JP2005526717A - 慢性神経変性疾患の治療のためのスペルミジン誘導体 - Google Patents
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Abstract
一般式(I)の化合物は、哺乳類におけるアルツハイマー病、パーキンソン病、ハンチントン舞踏病及び多発性硬化症のような慢性神経変性疾患又は症状を治療するのに有用である。式(I)において、a=3又は4であり、b=3又は4であるが、但し、a+b≦7であり、cは1〜5の整数であり、dは0又は1である。
【化1】
【化1】
Description
本発明は、神経保護化合物を用いた、アルツハイマー病、パーキンソン病、ハンチントン舞踏病及び多発性硬化症のような慢性神経変性疾患又は症状の治療、慢性炎症性疾患、例えば関節リウマチ及び炎症性腸疾患のようなその他の関連慢性疾患又は障害並びにアテローム硬化症及びその他の動脈障害のようなその他の慢性症状の治療に関する。本発明は、スーパーオキシド産生又はペルオキシ亜硝酸産生に起因するダメージ又は疾患からの保護又はそれらの治療にも関する。
低血糖症に関連することもある低酸素状態、例えば長期低酸素症及び虚血により影響を受ける組織では、神経(ニューロン)ダメージが種々の程度に引き起こされる。虚血は、典型的には、急性事象、例えば心臓発作、卒中又は外傷性頭部損傷の結果として起こる。心臓発作中、受けたダメージは心臓組織に実質的に限定され、そしてある種の治療が開発されてきた。卒中又は外傷性頭部損傷では、ニューロンダメージは、脳に及ぼすより長期の虚血の作用に起因する。虚血の重症度は卒中又は損傷の性質に依存するが、しかし常に脳ダメージが存在する。WO99/31049は、卒中患者に関して起こるような、或いは頭部損傷の結果としての脳に及ぼす虚血の作用を取り扱い、そしてある種の神経保護薬、並びに急性虚血性事象、例えば卒中及び頭部損傷により引き起こされるニューロンダメージの治療におけるそれらの使用を開示する。
心臓発作、卒中又は頭部損傷のような急性虚血性事象の結果として生じるニューロンダメージと対照をなして、本発明は、アルツハイマー病(AD)、パーキンソン病(PD)、ハンチントン舞踏病(HC)、多発性硬化症(MS)及び筋萎縮性側索硬化症(ALS)のような慢性神経変性疾患又は症状の作用を取り扱う。
これらの神経変性疾患の根本的原因は複雑であり、多因性であると思われる。各々の場合、壊死性及びアポトーシス性神経細胞死は、代謝的妥協、興奮毒性(exitotoxicity)及び酸化的ストレスを含む1つ以上のメカニズムに起因し得る。多数の研究が、種々の慢性神経変性疾患、例えばAD、PD及びALSにおける主要原因因子として酸化的ストレスを示す(例えばSayre et al., (2001), Curr. Med. Chem, 8(7), 721-38; Bains et al., (1997), Brain Res. Rev., 25, 335-358; Alexi et al. (2000), Progress in Neurobiol., 60, 409-470参照)。
酸化的ストレスは、還元剤及び/又は酸化防止剤の損失により、或いは酸化剤種のレベル増大により、酸化事象及び抗酸化的防御メカニズム間の正常平衡が崩れた場合に起こる。酸化的ストレスは、高毒性フリーラジカル、例えば、スーパーオキシド陰イオン(*O2 −)及びヒドロキシルラジカル(*OH)のような反応性酸化物種(ROS)、並びにスーパーオキシド又はペルオキシ亜硝酸(*ONOO−)のようなペルオキシドとの酸化窒素(NO)反応由来の反応性窒素種(RNS)作用に原因があるとされてきた。
興奮毒性細胞死は、NMDA及びその他の興奮性アミノ酸(EAA)のようなグルタミン酸塩及びグルタミン酸作動性アゴニストによるグルタミン酸受容体の過剰活性化により引き起こされる。酸化的ストレスは、興奮毒性誘導神経細胞死における媒介物質として作用し得るということも、多数の研究が示唆している。例えば、EAA受容体の活性化は、脂質に対するフリーラジカルダメージを増大し、そしてこのダメージが、酸化防止剤による同時処置により防止され得るということが、NMDA及びカイニン酸(非NMDA受容体アゴニスト)の両方に関して示されている。
代謝的妥協は、卒中、窒息、低血糖症、並びにミトコンドリア呼吸を妨害するある種の毒物により引き起こされ得る。ミトコンドリア機能不全、及びその結果生じるATPの枯渇及び細胞内カルシウム緩衝能力の損失は、活性酸素及び窒素フリーラジカルの産生増大を引き起こし、酸化的ストレスとなり得る。
従って、多数の慢性神経変性疾患における神経細胞死の主因であると理解されるフリーラジカルによる酸化的ストレスだけでなく、それは興奮毒性刺激及び代謝的妥協も媒介し得る。さらに、フリーラジカルによる酸化的ストレスは興奮毒性経路を起こし、そして代謝性機能障害を引き起こし得るので、逆相互作用も起こり得る。
急性虚血性事象、例えば卒中及び頭部損傷により引き起こされるニューロンダメージの治療のためのある種のアミン置換アミド化合物、例えばWO99/31049に開示された化合物は、ダメージがフリーラジカルにより、そして興奮毒性により引き起こされるか又は媒介される慢性神経変性疾患又は症状、例えばアルツハイマー病(AD)、パーキンソン病(PD)、ハンチントン舞踏病(HC)、多発性硬化症(MS)及び筋萎縮性側索硬化症(ALS)を治療するために用いられ得るということをここに本発明者らは見出した。
特に、WO99/31049において既に開示された化合物L−アルギニル−3,4−スペルミジンは、フリーラジカル誘導性損傷の生体外(in vitro)モデルにおけるフリーラジカル誘導性神経細胞死に対して神経保護性であり、そして興奮毒性損傷の生体外モデルにおけるEAA媒介性細胞死に対して神経保護性であるということを意外にも本発明者らは見出した。
さらに、L−アルギニル−3,4−スペルミジンは、虚血性損傷の生体外モデルにおける細胞死に対して神経保護性であるということを本発明者らは示した。虚血性損傷のこの生体外モデル(酸素及びグルコース奪取)は、生体外低酸素症(酸素奪取)並びにWO99/31049に用いられた生体内(in vivo)虚血モデルよりもさらに重症である。意外にも、L−アルギニル−3,4−スペルミジンは、損傷直後に投与された場合だけでなく、投与が損傷後60分まで遅延された場合でも、生体外虚血性損傷のより厳しい傷害に対して神経保護性であるということを本発明者らは見出した。
従来の研究において、WO99/31049に開示されているように、L−アルギニル−3,4−スペルミジンの投与は血圧、心拍数又は呼吸に影響を及ぼさないか又は有害運動機能を生じないということを本発明者らは見出した。
WO99/31049による生体外低酸素症及び生体外虚血モデルに開示され、そして試験されたアミン置換アミド化合物のL−アルギニル−3,4−スペルミジンと同様の構造−活性関係を鑑みると、WO99/31049に開示され、そして試験されたその他の化合物も、フリーラジカル及び興奮毒性ダメージに対する、そして生体外虚血損傷に対する神経保護特性を示すと予測され得る。従って、L−アルギニル−3,4−スペルミジンの他に、下記の式(I)又は(II)により定義される他の化合物も、フリーラジカルにより、及び興奮毒性により引き起こされるか又は媒介されるダメージに対する神経保護、並びに生体外虚血に対する神経保護を提供し、そのためにAD、PD、HC、MS及びALSのような慢性神経変性疾患の治療において有用であると予測される。
従って、第1の態様において、本発明は、慢性神経変性疾患又は症状を治療する薬剤の製造のための一般式(I):
(式中、Qは、アミジノ基、シアノ基又は式XYN−基(ここで、X及びYは同一であるか又は異なり、そして各々が水素原子、低級アルキル基又は単一異種原子含有基(a simple hetero-atom containing group)を表し、或いはそれらが結合される窒素原子と共に窒素含有複素環式基を形成する)を表し、
R1及びR2は、互いに同一であるか又は異なり、そして各々が水素原子又は式R、RCO−、ROCO−若しくはRNHCO−の基(ここで、Rは低級アルキル基又はアリール基を表し、前記アルキル又はアリール基は、1以上の下記で定義される置換基αにより任意に置換される)を表し、
R3は、水素原子又は低級アルキル基若しくはアリール基を表し、前記アルキル若しくはアリール基は、1以上の下記で定義される置換基αにより任意に置換され、
R4、R5、R6、R7、R8及びR9は、同一であるか又は異なってよく、そして各々が水素原子又は低級アルキル基を表し、
星印により示されるキラル炭素原子は、L配置であり、
Zは、芳香族アミノ酸残基であり、
a=3又は4であり、
b=3又は4であるが、但しa+b≦7であり、
cは、1〜5の整数であり、
dは、0又は1である)
を有する化合物及びその薬学的に許容可能な塩の使用を提供する。
R1及びR2は、互いに同一であるか又は異なり、そして各々が水素原子又は式R、RCO−、ROCO−若しくはRNHCO−の基(ここで、Rは低級アルキル基又はアリール基を表し、前記アルキル又はアリール基は、1以上の下記で定義される置換基αにより任意に置換される)を表し、
R3は、水素原子又は低級アルキル基若しくはアリール基を表し、前記アルキル若しくはアリール基は、1以上の下記で定義される置換基αにより任意に置換され、
R4、R5、R6、R7、R8及びR9は、同一であるか又は異なってよく、そして各々が水素原子又は低級アルキル基を表し、
星印により示されるキラル炭素原子は、L配置であり、
Zは、芳香族アミノ酸残基であり、
a=3又は4であり、
b=3又は4であるが、但しa+b≦7であり、
cは、1〜5の整数であり、
dは、0又は1である)
を有する化合物及びその薬学的に許容可能な塩の使用を提供する。
本発明は、慢性炎症性疾患、例えば関節リウマチ及び炎症性腸疾患、並びにアテローム硬化症のような慢性動脈障害を治療する薬剤の製造のための一般式(I)を有する化合物及びその薬学的に許容可能な塩の使用も提供する。
本発明は、スーパーオキシド産生に起因するダメージ又は疾患を治療するか又はそれから保護する薬剤の製造のための一般式(I)を有する化合物及びその薬学的に許容可能な塩の使用も提供する。
本発明は、ペルオキシ亜硝酸産生に起因するダメージ又は疾患を治療するか又はそれから保護する薬剤の製造のための一般式(I)を有する化合物及びその薬学的に許容可能な塩の使用も提供する。
置換基αは、ハロゲン原子、アミノ基、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、シアノ基、ヒドロキシ基、アルキル基(置換基がアルキルである場合を除く)、アリール基、カルバモイル基、アルキルカルバモイル基、ジアルキルカルバモイル基及びカルボキシ基並びにそれらのエステルから選択される。
第2の態様において、本発明は、哺乳類における慢性神経変性疾患又は症状の治療方法であって、上で定義されるような化合物の有効量を、前記疾患又は症状の発現前又は後に、前記哺乳類に投与することを含む方法を提供する。
本発明より治療され得る慢性神経変性疾患又は症状は、酸化的ストレス、興奮毒性刺激又は代謝性機能不全により引き起こされようが、これらの因子の任意の組合せにより引き起こされようが、神経細胞死又は変性がフリーラジカル、特にROS、例えばスーパーオキシド陰イオン(*O2 −)により媒介されるものである。従って、本発明により治療可能な慢性神経変性疾患又は症状としては、AD、PD、HC、MS及びALS、特にAD、PD及びHCが挙げられる。
特定のメカニズム又は理論に結びつけずに考えると、本発明により用いられる化合物は、フリーラジカル及びROSを不活化、消費、失活、中和又は還元することにより、生物学的スカベンジャーとして機能することが考えられる。
本発明により用いられる化合物は、好ましくは実質的に純粋な形態で調製される。実質的に純粋とは、HPLC(高速液体クロマトグラフィー)条件下で、それにより検出可能な多量又は有効量の汚染物を有することが示されない化合物を意味する。極微量(痕跡レベル)の汚染物はある種の状況下で許容可能であり得るし、このような状況はその時点で当業者により確定され得る。概して、汚染物のレベルは、1%未満、好ましくは実質的に1%未満、例えば0.1%未満、おそらくは0.001%という低レベルであるべきである。或いは化合物は非毒性であるのが好ましく、これは化合物が、それらが適用される投与量でいかなる非許容可能レベルの毒性も示すべきでないことを意味する。好ましくは、それらは、それが何であれ、毒性を全く示すべきでない。
上記と関係なく、上記で定義される種類の化合物は、下記のように海馬に関する本発明者らの試験に基づいて、慢性神経変性疾患又は症状を治療するのに有用である。
本明細書中に記載された神経保護化合物は、慢性神経変性疾患の発現を阻止するために、予防薬として患者に投与され得る。さらに又は代替的に、その化合物は、慢性神経変性疾患の発現後に適用され得るが、できるだけ多くのニューロン変性を回避するために、できるだけ速やかに化合物を投与するのが好ましいと理解される。ほとんどの状況において、少なくとも患者が疾患の症候を示し続ける間は、反復用量を投与するのが望ましい。
適切な投与方法は、できるだけ速やかに所望の結果を達成するために、一般に注射によるが、しかしこの経路に限定されない。従って、静脈内注射が特に好ましいが、いくつかの状況では、脳脊髄液中にその化合物を直接投与するのが好ましい。
本発明の化合物の用量は、多数の因子、例えば患者の年齢、体重及び全身状態、並びに投与の方式、頻度及び経路によって変わる。しかしながら、0.01〜50mg/体重1kgの用量が一般に推奨され、0.05〜20mg/体重1kgの用量がより好ましい。これは1回用量で、又は分割用量で、さらに好ましくは定期的課程、例えば毎日、毎週又は毎月用量で投与され得る。
好ましくは、化合物は、0.3〜300μMの範囲の、さらに好ましくは3〜300μMの範囲の投与量を提供するのに有効な量で使用されるか又は投与される。
本発明の化合物においては、化合物の全長は、本明細書中で後述するような、化合物(Ia)の長さの辺りであることが一般的に好ましい。化合物(Ia)は18単位長であると考えられ、そこで本発明の化合物が25単位長以下、さらに好ましくは22単位長以下であり、且つ14単位長以上であることを本発明者らは好む。これは一般的選択であるが、しかし一般的に望ましくない作用を有するある単位でさえ、任意の意義を有する長さ変化を伴う活性の急速低下が認められるということが一般に注目される。従って、化合物は17〜22単位長であることがより好ましく、さらに好ましくは16〜22単位長である。「単位」とは最長鎖の原子を意味するが、但し、水素及びそれに結合される非鎖原子を除く。従って、例えば、式(I)において、基−NH2は、基−NH−、−CH(NR1R2)−、−C(O)−等と同様に、一つの単位とみなされる。
上記のように、Qはアミジノ基、シアノ基又は式XYN−基を表し得る。
X又はYが低級アルキル基を表す場合、これは1〜6個の炭素原子を有し、炭素数1〜6、好ましくは1〜4の直鎖又は分枝鎖基であり得る。例としては、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、sec−ブチル、t−ブチル、ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、2−メチルブチル、1−エチルプロピル、4−メチルペンチル、3−メチルペンチル、2−メチルペンチル、1−メチルペンチル、3,3−ジメチルブチル、2,2−ジメチルブチル、1,1−ジメチルブチル、1,2−ジメチルブチル、1,3−ジメチルブチル、2,3−ジメチルブチル、2−エチルブチル、ヘキシル及びイソヘキシル基が挙げられる。これらのうち、炭素数1〜4のアルキル基、好ましくはメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル及びイソブチル基、最も好ましくはメチル基を本発明者らは好む。
X又はYが単一異種原子含有基を表す場合、これは非環式又は環式基であり得る。非環式基の例としては、アミジノ基(X及びYが結合される窒素原子と共に、グアニジノ基を形成する)、アルコキシカルボニル基(アルコキシカルボニルアミノ基を形成する)、カルバモイル基又はチオカルバモイル基(ウレイド基又はチオウレイド基を形成する)が挙げられる。X及びYにより表され得る複素環式基の例としては、(1つ又は2つの環中に)5〜10個の環原子(このうち、1〜4個は窒素及び/又は酸素及び/又は硫黄異種原子であり、残りは炭素原子である)を有する基が挙げられる。4個の異種原子が存在する場合、4つが全て窒素原子であることを本発明者らは好む。3個の異種原子が存在する場合、3、2又は1つが全て窒素原子であることを本発明者らは好む。2個の異種原子が存在する場合、2又は1つが窒素原子であることを本発明者らは好む。このような基の例としては、ピロリル、テトラゾリル、インドリル、チアゾリル、フリル、ピラニル、クロメニル(chromenyl)、イミダゾリル、ピラゾリル、イソチアゾリル、オキサゾリル、イソキサゾリル、ピリジル、ピラジニル、ピリミジニル、イソインドリル、キノリル、イソキノリル、カルバゾリル、クロマニル、ピロリジニル、ピロリニル、イミダゾリジニル、ピペリジル、ピペラジニル、インドリニル(indolinyl)及びモルホリニル基が挙げられる。
或いは、X及びYは、それらが結合される窒素原子と共に、窒素含有複素環式基を形成し得る。このような複素環式基の例としては、(1つ又は2つの環中に)5〜10個の環原子(このうち、1〜4個は窒素及び/又は酸素及び/又は硫黄異種原子であり、残りは炭素原子である)を有する基が挙げられる。4個の異種原子が存在する場合、4つが全て窒素原子であることを本発明者らは好む。3個の異種原子が存在する場合、3、2又は1つが全て窒素原子であることを本発明者らは好む。2個の異種原子が存在する場合、2又は1つが窒素原子であることを本発明者らは好む。このような基の例としては、1−ピロリル、1−又は2−テトラゾリル、1−インドリル、3−チアゾリル、1−イミダゾリル、1−ピラゾリル、2−イソチアゾリル、3−オキサゾリル、2−イソキサゾリル、1−ピリジル、1−ピラジニル、1−イソインドリル、1−キノリル、2−イソキノリル、9−カルバゾリル、1−ピロリジニル、1−ピロリニル、1−イミダゾリジニル、ピペリジノ、1−ピペラジニル、1−インドリニル及びモルホリノ基が挙げられる。
Qがアルコキシカルボニルアミノ基を表す場合、アルコキシ部分は、好ましくは1〜6個の炭素原子を有し、直鎖又は分枝鎖基であり得る。このような基の例としては、メトキシカルボニルアミノ、エトキシカルボニルアミノ、プロポキシカルボニルアミノ、イソプロポキシカルボニルアミノ、ブトキシカルボニルアミノ、ペンチルオキシカルボニルアミノ及びヘキシルオキシカルボニルアミノ基が挙げられ、このうち、1〜4個の炭素原子を有する基を本発明者らは好み、そしてエトキシカルボニルアミノ基を最も好む。
好ましくはX及びYのうちの少なくとも1つは、水素原子を表す。X及びYの一方又は両方が水素原子を表すことを本発明者らは特に好む。特に好ましい化合物は、式(I)の化合物であって、式中、X及びYは水素原子を表すか、或いはX及びYの一方が水素原子を表し、他方がアミジノ基又はカルバモイル基を表すものである。最も好ましい化合物は、式(I)の化合物であって、式中、X及びYは水素原子を表すか、或いはX及びYの一方が水素原子を表し、他方がアミジノ基を表すものである。
種々の基R、R3、R4、R5、R6、R7、R8及びR9は、無置換であり得るか、又は上記で定義された置換基αのうちの少なくとも1つにより置換され得る低級アルキル又はアリール基であり得る。低級アルキル基は、1〜6個の炭素原子を有し、例としてはメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、sec−ブチル、t−ブチル、ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、ヘキシル及びイソヘキシル基が挙げられ、このうち、メチル及びエチル基が好ましく、メチル基が最も好ましい。アリール基は、好ましくは6〜10個の環炭素原子、さらに好ましくは6又は10個の環炭素原子を有する炭素環式芳香族基、例えばフェニル、1−ナフチル及び2−ナフチル基であり、このうち、フェニル基が好ましい。或いはこれらの基のいずれかは1以上の置換基αにより置換され得る。
置換基αの例としては、以下のもの:
ハロゲン原子、例えば塩素、フッ素又は臭素原子;
アミノ基;
アルキルアミノ基(ここで、アルキル部分は、好ましくは1〜6個の炭素原子を有する)、例えばメチルアミノ、エチルアミノ、プロピルアミノ、ブチルアミノ、t−ブチルアミノ、ペンチルアミノ及びヘキシルアミノ基;
ジアルキルアミノ基(ここで、アルキル部分は、好ましくは1〜6個の炭素原子を有する)、例えばジメチルアミノ、ジエチルアミノ、メチルエチルアミノ、ジプロピルアミノ、ジブチルアミノ、ジペンチルアミノ及びジヘキシルアミノ基;
シアノ基;
ヒドロキシ基;
アルキル基(置換基がアルキルである場合を除く)、例えばR、R3等に関して上記に例示されたもの;
ハロゲン原子、例えば塩素、フッ素又は臭素原子;
アミノ基;
アルキルアミノ基(ここで、アルキル部分は、好ましくは1〜6個の炭素原子を有する)、例えばメチルアミノ、エチルアミノ、プロピルアミノ、ブチルアミノ、t−ブチルアミノ、ペンチルアミノ及びヘキシルアミノ基;
ジアルキルアミノ基(ここで、アルキル部分は、好ましくは1〜6個の炭素原子を有する)、例えばジメチルアミノ、ジエチルアミノ、メチルエチルアミノ、ジプロピルアミノ、ジブチルアミノ、ジペンチルアミノ及びジヘキシルアミノ基;
シアノ基;
ヒドロキシ基;
アルキル基(置換基がアルキルである場合を除く)、例えばR、R3等に関して上記に例示されたもの;
アリール基、例えばR、R3等に関して上記に例示されたもの;
カルバモイル基;
アルキルカルバモイル基(ここで、アルキル部分は、好ましくは1〜6個の炭素原子を有する)、例えばメチルカルバモイル、エチルカルバモイル、プロピルカルバモイル、ブチルカルバモイル、t−ブチルカルバモイル、ペンチルカルバモイル及びヘキシルカルバモイル基;並びに
ジアルキルカルバモイル基(ここで、アルキル部分は、好ましくは1〜6個の炭素原子を有する)、例えばジメチルカルバモイル、ジエチルカルバモイル、メチルエチルカルバモイル、ジプロピルカルバモイル、ジブチルカルバモイル、ジペンチルカルバモイル及びジヘキシルカルバモイル基
が挙げられる。
カルバモイル基;
アルキルカルバモイル基(ここで、アルキル部分は、好ましくは1〜6個の炭素原子を有する)、例えばメチルカルバモイル、エチルカルバモイル、プロピルカルバモイル、ブチルカルバモイル、t−ブチルカルバモイル、ペンチルカルバモイル及びヘキシルカルバモイル基;並びに
ジアルキルカルバモイル基(ここで、アルキル部分は、好ましくは1〜6個の炭素原子を有する)、例えばジメチルカルバモイル、ジエチルカルバモイル、メチルエチルカルバモイル、ジプロピルカルバモイル、ジブチルカルバモイル、ジペンチルカルバモイル及びジヘキシルカルバモイル基
が挙げられる。
このような置換基の例としては、以下のもの:好ましくは3個のハロゲン原子を有するハロゲン置換メチル基、例えばトリクロロメチル及びトリフルオロメチル基;ハロゲン置換フェニル基、例えばo−、m−及びp−クロロフェニル、o−、m−及びp−フルオロフェニル、o−、m−及びp−ブロモフェニル、2,3−ジクロロフェニル、2,3−ジフルオロフェニル、3,4−ジクロロフェニル、3,4−ジフルオロフェニル、2,4,6−トリクロロフェニル及び2,4,6−トリフルオロフェニル基;アミノ置換アルキル基、例えばアミノメチル、2−アミノエチル、3−アミノプロピル及び4−アミノブチル基;アルキルアミノ置換アルキル基(ここで、アルキルアミノ基のアルキル部分は、好ましくは1〜4個の炭素原子を有する)、例えばメチルアミノメチル、2−メチルアミノエチル、3−メチルアミノプロピル、4−メチルアミノブチル、エチルアミノメチル、2−エチルアミノエチル、3−エチルアミノプロピル、4−エチルアミノブチル、プロピルアミノメチル、2−プロピルアミノエチル、3−プロピルアミノプロピル、4−プロピルアミノブチル、ブチルアミノメチル、2−ブチルアミノエチル、3−ブチルアミノプロピル及び4−ブチルアミノブチル基;ジアルキルアミノ置換アルキル基(ここで、ジアルキルアミノ基のアルキル部分は、各々好ましくは1〜4個の炭素原子を有する)、例えばN,N−ジメチルアミノメチル、2−N,N−ジメチルアミノエチル、3−N,N−ジメチルアミノプロピル、4−N,N−ジメチルアミノブチル、N,N−ジエチルアミノメチル、2−N,N−ジエチルアミノエチル、3−N,N−ジエチルアミノプロピル、4−N,N−エチルアミノブチル、N,N−プロピルアミノメチル、2−N,N−プロピルアミノエチル、3−N,N−プロピルアミノプロピル、4−N,N−プロピルアミノブチル、N,N−ブチルアミノメチル、2−N,N−ブチルアミノエチル、3−N,N−ブチルアミノプロピル及び4−N,N−ブチルアミノブチル基;アリール−(特にフェニル又はナフチル)置換アルキル基、例えばベンジル、フェネチル,3−フェニルプロピル又は4−フェニルブチル基;カルバモイル置換アルキル基、例えばカルバモイルメチル、2−カルバモイルエチル、3−カルバモイルプロピル及び4−カルバモイルブチル基;アルキルカルバモイル置換アルキル基(ここで、アルキルカルバモイル基のアルキル部分は、好ましくは1〜4個の炭素原子を有する)、例えばメチルカルバモイルメチル、2−メチルカルバモイルエチル、3−メチルカルバモイルプロピル、4−メチルカルバモイルブチル、エチルカルバモイルメチル、2−エチルカルバモイルエチル、3−エチルカルバモイルプロピル、4−エチルカルバモイルブチル、プロピルカルバモイルメチル、2−プロピルカルバモイルエチル、3−プロピルカルバモイルプロピル、4−プロピルカルバモイルブチル、ブチルカルバモイルメチル、2−ブチルカルバモイルエチル、3−ブチルカルバモイルプロピル及び4−ブチルカルバモイルブチル基;ジアルキルカルバモイル置換アルキル基(ここで、ジアルキルカルバモイル基のアルキル部分は、各々好ましくは1〜4個の炭素原子を有する)、例えばN,N−ジメチルカルバモイルメチル、2−N,N−ジメチルカルバモイルエチル、3−N,N−ジメチルカルバモイルプロピル、4−N,N−ジメチルカルバモイルブチル、N,N−ジエチルカルバモイルメチル、2−N,N−ジエチルカルバモイルエチル、3−N,N−ジエチルカルバモイルプロピル、4−N,N−エチルカルバモイルブチル、N,N−プロピルカルバモイルメチル、2−N,N−プロピルカルバモイルエチル、3−N,N−プロピルカルバモイルプロピル、4−N,N−プロピルカルバモイルブチル、N,N−ブチルカルバモイルメチル、2−N,N−ブチルカルバモイルエチル、3−N,N−ブチルカルバモイルプロピル及び4−N,N−ブチルカルバモイルブチル基;カルボキシ置換アルキル基、例えばカルボキシメチル、2−カルボキシエチル、3−カルボキシプロピル及び4−カルボキシブチル基及びそのエステル;並びにo−、m−及びp−アミノフェニル、メチルアミノフェニル、エチルアミノフェニル、プロピルアミノフェニル、ブチルアミノフェニル、N,N−ジメチルアミノフェニル、N,N−ジエチルアミノフェニル、N,N−ジプロピルアミノフェニル、N,N−ジブチルアミノフェニル、ビフェニリル、カルバモイルフェニル、メチルカルバモイルフェニル、エチルカルバモイルフェニル、プロピルカルバモイルフェニル、ブチルカルバモイルフェニル、N,N−ジメチルカルバモイルフェニル、N,N−ジエチルカルバモイルフェニル、N,N−ジプロピルカルバモイルフェニル、N,N−ジブチルカルバモイルフェニル及びカルボキシフェニル基並びにカルボキシフェニル基のエステルが挙げられる。
エステル基の例としては、以下のもの:
1〜20個の炭素原子、さらに好ましくは1〜6個の炭素原子を有するアルキル基、例えば上記に例示されたもの及び当該技術分野で既知である高級アルキル基、例えばヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ドデシル、トリデシル、ペンタデシル、オクタデシル、ノナデシル及びイコシル基、しかし最も好ましくはメチル、エチル及びt−ブチル基;
3〜7個の炭素原子を有するシクロアルキル基、例えばシクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル及びシクロヘプチル基;
アラルキル基(ここで、アルキル部分は1〜3個の炭素原子を有し、アリール部分は6〜14個の炭素原子を有する炭素環式芳香族基であり、これは置換されても、されなくてもよく、置換される場合、上記で定義され、例示された少なくとも1つの置換基αを有するが、無置換基が好ましい)、このようなアラルキル基の例としては、ベンジル、フェネチル、1−フェニルエチル、3−フェニルプロピル、2−フェニルプロピル、1−ナフチルメチル、2−ナフチルメチル、2−(1−ナフチル)エチル、2−(2−ナフチル)エチル、ベンズヒドリル(即ちジフェニルメチル)、トリフェニルメチル、ビス(o−ニトロフェニル)−メチル、9−アントリルメチル、2,4,6−トリメチルベンジル、4−ブロモベンジル、2−ニトロベンジル、4−ニトロベンジル、3−ニトロベンジル、4−メトキシベンジル及びピペロニル基が挙げられる;
1〜20個の炭素原子、さらに好ましくは1〜6個の炭素原子を有するアルキル基、例えば上記に例示されたもの及び当該技術分野で既知である高級アルキル基、例えばヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ドデシル、トリデシル、ペンタデシル、オクタデシル、ノナデシル及びイコシル基、しかし最も好ましくはメチル、エチル及びt−ブチル基;
3〜7個の炭素原子を有するシクロアルキル基、例えばシクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル及びシクロヘプチル基;
アラルキル基(ここで、アルキル部分は1〜3個の炭素原子を有し、アリール部分は6〜14個の炭素原子を有する炭素環式芳香族基であり、これは置換されても、されなくてもよく、置換される場合、上記で定義され、例示された少なくとも1つの置換基αを有するが、無置換基が好ましい)、このようなアラルキル基の例としては、ベンジル、フェネチル、1−フェニルエチル、3−フェニルプロピル、2−フェニルプロピル、1−ナフチルメチル、2−ナフチルメチル、2−(1−ナフチル)エチル、2−(2−ナフチル)エチル、ベンズヒドリル(即ちジフェニルメチル)、トリフェニルメチル、ビス(o−ニトロフェニル)−メチル、9−アントリルメチル、2,4,6−トリメチルベンジル、4−ブロモベンジル、2−ニトロベンジル、4−ニトロベンジル、3−ニトロベンジル、4−メトキシベンジル及びピペロニル基が挙げられる;
2〜6個の炭素原子を有するアルケニル基、例えばビニル、アリル、2−メチルアリル、1−プロペニル、イソプロペニル、1−ブテニル、2−ブテニル、3−ブテニル、1−ペンテニル、2−ペンテニル、3−ペンテニル、4−ペンテニル、1−ヘキセニル、2−ヘキセニル、3−ヘキセニル、4−ヘキセニル及び5−ヘキセニル基、このうちビニル、アリル、2−メチルアリル、1−プロペニル、イソプロペニル及びブテニル基が好ましく、アリル及び2−メチルアリル基が最も好ましい;
1〜6個、好ましくは1〜4個の炭素原子を有するハロゲン化アルキル基(ここで、アルキル部分は上記でアルキル基に関して定義され、例示されたものと同様であり、ハロゲン原子は塩素、フッ素、臭素又はヨウ素である)、例えば2,2,2−トリクロロエチル、2−ハロエチル(例えば2−クロロエチル、2−フルオロエチル、2−ブロモエチル又は2−ヨードエチル)、2,2−ジブロモエチル及び2,2,2−トリブロモエチル基;
1〜6個、好ましくは1〜4個の炭素原子を有するハロゲン化アルキル基(ここで、アルキル部分は上記でアルキル基に関して定義され、例示されたものと同様であり、ハロゲン原子は塩素、フッ素、臭素又はヨウ素である)、例えば2,2,2−トリクロロエチル、2−ハロエチル(例えば2−クロロエチル、2−フルオロエチル、2−ブロモエチル又は2−ヨードエチル)、2,2−ジブロモエチル及び2,2,2−トリブロモエチル基;
置換シリルアルキル基(ここで、アルキル部分は上記で定義され、例示されたものと同様であり、そしてシリル基は、1〜6個の炭素原子を有するアルキル基、及び無置換であるか、又は上記で定義され、例示された置換基αから選択される少なくとも1つの置換基を有するフェニル基から選択される3個までの置換基を有する)、例えば2−トリメチルシリルエチル基;
フェニル基(ここで、フェニル基は無置換であるか、又は好ましくは1〜4個の炭素原子を有する少なくとも1つのアルキル基又はアシルアミノ基で置換される)、例えばフェニル、トリル及びベンズアミドフェニル基;
フェナシル基(無置換であるか、又は上記で定義され、例示された少なくとも1つの置換基αを有する)、例えばフェナシル基それ自体、又はp−ブロモフェナシル基;
フェニル基(ここで、フェニル基は無置換であるか、又は好ましくは1〜4個の炭素原子を有する少なくとも1つのアルキル基又はアシルアミノ基で置換される)、例えばフェニル、トリル及びベンズアミドフェニル基;
フェナシル基(無置換であるか、又は上記で定義され、例示された少なくとも1つの置換基αを有する)、例えばフェナシル基それ自体、又はp−ブロモフェナシル基;
環式及び非環式テルペニル基、例えばゲラニル、ネリル、リナリル、フィチル、メンチル(特にm−及びp−メンチル)、ツジル(thujyl)、カリル(caryl)、ピナニル、ボルニル、ノトカリル(notcaryl)、ノルピナニル、ノルボルニル、メンテニル、カンフェニル(camphenyl)及びノルボルネニル基;
アルコキシメチル基(ここで、アルコキシ部分は1〜6個、好ましくは1〜4個の炭素原子を有し、そしてそれ自体、単一無置換アルコキシ基により置換され得る)、例えばメトキシメチル、エトキシメチル、プロポキシメチル、イソプロポキシメチル、ブトキシメチル及びメトキシエトキシメチル基;
脂肪族アシルオキシアルキル基(ここで、アシル基は、好ましくはアルカノイル基であり、さらに好ましくは2〜6個の炭素原子を有するアルカノイル基であり、そしてアルキル部分は1〜6個、好ましくは1〜4個の炭素原子を有する)、例えばアセトキシメチル、プロピオニルオキシメチル、ブチリルオキシメチル、イソブチリルオキシメチル、ピバロイルオキシメチル、1−ピバロイルオキシエチル、1−アセトキシエチル、1−イソブチリルオキシエチル、1−ピバロイルオキシプロピル、2−メチル−1−ピバロイルオキシプロピル、2−ピバロイルオキシプロピル、1−イソブチリルオキシエチル、1−イソブチリルオキシプロピル、1−アセトキシプロピル、1−アセトキシ−2−メチルプロピル、1−プロピオニルオキシエチル、1−プロピオニルオキシプロピル、2−アセトキシプロピル及び1−ブチリルオキシエチル基;
アルコキシメチル基(ここで、アルコキシ部分は1〜6個、好ましくは1〜4個の炭素原子を有し、そしてそれ自体、単一無置換アルコキシ基により置換され得る)、例えばメトキシメチル、エトキシメチル、プロポキシメチル、イソプロポキシメチル、ブトキシメチル及びメトキシエトキシメチル基;
脂肪族アシルオキシアルキル基(ここで、アシル基は、好ましくはアルカノイル基であり、さらに好ましくは2〜6個の炭素原子を有するアルカノイル基であり、そしてアルキル部分は1〜6個、好ましくは1〜4個の炭素原子を有する)、例えばアセトキシメチル、プロピオニルオキシメチル、ブチリルオキシメチル、イソブチリルオキシメチル、ピバロイルオキシメチル、1−ピバロイルオキシエチル、1−アセトキシエチル、1−イソブチリルオキシエチル、1−ピバロイルオキシプロピル、2−メチル−1−ピバロイルオキシプロピル、2−ピバロイルオキシプロピル、1−イソブチリルオキシエチル、1−イソブチリルオキシプロピル、1−アセトキシプロピル、1−アセトキシ−2−メチルプロピル、1−プロピオニルオキシエチル、1−プロピオニルオキシプロピル、2−アセトキシプロピル及び1−ブチリルオキシエチル基;
シクロアルキル置換脂肪族アシルオキシアルキル基(ここで、アシル基は、好ましくはアルカノイル基であり、そしてさらに好ましくは2〜6個の炭素原子を有するアルカノイル基であり、シクロアルキル置換基は3〜7個の炭素原子を有し、そしてアルキル部分は1〜6個、好ましくは1〜4個の炭素原子を有する)、例えば(シクロヘキシルアセトキシ)メチル、1−(シクロヘキシルアセトキシ)エチル、1−(シクロヘキシルアセトキシ)プロピル、2−メチル−1−(シクロヘキシルアセトキシ)プロピル、(シクロペンチルアセトキシ)メチル、1−(シクロペンチルアセトキシ)エチル、1−(シクロペンチルアセトキシ)プロピル及び2−メチル−1−(シクロペンチルアセトキシ)プロピル基;
アルコキシカルボニルオキシアルキル基、特に1−(アルコキシカルボニルオキシ)エチル基(ここで、アルコキシ部分は1〜10個、好ましくは1〜6個、さらに好ましくは1〜4個の炭素原子を有し、そしてアルキル部分は1〜6個、好ましくは1〜4個の炭素原子を有する)、例えば1−メトキシカルボニルオキシエチル、1−エトキシカルボニルオキシエチル、1−プロポキシカルボニルオキシエチル、1−イソプロポキシカルボニルオキシエチル、1−ブトキシカルボニルオキシエチル、1−イソブトキシカルボニルオキシエチル、1−sec−ブトキシカルボニルオキシエチル、1−t−ブトキシカルボニルオキシエチル、1−(1−エチルプロポキシカルボニルオキシ)エチル及び1−(1,1−ジプロピルブトキシカルボニルオキシ)エチル基、並びにその他のアルコキシカルボニルアルキル基(ここで、アルコキシ及びアルキル基の両方は1〜6個、好ましくは1〜4個の炭素原子を有する)、例えば2−メチル−1−(イソプロポキシカルボニルオキシ)プロピル、2−(イソプロポキシカルボニルオキシ)プロピル、イソプロポキシカルボニルオキシメチル、t−ブトキシカルボニルオキシメチル、メトキシカルボニルオキシメチル及びエトキシカルボニルオキシメチル基;
シクロアルキルカルボニルオキシアルキル及びシクロアルキルオキシカルボニルオキシアルキル基(ここで、シクロアルキル基は3〜10個、好ましくは3〜7個の炭素原子を有し、単環式又は多環式であり、そして任意に1〜4個の炭素原子を有する少なくとも1つの(好ましくは1つだけの)アルキル基(例えば上記で例示されたアルキル基から選択される)により置換され、そしてアルキル部分は1〜6個、さらに好ましくは1〜4個の炭素原子を有し(例えば上記で例示されたアルキル基から選択される)、最も好ましくはメチル、エチル又はプロピルである)、例えば1−メチルシクロヘキシルカルボニルオキシメチル、1−メチルシクロヘキシルオキシカルボニルオキシメチル、シクロペンチルオキシカルボニルオキシメチル、シクロペンチルカルボニルオキシメチル、1−シクロヘキシルオキシカルボニルオキシエチル、1−シクロヘキシルカルボニルオキシエチル、1−シクロペンチルオキシカルボニルオキシエチル、1−シクロペンチルカルボニルオキシエチル、1−シクロヘプチルオキシカルボニルオキシエチル、1−シクロヘプチルカルボニルオキシエチル、1−メチルシクロペンチルカルボニルオキシメチル、1−メチルシクロペンチルオキシカルボニルオキシメチル、2−メチル−1−(1−メチルシクロヘキシルカルボニルオキシ)プロピル、1−(1−メチルシクロヘキシルカルボニルオキシ)プロピル、2−(1−メチルシクロヘキシルカルボニルオキシ)プロピル、1−(シクロヘキシルカルボニルオキシ)プロピル、2−(シクロヘキシルカルボニルオキシ)プロピル、2−メチル−1−(1−メチルシクロペンチルカルボニルオキシ)プロピル、1−(1−メチルシクロペンチルカルボニルオキシ)プロピル、2−(1−メチルシクロペンチルカルボニルオキシ)プロピル、1−(シクロペンチルカルボニルオキシ)プロピル、2−(シクロペンチルカルボニルオキシ)プロピル、1−(1−メチルシクロペンチルカルボニルオキシ)エチル、1−(1−メチルシクロペンチルカルボニルオキシ)プロピル、アダマンチルオキシカルボニルオキシメチル、アダマンチルカルボニルオキシメチル、1−アダマンチルオキシカルボニルオキシエチル及び1−アダマンチルカルボニルオキシエチル基;
シクロアルキルアルコキシカルボニルオキシアルキル基(ここで、アルコキシ基は単一のシクロアルキル置換基を有し、シクロアルキル置換基は3〜10個、好ましくは3〜7個の炭素原子を有し、そして単環式又は多環式である)、例えばシクロプロピルメトキシカルボニルオキシメチル、シクロブチルメトキシカルボニルオキシメチル、シクロペンチルメトキシカルボニルオキシメチル、シクロヘキシルメトキシカルボニルオキシメチル、1−(シクロプロピルメトキシカルボニルオキシ)エチル、1−(シクロブチルメトキシカルボニルオキシ)エチル、1−(シクロペンチルメトキシカルボニルオキシ)エチル及び1−(シクロヘキシルメトキシカルボニルオキシ)エチル基;
テルペニルカルボニルオキシアルキル及びテルペニルオキシカルボニルオキシアルキル基(ここで、テルペニル基は上記で例示されたのと同様であり、そして好ましくは環式テルペニル基である)、例えば1−(メンチルオキシカルボニルオキシ)エチル、1−(メンチルカルボニルオキシ)エチル、メンチルオキシカルボニルオキシメチル、メンチルカルボニルオキシメチル、1−(3−ピナニルオキシカルボニルオキシ)エチル、1−(3−ピナニルカルボニルオキシ)エチル、3−ピナニルオキシカルボニルオキシメチル及び3−ピナニルカルボニルオキシメチル基;
5−アルキル又は5−フェニル[上記で定義され、例示された少なくとも1つの置換基αにより置換され得る](2−オキソ−1,3−ジオキソレン−4−イル)アルキル基(ここで、各アルキル基(同一であるか又は異なり得る)は、1〜6個、好ましくは1〜4個の炭素原子を有する)、例えば(5−メチル−2−オキソ−1,3−ジオキソレン−4−イル)メチル、(5−フェニル−2−オキソ−1,3−ジオキソレン−4−イル)メチル、(5−イソプロピル−2−オキソ−1,3−ジオキソレン−4−イル)−メチル、(5−t−ブチル−2−オキソ−1,3−ジオキソレン−4−イル)メチル及び1−(5−メチル−2−オキソ−1,3−ジオキソレン−4−イル)エチル基;並びに
その他の基、例えば生体外で容易に除去される基、例えばフタリジル、インダニル及び2−オキソ−4,5,6,7−テトラヒドロ−1,3−ベンゾジオキソレン−4−イル基
が挙げられる。
その他の基、例えば生体外で容易に除去される基、例えばフタリジル、インダニル及び2−オキソ−4,5,6,7−テトラヒドロ−1,3−ベンゾジオキソレン−4−イル基
が挙げられる。
上記の基のうち、生体外で容易に除去され得る基、最も好ましくは脂肪族アシルオキシアルキル基、アルコキシカルボニルオキシアルキル基、シクロアルキルカルボニルオキシアルキル基、フタリジル基及び(5−置換2−オキソ−1,3−ジオキソレン−4−イル)メチル基を特に本発明者らは好む。
しかしながらR、R3、R4、R5、R6、R7、R8及びR9が全て水素であることを本発明者らは好む。
基Zは存在せず、即ちdは0であるが、基Zが存在する場合には、それは芳香族アミノ酸(即ち、1以上の芳香族基を含有するアミノ酸、好ましくはα−又はβ−アミノ酸)、好ましくは疎水性芳香族アミノ酸の残基に対応することが一般に好ましい。好ましいのは、芳香族α−アミノ酸、例えばヒスチジン、フェニルアラニン、チロシン、トリプトファン又はフェニルグリシンであり、このうち、フェニルアラニン又はチロシンが最も好ましい。
第1の態様及び第2の態様の好適な実施形態において、使用される化合物は、一般式(II):
(式中、Qは、NH2C(NH)NH−、NH2C(O)NH−、NH2−、NH2C(O)−又はイミダゾール−4−イルから選択される基を表し;
星印により示されるキラル炭素原子は、L配置であり;
Zは、式(II)において左から右に配向される芳香族α−アミノ酸残基−NH−CH(R10)−CO−(ここで、α−アミノ酸はフェニルアラニン、チロシン、トリプトファン及びフェニルグリシンから選択され、それによりR10は対応的に−CH2Ph、−CH2PhOH、CH2−3−インドール又はPhを表す)であり;
R1は、水素原子、或いはCH2Ph、−C(O)OCH2Ph及びC(O)CH3から選択される基を表し;
a=3又は4であり;
b=3又は4であるが、但しa+b≦7であり;
cは、1〜4の整数であり;
dは、0又は1である)
を有するもの及びその薬学的に許容可能な塩である。
星印により示されるキラル炭素原子は、L配置であり;
Zは、式(II)において左から右に配向される芳香族α−アミノ酸残基−NH−CH(R10)−CO−(ここで、α−アミノ酸はフェニルアラニン、チロシン、トリプトファン及びフェニルグリシンから選択され、それによりR10は対応的に−CH2Ph、−CH2PhOH、CH2−3−インドール又はPhを表す)であり;
R1は、水素原子、或いはCH2Ph、−C(O)OCH2Ph及びC(O)CH3から選択される基を表し;
a=3又は4であり;
b=3又は4であるが、但しa+b≦7であり;
cは、1〜4の整数であり;
dは、0又は1である)
を有するもの及びその薬学的に許容可能な塩である。
一般式(I)又は式(II)の好ましい化合物は、a+b=7、特にa=3及びb=4であるものである。好ましくは、c=3又は4である。好ましくは、d=0であり、それにより基Zは存在しない。好ましくは、Qは、NH2C(NH)NH−及びNH2C(O)NH−から選択される基を表す。好ましくは、R1は、水素原子、或いはCH2Ph及びC(O)OCH2Ph(ここで、Ph=フェニルである)から選択される基を表す。
特に好ましいのは、以下の特定の化合物である:
化合物(Ia) L−アルギニル−3,4−スペルミジン(「L−Arg3,4」):
化合物(Ia) L−アルギニル−3,4−スペルミジン(「L−Arg3,4」):
化合物(Ib) L−リシニル−3,4−スペルミジン(「Lys3,4」):
化合物(Ic) L−オルニチニル−3,4−スペルミジン(「Orn3,4」):
化合物(Id) (「ホモArgPhe−3,4」):
化合物(Ie) (「ArgTyr3,4」):
化合物(If) (「ArgTrp3,4」):
化合物(Ig) L−アルギニル−L−フェニルアラニニル−3,4−スペルミジン(「ArgPhe3,4」):
化合物(Ih) 「ArgPhg3,4」):
化合物(Ii) L−シトルリニル−3,4−スペルミジン(「Cit3,4」):
これらのうち、式(Ia)、(Id)、(Ie)、(If)、(Ig)、(Ih)及び(Ii)の化合物が特に好ましく、式(Ia)及び(Id)の化合物がさらに好ましく、そして式(Ia)の化合物が最も好ましい。
本発明の化合物は、例えばWO99/31049に開示されているように、それ自体、当該技術分野で既知である種々の方法により調製され得る。
本発明の例示的化合物の調製、並びに神経保護活性を、添付の実施例において例証するが、これらに限定されない。
[実施例1]
材料
薬剤:カイニン酸、NMDA、グルタミン酸塩、AMPA及び6,7−ジニトロキノキサリン−2,3(1H,4H)−ジオン(DNQX)は、Sigma(英国)から購入した。DNQXは40mMでDMSO中に室温で保存した。他の薬剤は全て、水溶液として作り上げた。
材料
薬剤:カイニン酸、NMDA、グルタミン酸塩、AMPA及び6,7−ジニトロキノキサリン−2,3(1H,4H)−ジオン(DNQX)は、Sigma(英国)から購入した。DNQXは40mMでDMSO中に室温で保存した。他の薬剤は全て、水溶液として作り上げた。
化学物質及び試薬:ヨウ化プロピジウム(PI)はMolecular Probes(Eugene, OR)から購入した。ジメチルスルホキシド(DMSO)、グルコース及びグルタミンは、Sigmaから購入した。ミリセルCM(Millicell CM)培養インサートは、Millipore(英国)から購入した。(1N−Dde−8N−Mmt−スペルミジン−4−イル)−カルボニルWangポリスチレン樹脂は、Novabiochem(スイス)から、そしてFmoc−Arg(Boc)2−OHは、Bayer(英国)から購入した。他の化学物質及び試薬はすべて、商業的供給元から入手したが、但し、L−アルギニル−3,4−スペルミジン(「L−Arg3,4」)は、下記のように合成した。
化合物合成
L−Arg3,4トリフルオロ酢酸塩を、以下のように合成した:
(1N−1−(4,4−ジメチル−2,6−ジオキソシクロヘキシリデン)エチル−8N−モノメトキシトリチル−スペルミジン−4−イル)−カルボニルWangポリスチレン樹脂(0.279g、0.42mmolg−1で負荷、0.12mmol)を、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)中で膨潤させた。次に溶媒を排出し、DMF(4ml)中の2%ヒドラジンを添加した。その結果生じた混合物を5分間回転させた。溶液を排出し、ヒドラジン分解を2回以上反復した。次に樹脂をDMF(×3)、DCM(×3)及びジエチルエーテル(×3)で洗浄した。定量的ニンヒドリン試験は陽性であった。
L−Arg3,4トリフルオロ酢酸塩を、以下のように合成した:
(1N−1−(4,4−ジメチル−2,6−ジオキソシクロヘキシリデン)エチル−8N−モノメトキシトリチル−スペルミジン−4−イル)−カルボニルWangポリスチレン樹脂(0.279g、0.42mmolg−1で負荷、0.12mmol)を、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)中で膨潤させた。次に溶媒を排出し、DMF(4ml)中の2%ヒドラジンを添加した。その結果生じた混合物を5分間回転させた。溶液を排出し、ヒドラジン分解を2回以上反復した。次に樹脂をDMF(×3)、DCM(×3)及びジエチルエーテル(×3)で洗浄した。定量的ニンヒドリン試験は陽性であった。
次に樹脂をDMF中で膨潤させ、溶媒を排出した。ジクロロメタン(DCM)(0.6ml)及びDMF(0.4ml)中の9−フルオレニルメトキシカルボニル−アルギニン−(tert−ブチルオキシカルボニル)2−OH(0.142g、0.24mmol、0.24M)及びN−ヒドロキシベンゾトリアゾール水和物(0.037g、0.24mmol、0.24M)の溶液を室温で10分間撹拌し、ジイソプロピルカルボジイミド(38μl、0.24mmol)を添加し、その結果生じた溶液をさらに10分間撹拌させた。次に反応混合物を湿った樹脂に添加し、2.5時間回転させた。溶液を排出し、樹脂をDMF(×3)、DCM(×3)及びジエチルエーテル(×3)で洗浄した。定量的ニンヒドリン試験は陰性であった。
樹脂をDMF中で膨潤させ、溶媒を排出させた。DMF(4ml)中の20%ピペリジン溶液を添加し、反応混合物を10分間回転させた。溶液を排出し、ピペリジン処理を反復した。樹脂をDMF(×3)、DCM(×3)及びジエチルエーテル(×3)で洗浄した。定量的ニンヒドリン試験は陽性であった。
乾燥樹脂に、97.5%トリフルオロ酢酸(TFA)及び2.5%トリイソプロピルシラン(4ml)の溶液を添加し、反応混合物を3時間放置した。次に溶媒を排出し、樹脂をTFA(2×1ml)で洗浄した。組み合わされた酸相を真空蒸発させた。残渣をTFA(0.4ml)中に溶解し、氷冷ジエチルエーテル中で沈殿させた。混合物を遠心分離し、デカントにより溶媒を除去した。ペレットをジエチルエーテルで洗浄し、混合物を遠心分離して、溶媒を再びデカントした。次に残渣を一晩真空乾燥した。残渣をTFA(0.4ml)中に溶解し、ジエチルエーテル沈降を反復した。次に試料を水及びアセトニトリル中に溶解し、凍結乾燥した。これを1回以上反復して、L−Arg3,4を粘着性橙褐色固体として得た(0.061g、20質量%L−Arg3,4)。内部標準としてフェノールを用いた1H核磁気共鳴分光法により、化合物を定量した。
[実施例2]
実施例1により合成されるようなL−Arg3,4を用いて、実験を実行した:
(i)器官型海馬切片培養の調製のためのプロトコール:
確立された方法(Pringle et al. (1997), Brain Res., 755, 36-46)に従って、器官型海馬切片培養を調製した。要するに、ウィスターラット仔(8〜11日齢)を断頭し、4.5mgml−1グルコースを補足した氷冷ゲイ平衡塩溶液(Gibco Life Technologies, Paisley, UK)中で海馬を迅速に解剖した。切片を分離し、ミリセルCM培養インサート(4/ウェル)上に載せて、37℃、5%CO2で14日間維持した。維持培地は、25%熱不活化ウマ血清、25%ハンクス平衡塩溶液(HBSS)及びアール塩を添加した50%最少必須培地(MEM、ICN Biomedicals, Basingstoke, UK)に1mMのグルタミン及び4.5mgml−1グルコースを補足したものから成っていた。培地は3〜4日毎に取り替えた。
実施例1により合成されるようなL−Arg3,4を用いて、実験を実行した:
(i)器官型海馬切片培養の調製のためのプロトコール:
確立された方法(Pringle et al. (1997), Brain Res., 755, 36-46)に従って、器官型海馬切片培養を調製した。要するに、ウィスターラット仔(8〜11日齢)を断頭し、4.5mgml−1グルコースを補足した氷冷ゲイ平衡塩溶液(Gibco Life Technologies, Paisley, UK)中で海馬を迅速に解剖した。切片を分離し、ミリセルCM培養インサート(4/ウェル)上に載せて、37℃、5%CO2で14日間維持した。維持培地は、25%熱不活化ウマ血清、25%ハンクス平衡塩溶液(HBSS)及びアール塩を添加した50%最少必須培地(MEM、ICN Biomedicals, Basingstoke, UK)に1mMのグルタミン及び4.5mgml−1グルコースを補足したものから成っていた。培地は3〜4日毎に取り替えた。
(ii)虚血性損傷の作用を試験するためのプロトコール:
実験的虚血又は酸素グルコース奪取を、既に述べられたようにして実施した(Pringle et al. (1996), Stroke, 27, 2124-2130)。要するに、5μgml−1の蛍光排除染料ヨウ化プロピジウム(PI)を含有する無血清培地(SFM、75%MEM、25%HBSS、1mMのグルタミン及び4.5mgml−1グルコースを補足)に培養を移した。L−Arg3,4を用いて、又は用いずに、画像診断の前に、培養をSFM中で30分間平衡させた。下記で述べられるようなライカ倒立顕微鏡を用いて、PI蛍光を検出した。PI蛍光がこの段階で検出された任意の培養を、さらなる試験から除外した。95%N2及び5%CO2で飽和された無グルコース培地(グルコースを伴わないアール塩を含有するMEM、1mMグルタミンを補足)に培養を移すことにより、虚血を誘導した。次に、密封される前に10L分−1で10分間、95%N2及び5%CO2で満たした気密チャンバー(Billups-Rothenberg, Del Mar, CA)中に培養プレート(蓋なし)を密閉し、37℃で50分間放置した。虚血終了時に、指示濃度で化合物を用いて、又は用いずに、正常酸素(normoxic)SFM+PIに培養を戻し、インキュベーター中に24時間戻し入れた。
実験的虚血又は酸素グルコース奪取を、既に述べられたようにして実施した(Pringle et al. (1996), Stroke, 27, 2124-2130)。要するに、5μgml−1の蛍光排除染料ヨウ化プロピジウム(PI)を含有する無血清培地(SFM、75%MEM、25%HBSS、1mMのグルタミン及び4.5mgml−1グルコースを補足)に培養を移した。L−Arg3,4を用いて、又は用いずに、画像診断の前に、培養をSFM中で30分間平衡させた。下記で述べられるようなライカ倒立顕微鏡を用いて、PI蛍光を検出した。PI蛍光がこの段階で検出された任意の培養を、さらなる試験から除外した。95%N2及び5%CO2で飽和された無グルコース培地(グルコースを伴わないアール塩を含有するMEM、1mMグルタミンを補足)に培養を移すことにより、虚血を誘導した。次に、密封される前に10L分−1で10分間、95%N2及び5%CO2で満たした気密チャンバー(Billups-Rothenberg, Del Mar, CA)中に培養プレート(蓋なし)を密閉し、37℃で50分間放置した。虚血終了時に、指示濃度で化合物を用いて、又は用いずに、正常酸素(normoxic)SFM+PIに培養を戻し、インキュベーター中に24時間戻し入れた。
(iii)興奮毒性損傷の作用を試験するためのプロトコール:
処理培養中で、損傷前、損傷中及び損傷後に認められるL−Arg3,4を用いて、興奮毒性損傷を既に述べられたようにして実施した(Pringle et al. (1997), Brain Res., 755, 36-46)。300μMのL−Arg3,4を含有するか又は含有しないSFM+PIに培養を移し、画像診断の前に、培養を30分間平衡させた。PI蛍光を示す任意の培養を除外した。次に培地をSFM+PI+グルタミン酸受容体アゴニスト(10mMのグルタミン酸塩、10μMのNMDA、10μMのAMPA又は10μMのカイニン酸)に3時間交換した。曝露後、培地を再び300μMのL−Arg3,4を含有するSFM+PIに交換した。次に培養を、それらが曝露後24時間目に円錐細胞層の指示領域中の細胞死に関して確かめられるまで、インキュベーター中に戻した。
処理培養中で、損傷前、損傷中及び損傷後に認められるL−Arg3,4を用いて、興奮毒性損傷を既に述べられたようにして実施した(Pringle et al. (1997), Brain Res., 755, 36-46)。300μMのL−Arg3,4を含有するか又は含有しないSFM+PIに培養を移し、画像診断の前に、培養を30分間平衡させた。PI蛍光を示す任意の培養を除外した。次に培地をSFM+PI+グルタミン酸受容体アゴニスト(10mMのグルタミン酸塩、10μMのNMDA、10μMのAMPA又は10μMのカイニン酸)に3時間交換した。曝露後、培地を再び300μMのL−Arg3,4を含有するSFM+PIに交換した。次に培養を、それらが曝露後24時間目に円錐細胞層の指示領域中の細胞死に関して確かめられるまで、インキュベーター中に戻した。
(iv)フリーラジカル損傷の作用を試験するためのプロトコール:
処理培養中で、損傷前、損傷中及び損傷後に認められるL−Arg3,4を用いて、フリーラジカル媒介性損傷を既に述べられたようにして実施した(Wilde et al., (1997), J. Neurochem., 69, 883-886)。要するに、300μMのL−Arg3,4を含有するか又は含有しないSFM+PIに培養を移し、画像診断の前に、培養を30分間平衡させた。PI蛍光がこの段階で検出された任意の培養を、さらなる試験から除外した。デュロキノン(DQ)を100mMのストック濃度でDMSO中に溶解し、これを次にSFM中に1:1000で希釈して、最終作業濃度を100μMとした(最終DMSO濃度0.1%)。培養を100μMのデュロキノンを補足したSFMに3時間移すことにより、フリーラジカル損傷を発現した。曝露終了時に、SFM+PI(化合物を含有するか又は含有しない)に培養を戻して、24時間インキュベーター中に入れた。
処理培養中で、損傷前、損傷中及び損傷後に認められるL−Arg3,4を用いて、フリーラジカル媒介性損傷を既に述べられたようにして実施した(Wilde et al., (1997), J. Neurochem., 69, 883-886)。要するに、300μMのL−Arg3,4を含有するか又は含有しないSFM+PIに培養を移し、画像診断の前に、培養を30分間平衡させた。PI蛍光がこの段階で検出された任意の培養を、さらなる試験から除外した。デュロキノン(DQ)を100mMのストック濃度でDMSO中に溶解し、これを次にSFM中に1:1000で希釈して、最終作業濃度を100μMとした(最終DMSO濃度0.1%)。培養を100μMのデュロキノンを補足したSFMに3時間移すことにより、フリーラジカル損傷を発現した。曝露終了時に、SFM+PI(化合物を含有するか又は含有しない)に培養を戻して、24時間インキュベーター中に入れた。
(v)細胞死の評価のためのプロトコール:
ニューロンダメージを、既に述べられたようにして評価した(Pringle et al. (1996), Stroke, 27, 2124-2130; Pringle et al. (1997), Brain Res., 755, 36-46)。損傷の誘導前に光透過画像を捕らえ、PI蛍光画像を24時間の損傷後、回復期間の終了時に記録した。全画像を、100W Hgランプ及び標準ローダミン光学器機を装備した倒立ライカDM−IRBE epifluorescence顕微鏡(Milton Keynes, UK)で全画像を捕らえた(励起510〜560nm;二色性鏡620nm;発光>590nm)。5X NA0.12レンズ及び冷却Hamamatsuデジタルカメラで画像を獲得して、OpenLab2.1(Improvision, Coventry, UK)での分析のために12ビット分解能で、マッキントッシュG4/400で作動して、デジタル化した。CA1又はCA3細胞層の面積を透過画像から確定し、そしてその細胞層中のPI蛍光の面積を、OpenLab内の密度切片機能を用いて測定した。細胞層内の閾値より上でPI蛍光が検出された面積をその細胞層の全面積で割ったパーセンテージとして、ニューロンダメージを表した。非処置対照における平均ダメージで割った所定ウェルに関するダメージと非処置対照における平均ダメージとの間の差として、保護を算定した。両側スチューデントt検定を用いて対応する対照群に対して群を比較した(有意差P<0.05(*)及びP<0.01(**)として示す)。データは平均±標準誤差で示す。
ニューロンダメージを、既に述べられたようにして評価した(Pringle et al. (1996), Stroke, 27, 2124-2130; Pringle et al. (1997), Brain Res., 755, 36-46)。損傷の誘導前に光透過画像を捕らえ、PI蛍光画像を24時間の損傷後、回復期間の終了時に記録した。全画像を、100W Hgランプ及び標準ローダミン光学器機を装備した倒立ライカDM−IRBE epifluorescence顕微鏡(Milton Keynes, UK)で全画像を捕らえた(励起510〜560nm;二色性鏡620nm;発光>590nm)。5X NA0.12レンズ及び冷却Hamamatsuデジタルカメラで画像を獲得して、OpenLab2.1(Improvision, Coventry, UK)での分析のために12ビット分解能で、マッキントッシュG4/400で作動して、デジタル化した。CA1又はCA3細胞層の面積を透過画像から確定し、そしてその細胞層中のPI蛍光の面積を、OpenLab内の密度切片機能を用いて測定した。細胞層内の閾値より上でPI蛍光が検出された面積をその細胞層の全面積で割ったパーセンテージとして、ニューロンダメージを表した。非処置対照における平均ダメージで割った所定ウェルに関するダメージと非処置対照における平均ダメージとの間の差として、保護を算定した。両側スチューデントt検定を用いて対応する対照群に対して群を比較した(有意差P<0.05(*)及びP<0.01(**)として示す)。データは平均±標準誤差で示す。
(vi)電気生理学を試験するためのプロトコール:
急性海馬切片を得るための全動物手法は、内務省により承認された。雄250gのSprague−Dawleyラット(SDラット)をハロタンで深く麻酔をかけて、断頭した。脳を迅速に取り出して、海馬を解剖し、次に、5%CO2、95%O2で平衡させた冷却切断用溶液(189mMのスクロース、2.5mMのKCl、26mMのNaHCO3、1.2mMのNaH2PO4、10mMのグルコース、5mMのMgCl2、0.1mMのCaCl2)中、ビブラトーム(Leica, Milton Keynes, UK)で300μm厚の横断切片に切断した。使用前に少なくとも1時間、5%CO2及び95%O2で泡立て、室温のaCSF(10mMのグルコース、125mMのNaCl、5mMのKCl、26mMのNaHCO3、1mMのMgCl2、1.25mMのNaH2PO4、2mMのCaCl2、10mMのスクロース)に切片を移した。
急性海馬切片を得るための全動物手法は、内務省により承認された。雄250gのSprague−Dawleyラット(SDラット)をハロタンで深く麻酔をかけて、断頭した。脳を迅速に取り出して、海馬を解剖し、次に、5%CO2、95%O2で平衡させた冷却切断用溶液(189mMのスクロース、2.5mMのKCl、26mMのNaHCO3、1.2mMのNaH2PO4、10mMのグルコース、5mMのMgCl2、0.1mMのCaCl2)中、ビブラトーム(Leica, Milton Keynes, UK)で300μm厚の横断切片に切断した。使用前に少なくとも1時間、5%CO2及び95%O2で泡立て、室温のaCSF(10mMのグルコース、125mMのNaCl、5mMのKCl、26mMのNaHCO3、1mMのMgCl2、1.25mMのNaH2PO4、2mMのCaCl2、10mMのスクロース)に切片を移した。
次に切片を電気生理学的記録のために水中還流チャンバー(容積2ml)に移し、5%CO2及び95%O2で平衡させたaCSFを用いて、25℃、10ml分−1で還流し、1時間平衡させた後、操作を開始した。浴還流により実験化合物を適用した。L−Arg3,4を300μMで適用し、DNQXを10μM最終濃度で適用した。DNQXをDMSO中の40mMストックから希釈した(最終DMSO 0.025%)。ポリイミド被覆ステンレス導線(Plastics One, Roanoke, VA)のツイストペア刺激電極を介して定電圧刺激子(Digitimer, Hertfordshire, UK)を用いて、0〜30Vの電圧でCA3のシャファー側副枝を刺激した。CA1錐体細胞層において、2MのKCl充填ガラス電極(2〜5MΩ)を介して、急速電流クランプモードでAxopatch200B増幅器(Axon Instruments, Foster City, CA)を用いて、電場電位応答を記録した。応答を2kHzで濾過し、Digidata 1320A(Axon Instruments)を用いて、20kHzでデジタル化し、Clampex 8.1 ソフトウェア(Axon Instruments)でハードディスクに保存して、デルペンティアム(登録商標)III PCで作動した。データをClampfit 8.1(Axon Instruments)で分析した。
2Vインクレメントでの0〜30Vの刺激から、刺激−応答(S/R)曲線を作成した。毎分加えられる亜最大刺激を用いて、aCSF中の300μMのL−Arg3,4の浴還流を10分間適用して、シナプス伝達をモニタリングした。還流を単純aCSFに戻す前に、二次S/R曲線を作成した。15分の洗浄期間中は毎分、亜最大刺激を加え、この後、三次S/R曲線を作成した。次に、常に10分以内に起こる亜最大刺激に対する応答が完全に排除されるまで、10μMのDNQXの還流を開始した。刺激を最大(30V)に増大しても応答は発生せず、従って、S/R曲線はDNQXの存在下では作成されなかった。Clampfitにおいて、S/R曲線を次式のS字形関数に適合させた:
(式中、Rは誘発応答の大きさであり、Rmaxは最大応答であり、V50は半最大応答を生じる電圧であり、Sは刺激電圧であり、そしてmはS字形の線状領域の勾配に比例する)。一元(one way)ANOVAにより、データを比較した。
ヒドロエチジン(HEt)を利用して、一次ニューロン培養中のスーパーオキシドの産生を蛍光的にモニタリングした(Bindokas et al., (1996), Carriedo et al. (1998))。HEtのストック溶液をN2散布DMSO中に作製して(10mgml−1)、次にこれをアリコート化して、−80℃で保存した。アリコートは1回だけ用いた後、廃棄した。2つの別個の実験的パラダイムを用いて、AMPA又はNMDA刺激に応答したスーパーオキシド産生に及ぼすL−Arg3,4の作用を試験した。
AMPA実験のために、器官型切片培養を、HEPES緩衝化塩溶液(HSS):グルコース 10mM、NaCl 144mM、KCl 5mM、HEPES 10mM、MgCl2 1mM、CaCl2 2mM、pH7.4中の1μgml−1HEtに暗所で30分間投入した。その後の溶液は全て、レポーター枯渇のためのシグナルの低減を防止するために、HEtを含入した。細胞死の評価のために上記と同じ系に関して、実験継続期間中、1分間に1回、画像を得た。浴溶液を10μMのAMPAを含有するHBSS+HEtに交換する前に、再び10分間、ベースラインスーパーオキシド産生の10分間記録を作成した。既に示されたように、AMPAによるグルタミン酸受容体の刺激は、スーパーオキシド産生増大をもたらす(Bindokas et al., (1996), Carriedo et al. (1998))。次に浴溶液を10μMのAMPA及び300μMのL−Arg3,4の両方を含有するHBSS+HEtに10分間交換して、スーパーオキシド産生に及ぼすL−Arg3,4の作用を試験した。別個の対照実験で、HSS中の300μMのL−Arg3,4を切片と共にインキュベートして、それが思い通りにベースラインスーパーオキシド産生に影響を及ぼすか否かを確定した。
AMPA実験から獲得した画像を次に、OpenLab画像分析パッケージで分析した。当該領域は、これがAMPA活性化に応答して蛍光の最大増大を生じる細胞層であるため、CA1錐体細胞層周囲に描かれた。各画像では、当該領域内で、平均ピクセル値を任意の単位(AU)で算定して、時間中の蛍光強度値の記録を作成した。次に線形回帰をデータに関して実施して、各処置に関して、スーパーオキシド産生の速度を時間中の強度の変化(任意の単位/分、AU分−1)として算定した。データは、平均±標準偏差で示す。次に、ANOVAとその後のボンフェローニ補正(有意差P<0.05(*)及びP<0.01(**)として示す)を用いたhoc後比較により、スーパーオキシド産生速度を比較した。
結果(実施例2):
結果を図2〜7に示す。
(i)虚血細胞死に及ぼすL−Arg3,4の作用:
1時間虚血して、PI染色により確定した場合、約38±2%の海馬切片培養中の錐体細胞層の再現可能神経変性を生じた。個々の虚血実験からの非処置対照培養における細胞死は統計学的に異ならなかった(P=0.70)ので、虚血対照を単一群に併合した(図2:「対照」)(n=113)。虚血前、虚血中及び虚血後の300μMのL−Arg3,4中の培養のインキュベーションは、神経変性(図2:「PDP」)を23±4%に有意に低減した(39%保護、P<0.01、n=34)。
結果を図2〜7に示す。
(i)虚血細胞死に及ぼすL−Arg3,4の作用:
1時間虚血して、PI染色により確定した場合、約38±2%の海馬切片培養中の錐体細胞層の再現可能神経変性を生じた。個々の虚血実験からの非処置対照培養における細胞死は統計学的に異ならなかった(P=0.70)ので、虚血対照を単一群に併合した(図2:「対照」)(n=113)。虚血前、虚血中及び虚血後の300μMのL−Arg3,4中の培養のインキュベーションは、神経変性(図2:「PDP」)を23±4%に有意に低減した(39%保護、P<0.01、n=34)。
(ii)投与が遅延された場合の虚血細胞死に及ぼすL−Arg3,4の作用:
損傷後の有効時間ウインドウを確定するために、虚血の完了後、そして損傷後0、10、30及び60分で適用されるまで、L−Arg3,4の投与を遅延した。300μMのL−Arg3,4の遅延投与(application)は、損傷後0、10及び60分での対照(図2)と比較して、細胞死を有意に低減し、ダメージをそれぞれ23±3%(40%保護、P<0.01、n=36)、15±2%(59%保護、P<0.01、n=24)及び26±3%(30%保護、P<0.05、n=31)に低減した。ダメージは損傷後30分で28±4%に低減されたが、しかし26%保護は統計学的有意に達しなかった(P<0.08、n=25)。
損傷後の有効時間ウインドウを確定するために、虚血の完了後、そして損傷後0、10、30及び60分で適用されるまで、L−Arg3,4の投与を遅延した。300μMのL−Arg3,4の遅延投与(application)は、損傷後0、10及び60分での対照(図2)と比較して、細胞死を有意に低減し、ダメージをそれぞれ23±3%(40%保護、P<0.01、n=36)、15±2%(59%保護、P<0.01、n=24)及び26±3%(30%保護、P<0.05、n=31)に低減した。ダメージは損傷後30分で28±4%に低減されたが、しかし26%保護は統計学的有意に達しなかった(P<0.08、n=25)。
(iii)虚血細胞死に及ぼす種々の用量のL−Arg3,4の作用:
虚血に対する神経保護のための有効損傷後用量を、300nM〜300μMの範囲のL−Arg3,4濃度を用いて試験した。300μMが最適用量であることを示した低酸素性損傷のモデルにおける上記のデータに基づいて、300μMの用量を最初に全試験に関して選択した。別個の実験からの非処置対照は有意に異ならず(P=0.9)、34±9%の凝集ダメージを示したので、単一群に併合した(図3:「対照」)(n=47)。300nMでは、L−Arg3,4はダメージを低減しなかったが、しかしながら3、30及び300μMでは、該化合物は、非処置群と比較した場合、ダメージをそれぞれ19±5%(43%保護、P<0.06、n=14)、11±3%(67%保護、P<0.05、n=8)及び23±3%(32%保護、P<0.05、n=36)に低減した(図3)。
虚血に対する神経保護のための有効損傷後用量を、300nM〜300μMの範囲のL−Arg3,4濃度を用いて試験した。300μMが最適用量であることを示した低酸素性損傷のモデルにおける上記のデータに基づいて、300μMの用量を最初に全試験に関して選択した。別個の実験からの非処置対照は有意に異ならず(P=0.9)、34±9%の凝集ダメージを示したので、単一群に併合した(図3:「対照」)(n=47)。300nMでは、L−Arg3,4はダメージを低減しなかったが、しかしながら3、30及び300μMでは、該化合物は、非処置群と比較した場合、ダメージをそれぞれ19±5%(43%保護、P<0.06、n=14)、11±3%(67%保護、P<0.05、n=8)及び23±3%(32%保護、P<0.05、n=36)に低減した(図3)。
(iv)興奮毒性細胞死に及ぼすL−Arg3,4の作用:
300μMのL−Arg3,4の投与は、10mMのGlut(図4)により生成されたCA1細胞層における細胞死を、対照(n=23)における21±3%ダメージから処置培養における13±3%(41%保護、P<0.05、n=23)に、有意に低減したが、このことは、それがグルタミン酸受容体アンタゴニストであることを示唆する。その作用がグルタミン酸受容体亜型特異的であったか否かを確定するために、領域特異的細胞死を生じる別個の実験における10μMのNMDA、10μMのAMPA及び10μMのカイニン酸に対してL−Arg3,4を試験した。300μMのL−Arg3,4の投与は、10μMのNMDA(図4)により生成されたCA1における細胞死を、対照(n=42)における25±3%ダメージから処置培養における16±2%(38%保護、P<0.05、n=43)に、又は10μMのAMPA(図4)では、対照(n=21)における41±5%ダメージから処置培養における19±4%(53%保護、P<0.01、n=22)に、有意に低減した。さらに300μMのL−Arg3,4は、10μMのカイニン酸によるCA3の細胞死(図4:「KA」)を、対照(n=21)における27±6%ダメージから処置培養における11±4%(61%保護、P<0.05、n=24)に、有意に低減した。
300μMのL−Arg3,4の投与は、10mMのGlut(図4)により生成されたCA1細胞層における細胞死を、対照(n=23)における21±3%ダメージから処置培養における13±3%(41%保護、P<0.05、n=23)に、有意に低減したが、このことは、それがグルタミン酸受容体アンタゴニストであることを示唆する。その作用がグルタミン酸受容体亜型特異的であったか否かを確定するために、領域特異的細胞死を生じる別個の実験における10μMのNMDA、10μMのAMPA及び10μMのカイニン酸に対してL−Arg3,4を試験した。300μMのL−Arg3,4の投与は、10μMのNMDA(図4)により生成されたCA1における細胞死を、対照(n=42)における25±3%ダメージから処置培養における16±2%(38%保護、P<0.05、n=43)に、又は10μMのAMPA(図4)では、対照(n=21)における41±5%ダメージから処置培養における19±4%(53%保護、P<0.01、n=22)に、有意に低減した。さらに300μMのL−Arg3,4は、10μMのカイニン酸によるCA3の細胞死(図4:「KA」)を、対照(n=21)における27±6%ダメージから処置培養における11±4%(61%保護、P<0.05、n=24)に、有意に低減した。
(v)シナプス伝達に及ぼすL−Arg3,4の作用:
300μMのL−Arg3,4の浴適用は、急性海馬切片からの誘発応答に総体的に影響を及ぼさなかった。L−Arg3,4適用前、適用中、適用後の単一切片からの個々の誘発応答は、化合物が誘発応答に及ぼす作用を有さないことを示した(図5A)。作用のこの欠如は、誘発応答を完全に遮断した10μMのDNQXの作用と対照を成した(図5B)。亜最大刺激に対する単一切片の集合スパイクは、L−Arg3,4注入にも、その洗い落しにも影響されなかった。しかしながら、同一切片において、10μMのDNQXは5分以内に全ての伝達を排除した(図5B)。L−Arg3,4の前、最中及び後の切片に関するS/R曲線は、300μMのL−Arg3,4の浴適用に影響を受けなかった(図5C)。凝集S/R曲線間の比較がなされ得るよう、S/R曲線全てをS字形関数に適合させた(表1)。各パラメーターに関して一元ANOVAにより確定した場合、パラメーターはいずれもL−Arg3,4注入により有意に影響されなかった。
300μMのL−Arg3,4の浴適用は、急性海馬切片からの誘発応答に総体的に影響を及ぼさなかった。L−Arg3,4適用前、適用中、適用後の単一切片からの個々の誘発応答は、化合物が誘発応答に及ぼす作用を有さないことを示した(図5A)。作用のこの欠如は、誘発応答を完全に遮断した10μMのDNQXの作用と対照を成した(図5B)。亜最大刺激に対する単一切片の集合スパイクは、L−Arg3,4注入にも、その洗い落しにも影響されなかった。しかしながら、同一切片において、10μMのDNQXは5分以内に全ての伝達を排除した(図5B)。L−Arg3,4の前、最中及び後の切片に関するS/R曲線は、300μMのL−Arg3,4の浴適用に影響を受けなかった(図5C)。凝集S/R曲線間の比較がなされ得るよう、S/R曲線全てをS字形関数に適合させた(表1)。各パラメーターに関して一元ANOVAにより確定した場合、パラメーターはいずれもL−Arg3,4注入により有意に影響されなかった。
(vi)フリーラジカル媒介性細胞死に及ぼすL−Arg3,4の作用:
300μMのL−Arg3,4の投与は、100μMのデュロキノン中での3時間インキュベーションにより引き起こされるCA1錐体細胞層における細胞死を有意に低減した(図6)が、このことは、それがフリーラジカルを失活していることを示す。損傷は、非処置対照(n=21)における40±5%から処置培養における21±5%(46%保護、P<0.05、n=21)に低減された。
フリーラジカル媒介性ダメージを遮断するほかに、L−Arg3,4が、AMPAによるスーパーオキシドラジカルの産生を有意に低減することも本発明者らは実証したが、このことは、当該化合物がフリーラジカル産生に及ぼす直接的作用を有することを暗示する。
300μMのL−Arg3,4の投与は、100μMのデュロキノン中での3時間インキュベーションにより引き起こされるCA1錐体細胞層における細胞死を有意に低減した(図6)が、このことは、それがフリーラジカルを失活していることを示す。損傷は、非処置対照(n=21)における40±5%から処置培養における21±5%(46%保護、P<0.05、n=21)に低減された。
フリーラジカル媒介性ダメージを遮断するほかに、L−Arg3,4が、AMPAによるスーパーオキシドラジカルの産生を有意に低減することも本発明者らは実証したが、このことは、当該化合物がフリーラジカル産生に及ぼす直接的作用を有することを暗示する。
(vii)スーパーオキシド産生に及ぼすL−Arg3,4の作用:
Bindokas et al., (1996), Carriedo et al. (1998)で記載されたように、HEtを用いて蛍光的に、スーパーオキシドの産生を確実に測定した。AMPA刺激実験において、ベースラインスーパーオキシド産生は、2.06±1.60AU分−1(n=16)であると測定され、300μMのL−Arg3,4により影響を受けなかった(2.55±2.02AU分−1)(P>0.6、データは示されていない)。10μMのAMPAによるグルタミン酸受容体の刺激は、スーパーオキシド産生速度を約5倍の10.65±3.70AU分−1(n=18、P<0.001、図7)に有意に増大した。10μMのAMPAの継続的存在下での、300μMのL−Arg3,4のその後の添加は、AMPA単独を用いた場合の速度と比較してスーパーオキシド産生速度を約半分の5.07±1.94AU分−1に有意に低減した(n=4、P<0.01)が、しかしこの速度はベースラインからは依然として有意に上であった(P<0.01)。
Bindokas et al., (1996), Carriedo et al. (1998)で記載されたように、HEtを用いて蛍光的に、スーパーオキシドの産生を確実に測定した。AMPA刺激実験において、ベースラインスーパーオキシド産生は、2.06±1.60AU分−1(n=16)であると測定され、300μMのL−Arg3,4により影響を受けなかった(2.55±2.02AU分−1)(P>0.6、データは示されていない)。10μMのAMPAによるグルタミン酸受容体の刺激は、スーパーオキシド産生速度を約5倍の10.65±3.70AU分−1(n=18、P<0.001、図7)に有意に増大した。10μMのAMPAの継続的存在下での、300μMのL−Arg3,4のその後の添加は、AMPA単独を用いた場合の速度と比較してスーパーオキシド産生速度を約半分の5.07±1.94AU分−1に有意に低減した(n=4、P<0.01)が、しかしこの速度はベースラインからは依然として有意に上であった(P<0.01)。
結果の考察(実施例2):
器官型海馬切片培養モデルは、それらが多数の化合物の迅速スクリーニングを可能にするため、新規の薬剤の検索のための理想的調製物である。これらの培養調製物は、損傷パラダイム及び重症度に応じてCA1又はCA3錐体細胞層の神経変性遅延及び選択的脆弱性を含めた生体内モデルとのいくつかの重要な類似性を保持する他の生体外系を上回る付加的利点を保有する。
器官型海馬切片培養モデルは、それらが多数の化合物の迅速スクリーニングを可能にするため、新規の薬剤の検索のための理想的調製物である。これらの培養調製物は、損傷パラダイム及び重症度に応じてCA1又はCA3錐体細胞層の神経変性遅延及び選択的脆弱性を含めた生体内モデルとのいくつかの重要な類似性を保持する他の生体外系を上回る付加的利点を保有する。
本発明者らは低酸素症のモデルを用いて得られた従来の結果を、虚血のより重症な生体外損傷パラダイム(酸素グルコース奪取)に拡大して、虚血の1時間後にL−Arg3,4がCA1細胞損失を有意に防止することを示した(図2)。L−Arg3,4に関する利用可能な療法ウインドウを確定するために、虚血後60分まで投与を遅延したが、意外にも、それは依然として神経保護性であった。この療法ウインドウは、投与が興奮毒性のモデルにおいて30分間遅延される場合に有効性を損失するMK−801、D−APV又はデキストロメトルファンに関する長さの2倍を上回る(Hartley & Choi, (1989), J Pharmacol. Exp. Ther., 250, 752-758)が、このことは、L−Arg3,4の作用メカニズムがNMDA受容体のレベルであるとは思われないことを示唆する。
虚血の病理生理学的後遺症においてグルタミン酸塩が関与することが十分に確立されていると仮定して、L−Arg3,4がEAA媒介性細胞死に対して神経保護的であるか否かを、本発明者らは試験した。L−Arg3,4は、グルタミン酸塩、NMDA、AMPA及びカイニン酸毒性による細胞死を有意に防止した。
スペルミジンとのその構造的類似性を考慮すると(図1(i))、L−Arg3,4はNMDA受容体のポリアミン部位で作用し得る。L−Arg3,4(図1(ii))は、本発明者らの研究においてはNMAD媒介性神経毒性を悪化せず、従っておそらくはNMDA受容体上のポリアミン部位と相互作用しないため、NMDA受容体活性化を助長しない。
本発明者らの実験において、L−Arg3,4は、急性海馬切片における誘発電場応答を測定することにより確定した場合、いかなる点でもシナプス伝達に影響を及ぼさなかった(図5)が、このことは、それが電圧感受性カルシウムチャンネル(VSCC)と相互作用しないことを再断言する。この作用の欠如は、曝露10分以内に全てのシナプス伝達を無効にした10μMのDNQXの作用と鮮明に対照を成すものであったが、このことは、L−Arg3,4が非NMDA受容体により媒介される伝達を変更しないことを示す。
NMDA及び非NMDA受容体アゴニストの両方による虚血性及び興奮毒性細胞死を防止するその能力と組合せた電気生理学的作用のその欠如は、L−Arg3,4が受容体及び/又はチャンネル活性化の下流で作用することを示唆する。その非常に長い療法ウインドウは、特にNMDAアンタゴニストが興奮毒性のモデルにおいて30分未満という非常に短い療法ウインドウを有する(Hartley & Choi, (1989), J Pharmacol. Exp. Ther., 250, 752-758)ため、細胞死のこれらのモデルに共通する病理学的後遺症のつながりを標的化し得ることも示唆する。
L−Arg3,4により提供される保護がROSと反応するその能力によるという仮説を調べるために、ミトコンドリア電子運搬鎖の崩壊によりスーパーオキシドを特異的に生成する100μMのデュロキノン中でのインキュベーションにより、培養を損傷させた(Wilde et al., (1997), J. Neurochem., 69, 883-886)。意外にも、L−Arg3,4はフリーラジカル媒介性損傷に対して有意に保護したが、このことは、それがROSを失活し得ることを示唆する(図6)。
要するに、生体外虚血モデルにおける細胞死を防止するL−Arg3,4の作用の神経保護メカニズムを、本発明者らは試験した。意外にも、虚血後のL−Arg3,4の投与遅延(60分まで)も、神経保護性であった。生体外でのこの非常に長い療法ウインドウは、損傷後15分という早期に効力を失うNMDAアンタゴニスト、例えばMK−801と対照を成す(Hartley & Choi, (1989), J Pharmacol. Exp. Ther., 250, 752-758)。当該化合物は、グルタミン酸塩による細胞死を防止したが、しかしそれはNMDA、AMPA及びカイニン酸塩による細胞死も防止したので、受容体亜型特異的ではなかった。当該化合物はシナプス伝達を抑制せず、従って、構造的に類似の化合物sFTX−3.3とは異なり、グルタミン酸受容体又はVSCCを直接的に拮抗するとは思われなかった(図1(iii))。L−Arg3,4は、スーパーオキシド媒介性細胞死も防止した。それはシナプス伝達に作用しなかったため、L−Arg3,4は従来の実験的治療用化合物より少ない有害副作用を生じ得る。
Claims (28)
- 慢性神経変性疾患又は症状を治療する薬剤の製造のための一般式(I):
R1及びR2は、互いに同一であるか又は異なり、そして各々が水素原子又は式R、RCO−、ROCO−若しくはRNHCO−基(ここで、Rは低級アルキル基又はアリール基を表し、前記アルキル又はアリール基は、1以上の下記で定義される置換基αにより任意に置換される)を表し、
R3は、水素原子又は低級アルキル基若しくはアリール基を表し、前記アルキル若しくはアリール基は、1以上の下記で定義される置換基αにより任意に置換され、
R4、R5、R6、R7、R8及びR9は、同一であるか又は異なってよく、そして各々が水素原子又は低級アルキル基を表し、
星印により示されるキラル炭素原子は、L配置であり、
Zは、芳香族アミノ酸残基であり、
置換基αは、ハロゲン原子、アミノ基、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、シアノ基、ヒドロキシ基、アルキル基(置換基がアルキルである場合を除く)、アリール基、カルバモイル基、アルキルカルバモイル基、ジアルキルカルバモイル基及びカルボキシ基並びにそれらのエステルから選択され、
a=3又は4であり、
b=3又は4であるが、但しa+b≦7であり、
cは、1〜5の整数であり、
dは、0又は1である)
を有する化合物及びその薬学的に許容可能な塩の使用。 - 前記慢性神経変性疾患又は症状が、アルツハイマー病、パーキンソン病、ハンチントン舞踏病、多発性硬化症及び筋萎縮性側索硬化症から選択される請求項1に記載の使用。
- 前記化合物が、一般式(II):
星印により示されるキラル炭素原子は、L配置であり、
Zは、式(II)において左から右に配向される芳香族α−アミノ酸残基−NH−CH(R10)−CO−(ここで、α−アミノ酸はフェニルアラニン、チロシン、トリプトファン及びフェニルグリシンから選択され、それによりR10は対応的に−CH2Ph、−CH2PhOH、CH2−3−インドール又はPhを表す)であり、
R1は、水素原子、或いはCH2Ph、−C(O)OCH2Ph及びC(O)CH3から選択される基を表し、
a=3又は4であり、
b=3又は4であるが、但しa+b≦7であり、
cは、1〜4の整数であり、
dは、0又は1である)
を有するもの及びその薬学的に許容可能な塩である請求項1又は2に記載の使用。 - a+b=7である請求項1〜3のいずれか一項に記載の使用。
- a=3及びb=4である請求項4に記載の使用。
- c=3又は4である請求項1〜5のいずれか一項に記載の使用。
- d=0である請求項1〜6のいずれか一項に記載の使用。
- QがNH2C(NH)NH−及びNH2C(O)NH−から選択される基を表す請求項1〜7のいずれか一項に記載の使用。
- R1が水素原子又は−CH2Ph及び−C(O)OCH2Phから選択される基を表す請求項1〜8のいずれか一項に記載の使用。
- 哺乳類における慢性神経変性疾患又は症状の治療方法であって、請求項1〜18のいずれか一項に定義されるような化合物の有効量を、前記疾患又は症状の発現前又は後に、前記哺乳類に投与することを含む方法。
- 前記化合物が0.3〜300μMの範囲の投与量を提供するのに有効な量で使用されるか又は投与される請求項1〜19のいずれか一項に記載の使用又は方法。
- 前記化合物が3〜300μMの範囲の投与量を提供するのに有効な量で使用されるか又は投与される請求項19に記載の使用又は方法。
- 慢性関節リウマチ及び炎症性腸疾患のような慢性炎症性疾患、並びにアテローム硬化症のような慢性動脈障害を治療する薬剤の製造のための請求項1〜18のいずれか一項に記載の化合物の使用。
- スーパーオキシド産生に起因するダメージ又は疾患を治療するか又はそれから保護する薬剤の製造のための請求項1〜18のいずれか一項に記載の化合物の使用。
- ペルオキシ亜硝酸産生に起因するダメージ又は疾患を治療するか又はそれから保護する薬剤の製造のための請求項1〜18のいずれか一項に記載の化合物の使用。
- 哺乳類における慢性関節リウマチ及び炎症性腸疾患のような慢性炎症性疾患並びにアテローム硬化症のような慢性動脈障害の治療方法であって、請求項1〜18のいずれか一項に定義されるような化合物の有効量を、前記疾患又は障害の発現前又は後に、前記哺乳類に投与することを含む方法。
- 哺乳類におけるスーパーオキシド産生に起因するダメージ又は疾患を治療するか又はそれから保護するための方法であって、請求項1〜18のいずれか一項に定義されるような化合物の有効量を、前記疾患又は障害の発現前又は後に、前記哺乳類に投与することを含む方法。
- 哺乳類におけるペルオキシ亜硝酸産生に起因するダメージ又は疾患を治療するか又はそれから保護するための方法であって、請求項1〜18のいずれか一項に定義されるような化合物の有効量を、前記疾患又は障害の発現前又は後に、前記哺乳類に投与することを含む方法。
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