪氨酸和缬氨酸。
海藻酸和其它天然存在的或合成的多糖酸例如取代的羧甲基纤维素、黄原胶、聚甲基丙烯酸和取代的衍生物、纤维素乙醇酸、果胶以及蛋白酶抑制剂(例如胰蛋白酶抑制剂(TI))也可以用于调节(例如降低)pH。TI包括但不限于20.1kDa的大豆蛋白(例如SBTI、库尼兹抑制剂(Kunitz inhibitor)或Glycine)、6.5kDa的牛胰腺、28kDA的抑肽酶(aprotonin)、鸡或火鸡卵类粘蛋白(ova-mucoid)TI、部分水解的明胶部分、ε-氨基己酸和EDTA二钠。
制剂可以封装在由玻璃或塑料制成的安瓿、一次性注射器或多剂量小瓶中。为了方便患者或治疗医师，可以将给药制剂提供在含有所有必需装置(例如药物小瓶、稀释剂小瓶、注射器和针头)的试剂盒中用于疗程(例如7天治疗)。
适于可注射使用的药物组合物可以包括无菌水溶液(在其中可溶于水)或分散液和用于无菌可注射溶液或分散液的临时制备的无菌粉末。对于静脉内施用，合适的载体包括生理盐水、抑菌水、CREMOPHOR ELTM(新泽西州帕西帕尼的巴斯夫)或磷酸盐缓冲的盐水(phosphate buffered saline，PBS)。在所有情况下，用于不经肠施用的组合物必须是无菌的并且应该是达到易于注射的程度的流体。其在制造和储存条件下应该是稳定的，并且必须防止微生物(例如细菌和真菌)的污染作用而保存。
在一个实施方式中，静脉内施用本技术的这些芳香族阳离子肽。例如，可以通过快速静脉内一次性注射(bolus injection)施用本技术的芳香族阳离子肽。在一些实施方式中，以恒速静脉内输注方式施用本技术的芳香族阳离子肽。
也可以口服、局部、鼻内、肌内、皮下或经皮施用本技术的芳香族阳离子肽。在一个实施方式中，经皮施用通过离子透入进行，其中据信带电荷的组合物通过电流递送穿过皮肤。
其它施用途径包括脑室内或鞘内。脑室内是指施用进入脑室系统。鞘内是指施用进入脊髓蛛网膜下的空间。因此，在一些实施方式中，脑室内或鞘内施用用于影响中枢神经系统的器官或组织的那些疾病和病况。
还可以通过如本领域熟知的持续释放将本技术的芳香族阳离子肽施用给哺乳动物。持续释放施用是一种在特定时间段内达到一定的药物水平的药物递送方法。通常通过血清或血浆浓度来测量所述水平。通过受控释放递送化合物的方法的描述可以在国际PCT申请第WO 02/083106号中找到，其通过其全文引用的方式并入本文中。
药学领域中已知的任何制剂均适用于本技术的芳香族阳离子肽施用。对于口服施用，可以使用液体或固体制剂。制剂的实例包括片剂、明胶胶囊、丸剂、锭剂、酏剂、混悬剂、糖浆、糯米纸囊剂、胶姆糖等。可以将本技术的芳香族阳离子肽以本领域从业者所理解的方式与合适的药物载体(媒介物)或赋形剂混合。载体和赋形剂的实例包括淀粉、乳、糖、某些类型的粘土、明胶、乳酸、硬脂酸或其盐(包括硬脂酸镁或硬脂酸钙)、滑石、植物脂肪或油、树胶和二醇。
对于全身、脑室内、鞘内、局部、鼻内、皮下或经皮施用，本技术的芳香族阳离子肽的制剂可以利用如本领域已知的那些常规稀释剂、载体或赋形剂等，以递送本技术的芳香族阳离子肽。例如，制剂可以包含下列中的一种或多种：稳定剂、表面活性剂(例如非离子型表面活性剂)，以及任选的盐和/或缓冲剂。可以水溶液的形式或以冻干形式递送本技术的芳香族阳离子肽。
稳定剂可以包含例如：氨基酸，例如甘氨酸；低聚糖，例如蔗糖、海藻糖(tetralose)、乳糖；或右旋糖酐。或者，稳定剂可以包含糖醇，例如甘露醇。在一些实施方式中，稳定剂或稳定剂的组合占配制组合物重量的约0.1重量％至约10重量％。
在一些实施方式中，表面活性剂是非离子型表面活性剂(例如聚山梨醇酯)、阴离子型表面活性剂(例如二辛基磺基琥珀酸钠)、阳离子型表面活性剂(例如氯化十六烷基吡啶)或其组合。合适的非离子型表面活性剂的实例包括聚氧乙烯脱水山梨糖醇酯(例如吐温-20和吐温-80)；对特辛基酚聚氧乙烯(例如Triton X-45、Triton X-100、Triton X-114和Triton X-305)；聚乙二醇或聚氧乙烯聚氧丙烯二醇，例如Pluronic F-68；壬基苯氧基聚氧乙烯(例如Igepal CO系列)；以及聚氧乙烯醚(例如Brij 36T、Brij 52、Brij 56、Brij76、Brij 96、Texaphor A6、Texaphor A14和Texaphor A60)，在约0.001％(重量/体积)至约10％(重量/体积)下。
盐或缓冲剂可以是任何盐或缓冲剂，例如分别为氯化钠，或磷酸钠/磷酸钾。在一些实施方式中，缓冲剂将药物组合物的pH维持在约5.5至约7.5的范围内。盐和/或缓冲剂也可用于将同渗重摩(osmolality)维持在适于施用给人或动物的水平。在一些实施方式中，盐或缓冲剂以约150mM至约300mM的大致等渗浓度存在。
本技术的芳香族阳离子肽的制剂可以另外含有一种或多种常规添加剂。此类添加剂的实例包括增溶剂，例如甘油；抗氧化剂，例如苯扎氯铵(季铵化合物的混合物，称为“季铵盐”)、苯甲醇、氯惹酮(chloretone)或氯丁醇；麻醉剂，例如吗啡衍生物；以及如本文所述的等渗剂等。作为防止氧化或其它腐败的进一步预防，可以将药物组合物存储在用不可渗透的塞子密封的小瓶中的氮气下。
在一些实施方式中，包括本技术的芳香族阳离子肽的组合物可以包括以下中的一种或多种：水杨酸盐(例如水杨酸钠)、3-甲氧基水杨酸盐、5-甲氧基水杨酸盐和高香草酸盐(homovanilate)；胆固醇衍生物，例如胆汁酸，例如牛磺胆酸、牛磺脱氧胆酸(tauorodeoxycholic acid)、脱氧胆酸、胆酸、甘胆酸、石胆酸(lithocholate acid)、鹅脱氧胆酸、熊脱氧胆酸、熊胆酸、脱氢胆酸和梭链孢酸；氯化十六烷基吡啶；酰基肉碱、酰基胆碱和酰基氨基酸，例如月桂酰肉碱、肉豆蔻酰肉碱、棕榈酰肉碱、月桂酰胆碱、肉豆蔻酰胆碱、棕榈酰胆碱、十六烷基赖氨酸、N-酰基苯丙氨酸、N-酰基甘氨酸；磷脂，例如溶血卵磷脂、溶血磷脂酰乙醇胺、二庚酰基磷脂酰胆碱和二辛基磷脂酰胆碱；乙二胺四乙酸；烷基糖类，例如月桂基麦芽糖苷、月桂酰蔗糖、肉豆蔻酰蔗糖和棕榈酰蔗糖；PEG的脂肪酸衍生物，例如Labrasol、Labrafac；以及含有中链长脂肪酸(辛酸、癸酸和月桂酸)的甘油单酯、甘油二酯和甘油三酯的混合物。
芳香族阳离子肽组合物可以包括载体，其可以是含有例如水、乙醇、多元醇(例如甘油、丙二醇和液体聚乙二醇等)的溶剂或分散介质及其合适的混合物。例如，通过使用例如卵磷脂的涂层、通过在分散的情况下维持所需的粒度以及通过使用表面活性剂，可以维持适当的流动性。通过各种抗细菌剂和抗真菌剂(例如对羟基苯甲酸酯、氯丁醇、苯酚、抗坏血酸、硫柳汞等)可以防止微生物的作用。可以包括谷胱甘肽和其它抗氧化剂以防止氧化。在许多情况下，在组合物中包括等渗剂(例如糖、多元醇(例如甘露醇、山梨糖醇)或氯化钠)将是有利的。通过在组合物中包括延迟吸收的试剂(例如单硬脂酸铝或明胶)可以实现可注射组合物的延长吸收。
可以通过将所需量的活性化合物掺入具有按需的以上列举的成分中的一种或组合的适当溶剂中，随后过滤灭菌来制备无菌可注射溶液。通常，通过将活性化合物掺入无菌媒介物中来制备分散液，所述无菌媒介物含有基础分散介质和来自以上列举的那些的所需其它成分。在用于制备无菌可注射溶液的无菌粉末的情况下，典型的制备方法包括真空干燥和冷冻干燥，其可以从活性成分和任何额外所期望成分的先前无菌过滤的溶液中产生所述活性成分和任何额外所期望成分的粉末。
口服组合物通常包括惰性稀释剂或可食用的载体。为了口服治疗施用的目的，可以将活性化合物与赋形剂混合并以片剂、锭剂或胶囊(例如明胶胶囊)的形式使用。口服组合物也可以使用流体载体制备以用作漱口药。可以包括药学上相容的粘合剂和/或佐剂材料作为组合物的一部分。片剂、丸剂、胶囊、锭剂等可以含有下列成分或具有类似性质的化合物中的任一种：粘合剂，例如微晶纤维素、黄蓍胶或明胶；赋形剂，例如淀粉或乳糖；崩解剂，例如海藻酸、Primogel或玉米淀粉；润滑剂，例如硬脂酸镁或氢化植物油(Sterotes)；助流剂，例如胶体二氧化硅；甜味剂，例如蔗糖或糖精；或调味剂，例如薄荷、水杨酸甲酯或橙子调味剂。
对于通过吸入施用，化合物可以气溶胶喷雾的形式从含有合适的推进剂(例如气体(如二氧化碳))或喷雾器的加压容器或分配器中递送。此类方法包括在美国专利第6468798号中所述的那些。
如本文所述的治疗性化合物的全身施用也可以通过经粘膜或经皮手段。对于经粘膜或经皮施用，在制剂中使用适于将要渗透的屏障的渗透剂。此类渗透剂通常是本领域已知的，并且包括例如用于经粘膜施用的去污剂、胆汁盐和梭链孢酸衍生物。经粘膜施用可以通过使用鼻喷雾剂完成。对于经皮施用，将活性化合物配制成本领域公知的软膏、油膏、凝胶或乳膏。在一个实施方式中，经皮施用可以通过离子透入进行。
治疗性蛋白或肽可以在载体系统中配制。载体可以是胶体系统。胶体系统可以是脂质体、磷脂双层媒介物。在一个实施方式中，将治疗性肽包封在脂质体中，同时维持肽完整性。本领域技术人员会了解，有多种制备脂质体的方法。(参见Lichtenberg等,《生物化学分析方法(Methods Biochem.Anal.)》,33:337-462(1988)；Anselem等,《脂质体技术(Liposome Technology)》,CRC出版社(1993))。脂质体制剂可以延缓清除并增加细胞摄取(参见Reddy,《药物疗法年鉴(Ann.Pharmacother.)》,34(7-8):915-923(2000))。还可以将活性剂加载到由药学上可接受的成分制备的颗粒中，所述成分包括但不限于可溶、不可溶、可渗透、不可渗透、可生物降解或胃滞留的聚合物或脂质体。此类颗粒包括但不限于纳米颗粒、可生物降解的纳米颗粒、微粒、可生物降解的微粒、纳米球、可生物降解的纳米球、微球、可生物降解的微球、胶囊、乳液、脂质体、胶束和病毒媒介系统。
载体还可以是聚合物，例如可生物降解、生物相容的聚合物基质。在一个实施方式中，治疗性肽可以嵌入聚合物基质中，同时维持蛋白完整性。聚合物可以是天然的(例如多肽、蛋白或多糖)、或合成的(例如聚α-羟酸)。实例包括由例如胶原、纤连蛋白、弹性蛋白、乙酸纤维素、硝酸纤维素、多糖、纤维蛋白、明胶及其组合制成的载体。在一个实施方式中，聚合物是聚乳酸(poly-lactic acid，PLA)或共聚乳酸/乙醇酸(PGLA)。可以各种形式和尺寸制备和分离聚合物基质，包括微球和纳米球。聚合物制剂可以导致延长的治疗效果持续时间。(参见Reddy,《药物疗法年鉴》,34(7-8):915-923(2000))。用于人生长激素(humangrowth hormone，hGH)的聚合物制剂已用于临床试验。(参见Kozarich和Rich,《化学生物学(Chemical Biology)》,2:548-552(1998))。
聚合物微球持续释放制剂的实例描述于PCT公开WO 99/15154(Tracy等)、美国专利第5674534号和第5716644号(均属于Zale等)、PCT公开WO 96/40073(Zale等)以及PCT公开WO 00/38651(Shah等)中。美国专利第5674534号和第5716644号以及PCT公开WO 96/40073描述含有经稳定以防止与盐聚集的促红细胞生成素颗粒的聚合物基质。
在一些实施方式中，治疗性化合物与载体一起制备，所述载体将保护治疗性化合物免于从身体中快速消除，例如包括植入物和微囊化递送系统的控释制剂。可以使用可生物降解、生物相容的聚合物，例如亚乙基乙酸乙烯酯、聚酐、聚乙醇酸、胶原、聚原酸酯和聚乳酸。此类制剂可以使用已知的技术制备。此材料也可以例如从Alza Corporation和NovaPharmaceuticals,Inc.商购。脂质体混悬液(包括靶向具有针对细胞特异性抗原的单克隆抗体的特定细胞的脂质体)也可以用作药学上可接受的载体。这些可以根据本领域技术人员已知的方法制备，例如，如美国专利第4522811号中所述。
治疗性化合物还可以配制成提高细胞内递送。例如，脂质体递送系统是本领域已知的，参见例如Chonn和Cullis,《脂质体药物递送系统的新发展(Recent Advances inLiposome Drug Delivery Systems)》,《生物技术当前述评(Current Opinion inBiotechnology)》6:698-708(1995)；Weiner,《用于蛋白递送的脂质体：选择制造和开发工艺(Liposomes for Protein Delivery:Selecting Manufacture and DevelopmentProcesses)》,《免疫方法(Immunomethods)》,4(3):201-9(1994)；以及Gregoriadis,《用于药物递送的工程脂质体：进展和疑难(Engineering Liposomes for Drug Delivery：Progress and Problems)》,《生物技术趋向(Trends Biotechnol.)》,13(12):527-37(1995)。Mizguchi等,《癌症学报(Cancer Lett.)》,100:63-69(1996)，描述融合脂质体在体内和体外将蛋白质递送至细胞的用途。
任何治疗剂的剂量、毒性和治疗功效可以通过标准药学程序在细胞培养物或实验动物中确定，例如用于确定LD50(使50％群体致死的剂量)和ED50(在50％群体中治疗有效的剂量)。毒性与治疗效果之间的剂量比是治疗指数，并且其可以表示为比率LD50/ED50。表现出高治疗指数的化合物是有利的。虽然可以使用表现出毒副作用的化合物，但应注意设计将此类化合物靶向受影响的组织部位，以便最小化对未受影响的细胞的潜在损害且从而减小副作用的递送系统。
可以在配制一系列用于人的剂量中使用从细胞培养物分析和动物研究中获得的数据。此类化合物的剂量可以在包括具有很小毒性或没有毒性的ED50的循环浓度范围内。剂量可以在此范围内变化，取决于采用的剂型和利用的施用途径。对于方法中使用的任何化合物，最初可以从细胞培养物分析中估计治疗有效剂量。可以在动物模型中配制剂量以达到循环血浆浓度范围，其包括如在细胞培养物中确定的IC50(即实现症状的半最大抑制的测试化合物的浓度)。此类信息可以用于准确地确定人的可用剂量。例如，可以通过高效液相色谱法测量血浆中的水平。
典型地，足以实现治疗或预防效果的芳香族阳离子肽的有效量在每天每千克体重约0.000001mg至每天每千克体重约10000mg范围内。合适地，剂量在每天每千克体重约0.0001mg至每天每千克体重约100mg范围内。例如，剂量可以是每天、每两天或每三天1mg/kg体重或10mg/kg体重，或在每周、每两周或每三周1mg/kg至10mg/kg范围内。在一个实施方式中，单剂量的肽在每kg体重0.001微克至10000微克范围内。在一个实施方式中，载体中的芳香族阳离子肽浓度在每递送毫升0.2微克至2000微克范围内。示例性治疗方案需要每天施用一次或每周施用一次。在治疗性应用中，有时需要在相对短的间隔下的相对高的剂量，直到疾病进展减缓或终止，或直到对象显示疾病症状的部分或完全改善。此后，可以给患者施用预防性方案。
在一些实施方式中，芳香族阳离子肽的治疗有效量可以定义为靶组织处的肽的浓度为10-12摩尔至10-6摩尔，例如约10-7摩尔。此浓度可以通过0.001mg/kg至100mg/kg的全身剂量或体表面积的等效剂量来递送。将优化剂量方案以维持靶组织处的治疗剂浓度，例如通过每日或每周单次施用，但也包括连续施用(例如不经肠输注或经皮应用)。
本领域技术人员将了解，某些因素可能影响有效治疗对象所需的剂量和时间，包括但不限于对象的疾病或病症的严重程度、先前治疗、一般健康状况和/或年龄，以及其它出现的疾病。此外，用本文所述的治疗有效量的治疗性组合物治疗对象可以包括单次治疗或一系列治疗。
根据本方法治疗的哺乳动物可以是任何哺乳动物，包括例如农场动物，例如羊、猪、牛和马；宠物，例如狗和猫；实验动物，例如大鼠、小鼠和兔。在一些实施方式中，哺乳动物是人。
利用芳香族阳离子肽的联合疗法
在一些实施方式中，芳香族阳离子肽(例如D-Arg-2',6'-Dmt-Lys-Phe-NH2)或其药学上可接受的盐(例如乙酸盐、酒石酸盐、三氟乙酸盐或盐酸盐)可以与一种或多种额外疗法组合用于预防或治疗线粒体肌病。额外治疗剂包括但不限于肌酸、左旋肉碱、辅酶Q10、左旋精氨酸、生物素、细胞色素c、皮质类固醇、艾地苯醌、二氯乙酸钠、硫胺素、硫辛酸、核黄素、α-生育酚、琥珀酸盐/酯、抗坏血酸盐/酯、甲萘醌、萘醌和烟酰胺。
在一个实施方式中，将额外的治疗剂与芳香族阳离子肽组合施用给对象，使得产生协同治疗效果。例如，将肽与一种或多种额外治疗剂一起施用以预防或治疗线粒体肌病将在预防或治疗疾病方面具有大于添加剂的效果。因此，较低剂量的任何单独治疗剂中的一种或多种可以用于治疗或预防线粒体肌病，导致治疗功效增加和副作用减小。在一些实施方式中，将肽与一种或多种肌酸、左旋肉碱、辅酶Q10、左旋精氨酸、生物素、细胞色素c、皮质类固醇、艾地苯醌、二氯乙酸钠、硫胺素、硫辛酸、核黄素、α-生育酚、琥珀酸盐/酯、抗坏血酸盐/酯、甲萘醌、萘醌和烟酰胺组合施用，使得在预防或治疗线粒体肌病中产生协同效果。
在任何情况下，可以任何顺序或甚至同时施用多种治疗剂。如果同时施用，则可以单一、统一的形式或以多种形式提供多种治疗剂(仅作为实例，以单个药丸形式或以两个单独的药丸形式)。治疗剂中的一种可以多剂量形式给予，或两者都可以多剂量形式给予。如果不同时施用，则多剂量之间的时间可以是大于零周至小于四周。另外，组合方法、组合物和制剂不限于仅使用两种试剂。
实例
本技术通过以下实例进行进一步说明，所述实例不应解释为以任何方式限制。对于以下实例中的每一个，可以使用本文所述的任何芳香族阳离子肽。作为实例而非限制，在以下实例中使用的芳香族阳离子肽可以是2'6'-Dmt-D-Arg-Phe-Lys-NH2、Phe-D-Arg-Phe-Lys-NH2或D-Arg-2′6′-Dmt-Lys-Phe-NH2(MTP-131)或表A至表E中所示的任何肽中的一种或多种。
实施例1-芳香族阳离子肽在治疗人的线粒体肌病中的用途
此实例证明芳香族阳离子肽(例如D-Arg-2',6'-Dmt-Lys-Phe-NH2)或其药学上可接受的盐(例如乙酸盐、酒石酸盐、三氟乙酸盐或盐酸盐)在治疗线粒体肌病中的用途。
方法
疑似患有或诊断为患有线粒体肌病的对象每天接受单独的1mg/kg体重的芳香族阳离子肽(例如D-Arg-2',6'-Dmt-Lys-Phe-NH2)或其药学上可接受的盐(例如乙酸盐、酒石酸盐、三氟乙酸盐或盐酸盐)或与一种或多种额外治疗剂组合的施用，以治疗或预防线粒体肌病。根据本领域已知的方法，口服、局部、全身、静脉内、皮下、腹膜内或肌内施用肽和/或额它治疗剂。将针对与线粒体肌病相关的病征和症状的存在和/或严重程度每周对对象进行评估，其中所述症状选自由以下组成的组：呼吸节律异常、脉络丛功能异常、代谢物积累、酸中毒、不对称血管扩张、共济失调、基底神经节钙化、基底神经节病变、双侧纹状体坏死、腹鸣、脑干事件伴动眼麻痹、快速肌腱反射、恶病质、碳水化合物不耐受、心律失常、心脏肥大、小脑萎缩、大脑萎缩、肌肉萎缩、舞蹈病、舞蹈手足徐动症、慢性部分去神经支配、便秘、肌肉中的COX缺陷、痴呆、皮质脊髓束脱髓鞘、发育迟缓、腹泻、弥漫性脑白质病、远端关节弯曲、远端肾小管性酸中毒、构音障碍、畸形相、吞咽困难、肌张力障碍、血浆脱氧尿苷和脱氧胸苷水平升高、血浆胸苷水平升高、血清肌酸激酶水平升高、脑病、上腹痛、阶段性脑病、运动不耐受、外分泌功能不全、步态障碍、胃肠动力障碍、葡萄糖不耐受、心传导阻滞、偏瘫、遗传性痉挛性下肢轻瘫、CSF蛋白水平高、CSF中的高香草酸(HVA)高、CSF中的乳酸盐水平高、器官距离过远、高血压、肥厚性心肌病、过度换气、听觉减退、胼胝体发育不全、张力减退、右束支传导阻滞不全、肌腱反射增加、乳酸性酸中毒、肢体手足徐动症、肢体痉挛、所有凝视领域的运动受限或缺乏、脊柱前凸、失语里程碑、CSF中的5-甲基四氢叶酸(5-MTHF)低、精神发育迟滞、线粒体毛细血管病、肌肉线粒体增生、运动迟缓、运动痉挛、mtDNA耗竭、脊髓病、恶心、肾病综合征、神经过度兴奋、眼球震颤、偶尔运动疲劳或疼痛、胰腺炎、瘫痪、感觉异常、帕金森氏综合征、周围神经病变、弓形足、视网膜的色素变性(视网膜色素变性)、进行性脑病、进行性或急性脑病、近端肾小管性酸中毒、假性手足徐动症、上睑下垂、浦肯野枝状仙人掌形成伴线粒体增加、锥体特征、破碎红纤维、心肺功能降低、呼吸驱动降低、肾囊肿、呼吸衰竭、横纹肌溶解、最大全身耗氧量(VO2最大)降低、癫痫发作、感觉神经病变、感觉运动性多发性神经病变、涎腺炎局灶性节段性肾小球硬化、小纤维形态丧失、痉挛状态、灰质和白质海绵层水肿状态、复发性呼吸暂停、卒中、亚急性坏死性脑脊髓病、手足抽搐、强直-阵挛性发作、肾小管功能障碍、肌纤维大小变化、血管变窄、脊椎异常、呕吐、无力、体重减轻和白质萎缩。维持治疗直到线粒体肌病的一种或多种病征或症状得到改善或消除的时间。
结果
预测疑似患有或诊断为患有线粒体肌病并接受治疗有效量的芳香族阳离子肽(例如D-Arg-2′,6′-Dmt-Lys-Phe-NH2)或其药学上可接受的盐(例如乙酸盐、酒石酸盐、三氟乙酸盐或盐酸盐)的对象将显示出与线粒体肌病相关的症状的严重程度降低或消除。还预期与未治疗的线粒体肌病对照相比，用芳香族阳离子肽治疗的线粒体肌病对象将显示出使选自由以下组成的组的一种或多种能量生物标志物中的一种或多种标准化至少10％：乳酸(乳酸盐)水平；丙酮酸(丙酮酸盐)水平；乳酸盐/丙酮酸盐比率；磷酸肌酸水平；NADH(NADH+H+)或NADPH(NADPH+H+)水平；NAD或NADP水平；ATP水平；还原的辅酶Q(CoQ还原)水平；氧化的辅酶Q(CoQ氧化)水平；总辅酶Q(CoQ总)水平；氧化的细胞色素C水平；还原的细胞色素C水平；氧化的细胞色素C/还原的细胞色素C比率；乙酰乙酸盐水平；β-羟基丁酸盐水平；乙酰乙酸盐/β-羟基丁酸盐比率；8-羟基-2'-脱氧鸟苷(8-OHdG)水平；活性氧物质水平；耗氧量(VO2)、二氧化碳输出(VCO2)和呼吸商(VCO2/VO2)水平。进一步预期，与在用单独的芳香族阳离子肽或额外治疗剂治疗的对象中观察到的相比，将D-Arg-2′,6′-Dmt-Lys-Phe-NH2与一种或多种额外治疗剂组合施用在这点上将具有协同效果。
这些结果将表明，芳香族阳离子肽(例如D-Arg-2',6'-Dmt-Lys-Phe-NH2)或其药学上可接受的盐(例如乙酸盐、酒石酸盐、三氟乙酸盐或盐酸盐)可用于治疗线粒体肌病。这些结果将表明，芳香族阳离子肽(例如D-Arg-2',6'-Dmt-Lys-Phe-NH2)或其药学上可接受的盐(例如乙酸盐、酒石酸盐、三氟乙酸盐、或盐酸盐)可用于改善选自由以下组成的组的症状中的一种或多种：呼吸节律异常、脉络丛功能异常、代谢物积累、酸中毒、不对称血管扩张、共济失调、基底神经节钙化、基底神经节病变、双侧纹状体坏死、腹鸣、脑干事件伴动眼麻痹、快速肌腱反射、恶病质、碳水化合物不耐受、心律失常、心脏肥大、小脑萎缩、大脑萎缩、肌肉萎缩、舞蹈病、舞蹈手足徐动症、慢性部分去神经支配、便秘、肌肉中的COX缺陷、痴呆、皮质脊髓束脱髓鞘、发育迟缓、腹泻、弥漫性脑白质病、远端关节弯曲、远端肾小管性酸中毒、构音障碍、畸形相、吞咽困难、肌张力障碍、血浆脱氧尿苷和脱氧胸苷水平升高、血浆胸苷水平升高、血清肌酸激酶水平升高、脑病、上腹痛、阶段性脑病、运动不耐受、外分泌功能不全、步态障碍、胃肠动力障碍、葡萄糖不耐受、心传导阻滞、偏瘫、遗传性痉挛性下肢轻瘫、CSF蛋白水平高、CSF中的高香草酸(HVA)高、CSF中的乳酸盐水平高、器官距离过远、高血压、肥厚性心肌病、过度换气、听觉减退、胼胝体发育不全、张力减退、右束支传导阻滞不全、肌腱反射增加、乳酸性酸中毒、肢体手足徐动症、肢体痉挛、所有凝视领域的运动受限或缺乏、脊柱前凸、失语里程碑、CSF中的5-甲基四氢叶酸(5-MTHF)低、精神发育迟滞、线粒体毛细血管病、肌肉线粒体增生、运动迟缓、运动痉挛、mtDNA耗竭、脊髓病、恶心、肾病综合征、神经过度兴奋、眼球震颤、偶尔运动疲劳或疼痛、胰腺炎、瘫痪、感觉异常、帕金森氏综合征、周围神经病变、弓形足、视网膜的色素变性(视网膜色素变性)、进行性脑病、进行性或急性脑病、近端肾小管性酸中毒、假性手足徐动症、上睑下垂、浦肯野枝状仙人掌形成伴线粒体增加、锥体特征、破碎红纤维、心肺功能降低、呼吸驱动降低、肾囊肿、呼吸衰竭、横纹肌溶解、最大全身耗氧量(VO2最大)降低、癫痫发作、感觉神经病变、感觉运动性多发性神经病变、涎腺炎局灶性节段性肾小球硬化、小纤维形态丧失、痉挛状态、灰质和白质海绵层水肿状态、复发性呼吸暂停、卒中、亚急性坏死性脑脊髓病、手足抽搐、强直-阵挛性发作、肾小管功能障碍、肌纤维大小变化、血管变窄、脊椎异常、呕吐、无力、体重减轻和白质萎缩。因此，所述肽可用于包含将芳香族阳离子肽施用给有此需要的对象以治疗线粒体肌病的方法中。
实施例2-芳香族阳离子肽在预防人类的线粒体肌病中的用途
此实施例证明芳香族阳离子肽如D-Arg-2',6'-Dmt-Lys-Phe-NH2或其药学上可接受的盐(如乙酸盐、酒石酸盐、三氟乙酸盐或盐酸盐)在预防线粒体肌病中的用途。
方法
具有患线粒体肌病风险的对象每天接受单独的1mg/kg体重的芳香族阳离子肽如D-Arg-2',6'-Dmt-Lys-Phe-NH2或其药学上可接受的盐(如乙酸盐、酒石酸盐、三氟乙酸盐或盐酸盐)或与一种或多种额外治疗剂组合的施用，以治疗或预防线粒体肌病。根据本领域已知的方法，口服、局部、全身、静脉内、皮下、腹膜内或肌内施用肽和/或额它治疗剂。将针对与线粒体肌病相关的病征和症状的存在和/或严重程度每周对对象进行评估，其中所述症状选自由以下组成的组：呼吸节律异常、脉络丛功能异常、代谢物积累、酸中毒、不对称血管扩张、共济失调、基底神经节钙化、基底神经节病变、双侧纹状体坏死、腹鸣、脑干事件伴动眼麻痹、快速肌腱反射、恶病质、碳水化合物不耐受、心律失常、心脏肥大、小脑萎缩、大脑萎缩、肌肉萎缩、舞蹈病、舞蹈手足徐动症、慢性部分去神经支配、便秘、肌肉中的COX缺陷、痴呆、皮质脊髓束脱髓鞘、发育迟缓、腹泻、弥漫性脑白质病、远端关节弯曲、远端肾小管性酸中毒、构音障碍、畸形相、吞咽困难、肌张力障碍、血浆脱氧尿苷和脱氧胸苷水平升高、血浆胸苷水平升高、血清肌酸激酶水平升高、脑病、上腹痛、阶段性脑病、运动不耐受、外分泌功能不全、步态障碍、胃肠动力障碍、葡萄糖不耐受、心传导阻滞、偏瘫、遗传性痉挛性下肢轻瘫、CSF蛋白水平高、CSF中的高香草酸(HVA)高、CSF中的乳酸盐水平高、器官距离过远、高血压、肥厚性心肌病、过度换气、听觉减退、胼胝体发育不全、张力减退、右束支传导阻滞不全、肌腱反射增加、乳酸性酸中毒、肢体手足徐动症、肢体痉挛、所有凝视领域的运动受限或缺乏、脊柱前凸、失语里程碑、CSF中的5-甲基四氢叶酸(5-MTHF)低、精神发育迟滞、线粒体毛细血管病、肌肉线粒体增生、运动迟缓、运动痉挛、mtDNA耗竭、脊髓病、恶心、肾病综合征、神经过度兴奋、眼球震颤、偶尔运动疲劳或疼痛、胰腺炎、瘫痪、感觉异常、帕金森氏综合征、周围神经病变、弓形足、视网膜的色素变性(视网膜色素变性)、进行性脑病、进行性或急性脑病、近端肾小管性酸中毒、假性手足徐动症、上睑下垂、浦肯野枝状仙人掌形成伴线粒体增加、锥体特征、破碎红纤维、心肺功能降低、呼吸驱动降低、肾囊肿、呼吸衰竭、横纹肌溶解、最大全身耗氧量(VO2最大)降低、癫痫发作、感觉神经病变、感觉运动性多发性神经病变、涎腺炎局灶性节段性肾小球硬化、小纤维形态丧失、痉挛状态、灰质和白质海绵层水肿状态、复发性呼吸暂停、卒中、亚急性坏死性脑脊髓病、手足抽搐、强直-阵挛性发作、肾小管功能障碍、肌纤维大小变化、血管变窄、脊椎异常、呕吐、无力、体重减轻和白质萎缩。
结果
预测具有患线粒体肌病风险或诊断为患有线粒体肌病并接受治疗有效量的芳香族阳离子肽(例如D-Arg-2',6'-Dmt-Lys-Phe-NH2)或其药学上可接受的盐(例如乙酸盐、酒石酸盐、三氟乙酸盐或盐酸盐)的对象将显示出线粒体肌病的延缓发作或预防线粒体肌病的发作。还预期与未治疗的线粒体肌病对照相比，用芳香族阳离子肽治疗的线粒体肌病对象将显示出使选自由以下组成的组的一种或多种能量生物标志物中的一种或多种标准化至少10％：乳酸(乳酸盐)水平；丙酮酸(丙酮酸盐)水平；乳酸盐/丙酮酸盐比率；磷酸肌酸水平；NADH(NADH+H+)或NADPH(NADPH+H+)水平；NAD或NADP水平；ATP水平；还原的辅酶Q(CoQ还原)水平；氧化的辅酶Q(CoQ氧化)水平；总辅酶Q(CoQ总)水平；氧化的细胞色素C水平；还原的细胞色素C水平；氧化的细胞色素C/还原的细胞色素C比率；乙酰乙酸盐水平；β-羟基丁酸盐水平；乙酰乙酸盐/β-羟基丁酸盐比率；8-羟基-2'-脱氧鸟苷(8-OHdG)水平；活性氧物质水平；耗氧量(VO2)、二氧化碳输出(VCO2)和呼吸商(VCO2/VO2)水平。进一步预期，与在用单独的芳香族阳离子肽或额外治疗剂治疗的对象中观察到的相比，将D-Arg-2′,6′-Dmt-Lys-Phe-NH2与一种或多种额外治疗剂组合施用在这点上将具有协同效果。
这些结果将表明，芳香族阳离子肽(例如D-Arg-2',6'-Dmt-Lys-Phe-NH2)或其药学上可接受的盐(例如乙酸盐、酒石酸盐、三氟乙酸盐或盐酸盐)可用于预防线粒体肌病。这些结果将表明，芳香族阳离子肽(例如D-Arg-2',6'-Dmt-Lys-Phe-NH2)或其药学上可接受的盐(例如乙酸盐、酒石酸盐、三氟乙酸盐或盐酸盐)可用于预防或延缓选自由以下组成的组的一种或多种症状的发作：呼吸节律异常、脉络丛功能异常、代谢物积累、酸中毒、不对称血管扩张、共济失调、基底神经节钙化、基底神经节病变、双侧纹状体坏死、腹鸣、脑干事件伴动眼麻痹、快速肌腱反射、恶病质、碳水化合物不耐受、心律失常、心脏肥大、小脑萎缩、大脑萎缩、肌肉萎缩、舞蹈病、舞蹈手足徐动症、慢性部分去神经支配、便秘、肌肉中的COX缺陷、痴呆、皮质脊髓束脱髓鞘、发育迟缓、腹泻、弥漫性脑白质病、远端关节弯曲、远端肾小管性酸中毒、构音障碍、畸形相、吞咽困难、肌张力障碍、血浆脱氧尿苷和脱氧胸苷水平升高、血浆胸苷水平升高、血清肌酸激酶水平升高、脑病、上腹痛、阶段性脑病、运动不耐受、外分泌功能不全、步态障碍、胃肠动力障碍、葡萄糖不耐受、心传导阻滞、偏瘫、遗传性痉挛性下肢轻瘫、CSF蛋白水平高、CSF中的高香草酸(HVA)高、CSF中的乳酸盐水平高、器官距离过远、高血压、肥厚性心肌病、过度换气、听觉减退、胼胝体发育不全、张力减退、右束支传导阻滞不全、肌腱反射增加、乳酸性酸中毒、肢体手足徐动症、肢体痉挛、所有凝视领域的运动受限或缺乏、脊柱前凸、失语里程碑、CSF中的5-甲基四氢叶酸(5-MTHF)低、精神发育迟滞、线粒体毛细血管病、肌肉线粒体增生、运动迟缓、运动痉挛、mtDNA耗竭、脊髓病、恶心、肾病综合征、神经过度兴奋、眼球震颤、偶尔运动疲劳或疼痛、胰腺炎、瘫痪、感觉异常、帕金森氏综合征、周围神经病变、弓形足、视网膜的色素变性(视网膜色素变性)、进行性脑病、进行性或急性脑病、近端肾小管性酸中毒、假性手足徐动症、上睑下垂、浦肯野枝状仙人掌形成伴线粒体增加、锥体特征、破碎红纤维、心肺功能降低、呼吸驱动降低、肾囊肿、呼吸衰竭、横纹肌溶解、最大全身耗氧量(VO2最大)降低、癫痫发作、感觉神经病变、感觉运动性多发性神经病变、涎腺炎局灶性节段性肾小球硬化、小纤维形态丧失、痉挛状态、灰质和白质海绵层水肿状态、复发性呼吸暂停、卒中、亚急性坏死性脑脊髓病、手足抽搐、强直-阵挛性发作、肾小管功能障碍、肌纤维大小变化、血管变窄、脊椎异常、呕吐、无力、体重减轻和白质萎缩。
因此，所述肽可用于包含将芳香族阳离子肽施用给有此需要的对象以预防线粒体肌病的方法中。
实施例3-芳香族阳离子肽在治疗小鼠模型的线粒体肌病中的用途
此实例证明芳香族阳离子肽(例如D-Arg-2',6'-Dmt-Lys-Phe-NH2)或其药学上可接受的盐(例如乙酸盐、酒石酸盐、三氟乙酸盐或盐酸盐)在治疗小鼠模型的线粒体肌病中的体内功效。
方法
将在本研究中使用纯合雄性腺嘌呤核苷酸转运体(Ant1PGKneo)缺失小鼠(nullmice)(如由Graham等《自然遗传学》16:226-234(1997)所述)和野生型同窝仔。将对象分为以下数组，每组中有16名对象：
(1)健康的野生型对照
(2)用PBS治疗的Ant1PGKneo缺失小鼠
(3)用1mg/kg D-Arg-2'6'-Dmt-Lys-Phe-NH2治疗的Ant1PGKneo缺失小鼠
(4)用5mg/kg D-Arg-2'6'-Dmt-Lys-Phe-NH2治疗的Ant1PGKneo缺失小鼠
(5)用10mg/kg肌酸、左旋肉碱、辅酶Q10、左旋精氨酸、生物素、细胞色素c、皮质类固醇、艾地苯醌、二氯乙酸钠、硫胺素、硫辛酸、核黄素、α-生育酚、琥珀酸盐/酯、抗坏血酸盐/酯、甲萘醌、萘醌或烟酰胺治疗的Ant1PGKneo缺失小鼠(通过饮水施用)
(6)用1mg/kg D-Arg-2'6'-Dmt-Lys-Phe-NH2和1mg/kg肌酸、左旋肉碱、辅酶Q10、左旋精氨酸、生物素、细胞色素c、皮质类固醇、艾地苯醌、二氯乙酸钠、硫胺素、硫辛酸、核黄素、α-生育酚、琥珀酸盐/酯、抗坏血酸盐/酯、甲萘醌、萘醌或烟酰胺治疗的Ant1PGKneo缺失小鼠
D-Arg-2′6′-Dmt-Lys-Phe-NH2将在水中配制，并从5周龄开始以1mg/kg或5mg/kg通过皮下一次性注射每天施用一次。将在第5周、第7周、第9周、第11周、第13周、第15周或第17周每2周采集尿液和血液(血清)样本。在第17周处死来自每个实验组的六只动物用于组织收集。每组中剩余的10只动物将继续给药以采集存活数据。
组织病理学分析。对于骨骼肌的组织病理学分析，将解剖腓肠肌并新鲜冷冻在由液氮过冷的异戊烷中。用低温恒温器切割十微米冷冻横切片，并用改良的Gomori氏三色染色，并用于COX和琥珀酸脱氢酶(SDH)活性。COX组织化学染色剂由DAB(3,3'-二氨基联苯胺四盐酸盐)组成，其产生具有COX活性的棕色产物。SDH组织化学染色剂含有NBT(氮蓝四唑)，其产生具有SDH活性的蓝色产物。
对于电子显微术，解剖腓肠肌，切成0.5mm的立方体，在室温下在PBS中的1％戊二醛中固定1小时，在室温下在PBS中洗涤三次，并进一步处理以进行染色、嵌入、切片和后染色。然后检查试样并用电子显微镜拍照。
运动压力测试。每只动物在封闭的跑步机(俄亥俄州哥伦布的哥伦布仪器)上运动，所述跑步机在皮带的后部提供带电网格以提供动力。在最初的5分钟基线后，在持续监督下使小鼠经受20分钟的运动方案，在此期间通过增加皮带速度和/或皮带倾斜每2分钟增加运动负荷。此方案由以下构成：0至5分钟(静止)、5分钟至7分钟(5米/分钟，0°倾斜)、7分钟至9分钟(7米/分钟，0°倾斜)、9分钟至11分钟(10米/分钟，0°倾斜)、11分钟至13分钟(12米/分钟，0°倾斜)、13分钟至15分钟(15米/分钟，10°倾斜)、19分钟至21分钟(15米/分钟，15°倾斜)、21分钟至23分钟(15米/分钟，20°倾斜)和23分钟至25分钟(15米/分钟，25°倾斜)。在实际实验前一天使每只动物经受10分钟跑步(皮带速度＝5米/分钟，0°倾斜)以允许适应。在运动方案期间使用开流式呼吸测量系统(OXYMAX，哥伦布仪器)进行气体测量。通过电脑使用OXYMAX软件(500版本)采集数据。将测量窗口设置为30秒间隔。在不同的日子使每只动物至少两次经受所述方案。
结果
预计与健康对照相比，未治疗的Ant1PGKneo缺失小鼠将表现出存在破碎红纤维(RRF)；琥珀酸脱氢酶(SDH)活性增加；细胞色素c氧化酶(COX)活性增加；血清乳酸盐、丙酮酸盐和丙氨酸水平增加；以及运动不耐受。预计接受D-Arg-2′,6′-Dmt-Lys-Phe-NH2的Ant1PGKneo缺失小鼠将显示出以剂量依赖性方式改善这些参数，并且将类似于在健康野生型对照中观察到的那些参数。进一步预期，与在用D-Arg-2′,6′-Dmt-Lys-Phe-NH2或肌酸、左旋肉碱、辅酶Q10、左旋精氨酸、生物素、细胞色素c、皮质类固醇、艾地苯醌、二氯乙酸钠、硫胺素、硫辛酸、核黄素、α-生育酚、琥珀酸盐/酯、抗坏血酸盐/酯、甲萘醌、萘醌或烟酰胺治疗的Ant1PGKneo缺失小鼠中观察到的相比，D-Arg-2′,6′-Dmt-Lys-Phe-NH2与肌酸、左旋肉碱、辅酶Q10、左旋精氨酸、生物素、细胞色素c、皮质类固醇、艾地苯醌、二氯乙酸钠、硫胺素、硫辛酸、核黄素、α-生育酚、琥珀酸盐/酯、抗坏血酸盐/酯、甲萘醌、萘醌或烟酰胺组合施用在这点上将具有协同效果。
这些结果将表明，芳香族阳离子肽(例如D-Arg-2′,6′-Dmt-Lys-Phe-NH2)或其药学上可接受的盐(例如乙酸盐、酒石酸盐、三氟乙酸盐或盐酸盐)可用于治疗Ant1PGKneo基因敲除小鼠模型的线粒体肌病。这些结果将表明，芳香族阳离子肽(例如D-Arg-2′,6′-Dmt-Lys-Phe-NH2)或其药学上可接受的盐(例如乙酸盐、酒石酸盐、三氟乙酸盐或盐酸盐)可用于恢复有发展线粒体肌病风险的对象的运动耐受性和骨骼肌形态。
因此，所述肽可用于包含将芳香族阳离子肽施用给有此需要的对象以治疗线粒体肌病的方法中
实施例4-芳香族阳离子肽在治疗人的线粒体肌病中的用途
此实例证明芳香族阳离子肽(例如D-Arg-2',6'-Dmt-Lys-Phe-NH2)或其药学上可接受的盐(例如乙酸盐、酒石酸盐、三氟乙酸盐或盐酸盐)在治疗线粒体肌病中的用途。
方法
治疗
将诊断为患有线粒体肌病的对象(年龄16岁至65岁)(参见图1)随机分为四组(n＝9)，其中第1组至第3组以0.01毫克/千克体重/小时(第1组)、0.10毫克/千克体重/小时(第2组)或0.25毫克/千克体重/小时(第3组)每天接受静脉内施用D-Arg-2',6'-Dmt-Lys-Phe-NH2达两小时。对照线粒体肌病对象(第4组)接受等体积的盐水溶液施用两小时。所有组均连续治疗五天。对象的人口统计在表5中公开。
由对象表达的线粒体肌病症状包括：疲劳(n＝35)、运动不耐受(n＝34)、肌无力(n＝31)、肌肉痉挛(n＝12)、肌肉萎缩(n＝9)、其它症状(例如上睑下垂、眼肌麻痹和吞咽困难)(n＝6)，以及肌束颤动(n＝4)。
六分钟行走测试(6MWT)
通过6MWT评估用D-Arg-2',6'-Dmt-Lys-Phe-NH2治疗线粒体肌病。6MWT测试测量对象在6分钟内在坚硬的平坦表面上行走的距离。
在第一次治疗前的第1天和在第五次(也是最后一次)治疗前的第5天测量由每名对象在6分钟内行走的距离。
结果
图2显示与对照组相比，用0.25毫克/千克/小时治疗的对象在6MWT中行走的距离显著增加。图3显示与对照组相比，在D-Arg-2',6'-Dmt-Lys-Phe-NH2治疗组中在6MWT中行走的距离的剂量依赖性显著增加。
图4显示纳入本试验的女性对象的异构斜率模型。根据行走的基线距离，此模型指示关于在第5天时6分钟行走距离的改善的治疗益处的量。图4表明剂量依赖性反应(高剂量(0.25毫克/千克/小时)、然后0.10毫克/千克/小时、接着0.01毫克/千克/小时、和最后的安慰剂最有益处)。根据行走的基线距离，估计改善量的线的斜率显示高剂量群组(0.25毫克/千克/小时)与安慰剂之间的统计学上的显著差异(p＝0.005)。
没有测试对象显示出用D-Arg-2',6'-Dmt-Lys-Phe-NH2治疗的任何严重不良事件。治疗组与对照组之间的不良事件率类似。具有>1个对象发生率的不良事件包括：头痛(n＝4)、头晕(n＝3)、呼吸困难(n＝2)和腹痛(n＝2)。生命病征(心电图)或临床实验室结果无明显趋势变化
这些结果表明，芳香族阳离子肽(例如D-Arg-2',6'-Dmt-Lys-Phe-NH2)或其药学上可接受的盐(例如乙酸盐、酒石酸盐、三氟乙酸盐或盐酸盐)可用于治疗线粒体肌病。
实施例5-芳香族阳离子肽在治疗人的线粒体肌病中的用途
此实施例证明芳香族阳离子肽(例如D-Arg-2',6'-Dmt-Lys-Phe-NH2)或其药学上可接受的盐(例如乙酸盐、酒石酸盐、三氟乙酸盐或盐酸盐)在治疗线粒体肌病中的用途。
方法
如表6中所述对诊断出患有线粒体肌病的对象进行治疗(sc＝皮下注射)。
表6：治疗方案。
在第一次治疗前的第1天和在第五次(也是最后一次)治疗前的第5天，每名对象被施以心肺运动测试(cardiopulmonary exercise test，CPET)并回答修改的纽卡斯尔线粒体疾病成年评分调查(NMDAS)(参见图5)。另外，每名对象从治疗的第1天至第5天回答每天症状问卷(Daily Symptom Questionnaire，DSQ)(参见表7)。
结果
预测与未治疗的对象相比，用D-Arg-2',6'-Dmt-Lys-Phe-NH2治疗的对象将显示出峰值氧摄取(VO2)的增加(例如有氧容量的增加)和/或无氧阈值下VO2的增加(如通过CPET测量)。替代地或另外地，还预测与未患线粒体肌病的健康对照对象相比，用D-Arg-2',6'-Dmt-Lys-Phe-NH2治疗的对象将使VO2水平标准化。还预计与未治疗的对象相比，用D-Arg-2',6'-Dmt-Lys-Phe-NH2治疗的对象将在修改的NMDAS和DSQ调查中显示出改善的评分。
这些结果将表明，芳香族阳离子肽(例如D-Arg-2',6'-Dmt-Lys-Phe-NH2)或其药学上可接受的盐(例如乙酸盐、酒石酸盐、三氟乙酸盐或盐酸盐)可用于治疗线粒体肌病。因此，所述肽可用于包含将芳香族阳离子肽施用给有此需要的对象以治疗线粒体肌病的方法中。
实施例6-芳香族阳离子肽在老年对象中增加ATP最大和改善骨骼肌功能的用途
此实施例证明芳香族阳离子肽(例如D-Arg-2',6'-Dmt-Lys-Phe-NH2(MTP-131))或其药学上可接受的盐(例如乙酸盐、酒石酸盐、三氟乙酸盐或盐酸盐)在老年对象中提高ATP最大并改善肌肉功能的用途。图6中显示与老年人的肌肉生理机能相关的线粒体功能障碍的示例性临床结果。
方法
研究概述
此研究是在表现出骨骼肌线粒体功能障碍的男性和女性老年对象中的随机、双盲、安慰剂对照、单中心研究。向此研究中的老年对象施用单个双盲剂量的D-Arg-2',6'-Dmt-Lys-Phe-NH2或安慰剂。筛选足够数量的对象以便有40名对象(20名用D-Arg-2',6'-Dmt-Lys-Phe-NH2治疗，且20名用安慰剂治疗)完成此研究。研究的持续时间包括至多28天的筛选期、1天的治疗期和7天的观察期。
诊断和主要入选标准
纳入本研究的成人为≥60岁和≤85岁，其身体质量指数(body mass index，BMI)为16kg/m2至35kg/m2，其中线粒体功能障碍定义为体内31P MRS-和OPS确定的由最大三磷酸腺苷(maximal adenosine triphosphate，ATP)合成速率(每单位肌肉体积的磷酸化能力[ATP])最大<0.70毫摩尔每升/秒以及体内31P MRS-和OPS确定的线粒体偶联磷酸盐/氧(P/O)<1.9。
剂量和施用
D-Arg-2',6'-Dmt-Lys-Phe-NH2或安慰剂以0.25毫克/千克/小时且以60毫升/小时的速率静脉输注施用2小时。
评估标准
主要终点：主要功效终点是在用D-Arg-2',6'-Dmt-Lys-Phe-NH2或安慰剂治疗后最大ATP合成速率(ATP最大)从基线的变化。
次要终点：次要分析包括治疗组之间的以与主要功效测量相同的方式分析的以下手骨骼肌能量型和功能型性质从基线的变化的比较：
·P/O
·烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(Nicotinamide adenine dinucleotide，NAD)水平；和
·肌肉力-时间积分。
根据手部肌肉疲劳测试的结果计算治疗组之间关于肌肉性能(测量为肌肉工作速率和产生的最大积分力)从基线的平均变化。除了在第3天评估的肌肉性能外，在第2小时(输注开始后或输注结束后2小时)和第7天评估上述测量从基线的变化。在协方差分析(ANCOVA)框架中比较治疗组之间的平均变化，其中基线作为协变量。
磁共振波谱法、光谱法和肌肉疲劳测试
在老年对象的磁共振波谱法(magnetic resonance spectroscopy，MRS)、光谱法和肌肉疲劳测试中使用以下程序。
31P MRS程序：
a.定位/扫描(～20分钟)：
i.手部定位：将右手放入磁共振(magnetic resonance，MR)支架至食指定位以进行力测量，用胶带将MR线圈固定在手上，并用Velcro将手臂/手固定到支架上，并将血压(blood pressure，BP)袖带贴合在右上臂上。
ii.对象定位：将对象移动至磁力房，使对象定位在轮床上的仰卧位置处，将MR保持架置于磁力中并调整轮床上对象的位置以确保舒适。
iii.在磁力中定位支架：将磁力孔中MR支架的位置调整至磁力中心并附上所有电子连接。
iv.手部肌肉力测量：要求对象将食指按在力传感器上以产生肌肉最大自主收缩(maximum voluntary contraction，MVC)。按照发光二极管(Light Emitting Diode，LED)面板上激活的灯数来跟随力。指导对象在运动期间激活一半数量的灯(70％ MVC)。
v.扫描：向对象提供耳塞，告知MR产生的噪音，调MR探头，关门，优化MR测量，并充分采取松弛谱。
b.缺血(～40分钟)：
i.预缺血测量：指导对象关于计时，开始实验扫描(5分钟)，并在缺血/运动前1分钟警告对象。
ii.缺血方案：开始扫描静息第一背骨间(first dorsal interosseous，FDI)肌肉(第0分钟)；警告对象开始缺血(第7分钟)；使右臂上的BP袖带充气并指导对象开始运动(第8分钟)；用节拍器(40拍/分钟)的每次拍打收缩肌肉，直到指导停止(～30秒，第8.5分钟)；维持缺血直到第23分钟(总缺血＝15分钟)；释放袖带并让肌肉恢复直到第35分钟(总恢复＝12分钟)。
光谱程序：
a.手部定位：将右手放入光学支架，其中光学探头位于FDI肌肉上方，将BP袖带贴合在右上臂上，使对象戴上100％ O2的面罩。
b.光学/缺血测量：采集光谱3分钟，再打开O2供应5分钟并在整个方案中继续；使BP袖带充气(第8分钟)并保持充气15分钟；在第23分钟释放BP袖带并随后恢复12分钟(至第38分钟)。
肌肉疲劳程序(手部疲劳)：
a.运动指导：回顾运动方案以使对象重新熟悉。
i.ATP最大测试：指导对象在受指示时尽可能快地锻炼FDI肌肉，并在受指示时立即停止(～30秒)
ii.持续手部疲劳测试：回顾运动方案。要求对象将食指按在力传感器上以产生肌肉MVC。指导对象以节拍器设定的速率在70％ MVC(如灯箱所示)下使FDI肌肉运动2分钟，并且每2分钟用节拍器增加速率。在磁力外的MR支架上用手练习。在磁力外的MR支架上用右手练习测试。
b.定位/扫描：
i.手部定位：将右手放入MRS支架至手指定位以进行力测量，用胶带将MR线圈固定在手上，并用Velcro将手臂/手固定到支架上，并将BP袖带贴合在右上臂上。
ii.对象定位：将对象移动至磁力房，使对象定位在轮床上的仰卧位置处，将MR保持架置于磁力中并调整轮床上对象的位置以确保舒适。
iii.在磁力中定位支架：将磁力孔中MR支架的位置调整至磁力中心并附上所有电子连接。
iv.手部肌肉力测量：要求对象将食指按在力传感器上以产生肌肉MVC。按照LED面板上激活的灯数来跟随力。指导对象在运动期间激活一半数量的灯(70％ MVC)。
v.扫描：向对象提供耳塞，告知MR产生的噪音，调MR探头，关门，优化MR测量，并充分采取松弛谱。
c.ATP最大测试：开始扫描静息FDI肌肉(第0分钟)；警告对象开始运动(第7分钟)；指导对象开始运动(第8分钟)；尽可能快地收缩肌肉直到指导停止(～30秒，第8.5分钟)；让肌肉恢复直到第20.5分钟(总恢复＝12分钟)。
d.疲劳测试：开始扫描静息肌肉(第0分钟)；警告对象开始运动(第7分钟)；指导对象以节拍器设定的速率在70％ MVC下开始运动(分钟8)；
并按节拍器的较快节拍增加运动速度，这以2分钟为增量进行，直到无法维持70％MVC(～8分钟，第16分钟)；让肌肉恢复12分钟。
结果
用D-Arg-2',6'-Dmt-Lys-Phe-NH2治疗的老年对象与安慰剂治疗的对象相比显示出在输注后2小时和输注后第7天ATP最大的增加(图7)。另外，与未治疗的老年对象相比，在输注后2小时观察到的治疗的老年对象中ATP最大的增加与先前的研究相当(Conley等,《生理学杂志(J Physiol.)》,526(第1部分):203-210(2000年7月1日))，所述先前的研究显示出与对照老年对象(即没有耐力训练)相比，耐力训练后6个月老年对象的ATP最大增加(图8)。
如通过力时间积分所测量(r＝0.267，p＝0.0041)，较高的ATP最大值与较强的功能相关(数据未显示)。
与安慰剂治疗的老年对象相比，用D-Arg-2',6'-Dmt-Lys-Phe-NH2治疗的老年对象显示出单次输注后改善的线粒体功能，如由增加的ATP最大所指示。
这些结果表明，用D-Arg-2',6'-Dmt-Lys-Phe-NH2治疗增加肌肉的ATP最大，并改善老年对象的肌肉的持续运动性能。因此，本文公开的肽可用于治疗老年对象的线粒体肌病和改善老年对象的骨骼肌功能的方法中。
实施例7-芳香族阳离子肽增加老年小鼠的ATP最大的用途
此实施例证明芳香族阳离子肽(例如D-Arg-2',6'-Dmt-Lys-Phe-NH2(MTP-131))或其药学上可接受的盐(例如乙酸盐、酒石酸盐、三氟乙酸盐或盐酸盐)提高老年小鼠的ATP最大的用途(参见Siegel等,《老化细胞(Aging Cell)》,12:763-771(2013)的完整研究)。
方法
5月龄(年轻)和27月龄(年老)的雌性C57BL/6小鼠购自NIA老年小鼠群体。将所有小鼠在固定温度环境中暴露于12小时光/暗循环直到实验之前，其自由获取水和标准小鼠食物。通过腹膜内注射等渗盐水或以0.3mg/mL的浓度溶于等渗盐水中的3mg/kg D-Arg-2',6'-Dmt-Lys-Phe-NH2施用治疗。在整个体内和原位实验中，小鼠体温维持在36℃±1℃。
体内代谢谱法：通过腹膜内注射0.01ml/g的2.5％三溴乙醇(“Avertin”，西格玛(Sigma))来麻醉小鼠，对远端后肢进行剃毛，并通过柔性带将小鼠悬浮在定制的组合MR/光学探头内，以用于7T垂直孔光谱仪(加利福尼亚州帕洛阿尔托的瓦里安(Varian,PaloAlto,CA))。远端后肢位于可调节到1H和31P(其中光纤束位于任一侧)两者的水平MR螺线管线圈内的中心，以同时采集完整骨骼肌的MR谱和光谱。定位小鼠后，通过调整组织水的1H来优化MR信号，并通过调整采集时间来优化光信号。接下来，在完全松弛的条件下(32个瞬变，4096个复合点，10kHz扫描宽度，25秒脉冲间延迟)获得高信噪比31P谱。最后，在静息(2分钟)、缺血(11分钟)和恢复(7分钟)时间内连续采集动态光谱(0.5秒延迟)和MR谱(45°翻转角，4个瞬变，4096个复合点，10kHz扫描宽度，1.5秒脉冲间延迟)。在静息的第一分钟后，小鼠呼吸每次动态实验的剩余部分的100％ O2。在用盐水或D-Arg-2',6'-Dmt-Lys-Phe-NH2单次注射后约一小时获得体内谱数据。
组织制备：紧接在体内谱后，解剖远端后肢的骨骼肌并快速冷冻在液氮中。从左腿收集趾长伸肌、腓肠肌、比目鱼肌和胫前肌，并在液氮上粉碎，以测量混合的肌肉代谢物、血红蛋白和肌红蛋白浓度。从右腿，将腓肠肌在液氮上粉碎，并制备用于免疫印迹法(westernblotting)。将所有肌肉样本储存在-80℃下直到分析当天。
体内谱数据分析：使用瓦里安VNMR(7T)软件对31P MR谱进行指数相乘、傅立叶变换和手动相位校正。所得谱用于定制的MATLAB软件(马萨诸塞州内蒂克的迈斯沃克)，用于剩余的分析。使用WinSpec(普林斯顿仪器(Princeton Instruments))收集的原始光谱文件直接用于定制的MATLAB软件进行分析。来自完全松弛的31P MR光谱的相对峰积分用于计算静息无机磷酸盐(Pi)/ATP和PCr/ATP比率。将三个连续的动态谱相加以改善信噪比，且然后使用标准拟合(Fit-to-Standard)算法确定整个动态采集中的PCr和Pi峰值幅度。在校正可变松弛后，将来自混合肌肉的HPLC分析的ATP浓度用作内部参考，以计算随时间推移的绝对PCr和Pi浓度。使用Pi与PCr峰之间的化学位移确定pH，并且假设平衡条件和Mg2+浓度为0.6mM，使用已知的肌酸激酶和腺苷酸激酶反应动力学计算ADP和AMP浓度。
使用偏最小二乘法分析光谱，以确定整个动态光谱采集中Hb和Mb的O2饱和度。光谱的二阶导数用于最小化组织散射的影响。然后，使用Hb和Mb的浓度和已知的O2结合动力来计算缺血后肢的封闭系统中的O2净通量。
分别根据初始缺血阶段期间PCr和O2的下降的最小二乘线性近似，计算缺血期间线粒体ATP产生(ATP酶)和耗O2量的静息率。使用从缺血恢复期间的PCr恢复的最小二乘单指数近似计算氧化磷酸化的最大速率(ATP最大)。
结果
用D-Arg-2′,6′-Dmt-Lys-Phe-NH2治疗的老年小鼠与老年未治疗的小鼠相比显示出ATP最大的增加(图9A)。另外，用D-Arg-2′,6′-Dmt-Lys-Phe-NH2治疗的老年小鼠与未治疗的老年小鼠相比显示出耐力容量的增加(图9B)。
此数据表明，用D-Arg-2′,6′-Dmt-Lys-Phe-NH2治疗增加老年小鼠的肌肉的ATP最大并改善肌肉的耐力容量。因此，本文公开的肽可用于治疗老年对象的线粒体肌病和改善老年对象的骨骼肌功能的方法中。
实施例8-芳香族阳离子肽在治疗人的线粒体肌病中的用途
此实施例证明芳香族阳离子肽(例如D-Arg-2',6'-Dmt-Lys-Phe-NH2)或其药学上可接受的盐(例如乙酸盐、酒石酸盐、三氟乙酸盐或盐酸盐)在治疗线粒体肌病中的用途。
方法
进行随机、双盲、安慰剂对照的交叉研究。此研究纳入30名具有证实的遗传性线粒体疾病的对象，其完成参与SPIMM-201研究。
将对象随机(1:1)分到两个顺序组之一：第1组：每天一次SC施用40mg D-Arg-2',6'-Dmt-Lys-Phe-NH2治疗4周，或第2组：每天一次SC施用安慰剂治疗4周。在研究的第1天，在治疗开始之前进行基线测量。参见图10。
所有对象均每天完成线粒体疾病症状评估(MDSA)(参见图10)。所有对象均在治疗前(给药前)和治疗结束时参加6分钟行走测试(6MWT)。
结果
用D-Arg-2',6'-Dmt-Lys-Phe-NH2治疗的对象显示出其在治疗后在6MWT中行进的距离与其在治疗前在6MWT中行进的距离相比增加(图11)。用安慰剂治疗的对象显示出其在治疗后在6MWT中行进的距离与其在治疗前在6MWT中行进的距离相比减少(图11)。
在治疗结束时，用D-Arg-2',6'-Dmt-Lys-Phe-NH2治疗的对象与未治疗的对象相比在6MWT中行进的距离也要更远(图11)。
另外，用D-Arg-2',6'-Dmt-Lys-Phe-NH2治疗的对象显示出如通过MDSA所测量的总疲劳和活动期间的总疲劳降低。(图12A和图12B)。
此结果还表明，D-Arg-2',6'-Dmt-Lys-Phe-NH2治疗的对象显示出一旦其不再接受治疗，则总疲劳和活动期间的总疲劳增加(参见图12A和图12B中的治疗后两周)。用安慰剂治疗的对象未显示出类似的总疲劳和活动期间的总疲劳的增加。因而，不再接受治疗的D-Arg-2',6'-Dmt-Lys-Phe-NH2治疗的对象的疲劳增加似乎是不再接受D-Arg-2',6'-Dmt-Lys-Phe-NH2治疗的结果。
这些结果表明，芳香族阳离子肽(例如D-Arg-2’,6’-Dmt-Lys-Phe-NH2)或其药学上可接受的盐(例如乙酸盐、酒石酸盐、三氟乙酸盐或盐酸盐)可用于治疗线粒体肌病。
等效内容
本技术不限于本申请描述的特定实施方式，该实施方式旨在作为本技术的个别方面的单个说明。在不脱离本技术的精神和范围的情况下，可以对本技术进行许多修改和变化，这对本领域技术人员来说是明显的。除了本文列举的那些之外，根据前述描述，本技术范围内的功能等效方法和设备对于本领域技术人员来说是明显的。此类修改和变化旨在落入所附权利要求书的范围内。本技术仅受所附权利要求书的条款以及此类权利要求书所赋予的等同物的全部范围的限制。应理解，本技术不限于特定的方法、试剂、化合物、组合物或生物系统，其当然可以变化。还应理解，本文所用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而不旨在限制。
另外，在依据马库什群组(Markush group)描述本公开的特征或方面的情况下，本领域技术人员将认识到，本公开也因此以马库什群组的任何单个成员或成员子群的形式描述。
如本领域技术人员将理解的，出于任何和所有目的，特别是在提供书面描述方面，本文公开的所有范围还包含任何和所有可能的子范围及其子范围的组合。任何列出的范围都可以很容易地识别为充分描述并使得相同的范围能够被分解成至少相等的两份、三份、四份、五份、十份等。作为非限制性实例，本文论述的每个范围均可以容易地分解成下三分之一、中三分之一和上三分之一等。如本领域技术人员还将理解的，所有语言如“至多”、“至少”、“大于”、“小于”等包括所引用的数字并且指代可以随后分解成如上论述的子范围的范围。最后，如本领域技术人员将理解的，范围包括每个单独的成员。因此，例如，具有1个至3个细胞的组是指具有1、2或3个细胞的组。类似地，具有1个至5个细胞的组是指具有1、2、3、4或5个细胞的组等等。
本文提到或引用的所有专利、专利申请、临时申请和公开均在其不与本说明书的明确教导相矛盾的程度上通过其全文(包括所有图示和表格)引用的方式并入。
其它实施方式在以下权利要求书中阐述。

Claims (22)

1.肽D-Arg-2′,6′-Dmt-Lys-Phe-NH2或其药学上可接受的盐在制备用于在有需要的对象中治疗或预防线粒体肌病的药物中的用途，其中，所述线粒体肌病为肌阵挛性癫痫伴破碎红纤维(MERRF)。
2.根据权利要求1所述的用途，其中，每天施用所述肽，持续2周或更长时间。
3.根据权利要求1所述的用途，其中，每天施用所述肽，持续12周或更长时间。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的用途，其中，所述对象已诊断为患有线粒体肌病。
5.根据权利要求1所述的用途，其中，线粒体肌病的病征或症状包含一种或多种选自由以下组成的组的症状：呼吸节律异常、脉络丛功能异常、代谢物积累、酸中毒、不对称血管扩张、共济失调、基底神经节钙化、基底神经节病变、双侧纹状体坏死、腹鸣、脑干事件伴动眼麻痹、快速肌腱反射、恶病质、碳水化合物不耐受、心律失常、心脏肥大、小脑萎缩、大脑萎缩、肌肉萎缩、舞蹈病、舞蹈手足徐动症、慢性部分去神经支配、便秘、肌肉中的COX缺陷、痴呆、皮质脊髓束脱髓鞘、发育迟缓、腹泻、弥漫性脑白质病、远端关节弯曲、远端肾小管性酸中毒、构音障碍、畸形相、吞咽困难、肌张力障碍、血浆脱氧尿苷和脱氧胸苷水平升高、血浆胸苷水平升高、血清肌酸激酶水平升高、脑病、上腹痛、阶段性脑病、运动不耐受、外分泌功能不全、步态障碍、胃肠动力障碍、葡萄糖不耐受、心传导阻滞、偏瘫、遗传性痉挛性下肢轻瘫、CSF蛋白水平高、CSF中的高香草酸(HVA)高、CSF中的乳酸盐水平高、器官距离过远、高血压、肥厚性心肌病、过度换气、听觉减退、胼胝体发育不全、张力减退、右束支传导阻滞不全、肌腱反射增加、乳酸性酸中毒、肢体手足徐动症、肢体痉挛、所有凝视领域的运动受限或缺乏、脊柱前凸、失语里程碑、CSF中的5-甲基四氢叶酸(5-MTHF)低、精神发育迟滞、线粒体毛细血管病、肌肉线粒体增生、运动迟缓、运动痉挛、mtDNA耗竭、脊髓病、恶心、肾病综合征、神经过度兴奋、眼球震颤、偶尔运动疲劳或疼痛、胰腺炎、瘫痪、感觉异常、帕金森氏综合征、周围神经病变、弓形足、视网膜的色素变性(视网膜色素变性)、进行性脑病、进行性或急性脑病、近端肾小管性酸中毒、假性手足徐动症、上睑下垂、浦肯野枝状仙人掌形成伴线粒体增加、锥体特征、破碎红纤维、心肺功能降低、呼吸驱动降低、肾囊肿、呼吸衰竭、横纹肌溶解、最大全身耗氧量(VO2最大)降低、癫痫发作、感觉神经病变、感觉运动性多发性神经病变、涎腺炎局灶性节段性肾小球硬化、小纤维形态丧失、痉挛状态、灰质和白质海绵层水肿状态、复发性呼吸暂停、卒中、亚急性坏死性脑脊髓病、手足抽搐、强直-阵挛性发作、肾小管功能障碍、肌纤维大小变化、血管变窄、脊椎异常、呕吐、无力、体重减轻和白质萎缩。
6.根据权利要求1所述的用途，其中，所述对象显示出与正常对照对象相比异常的一种或多种能量生物标志物水平。
7.根据权利要求6所述的用途，其中，所述能量生物标志物选自由以下组成的组：乳酸(乳酸盐)水平；丙酮酸(丙酮酸盐)水平；乳酸盐/丙酮酸盐比率；磷酸肌酸水平；NADH(NADH+H+)或NADPH(NADPH+H+)水平；NAD或NADP水平；ATP水平；还原的辅酶Q(CoQ还原)水平；氧化的辅酶Q(CoQ氧化)水平；总辅酶Q(CoQ总)水平；氧化的细胞色素C水平；还原的细胞色素C水平；氧化的细胞色素C/还原的细胞色素C比率；乙酰乙酸盐水平；β-羟基丁酸盐水平；乙酰乙酸盐/β-羟基丁酸盐比率；8-羟基-2'-脱氧鸟苷(8-OHdG)水平；活性氧物质水平；耗氧量(VO2)、二氧化碳输出(VCO2)和呼吸商(VCO2/VO2)。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的用途，其中，所述对象是人。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的用途，其中，所述肽是口服、鼻内、鞘内、眼内、皮内、经粘膜、离子透入地、局部、全身、静脉内、皮下、腹膜内或肌内施用。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的用途，所述方法进一步包含向所述对象单独、顺序或同时施用额外的治疗剂。
11.根据权利要求10所述的用途，其中，所述额外的治疗剂选自由以下组成的组：肌酸、左旋肉碱、辅酶Q10、左旋精氨酸、生物素、细胞色素c、皮质类固醇、艾地苯醌、二氯乙酸钠、硫胺素、硫辛酸、核黄素、α-生育酚、琥珀酸盐/酯、抗坏血酸盐/酯、甲萘醌、萘醌和烟酰胺。
12.根据权利要求10或11所述的用途，其中，肽和额外的治疗剂的组合在线粒体肌病的预防或治疗中具有协同效果。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的用途，其中，所述药学上可接受的盐包含乙酸盐、酒石酸盐、三氟乙酸盐或盐酸盐。
14.肽D-Arg-2′,6′-Dmt-Lys-Phe-NH2或其药学上可接受的盐在制备用于在有需要的对象中降低线粒体肌病的风险的药物中的用途，其中，所述线粒体肌病为肌阵挛性癫痫伴破碎红纤维(MERRF)。
15.根据权利要求14所述的用途，其中，每天施用所述肽，持续2周或更长时间。
16.根据权利要求14所述的用途，其中，每天施用所述肽，持续12周或更长时间。
17.根据权利要求14至16中任一项所述的用途，其中，所述对象是人。
18.根据权利要求14至17中任一项所述的用途，其中，所述肽是口服、鼻内、鞘内、眼内、皮内、经粘膜、离子透入地、局部、全身、静脉内、皮下、腹膜内或肌内施用。
19.根据权利要求14至18中任一项所述的用途，所述方法进一步包含向所述对象单独、顺序或同时施用额外的治疗剂。
20.根据权利要求19所述的用途，其中，所述额外的治疗剂选自由以下组成的组：肌酸、左旋肉碱、辅酶Q10、左旋精氨酸、生物素、细胞色素c、皮质类固醇、艾地苯醌、二氯乙酸钠、硫胺素、硫辛酸、核黄素、α-生育酚、琥珀酸盐/酯、抗坏血酸盐/酯、甲萘醌、萘醌和烟酰胺。
21.根据权利要求19或20所述的用途，其中，肽和额外的治疗剂的组合在降低线粒体肌病的风险中具有协同效果。
22.根据权利要求14至21中任一项所述的用途，其中，所述药学上可接受的盐包含乙酸盐、酒石酸盐、三氟乙酸盐或盐酸盐。
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