CN1198617C - 治疗心脏舒张功能障碍的药物 - Google Patents

Abstract

治疗或预防舒张功能障碍的药物，其中含有2-(1-哌嗪基)-5-甲基苯磺酸衍生物或其盐、或其水合物或溶剂化物作为活性组分。

Description

治疗心脏舒张功能障碍的药物

                        技术领域

本发明涉及治疗或预防舒张功能障碍的药物，尤其是含有2-(1-哌嗪基)-5-甲基苯磺酸衍生物或其盐、或其水合物或溶剂化物作为活性组分的药物。

                        背景技术

心脏是生物体最重要的器官之一，其功能是作为将血液推进到动脉中并经过动脉的泵。心脏具有两种功能：舒张功能和收缩功能。在正常心脏中，在舒张期间，心室有效地充满从静脉系统中返回的血液。与之相反，在收缩期间，充满心室的血液将逆着压力梯度，经过动脉排放到体循环中。

另一方面，在患病心脏中，心脏功能障碍可减少心输出量，从而导致体循环不足。虽然生命体可通过补偿机制尽量在一定程度上维持这些功能，但是持续的心脏功能障碍可最终导致心力衰竭。

一般情况下，“心力衰竭”常常被认为与“收缩功能障碍”相同。然而，实际上据报道差不多有40％表现出“心力衰竭”的患者具有通过排出部分评定的正常收缩功能。此外，据报道有20％或20％以上具有明显“心脏收缩功能障碍”的患者没有表现出任何“心力衰竭”(Pouleur H.等人：把注意力集中到心脏舒张功能障碍上：治疗心力衰竭的新途径。《英国临床药理学杂志》(Br.J.Clin.Pharmacol.)28：41s，1989)。最近，人们已经接受了下述说法，即心脏舒张功能障碍—左心室联系不足与心力衰竭密切相关。

为了了解心脏功能的病理生理学，除了收缩功能障碍以外，随着对舒张功能障碍的概念和重要性认识增多，人们已经把更多的注意力集中到舒张功能障碍在心力衰竭病理生理学中的作用上。

考虑到这些因素，ACC(美国心脏病学学会)/AHA(美国心脏协会)Task Force(U.S.A)在“ACC/AHA Task Force Report；评价与控制心力衰竭指南。《循环》(Circulation)。92：2764-2784，1995”中提出，应当通过使用多普勒二维心回波描记术或放射性核素成像术、或通过心导管插入术将由舒张功能障碍引起的心力衰竭与由收缩功能障碍引起的心力衰竭区别开，并优选根据其心脏功能、收缩功能障碍或舒张功能障碍来治疗心力衰竭患者。

然而，实际上并没有任何能通过直接作用于心肌而有效地治疗舒张功能障碍的医学疗法(Katz AM：心肌细胞环腺苷酸变力之间的互相作用。Circulation(Suppl)82：1，1990)。

不仅在心力衰竭患者中可发现舒张功能障碍，而且在患有由不同病因例如压力超载和容量超载、脓毒症、系统性休克、局部缺血后心肌(postischemic myocardium)、自发性心肌病、和糖尿病性心肌病引起的心脏功能障碍的患者中也可发现舒张功能障碍。

在临床上，舒张功能障碍被认为是患有心源性或非心源性急性循环衰竭的ICU患者中的重要因素。

最近，随着“舒张功能障碍”在临床上的重要性已经变得日趋明显和广为所知，下述假说已经引起了很大关注，即通过肌质网—心脏肌细胞细胞器的异常Ca²⁺摄取通常在“舒张功能障碍”的病生理中起重要作用。

简而言之，心肌的收缩和舒张依赖于胞液游离Ca²⁺浓度。在收缩期间从肌质网释放到胞质内的Ca²⁺在舒张期间被肌质网摄取。在病变心脏中，Ca²⁺摄取能力下降了，导致舒张期间细胞内Ca²⁺水平升高。将Ca²⁺摄取到肌质网中是通过位于内质网上、称为Ca²⁺-ATPase的Ca²⁺泵进行的。据报道，在多种病变心脏中，Ca²⁺摄取能力下降伴有Ca²⁺-ATPase活性下降(Angle Zarain-Herberg，Nasir Afzal，Vijayan Elimban和Naranjan S.Dhalla：在由于心肌梗塞导致的充血性心力衰竭中心脏肌质网Ca²⁺泵ATPase的表达下降。《分子和细胞生物化学》(Molecular and Cellular Biochemistry)163/164：285-290，1996；Ulrich Schmidt，Maria Carles，Roger H.Hajjar，Thomas G.DiSalvo，Marc J.Semigran，G.William Dec，JagatNarula，Ban-An Khaw，Judith K.Gwathmey：人心力衰竭中异常的肌质网Ca²⁺活性和摄取.J.Am.Coll.Cardiol.27(Suppl A)：56A，1996；D.Lagadic-Gossmann，K.J.Buckler，K.Le Prigent和D.Feuvray：从糖尿病大鼠分离的心室肌细胞中改变的Ca²⁺控制.《美国生理学杂志》(Am.J.Physiol.)270：H1529-H1537，1996)。

现在，“舒张功能障碍”被认为是肌质网Ca²⁺-ATPase减少的心脏病以及不能总是依据常规心脏病定义分类的心脏病的病生理状况。

已知氨基苯磺酸衍生物能抑制心肌或血管平滑肌细胞内钙离子的过度积聚，即在病变心脏中抑制细胞外钙离子的过度流入(日本专利申请Laid-Open No.3-7263)。已经有人公开这类化合物可通过抑制或减轻心肌损伤或心脏兴奋传导系统缺损而有效地预防或治疗缺血性心脏病、心力衰竭、高血压和心律失常(日本专利申请Laid-Open No.3-7263和日本专利申请Laid-Open No.4-139127).然而，这些出版物既没有建议也没有提出2-(1-哌嗪基)-5-甲基苯磺酸衍生物或其盐、或其水合物或溶剂化物可用于预防或治疗异常的细胞内Ca²⁺控制、以及可用于预防或治疗由这种异常Ca²⁺控制导致的心脏收缩/舒张周期中的“舒张功能障碍”，其中所述异常的细胞内Ca²⁺控制不能通过任何上述常规方法得到改善，并且其主要特征是心肌胞质系统细胞内肌质网的Ca²⁺摄取能力下降。

                     本发明的公开

本发明的目的是提供用于治疗或预防舒张功能障碍的药物。

为了解决上述问题，经过充分研究后，本发明者们发现，选自2-(1-哌嗪基)-5-甲基苯磺酸衍生物或其盐、或其水合物或溶剂化物的任一化合物可提供更好的作用，即预防或治疗心肌肌质网Ca²⁺摄取能力下降的作用，这意味着这类化合物可改善舒张功能。此外，已经发现这些化合物也能改善心肌运动。基于这些发现，本发明者们完成了本发明。

简而言之，本发明涉及用于治疗或预防舒张功能障碍的药物，其中包含2-(1-哌嗪基)-5-甲基苯磺酸衍生物或其盐、或其水合物或溶剂化物作为活性组分。

本发明优选实例包括用于治疗或预防舒张功能障碍的药物，其中包含2-(1-哌嗪基)-5-甲基苯磺酸衍生物一水合物作为活性组分，特别是(1)包含任意上述活性组分、用于在心源性循环衰竭患者中治疗或预防舒张功能障碍的药物；和(2)包含任意上述活性组分、用于在非心源性循环衰竭患者中治疗或预防舒张功能障碍的药物。

或者，另一方面，本发明提供了通过将任意上述药物对哺乳动物给药来治疗或预防心脏肌质网Ca²⁺摄取能力下降的方法；改善舒张功能障碍的方法；通过将任意上述药物对哺乳动物给药来改善心肌舒张功能障碍从而改善心肌能动性下降的方法；以及2-(1-哌嗪基)-5-甲基苯磺酸衍生物或其盐、或其水合物或溶剂化物在制备上述药物中的应用。

                     附图的说明

附图1是表明本发明药物显著地改善了局部缺血/再灌注心肌中局部心脏功能(％SS)的图。

附图2是表明本发明药物在体内预防性地改善了局部缺血/再灌注心肌的心脏肌质网Ca²⁺摄取能力下降的图。

附图3是表明本发明药物对非局部缺血区域Ca²⁺摄取能力没有什么影响的图。

附图4表明的是，本发明药物在体外能治疗性地改善局部缺血/再灌注心肌的肌质网Ca²⁺摄取能力下降(左边一组)，而在体外对非局部缺血区域的活性无任何作用。

                   实施本发明的最佳方式

本说明书所用术语“舒张功能障碍”是指，主要是由于在心脏收缩和舒张周期中早期舒张期间舒张衰竭和/或早期到后期舒张期间顺应性下降所导致的心室填充不完全的疾病状态。

无论是心源性还是非心源性心脏病，表现出舒张功能障碍症状的患者的临床特征都包括无症状障碍、呼吸困难、肺水肿、右心室衰竭、和运动不耐。心源性心脏病的实例有局部缺血后心肌、舒张性心力衰竭、伴随压力超载或剂量超载的肥大、和自发性心肌病。非心源性疾病的实例有脓毒病、系统性休克、糖尿病性心肌病。本发明优选的实施方案是治疗或预防心源性疾病中的舒张功能障碍，尤其是治疗或预防局部缺血后心肌中的舒张功能障碍。

本发明药物能通过改善异常的细胞内Ca²⁺控制—在具有不同病因背景的大多数舒张功能障碍中常见的重要病生理状态—来改善舒张功能障碍。在本发明药物中，其中一种活性组分2-(1-哌嗪基)-5-甲基苯磺酸衍生物具有下述结构：

2-(1-哌嗪基)-5-甲基苯磺酸衍生物的上述盐的实例有无机酸盐例如盐酸盐或硫酸盐，和有机酸盐例如乙酸盐、丙二酸盐、富马酸盐、马来酸盐、草酸盐、乳酸盐或甲磺酸盐(metasulfate)。这类化合物可以以其盐、游离形式、或其水合物或溶剂化物形式作为活性组分用在本发明药物中。可用于制备上述溶剂化物的溶剂包括例如甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、乙酸乙酯和二氯甲烷。在本发明药物中，最优选的活性组分是2-(1-哌嗪基)-5-甲基苯磺酸衍生物一水合物。

本发明药物中的活性组分-2-(1-哌嗪基)-5-甲基苯磺酸衍生物是已知化合物，其公开在日本专利申请Laid-Open No.3-7263和日本专利申请Laid-Open No.4-139127中，并且可依据例如日本专利申请Laid-Open No.3-7263实施例1中描述的方法容易地合成到。对于本领域技术人员，这些化合物可容易地获得。上述化合物的盐、或其水合物或溶剂化物可依据常规方法合成。

虽然没有受任何特定理论的限制，但是上述2-(1-哌嗪基)-5-甲基苯磺酸衍生物可用于预防或治疗心脏肌质网Ca²⁺摄取能力下降(可能是心脏病中舒张功能障碍的主要原因)，以及改善降低的心脏功能。因此，本发明药物可用于预防和治疗舒张功能障碍。

尤其是，在通过局部缺血和再灌注制备的实验动物模型的病变心脏(如上所述)中，本发明药物能有利地改善肌质网的Ca²⁺摄取能力，以及改善心脏功能。因此，本发明药物可用于治疗例如局部缺血后心肌中的舒张功能障碍。

或者，本发明药物不仅能预防和治疗局部缺血/再灌注的心肌，还能预防和治疗具有类似病生理背景的不同疾病，例如舒张性心力衰竭、伴随压力超载或剂量超载的肥大、自发性心肌病、脓毒病、系统性休克、和糖尿病性心肌病，这是因为它们能改善局部缺血后心肌中肌质网Ca²⁺摄取能力下降。

本发明药物中的活性组分-2-(1-哌嗪基)-5-甲基苯磺酸衍生物或其盐、或其水合物或溶剂化物可自身作为药物对患者给药。然而，可优选将其典型地作为含有至少一种这些活性组分的药物组合物对患者给药。所述药物组合物包括口服给药制剂，例如片剂、胶囊剂、细粒剂、粉剂、丸剂、锭剂、舌下给药片剂或液体制剂，或非胃肠道给药制剂，例如注射剂、栓剂、软膏剂或贴剂。

用于口服给药的片剂或胶囊剂一般可呈单位剂型，并且可通过加入常规药物载体例如粘合剂、填充剂、稀释剂、成片剂、润滑剂、崩解剂、着色剂、矫味剂和润湿剂来制备。可依据任一众所周知的方法例如肠包衣制备操作制备片剂。例如，可通过使用填充剂例如纤维素、甘露醇或乳糖；崩解剂例如淀粉、聚乙烯吡咯烷酮、淀粉衍生物或甘醇酸淀粉钠；润滑剂例如硬脂酸镁；和润湿剂例如十二烷基硫酸钠来制备片剂。

口服给药液体制剂可呈水或油悬浮剂、溶液剂、乳剂、糖浆剂、酏剂、或可在使用前重新溶于水或任意合适溶剂中的其它干燥制剂。这类液体制剂可含有常规添加剂，所述添加剂包括悬浮剂例如山梨醇、糖浆、甲基纤维素、明胶、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素、硬脂酸铝凝胶、或食用脂肪氢化物；乳化剂例如卵磷脂、脱水山梨醇一油酸酯、和阿拉伯胶；非水溶剂例如杏仁油、纯化椰子油、油酯(例如甘油酯)、丙二醇和乙醇(包括食用油)；防腐剂例如对羟基苯甲酸甲酯、对羟基苯甲酸乙酯、对羟基苯甲酸丙酯、或山梨酸；以及任选加入的常规矫味剂或着色剂。

可依据任意本领域众所周知的方法例如混合、填充或制片制备口服给药制剂。或者，可通过重复混合操作将活性组分分布在含有大量填充剂或其它添加剂的制剂中。非胃肠道给药制剂一般可呈包含活性组分(化合物)和无菌介质的液态载体型制剂。溶液型非胃肠道给药制剂一般可这样制得：将活性化合物溶于溶剂，无菌过滤，把溶液填充到任意适当小瓶或安瓿中，然后将小瓶或安瓿密封。为了提高稳定性，可将组合物在填充到小瓶中之前冷冻，然后真空除去水分。可按照与制备溶液型非胃肠道给药制剂基本上相同的方法制备悬浮液型非胃肠道给药制剂。悬浮液型非胃肠道给药制剂可优选通过将活性组分悬浮到介质中，然后将悬浮液与例如环氧乙烷一起灭菌而制得。为了使活性组分均匀分布，可将其它添加剂例如表面活性剂或润湿剂加到制剂中。

可根据所治疗的疾病类型、疾病症状、患者的体重、年龄、性别或其它条件方便地确定出上述化合物(活性组分)的剂量。这种制剂一般可以以约0.01mg-1000mg/天的剂量对成年人口服给药。将所述剂量以一个-几个剂量给药是可取的。

                        实施例

合成1：制备2-(1-哌嗪基)-5-甲基苯磺酸一水合物

依据日本专利申请Laid-Open No.3-7263实施例1中描述的方法，在碘化亚铜(0.76g)和铜粉(0.26g)共存在下，将2-氟-5-甲基苯磺酸(0.76g)与哌嗪(3.44g)在密封管中于160℃反应8小时。然后将反应产物通过硅胶柱色谱法纯化(洗脱剂＝氯仿∶甲醇∶乙酸＝100∶100∶3)，获得了2-(1-哌嗪基)-5-甲基苯磺酸的无水晶体(0.67g，产率＝65.0％)。

将2-(1-哌嗪基)-5-甲基苯磺酸的无水晶体(0.4506g)和蒸馏水(1.35ml)加到5ml烧瓶中，在5℃搅拌2小时。通过抽滤从该悬浮液中回收晶体，然后通过用滤液洗涤将烧瓶中残余的晶体回收。将晶体合并，并在50℃、90mmHg干燥3小时，获得了白色产物，为2-(1-哌嗪基)-5-甲基苯磺酸一水合物(0.4485g，产率为93.0％)。下述元素分析结果证实了该化合物为一水合物。

元素分析：

理论值(一水合物晶体)：C：48.16，H：6.62，N：10.21，S：11.69；

实测值：C：48.16，H：6.55，N：10.09，S：11.87；

参考：

理论值(脱水合物晶体)：C：51.54，H：6.29，N：10.93，S：12.51

在下文的实施例中将2-(1-哌嗪基)-5-甲基苯磺酸衍生物一水合物作为药物使用。

实施例1：改善狗短暂局部缺血/再灌注的心肌中降低的肌质网Ca²⁺-泵ATPase活性和心脏功能

将杂种狗(成年、雄性和雌性)的胸在戊巴比妥(30mg/kg，i.v.)麻醉下切开，切开一部分冠状动脉左前降枝(LAD)。将导管尖端压力换能器(Millar；MPC-500)从左颈动脉插到左心室内，以测定左心室压力和其第一差量(dP/dt)。将一对晶体探针固定在LAD区域以测定该区域段长的变化。由dP/dt的波形确定舒张段长(EDL；dP/dt的阈点)和收缩段长(ESL；dP/dt(-)最大点)，按下述公式计算局部缺血/再灌注心肌中区域的段缩短(％SS)：

％SS＝(EDL-ESL)/EDL×100。

手术后建立起血液动力学稳定性后，将LAD的切开部分闭塞30分钟，然后再灌注1小时。同时在整个实验期间连续监测上述局部缺血/再灌注区域的心脏功能(％SS)。

将动物随机分成2组，一组由给药本发明药物的动物组成(给药组；N＝6)，另一组为对照组(N＝6)。对于给药组狗，在再灌注前5分钟将本发明药物(3μg/kg)静脉内给到右股静脉内，然后以30μg/kg/小时的剂量连续输注。对照组狗给予等量盐水。

再灌注1小时后，分离出狗的心脏，收集左心室局部缺血后区域和非局部缺血区域的心肌，从中提取出具有肌质网Ca²⁺-ATPase活性的部分，以进行蛋白分析(Bradford法)并在-80℃贮存。使用该解冻部分来测定Ca²⁺-ATPase活性。通过使用黄磷/钼酸孔雀绿(μmolPi/mg蛋白/分钟)的比色法测定无机磷酸盐(Pi)的生成量来确定该活性。

附图1显示了在对照组和给药组中，相对于局部缺血前的值，局部缺血后区域中区域心脏功能的依赖于时间的复原速度(％SS)。将LAD团塞30分钟然后再灌注后，心肌的收缩功能显著下降。特别是在对照组中，该下降状态维持了1小时。在给药组中，与对照组相比，再灌注后区域中的区域心脏功能显著地改善了(通过重复二向ANOVA分析每一组的时间-过程复原速度，并且当存在显著性差异时，在局部缺血后每一时间点做t-检验)。因此，结果证实，通过就在再灌注前给予本发明药物，再灌注后心肌局部缺血后区域中降低的心脏功能可得到改善。

按下来，附图2和3显示了从每一区域收集的肌质网Ca²⁺-ATPase活性分析的结果。肌质网的Ca²⁺-ATPase活性表现出了Ca²⁺-浓度依赖性模式；活性在0.1μM Ca²⁺-浓度阈值开始增加，并且在约10μM达到峰值。证明了ATPase活性是源自肌质网，  因为该活性被Thapsigargin(1μM)-肌质网Ca²⁺-ATPase的已知特异性抑制剂-完全抑制。

在给予盐水的对照组中，从局部缺血后区域收集的心肌的肌质网Ca²⁺-ATPase活性是非局部缺血区域的约79％([Ca²⁺]＝10μM)。

接下来比较对照组和给药组的每一局部缺血后区域与非局部缺血区域的活性。在局部缺血后区域中，给药组的Ca²⁺-ATPasa活性比对照组高很多(通过重复二向ANOVA，P＜0.05)。例如，在10μMCa²⁺浓度，它们的活性分别为0.090±0.008和0.070±0.004[μmol Pi/mg分钟]。因此，结果证实，通过就在再灌注前给予本发明药物，由局部缺血和再灌注引起的肌质网Ca²⁺摄取能力下降得到了显著改善。

此外，两组之间非局部缺血区域的肌质网Ca²⁺-ATPase活性进行了类似的比较。该结果表明，在对照组和给药组之间没有任何显著性差异。例如，在10μM Ca²⁺浓度，两组之间的活性没有什么差别(给药组：0.088±0.006；对照组：0.089±0.009[μmol Pi/mg分钟])。

上述结果表明，本发明药物可改善由局部缺血/再灌注引起的肌质网Ca²⁺-ATPase活性下降，同时对非局部缺血区域中ATPase活性的影响很小。此外，本发明药物也能改善局部缺血/再灌注区域中降低的心脏功能。因此，证实了本发明药物能改善局部缺血后心肌中异常的肌质网Ca²⁺摄取、以及缺血后心脏功能的下降。

实施例2：本发明药物对Ca²⁺-ATPase活性下降的直接作用

按照与实施例1相同的方法，测定狗左心室局部缺血后和非局部缺血区域肌质网的Ca²⁺-ATPase活性，其中将LAD闭塞30分钟，然后再灌注30分钟。在体外通过测定反应期间15分钟内无机磷的生成量来确定本发明药物对肌质网的直接作用，其中反应是通过向反应溶液中加入ATP来引发的，并且与本发明药物在37℃预培养5分钟。

对于每一局部缺血后区域和非缺血区域(N＝6)，测试3组：与水预培养的对照组，低水平剂量(给予10^-7M本发明药物)的组，和与高水平剂量(给予10^-8M本发明药物)的组。

结果表明，与对照组相比，低水平剂量组和高水平剂量组的非局部缺血区域中的肌质网Ca²⁺-ATPase活性有较小差异(对照组：0.057±0.003；低水平剂量组：0.062±0.002；高水平剂量组：0.060±0.003[μmol Pi/mg分钟])，这意味着本发明药物对无局部缺血/再灌注区域增加的ATPase活性没有什么影响。

此外，与非局部缺血心肌相比，局部缺血后区域中的ATPase活性显著下降(P＜0.01，局部缺血后区域对照组对非局部缺血区域对照组，双1tO-检验)。低水平剂量组表现出复原趋向，而与降低的活性相比，高水平剂量组表现出显著增加的值(与对照组相比P＜0.05，Dannett检验)。活性如下：对照组：0.045±0.005；低浓度药物组：0.057±0.003；高浓度药物组：0.062±0.005[μmol Pi/mg分钟]。

因此，结果表明，本发明药物对非局部缺血区域中肌质网Ca²⁺摄取能力有较小影响，而对其中的Ca²⁺摄取能力被局部缺血/再灌注降低的心脏肌质网有直接作用，因此在体外改善了这种异常。结果如附图4所示。

                      工业实用性

本发明药物在体内对局部缺血后心肌的肌质网异常Ca²⁺摄取能力有预防性作用，同时在体外对Ca²⁺-ATPase异常有治疗性作用以改善这种下降的Ca²⁺摄取能力。本发明药物还在体内改善了肌质网的Ca²⁺摄取能力，以及改善了局部缺血后心肌的心脏功能。

因此，本发明药物不仅能用于治疗局部缺血后的心肌，还能治疗由类似病生理病因引起的不同疾病，例如舒张性心力衰竭、伴随压力超载或剂量超载的肥大、自发性心肌病、脓毒病、系统性休克、和糖尿病性心肌病。因此，本发明药物自身可用于治疗这些疾病。

Claims (4)

1.2-(1-哌嗪基)-5-甲基苯磺酸或其盐、或其水合物或溶剂化物作为活性组分在制备用于治疗或预防舒张功能障碍的药物方面的用途。

2.按照权利要求1的用途，其中所述活性组分是2-(1-哌嗪基)-5-甲基苯磺酸一水合物。

3.2-(1-哌嗪基)-5-甲基苯磺酸或其盐、或其水合物或溶剂化物作为活性组分在制备用于治疗或预防在患有非心源性循环衰竭患者中的舒张功能障碍的药物方面的用途。

4.按照权利要求3的用途，其中所述活性组分是2-(1-哌嗪基)-5-甲基苯磺酸一水合物。

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