JP2013542998A - 安全な化学的ミトコンドリア脱共役剤を用いたii型糖尿病及び糖尿病関連疾患の治療 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、米国特許法第119(e)条の下、米国仮特許出願シリアル番号第61/414,030号(2010年11月16日出願)(全体として参照により本明細書に組み込まれる)に対する優先権を主張する。
本発明は、ミトコンドリアの脱共役を介して、II型糖尿病、並びに関連障害及び合併症を治療及び/又は予防するための、化合物、組成物、及び新規方法に関する。
本明細書に記載の発明は、全体又は一部、米国立衛生研究所からの助成金(助成金番号1R01CA116088及び1R01AG030081)によりサポートされた。アメリカ合衆国政府は、本発明においてある種の権利を有する。
II型糖尿病は、血漿グルコース濃度の上昇、及び末梢組織のインスリン抵抗性により特徴付けられる成人発症代謝疾患である。II型糖尿病は、アメリカ合衆国単独でも約2000万人を苦しめている。II型糖尿病患者における高血糖状態が、集中的に薬物コントロールされないと、重篤かつ時に致命的な合併症(例えば、心血管疾患、心臓発作、腎不全、胃腸疾患、壊疽、及び失明)が、患者において急に発症し得る。肥満は、II型糖尿病の発症リスクを増加するが、II型糖尿病を引き起こすのに十分ではなく、また、II型糖尿病の発症に必要ではない。肥満個体の大部分は糖尿病を発症しておらず、かつII型糖尿病患者は必ずしも肥満とは限らない。II型糖尿病調査における最近の研究により、II型糖尿病を引き起こすのは肥満自体ではないことが示された。むしろ、インスリン抵抗性、及びそれ故II型糖尿病の発症の原因となるのは、肝臓及び骨格筋における脂質の異常蓄積である(Samuel V.T., et al., Lancet, 2010, 375:2267-77)。
本発明は、II型糖尿病及び肥満を治療及び予防するための組成物及び方法を提供することにより、糖尿病療法を改善するよう設計されている。本発明は、現在の治療方法の副作用及び欠点のない、化合物2’,5−ジクロロ−4’−ニトロサリチルアニリド及び関連化合物(血漿グルコース濃度を有効に低減し、インスリン感受性を増加し、そして細胞のエネルギー効率を低減するためにミトコンドリア脱共役活性を有する)を使用することによる、血液グルコースコントロールの新規臨床手段を提供する。
(式中、
R1及びR11は、それぞれ独立して、水素(H)、又はインビボで加水分解されて、水素となる保護基であり;
R2〜R10は、水素、ハロゲン、−CN、−NO2、−NRaRb、C1−C6アルキル、C1−C6アルケニル、C1−C6アルキニル、C1−C6ハロアルキル、−OR20、−C(O)R21、及び−OC(O)R22からそれぞれ独立して選択され(式中、R20、R21、及びR22は、それぞれ独立して水素、C1−C6アルキル、又はC1−C6アルケニルであり、かつそれぞれのアルキル、アルケニル、アルキニル、又はハロアルキルは、ハロゲン、ヒドロキシル、C1−C4アルコキシ、−CN、−NH2、−NO2、及びオキソ(=O)から独立して選択される1個、2個、又は3個の置換基で場合により置換されている);
Ra及びRbは、それぞれ独立して水素又はC1−C6アルキルであり;
ここで、R2〜R5の少なくとも1つは、水素ではなく、R6〜R10の少なくとも1つは、水素ではない)
の化合物、又はその医薬的に許容される塩、溶媒和物、又はプロドラッグを含む。
(式中、
R1及びR11は、それぞれ独立して、水素(H)、又はインビボで加水分解されて水素となる保護基であり;
R2〜R5は、独立して、少なくとも1つは、−OH、ハロゲン、−CN、−NO2、−CH(CH3)2、−C(CH3)3、及びトリハロ−メチルからなる群より選択され;残りは、−H、C1−6アルキル、C1−6アルケニル、C1−6アルキニル、C1−6アルコキシ、C1−6ハロアルキル、ヒドロキシC1−6アルキル、ヘテロアリール、及びフェニルから選択され(ここで、ヘテロアリール又はフェニルは、Cl、Br、F、CF3、及びメトキシから独立して選択される1〜5個の置換基で場合により置換されている);
R6〜R10は、独立して、少なくとも1つは、−OH、ハロゲン、−CN、−NO2、−CH(CH3)2、−C(CH3)3、及びトリハロ−メチルからなる群より選択され;残りは、−H、C1−6アルキル、C1−6アルケニル、C1−6アルキニル、C1−6アルコキシ、C1−6ハロアルキル、ヒドロキシC1−6アルキル、ヘテロアリール、及びフェニルから選択され(ここで、ヘテロアリール又はフェニルは、Cl、Br、F、CF3、及びメトキシから独立して選択される1〜5個の置換基で場合により置換されている)
の化合物、又はその医薬的に許容される塩、溶媒和物、又はプロドラッグを提供する。
本発明は、II型糖尿病、及び糖尿病関連障害及び合併症の症状を治療、予防、及び軽減する新規方法に関する。2−ヒドロキシ−安息香酸アニリド化合物及び誘導体のファミリーは、血漿グルコース濃度及び細胞のエネルギー効率を低減することによる、血液グルコース及び体重のコントロールの手段として投与することができる。
(式中:
R1及びR11は、それぞれ独立して、水素(H)、又はインビボで加水分解されて、水素となる保護基であり;
R2〜R10は、水素、ハロゲン、−CN、−NO2、−NRaRb、C1−C6アルキル、C1−C6アルケニル、C1−C6アルキニル、C1−C6ハロアルキル、−OR20、−C(O)R21、及び−OC(O)R22からそれぞれ独立して選択され(式中、R20、R21、及びR22は、それぞれ独立して水素、C1−C6アルキル、又はC1−C6アルケニルであり、かつそれぞれのアルキル、アルケニル、アルキニル、又はハロアルキルは、ハロゲン、ヒドロキシル、C1−C4アルコキシ、−CN、−NH2、−NO2、及びオキソ(=O)から独立して選択される1個、2個、又は3個の置換基で場合により置換されている);
Ra及びRbは、それぞれ独立して水素又はC1−C6アルキルであり;
ここで、R2〜R5の少なくとも1つは、水素ではなく、R6〜R10の少なくとも1つは、水素ではない)
の2−ヒドロキシ−安息香酸アニリド化合物、又はその医薬的に許容される塩、溶媒和物、又はプロドラッグである。
(式中:
R12は、水素、−OR15、−NRaRb、C1−C20アルキル、C2−C20アルケニル、C6−C10アリール、又は5〜10員のヘテロアリールであり;
R14は、−OR15、−NRaRb、C1−C20アルキル、C2−C20アルケニル、C6−C10アリール、又は5〜10員のヘテロアリールであり;
それぞれの存在のR13及びR15は、独立して水素、C1−C6アルキル、C6−C10アリール、又はベンジルであり;
Ra及びRbは、それぞれ独立して水素又はC1−C6アルキルであり、
ここで、任意のアルキル又はアルケニルは、ヒドロキシル、ハロ、C1−4アルコキシ、及び−CO2R16から独立して選択される1個、2個、又は3個の置換基により場合により置換されており;
ここで、ベンジルの任意のアリール、ヘテロアリール、及びフェニル部分は、C1−4アルキル、ヒドロキシル、ハロ、C1−4アルコキシ、及び−CO2R16から独立して選択される1〜5個の置換基により場合により置換されている;
R16は、水素又はC1−C6アルキルである)
の2−ヒドロキシ−安息香酸アニリド化合物である。
(式中:
R11は、水素であり;
R1は、水素又は−C(O)R12であり、ここで:
R12は、水素、−OR15、−NRaRb、C1−C8アルキル、C2−C8アルケニル、又はフェニルであり;
R15は、水素又はC1−C6アルキルであり;
Ra及びRbは、それぞれ独立して水素又はC1−C6アルキルである)
の2−ヒドロキシ−安息香酸アニリド化合物である。
(式中、mは、0、1、2、3、4、又は5であり;
nは、1〜200の整数であり;
各存在のRxは、独立して、水素又はC1−C8アルキルであり;
各存在のRyは、独立して、C1−C4アルキル、ハロゲン、ヒドロキシル、C1−C4アルコキシ、−NO2、−CN、又は−CO2Rxである)
から選択されるアシル基である)
の2−ヒドロキシ−安息香酸アニリド化合物である。
(式中、
R1及びR11は、それぞれ独立して、水素(H)、又はインビボで加水分解されて、水素となる保護基であり;
R2〜R5は、独立して、少なくとも1つは、−OH、ハロゲン、−CN、−NO2、−CH(CH3)2、−C(CH3)3、及びトリハロ−メチルからなる群より選択され;残りは、−H、C1−6アルキル、C1−6アルケニル、C1−6アルキニル、C1−6アルコキシ、C1−6ハロアルキル、ヒドロキシC1−6アルキル、ヘテロアリール、及びフェニルから選択され、(ここで、ヘテロアリール又はフェニルは、Cl、Br、F、CF3、及びメトキシから独立して選択される1〜5個の置換基で場合により置換されている);
R6〜R10は、独立して、少なくとも1つは、−OH、ハロゲン、−CN、−NO2、−CH(CH3)2、−C(CH3)3、及びトリハロ−メチルからなる群より選択され;残りは、−H、C1−6アルキル、C1−6アルケニル、C1−6アルキニル、C1−6アルコキシ、C1−6ハロアルキル、ヒドロキシC1−6アルキル、ヘテロアリール、及びフェニルから選択され(ここで、ヘテロアリール又はフェニルは、Cl、Br、F、CF3、及びメトキシから独立して選択される1〜5個の置換基で場合により置換されている)
の化合物、又はその医薬的に許容される塩、溶媒和物、又はプロドラッグを提供する。
(式中、mは、0、1、2、3、4、又は5であり;
nは、1〜200の整数であり;
各存在のRxは、独立して、水素又はC1−C8アルキルであり;
各存在のRyは、独立して、C1−C4アルキル、ハロゲン、ヒドロキシル、C1−C4アルコキシ、−NO2、−CN、又は−CO2Rxである)
からなる群より独立して選択されるアシル基である。1つの具体的な実施態様において、Rxは水素であり;別の具体的な実施態様において、mは0であり;なお別の具体的な実施態様において、Ryは、−OHであり、mは3である。それ故、クエン酸、コハク酸、フマル酸、シュウ酸、没食子酸、安息香酸のアシル基が、保護基として包含される。
R1及びR11は、それぞれ独立して、水素(H)、又はインビボで加水分解されて、水素となり得る保護基であり;
R2〜R5は、独立して、少なくとも1つは、−OH、ハロゲン、−CN、−NO2、−CH(CH3)2、−C(CH3)3、及びトリハロ−メチルからなる群より選択され;残りは、−H、C1−6アルキル、C1−6アルケニル、C1−6アルキニル、C1−6アルコキシ、C1−6ハロアルキル、ヒドロキシC1−6アルキル、ヘテロアリール、及びフェニルから選択され(ここで、ヘテロアリール又はフェニルは、Cl、Br、F、CF3、及びメトキシから独立して選択される1〜5個の置換基で場合により置換されている);
R6〜R10は、独立して、少なくとも1つは、−OH、ハロゲン、−CN、−NO2、−CH(CH3)2、−C(CH3)3、及びトリハロ−メチルからなる群より選択され;残りは、−H、C1−6アルキル、C1−6アルケニル、C1−6アルキニル、C1−6アルコキシ、C1−6ハロアルキル、ヒドロキシC1−6アルキル、ヘテロアリール、及びフェニルから選択され(ここで、ヘテロアリール又はフェニルは、Cl、Br、F、CF3、及びメトキシから独立して選択される1〜5個の置換基で場合により置換されている))
の化合物、又はその医薬的に許容される塩、溶媒和物、又はプロドラッグを含む、II型糖尿病、肥満、関連障害及び合併症の治療又は予防用組成物を提供する。
本明細書で用いられる用語「アルキル」は、所定数の炭素原子を有する、分岐と直鎖両方の飽和脂肪族炭化水素基を含むことが意図されている。例えば、「C1−C10アルキル」又は「C1−10アルキル」(又はアルキレン)は、C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9、及びC10アルキル基を含むことが意図されている。さらに、例えば、「C1−C6アルキル」又は「C1−6アルキル」は、1〜6個の炭素原子を有するアルキルを指す。アルキル基は、非置換であるか、又は別の化学基により置換されている少なくとも1個の水素で置換されることができる。アルキル基の例は、メチル(Me)、エチル(Et)、プロピル(例えば、n−プロピル及びイソプロピル)、ブチル(例えば、n−ブチル、イソブチル、t−ブチル)、及びペンチル(例えば、n−ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル)を含むが、これらに限定されない。
a)Design of Prodrugs, edited by H. Bundgaard (Elsevier, 1985), and Methods in Enzymology, Vol. 112, at pp. 309-396, edited by K. Widder et al. (Academic Press, 1985);
b)A Textbook of Drug Design and Development, edited by Krosgaard-Larsen and H. Bundgaard, Chapter 5, "Design and Application of Prodrugs," by H. Bundgaard, at pp. 113−191 (1991)。
本発明を、次の非限定的な実施例により、より十分に記載する。これらの実施例の修飾は、当業者にとって明らかであろう。
マウス及び治療
5週齢のdb/dbマウス及びC57/Bl6マウスを、Jackson Laboratoryから購入し、動物施設UMDNJ−RWJMSにて飼育した。6週齢で開始し、db/dbマウスに、正常AIN−93M(Research Diet)、又は1500ppm CSAAを含有するAIN−93M食餌のいずれかを与えた。C57/Bl6マウスについては、5週齢で、マウスに、高脂肪食餌(60%脂肪カロリー, Research Diet)、又は1500ppm CSAAを含有する高脂肪食餌のいずれかを与えた。急性I.P.注射のため、マウスを5時間飢餓状態にし、CSAA又は亜硫酸塩結合CSAA(Provid Inc.による注文合成)を、食塩水又は10% DMSO含有食塩水に溶解した。総容量100μlの溶液(CSAA又はその誘導体100μgと併用又は併用なし)を、各マウスに注射した。食餌摂取実験のため、1組のマウスを、食餌及び水に自由にアクセスできる代謝ケージ(Nalgene)に個々に飼育した。食餌のカップ及びカップへの通路に散乱した食餌を毎日計測し、食餌摂取量を決定した。マウス組織研究のため、マウスを断頭により屠殺し、興味のある組織を得た。
血液グルコースを、OneTouch UltraSmart血液グルコースモニタリングシステム(Lifescan)を用いて測定し、インスリンレベルを、超高感度マウスインスリンELISAキット(Crystal Chem Inc.)により、製造元の指示に従い測定した。
耐糖能試験のため、マウスを一晩絶食状態にし、20%グルコースを、用量2g/kg体重でI.P.注射した。グルコース測定のため、0、15、30、60、90、及び120分の時点で、血液を尾から採取した。インスリン抵抗性試験のため、マウスを5時間絶食状態にし、0.75U/kg体重の組み換えヒトインスリン(Eli Lilly)をI.P.注射した。グルコース測定のため、0、15、30、60、90、及び120分の時点で、血液を尾から採取した。
免疫ブロットアッセイを、標準的プロトコールに従い行った。抗体の供給源は:AMPK抗体(Cell Signaling Technology)、Thr−172−リン酸化AMPK抗体(Cell Signaling Technology)、Ran抗体(C-20, Santa Cruz)であった。
マウスを3時間絶食状態にし、続いて、用量100μg/マウスでI.P.注射を介して、食塩水又はCSAA含有食塩水で治療した。1.5時間後、3H−2−デオキシグルコース(0.5μCi/g体重)をI.P.経路を介して注射した。30分後、マウスを麻酔薬で治療し、PBSで灌流した。次に、マウスを屠殺し、3H−2−デオキシグルコース蓄積の測定(組織量に対して正規化)のため、組織を抽出した。
単離ミトコンドリアを用いたミトコンドリア脱共役アッセイのため、マウスの肝臓からミトコンドリアを単離した。ミトコンドリア基質並びに種々の阻害剤の存在下、Oxygraph System(Hansatech Instrument, Norfolk, UK)を用いて、酸素消費量について、容量0.9mlの呼吸バッファー中のミトコンドリア1.0mgを分析した。呼吸バッファーに添加した種々の化学物質の終濃度は、以下のとおりであった:コハク酸エステル,5mM;ADP,125μM;オリゴマイシン,5μg/ml;KCN,2mM。
5−クロロ−サリチル−(2−クロロ−4−ニトロ)アニリド2−アミノエタノール塩(CSAA)を用いた急性治療は、糖尿病及び前糖尿病マウスにおいて血液グルコースを効果的に低減した。CSAAの構造を図1Aに示す。血液グルコース対照に対するCSAAの効果を評価するために、糖尿病db/dbマウス、又は高脂肪食餌を10週間与えた前糖尿病C57/Bl6マウスのいずれかに、食塩水含有CSAAを注射した。図1に示すとおり、CSAAでの治療により、治療後1時間まで血液グルコース濃度が低減し、約4時間有効なままであった。血液グルコース濃度の劇的な減少を、両方のマウス系統において観察した。これは、db/dbマウスにおいて特に有意であり、対照に比べ、血液グルコースにおいて30%の低減を示した。これらの結果は、CSAAが、糖尿病及び前糖尿病マウスモデルにおいて血液グルコース濃度を低減する際に急性効果を有することを示している。
血液グルコースを低減する際のCSAAの急性効果は、組織におけるAMP活性化キナーゼ(AMPK)の活性化及びグルコース取り込みの増大と関連する。ミトコンドリアの脱共役剤は、ATP産生の効率を低減し、順に、グルコース取り込みの代償的アップレギュレーションを誘導するかもしれない。この見解を試験するため、CSAA注射後のマウスの肝臓において、リン酸化AMPKレベル(AMPKの活性を反映する)を測定した。AMPKは、ATP減少の結果として、AMP(アデノシン1リン酸)の増大に応答して、活性化された。図2Aに示すとおり、確かに、CSAAを用いた急性治療は、リン酸化AMPKのレベルを劇的に増大した。さらに、CSAAで急性治療したマウスの種々の組織におけるグルコース取り込み率を直接測定した。図2Bに示すとおり、グルコース取り込み率は、肝臓、筋肉、腎臓、及び肺において有意に増大しているが、脳又は白色脂肪組織(WAT)においては増大しなかった。総合すると、これらの結果は、血液グルコースを低減する際のCSAAの急性効果は、恐らく、エネルギー効率の低減、及び結果として生じるグルコース取り込みの代償的アップレギュレーションにおける活性により仲介されることを示している。
CSAAでの慢性経口治療は、db/db糖尿病マウスにおいて空腹時血液グルコース濃度を低減する。さらに、CSAAでの慢性経口治療が、db/db糖尿病マウスにおいて血液グルコース濃度を低減する際に有益な効果を有するかどうかを決定した。図3Aに示されるとおり、6週齢で開始し、CSAAでの2週間の経口治療(マウスにCSAAを含有する食餌を与えることによる)により、db/dbマウスの空腹時血液グルコースをほぼ正常レベルまで低減した。2群(通常の食餌又はCSAA含有食餌を与えたマウス)間の食餌の取り込み率は、有意には異ならず(図3B)、これにより、CSAAが、食欲及び食餌取り込みに影響し、これにより低血糖効果を引き起こすかもしれないという可能性が排除された。時が経つにつれ、CSAA治療マウスの空腹時血液グルコースレベルは上昇した。しかしながら、それは、非CSAA治療マウスにおけるものより、有意に低いままであった(データは示していない)。重要なことに、CSAA治療db/dbマウスの体重及び肥満症は、対照マウスと異なっておらず(データは示していない)、これにより、CSAAの抗糖尿病効果が、肥満の程度の低減を介して仲介されないことが示された。この結果により、糖尿病マウスモデルにおいて血糖コントロールの改善における長期経口CSAA治療の優れた有効性が示された。
CSAAでの長期経口治療により、高脂肪食餌誘導前糖尿病マウスにおいて、空腹時血液グルコース及びインスリン濃度が低減された。次に、高脂肪食餌誘導前糖尿病マウスにおいて、CSAAでの慢性経口治療の効果を評価した。図4に示すとおり、C57/Bl6マウスに高脂肪食餌を8週間与え、空腹時血液グルコース濃度を劇的に増大させることにより、前糖尿病状態が誘導され;一方、CSAAを含有する高脂肪食餌を与えると、空腹時血液グルコースの増大は完璧に阻止された(図4A)。より良好な血糖コントロールと一致して、CSAA治療群における空腹時インスリン濃度は、対照群のものより有意に低かった(図4B)。また、CSAAは、マウスにおいて食餌取り込みにおける効果を有しなかった(図4C)。さらに、CSAA治療マウスの体重及び肥満症は、対照マウスと異なっておらず(データは示していない)、CSAAの抗糖尿病効果が肥満の程度の低減を介して仲介されないことが、再度示された。総合すると、これらの結果により、CSAAが、高脂肪食餌により誘導される糖尿病状態を阻止する際に非常に有効であり得ることが示された。
慢性経口CSAA治療により、インスリン感受性が増大する。高脂肪食餌単独、又はCSAAと混合した高脂肪食餌のいずれかを与えたC57/Bl6マウスを、インスリン抵抗性に関して分析した。図5に示すとおり、CSAAを与えたマウスは、有意に増大したインスリン感受性を示した(耐糖能アッセイ又はインスリン抵抗性アッセイのいずれかにより測定した)。これらの結果により、長期CSAA治療が、インスリン感受性を増大し得ることが示された。この効果は、図4において観察した、空腹時グルコース及びインスリンレベルの劇的な低減の一因となり得る。
慢性経口CSAA治療により、組織AMPK活性が増大し、肝臓の脂質負荷が低減した。CSAAが空腹時グルコース濃度を低減し、インスリン感受性を改善する機序を理解するために、高脂肪食餌下のマウスにおいて、肝臓のAMPK活性化及び肝臓の脂質蓄積における慢性経口CSAA治療の効果を測定した。図6Aに示すとおり、経口CSAA治療は、肝臓においてAMPK活性を慢性的に上昇させた。さらに、経口CSAAは、肝細胞における脂質負荷を劇的に低減した(図6B)。これらの結果は、CSAAの低血糖効果が、細胞のATPレベルを低減し、従って、グルコース取り込みを増大する際の急性効果、並びに抹消器官(例えば、肝臓)における脂質蓄積を低減する(そして、インスリン感受性を増大する)際の長期効果に関与し得るとの見解と一致した。
I.P.注射を介した慢性CSAA治療により、高脂肪誘導体重増加が低減された。図2〜図6に記載のとおり、慢性経口投与を介してCSAAで治療したマウスは、有意に改善された血糖コントロールを示したが、体重及び肥満症に関して、無治療の対照マウスと異なってはいなかった。これらの結果により、これらのマウスにおけるCSAAの抗糖尿病効果が、肥満レベルを低減することにより仲介されないことが示された。CSAA治療が、肥満症に対して影響力を有し得るかどうかという別の疑問を抱いた。CSAAのバイオアベイラビリティを増大させるために、I.P.注射を介した慢性CSAA治療を行い、高脂肪食餌誘導体重増加に対するCSAAの効果を調べた。8ヶ月の24匹の正常マウスに高脂肪食餌を与えた。半数(12匹のマウス)を、I.P.経路を介して、用量100μg/マウス(PBS500μl中)にてCSAA注射で毎日治療した。他方の12匹に、毎日ビークルのみ(PBS)を注射した。体重を1週間に2回測定し、それぞれのマウスについて正味の体重増加を決定した。実験期間に渡る各群の平均体重増加をプロットした。図7Bに示すとおり、CSAAは、高脂肪食餌により誘導される体重増加を低減した。CSAAが、食欲を低減することにより、体重増加に作用する可能性を排除するために、各マウスの食餌取り込みも測定した。食餌取り込みレベルを、15〜29日目に代謝ケージを用いて毎日測定し、各群の平均一日食餌取り込みを計算した。図7Aに示すとおり、CSAA治療群は、実際に、より高い食餌取り込み率を有していた。これらの結果により、CSAA治療が、より高用量で、及び/又は異なりかつより効果的な投与経路を介して投与されたなら、肥満症に対して影響を有し得ることが示された。
CSAAは、培養哺乳動物細胞において、高ナノモル濃度でミトコンドリアの脱共役を引き起こした。CSAAの遊離塩基であるニクロスアミドは、FDAが認可した駆虫薬である。ニクロスアミドの作用機序は、腸の回虫及び他の寄生虫においてミトコンドリアを脱共役することである。ニクロスアミドは、水性溶液において極度の不溶性であり、そしてそれが、恐らく、低い全身のバイオアベイラビリティ及び優れた安全特性の一因である。CSAAの水溶解性は、ニクロスアミド遊離塩基より約30〜50倍高く、経口投与後約0.75〜2.0μM(0.25〜0.60mg/L)の最大血漿濃度を有する(Chemical Safety Information from Intergovernmental Organizations, WHO/VBC/DS/8863: WORLD HEALTH ORGANIZATION FOOD AND AGRICULTURE ORGANIZATION, 1988. http://www.inchem.org/documents/pds/pds/pest63_e.htm)。次に、培養マウス線維芽細胞を用いて、CSAAがミトコンドリア脱共役活性を示す濃度を決定した。図8Aに示すとおり、まず、マウスの肝臓から単離した哺乳動物ミトコンドリアに対してミトコンドリア脱共役活性を有することを確かめた。FoF1−ATPaseを阻害するオリゴマイシンの存在下で、CSAAは、ミトコンドリアの脱共役剤に固有の特徴である、ミトコンドリアの酸素消費を効果的になお促進した。未変性の細胞を用いて分析すると、図8Bに示すとおり、CSAAは、ミトコンドリア膜ポテンシャルを低減する際の活性を示し、これは、500nMの濃度で始まった。ミトコンドリアの完全な脱共役は、約5μMの濃度で見ることができた。さらに、ミトコンドリア膜ポテンシャルの消費におけるCSAAの効果は、迅速であり、CSAA適用の5分後の早さで観察できた(図8C)。このことは、脱共役活性が、恐らく、CSAAの直接及び1次効果であることを示唆している。総合すると、結果により、CSAAが、培養細胞において、高nM〜低μMの濃度(経口投与の際の文書化されたCSAAの血漿濃度の範囲内である)でミトコンドリアを脱共役できることが示された。
CSAAは、オリゴマイシンの併用治療あり又はなしで、細胞の酸素消費を刺激し、細胞における定常状態解析ATP濃度に作用しなかった。CSAAが、生きた細胞において低μMの濃度でミトコンドリアを脱共役することをさらに示し、図8にて観察したミトコンドリア膜ポテンシャルの低減が、ミトコンドリアの完全性の喪失に起因する可能性を排除するために、オリゴマイシンの存在又は不存下で、CSAAで治療した際の未変性の細胞の酸素消費を測定した。図9Aに示すとおり、CSAAは、細胞の酸素消費を劇的に刺激し、これにより、ミトコンドリア電子伝達鎖の機能が正常であり、CSAAにより活性化されることが示された。さらに、FoF1 ATPaseの阻害剤であるオリゴマイシンとの併用治療は、CSAA刺激酸素消費に有意に影響しなかった。このことは、CSAAが、この濃度(1μM)で生きた細胞においてミトコンドリアを脱共役する際に有効であることを直接的に示している。酸素消費により示したミトコンドリアの酸化率の劇的な増大にも関わらず、細胞のATP濃度は増大しなかった(図9B)。ATP濃度は、CSAA治療に際して有意に低減もしなかった。同様に、いくつかの代償的応答(例えば、グルコース取り込みの増大及び解糖率の上昇)は、CSAAの存在下で、比較的安定な細胞内ATP濃度に寄与し得る。
ミトコンドリアの脱共役活性に必須であるCSAAの官能基を変えることで、低血糖効果は無効になる。上記セクションで示した種々の研究により、CSAAの脱共役活性が、抗糖尿病効果を仲介していることが強く示唆されている。CSAAの低血糖効果が、ミトコンドリアの脱共役に関連することをさらに示すために、2−OH基を2−O−SO2H基に変えたCSAAの誘導体を合成した(図10A)。既に十分に確立されたとおり、ミトコンドリアの脱共役活性は、分子を非常に親油性の弱酸(プロトンをミトコンドリア内膜を横切ってシャッフルする)にするのに必須である、2−OH基を完全に必要とする(Terada, H., Environ. Health Perspect. 1990, 87:213-218)。この構造の極性亜硫酸塩基への変更は、この特性を破壊し、ミトコンドリア脱共役活性を無効にし得る。次に、CSAAの亜硫酸塩誘導体が、血液グルコースを低減する際に有効であるかを試験した。図10Bに示すとおり、2−OH官能基におけるかかる変更は、CSAAの低血糖降下を全て無効にする。この結果により、確かに、CSAAのミトコンドリアの脱共役活性は、本研究で観察した抗糖尿病効果を担っていることがさらに示された。
Claims (50)
- 対象に治療上有効量のミトコンドリア脱共役剤を投与することを含む、対象の代謝疾患又は障害の治療又は予防方法。
- ミトコンドリア脱共役剤が、2−ヒドロキシ−安息香酸アニリド化合物、ベンゾイミダゾール、N−フェニルアントラニル酸塩、フェニルヒドラゾン、サリチル酸、アシルジチオカルバジン酸塩、クマリン、及びミトコンドリア脱共役活性を有する芳香族アミン、又はその医薬的に許容される塩、溶媒和物、又はプロドラッグから選択される、請求項1記載の方法。
- 剤が、式(I):
(式中、
R1及びR11は、それぞれ独立して、水素(H)、又はインビボで加水分解されて、水素となる保護基であり;
R2〜R10は、水素、ハロゲン、−CN、−NO2、−NRaRb、C1−C6アルキル、C1−C6アルケニル、C1−C6アルキニル、C1−C6ハロアルキル、−OR20、C(O)R21、及びOC(O)R22からそれぞれ独立して選択され(ここで、R20、R21、及びR22は、それぞれ独立して水素、C1−C6アルキル、又はC1−C6アルケニルであり、かつそれぞれのアルキル、アルケニル、アルキニル、又はハロアルキルは、ハロゲン、ヒドロキシル、C1−C4アルコキシ、−CN、−NH2、−NO2、及びオキソ(=O)から独立して選択される1個、2個、又は3個の置換基で場合により置換されている);
Ra及びRbは、それぞれ独立して水素又はC1−C6アルキルであり;
ここで、R2〜R5の少なくとも1つは、水素ではなく、R6〜R10の少なくとも1つは、水素ではない)
の2−ヒドロキシ−安息香酸アニリド化合物、又はその医薬的に許容される塩、溶媒和物、又はプロドラッグである、請求項1記載の方法。 - R1及びR11が、それぞれ独立して、水素、−C(O)R12、又は−P(O)(OR13)R14であり(式中:
R12が、水素、−OR15、−NRaRb、C1−C20アルキル、C2−C20アルケニル、C6−C10アリール、又は5〜10員のヘテロアリールであり;
R14が、−OR15、−NRaRb、C1−C20アルキル、C2−C20アルケニル、C6−C10アリール、又は5〜10員のヘテロアリールであり;
それぞれの存在のR13及びR15が、独立して水素、C1−C6アルキル、C6−C10アリール、又はベンジルであり;
Ra及びRbが、それぞれ独立して、水素又はC1−C6アルキルであり、
ここで、任意のアルキル又はアルケニルが、ヒドロキシル、ハロ、C1−4アルコキシ、及び−CO2R16から独立して選択される1個、2個、又は3個の置換基により場合により置換されており;
ここで、ベンジルの任意のアリール、ヘテロアリール、及びフェニル部分が、C1−4アルキル、ヒドロキシル、ハロ、C1−4アルコキシ、及び−CO2R16から独立して選択される1〜5個の置換基により場合により置換されており;
R16が、水素又はC1−C6アルキルである、請求項3記載の方法。 - R11が、水素であり;
R1が、水素又は−C(O)R12であり、ここで:
R12が、水素、−OR15、−NRaRb、C1−C8アルキル、C2−C8アルケニル、又はフェニルであり;
R15が、水素又はC1−C6アルキルであり;
Ra及びRbが、それぞれ独立して水素又はC1−C6アルキルである、
請求項4記載の方法。 - R2〜R5が、それぞれ独立して、水素、ヒドロキシル、ハロ、C1−C4アルキル、C1−C4アルコキシ、C1−C4ハロアルキル、C1−C4ハロアルコキシ、及びC1−C6アシルオキシである、請求項3記載の方法。
- R1が、水素又はアセチルであり;R11は、水素であり;R2〜R10は、それぞれ独立して、水素、ヒドロキシル、ハロ、ニトロ、及びメチルからなる群より選択される、請求項3記載の方法。
- R1が、水素又はアセチルであり;R11が、水素であり;R2が、水素又はメチルであり;R3が、水素であり;R4が、Cl又はBrであり;R5が、水素であり;R6が、水素、−Cl、−CH3、又は−NO2であり;R7が、水素又はClであり;R8が、−H、−Cl、又は−NO2であり;R9が、H、Cl、又はBrであり;R10が、H又はClである、請求項7記載の方法。
- 化合物が、2’,5−ジクロロ−4’−ニトロサリチルアニリド、又はその医薬的に許容される塩である、請求項3記載の方法。
- 化合物が、2’,5−ジクロロ−4’−ニトロサリチルアニリド2−アミノエタノール塩(CSSA)である、請求項3記載の方法。
- 代謝疾患又は障害が、体重のコントロールに関係する、請求項2〜11のいずれか記載の方法。
- 代謝疾患又は障害が、肥満、肥満関連合併症、高血圧、心血管疾患、ネフロパシー、及び神経障害から選択される、請求項2〜11のいずれか記載の方法。
- 代謝疾患又は障害が、血漿グルコース濃度の上昇に関係する、請求項1〜11のいずれか記載の方法。
- 代謝疾患又は障害が、II型糖尿病、I型糖尿病、又は高血糖又はインスリン抵抗性を引き起こす関連疾患である、請求項1〜11のいずれか記載の方法。
- 代謝疾患又は障害が、II型糖尿病又は前II型糖尿病である、請求項1〜11のいずれか記載の方法。
- 代謝疾患又は障害がI型糖尿病である、請求項1〜11のいずれか記載の方法。
- 糖尿病関連疾患又は障害が、心血管疾患、神経変性障害、アテローム性動脈硬化症、高血圧、冠動脈心疾患、癌、アルコール性及び非アルコール性脂肪肝疾患、異常脂質血症、ネフロパシー、網膜症、神経障害、糖尿病性心不全、及び癌から選択される、請求項1〜11のいずれか記載の方法。
- 糖尿病関連疾患が神経変性疾患である、請求項1〜11のいずれか記載の方法。
- 神経変性疾患が、筋萎縮性側索硬化症、パーキンソン病、又はアルツハイマー病である、請求項19記載の方法。
- ミトコンドリア脱共役剤が、獣医用薬物として用いられて、糖尿病又は糖尿病関連疾患が治療され、対象が哺乳動物である、請求項1〜11のいずれか記載の方法。
- 対象がヒトである、請求項1〜11のいずれか記載の方法。
- ミトコンドリア脱共役剤が、第2の抗糖尿病剤と併用して投与される、請求項1〜11のいずれか記載の方法。
- ミトコンドリア脱共役剤が、第2の抗糖尿病剤の投与に先立って、併用して、又は連続して投与される、請求項23記載の方法。
- 第2の抗糖尿病剤が、インスリン、インスリン類似体、スルホニル尿素、ビグアナイド、メグリチニド、チアゾリジンジオン、αグルコシダーゼ阻害剤、GLP−1アゴニスト、DPP−4阻害剤から選択される、請求項23記載の方法。
- 第2の抗糖尿病剤がメトホルミンである、請求項23記載の方法。
- ミトコンドリア脱共役剤が、経口、静脈内、又は腹腔内投与される、請求項1〜11のいずれか記載の方法。
- 長期管理の必要な対象に、有効量の、2−ヒドロキシ−安息香酸アニリド化合物、ベンゾイミダゾール、N−フェニルアントラニル酸塩、フェニルヒドラゾン、サリチル酸、アシルジチオカルバジン酸塩、クマリン、及びミトコンドリア脱共役活性を有する芳香族アミン、又はその医薬的に許容される塩、溶媒和物、又はプロドラッグから選択されるミトコンドリア脱共役剤を投与することを含む、代謝疾患又は障害の長期疾患管理方法。
- 代謝疾患又は障害が、肥満、肥満関連合併症、又はII型糖尿病である、請求項28に記載の方法。
- II型糖尿病、又は関連疾患又は合併症の治療又は予防用医薬の製造における、ミトコンドリア脱共役剤の使用。
- 式(I):
(式中、
R1及びR11は、それぞれ独立して、水素(H)、又はインビボで加水分解されて、水素となる保護基であり;
R2〜R5は、独立して、少なくとも1つは、−OH、ハロゲン、−CN、−NO2、−CH(CH3)2、−C(CH3)3、及びトリハロ−メチルからなる群より選択され;残りは、−H、C1−6アルキル、C1−6アルケニル、C1−6アルキニル、C1−6アルコキシ、C1−6ハロアルキル、ヒドロキシC1−6アルキル、ヘテロアリール、及びフェニルから選択され(ここで、ヘテロアリール又はフェニルは、Cl、Br、F、CF3、及びメトキシから独立して選択される1〜5個の置換基で場合により置換されている);
R6〜R10は、独立して、少なくとも1つは、−OH、ハロゲン、−CN、−NO2、−CH(CH3)2、−C(CH3)3、及びトリハロ−メチルからなる群より選択され;残りは、−H、C1−6アルキル、C1−6アルケニル、C1−6アルキニル、C1−6アルコキシ、C1−6ハロアルキル、ヒドロキシC1−6アルキル、ヘテロアリール、及びフェニルから選択され(ここで、ヘテロアリール又はフェニルは、Cl、Br、F、CF3、及びメトキシから独立して選択される1〜5個の置換基で場合により置換されている))
の化合物、又はその医薬的に許容される塩、溶媒和物、又はプロドラッグ。 - R1が、水素又はアセチルであり;R11が、水素であり;R2が、水素又はメチルであり、R3が、水素であり、R4が、Cl又はBrであり、R5が、水素であり、R6が水素、−Cl、−CH3、又は−NO2であり、R7が、水素又はClであり、R8が、−H、−Cl、−NO2であり、R9が、H、Cl、又はBrであり、R10が、H又はClである、請求項31記載の化合物。
- 請求項31〜33のいずれか記載の化合物、又はその医薬的に許容される塩を含む、II型糖尿病、肥満、関連障害及び合併症の治療又は予防用組成物。
- 化合物が、2’,5−ジクロロ−4’−ニトロサリチルアニリド2−アミノエタノール塩(CSSA)である、請求項34記載の組成物。
- 医薬的に許容される担体をさらに含む、請求項34記載の組成物。
- 対象に治療上有効量の、請求項31〜33のいずれか記載のミトコンドリア脱共役剤、又は請求項34〜36のいずれか記載の組成物を投与することを含む、対象の代謝疾患又は障害の治療又は予防方法。
- 代謝疾患又は障害が、II型糖尿病、I型糖尿病、又は高血糖又はインスリン抵抗性を引き起こす関連疾患である、請求項37記載の方法。
- 代謝疾患又は障害がII型糖尿病である、請求項37記載の方法。
- 糖尿病関連疾患又は障害が、心血管疾患、神経変性障害、アテローム性動脈硬化症、高血圧、冠動脈心疾患、癌、アルコール性及び非アルコール性脂肪肝疾患、異常脂質血症、ネフロパシー、網膜症、神経障害、糖尿病性心不全、及び癌から選択される、請求項37記載の方法。
- 糖尿病関連疾患が神経変性疾患である、請求項37記載の方法。
- 神経変性疾患が、筋萎縮性側索硬化症、パーキンソン病、又はアルツハイマー病である、請求項41記載の方法。
- 対象が哺乳動物である、請求項37記載の方法。
- 対象がヒトである、請求項37記載の方法。
- ミトコンドリア脱共役剤が、第2の抗糖尿病剤と併用して投与される、請求項37記載の方法。
- ミトコンドリア脱共役剤が、第2の抗糖尿病薬剤の投与に先立って、併用して、又は連続して投与される、請求項45記載の方法。
- 第2の抗糖尿病剤が、インスリン、インスリン類似体、スルホニル尿素、ビグアナイド、メグリチニド、チアゾリジンジオン、αグルコシダーゼ阻害剤、GLP−1アゴニスト、及びDPP−4阻害剤から選択される、請求項45記載の方法。
- 第2の抗糖尿病剤がメトホルミンである、請求項45記載の方法。
- ミトコンドリア脱共役剤が、経口、静脈内、又は腹腔内投与される、請求項37記載の方法。
- 糖尿病、肥満、又は関連障害又は合併症の治療用医薬の製造における、請求項31〜33のいずれか記載の化合物のミトコンドリア脱共役剤としての使用。
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