JP4668411B2 - キレート化剤の親油性ジエステル - Google Patents

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Description

【0001】
(発明の分野)
本発明は、キレート化剤の親油性ジエステル、これらの物質の合成法、これらの医薬組成物、及び2価金属イオンの異常レベル、特に細胞内Ca++イオンの増加したレベルに関連する症状又は疾患の治療におけるこれらの使用に関する。さらに詳しくは本発明は、2価金属イオンキレート化剤の安定な親油性誘導体である、BAPTAとして本明細書に記載の1,2−ビス−(2−アミノフェノキシ)エタン−N,N,N’,N’−四酢酸のジエステルに関する。
【0002】
(発明の背景)
カルシウム、マンガン、マグネシウム、銅、亜鉛、及び第一鉄イオンのような金属イオンは、タンパク質構造、酵素活性、及び細胞シグナル伝達を制御することにより、生物系で重要な役割を果たす。脳及び心虚血、卒中、心筋梗塞、てんかん、慢性神経変性疾患(例えば、アルツハイマー病、パーキンソン病)、及び急性炎症を含む種々の疾患又は病的状態は、異常に上昇した細胞内カルシウムレベルの現象に関連すると考えられている。尿失禁、前立腺肥大、筋肉けいれん、動脈高血圧、喘息及び過敏性腸症候群のような神経及び筋肉活動亢進に関連する他の疾患はすべて細胞内2価イオン(例えば、カルシウム及び亜鉛)の上昇レベルと関連付けられている。
【0003】
細胞内カルシウムは、細胞が経験する初期の傷害に関係なく、細胞死滅の重要な決定因子である。これは、標的細胞のリンパ球及びキラー細胞介在傷害、移植中の臓器傷害、及び虚血性傷害を含む他のタイプの組織傷害に関与しているかも知れない。カルシウムチャンネルブロッカー又は細胞膜透過型カルシウムキレート化剤は、組織傷害を防御するか又は組織傷害を低下させることが示唆されている。
【0004】
虚血中に起きる細胞傷害は、Ca2+イオンの流入及び/又は細胞内放出に2次的に起き得る(チョイ(Choi)、Trends Neurosci., 1988, 11, 465-469;シエスジョ(Siesjo)とスミス(Smith)、Arzneimittelforschung, 1991, 41, 288-292)。同様にカルシウム流入は、てんかん発作の発生において重要な役割を果たすようである。細胞内カルシウムのかなりの部分が細胞内貯蔵に由来するが、最近の研究は、カルシウム流入ブロッカーが抗けいれん活性を有する可能性があることを示唆している(例えば、メイヤー(Meyer)、Brain Res. Rev. 14, 227-243を参照)。
【0005】
従って、細胞内貯蔵からのカルシウムの病的放出又は細胞へのカルシウムの有害な流入に起因する可能性のある、細胞内カルシウムの病的蓄積を防止又は治療するために、いくつかの薬理学的方策が開発されている。
【0006】
カルシウム関連疾患の治療に現在有用な又は将来有用であると思われる薬剤にはカルシウムチャンネルブロッカー、(ii)細胞内カルシウム貯蔵部位の変更によりカルシウムバランスに影響を与える薬剤、及び(iii)細胞内カルシウムキレート化剤がある。臨床の場で使用されているカルシウムチャンネルブロッカーには、ベラパミル(Verapamil)、ニフェジピン(Nifedipine)及びジルチアゼム(Diltiazem)がある。このような化合物の使用に関連する大きな毒性には、過度の血管拡張、負の変力性、洞結節速度の低下、及びA−V結節伝導障害がある。カルシウム動員及び/又は滞留に影響を与える薬剤(例えばカルシウムチャネルブロッカー)は、比較的狭い特異性を示す。
【0007】
最も親和力が高く最も選択性が高いカルシウムキレート化剤の中には、1,2−ビス−(2−アミノフェノキシエタン)−N,N,N’,N’−四酢酸(BAPTA)の種々の誘導体があり、これはもともとチエン(Tsien)(Biochem. 19, 2396, 1980)により報告された。例えば米国特許第4,603,209号、4,849,362号、5,049,673号及び5,453,517号に、BAPTAの種々の蛍光性及び他の反応性誘導体が開示されている。これらの開示された誘導体のいずれも、キレート化剤の安定なジエスルではない。
【0008】
哺乳動物細胞への傷害を低下させるためのカルシウムキレート化剤の使用は、国際特許公報WO94/08573号に開示されており、これは、臨床的必要性のあるプロドラッグとしてカルシウムキレート化剤の細胞膜透過性エステルの使用を記載している。Ca++及び他の2価金属イオンの利用可能な細胞膜透過性キレート化剤には、アセトキシメチルエステル、例えばエチレングリコールビス2−アミノエチルエーテルN,N,N’,N’−四酢酸アセトキシメチルエステル(EGTA−AM)、エチレンジアミン四酢酸アセトキシメチルエステル(EDTA−AM)、及び1,2−ビス(2−アミノフェノキシ)エタン−N,N,N’,N’−四酢酸アセトキシメチルエステル(BAPTA−AM)が含まれる。これらの既知の錯体分子は、遍在するエステラーゼにより消化されるプロドラッグであり、従って細胞内間隙でキレート化剤の活性化を引き起こす。すなわち、これらの化合物のエステラーゼ感受性により、生理的条件下では循環中の遊離BAPTAの高レベルを生じ、標的部位では薬剤の効力は低くなる。従って例えばBAPTA−AMは、比較的高い治療用量で使用する必要があり、これは毒性を引き起こす。
【0009】
(発明の概要)
本発明の1つの面において、キレート化剤の新規の安定な親油性ジエステルが提供される。すなわち本発明は、ヒドロキシ化合物(b)を有する安定なジエステル化カルボン酸(a)であって、
(a)が、式(HOOC−CH2−)2−N−A−N−(−CH2COOH)2(式中、Aは、2つの記載の窒素原子間の直接鎖の結合中に、2〜4個の酸素原子により中断されていてもよい連続鎖中に2〜8個の炭素原子を含有する飽和もしくは不飽和、脂肪族、芳香族又は複素環結合ラジカルであるが、ただし、2つの記載の窒素原子に直接結合した鎖のメンバーは酸素原子ではない)を有する、2価金属イオンのための薬剤学的に許容されるキレート化剤であり、
(b)は、直鎖もしくは分岐鎖の、飽和もしくは不飽和のアルキル、アミノアルキル、及び置換もしくは非置換アリールアルキルラジカルからなる群から選択される薬剤学的に許容されるアルコールである、
上記ジエステル化カルボン酸及び該ジエステル化カルボン酸の薬剤学的に許容される塩が提供される。
【0010】
本発明の好適な実施態様において、キレート化剤のジエステルであるエチレン−1,2−ジアミン−N,N,N’,N’−四酢酸、エチレン−1,2−ジオール−ビス−(2−アミノエチルエーテル)−N,N,N’,N’−四酢酸、及び特に1,2−ビス−(2−アミノフェノキシ)エタン−N,N,N’,N’−四酢酸のジエステルが提供される。
【0011】
本発明のさらに好適な実施態様において、一般式I:
【化4】
Figure 0004668411
[式中、芳香環上の置換基はオルト位にあり;は、Cn2n+1(n=1〜10)、Cn2n+1(OCH2CH2m(n=1〜20、m=1〜6)、(Cn2n+12N(CH2m(n=1〜6、m=1〜6)、及び置換もしくは非置換ArCH2からなる群から選択され;そしてMは、任意の生理学的に許容される陽イオンである]で示されるジエステルが提供される。
【0012】
本発明の現在好適な化合物は、が、C25、C37、i−C37、C49、C715、C817、CH265、CH3OCH2CH2、C25OCH2CH2、C37OCH2CH2、C49OCH2CH2、C715OCH2CH2、C817OCH2CH2、C1021OCH2CH2、C1633OCH2CH2、C1837OCH2CH2、CH3(OCH2CH22、C25(OCH2CH22、C49(OCH2CH22、C613(OCH2CH22、C715(OCH2CH22、C817(OCH2CH22、C1021(OCH2CH22、CH3(OCH2CH23、(CH32NCH2CH2及びC715(OCH2CH23からなる群から選択される一般式Iの化合物である。
【0013】
より好適な化合物は、が、C25、C37、C49、C715、C817、C817OCH2CH2、C1021OCH2CH2、C1633OCH2CH2、C1837OCH2CH2、C817(OCH2CH22及びC1021(OCH2CH22からなる群から選択される、一般式Iの化合物である。
【0014】
本発明のいくつかの薬学的実施態様について、最も好適な化合物は、がC817又はC817OCH2CH2である、一般式Iの化合物である。
【0015】
本発明の別の面において、活性成分として本発明のキレート化剤の安定な親油性ジエステルと、薬剤学的に許容される希釈剤又は担体とを含んでなる医薬組成物が提供される。この医薬組成物は、液体又は固体投与型でもよく、経口的、非経口的、又は鼻内に投与してもよい。
【0016】
本発明のキレート化剤の親油性ジエステルは、金属イオン関連疾患(例えば、マンガン、マグネシウム、銅、亜鉛、鉄、カドミウム、水銀、コバルト、及び特にカルシウムイオンの異常レベルに関連する疾患)の治療又は予防に有用である。すなわち別の面において本発明は、2価金属イオンのための薬剤学的に許容されるキレート化剤の安定な親油性ジエステルの治療上有効量を、治療の必要な患者に投与することを含んでなる、過剰の2価金属イオンに関連する疾患又は障害の治療方法を提供する。特に本発明は、過剰の細胞内Ca++イオンに関連する疾患又は障害(例えば、脳及び心虚血、卒中、心筋梗塞、てんかん、アルツハイマー病、パーキンソン病、急性炎症、尿失禁、前立腺肥大、筋肉けいれん、動脈高血圧、喘息及び過敏性腸症候群)の治療方法を提供する。この方法は、本発明のキレート化剤の薬剤学的に許容されるジエステルの治療上有効量を、治療の必要な固体に投与することを含む。本発明の化合物はまた、直視下心手術のような医学的処置に有用である。
【0017】
(発明の詳細な説明)
本発明によると、2価金属イオンのキレート化剤の安定なジエステルである化合物が提供される。この2価金属イオンには、これらに限定されないが、マンガン、マグネシウム、銅、コバルト、カドミウム、水銀、及び鉛、より好ましくは亜鉛と第一鉄イオン、及び最も好ましくはカルシウムイオンが含まれる。
【0018】
本明細書及び請求の範囲において、用語「キレート化剤」は、当該分野で公知の2価金属イオンをキレート化することができる任意の分子を意味する。用語「安定な」は、実質的に純粋な型で単離するのに充分に強固な任意の分子を示す。
【0019】
本発明のジエステルは、誘導体化されていない親化合物に比較したオクタノール/水分配係数の増加による測定を含む従来法により測定される、キレート化剤の親油性誘導体である。
【0020】
本発明の1つの面において、ヒドロキシ化合物(b)を有する安定なジエステル化カルボン酸(a)であって、
(a)が、式(HOOC−CH2−)2−N−A−N−(−CH2COOH)2(式中、Aは、2つの記載の窒素原子間の直接鎖の結合中に、2〜4個の酸素原子により中断されていてもよい連続鎖中に2〜8個の炭素原子を含有する飽和もしくは不飽和、脂肪族、芳香族又は複素環結合ラジカルであるが、ただし、2つの記載の窒素原子に直接結合した鎖のメンバーは酸素原子ではない)を有する、2価金属イオンのための薬剤学的に許容されるキレート化剤であり、
(b)は、直鎖もしくは分岐鎖の、飽和もしくは不飽和のアルキル、アミノアルキル、及び置換もしくは非置換アリールアルキルラジカルからなる群から選択される薬剤学的に許容されるアルコールである、
上記ジエステル化カルボン酸及び該ジエステル化カルボン酸の薬剤学的に許容される塩が提供される。
【0021】
本発明の1つの実施態様において、結合ラジカルAは、−(CH2CH2m−(ここでm=1〜4であり、窒素に結合していない炭素原子の2〜4個は酸素原子で置換されてよい)及び−CR=CR−O−CH2CH2−O−CR’=CR’−(ラジカルR−RとR’−R’の対の各々は、結合した−C=C−残基とともに、5又は6個の環原子を含む芳香環又は複素環を形成し、R−Rにより形成される環は、R’−R’により形成される環と同じか又は異なる)からなる群から選択される。
【0022】
本発明の具体的な実施態様において、結合ラジカルAは、−CH2CH2−及び−CH2CH2−O−CH2CH2−O−CH2CH2−から選択されるか、又は−CR=CR−O−CH2CH2−O−CR’=CR’−(ここで、ラジカルR−RとR’−R’の対の各々は、結合した−C=C−残基とともに、フラン、チオフェン、ピロール、ピラゾール、イミダゾール、1,2,3−トリアゾール、オキサゾール、イソキサゾール、1,2,3−オキサジアゾール、1,2,5−オキサジアゾール、チアゾール、イソチアゾール、1,2,3−チアジアゾール、1,2,5−チアジアゾール、ベンゼン、ピリジン、ピリダジン、ピリミジン、ピラジン、1,2,3−トリアジン、1,2,4−トリアジン、ならびに1,2−、1,3−、及び1,4−オキサジン類及び−チアジン類からなる群から選択される芳香環もしくは複素環を形成し、R−Rにより形成される環はR’−R’−により形成される環と同じか又は異なる)でもよい。
【0023】
好適な実施態様において、結合ラジカルAは、−CR=CR−O−CH2CH2−O−CR’=CR’−[ここで、ラジカルR−RとR’−R’対の各々は、結合した−C=C−残基とともに、非置換及び置換ベンゼン環(ここで、置換ベンゼン環は、飽和もしくは不飽和C1-4−アルキル、飽和もしくは不飽和C1-4−アルコキシ、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素、及びCF3からなる群から選択される1〜4個の置換基又は−O−(CH2n−O−でありn=1〜3である単一の2価置換基を含有する)から選択される同じか又は異なる環を形成する]である。
【0024】
薬剤に取り込まれるカルシウムキレート化剤は、エチレン−1,2−ジアミン−N,N,N’,N’−四酢酸、エチレン−1,2−ジオール−ビス−(2−アミノエチルエーテル)−N,N,N’,N’−四酢酸、及び特に1,2−ビス−(2−アミノフェノキシ)エタン−N,N,N’,N’−四酢酸から選択されることが現在好適である。
【0025】
本発明の最も好適な化合物は、一般式I:
【化5】
Figure 0004668411
[式中、芳香環上の置換基はオルト位にあり;は、Cn2n+1(n=1〜10)、Cn2n+1(OCH2CH2m(n=1〜20、m=1〜6)、(Cn2n+12N(CH2m(n=1〜6、m=1〜6)及び置換もしくは非置換ArCH2からなる群から選択され;そしてMは、任意の生理学的に許容される陽イオンである]の化合物である。
【0026】
特に好適な実施態様において本発明のジエステルは、上記で定義した一般式Iの化合物であり、ここでは、C25、C37、i−C37、C49、C715、C817、CH265、CH3OCH2CH2、C25OCH2CH2、C37OCH2CH2、C49OCH2CH2、C715OCH2CH2、C817OCH2CH2、C1021OCH2CH2、C1633OCH2CH2、C1837OCH2CH2、CH3(OCH2CH22、C25(OCH2CH22、C49(OCH2CH22、C613(OCH2CH22、C715(OCH2CH22、C817(OCH2CH22、C1021(OCH2CH22、CH3(OCH2CH23、(CH32NCH2CH2及びC715(OCH2CH23からなる群から選択される。
【0027】
より好ましくはは、C25、C37、C49、C715、C817、C817OCH2CH2、C1021OCH2CH2、C1633OCH2CH2、C1837OCH2CH2、C817(OCH2CH22及びC1021(OCH2CH22からなる群から選択される。
【0028】
最も好ましくは、はC817又はC817OCH2CH2である。
【0029】
別の好適な実施態様において本発明の組成物は、2価金属イオンの薬剤学的に許容されるキレート化剤と、エチレングリコールのモノアルキルもしくはモノアルキルエーテルとのコンジュゲートを含む。現在好適なエチレングリコールには、モノ−、ジ−及びトリ−エチレングリコールが含まれる。また、テトラ−、ペンタ−又はヘキサ−エチレングリコールを使用することも可能であるが、これらの化合物は、その吸湿性のために特別な反応条件を必要とするであろう。
【0030】
予想外にも、1,2−ビス−(2−アミノフェノキシ)エタン−N,N,N’,N’−四酢酸のジエステル(本明細書において、BAPTA−ジエステル又はDP−BAPTAと呼ぶ)は、このカルシウムキレート化剤の他の誘導体と比較して、治療的応用を大きく改善されることが見いだされた。
【0031】
新規BAPTA−ジエステルの親油性は、親化合物より大きいことは明らかであり、これらの活性の上昇は、これらが細胞の原形質膜内に保持されるか又は他の細胞膜画分又はその近傍に保持され、従って細胞機能の調節能力が上昇するという事実によるかも知れない。キレート化剤のこれらのジエステルは、細胞膜の近傍を標的とすることが可能である。正確な作用機序に関係なく、これらのジエステルは、治療プロフィールの向上を有することが開示される。
【0032】
本発明において、ジエステルの親油性は、BAPTA分子のカルボキシル基に結合した残基、及び非エステル化カルボキシル基(上記で定義した式IでそれぞれとMと記載される)上の対イオンに依存することが示される。
【0033】
ジエステル化合物の親油性は、中の脂肪族族鎖の長さに大きく依存し、7原子までは中の炭素の数が増加するに従い劇的に上昇する。C7より長い脂肪族族鎖については、加えられる炭素1原子あたりの上昇は小さい。一般に位のモノ−、ジ−又はトリ−エチレングリコールは、化合物の親油性を上昇させる。従って異なるエステル化基の選択は、本発明の指定の化合物の生物活性の微調整に有用である。選択された対イオンもまた、特定のジエステルの親油性に関して考慮されるべきである。例えば表1に示すように、Na塩に対してCa塩においてオクタノール分配のさらなる上昇が観察される。
【0034】
ある特定の組成物について適当な好適なアルコール及び対イオンの選択は、コンジュゲートの目的とする治療用途に依存し、本発明の原理に従って当業者により最適化され得る。
【0035】
当業者は、2価金属イオン(特にカルシウムイオン)の異常レベルに関連する症状及び疾患に本発明の概念が如何に応用されるか理解し、その結果本発明の組成物が、金属イオンキレート化剤であるが最適化された薬剤活性を有する活性化合物のジエステルを含むことが、理解できるであろう。
【0036】
細胞膜の傷害を引き起こす多くの事象(例えば、細胞障害性化学物質、物理的刺激及び感染性物質)は、虚血傷害に似た症状に最終的に至るカスケードを誘発することができる(ロビンズ(Robbins)ら著、Pathological Basis for Disease, 1984, p. 10, ダブリュー・ビー・ソンダーズ社(W.B. Saunders Co.))。本発明は、細胞内に又は原形質膜又はその近傍に2価金属イオンキレート化剤を導入することにより、これらの状況にある細胞を防御するのに有用であろう。
【0037】
本発明の化合物は、直視下心手術や、高レベルの2価金属イオン(特にカルシウム)に関連する医学的症状の治療に有用である。これらの症状には、これらに限定されないが、脳及び心虚血、卒中、心筋梗塞、てんかん、慢性神経変性疾患(例えば、アルツハイマー病、パーキンソン病)、急性炎症、ならびに神経及び筋肉活動亢進に関連する疾患(例えば、尿失禁、前立腺肥大、筋肉けいれん、動脈高血圧、喘息及び過敏性腸症候群)がある。
【0038】
本発明の種々のジエステルは、異常な細胞内カルシウムレベルに関係する疾患の実験モデルで試験された。これらの実験モデルには、虚血、心不整脈、及びてんかんのインビトロ及びインビボ系モデルが含まれていた。BAPTA−ジエステルは、これらのすべてのモデル系で顕著な防御活性があることが証明された。
【0039】
種々の傷害(例えば、心筋細胞中のグルタマート毒性及び無酸素症誘導性ニューロン細胞死滅及びウワバイン誘導性毒性)後の、細胞機能のパラメータ、酵素活性及び生存をインビトロでモニターすることにより、本発明の試験したBAPTA−ジエステルの防御作用をフォローした。
【0040】
スナネズミ(Mongolian Gerbils)において誘導した全前脳虚血及びウィスターラットにおいて誘導したてんかんの動物モデル系は、インビボモデル系を表わす。
【0041】
我々の実験室で合成したBAPTAの異なるジエステルは、神経防御性、抗てんかん性及び心防御性化合物として特に有効であることが証明された。
【0042】
BAPTA−ジエステルの神経防御作用
本発明のBAPTA−ジエステルは、培養した皮質ニューロンにおけるグルタマート毒性及び無酸素症誘導性細胞死滅に対して防御性であった。DP−BAPTAを、グルタマート又は無酸素症傷害の期間の1時間前に添加した時及び同期間の少なくとも1時間後まで添加した時の両方で、薬剤の防御作用は明らかであった。
【0043】
虚血モデル
両側の総頸動脈閉塞によりスナネズミ中で、全前脳虚血を誘導した。その結果、顕微鏡による形態データ(組織病理的分析)、改変された細胞の機能(NSE酵素活性)及び動物全体の動作(生存データ)から判断すると、脳傷害が明らかであった。ジオクチル−BAPTA(DP−BAPTA−60)及びジ(オクチル−エチレングリコール)−BAPTA(DP−BAPTA−99)は両方、ニューロン傷害の予防に有用であった。試験したBAPTA−ジエステルは、動物の生存時間を2〜3倍延長させた。
【0044】
BAPTA−ジエステルの有利な防御作用は、局所的及び全体的脳虚血傷害の両方の防御に現れると理解されるべきである。
【0045】
てんかんモデル
てんかんは、脳の電気的活動の異常により引き起こされる神経機能の慢性的で、再発性の、発作性変化を特徴とする一群の疾患である。神経機能不全エピソードは、発作と呼ばれ、部分的又は局所的発作、全身性発作、及びてんかん重積状態に分類される。ヒトにおけるてんかんの主要な原因は、遺伝的素因、頭部外傷、脳腫瘍、脳血管事故及び代謝障害である。
【0046】
てんかんエピソードは、患者の日常生活において大きな不快と悪化を引き起こし、多くの場合生命に危険を及ぼし死に至ることもある。最も一般的に使用される抗てんかん薬は、過去20〜30年間利用されており、それらの全てがそれぞれ毒性の問題に関連する限界を有する。現在知られているすべての抗てんかん薬や治療(手術を含む)を用いても、大部分のてんかん患者において発作を完全に防止することができない。てんかん重積状態を示す患者において問題は深刻であり、約30%の死亡率を有する。従って、副作用が最小限であり、安全で有効な薬剤に対する大きなニーズがある。
【0047】
BAPTA−ジエステルの防御作用を評価するための本研究で使用した動物モデル系は、ピロカルピンにより誘導されるラットの充分確立された実験てんかんである(ツルスキ・ダブリュー・エー(Truski W.A.)、イー・エー・カバルヒエロ(E.A. Cavalhiero)、エム・シュワルツ(M. Schwarz, )、エス・ジェイ・クズクズワー(S.J. Czuczwar)、ゼット・クレインロック(Z. Kleinrok)及びエル・ツルスキ(L. Turski)(1983)、ラットのピロカルピンにより引き起こされる辺縁発作:行動、脳波及び神経病理的研究、Behavioral Brain Research 9, 315-335)。
【0048】
ジ(オクチル−エチレングリコール)−BAPTA(DP−BAPTA−99)は、動物モデル系における全身性発作とてんかん重積状態を防止することができ、死亡率を低下させることができた。
【0049】
心防御作用
心室細動(VF)は、心筋梗塞と心臓手術の最も危険な合併症である。これは、電気的除細動器を使用して、うまく処理されている。しかし電気ショックの間に、バイパスや他の種類の移植物への傷害の危険がある。従って心臓手術の分野におけるVFの問題を解決するための薬理学的アプローチが好ましい。しかし既知の抗不整脈剤のほとんどは、細動除去器のエネルギー要求を増大するため、この目的のために臨床薬理学は満足できる薬剤を持たない。薬理学的アプローチは、虚血に関連する機能性房室ブロックの治療のために好ましい。
【0050】
ジエチル−BAPTA(DP−BAPTA−23)は、ウワバイン毒性エピソードを経た培養心筋細胞における遅延後脱分極をなくすことが証明された。すなわちこれは、1)VF又は心室不整頻脈(VT)の予防、及び2)改変された伝導度の治療のために、診療室において有用である。上記目的のために、多くの抗不整脈剤がうまく使用されている。しかしこれらの各々は好ましくない副作用(不整脈進行作用、低血圧、陰性変力作用)を有する。BAPTAのジエステルの作用機序は、現在のところ不明である。しかし従来の抗不整脈薬剤の間では現象学的に類似するところはない。既知の抗細動薬は、いずれも心臓伝導度を改善することができない。既知の抗細動薬のこれらの欠点は、新しいクラスの抗細動薬(これは胸部外科にとって特に有用である)としてのBAPTAのジエステルの有用性を示すまだ実現されていない医学的ニーズを示している。
【0051】
試験したモデル系のいくつかにおいてBAPTAジエステルは、治癒モード及び予防モードの両方で治療作用を示すことが証明され、従って予防及び治癒目的で傷害の前又は後にいずれかに投与してもよい。
【0052】
従って本発明のBAPTA−ジエステル薬剤は、過剰の2価金属イオン、特に過剰の細胞内Ca++イオンに関連する種々の病的プロセスを治療又は予防するために有用である。このような病的プロセスは、例えば脳外傷、卒中、虚血及び梗塞のような外傷事象において誘導されるもの又はてんかん、パーキンソン病及びアルツハイマー病のような慢性疾患である。さらにカルシウム依存性活動亢進又はイオン平衡異常が関与する他の疾患(例えば、急性炎症、尿失禁、前立腺肥大、筋肉けいれん、動脈高血圧、喘息及び過敏性腸症候群)はすべて、BAPTA−ジエステル薬による治療の恩恵を受け得る。この薬剤はまた、予定される手術(直視下心手術及びバイパス手術等)間の正常に近いイオンホメオスタシスの維持に応用される。
【0053】
活性成分としてキレート化剤のジエステルを含む医薬組成物は、当該分野で公知の薬剤学的に許容される希釈剤又は担体をさらに含有する。これらの組成物は、適当な投与経路の必要に応じて、任意の適当な製剤(特に限定されないが、液剤、懸濁剤、エアゾル剤、ミセル剤、エマルジョン、ミクロエマルジョン、錠剤など)に調製してもよい。
【0054】
適当な投与経路のいずれもが、本発明に包含され、特に限定されないが、経口、静脈内、筋肉内、皮下、吸入、鼻内、直腸内、又は他の既知の経路が含まれる。好適な実施態様において、本発明の医薬組成物は、静脈内、経口、又は筋肉内投与される。本発明の組成物の投与量範囲は、所望の防御作用を生じるのに充分な大きさの用量である。投与される用量は、受容者の年令、性別、健康、体重、及び併用療法(もしあれば)、治療の頻度、並びに所望の作用に依存するであろう。投与法及び投与手段は、担当医師又は他の当業者により決定されるであろう。
【0055】
既知の化合物であるBAPTA−AMは、カルシウムレベルの上昇が関与しているとされている種々の病的プロセス中で有効な細胞防御活性を有することが証明されている(チミアンスキー(Tymianski)ら著、Neuron 11, 221-235, 1993;チミアンスキー(Tymianski)ら著、J. Cerebral Blood Flow and Metabolism、 14, 911-923, 1994;アブデル−ハミド(Abdel-Hamid)とチミアンスキー(Tymianski)、J. Neuroscience, 17, 3538-3553)。しかし、カルシウムホメオスタシスへの無制限の介入は、重大な安全性の問題を引き起こし、臨床的応用の可能性を明らかに限定する。本明細書に開示される新規ジエステルは、細胞内カルシウムホメオスタシスには影響を与えない点で、その活性においてより選択的であり、従ってBAPTAの従来既知の誘導体より安全であるようである。
【0056】

A.化学例:
例1:アルキルのBAPTAジエステル及びその塩の合成
1,2−ビス(2−アミノフェノキシ)エタン−N,N,N’,N’−四酢酸(BAPTA)のジエステルの二ナトリウム又はカルシウム塩の合成を、以下の3工程で行った:
【0057】
工程1.BAPTAの無水物の調製:
【化6】
Figure 0004668411
【0058】
工程2.BAPTAジエステルの調製:
【化7】
Figure 0004668411
追加の好適な実施態様により、有利にはRはまた、Cn2n+1(ここで、n=1〜10)及びCn2n+1(OCH2CH2m(ここで、n=1〜20、m=1〜6)であってもよい。
【0059】
工程3.BAPTAのジエステルの二ナトリウム又はカルシウム塩の調製:
【化8】
Figure 0004668411
【0060】
工程1.BAPTA無水物の調製
BAPTA(24g、0.05mol)、ピリジン(8g、0.1mol)及び無水酢酸(95ml、1.0mol)を、逆流冷却器(水冷式)とマグネティックスターラーを取り付けた丸底1つ首フラスコ(500ml)に導入する。反応混合物を、マグネティックスターラーで激しく撹拌しながら90℃で5時間加熱する。次に温度を50℃まで下げて、この温度で10時間加熱を続ける。10時間経過後、反応混合物を室温に冷却して、沈殿物を濾過して取り出す。次に沈殿物を、酢酸エチル(各洗浄液50ml)で4回、及びエーテル(各洗浄液60ml)で2回洗浄する。沈殿物を、真空下で50℃で6〜8時間乾燥する。生成物は、BAPTA無水物である。収率80%(17.6g)。白色の固体。融点148〜149℃。
【0061】
分析:TLC。本化合物は分析の過程で分解した。
1H NMR(C65NO2)、δ(ppm):4.40(s,8H)、4.47(s,4H)及び6.85〜7.01(m,8H)。
IR:1762.9cm-1(s)、
1820.7cm-1(s)。
元素分析。C222082。計算値:C 60.00%、H 4.54%、N 6.26%。実測値:C 59.60%、H 4.66%、N 6.20%。
【0062】
工程2.BAPTAのアルキル又はアリールジエステルの調製
工程1のBAPTA無水物(10g、0.023Mol)と対応する無水アルコール(300ml)とを、アルゴン雰囲気下で逆流冷却器及びマグネティックスターラーを取り付けた丸底1つ口フラスコに導入する。混合物を、90℃(メチル及びエチルジエステルでは70℃)の油浴中で激しく撹拌しながら加熱する。6時間後、アルコールの半分が反応混合物から蒸留される(高分子アルコールは真空下で蒸留される)。得られた混合物を0℃に冷却し、この温度で5〜8時間保持する。沈殿物を、真空下で濾過(ガラスフィルターN4)して溶液から分離し、約40mlのエタノールで3〜4回洗浄し、次いで酢酸エチル(各100ml)で3回及び最後にジエチルエーテル(各150ml)で3回洗浄する。生成物を真空下で8時間乾燥する。
【0063】
合成されるBAPTAのジエステルの化学的/物理的特定は、本明細書に後述する:
【0064】
BAPTAのエチルジエステル。収率90%(11g)。白色の粉末。融点161〜162℃。TLC分析。アルミニウムシート上のシリカゲル60。溶離液は、クロロホルムと、メタノールと水(80:20:1.5 v/v)との混合物である。検出のためにクロマトグラムを、指示薬スプレーにより噴霧し、次に350〜400℃で炭化させる。指示薬スプレーの組成は、4−メトキシベンズアルデヒド(10ml)、エタノール(200ml)、98% H2SO4(10ml)及び氷酢酸(2ml)である。スポット1個。Rf 0.3。
1H NMR(CD3OD)、δ(ppm):1.05〜1.11(t,6H)、3.91〜4.00(dd,4H)、4.05(s,4H)、4.14(s,4H)、4.27(s,4H)、6.83〜6.96(m,8H)。
元素分析。C2632102。計算値:C 58.64%、H 6.03%、N 5.26%。実測値:C 58.00%、H 6.00%、N 5.09%。
【0065】
BAPTAのプロピルジエステル。収率90%(11.5g)。白色の粉末。融点187℃。TLC分析。BAPTAのジエチルエステルとジプロピルエステルの分析条件は、同様である。スポット1個。Rf 0.35。
1H NMR[(CD32SO]、δ(ppm):0.71〜0.77(t,6H)、1.38〜1.47(m,4H)、3.80〜3.85(t,4H)、4.00(s,4H)、4.13(s,4H)、4.20(s,4H)、6.70〜6.96(m,8H)。
元素分析。C2836102。計算値:C 60.00%、H 6.43%、N 5.00%。実測値:C 60.25%、H 6.77%、N 5.08%。
【0066】
BAPTAのイソプロピルジエステル。収率80%(10.2g)。白色の粉末。融点181〜182℃。TLC分析。アルミニウムシート上のシリカゲル60F254。溶離液:クロロホルム:メタノール(65:30、v/v)。検出のためにクロマトグラムを、指示薬スプレーにより噴霧し、次に350〜400℃で炭化させる。指示薬スプレーの組成は、4−メトキシベンズアルデヒド(10ml)、エタノール(200ml)、98%硫酸(10ml)及び氷酢酸(2ml)である。スポット1個。Rf 0.72。
1H NMR[(CD32SO]、δ(ppm):1.07〜1.09(d,12H)、4.00(s,4H)、4.08(s,4H)、4.22(s,4H)、4.78〜4.85(m,2H)、6.71〜6.98(m,8H)。
元素分析。C2836102。計算値:C 60.00%、H 6.43%、N 5.00%。実測値:C 59.78%、H 6.50%、N 5.00%。
【0067】
BAPTAのブチルジエステル。収率90%(12.1g)。白色の粉末。融点183℃。TLC分析。BAPTAのジエチルエステルとジブチルエステルの分析条件は、同様である。スポット1個。Rf 0.42。
1H NMR[(CD32SO]、δ(ppm):0.74〜0.80(t,6H)、1.09〜1.18(m,4H)、1.33〜1.39(m,4H)、3.80〜3.86(t,4H)、3.98(s,4H)、4.10(s,4H)、4.17(s,4H)、6.69〜6.92(m,8H)。
元素分析。C3040102。計算値:C 61.22%、H 6.80%、N 4.76%。実測値:C 61.54%、H 7.10%、N 5.03%。
【0068】
BAPTAのヘプチルジエステル。収率70%(10.8g)。白色の粉末。融点146〜147℃。TLC分析。BAPTAのエチルジエステルとヘプチルジエステルの分析条件は、同様である。スポット1個。Rf 0.50。
1H NMR[(CD32SO]、δ(ppm):0.79〜0.84(t,6H)、1.08〜1.17(broad s,16H)、1.34〜1.43(m,4H)、3.79〜3.87(t,4H)、3.98(s,4H)、4.13(s,4H)、4.17(s,4H)、6.67〜6.92(m,8H)。
元素分析。C3652102。計算値:C 64.29%、H 7.74%、N 4.16%。実測値:C 64.37%、H 7.82%、N 3.88%。
【0069】
BAPTAのオクチルジエステル。収率70%(11.3g)。白色の粉末。融点155℃。TLC分析。BAPTAのジエチルエステルとジオクチルエステルの分析条件は、同様である。スポット1個。Rf 0.55。
1H NMR[(CD32SO]、δ(ppm):0.81〜0.86(t,6H)、1.19〜1.23(broad s,20H)、1.29〜1.34(m,4H)、3.83〜3.87(m,4H)、3.98(s,4H)、4.11(s,4H)、4.19(s,4H)、6.80〜6.84(m,8H)。
元素分析。C3856102。計算値:C 65.14%、H 8.00%、N 4.00%。実測値:C 64.91%、H 8.20%、N 3.76%。
【0070】
BAPTAのベンジルジエステル。収率70%(10.6g)。白色の粉末。融点161〜163℃。TLC分析。BAPTAのエチルジエステルとベンジルジエステルの分析条件は、同様である。スポット1個。Rf 0.64(ベンジルジエステルを、ジメチルホルムアミド中の溶液でTLCプレート上にプロットする)。
1H NMR[(CD32SO]、δ(ppm):4.02(s,4H)、4.18〜4.19(d,8H)、4.97(s,4H)、6.73〜6.94(m,8H)、7.22〜7.32(m,10H)。
元素分析。C3636102。計算値:C 65.85%、H 5.49%、N 4.27%。実測値:C 65.56%、H 5.83%、N 4.12%。
【0071】
BAPTAの2−(ジメチルアミノ)エチルジエステル。収率70%(9.95g)。白色の粉末。融点126〜127℃。TLC分析。アルミニウムシート上のシリカゲル60F254。溶離液:クロロホルム:メタノール:水(60:40:2、v/v)。スポット1個。Rf 0.2。
1H NMR(CDCl3)、δ(ppm):2.57(s,12H)、2.60〜2.63(t,4H)、3.60(s,4H)、3.75〜3.78(t,4H)、4.06(s,4H)、0.11(s,4H)、6.68〜6.85(m,8H)。
元素分析。C3042104。計算値:C 58.25%、H 6.80%、N 9.06%。実測値:C 57.94%、H 6.90%、N 8.97%。
【0072】
工程3a.BAPTAのジエステルのナトリウム塩の調製
BAPTAの対応するアルキルジエステル(0.019Mol)を、マグネティックスターラーを取り付けた三角フラスコ(500ml)に導入する。約250mlのメタノールと水との混合物(1:1、v/v)をそのエステルに加える。エステルは溶液に溶解しないため、この混合物を激しく撹拌する。水中のNaHCO3(0.038mol、3.19g)の濃溶液又はMeONa(0.038mol)の濃溶液を撹拌中の混合物に加えると、5〜8時間後混合物は透明になる。これは、アルキルジエステルが二ナトリウム塩に変換されることを示している。メタノールと水を真空下で留去する。得られた塩を、エタノールとジエチルエーテルとの共沸蒸留により乾燥する。最後に、塩を真空下(5〜6mmHg)で8時間乾燥する。
【0073】
BAPTAのエチルジエステル、二ナトリウム塩。白色の粉末。収率95%(10.4g)。
元素分析。C2630102Na2。計算値:C 54.16%、H 5.21%、N 4.86%、Na 7.98%。実測値:C 54.10%、H 5.27%、N 4.65%、Na 8.10%。
【0074】
BAPTAのプロピルジエステル、二ナトリウム塩。白色の粉末。収率95%(10.9g)。
元素分析。C2836102Na2。計算値:C 55.63%、H 5.63%、N 4.63%、Na 7.61%。実測値:C 54.76%、H 6.13%、N 4.46%、Na 6.73%。
【0075】
BAPTAのブチルジエステル、二ナトリウム塩。白色の粉末。収率95%(11.2g)。
元素分析。C3038102Na2。計算値:C 56.96%、H 6.01%、N 4.43%、Na 7.28%。実測値:C 56.50%、H 6.00%、N 4.20%、Na 7.30%。
【0076】
BAPTAのヘプチルジエステル、二ナトリウム塩。白色の粉末。収率90%(10.3g)。
元素分析。C3650102Na2。計算値:C 60.33%、H 6.98%、N 3.91%、Na 6.42%。実測値:C 59.88%、H 7.49%、N 4.12%、Na 6.76%。
【0077】
BAPTAのオクチルジエステル、二ナトリウム塩。白色の粉末。収率90%(15.7g)。
元素分析。C3854102Na2。計算値:C 61.29%、H 7.26%、N 3.76%、Na 6.16%。実測値:C 60.90%、H 7.81%、N 3.26%、Na 6.52%。
【0078】
工程3b.BAPTAのジエステルのカルシウム塩の調製
BAPTAの対応するジエステル(1g)を、1Lのエタノールと水との混合物(70:30、v/v)に溶解する。等モルのCa(OH)2をこの溶液に加える。得られた混合物をマグネティックスターラーにより室温で24時間撹拌する。次にBAPTAのエチル、プロピル及びブチルジエステルの塩のためには、溶液をワットマン(Whatmann)濾紙N1により濾過し、真空下(20〜30mmHg)で蒸発乾固する。沈殿物を、ジエチルエーテル(各1回分は100ml)により3回洗浄し、真空下(2〜3mmHg)で室温で6時間乾燥する。
【0079】
BAPTAのヘプチル及びオクチルジエステルのカルシウム塩のためには、エタノール溶液を蒸発乾固する。沈殿物を0.8Lのエタノールに溶解する。得られた混合物を、ワットマン濾紙N1により濾過し、次にエタノールを真空下(20〜25mmHg)で蒸発させる。沈殿物を、ジエチルエーテル(各1回分は100ml)により3回洗浄し、真空下(2〜3mmHg)で室温で6〜7時間乾燥する。
【0080】
BAPTAのエチルジエステル、カルシウム塩。白色の粉末。収率90%(0.96g)。
2630210Ca。計算値:C 54.70%、H 5.26%、N 4.91%、Ca 7.01%。実測値:C 54.32%、H 5.40%、N 4.81%、Ca 6.81%。
【0081】
BAPTAのプロピルジエステル、カルシウム塩。白色の粉末。収率90%(0.98g)。
2834210Ca。計算値:C 56.19%、H 5.68%、N 4.68%、Ca 6.69%。実測値:C 56.22%、H 5.88%、N 4.51%、Ca 6.51%。
【0082】
BAPTAのブチルジエステル、カルシウム塩。白色の粉末。収率90%(0.90g)。
3038210Ca。計算値:C 57.50%、H 6.07%、N 4.47%、Ca 6.39%。実測値:C 57.18%、H 6.24%、N 4.28%、Ca 6.11%。
【0083】
BAPTAのヘプチルジエステル、カルシウム塩。白色の粉末。収率80%(0.85g)。
3650210Ca。計算値:C 61.71%、H 7.14%、N 4.00%、Ca 5.71%。実測値:C 61.44%、H 7.24%、N 4.18%、Ca 6.31%。
【0084】
BAPTAのオクチルジエステル、カルシウム塩。白色の粉末。収率80%(0.83g)。
3854210Ca。計算値:C 61.79%、H 7.32%、N 3.79%、Ca 5.42%。実測値:C 61.94%、H 7.14%、N 4.00%、Ca 5.31%。
【0085】
例2:モノ−、ジ−及びトリエチレングリコールのアルキルエーテルのBAPTAジエステルとその塩の合成
これらの塩の合成の手順は、BAPTAのアルキルジエステルの塩の調製の手順と同様な4工程法である。
【0086】
工程1.BAPTA無水物の調製
BAPTA無水物を入手するこの第1工程は、例1に上述のBAPTAのアルキルジエステルを合成するための手順の工程1と同一である。
【0087】
工程2.モノ−、ジ−及びトリエチレングリコールのモノアルキルエーテルの合成
モノ−、ジ−及びトリエチレングリコールのモノアルキルエーテルの合成は、以下のスキームにより行われる:
【化9】
Figure 0004668411
【0088】
約0.8〜0.9gのナトリウム(各片の直径が5〜8mmである場合は切って小片にする)をアルゴン雰囲気下で、逆流冷却器とマグネティックスターラーを取り付けた2つ口丸底フラスコ(250ml)に導入する。エチレングリコール(35ml、0.62Mol)を、これもアルゴン下でナトリウムに加えて、激しく撹拌しながら70℃の油浴中でフラスコを加熱する。大部分のナトリウムが溶解したら、ナトリウムの残り(典型的なナトリウムの量は3.9g、0.17Mol)を1片ずつ反応混合物に加える。ナトリウム溶解は、反応速度の増大と共に反応混合物の温度の増大を伴うことに留意すべきである。爆発を回避するために、反応が充分制御されるように、ナトリウムをゆっくり加えることが必要である。全てのナトリウムが溶解後、テトラヒドロフラン(60ml)中の対応する臭化アルキル(21.5g、0.12Mol)の溶液を含む滴下ロートで反応フラスコに加える。滴下ロートからの溶液を、1滴ずつ反応フラスコに導入する。反応混合物の温度を70℃に保持する。ただちに臭化ナトリウムの沈殿物が出現し、反応の経過中にその量が増大する。16時間後反応混合物を室温に冷却して、約150mlの水を有機溶液に加える。生成物を、酢酸エチル(各40ml)により2回抽出する。合わせた酢酸エチル溶液を水で洗浄し、硫酸ナトリウムにより乾燥する。酢酸エチル中の生成物の黄色の溶液を、活性炭と一緒に加熱することにより脱色する。無色の溶液を濾過し炭素から分離して、溶媒を蒸発させる。得られた生成物を真空下で蒸留し、その物理的及び化学的性状について分析する。
【0089】
エチレングリコールのモノヘプチルエーテル。無色の液体。沸点95℃/1mmHg。収率70%(13.4g)。
TLC分析。アルミニウムシート上のシリカゲル60F254。溶離液:酢酸エチル:n−ヘキサン(2:1、v/v)。指示薬:4−メトキシベンズアルデヒド(10ml)、エタノール(200ml)、98%硫酸(10ml)及び氷酢酸(2ml)。検出のためにクロマトグラムを、指示薬スプレーにより噴霧し、次に350℃で炭化させる。スポット1個。Rf 0.8。
1H NMR(CDCl3)、δ(ppm):0.84〜0.90(t,3H)、1.27〜1.33(broad s,8H)、1.55〜1.61(m,2H)、2.25〜2.30(t,1H,OH基のシグナル、その位置は可変)、3.43〜3.54(m,4H)、3.69〜3.75(m,2H)。
【0090】
ジエチレングリコールのヘプチルエーテル。無色の液体。沸点100℃/1mmHg。収率70%(17.1g)。
TLC分析。モノ−及びジエチレングリコールのヘプチルエーテルの分析条件は、同様である。スポット1個。Rf 0.4。
1H NMR(CDCl3)、δ(ppm):0.84〜0.90(t,3H)、1.27〜1.32(broad s,8H)、1.55〜1.61(m,2H)、2.71(t,1H,OH基のシグナル)、3.45〜3.48(t,2H)、3.58〜3.75(m,8H)。
【0091】
トリエチレングリコールのヘプチルエーテル。無色の液体。沸点107℃/1mmHg。収率70%(20.8g)。
TLC分析。モノ−及びトリエチレングリコールのモノヘプチルエーテルの分析条件は、同様である。スポット1個。Rf 0.3。
1H NMR(CDCl3)、δ(ppm):0.84〜0.90(t,3H)、1.26〜1.29(broad s,8H)、1.54〜1.57(m,2H)、2.72(t,1H,OH基のシグナル)、3.41〜3.47(t,2H)、3.58〜3.74(m,12H)。
【0092】
オクチルモノエチレングリコール。無色の液体。沸点60℃/0.5mmHg。収率85%。
TLC分析。エチレングリコールのジオクチルエーテルの分析条件は、上記と同じである。スポット1個。Rf 0.7。
1H NMR(CDCl3)、δ(ppm):0.83〜0.89(t,3H)、1.25〜1.27(broad s,10H)、1.54〜1.57(m,2H)、2.39(t,1H)、3.41〜3.52(m,4H)、3.67〜3.73(m,4H)。
【0093】
工程3.モノ−、ジ−及びトリエチレングリコールのモノアルキルエーテルのBAPTAジエステルの合成
工程1のBAPTA無水物(1.5g、0.0034Mol)と工程2のモノ−、ジ−又はトリエチルグリコールの対応するモノアルキルエーテル(10〜12ml)をアルゴン雰囲気下で、逆流冷却器とマグネティックスターラーを取り付けた丸底1つ口フラスコ(50ml)に導入する。混合物を、115〜120℃の油浴中で激しく撹拌しながら加熱する。1〜1.5時間後、混合物は透明になる。反応が完了するまで、加熱をさらに1.5時間続ける。次にフラスコを室温に冷却して、約100mlの石油エーテル(沸点60〜80℃)を加える。生成した沈殿物を遠心分離により抽出して、石油エーテル(各洗浄液40ml)で3回洗浄する。固体生成物を真空下で5時間乾燥して、下記化合物について例示されるように、生成物の性状を確認するために分析する:
【0094】
メチルエチレングリコールのBAPTAジエステル。白色の粉末。融点151〜152℃。収率90%(1.81g)。
TLC分析。アルミニウムシート上のシリカゲル60F254。溶離液は、クロロホルム:メタノール(1:1 v/v)である。検出のためにクロマトグラムを、指示薬スプレーにより噴霧し、次に100〜150℃で炭化させる。指示薬スプレーの組成は、4−メトキシベンズアルデヒド(10ml)、エタノール(200ml)、98%硫酸(10ml)及び氷酢酸(2ml)である。スポット1個。Rf 0.14。
1H NMR(CD3OD)、δ(ppm):3.33(s,6H)、3.47〜3.51(t,4H)、3.66(s,4H)、3.85(s,4H)、4.02〜4.06(t,4H)、4.35(s,4H)、7.02〜7.11(m,8H)。
元素分析。C2836122。計算値:C 56.76%、H 6.08%、N 4.73%。実測値:C 56.38%、H 6.39%、N 4.72%。
【0095】
ヘプチルエチレングリコールのBAPTAジエステル。白色の粉末。融点111〜112℃。収率90%(2.32g)。
TLC分析。メチルエチレングリコールのBAPTAジエステルとヘプチルエチレングリコールのBAPTAジエステルのTLC分析条件は、同じである。スポット1個。Rf 0.4。
1H NMR[(CD32SO]、δ(ppm):0.81〜0.86(t,6H)、1.22(broad s,16H)、1.42(m,4H)、3.27〜3.32(m,4H)、3.37〜3.40(m,4H)、3.96〜3.99(m,8H)、4.12(s,2H)、4.19(s,2H)、6.73〜6.92(m,8H)。
元素分析。C4060122。計算値:C 63.16%、H 7.90%、N 3.68%。実測値:C 63.30%、H 8.44%、N 3.76%。
【0096】
オクチルエチレングリコールのBAPTAジエステル。白色の粉末。融点121〜122℃。収率80%(1.4g)。
TLC分析。アルミニウムシート上のシリカゲル60。溶離液は、クロロホルム:メタノール(1:1 v/v)である。検出のためにクロマトグラムを、指示薬スプレーにより噴霧し、次に100〜150℃で炭化させる。指示薬スプレーの組成は、4−メトキシベンズアルデヒド(10ml)、エタノール(200ml)、98%硫酸(10ml)及び氷酢酸(2ml)である。スポット1個。Rf 0.45。
1H NMR(CD3Cl)、δ(ppm):0.84〜0.89(t,6H)、1.26(broad s,20H)、1.51〜1.57(m,4H)、3.37〜3.42(t,4H)、3.53〜3.56(m,4H)、3.96(s,4H)、4.03(s,4H)、4.17〜4.21(m,4H)、4.37(s,4H)、6.87〜6.94(m,4H)、7.03〜7.09(m,4H)。
元素分析。C4264212。計算値:C 63.96%、H 8.12%、N 3.55%。実測値:C 63.57%、H 8.11%、N 3.53%。
【0097】
ヘプチルジエチレングリコールのBAPTAジエステル。白色の粉末。融点95〜96℃。収率85%(2.5g)。
TLC分析。メチルエチレングリコールのBAPTAジエステルとヘプチルジエチレングリコールのBAPTAジエステルの分析条件は、同じである。スポット1個。Rf 0.40。
1H NMR[(CD32SO]、δ(ppm):0.81〜0.86(t,6H)、1.23(broad s,16H)、1.45(m,4H)、3.30〜3.35(m,8H)、3.40〜3.46(m,12H)、3.97〜3.99(m,8H)、4.13(s,4H)、4.19(s,4H)、6.74〜6.92(m,8H)、12.37(s,2H)。
元素分析。C4468142。計算値:C 62.26%、H 8.02%、N 3.30%。実測値:C 6.47%、H 8.42%、N 3.40%。
【0098】
ヘプチルトリエチレングリコールのBAPTAエステル。白色の粉末。融点63〜65℃。収率85%(2.7g)。
TLC分析。ヘプチルトリエチレングリコールのBAPTAジエステルとメチルエチレングリコールのBAPTAジエステルの分析条件は、同じである。スポット1個。Rf 0.40。
1H NMR[(CD32SO]、δ(ppm):0.81〜0.87(t,6H)、1.23(broad s,16H)、1.45(m,4H)、3.31〜3.36(m,4H)、3.42〜3.48(m,20H)、3.97〜3.99(m,8H)、4.13(s,4H)、4.19(s,4H)、6.74〜6.92(m,8H)、12.38(s,2H)。
【0099】
工程4a.モノ−、ジ−又はトリエチレングリコールのモノアルキルエーテルのBAPTAジエステルの二ナトリウム塩の調製
モノ−、ジ−又はトリエチレングリコールのモノアルキルエーテルの対応するBAPTAジエステル(0.0025Mol)をメタノール(1.0gのBAPTAジエステルを溶解するのに約10mlのアルコールが必要である)に溶解して、得られた溶液を、マグネティックスターラーを取り付けた三角フラスコ(50ml)に導入する。重炭酸ナトリウムの水溶液(2ml中0.005Mol)をBAPTAジエステルのメタノール溶液に加え、混合物を室温で2時間撹拌する。次に溶媒を真空下(30mmHg)で蒸発させる。得られた沈殿物をエタノールとの共沸蒸留により3回及びジエチルエーテルとの共沸蒸留により2回乾燥する。最後に、得られた生成物をヘキサンで洗浄して、真空下で乾燥する。
【0100】
メチルモノエチレングリコールのBAPTAジエステル、二ナトリウム塩。白色の固体。吸湿性。収率95%(1.5g)。
元素分析。C2834122Na2。計算値:C 52.80%、H 5.35%、N 4.40%、Na 7.23%。実測値:C 52.20%、H 5.59%、N 4.49%、Na 7.30%。
【0101】
ヘプチルモノエチレングリコールのBAPTAジエステル、二ナトリウム塩。白色の固体。吸湿性。収率95%(1.9g)。
元素分析。C4058122Na2。計算値:C 59.70%、H 7.21%、N 3.48%、Na 5.72%。実測値:C 59.60%、H 7.75%、N 3.51%、Na 5.51%。
【0102】
ヘプチルジエチレングリコールのBAPTAジエステル、二ナトリウム塩。白色の固体。吸湿性。収率95%(2.1g)。
元素分析。C4466142Na2。計算値:C 59.19%、H 7.40%、N 3.14%、Na 5.16%。実測値:C 58.55%、H 7.43%、N 3.46%、Na 5.49%。
【0103】
ヘプチルトリエチレングリコールのBAPTAジエステル、二ナトリウム塩。白色のロウ状物。非常に吸湿性が高い。収率90%(2.2g)。
元素分析。C4874162Na2。計算値:C 58.77%、H 7.55%、N 2.86%、Na 4.69%。実測値:C 57.98%、H 8.03%、N 2.94%、Na 4.64%。
【0104】
オクチルエチレングリコールのBAPTAジエステル、二ナトリウム塩。白色の固体。収率80%。
TLC分析。アルミニウムシート上のシリカゲル60。溶離液は、クロロホルム:メタノール(1:1、v/v)である。検出のためにクロマトグラムを、指示薬スプレーにより噴霧し、次に100〜150℃で炭化させる。指示薬スプレーの組成は、4−メトキシベンズアルデヒド(10ml)、エタノール(200ml)、98%硫酸(10ml)及び氷酢酸(2ml)である。スポット1個。Rf 0.45。
1H NMR(CDCl3)、δ(ppm):0.84〜0.89(t,6H)、1.26(broad s,20H)、1.51〜1.57(m,4H)、3.37〜3.42(t,4H)、3.53〜3.56(m,4H)、3.96(s,4H)、4.03(s,4H)、4.17〜4.21(m,4H)、4.37(s,4H)、6.87〜6.94(m,4H)、7.03〜7.09(m,4H)。
元素分析。C4264212。計算値:C 63.96%、H 8.12%、N 3.55%。実測値:C 63.57%、H 8.11%、N 3.53%。
【0105】
工程4b.モノ−、ジ−又はトリエチレングリコールのモノアルキルエーテルのBAPTAジエステルのカルシウム塩の調製。
BAPTAのモノ−、ジ−又はトリエチレングリコールジエステルの対応するモノアルキルエーテル(0.0025Mol)を250mlのメタノールに溶解する。約3〜5mlの水をこの溶液に加える。得られた溶液を、マグネティックスターラーを取り付けた三角フラスコ(300ml)に導入する。CaH2(0.0025Mol)の粉末を、激しく撹拌しながらこの溶液に加える。撹拌を、室温で3時間続ける。3時間後、混合物を濾紙(ワットマンN1)で濾過し、得られた溶液から真空下(10〜15mmHg)で溶媒を蒸発させる。沈殿物を、エタノール(各回25〜30ml)との共沸蒸留により3回、及びジエチルエーテルとの共沸蒸留により2回乾燥する。最後に、生成物をヘキサンで洗浄して、真空下(5mmHg)で室温で5時間乾燥する。
【0106】
BAPTAのメチルモノエチレングリコールジエステル、カルシウム塩。白色の粉末。収率90%(1.42g)。C2834212Ca。計算値:C 53.33%、H 5.40%、N 4.44%、Ca 6.35%。実測値:C 53.74%、H 5.78%、N 4.43%、Ca 5.90%。
【0107】
BAPTAのヘプチルモノエチレングリコールジエステル、カルシウム塩。白色の粉末。収率90%(1.79g)。C4058212Ca。計算値:C 60.15%、H 7.27%、N 3.51%、Ca 5.01%。実測値:C 60.32%、H 7.63%、N 3.54%、Ca 4.59%。
【0108】
BAPTAのオクチルモノエチレングリコールジエステル、カルシウム塩。白色の粉末。収率90%(1.81g)。C4262212Ca。計算値:C 61.01%、H 7.50%、N 3.38%、Ca 4.84%。実測値:C 61.00%、H 7.82%、N 3.54%、Ca 4.88%。
【0109】
BAPTAのヘプチルジエチレングリコールジエステル、カルシウム塩。白色の固体。収率80%(1.77g)。C4466214Ca。計算値:C 59.59%、H 7.44%、N 3.16%、Ca 4.51%。実測値:C 59.61%、H 7.79%、N 3.15%、Ca 4.04%。
【0110】
BAPTAのメチルトリエチレングリコールジエステル、カルシウム塩。白色の固体。収率80%(1.61g)。C3650216Ca。計算値:C 53.60%、H 6.20%、N 3.47%、Ca 4.96%。実測値:C 53.95%、H 6.33%、N 3.20%、Ca 4.73%。
【0111】
例3:BAPTAジエステル塩のインビトロ親油性測定
本発明のいくつかのBAPTAジエステル塩の親油性値を、有機溶液対水溶液へのこれらの化合物の溶解度を比較することにより試験した。有機溶液及び水溶液として、それぞれオクタノールと生理食塩水を使用した。分配係数(Pc)、すなわち有機相と水性相の間の分配比を、一般式I:
【化10】
Figure 0004668411
[式中、芳香環上の置換基は、オルト位にあり;は、Cn2n+1(n=2〜8)又はCn2n+1(OCH2CH2m(m=1〜3、n=1〜18)であり、そしてMは、記載のようにNa+又はCa++を表す]のいくつかの具体的なBAPTAジエステル塩について測定した。
【0112】
計算されるLogPcとしての結果を、表1に示す。
【表1】
Figure 0004668411
【0113】
BAPTAの新規ジエステルの大部分は、未変性BAPTAよりも親油性が有意に高いことが理解されるであろう。興味深いことに、分配係数は対イオンの選択によっても影響される。一般に、BAPTAジエステルのカルシウム塩は、その対応するナトリウム塩よりも親油性が高い。
【0114】
例4:Ca++、Fe++及びZn++イオンの水/オクタノール分配に及ぼすBAPTAジエステルのインビトロ作用
水性及び疎水性環境における本発明の新規なBAPTAジエステルのキレート化活性を調べて、3つの異なる二価金属イオン:Fe++、Zn++及びCa++に及ぼすBAPTAのジオクチル−エチレングリコールエステル(DP−BAPTA99、二ナトリウム塩)の作用によりここに証明する。
【0115】
このセットの実験において使用される親水性/疎水性系は、15mlオクタノールと15ml食塩水(pH=6.5)とからなる。DP−BAPTA99をオクタノール溶液に溶解して、次にこの相を食塩水と混合した。異なる実験におけるDP−BAPTA濃度は、図1A〜Cの各点について示されるように、Ca2+での実験では2.1×10-6〜5.5×10-4M/L、及びZn2+又はFe2+での実験では5.4×10-6〜1.4×10-3M/Lに変化させた。対応する金属イオンを、以下の濃度:FeCl2 2×10-3M/L、ZnCl2 10-4M/L、CaCl2 2×10-3M/Lの塩化物として水溶液に加えた。
【0116】
オクタノールと緩衝液相を混合して、室温で1時間ボルテックス撹拌し、次に4000rpmで10分間遠心分離することにより、混合物を2相に分離した。
【0117】
水及びオクタノール試料について異なる分析法を使用した:
i)水試料はメルク(Merk)のICP標準物質に対して分析した。CaとZnを、誘導結合プラズマ原子放出分光分析により試験溶液中で測定した。標準的交差流ネブライザーと固定EOPトーチを有する、ICP−AESのスペクトロ(Spectro)(クレーヴェ(Kleve)、ドイツ)からのモデル「スペクトロフレーム・モデュラE(Spectroflame Modula E)」を使用した。出力レベルは、1.2kW、冷媒流−15 l/分、補助流0.5 l/分及びネブライザー流−0.5 l/分であった。
【0118】
ii)ガラス管中の各2mlのオクタノール試料を、加熱ブロックに移した。オクタノールの蒸発は、150℃での加熱と窒素による連続フラッシングとの組合せにより行った。残渣を2mlの濃硝酸に溶解して、次に120℃で1時間加熱した。次に管が室温まで冷却してから、最終容量10mlになるまで脱イオン水を加えた。
【0119】
BAPTAのジオクチル−エチレングリコールエステルは、親分子のBAPTAのナトリウム塩よりも10,000倍親油性が高く、ここでオクタノールに代表される有機溶媒に好適に可溶性である。
【0120】
さらに図1A〜Cに示すように、BAPTAジエステルは、水からオクタノールへの金属イオンの移動、及びこれらのイオンの有機相への蓄積を仲介する(一方、BAPTAは仲介しない)。BAPTAジエステルのこの選択的キレート化作用は、水からオクタノールへのZn++イオンの移動については10μMという低い薬剤濃度で明らかであり、対応するCa++及びFe++イオンの移動については250〜500μM薬剤で明らかとなる。
【0121】
B.BAPTAのジエステルの生物学的評価
本発明のキレート化剤の新規なジエステルを、異常カルシウムレベルが関与する傷害を受けている培養細胞又は臓器に及ぼすこれらの保護作用に関して、種々の生物学的モデル系において試験した。インビトロ(組織培養細胞;脳ホモジネート)及びインビボ(スナネズミ(Mongolian Gerbils)及びウィスター(Wistar)ラット)で行った実験の結果を、本明細書中に後述する:
【0122】
例5:細胞内Ca++濃度に及ぼすBAPTAジエステルの作用(インビトロ試験)
細胞内Ca++濃度に及ぼす2つの異なるBAPTA−ジエステルのキレート化作用を、ラット海馬の培養ニューロン細胞においてインビトロで試験して、蛍光を記録によりフォローした。
【0123】
細胞培養。ラット海馬の初代分離培養物をE19胎児から調製して、13mmカバーガラス上で104週間成長させた。簡単に述べると、10%ウマ血清と10%ウシ胎児血清を含有するDMEM中に細胞を培養して、1週後これを10%ウマ血清を含有するDMEMで置換した。培養5日後に開始して5−フルオロ−2’−デオキシウリジンと3日間インキュベートして、グリア増殖をブロックした。Ca2+ iイメージングのために、カバーガラスを記録培地で洗浄して、0.2%(w/v)プルロニック酸(pluronic acid)(F127)の存在下で1〜1.5時間振盪しながら、3μmフルオ−3/AM(Fluo-3/AM)(分子プローブ(Molecular probes))と共に室温でインキュベートした。次に培養物を記録培地中で少なくとも1時間洗浄して、次の1〜3時間の間使用した。
【0124】
溶液と薬剤。記録培地は以下を含有した:129mM NaCl、4mM KCl、1mM MgCl2、2mM CaCl2、4.2mMグルコース及び10mMヘペス。pHは、NaOHで7.4に調整して、浸透圧をショ糖の添加により320mOsmに調整した。BAPTA−ジエステルジエチル−BAPTA(DP−BAPTA23)又はジオクチル−エチレングリコール−BAPTA(DP−BAPTA99)両方とも二ナトリウム塩を、使用前に凍結ストックから記録培地中で調製した。各実験において示されるBAPTA−ジエステルを、先端直径2μmの圧力ピペットで0.1mMの最終濃度で充填して、細胞から約50μmに配置した。薬剤を、0.5〜5秒間隔の圧力パルスでピペットにより適用した。
【0125】
イメージング。色素フルオ−3/AM(Fluo-3/AM)(分子プローブ(Molecular probes))の添加後、カバーガラスを共焦点レーザー走査顕微鏡(ライカ(Leica)、ハイデルベルク、ドイツ)中に置いて、室温で3〜5ml/分の速度で1μMテトロドトキシン(TTX)を含む記録培地を注いだ。共焦点レーザー走査顕微鏡には、488nmの波長で励起するためのアルゴン−イオンレーザーが取り付けてある。レーザー光を、光力学的損傷を回避するために公称強度の1〜3%まで減少させた。63×水浸対物レンズにより256×256ピクセルの画像をとった。細胞の完全な三次元再構築は、必要に応じて細胞を通して撮った15〜20個の連続0.5〜1.0μm光学切片から作成した。蛍光強度は、ライカ(Leica)分析ソフトウェアとアドビ・フォトショップ(Adobe Photoshop)(アドビシステムズ(Adobe Systems))を使用して定量した。フルオ−3(Fluo-3)蛍光の変化を、正味の蛍光を前処理蛍光で割って標準化した(ΔF/F)。
【0126】
2.4mM Ca++を含有するDMEM培地で増殖した海馬ニューロン細胞を、ビヒクルすなわち記録培地(図2、フレーム1、2)、又はDP−BAPTA23(図2、フレーム3〜11)のいずれかで処理した。薬剤(9秒パルスに1mM)の添加は、処理細胞中に記録される蛍光の減少に反映される、細胞内カルシウムレベルの低下を誘導した。Ca++濃度のこの一時的な減少は、次に薬剤が細胞から洗浄されて7〜8秒以内には完全に回復した(図2、フレーム12〜20を参照のこと)。同じ量の薬剤を短時間適用すると、同じ細胞でより短時間の小さい蛍光の減少が誘導された(データは示していない)。
【0127】
細胞膜非透過性薬剤である、親薬剤の四ナトリウム塩BAPTA−Na4を同じ濃度でラット海馬の培養ニューロンの表面に適用すると、細胞内Ca2+の微々たる上昇しか促進しないことに注目することは重要である(データは示していない)。
【0128】
図3では、カリウム誘導による細胞内Ca2+濃度の上昇に及ぼすBAPTAジエステルの作用が証明される。
【0129】
海馬ニューロン細胞を上述のように増殖させて、アスタリスク(*)で示す時点で40ミリ秒のK+パルス(100mM KClを含有するピペットから適用)に暴露させた。対照条件下では、このような各K+パルスは、細胞内Ca2+濃度の3〜4倍の増大を引き起こし、蛍光シグナルの一過性増大として記録された。
【0130】
次に細胞を、0.1、1.0又は10.0μg/mlのジオクチル−エチレングリコール−BAPTA(DP−BAPTA99)で各記録期間の前の5分間灌流した。図3に示す結果は、5個の個別の海馬ニューロン細胞の平均蛍光変化をグラフで表したものである。
【0131】
図3に示すように、BAPTAジエステルは、細胞内カルシウムイオン濃度のカリウム誘導性上昇を減衰させ、そしてこの効果は濃度依存的に達成される。
【0132】
例6:Na/K−ATPアーゼ活性に及ぼすBAPTA−ジエステルの作用
フェルナンデス(Fernandes)ら(Neurochem Int. 28:497-500, 1996)は、ピロカルピン注射により誘導される実験的てんかんの間の、ラット海馬における酵素Na/K−ATPアーゼの活性を研究した。この研究により、てんかんの急性期及び沈黙期の間は酵素活性が低下し、慢性期の間は上昇する(正常レベルまでは上昇しない)ことが見い出された。これらの結果から考えられる結論は、Na/K−ATPアーゼ活性の変化は、ピロカルピン注射により誘導される脳損傷に続く特発性及び再発性発作の出現に関与するということである。
【0133】
ピロカルピン誘導性発作は、いくつかのタイプのヒトてんかんとその進展のモデルであると考えられる。細胞外K+レベルの上昇をもたらす酵素Na/K−ATPアーゼの活性の低下は、てんかん症状とその進展に対する要因になりうることが、提唱されている。
【0134】
従って、Na/K−ATPアーゼ活性に及ぼすBAPTA−ジエステルの作用を、異なる濃度のジエチル−BAPTA(DP−BAPTA27、二ナトリウム塩)で処理したマウス脳ホモジネート中で試験した。試験したBAPTA−ジエステルの濃度は、10-7〜102μg/mlの範囲とした。
【0135】
マウス脳ホモジネートの調製。オスのCD−1マウス(10〜21日齢)を急速断頭術により屠殺した。頭蓋を開き、脳を取り出して2つに切った。皮質を単離し、ナトリウムリンゲル緩衝液(Ringer's buffer)に入れ、氷冷PBSで3回洗浄して氷上で保持した。ポリトロン(Polytron)を使用して、氷上で14000rpmで4×30秒間脳組織をホモジナイズした。均質化緩衝液は、250mMショ糖;1mM EGTA;20mM ヘペス−トリス、pH7.4、及びプロテアーゼインヒビターPMSFを含有していた。
【0136】
ホモジネートを、ソルバル(Sorval)冷却遠心分離機中で27000gで30分間遠心分離した。膜画分を回収して、均質化緩衝液に再懸濁した。新たなDP−BAPTA27を、各実験用に1mg/mlストック溶液から希釈して、所定の最終濃度でATPアーゼ反応培地に加えた。
【0137】
Na/K−ATPアーゼ測定法。Na/K−ATPアーゼは、Na/K−ATPアーゼインヒビターであるウワバイン(3mM)の非存在下及び存在下で、前述されているように測定した(ノルビー,ジェイ(Norby J)、ジー・カップルド(G. Coupled)(1988) Na+/K+−ATPアーゼ活性の測定法。Methods in Enzymology 156: 116-119)。タンパク質含量は、すでに記述されているようにバイオラッド−ブラッドフォード(Bio Rad-Bradford)測定法(ブラッドフォード,エム(Bradford, M.)(1978)タンパク質測定法。Ann. Biochem. 72: 248-257)を使用して測定した。
【0138】
図4に示すように、DP−BAPTA27は、マウス大脳皮質におけるNa/K−ATPアーゼ活性を用量依存的に増大させたため、生理条件下では細胞外K+の低いレベルをもたらすと考えられた。
【0139】
例7:細胞性心臓機能に及ぼすBAPTA−ジエステルの効果
ジエチル−BAPTA(DP−BAPTA−23)の心臓防御効力を、培養心筋細胞における膜活動電位に及ぼすこの薬剤の効果を調べることにより評価した。
【0140】
成体モルモット(350〜400g)から酵素的解離法(アイセンバーグ,ジー(Isenberg G.)とクロックナー,ユー(Klockner U.)(1982) Pflugers Arch: 395, 6-18)により心室筋細胞を入手した。細胞を、0.5ml記録浴中で倒立顕微鏡(ニコン(Nikon)、ダイアフォト−TMD(DIAPHOT-TMD)、東京、日本)の載物台に載せた。浴をタイロード(Tyrode's)溶液(140mM NaCl、4mM KCl、1.8mM CaCl2、1mM MgCl2、10mMグルコース及び5mMヘペス、pH7.4)で1〜2ml/分の速度で注いだ。筋細胞を、0.2Hzで刺激して、室温(24〜25℃)で試験した。パッチ電極をガラス製マイクロピペットから調製し、それは120mM K−アスパルタート、20mM KCl、3.5mM MgCl2、20mM KH2PO4、3mM Na2ATP、10mMグルコース及び1mM EGTA、pH7.4を含有するピペット溶液で充填された時に2〜4MΩの先端抵抗を有した。活動電位は、以前に記述されている(フェルゼン(Felzen)ら, 1995, Pflungers Arch: 427, 422-431;フェルゼン(Felzen)ら, 1996, Circ. Res. 78, 253-261)ように、アクソン(Axon)200A(アクソン・インストルメンツ社(Axon Instruments, Inc.)、フォスターシティー、カリホルニア州、米国)により、モルモットの心室筋細胞から記録した。
【0141】
10-11〜10-14mol/LのDP−BAPTA23が、培養心筋細胞の静止電位を低下(8mV)させかつその活動電位期間を短縮することにより、過分極を誘導することが見い出された(結果は示していない)。
【0142】
図5は、ウワバインと10-10mg/ml DP−BAPTA23と共に35分(トレース5)インキュベートした刺激筋細胞から測定した膜電位に比較して、10-6Mウワバインの非存在下(トレース1、対照細胞)又は存在下で6分(トレース2)、10分(トレース3)及び13分(トレース4)インキュベートした刺激筋細胞の膜電位測定値を示す。
【0143】
図5から明らかなように、Na/K−ATPアーゼインヒビターであるウワバインとの13分間のインキュベーションにより、心筋細胞で脱分極後遅延(DAD)が誘導された(トレース4上の矢印でマーク)。ウワバイン毒性を特徴づけるこの応答は、DP−BAPTA23により打ち消された(トレース5)。
【0144】
例8:グルタミン酸誘導性ニューロン細胞死に及ぼすBAPTAジエステルの作用
本発明のBAPTAジエステルの神経防御可能性を、グルタマート毒性のインビトロモデル系において評価した。
【0145】
ラット由来の新生児皮質ニューロンを24ウェルプレートで培養して、サトラー(Sattler)ら(J. Cereb Blood Flow Metab, 17, 456 (1997))に記述されているように組織培養で増殖させた。
【0146】
細胞を、0.5ml/ウェルの対照溶液(Control Solution)で1回洗浄して、すべての血清タンパク質を除去した。対照溶液は、121mM NaCl、5mM KCl、10mM ヘペス酸、7mM ヘペス−Na塩、1mM Na−ピルビン酸塩、1.8mM CaCl、3mM NaHCO3、0.01mM グリシン、20mM D−グルコース、pH7.4(シグマ(Sigma))を含有した。
【0147】
DP−BAPTA−23を最初にDMSOに溶解し、さらに対照溶液に希釈して300、100、30、10及び3μMの濃度にした。細胞に加えるDMSOの量は、1%を超えるべきではない。培養ニューロン細胞に、試験DP−BAPTA−23(0.5ml/ウェル)を添加して、加湿チャンバー中で37℃で1時間インキュベートした。次にプレート中の培地を吸引して、新たな対照溶液で置換し、37℃でさらに30分間インキュベートした。1mg/mlストック溶液からヨウ化プロピジウム(Propidium Iodide)(PI)(モレキュラープローブ社(Molecular probes Inc.)、カタログ番号P−1304)を50ug/mlの最終濃度で各ウェルに加え、ベースライン蛍光を読みとった。次に各実験で記載するように、細胞を、300mMのL−グルタマート(シグマ(Sigma))で室温で1時間、DP−BAPTA−23の非存在下又は種々の濃度での存在下で処理した。
【0148】
グルタマート傷害の前に細胞をBAPTA−ジエステルで処理した場合のプロトコールでは、薬剤は傷害期間にわたって培地中に存在した(図6)。他の場合には、DP−BAPTAを、グルタマート傷害の後のみに、記載の時点において加えた(図7を参照のこと)。
【0149】
グルタマートを全く含まない対照溶液を、化合物単独により引き起こされる毒性のレベルをチェックするために、試験BAPTA−ジエステルを含有する対照ウェルに加えた。
【0150】
傷害後、グルタマートを含む培地を除去して、グルタマートを含まないがPI(50ug/ml)を含有する同じ培地に変更した。PI蛍光測定は、1時間間隔で24時間行った。
【0151】
バックグラウンドを差し引いた蛍光測定値を、1mM NMDAに1時間暴露した同一の培養物からのPI蛍光測定値に対して標準化した。細胞死を、サイトフルオーIIマルチ(Cytofluor II Multi)−ウェルプレートスキャナー(パーセプティブ・バイオシステムズ(PerSeptive Biosystems))での蛍光読み取りによりモニターした。グルタミン酸傷害によって、24時間以内に100%近くのニューロン細胞死が生じた。
【0152】
死細胞の部分は、以下の通り計算した:
死の部分 = (Ft−F0)/FNMDA
[ここで、Ft=t時点のPI蛍光であり、F0=0時点の初期PI蛍光であり、そしてFNMDA=同じ切開及び1mM N−メチル−D−アスパルタート(NMDA)に60分暴露した後の24時間後の同一の切開及び培養(plating)からの同一の培養物のバックグラウンドを差し引いたPI蛍光である]。
【0153】
図6に示すようにDP−BAPTA−23は、グルタマート誘導性ニューロン細胞死を用量依存的に減少させた。この防御作用は、30μMという低いBAPTA−ジエステル濃度でも明らかである。
【0154】
さらに、この神経防御作用は、DP−BAPTA(100μM)を、グルタミン酸傷害の1時間前(図6)にGluと一緒に加えたとき、又は60分後まで(図7を参照のこと)加えたときに証明された。
【0155】
例9:BAPTA−ジエステルの神経防御作用−全前脳虚血モデル
本発明のBAPTAジエステルの神経保護可能性を、さらにスナネズミ(Mongolian Gerbils)における全前脳虚血モデル系で検討した。
【0156】
動物。オスのスナネズミ(Mongolian Gerbils)60〜70g(チャールズ・リバー・ラボラトリーズ(Charles River Laboratories)、米国)を試験に使用した。
【0157】
虚血の誘導。麻酔チャンバー(30%酸素、70%亜酸化窒素)中でスナネズミにハロタン(4%)で麻酔を誘導して、30%酸素と70%亜酸化窒素中の1%ハロタンでフェースマスクを用いて維持した。虚血誘導のために、両方の総頸動脈を頸部正中切開により単離して、動脈クリップを用いて示されるように10又は20分間一時的に閉塞した。クリップが用いられている時、大脳虚血の全期間にわたり、麻酔はハロタンなしに30%酸素と70%亜酸化窒素だけで維持された。直腸内プローブで追跡された直腸内温度を、保温ランプと加熱パッドを用いて虚血期間を通して37〜37.5℃に維持した。試験BAPTAジエステルは、適用するときは必ず特定の実験それぞれにおいて示されるような時点と用量で、腹腔内経由による非経口的投与又は経口投与のいずれかで動物に投与した。対照動物は、PABTAジエステル化合物の代わりに、ビヒクル単独、すなわち0.9% NaCl溶液で処理した。
【0158】
生存試験。20分間の全前脳虚血の後の動物の生存は、虚血の10日後までモニターした。
【0159】
統計。統計解析は、スチューデントのt検定(Student's t-test)をボンフェローニ(Bonferroni)補正と共に使用して、有意性のレベルをp<0.05で、実施した。
【0160】
ニューロン特異的エノラーゼ(NSE)アッセイ。血液試料を、スナネズミの眼窩洞から、10分間の大脳虚血の24及び72時間後に採った。血液試料を、3000rpmで5分間遠心分離して、血清(上清画分)を得た。血清中のNSE活性は、NSEキット(ファーマトープ社(Pharmatope Ltd.)、イスラエル)を使用してラジオイムノアッセイにより求めた。
【0161】
ニューロン損傷を予防する際の試験BAPTA−ジエステルの効力を評価するために、血清中のニューロン特異的エノラーゼ(NSE)の酵素活性を使用した。実験的全虚血では、これらの実験条件下で存在する遅延ニューロン細胞死に対応する虚血に続く2〜192時間、NSEレベルが血清中で上昇することが見出だされた。よって、NSEはニューロン損傷の程度の定量マーカーとして有用であろう。
【0162】
図8、9及び10では、本発明の2つのBAPTAジエステルである、ジオクチル−BAPTA(DP−BAPTA−60、二ナトリウム塩)とジオクチル−エチレングリコール−BAPTA(DP−BAPTA−99、二ナトリウム塩)について、そのニューロン防御効果を試験した実験の結果を要約する。異なる治療プログラム及び薬剤の投与経路を、スナネズミの全前脳虚血のモデル系において検討した。フォローしたパラメーターは、(i)ニューロン細胞死の指標として動物血清中のニューロン特異的エノラーゼの活性(図8と9)及び(ii)動物の生存率(図10)とした。
【0163】
図8に示されるように、再灌流の開始直後(t=0)又は再灌流の開始から3時間後(t=3)に、虚血スナネズミに腹腔内投与したDP−BAPTA−60(灰色のバー)又はDP−BAPTA−99(黒色のバー)のいずれかの5μg/kgの単回投与は、ニューロン損傷を防止した。これらの結果は、DP−BAPTA薬剤が、治療と予防の両方のモードで作用することを示している。
【0164】
図9は、2つのスキーム((a)再灌流の開始の4時間前に0.5mg/kg投与し、次に再灌流の開始時にさらに0.5mg/kgの投与、及び(b)虚血後3日間毎日0.5mg/kg)で経口投与されたDP−BAPTA99の神経防御効果を示す。全大脳虚血の24時間及び72時間後に測定した血清中のNSE活性の有意な減少により証明されるように、両方の治療プログラムで、DP−BAPTA99は、強力な防御効果を示した。
【0165】
別の実験では、BAPTA−ジエステルの防御効果を、上述のように、20分の全前脳虚血に付したスナネズミの生存時間をモニターすることにより評価した。試験動物(各グループN=15)に、再灌流の開始時に10μg/kgのDP−BAPTA−60又はDP−BAPTA−99のいずれかを単回で腹腔内投与した。対照動物(N=30)にはビヒクル溶液を投与した。
【0166】
図10に示すように、DP−BAPTA−60とDP−BAPTA−99の両方とも、動物の生存をそれぞれ2倍と3倍延長した。
【0167】
結論として、BAPTAジエステルは、虚血により引き起こされる神経損傷に対する防御において、治療と予防の両方のモードで有効であること、及び薬剤の投与のために非経口ならびに経口経路が実践的であることが証明された。
【0168】
ジオクチル−BAPTAの二ナトリウム塩とカルシウム塩の両方が、その神経防御能力において等しく有効であったことは重要である。これに対して、このモデル系では、ジオクチル−エチレングリコール−BAPTA(DP−BAPTA−99)のナトリウム塩は、この分子のカルシウム塩に比較して、はるかに顕著な神経防御活性を示した。
【0169】
例10:BAPTA−ジエステルの神経防御効果の組織病理学的分析
BAPTA−ジエステルの神経保護活性をさらに確立するために、BAPTA−ジエステルの非存在下又は存在下で、全前脳虚血の誘導に付した動物の脳試料について詳細な半定量的顕微鏡病理学的分析を実施した。
【0170】
現在最も神経保護的に強力な本発明の2つのBAPTA−ジエステル、すなわち、ジオクチル−BAPTA(DP−BAPTA60)とジオクチル−エチレングリコール−BAPTA(DP−BAPTA99)(両方とも二ナトリウム塩)を試験した。
【0171】
スナネズミ(Mongolian Gerbils)39匹を、例9に記載した方法に従って誘導した10分の全前脳虚血に付した。動物を以下の通り処理した3グループに分割した:
グループI:スナネズミ13匹;虚血直後5μgのDP−BAPTA60/kg体重を腹腔内注射により単回投与。
グループII:スナネズミ11匹;虚血直後5μgのDP−BAPTA99/kg体重を腹腔内注射により単回投与。
グループIII:スナネズミ15匹;ビヒクル、すなわち生理食塩水を注射した対照動物。
【0172】
虚血の3日後、動物をケタミンとキシラジン(ksilazyne)で再度麻酔し、その脳を外科的に取り出し、PBS中の4%ホルマリン中に7日間貯蔵した。7μm厚のスライドを背側海馬の領域からとり、顕微鏡検査のためにヘマトキシリンとエオシンで染色した。
【0173】
海馬のCA−1、CA−2、CA−3及び歯状回サブフィールドを、3つのサブ領域(内側、中央部及び外側)に分割して評価した。次に各区画からの生細胞の全数を計測して、ニューロン損傷を推定した。脳損傷評価のために使用した任意のスケールは、5段階を含む:0−正常組織、損傷なし;1−最小の損傷、ニューロンの約20%未満の壊死;2−軽い損傷、ニューロンの約40%未満の壊死;3−中等度の損傷、ニューロンの約60%未満の壊死;そして4−著しい損傷、80%を超えるニューロンが死んでいる。
【0174】
図11に示すように、DP−BAPTA99は、海馬のCA−2、CA−3及び歯状回領域において有意な神経防御効果を示している。DP−BAPTA60もまた、DP−BAPTA99より程度は少ないが、同じ領域における虚血誘導性のニューロン損傷を低下させるのに有効であることが見い出された。
【0175】
例11:BAPTA−ジエステルの抗てんかん効果(インビボモデル)
DP−BAPTA−99の抗てんかん活性を、発作がピロカルピン(400mg/kg)により誘導されるウィスター(Wistar)ラットの動物モデルでフォローした。
【0176】
この実験には、体重約350gのウィスターラットを使用した。図12A〜Bに示す異なる濃度のDP−BAPTA−99を、ピロカルピンの注射の1時間前に腹腔内注射した。ピロカルピンの末梢ムスカリン作用を低下させるために、ピロカルピン(400mg/kg、腹腔内)の30分前にメチルスコポラミン(1mg/kg)を皮下注射した。
【0177】
ピロカルピンの注射後数分以内に、動物は眼の周囲からのポルフィン(porfin)の放出、慢性の咀嚼、点頭、ミオクローヌス痙動、及び激しい震えを示す。これらは、ラシーヌ(Racine)のスケールの段階1〜2に相当する、辺縁系発作の全段階である。次に動物は、通常前肢ドラミング活動を含む段階3に移行する。通常20分以内に、動物は全身発作の徴候を示す。これは、後肢立ち、又は同時前肢クローヌス活動を伴う後肢立ちと落下及び全身性間代性発作を含む。通常30分以内に、ラットはてんかん重積持続状態になる。この状態は、本質的に辺縁系であり、間代発作の短時間の発現により中断される。てんかん重積持続状態は、自発的に停止しない発作である。ラットモデルでは、これは、5分以上続くことを意味する。動物が3時間てんかん重積持続状態になった後(その状態のものだけ)、発作を10mg/kgジアゼパンとフェニトイン(60mg/kg)の腹腔内投与により停止させた。高用量ピロカルピンモデルによる症状持続期間中の死亡率は、通常約30〜50%である。
【0178】
図12に示すように、DP−BAPTA−99は、辺縁系発作に効果がないが、全身性発作を予防することができ、そして集団の約半分でてんかん重積持続状態を予防する。さらにこの薬剤は、てんかん重積持続状態の3時間の間に起きる死亡率を減少させる。
【0179】
すなわち、DP−BAPTA−99は、発作の拡大(全身化)を予防することができると結論できる。
【0180】
本発明は具体的に記述されているが、当業者であれば、多くの改変や修飾を行うことができることを理解できるであろう。したがって、本発明は具体的に記載されている実施態様に限定して解釈してはならず、むしろ本発明の範囲、精神及び概念は、以下に続く請求の範囲を参照することにより容易に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
本発明は、図面とともに以下の詳細な説明からより完全に理解されるであろう。
【図1】 図1A〜Cは、異なる濃度のBAPTAのジオクチルエチレングリコールエステル(DP−BAPTA−99、四角)又はBAPTA(三角)のいずれかの存在下での、水溶液(白い記号)とオクタノール溶液(黒い記号)中の、3つの2価金属イオン(a)Fe++、(b)Zn++及び(c)Ca++の濃度変化を示す。
【図2】 図2は、色素Fluo−3/AMの蛍光でモニターした時の、培養海馬ニューロン中の細胞内Ca++に及ぼすBAPTAのジエチルエステル(DP−BAPTA−23)の影響を示す。
【図3】 図3は、5つの培養海馬ニューロンからの色素Fluo−3/AMの平均蛍光変化(ΔF/F)のグラフであり、細胞内Ca++濃度のカリウム誘導性増加に及ぼす異なる濃度のDP−BAPTA−99(0.1μg/ml、1μg/ml及び10μg/ml)の影響を示す。アスタリスク(*)はK+パルスを表わす。
【図4】 図4は、異なる濃度のBAPTAのジエチルエステル(DP−BAPTA−27)の存在下での、マウス皮質ホモジネート中で測定したNa/K−ATPase活性(薬剤の無い対照の%として)を示す。
【図5】 図5は、以下のようにプレインキュベートした刺激培養心筋細胞中の膜活動電位を示す:1−対照、添加無し;2−ウワバイン 10-6M、6分;3−ウワバイン 10-6M、10分;4−ウワバイン 10-6M、13分;5−ウワバイン 10-6M+DP−BAPTA−23 10-10mg/ml、35分。
【図6】 図6は、グルタマート傷害、1時間前における、DP−BAPTA−99の存在下でのグルタマート誘導性細胞死滅を示す。
【図7】 図7は、グルタマート傷害後、記載の異なる時間における、DP−BAPTA−99の存在下でのグルタマート誘導性細胞死滅を示す。
【図8】 図8は、処理の関数としての全前脳虚血後24時間のスナネズミ(Mongolian gerbil)の血清中で測定したニューロン特異的エノラーゼ(NSE)活性を示す。t=0とt=+3hは、BAPTAのジオクチルエステル(DP−BAPTA−60、灰色のバー)とBAPTAのジオクチルエチレングリコールエステル(DP−BAPTA−99、黒いバー)を腹腔内投与した時の、再潅流の開始に対する時間を示す。
【図9】 図9A〜Bは、全前脳虚血後24時間及び72時間のスナネズミの血清中で測定したニューロン特異的エノラーゼ(NSE)活性を示す。DP−BAPTA−99(黒いバー)は、2つのスキームで経口投与した:(A)再潅流の開始前4時間目に0.5mg/kg、次に再潅流の開始時にさらに0.5mg/kg、(B)虚血後3日間毎日0.5mg/kg。ビヒクル溶液で処理した対照動物のNSE活性は、白い棒で示す。
【図10】 図10は、全前脳虚血の20分後のスナネズミの生存時間(時間)を示す。動物には、ビヒクル溶液(白いバー)又は10μg/kgのDP−BAPTA−60(灰色のバー)又はDP−BAPTA−99(黒いバー)を、再潅流の開始時に腹腔内に単回投与した。
【図11】 図11は、DP−BAPTA−60(灰色のバー)、DP−BAPTA−99(黒いバー)又は食塩水(ビヒクル、白いバー)で処理したスナネズミの海馬の異なる領域(CA−1、CA−1、CA−3及び歯状回)における、虚血誘導性脳傷害の組織病理的解析(0=正常;1=最小;2=軽い;3=中等度;4=著しい)を示す。
【図12】 図12は、ウィスターラット動物モデルにおける、異なる濃度のDP−BAPTA−99の抗てんかん防御効果(%)を示し、ここでてんかんはピロカルピン(Pilocarpine)400mg/kgで誘導した。モニターしたてんかん症状は、辺縁発作(白色);全身発作(薄灰色);L−SE(黒い灰色)及び生存(黒)である。

Claims (16)

  1. カルボン酸(a)とヒドロキシ化合物(b)とのジエステル化により得られる安定なジエステルであって、
    (a)が、式(HOOC−CH2−)2−N−A−N−(−CH2COOH)2(式中、Aは、−CR=CR−O−CH2CH2−O−CR’=CR’−(ここで、基R−RとR’−R’対の各々は、結合した−C=C−残基とともに、フラン、チオフェン、ピロール、ピラゾール、イミダゾール、1,2,3−トリアゾール、オキサゾール、イソキサゾール、1,2,3−オキサジアゾール、1,2,5−オキサジアゾール、チアゾール、イソチアゾール、1,2,3−チアジアゾール、1,2,5−チアジアゾール、ベンゼン、ピリジン、ピリダジン、ピリミジン、ピラジン、1,2,3−トリアジン、1,2−オキサジン、1,3−オキサジン、1,4−オキサジン、1,2−チアジン、1,3−チアジン及び1,4−チアジンからなる群から選択される芳香環もしくは複素環を形成し、R−Rにより形成される環はR’−R’−により形成される環と同じか又は異なる)である)を有する、2価金属イオンの薬剤学的に許容されるキレート化剤であり、
    (b)が、直鎖若しくは分岐鎖の、飽和もしくは不飽和のアルコール、アミノアルカノール、及びアリールアルカノールからなる群から選択される薬剤学的に許容されるアルコールである、
    上記ジエステル又はその薬剤学的に許容される塩。
  2. 基R−RとR’−R’対の各々は、結合した−C=C−残基とともに、ベンゼン環を形成する、請求項1記載のジエステル。
  3. 一般式I:
    Figure 0004668411
    (式中、芳香環上の置換基はオルト位にあり;Xは、Cn2n+1(n=1〜10)、Cn2n+1(OCH2CH2m(n=1〜20、m=1〜6)、(Cn2n+12N(CH2m(n=1〜6、m=1〜6)及びベンジル−CH2からなる群から選択され;そしてMは、生理学的に許容される陽イオンである)の化合物。
  4. Xが、Cn2n+1(OCH2CH2m(n=1〜20、m=1〜3)である、請求項3記載の化合物。
  5. Xが、C25、C37、i−C37、C49、C715、C817、CH265、CH3OCH2CH2、C25OCH2CH2、C37OCH2CH2、C49OCH2CH2、C715OCH2CH2、C817OCH2CH2、C1021OCH2CH2、C1633OCH2CH2、C1837OCH2CH2、CH3(OCH2CH22、C25(OCH2CH22、C49(OCH2CH22、C613(OCH2CH22、C715(OCH2CH22、C817(OCH2CH22、C1021(OCH2CH22、CH3(OCH2CH23、(CH32NCH2CH2及びC715(OCH2CH23からなる群から選択される、請求項3記載の化合物。
  6. Xが、C25、C37、C49、C715、C817、C817OCH2CH2、C1021OCH2CH2、C1633OCH2CH2、C1837OCH2CH2、C817(OCH2CH22及びC1021(OCH2CH22からなる群から選択される、請求項5記載の化合物。
  7. XがC817である、請求項5記載の化合物。
  8. XがC817OCH2CH2である、請求項5記載の化合物。
  9. 請求項1若しくは2に記載のジエステル又は請求項3〜8のいずれか1項に記載の化合物を活性成分として、並びに薬剤学的に許容される希釈剤又は担体を含む、医薬組成物。
  10. 活性成分として一般式I
    Figure 0004668411
    [式中、芳香環上の置換基はオルト位にあり;Xは、Cn2n+1(n=1〜10)、Cn2n+1(OCH2CH2m(n=1〜20、m=1〜6)、(Cn2n+12N(CH2m(n=1〜6、m=1〜6)及びベンジル−CH2からなる群から選択され;そしてMは、生理学的に許容される陽イオンである]の化合物を含む、医薬組成物。
  11. Xが、C25、C37、C49、C715、C817、C817OCH2CH2、C1021OCH2CH2、C1633OCH2CH2、C1837OCH2CH2、C817(OCH2CH22及びC1021(OCH2CH22からなる群から選択される、請求項10記載の医薬組成物。
  12. XがC817である、請求項10記載の医薬組成物。
  13. XがC817OCH2CH2である、請求項10記載の医薬組成物。
  14. Ca++、Cd++、Co++、Cu++、Fe++、Hg++、Mg++、Mn++、Pb++、及びZn++イオンからなる群から選択される過剰の2価金属イオンに関連する疾患又は障害の治療のための、請求項9〜13のいずれか1項に記載の医薬組成物。
  15. 非経口又は経口投与用の請求項14記載の医薬組成物。
  16. 前記疾患又は障害が、脳及び心虚血、卒中、心筋梗塞、心不整脈、てんかん、アルツハイマー病、パーキンソン病、急性炎症、尿失禁、前立腺肥大、筋肉けいれん、動脈高血圧、喘息及び過敏性腸症候群からなる群から選択される増加したレベルの細胞内Ca++イオンに関連する疾患又は障害である、請求項14記載の医薬組成物。
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