JP2511829B2 - 抗炎症作用のある化合物および組成物 - Google Patents

抗炎症作用のある化合物および組成物

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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はポリ硫酸化多糖類の新規な金属錯体と、この
金属錯体を含む抗炎症剤組成物とに関するものである。
本発明の金属錯体は関節炎およびそれに類似の炎症状
態の治療に利用することができる。
従来の技術 関節炎およびそれに似た炎症状態は、かなりの割合の
ヒトおよびヒト以外の動物の関節を冒す衰弱性の痛みを
伴う病気である。この疾患に悩む患者が多く、この疾患
に伴う痛みの少なくとも一部を和らげ且つこの疾患を退
行させる治療法を見出すために多くの医学的努力がなさ
れてきた。
その結果、多くの化合物がこのような炎症の治療に有
効であることが見出されている。これらの化合物によっ
て得られる炎症の痛みを和らげる効果と冒された関節を
正常な機能に回復させる効果は様々である。
一定の沈痛効果を有するものとして最初に炎症性疾患
の治療に使用された化合物はサリチル酸である。残念な
ことに、この化合物は胃腸系を過度に刺激することが分
かった。そこで、サリチル酸の多くの誘導体について炎
症抑制活性が評価された結果、アスピリンが効果的で、
比較的安全な抗炎症化合物であることが確認された。
アスピリンの発見以来、アスピリンよりも効果的であ
ると主張されている他の多くの化合物が生産されてい
る。その中には、イブプロフェンを始めとすフェニル酢
酸や、さらに最近確認された化合物であるナプロクセ
ン、スリンダックが含まれる。強い炎症抑制能はコルチ
コステロイド(例えば、ハイドロコーチゾン、デキサメ
タゾン、プレドニソロン、メチルプレドニソロン、ベー
タメタゾン、パラメタゾン、トリアムシノロン)の水溶
性および非水溶性の誘導体で達成されており、これら誘
導体も広く処方されている。
しかし、従来のこれら全ての化合物および組成物は、
大抵の場合、関節痛をある程度和らげるという点で十分
な鎮痛性炎症抑制特性を示すが、関節機能の回復に関す
る効果は通常は一時的にしかすぎない。
さらに、従来のこれら化合物および組成物は多くの患
者の痛みを長期にわたって和らげるとはいえ、これら化
合物および組成物を用いて長い間治療を行うと、結合組
織、特に関節の軟骨が衰弱し機能不全になることがあ
り、実際に問題を悪化させる危険性がある。この現象の
実例はニューマン(Newman)とリング(Ling)の“Lanc
et"、7月6日号、11〜14頁、1985年;ワトソン(Watso
n)の“Rheum.Rehab."、第15巻、26〜30頁、1976年;マ
ッケンジー(Mac−Kenzie)、ホースバラ(Horsburg
h)、ゴッシュ(Ghosh)、テイラー(Taylor)の“Ann.
Rheum.Dis."、第35巻487〜417頁、1976年;バークハー
ト(Burkhardt)とゴッシュ(Ghosh)の“関節炎とリュ
ーマチに関するセミナー”(Seminarsin Arthritia and
Rheumatism)、予稿集1、第17巻、1〜34頁、1987年
に記載されている。
コルチコステロイドは重度の関節症治療用の抗炎症剤
として現在でも広く用いられているが、結合組織の成
長、修復および母材組織の生合成を阻害する危険性のあ
る最も強い阻害剤である(シルバーマン(Silbermann)
達、“Bone and Mineral"、第2巻、第87〜106頁、1987
年;リムザ(Rimza)、“AM.J.Dis.Child."、第132巻、
第806〜810頁、1978年;カナリス(Canalis)、“Endoc
rionlogy"第112巻、931〜939頁、1983年;レイノルズ
(Reynolds)、“Exp.Cell.Res."第41巻、174〜189頁。
1966年;オイカリネン(Oikarinen)、“Biochem.Pharm
acol"、第26巻、875〜879頁、1977年;シルバーマン
達、“Growth"、第47巻、77〜96頁、1983年;サアルニ
(Saarni)、“Biochem.Pharmacol"、第26巻、1961〜19
66頁、1977年、オラー(Olah)とコステンスキー(Kost
enszky)、“Acta.Biol.Acad.Sci.Hung."、第27巻、129
〜134頁、1976年を参照のこと)。
これらの薬剤を長期にわたって使用することが不適当
であるとする多数の臨床報告がコスコヴィッツ(Moskow
itz)、ハウウェル(Howell)、ゴールドベルグ(Goldb
erg)、マンキン(Mankin)、サウインダーズ(W.B.Sau
nders)達編の1984年発行の「骨関節炎、診断および管
理(Osteoarthritis,Diagnosisand Management)」の第
19章にノイシュタット(Neustadt)にまとめられてい
る。
最近では、関節炎およびその他の炎症性疾患の原因を
明らかにするための研究が多く行われており、正常な関
節機能の研究や炎症性疾患に伴う病理学的兆候を見付け
る研究が行われている。
これらの研究の結果から、ヒアルロン酸塩が動物の関
節の滑液中に存在する主要な非蛋白質成分の1つである
ことが確認されている。さらに、ヒアルロン酸塩は滑液
のレオロジー特性に非常に重要な役割を果たしているこ
とも見出されており、そのレオロジー特性はヒアルロン
酸塩の濃度と分子の寸法に依存している。ヒアルロン酸
塩は動物の体内の滑液だけでなく多くの組織に存在して
いる自然にできるグリコースアミノグリカンである。こ
の発見に基づいて、正常な関節機能におけるヒアルロン
酸塩の役割と、疾患のある関節におけるその変化とを確
認する研究が進められた。その研究結果により、疾患の
ない組織から得られたヒアルロン酸塩を疾患のある関節
に投与すると、正常な関節機能が回復され、疾患のある
関節の痛みが軽減されることがることが示唆された。
しかし、新たに投与したヒアルロン酸塩自体は炎症を
起こしている関節中の細胞の遊離ラジカルや酵素によっ
て急速に破壊され、その好ましい特性を失うので、過去
におけるこの治療法の結果は期待に反したものであっ
た。この発見は、例え正常な分子サイズの範囲のヒアル
ロン酸塩を疾患のある関節に投与したとしても、ヒアル
ロン酸塩を連続的に関節に投与するのでなければ一時的
な鎮痛効果しかないであろうことを示唆している。
本発明者は、関節炎の関節で作られる、細胞が合成す
るヒアルロン酸塩の分子サイズは、通常分泌される分子
サイズよりも小さいことをイン・ビトロで見出した。こ
のことは正常な機能をさらに回復するためには、関節中
でのヒアルロン酸塩の生成をコントロールして、生成し
たヒアルロン酸塩を正しい範囲の分子サイズにしておく
必要があるということを示唆している。このこと、すな
わち、疾患の関節中ではヒアルロン酸塩の分子サイズが
小さくなり、疾患の関節に導入したヒアルロン酸塩は急
速に破壊されて正常なサイズでなくなり、正しい分子サ
イズ範囲のヒアルロン酸塩が得られるように合成を抑制
するのが好ましということから、ヒアルロン酸塩と炎症
を起こしている細胞の関節への移行を抑制する化合物と
を組合せることにより、炎症を起こしている細胞からの
炎症媒介体、遊離ラジカル、さらには蛋白質加水分解酵
素の放出を抑制することができるということ、従って、
関節組織の一体性とヒアルロン酸塩の生合成とを維持で
きるということが分かる。
ヘパリンや、コンドロイチン、デルマタン、キチン、
デキストラン(ポリグルコース)、キシラン(ポリペン
トース)、澱粉、アミロペクチン、セルロース、アミロ
ース、アルギニル酸、ペクチン、イヌリン、ヒアルロン
酸から誘導される多糖類のポリサルフェートが種々の生
物活性を有することは確認されている。
ヘパリンは自然に生成された唯一の多糖類ポリ硫酸で
ある。最も広く研究されている活性は酸性または中性の
プロテイナーゼ(例えばヒトの顆粒球エラクターゼ、HG
E)およびリソームヒドラーゼ(例えばヒアルロニダー
ゼ)の抑制効果、抗ウイルス活性(例えば、単純疱
疹)、抗炎症活性、抗凝固活性である。特定の多糖類ポ
リ硫酸の生物活性の効果が商業的な開発に結びつくこと
もある。
アルテパロン(Arteparon:デキストラン硫酸に対応す
るルイトポルド−ヴェルク社(Luitpold GmbH)の登録
商標)はその一例で、コンドロイチンポリ硫酸のみで構
成される。この化合物は抗関節炎剤として使用されてい
る。このムコ多糖類・ポリ硫酸エステルはヘテロな半合
成グルコースアミノグリカンポリ硫酸であり、主成分
(約93%)のジサッカライドの繰り返し単位はガラクト
ースアミンにグリコシド結合したヘキスロン酸である。
アルテパロンのジサッカライドの繰り返し単位の約4個
の自由なヒドロキシル基がサルフェート基によってエス
テル化されて、イオウの含有量が約13.0重量%になって
いる。市販されている製品は分子量が約10,000ドルトン
である。
SP54(ペントサン・ポリ硫酸のナトリウム塩に対応す
るベネヒェミー社(Benechemic GmbH))の商標)は別
の例である。この化合物は抗血栓症剤、動脈硬化症抑制
剤、高脂肪血症抑制剤として広く応用されている。オー
ストラリア特許第24412/84号(サノフィ(Sanofi)社)
(これは特開昭60−63203号公報に対応する)にはこのS
P54は下記構造の半合成キシロシドポリ硫酸すなわちポ
リマー状の1,4−β−D−キシロピラノース−2,1−(4
−0−メチル−α−グルクロニル)ポリ硫酸エステルの
ナトリウム塩であることが記載されている。
(ここで、RはSO3Naまたは水素原子を表し、nは平均
分子量約6,000ドルトンで表される数である) イオウの含有量が約16%である。この特許出願には、
SP54はヘパリンよりも大きな抗血栓活性と抗凝固活性と
を有するキシランポリ硫酸であることが記載されてお
り、この化合物は1960年代初期から合成へパリノイドお
よび血栓症抑制剤として知られている。
この化合物の特性はハルセ(Halse,Th)の論文「多糖
類ポリ硫酸−酸性エステルによるフィブリノリーゼとト
ロンボリーゼの活性化(Aktivierung Der Fibrinolyse
Und Thrombolyse Durch Polysaccharidschwefel−Saure
ester)」、Arzneim.−Forsch、第12巻、574頁(1962
年)に記載されている。この化合物が抗炎症特性も有す
ることが、カルブヘン(Kalbhen,DA)が“Pharmacolog
y"、第9巻、74頁(1973年)で報告されている。
また、SP54がPMNエラスターゼとそれ以外の酵素を阻
害することは少し前から知られている。また、PMNエラ
スターゼが、関節の軟骨を含む結合組織を多く分解させ
ることも知られている。従って、研究者は、阻害のメカ
ニズムを明らかにして、炎症とリューマチを抑制する薬
のプロテイナーゼ指向の阻害剤としての機能を発見しよ
うと試みている。このような研究の一例はバイチ(Baic
i)達が“Biochem.Pharmacol."第30巻、703頁(1981
年)に報告している。この論文ではSP54 は蛋白質分解
酵素および加水分解酵素の強力な阻害剤であることを示
している。さらに、アンドリュース((Andrews)達は
“Chem.Biol.Inter−actions"、第47巻、157頁(1983
年)においてSP54 が関節の軟骨と結合組織に結合する
ことを明らかにした。
本発明者は、理論にとらわれることなく、SP54 は関
節の軟骨とそれ以外の結合組織が疾患によって分解され
ることを防止し、しかも、正常機能への修復および回復
を促進する機能を有する可能性があると考えている。
Sp54およびアルテパロン がヒトの関節炎(OA)の滑
液の繊維芽細胞内でのヒアルロン酸(HA)の生合成を促
進することは第1図のデータが示している。このデータ
から、SP54およびアルテパロン がその濃度とともにヒ
トの関節炎(OA)の滑液の繊維芽細胞内のヒアルロン酸
(HA)の生合成を促進されることがわかる。アルテパロ
ンはHAの生合成の促進硬化を有することは公知である
(フェルブルッゲン(Verbruggen)とヴェイス(Vey
s)、“Acta,Rhumatol Belg."、第1巻、75〜92頁、197
7年)。しかし、SP54がこのような効果を有することは
今まで報告されていないことに注意されたい。スミス
(Smith)およびゴッシュが最近の出版物である“Rheum
atology International"第7巻、113〜122頁、1987年に
おいて高分子量(>3.0×106ドルトン)のHAも滑液繊維
芽細胞によってノボHAの合成を促進することを示した。
この効果がアルテパロン またはSP54 を高分子量の
HA調製物に添加することにより増大することは第2図が
示している。この図から、高分子量のHAとSP54を組み合
わせて培養中の結合組織細胞に添加すると、いずれかの
物質を単独で使用した場合と比べてHAの合成量が多くな
るということが分かる。
アルテパロン またはSP54 は関節結合組織を破壊す
るプロテアーゼの強力な阻害剤である。これらの物質は
既に述べたようにヒアルロン酸塩の分解に関与するPMN
細胞のように、炎症を起こしている関節の細胞への侵入
を抑制する。このように、本発明者は、SP54とアルテパ
ロンの両方が関節のヒアルロン酸塩と関節の軟骨の正常
化を保護かつ促進し、しかも、効果的な生体機能に必要
なレオロジー特性を与える高分子量のヒアルロン酸塩と
組み合わさって作用するものと考えている。
一般に、1つの化合物の各種の生物学的活性が競合す
る場合には、その各生物学的活性の種類が科学的には興
味があるが、そのような化合物は治療の目的で使用する
薬剤としては有害である可能性が多い。例えば、関節炎
の治療では、患者は一般に毎日適切な量の薬を数箇月ま
たは数年にわたって投与されので、使用する薬は抗血液
凝固の無いもの、すなわち血栓活性、線維素溶解活性ま
たは血小板減少活性を持ち、鋭い傷や痛みに伴う出血が
起こる可能性の無いものでなければならない。
多糖類ポリ硫酸の場合には、多くの化合物が抗血栓活
性または抗凝固特性を有することが知られている。従っ
て、このような化合物は、上記のような長期の治療では
使用が特に限定される。
多糖類ポリ硫酸の生物的作用にはある程度の選択性が
あることが望ましく、この選択性が多糖類の環内の硫酸
基の置換の程度と位置を変えることによって実現され
る。また、多糖類ポリ硫酸の分子量が生物学的活性の重
要なファクターであることも知られている。
例えば、リケッツ(Ricketts)は“Bio−chem.J."、
第51巻、129〜133頁(1952年)で、デキストランポリ硫
酸の場合には高分子類縁体が低分子類縁体よりも毒性が
大きいことを報告している。また、硫酸化の程度が抗凝
固活性を決定する重要な因子であるこも見出されてい
る。さらに、ヘパリンの抗凝固活性が使用する分画の分
子量に依存することも知られている(カス(Casu,B)、
“Advance in Carbohydrate Chemistry and Biochemist
ry"第43巻、51〜134頁、1985年)。最近、“Archives I
nternationales de Pharmacodyanamie de Therapic"、
第282巻、2号、196〜208頁(1986年)に発表された論
文で、著者はSP54 の高分子類縁体(SR24751)およびS
P54 が細胞外マトリックスへの蛋白質グリカンの取込
みを改良するイン・ビトロ活性があることを示した。し
かし、SP54 の低分子量の分画(SR25491)とアルテパ
ロン 不活性である。
コーチコステロイドは獣医学および医学の両方で広く
応用されている極めて強い炎症抑制剤であるが、その弱
点は、この薬剤が結合組織の新陳代謝を抑制することで
あり、治療しようとする関節および組織にとって極めて
有害なことである。これに対して、炎症抑制用のコーチ
コステロイドと多糖類ポルイ硫であるキシランポリ硫酸
とを組み合わせて使用することにより、コーチコステロ
イドの上記抑制作用を減らすことができるということが
分かっている。
例えば、ハイドロコーチゾンを8週間、毎週関節に投
与ぢたウサギの関節からプロテオグリカン(PGs)が失
われることが知られている〔エーゲマ(Oegema)とベー
レンス(Behrens)、“Archives of Biochemistry and
Biophysics"、第206巻、277〜284頁、1981年〕。しか
し、このグルココルチコイドを本発明の多糖類ポリ硫酸
と組合わせて用いた場合には、関節の軟骨からのプロテ
オグリカンの劣化と損失が回避できることが分かってい
る。
第1表はハイドロコーチゾン(50mg)とペントサンポ
リ硫酸(5mg)とをウサギの関節中に投与した場合の結
果を、ハイドロコルチゾン(50mg)単独の場合と比較し
て示したものである。この表からわかるように、ハイド
ロコルチゾンとSP54 との組合わせにより、ヘキスロン
酸塩の損失が減少し(プロテオグリカンの含有量の測
定)、PGの抽出可能量が回復し、35Sで標識されたPGs
マトリっクスのノボ生合成(比活性)が大きくなること
がわかる。
外傷性関節炎または炎症性関節炎を患っているイヌ科
の動物に5mgのヒアルロン酸ナトリウムと、5mgのSP54と
を殺菌生理食塩水1mlに溶解させた注射液を 後膝関節
または掌関節に注入すと、投与後5日間のうちに機能の
回復が見られる。また、ウマの場合には25mgのヒアルロ
ン酸塩と25、50または100mg(注射する関節または組織
に応じる)のSP54とを2mlの殺菌生理食塩水中に溶解さ
せたものを用することができる。足を悪くしたレース用
グレーハウンドの疾患部の関節に5.0mgのペントサンポ
リ硫酸と20mgのコルチコステロイドを一度だけ注射した
だけで、優れた治療結果が得られる。筋肉投与する場合
には50mgのペントサンポリ硫酸と80mgのハイドロコーチ
ゾンまたはメチルプレドニソロンアセテートとを用い
る。
上記のナトリウム塩(SPS )以外のアルカリ金属塩
でも同様な効果を有することが当然期待されるが、本発
明者は、多糖類ポリ硫酸が特定の錯体として存在してい
る場合には、この多糖類ポリ硫酸による抗関節炎活性お
よび抗炎症活性が向上し、血液凝固機構が大幅に抑制さ
れるということを見出した。
好ましい多糖類はキシラン・ポリ硫酸であり、最も好
ましいのはSP54 であり、有効な多糖類ポリ硫酸錯体は
キシラン・ポリ硫酸の2価金属錯体である。2価金属イ
オンはCa2+、Mg2+、Cu2+またはZn2+中から選択される。
これらのうちで最も好ましいものは亜鉛錯体である。
本発明で効果的に治療可能な関節の炎症には関節炎、
腱鞘炎、滑液包炎が含まれる。効果的な治療とは病気に
伴う痛みが軽減され且つ正常な関節機能が回復するとい
うことを意味する。
本発明組成物の好ましい投与法は、適当な病理組織、
例えば関節炎の滑液空腔へ直接注入する方法である。こ
のような場合の基剤は通常殺菌生理食塩水である。しか
し、本発明の高濃度組成物を全身(筋肉内、皮下、静脈
内への局所)投与することもできる。
前記オーストラリア特許第24412/84号(サノフィ)に
開示のキシラン硫酸SP54をは、ヘパリンよりも大きな抗
血栓活性と抗凝固活性とを有する特定の分子量分画およ
び硫酸塩化度を有する。この発明者はこの発明の組成物
がリューマチ性関節炎、関節症、骨関節炎の治療に有効
であると述べているが、これらの特性は全く定量化され
ておあらず、しかも、SP54がそのような活性を持つこと
は既に知られているので、この発明の組成物が上記の治
療に有用であるという主張は驚くべきものではない。
ルカス(Lukas)達の米国特許第4465666号および欧州
特許第12115号には亜鉛イオンと、ヘパリンデキストラ
ン硫酸およびポリビニル硫酸から選択した酸性の多糖類
硫酸またはポリマーを含む組成物が開示されている。ま
た、これ以外の酸性多糖類硫酸類であるコンドロイチン
硫酸、カラギナン、ポリペントサン硫酸、デキストラン
硫酸、ポリグルコース硫酸などを使用することも開示さ
れている。さらに、薬理学上許容可能な塩であるこれら
酸性多糖類硫酸類のカリウム塩およびナトリウム塩も有
効であると記載されている。しかし、この特許には本発
明の化合物を開示しておらず、また、本発明化合物の効
果を示唆する記載はない。
発明が解決しようとする課題 従って、本発明の目的は多糖類ポリ硫酸、特にキシラ
ンポリ硫酸の新規な金属錯体と、この金属錯体を含む抗
炎症剤組成物とを提供することにある。
課題を解決するための手段 本発明は、グルコシドを介して結合したD−グルクロ
ニル側鎖を有する金属イオンで置換されたキシランポリ
硫酸の金属イオン錯体であって、1価金属イオン全体の
83〜100%がCa2+、Mg2+、Cu2+およびZn2+からなる群の
中から選択される2価金属イオンで置換されていること
を特徴とするキシランポリ硫酸の2価金属イオン錯体を
提供する。
金属イオンがCu2+またはZn2+が好ましく、キシランポ
リ硫酸が、重量平均分子量が6,000ドルトンで且つイオ
ウの含有量が約16%であるポリマー状の1,4−β−D−
キシロピラノース−2,1−(4−0−メチル−α−グル
クロニル)ポリ硫酸エステルであるのが好ましい。
作用 本発明者は、本発明の錯体中の金属が多糖類の炭水化
物環に存在する特定の硫酸エステルと酸素原子に対して
異常に強い親和性を有することに起因して、上記金属が
ポリマー鎖のコンホメーション(形態)と剛性とを変化
させて、その生物学的活性に影響を与えることを明らか
にした。
この生物学的活性は、上記錯体を本発明で説明する方
法またはそれと等価な方法で製造した場合にのみ得られ
る。
この錯体は、そのマイクロ分析と13CのNMR分析結果
から分かるように極めて明瞭に定義されている。また、
抗ウイルス活性を与える手段としてルカス達の米国特許
第4465666号および欧州特許第12115号に記載のように、
亜鉛イオンをこの多糖類ポリ硫酸と種々の割合で単に混
合しても、以下に説明する3つの実施例に示すような本
発明の金属錯体の生物学的活性を再現することはできな
い。ルカス達が作った混合物が抗ウイルス活性を有する
理由は、高分子量のポリマー、例えば分子量が8×104
〜2×106のデキストラン硫酸を用いたためと考えられ
る。これに対して、本発明では分子量が30,000以下のポ
リマーを使用する(例えば3〜10,000ドルトンのキシラ
ンポリ硫酸)。また、ルカス達が、亜鉛に対して多糖類
ポリ硫酸を非常に高い割合で用いているが、こうする
と、大抵の場合、特許で請求している純粋な化合物から
大幅にズレてしまう。
本発明により二価金属のCa2+、Mg2+、Ba2+、Cu2+およ
びZn2+の錯体は新規化合物である。これらの錯体は関節
炎およびそれに関連した炎症の治療に有効である。
本発明者は、また、二価金属とのキレート化で得る上
記の多糖類ポリ硫酸の独特な生物学的活性は、この置換
基が置換可能なサイトを100%置換したものに限定され
ないということも見出した。すなわち、二価金属で一価
イオンを重力/モルの単位で1%〜100%の範囲で置換
したものも、多糖類ポリ硫酸のコンホメーションを変化
させて、生物学的活性に影響を与えるということも見出
した。
この典型的な実例としては、キシラン硫酸塩のナトリ
ウムイオンを亜鉛イオンで8.5%、83%,100%置換した
例が挙げられる。すなわち、ペントサンポリ硫酸に亜鉛
をキレート化させた下記3つの錯体: Zn: 8.5% (DH40G) Zn: 83 % (DH40J) Zn: 100 % (DH40Y) から得られた13CのNMRのデータは、キレート化した亜
鉛の量が増加するにつれて結合が増加することを示して
いる。
このことから、錯体のコンホメーション(立体配座)
の剛性はDH40G(Znが8.5%)、DH40J(Znが83%)、DH4
0Y(Znが100%)の順番で大きくなると推論することが
できる。また、生物学的データからは、全てのNa+が亜
鉛で完全に置換されると非常に剛性の強いコンホメーシ
ョンになることは明らかである。
この結果から、この多糖類ポリ硫酸のメタロ錯体を形
成することによって、選択された金属を体内組織に移動
させる有効な手段が提供される。すなわち、ナトリウ
ム、カリウム、アンモニウムなどの水に溶かしたときに
それぞれのイオンに解離する公知のポリ硫酸化多糖類の
塩とは異なり、本発明の錯体は水性媒体または生物的媒
体中で解離しない。
13CのNMRスペクトルの分析結果から、亜鉛およびそ
れよりも小さいMg++はそのイオン半径と電子配置が異な
るため、それより大きな原子であるCa++、Cu++、Ba++
Fe++などとは全く異なるポリ硫酸多糖類鎖中のサイトを
占めることが分る。これら錯体の各々が取るコンホメー
ション(立体配置)が第3図Aと第3図Bに示してあ
る。この図から、ペントサン・ポリ硫酸錯体の場合に
は、グリコシド結合の酸素と、隣接する環の2と3′の
位置にあるイオウエステルの酸素とが効果的に亜鉛と相
互作用する位置を占めるということは明らかである。こ
れらの錯体をエネルギ的に有利にし、従って安定化させ
るような各環の間の空間にするのは、亜鉛が複数のサイ
トへと相互作用できるためである。この亜鉛錯体の生物
学的活性が他の金属との間に形成された金属錯体とは異
なるということは重要なことである(生物学的活性の項
を参照のこと)。
本発明化合物はリューマチ性関節炎、骨関節炎、それ
に関連する関節疾患の状態の治療のほか、癌や傷の回復
に特に有効である。この化合物には抗ウイルス性も期待
できる。
これらの効果は、本発明の化合物がセリンプロテイナ
ーゼ、例えばヒトの顆粒球エラスターゼ(HGE)、プラ
スミノーゲン活性化因子および腫瘍の出すエラスターゼ
の放出とその作用を阻害する能力を有するために得られ
るものと考えられる。骨関節炎やリューマチ性関節炎に
おいては、関節結合組織のプロテオグリカンがプロテイ
ナーゼによって過度に分解されて不足しているので、こ
の阻害能は重要である。なお、細胞外マトリックスのプ
ロテオグリカンは組織に弾性を与え、従って、組織の生
体機構の完成にとって重要なものである。
全ての組織において、癌細胞の転移は細胞外マトリッ
クスが分解して、腫瘍性細胞が他のサイトへ増殖、移動
するか否かによって決まる。増殖する癌細胞が生存を続
けるためには良好な血液の供給を必要とし、また、癌が
宿主の組織内で発育するためには、マトリックスが分解
して血管中に侵入することが必要である。毛細血管の癌
細胞と活性化された内皮細胞は、細胞外マトリックスを
直接、間接に分解することのできる酵素を放出すること
によってこの目的を達成する。特に重要なものは、癌細
胞が血液起源のチモーゲン、例えばプラスミノーゲンを
活性化するのに使うセリーンプロテイナーゼ(プラスミ
ノーゲンアクティベータやエラスターゼ様酵素などの)
と、正常な結合組織細胞の潜在的酵素、例えばメタロプ
ロテイナーゼ(コラーゲン、プロテオグリカナーゼな
ど)と、細胞外マトリックスを直接、間接に分解するこ
とのできるセリンプロテイナーゼチモーゲンである。本
発明のメタロ多糖類ポリ硫酸は、哺乳類の癌細胞系の生
成するセリンプロテイナーゼの強力な阻害剤であり、従
って抗癌剤/抗転移剤としての潜在的な効果を有する。
さらに、本発明者は、本発明の化合物は、錯体状態で
ない場合よりも抗凝固性が少ないことを確認した。上記
のような炎症性関節病の治療が長期にわたる場合には、
この抗凝固活性が低いことは重要な利点となる。
また、本発明の化合物は、各種の結合組織細胞(例え
ば繊維芽細胞、軟骨細胞、繊維軟骨細胞)における有系
分裂およびDNA合成を促進させることも分かっており、
さらに、マトリックス要素(プロテオグリカン、ヒアル
ロン酸塩、コラーゲン)の生合成を活性化する能力があ
るので、損傷を受けた組織の回復および修復に非常な効
果がある。
多糖類ポリ硫酸−金属錯体の製造 この錯体は多糖類ポリ硫酸から作られる。多糖類ポリ
硫酸は市販原料である例えば米国ミズーリ州サンルイの
シグマケミカル社(Sigma Chemical Co.)のデキストラ
ン硫酸MW5000または8000や、ドイツ連邦共和国ミュンヘ
ン、アルツナイミッテルのベネヒェミー社のペントサン
ポリ硫酸(SP54 )として入手可能である。
また、市販のキシラン〔例えば、米国ミズーリ州サン
ルイのシグマケミカル社、スイス国のフルカケミカル社
(Fluka Chemical Co.)〕の硫酸塩化や、ウィルキー
(Wilkie)の方法(Advances Carbohydrates Chem.and
Biochem.、第36巻、215〜264頁 1970年)やホイッスラ
ー(Whistler)およびリチャーズ(Richards)の方法
(Hmicellulose in Carbohydrate、ピグマン(Pigman)
・ホートン(Horton)編、アカデミック・プレス社、第
2版、第II巻A、1970年)および抽出法・精製法に関す
る他の文献の方法を用いて、天然の供給源から単離され
た多糖類の硫酸塩化で得ることができる。
(A)キシランポリ硫酸の製造 感想した市販のキシラン(米国ミズーリ州サンルイの
シグマケミカル社製、カラマツまたはスペルト小麦から
得られたもの)または上記ホイッスラー・リチャーズの
方法(Hmicellulose in Carbohydrate、ピグマン・ホー
ト編、アカデミック・プレス社、第2版、第II巻A、19
70年)を用いて他の供給源から単離したキシランを、リ
ケッツの一般的方法(Biochem.J.、第51巻、129〜133
頁、1952年)を用いて、乾燥ピリジン中の冷却したクロ
ロスルフォン酸に素早く攪拌しながら添加して硫酸塩化
する。
キシラン−クロロスルフォン酸−ピリジンの混合物を
65℃に6時間維持し、冷却し、激しく攪拌しながら粉砕
した氷の中に注ぐ。次に、pHが7になるまで濃NaOH溶液
(40%w/v)を添加する。この溶液を濾過し、エタノー
ルを加えてシロップ状の粗キシランポリ硫酸を沈澱させ
る。このシロップを分離し、水中に再度溶解させ、エタ
ノール/水による一連の沈澱操作えお行って最終シロッ
プを得る。この最終シロップを水(pH=2.0)に溶解
し、水に対して透析する。これによって、透析不能な塩
を含まないキシランポリ硫酸が得られ、凍結乾燥により
ナトリウム塩となる。この硫酸塩化法はデキストランポ
リ硫酸のナトリウム塩を製造するのにリケッツ(上記文
献)が記載している方法と同じである。
次に、このキシランポリ硫酸を所望の分子サイズに分
画するために、このナトリウム塩をイオン化力の大きな
0.5モルのNaCl緩衝液に溶かし、得られた溶液をゲル濾
過クロマトグラフする(セファデックス(Sephadex)G7
5またはセファクリル(Sephacryl)G200カラムを用い
る)。
別の分画方法としては高速液体クロマトグラフィー、
メンブレン濾過、例えば10,000MWのカットオフ・フィル
タを有するアミコン(Amicon)RA200システムを用いた
中空ファイバ法またはドクター(Doctor)とサウスル
(Sauls)が“Thrombosis Re−search"、第30巻、573〜
578頁、1983年)に記載の方法を用いイオン交換クロマ
トグラフィーがある。
(B)多糖類ポリ硫酸の金属キレート錯体への変換 DH40Y(亜鉛置換度100%)、DH40J(置換度83%)、DH4
0G(置換度8.5% )の製造 方法1: 上記の方法で製造した、あるいはSP54 として市販品
を購入したキシランポリ硫酸のナトリウム塩(50.0g)
を100mlの蒸留水に溶かし、陽イオン交換カラムに通し
た。このカラムは例えばドウェックス(Dowex)50W−X2
(20〜50メッシュ)であり、予め酸性の形(H+)に変換
されている。十分な樹脂を使用して、キシランポリ硫酸
のナトリウムイオンがH+によって完全に置換されるよう
にする。50.0gのSP54 に対しては500gの樹脂で十分で
あった。
画分のpHはPH電極を用いてモニタし、キシランポリ硫
酸は、ファーンデイル(Farndeale)、セイヤーズ(Say
ers)、バーレット(Barrett)の方法(Connective Tis
sue Research、第9巻、247−248頁、1982年)でモニタ
した。先ず、カラムから遊離酸を200ml溶離し、その画
分をプールし、その一部を等モル量の亜鉛塩を用いて直
接中和して亜鉛錯体に変換した。この中和の終点は、塩
基性亜鉛塩(例えば酢酸亜鉛)を用いて電位差滴定方式
で決定することもできる。
上記のキシランポリ硫酸の遊離酸溶液にZn++とNa++
オンを必要な割合で含んでいる適量の溶液を添加するこ
とによりナトリウム−亜鉛−キシランポリ硫酸錯体(DH
40GとDH40J)の混合物を得た。中和のためのpH変化をモ
ニタし易くするためにこれら金属の酢酸塩を用いた。こ
の方法で、任意の塩を任意の量で組合わせることが可能
であるが、場合によっては多糖類ポリ硫酸が沈澱するこ
ともある。特にキシランポリ硫酸のBa++錯体とPb++錯体
の場合には沈澱し易い、これとは逆に、Zn++錯体は非常
に水に溶けやすかった。
方法2: 方法1に記載の方法で製造した遊離酸形のキシランポ
リ硫酸を陽イオン交換カラム(例えばドウェックス50W
−X2またはデュオライト(Duolite)C25)に通した。こ
のカラムは予め交換に必要な陽イオンの形(例えば、Zn
++、Mg++、Cu++、Ca++など)に変換されている。蒸留水
を用いてカラムからキシランポリ硫酸金属錯体を溶離し
た、各分画は方法1に記載のファーンデイル、セイヤー
ズ、バーレットの方法でモニタした。
方法3: H+の形にした陽イオン交換樹脂を、ベッド容積の少な
くとも2倍の金属塩(例えばZnSO4、CuSO4,MgSO4,CaS
O4)を用いて平衡させて金属イオンの形に変換した。カ
ラムからもはやH+が溶離しなくなったときを変換の完了
とした。次に、カラムを洗浄して未交換の金属イオンを
完全に除去した。この段階では遊離のH+の形のものが樹
脂中に残っていないようにすることが肝要である。次
に、蒸留水で多糖類ポリ硫酸ナトリウム塩をカラムから
溶離した。その間、多糖類ポリ硫酸と金属とを適当な分
析法(上記のファーンデイル達の方法で)を用いてモニ
タした(例えばCu++はスペクトル分析、Zn++は原子吸光
スペクトル分析)。次に、集つめた分画からの多糖類ポ
リ硫酸の金属錯体の単離は凍結乾燥またはエタノールに
よる沈澱でできる。しかし、後者の方法では必要な錯体
が油状の沈澱となり易いので、結晶化させるためには攪
拌して冷却する必要がある。
(C)錯体形成の確認 (a)原子吸光分析 各種ペントサンポリ硫酸のナトリウム塩(例えばSP54
)を予備分析したが、全ての条件下で得られる最大の
硫酸塩置換度は1繰り返し単位当たり平均で1.8エステ
ルであった。この理由は不明であるが、これら分子が天
然資源から得られた多分散系であるため、置換可能な水
酸基の数が変化するためと考えられる。分析では実験式
においてこの点を考慮するのが普通であり、従って、亜
鉛で十分置換されたペントサンポリ硫酸誘導体であるDH
40Yの実験式は下記のようになる: (C5H4O9.2S1.8Zn0.9)n (ここで、n=17),実験で決定された平均分子量
(Mw)は5,564である。混合塩(Zn++/Na++)の系であ
るDH40JとDH40Gは分析値から実験式を計算した(第2表
参照)。
天然起源の高分子の実験式は完全合成された分子より
も不正確である点を考慮すると、第2表からわかるよう
に、実験的に求められた17.9%/というZnの値は計算値
の17.2%とよく一致している。
(b)ゲル濾過クロマトグラフィー 酸で洗浄(結合している亜鉛を除去するため)した較
正済みのセファデックスG25カラム(20cm×0.6cm)を7.
0のpHのヘぺス/NaOH緩衝液を50ミリモル用いて24時間平
衡させた。溶離緩衝液(1.0mg/ml)で調製したDH40Gの
溶液の1mlを10ml/時の流速でカラムを通過させた。集め
た分画についてキシラン硫酸を“Connective Tissue Re
s."、第9巻、247〜248頁1982年に記載のファーンデイ
ルの分析法を用いてモニタし、亜鉛は原子吸光分析でモ
ニタした。
第4図から分かるようにゲル濾過カラムのボイドボリ
ューム部分(V0)で溶離した亜鉛の大部分は、ファーン
デイルの分析法により測定されたキシラン硫酸の最大吸
収に対応している。用いた溶離条件下では、未結合の亜
鉛イオンはカラムのVtで溶離したものである。
(c)NMRによる解析 D2O中でのSP54と金属錯体のプロトンデカップル13
−NMRスペクトル(50.1MHz)をJeolFX−200FTスペクト
ロメータで取った。サンプルは10%(w/v)の水溶液に
溶解させた。サンプルが未知の陽イオンで汚染されるの
を回避するためにミリ−キュ−(Milli−Q)脱イオン
水のみを用いた。溶液はpD=7.0であり、内部標準のア
セトニトリルを(同軸チューブ内に)含んでいた。サン
プルの温度は37℃であり、スペクトル幅は10kHzで、16k
のデータ点を使用した。環状炭素原子のケミカルシフト
は内部標準に対して決定し、ppmで表示した。ケミカル
シフトの相互の値の差はΔヘルツ単位(ΔHz)で表示し
た。
第3表から明らかなように、キシランポリ硫酸のナト
リウム塩であるSP54 のペントース環の炭素についての
13Cのケミカルシフトは、二価金属の錯体に対して得ら
れた値とは異なっている。この差はSP54 中の特定の炭
素とそれと同じ金属錯体の炭素のケミカルシフトとの差
として求められるΔHzの値を用いるとより簡単に評価す
ることができた(第4表)。
完全に亜鉛置換されたDH40Yの場合には、最大のシフ
ト(ΔHz)が電子がシールドされていない炭素4、2、
5の所で起ることがわかる。これとは逆に、炭素1、3
はSP54 の同じ原子と比べてシールドされている(−ve
シフト)。このデータは、DH40Y中の亜鉛原子が炭素原
子4、2の近くに位置する(<4Å)必要があり、炭素
5からはそれよりも離れているが、炭素1、3からはさ
らに離れていることを示唆している。シフトの大きさ
は、錯体での亜鉛の置換度に依存し、第4表に示すよう
に、83%置換(DH40J)と8.5%置換(DH40G)の場合に
はΔHzが小さい。この結果から、ベントサンポリ硫酸中
のサイトが亜鉛原子でより多く占有されるにつれて、コ
ンファメーション(立体配置)が変化し、結合がより強
くなると結論することができよう。
ペントサンポリ硫酸のマグネシウム錯体は亜鉛誘導体
と似たケミカルシフトの挙動を示すが、変化はより小さ
く。このことは、「分子の嵌まり込み」と原子の相互作
用がZn++錯体の場合よりも小さいというこを示してい
る。
第4表に記載の情報とペントサンポリ硫酸鎖の一部に
ついての分子モデルとを用いることによって、亜鉛原子
とマグネシウム原子とが最も占有し易いサイトを予想す
ることができる。
このことは第3図Aに模式的に示されており、この図
では隣接した環の位置2と3′に結合している硫酸塩の
酸素から与えられる電子と、1〜4酸素グリコシド結合
の長い孤立電子対とペントース環の酸素の全てが金属錯
体の安定化(キレート化)に寄与している。
他方、ペントサンポリ硫酸のカルシウム錯体および銅
錯体(DH50とDH80)(第4表)の場合には、金属によっ
て影響されるペントース環の炭素原子が全く異なってい
る。これらの金属錯体では1、2、4の炭素が強くシー
ルドされているのに対し3と5の炭素はシールドされて
いない。これはDH50とDH80の場合には金属原子が3と5
の炭素に近い位置(亜鉛とは反対の側)に局在していり
ことを示している。このような状況は第3図Bに示すよ
うに、可能であり、これら錯体の場合には、同じ環のペ
ントースの2と3の位置の硫酸エステルとグリコシド環
の酸素の電子とがキレート化に関与すると考えられる。
DH50とDH80のスペクトルは温度が上昇すると鋭くなるの
で、キレート化が分子運動とともに促進されることが結
論づけられる。
第4表と第3図に示されたデータから明らかなよう
に、多糖類ポリ硫酸との錯体を形成する際に多価元素に
よって占有される位置は、原子のイオン半径とのその電
子配置に強く依存する。多糖類ポリ硫酸の立体配座と柔
軟性は金属錯体の安定性に寄与するが、このようにして
形成されたキレートが一価の塩(例えばNa+、K+、NH4 +
等)の立体配座とは異なるより好ましい全体の立体配座
を持つ可能性があることを本実験が示していることに注
意することが重要である。
こうした酵素および細胞表面上の受容体サイトに対す
る官能基の立体配置と存在位置との違いが、多価錯体と
一価錯体との差となって現れる。この差の例は生物学的
活性の項で説明する。
さらに、13CのNMRによってペントサンポリ硫酸の亜鉛
錯体であるDH40YとDH40Jの結合強度(解離定数)とナト
リウム塩(SP54 )との比較をした(第5表)。
SP54 の水溶液にNaClを添加すると、13Cののケミカ
ルシフトの値が全体として減少した(第5表)。これは
分子の立体配置が変化して、柔軟性が増加したことによ
る。第5表からわかるように、最も顕著な変化は1.25モ
ルのNaClで起こる。逆に、DH40Yのケミカルシフトの変
化がNaClの添加によって影響を受けることははるかに少
なく、これは、競合するNa+イオンの存在下での立体配
置の変化が小さいことを意味している。このことは、た
とえ1.25モルのNaClでも、亜鉛イオンはポリ硫酸化多糖
類上に所定のサイトから容易には移動しないということ
を示唆している。
ポリ硫酸化多糖類の金属錯体の生物学的特性 (A)ペントサンポリ硫酸金属錯体によるヒトの顆粒球
エラターゼ(HGE)の抑制 この実験の目的は下記の点を決定することである: (1)合成したペントサンポリ硫酸金属錯体の相対的抑
制活性の決定 (2)この錯体によって得られる抑制活性はペントサン
ポリ硫酸を種々の割合で亜鉛イオンと単に混合した場合
(ルカス達の米国特許第4465666号および欧州特許第121
15号の場合)には得られないという証明実験は以下のよ
うにして行った: (a)アンドリユース達の方法(“Chem.Biological In
t."第 47巻、157頁、1983年)に従って作ったHGEを用
いてこの酵素に対する合成基質を分解した〔スクシニル
ジアラニル バリル ニトロアナリド(SAAVNA)〕。
抑制能を広範囲の濃度で求め、50%抑制定数値(IC50
を0.2ミリモルのリン酸塩/0.1%のBSA/0.0255トリトンX
100/37℃でpH7.4の5%DSO緩衝液を用いて1.0ugのHGEを
50%抑制する薬剤の濃度(ug/ml)として求めた。
SP54 、DH40JおよびDH40Yに対するHGE抑制曲線が第
5図に示してある。この図からわかるように、両方の亜
鉛錯体はSP54 よりも強力であった。このことはDH40G
に対しても当てはまる。しかしCu(DH80)、Mg(DH7
0)、Ca(DH50)ペントサンポリ硫酸錯体は、SP54
同程度の強力さであった(第6表)。
これは、ペントサンポリ硫酸の亜鉛錯体の取る立体配
置が、SP54 よりもHGEとより効果的に相互作用するこ
とができたということを示唆している。DH40Jは最も強
力なHGE阻害剤であることがわかった(第6表)。
(b)DH40J、ペントサンポリ硫酸(SP54 )、硫酸亜
鉛(ZnSO4)および(SP54R+ZnSO4)混合物のHGEに対す
る抑制効果 この実験では、DH40J、SP54RとしてもPPSおよび種々
の割合のSP54 とZnSO4との混合物を用いてHGEに対する
抑制活性を上記(a)と同じ条件で調べた。ただし、異
なる酵素調製品を用いた点が(a)とは異なる。第6図
から分かるように、DH40Jは0.03ug〜1.0ugの濃度範囲に
おいてPPSおよびPPS+Zn++を1:0.18の割合(これら要素
のDH40J中での大体の比)で混合したものよりも強力な
阻害剤であった。SP54 に対するZn++の比を種々の値に
してHGEに対する抑制能をテストした。
第7表から明らかなように、検査した比の全範囲の1:
0.1から1:1まででHGE抑制能はSP54 のみの場合と実質
的に異なっておらず、DH40Jの抑制効果と直ちに比較す
ることはできない。
(B)ペントサンポリ硫酸金属錯体の血液凝固経路に対
する効果 ペントサンポリ硫酸(SP54 )は血液凝固の強力阻害
剤であり、「合成ヘパリン」すなわちヘパリノイドとし
て市販されている。本実験の主目的は、多糖類ポリ硫酸
の立体配置を変えることによってこの高分子の抗凝固能
を小さくすると同時に、他の生物学的特性を維持するこ
とにある。第7表から明らかなように、これは多糖類ポ
リ硫酸の亜鉛錯体で達成することができ、例えば、Na+
を徐々に亜鉛で置換して抗凝固活性が低下した錯体とし
たDH40系列で実証された。ペントサンポリ硫酸のカルシ
ウム錯体(DH50)および銅錯体(DH80)は、母体の未置
換のナトリウム塩と同程度に強力であるため、Ca++とCu
++の錯体が取る立体配置(第8図参照)は凝固機構列の
セリンプロテイナーゼと相互作用可能な状態にあると思
われる。
多糖類ポリ硫酸に独特な生物学的活性は上記の合成化
合物に起因していて、Zn++と多糖類ポリ硫酸と溶液中で
単に混合するだけでは得られないということを確認する
ために、種々の混合物を作って抗凝固剤としてのテスト
を行った。第9A図からわかるように、正常なヒトの血漿
を用いてプロトロンビン時間により決定されたDH40JトD
H40Yの抗凝固活性はSP54に比べて低い。Zn++とSP54をDH
40J(0.176:1)およびおDH40Y(0.22:1)と同じ割合で
含む溶液はSP54と似ているが、DH40JおよびDH40Yとは極
めて異なっていた。同様の結果が対応するデキストラン
ポリ硫酸の亜鉛錯体でも得られた(第9B図参照)。
(C)IL−1を媒介とした軟骨のイン・ビトロ分解に対
するDH40Gの効果(第10図と第11図) フェル(Fell)とジャブ(Jubb)は、軟骨組織と滑液
組織の移植片を同時培養したものを用いて、軟骨細胞起
源の滑膜からの因子が軟骨組織マトリックスを分解させ
ることを最初に報告した〔“Arthritis&Rheum."、第20
巻、1359頁、1977年〕。この因子は「カタボリン〕と呼
ばれている。この因子は後にサクラヴァラ(Saklavar
a)とその共同研究者によってモノキンのインターロイ
キン−1すなわちIL−1に属することが示された(“Bi
ochem.J."、第199巻、705頁、1981年)。また、滑液被
覆層のタイプAの滑液細胞は本物のマクロファージであ
るこも確認された。関節滑液細胞がたとえ非常な周辺部
であれ刺激を受けてIL−1が生成されるといった状況が
関節内部で発生する場合は容易に考えれる。インターロ
イキン−1は、炎症を起こしている関節の滑液内で検出
されている。従って、正常なレベルを越えて軟骨組織中
に生成した少量のIL−1でも、時間の経過とともに関節
軟骨組織の新陳代謝を乱し、PGsが初期の段階でマトリ
ックスから失われる。その結果、最後には軟骨を冒し且
つ退行させて従来の骨関節炎の症状を示すことになる。
そこでIL−1を媒介とした関節軟骨の自己分解が骨関
節炎の症状の重要な要素であると仮定して、イン・ビト
ロモデルを開発した。
ウサギの膝関節の軟骨切片をイン・ビボで35SO4を用
いて予め標識したものを腹膜から都合よく得られたマク
ロファージとともに同時培養した。このマクロファージ
がIL−1を発生させ、このIL−1が軟骨細胞を刺激して
そのマトリックスを分解し、35SO4で標識されたGAGsを
媒地に放出する。DH40などの潜在的な抗関節炎剤につい
て、このモデルを用いてIL−1を媒介とした軟骨の分解
を阻止する能力をテストした。第10図には使用した方法
の原理が示されている。
方法 6〜8週令のニュージランドの白ウサギに3ミリキュ
リーのH2 35SO4を屠殺の一週間前に筋肉内注射した。同
じ動物に25mlのチオグリコレート媒体を腹膜内注射し屠
殺の48時間前にマクロファージを回収した。典型的な実
験では、軟骨の供与体を屠殺してから、膝関節から軟骨
を膝蓋骨を含めて#11のスケイペルブレード(scapel b
lade)を用いて削り取った。得られた種々のサイズの移
植片を10%のFCSを含むハムのF12媒地内で3日間培養し
た。次に、移植片を血清フリーの媒質を用いて2回洗浄
し、個々に24ウェル組織培養プレートのウェルに移植し
た。同じ日に、マクロファージ供与体を屠殺し、腹膜の
洗浄をして遠心分離することによってマクロファージを
回収シタ。テスト用化合物を適当なウェルに添加し、最
終的には5×104個のマクロファージをウェル1つにつ
き添加した。最終体積はウェルごとに血清フリーのハム
のF12媒地が250ulであった。3日間保温した後、培養を
停止した。上澄みを回収し、200ulの生理食塩水を添加
してウェルを洗浄した。これらサンプル内の35SO4で標
識されたプロテオグリカンの1分間当たりのカウント数
は、分解により軟骨マトリックスから失われたPGsを表
す。移植片自体はパパイン消化により溶解させ、そのぞ
れの試料をカウントして軟骨マトリックス内にまだ維持
されている未分解のPGsを記録した。
結果 典型的な実験の結果が第11図に示されている。この図
から、DH40は、直接(マクロファージが適当な状態にさ
れている媒地(MCM))で用いた場合と、腹膜浸出細胞
(PEC)と一緒じ培養した場合のいずれにおいても、IL
−1によって媒介される関節の軟骨からのPGsの損失を
抑制するのに効果的であることがわかる。
(D)関節炎の実験モデルにおける軟骨からのプロテオ
グリカンの損失に対するDH40Gとペントサンポリ硫酸(S
P54)の相対効果の研究 緒言 このモデルはシン(Sin,M.Y)達が“J.Path."第142
巻、23頁、1984年に、また、セジウィック(Sedgwick
A.D.)達が、“Ann.Rheum.Dis."第43巻、418頁、1984
年)に最初に記載しており、軟骨の新陳代謝に対する薬
剤の効果をイン・ビボで評価する便利で再現性のある方
法を提供する。このモデルを用いて、ラットの空気腔に
SP54 とDH40Jを10mg/kgの割合で投与したときに、この
空気腔に炎症を起こしている細胞が侵入することにより
誘起される軟骨のプロテオグリカン(PGs)の損失に対
するこれらSP54 のとDH40Jの影響を調べる。
材料と方法 空気腔は、オスの200gmウイスター(Whister)ラット
の背中の表面に最初に20mlの殺菌空気を注射することに
より生成させた。2日目ごとに注射を行い、空気腔を大
きくした。10週令のニュージーランドの白ウサギの膝関
節から無菌状態で採取した関節の軟骨(AC)を、空気腔
を形成した年令7日のラットに移植した。生理食塩水に
希釈した薬剤(10mg/kg)を、軟骨の移植を行った日か
ら毎日空気腔に投与した。生理食塩水は対照群にも投与
した。軟骨の移植を行った日から2日目ごとに空気腔に
殺菌した3%ペプトンを10ml注射することにより、空気
腔に炎症が発生した。ラットを7日後に屠殺し、空気腔
の流体(APF)とACを回収して分析した。APF内の細胞
は、クリスタルバイオレットで染色し、全細胞数を決定
した。別の細胞カウント法は、細胞遠心分離とギームザ
染色法により実行された。移植されたAC(8〜10mgs)
をパパインで消化してPG含有量をヘキスロン酸と硫酸化
グリコースアミノグリカン(GAS)の分析により決定し
た。残留しているAC内のPGsを4モルのGuHClとプロテア
ーゼ酵素阻害剤を用いて抽出した。PGsの抽出性と外因
性ヒアルロン酸(HA)(20%)との凝集性を、セファロ
ーズCL−2B上でのクロマトグラフィーにより決定した。
サンプルを上級のアセトン内で脱水し、臨界点乾燥さ
せ、金でコーティングした後にAC表面の一部をSEMで検
査した。
結果 SP54 とDH40Gは両方とも、この空気腔モデルにおい
て、移植された軟骨からのプロテオグリカンの損失を防
ぐのに同じ程度に効果的であるように思われれる。しか
し、簡単にいえば、DH40Gが(ウロン酸により測定され
たように)プロテオグリカン(PGs)の損失を防ぎ(第1
2図)、PGの抽出性を維持し(第13図)、炎症にかかっ
ている細胞の数が多い空気腔に移植された軟骨の凝集を
維持することがわかった(第14図)。これら薬剤の作用
機構に関するヒントが、空気腔から除去された軟骨の組
織学的検査により得られる。薬剤で処理されたサンプル
の軟骨に付着している炎症細胞の数は対照の軟骨よりも
はるかに少ないことが見出された。酵素と軟骨破壊媒体
は炎症細胞によって軟骨内に放出されるため、軟骨の表
面の炎症細胞の数を抑制することが直接的な有利な効果
をもたらすことを考慮する必要がある。
(E)ヒトの滑液繊維芽細胞系によるイン・ビボでのDN
A合成に対するペントサンポリ硫酸(PPS)、DH40J、ZnS
O4およびZnSO4+PPSの効果 骨関節炎(OA)にかかっている軟骨を含む結合組織の
修復には、組織マトリックス内でのDNAの合成と細胞の
増殖(有糸分裂)は必要である。多くの非ステロイド系
の抗炎症剤(NSAIDs)とコーチコステロイドはこの重要
な細胞プロセスを阻害し、回復を損なわせる。ペントサ
ンポリ硫酸を多価金属と錯体化することによって、非常
に低い濃度範囲でDNAの合成を促進することが見出され
た。
第15図から明らかなように、DH40Jは、100ug/mlの濃
度まではOA関節からえられた滑液繊維芽細胞内でのDNA
のイン・ビトロでの生合成をPPS(SP54 )よりも促進
する。さらに、行った他の全ての実験と同様に、上記の
よにして作ったポリ硫酸の金属錯体中と同じ程度の割合
で亜鉛イオンとペントサンポリ硫酸とが存在するように
含んだ溶液では、細胞高分子の合成に対して大きな効果
が無かった。
(F)ウサギの関節の軟骨細胞によるプロテオグリカン
の生合成に対するSP54 、DH40J、DH40Yの効果 既に述べたように、慢性OAおよびそれに類似した状態
においては、細胞外マトリックスが過度に異化(物質分
解代謝)されるので、機能性を残存させかつ維持するた
めには組織細胞が新しいマトリックスを複製して発生さ
せる必要がある。抗炎症剤を含む多くの薬剤がこのプロ
セスを阻害するが、多糖類ポリ硫酸はそうではないこと
が知られている〔バークハード(Burkhardt)とゴッシ
ュ(Ghosh)“Seminars in Arthritis &Rheumatism"第
17巻、予稿集1、3〜34頁、1987年〕。従って、このタ
イプの薬剤の金属錯体がナトリウム塩よりもプロテオグ
リカンの合成の強い刺激剤であることを見出したことは
重要性である。SP54 DH40J、DH40Yに対する結果を実施
例として示した(第16図参照)。
多糖類ポリ硫酸およびメタロ多糖類ポリ硫酸をコーチコ
ステロイドと組合せて使用したときの細胞有糸分裂・高
分子生合成の抑制の阻害 コルチコステロイドは結合組織細胞の有糸分裂とマト
リックス要素、例えばコラーゲン、プロテオグリカン、
ヒアルロン酸(HA)の生合成を阻害することは知られて
いる。これら高分子は正常な生態機能と健康によって重
要である。
本研究では、ヒアルロン酸(HA)がイン・ビトロで滑
液繊維芽細胞を生合成する際にハイドロコーチゾンの有
害効果をDH40Jに防ぎ得ることがわかった。得られた結
果は下記の図面にまとめられている。
第17図はハイドロコーチゾンの濃度が高くなるにつれ
てHAの生合成が徐々に阻害されることを示している。
第18図は滑液繊維芽細胞によるHA合成に対するDH40J
の濃度効果を示している。
だい19図は細胞を10-6モルのハイドロコーチゾンに曝
したときに滑液繊維芽細胞によるHA生合成がSP54によっ
て部分的に回復することを示している。
第20図はハヒドロコーチゾンの濃度を1×10-8モルに
下げた場合 には、SP54により対照値に完全に復帰する
ことを示している。
第21図は第20図でDH40Jを代わりに使用し且つハイド
ロコーチゾンの濃度を10-6モルにした場合である。
第22図は第20図でDH40Jを代わりに使用し且つハイド
ロコーチゾンの濃度を10-8モルにした場合である。
以上、本発明の化合物を骨関節炎およびリューマチ性
関節炎の治療に使用した場合について説明を行ったが、
治療可能な他の病気状態には、滑液包炎、腱炎、腱鞘
炎、柔らかい組織の炎症、傷や火傷の回復、皮膚の治
療、ニキビやそれ以外の皮膚の急性の不調や、表面の血
栓症、血腫、潰瘍、傷の軟化に対する局所的応用、局所
的な抗ウイルス、膵臓炎、気腫、過剰な蛋白質加水分解
が起こる位置でのバクテリアの侵入が含まれる。
図面の簡単な説明 第1図はヒトの滑液繊維芽細胞によるいヒアルロン酸
のイン・ビトロ生合成における各濃度でのペントサン・
ポリ硫酸(SP54 )とアルテパロン の効果を示すグラ
フ。
第2図はヒトの滑液繊維芽細胞によるヒアルロン酸
(HA)のイン・ビトロ生合成における(A)HA単独、
(B)ペントサン・ポリ硫酸(SP54 )単独、(C)HA
とSP54との組み合わせ効果を示すグラフ。
第3図には13CのNMRのデータから得られたペントサン
・ポリ硫酸と亜鉛原子〔A〕とカルシウム原子〔B〕と
で形成される錯体中での亜鉛原子〔A〕とカルシウム原
子〔B〕の位置を黒い球で示している。亜鉛錯体〔A〕
中では金属がペントサン環の間のくぼみに存在し、
〔B〕ではカルシウムが糖の環のC−3の位置とC−5
の位置を横断し且つ硫酸基に近い位置を占めている。
第4図はpH7.0のヘペス(HEPES)緩衝液(50ナノモ
ル)を用いて行ったDH40Gのセファデックス(Sephade
x)G−25クロマトグラフの図で、多糖類ポリ硫酸の分
画に対するアッセーはファーンデイル(Farndale)達の
分析法(Connective Tissue Research、第9巻、247〜2
49頁、1982年)を用して分析した。また、Znは原子吸光
分光分析により決定してug/mlの単位で示した 第5図はペントサン・ポリ硫酸(SP54 )(●)、DH
40J(▲)、DH40Y(△)によるヒトの顆粒球エラスナー
ゼ(HGE)の阻害効果を示すグラフで、これら3種の薬
剤に対するIC50(ug/ml)が示されている。
第6図はペントサン・ポリ硫酸(SP54 )(■)、DH
40J(●)、ZnSO4(□)、ZnSO4+SP54 を(1:0.18)
の割合にしたもの(○)によるヒトの顆粒球エラステー
ゼ(HGE)の阻害効果を示すグラフ。
第7図はモルモットの血漿に対するヘパリン(■)、
ペントサン・ポリ硫酸(SP54 )(●)、DH40J
(▲)、DH50(△)、DH80(×)の抗凝固効果を示すグ
ラフ。
第8図はモルモットの血漿に対するヘパリン(◆)、
ペントサンポリ硫酸(SP54 (●)、DH40G(■)、DH4
0J(▲)の抗凝固能を示すグラフ。
第9A図は正常なヒトの血漿の凝固時間に対するヘパリ
ン(▲)、SP54 (●)、SP54 +Zn++を(1:0.176ま
たは(1:0.22)の割合にしたもの(○)、DH40J
(◆)、DH40Y(■)またはZnSO4(×)の効果を示すグ
ラフQ 第9B図はモルモットの血漿に対するヘパリン(◆)、
ペントサン・ポリ硫酸(SP54 )(▲)、デキストラン
・ポリ硫酸(DS5000)(●)、デキストラン・ポリ硫酸
(DS5000)+ZnSO4を(1:0.47)の割合にしたもの デキストラン・ポリ硫酸(DS5000)とZnキレートの錯体
(■)、 の抗凝固効果を示す図。
第10図は(クロマファージ上澄み液中の)IL−1を媒
介とする軟骨のイン・ビトロでの分解に対する薬剤の阻
害効果を評価方法の概略図。ウサギの関節の軟骨内のプ
ロテオグリカンは35SAで標識した。ウサギの腹腔内に活
性化されたマクロファージを蓄積するのを促進するため
にチオグリコレートを使用した。
第11図はIL−1を媒介とするウサギの軟骨組織のイン
・ビトロでの分解に対するDH40Gまたは対照である生理
食塩水の効果を示すグラフ。対照群は(■)=培養され
た軟骨組織のみ、 媒地を1:10に希釈したものをそれぞれ示している。DH40
Gの群は実験条件は対照群と同じであるが、200ug/mlの
薬剤を用いた。
第12図はラットの空気腔に移植した関節の軟骨を
(1)生理食塩水(■)、 を10mg/kg/日の割合で使用して7日間処理したものプロ
テオグリカンの含有量(ウロン酸により決定された)を
示すグラフ。**は薬剤で処理しなかった群(2)とは
統計的に異なることを示している(p<0.001)。
第13図は(1)生理食塩水(■)、 (3)ペプトン+DH40J(□)を10mg/kg/日の割合で使
用して7日間処理したラットの空気腔から取り出された
関節の軟骨から4.0モルのGuHClプロテオグリカンを抽出
する能力を示すグラフ。**は薬剤で処置しなかった群
(2)とは統計的に異なることを示している(p<0.00
5)。
第14図はラットの空気腔に移植した関節の軟骨を
(1)生理食塩水(■)、 (3)ペプトン+DH40J(□)を10mg/kg/日の割合で使
用して7日間処置したものから抽出したプロテオグリカ
ンの凝集度(全体の存在量の%表示)を示すグラフ。*
*は薬剤で処置しなかった群(2)とは統計的な異なる
ことを示している(p<0.001)。
第15図は骨関節炎の滑液から得られたヒト繊維芽細胞
系でのDNA合成に対するペントサンポリ硫酸(SP54
(●)、DH40J(■)、ZnSO4(□)、SP54 +ZnSO4
1.0:0.2の割合にしたもの(○)の効果を示すグラフ。
第16図はウサギの関節の軟骨によりプロテオグリカン
をイン・ビトロで合成する際のペントサン・ポリ硫酸
(SP54 )(●)、DH40J(▲)、DH40Y(△)の効果を
示すグラフ。数値は平均±標準偏差で、n=4である。
*はSP54 から統計的に有意に異なる値であることを示
している(p<0.001)。
第17図は骨関節炎の滑液から得られた繊維芽細胞によ
るヒアルロン酸のイン・ビトロ生合成での各種濃度(モ
ル)におけるハイドロコーチゾンの効果を示すグラフ 第18図は骨関節炎の滑液から得られた繊維芽細胞によ
るDH40Jのインビトロ生合成での各種濃度(ug/ml)にお
けるハイドロコーチゾンの効果を示すグラフ DH40Jは0.10ug/mlでは同じ濃度のSP54 よりも約2倍の
刺激性がある。
第19図は骨関節炎の滑液から得られた繊維芽細胞によ
るイン・ビトロでのヒアルロン酸生合成でのハイドロコ
ーチゾン(10-6モル)ろ各種濃度のペントサン・ポリ硫
酸(SP54 )の相乗効果を示すグラフ ハイドロコーチゾンにより抑制されるHAの生合成は0.25
ug/mlで完全にではないが、ほとんど対照値に回復す
る。
第20図は骨関節炎の滑液から得られた繊維芽細胞によ
るイン・ビトロでのヒアルロン酸生合成でのハイドロコ
ーチゾン(10-8モル)と各種濃度のペントサン・ポリ硫
酸(SP54 )の相乗効果を示すグラフ SP54 の濃度が0.1〜1.0ug/mlでは、たとえハイドロコ
ーチゾンが存在していても生合成の値が完全に対照値に
回復する。
第21図は骨関節炎の滑液から得られた繊維芽細胞での
インビトロでのヒアルロン酸(HA)の生合成におけるハ
イドロコーチゾン(10-8モル)と各種濃度のDH40Jの相
乗効果を示すグラフ DH40Jの濃度が0.25ug/mlで、HAの生合成の値が対照値に
回復する。
第22図は第20図でDH40Jの代わりに使用し且つハイド
ロコーチゾンの濃度を10-8モルにした場合の図。
第23図のAはペントサンポリ硫酸SP54 の主要構造の
原子モデルであり、グリコニル側鎖がペントサンポリ硫
酸主鎖から離れていることを示しており、Bは本発明に
よるペントサンポリ硫酸のカルシュウム錯体(SP54
Caキレート)の原子モデル図であり、グルコニル側鎖が
ペントサンポリ硫酸主鎖側に縮んでいることを示してい
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 前置審査 (56)参考文献 特開 昭56−120703(JP,A) 特開 昭59−116221(JP,A) 特開 昭61−236732(JP,A)

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】グルコシドを介して結合したD−グルクロ
    ニル側鎖を有する、金属イオンで置換されたキシランポ
    リ硫酸の金属イオン錯体であって、1価金属イオン全体
    の83〜100%がCa2+、Mg2+、Cu2+およびZn2+からなる群
    の中から選択される2価金属イオンで置換されているこ
    とを特徴とするキシランポリ硫酸の2価金属イオン錯
    体。
  2. 【請求項2】金属イオンがCu2+またはZn2+である請求項
    1に記載の錯体。
  3. 【請求項3】金属イオンがCa2+またはMg2+である請求項
    1に記載の錯体。
  4. 【請求項4】キシランポリ硫酸が、重量平均分子量が6,
    000ドルトンで且つイオウの含有量が約16%であるポリ
    マー状の1,4−β−D−キシロピラノース−2,1−(4−
    0−メチル−α−グルクロニル)ポリ硫酸エステルであ
    る請求項2または3に記載の錯体。
  5. 【請求項5】金属イオンがZn2+である請求項4に記載の
    錯体。
  6. 【請求項6】金属イオンがCa2+である請求項4に記載の
    錯体。
  7. 【請求項7】グルコシドを介して結合したD−グルクロ
    ニル側鎖を有する、金属イオンで置換されたキシランポ
    リ硫酸の金属イオン錯体であって、1価金属イオン全体
    の83%〜100%がCa2+、Mg2+、Cu2+およびZn2+からなる
    群の中から選択される2価金属イオンで置換されている
    キシランポリ硫酸の2価金属イオン錯体の有効量と、薬
    理学的に許容される基剤とからなることを特徴とする抗
    炎症剤組成物。
  8. 【請求項8】金属イオンがCu2+またはZn2+である請求項
    7に記載の組成物。
  9. 【請求項9】金属イオンがCa2+またはMg2+である請求項
    7に記載の組成物。
  10. 【請求項10】キシランポリ硫酸が、重量平均分子量が
    6,000ドルトンで且つイオウの含有量が約16%であるポ
    リマー状の1,4−β−D−キシロピラノース−2,1−(4
    −0−メチル−α−グルクロニル)ポリ硫酸エステルで
    ある請求項8または9に記載の組成物。
  11. 【請求項11】金属イオンがZn2+である請求項10に記載
    の組成物。
  12. 【請求項12】金属イオンがCa2+である請求項10に記載
    の組成物。
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