JP6152149B2 - 筋萎縮を阻害するための方法 - Google Patents
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Description
本明細書は、参考によってすべてが組み込まれている、2010年5月20日に申請された米国特許第61/346,813号明細書および2011年2月22日に申請された米国特許第61/445,488号明細書の利益を請求する。
連邦政府支援研究に関する声明
式中、それぞれ−−−−は任意の共有結合であり、
R0は、任意に存在し、nは、0または1であり、R0は、存在する場合、水素であり、R1aは、C1〜C6アルキルおよび−C(O)ZR10から選択され、R1bは、C1〜C6アルキルから選択され、またはR1aおよびR1bは、共有結合しており、中間炭素とともに、任意に置換されたC3〜C5シクロアルキルまたは任意に置換されたC2〜C5ヘテロシクロアルキルを含み、R2aおよびR2bは、少なくとも1つのR2aおよびR2bが−OR11であるという条件で、独立して水素および−OR11から選択され、またはR2aおよびR2bは一緒に=Oを含み、各R3aおよびR3bは、R3aおよびR3bが同時にヒドロキシルではないという条件で、独立して、水素、ヒドロキシル、C1〜C6アルキルおよびC1〜C6アルコキシルから選択され、またはR3aおよびR3bは、共有結合し、中間炭素と一緒に任意に置換されたC3〜C5シクロアルキルまたは任意に置換されたC2〜C5ヘテロシクロアルキルを含み、各R4、R5およびR6は独立してC1〜C6アルキルから選択され、R7は、C1〜C6アルキル、−CH2OR12および−C(O)ZR12から選択され、R8は水素およびC1〜C6アルキルから選択され、各R9aおよびR9bは、R9aとR9bが同時に水素ではないという条件で、独立して水素およびC1〜C6アルキルから選択され、またはR9aおよびR9bは、共有結合しており、中間炭素とともに一緒に任意に置換されたC3〜C5シクロアルキルまたは任意に置換されたC2〜C5ヘテロシクロアルキルを含み、R10は水素およびC1〜C6アルキルから選択され、各R11は独立して、水素、C1〜C6アルキル、C1〜C5ヘテロアルキル、C3〜C6シクロアルキル、C4〜C6ヘテロシクロアルキル、フェニル、ヘテロアリールおよび−C(O)R14から選択され、許されるならばR11は、シアノ、アシル、フルオロ、クロロ、ブロモ、ヨード、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヒドロキシル、アセトキシル、メトキシル、エトキシル、プロポキシルおよびブトキシルから選択された0〜2個の基によって置換され、R12は、水素および1〜20の炭素を持つ任意に置換された有機残基から選択され、Zは−O−および−NR13−から選択され、R13は、水素およびC1〜C4アルキルから選択され、またはZはNであり、R12およびR13は共有結合し、−NR12R13は式
式中、それぞれ−−−−は任意の共有結合であり、R0は、任意に存在し、nは、0または1であり、R0は、存在する場合、水素であり、R1aは、C1〜C6アルキルおよび−C(O)ZR10から選択され、R1bは、C1〜C6アルキルから選択され、またはR1aおよびR1bは、共有結合しており、中間炭素とともに、任意に置換されたC3〜C5シクロアルキルまたは任意に置換されたC2〜C5ヘテロシクロアルキルを含み、R2aおよびR2bは、少なくとも1つのR2aおよびR2bが−OR11であるという条件で、独立して水素および−OR11から選択され、またはR2aおよびR2bは一緒に=Oを含み、各R3aおよびR3bは、R3aおよびR3bが同時にヒドロキシルではないという条件で、独立して、水素、ヒドロキシル、C1〜C6アルキルおよびC1〜C6アルコキシルから選択され、またはR3aおよびR3bは、共有結合し、中間炭素と一緒に任意に置換されたC3〜C5シクロアルキルまたは任意に置換されたC2〜C5ヘテロシクロアルキルを含み、各R4、R5およびR6は独立してC1〜C6アルキルから選択され、R7は、C1〜C6アルキル、−CH2OR12および−C(O)ZR12から選択され、R8は水素およびC1〜C6アルキルから選択され、各R9aおよびR9bは、R9aとR9bが同時に水素ではないという条件で、独立して水素およびC1〜C6アルキルから選択され、またはR9aおよびR9bは、共有結合しており、中間炭素とともに一緒に任意に置換されたC3〜C5シクロアルキルまたは任意に置換されたC2〜C5ヘテロシクロアルキルを含み、R10は水素およびC1〜C6アルキルから選択され、各R11は独立して、水素、C1〜C6アルキル、C1〜C5ヘテロアルキル、C3〜C6シクロアルキル、C4〜C6ヘテロシクロアルキル、フェニル、ヘテロアリールおよび−C(O)R14から選択され、許されるならばR11は、シアノ、アシル、フルオロ、クロロ、ブロモ、ヨード、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヒドロキシル、アセトキシル、メトキシル、エトキシル、プロポキシルおよびブトキシルから選択された0〜2個の基によって置換され、R12は、水素および1〜20の炭素を持つ任意に置換された有機残基から選択され、Zは−O−および−NR13−から選択され、R13は、水素およびC1〜C4アルキルから選択され、またはZはNであり、R12およびR13は共有結合し、−NR12R13は、式、
式中、それぞれ−−−−は任意の共有結合であり、R0は、任意に存在し、nは、0または1であり、R0は、存在する場合、水素であり、R1aは、C1〜C6アルキルおよび−C(O)ZR10から選択され、R1bは、C1〜C6アルキルから選択され、またはR1aおよびR1bは、共有結合しており、中間炭素とともに、任意に置換されたC3〜C5シクロアルキルまたは任意に置換されたC2〜C5ヘテロシクロアルキルを含み、R2aおよびR2bは、少なくとも1つのR2aおよびR2bが−OR11であるという条件で、独立して水素および−OR11から選択され、またはR2aおよびR2bは一緒に=Oを含み、各R3aおよびR3bは、R3aおよびR3bが同時にヒドロキシルではないという条件で、独立して、水素、ヒドロキシル、C1〜C6アルキルおよびC1〜C6アルコキシルから選択され、またはR3aおよびR3bは、共有結合し、中間炭素と一緒に任意に置換されたC3〜C5シクロアルキルまたは任意に置換されたC2〜C5ヘテロシクロアルキルを含み、各R4、R5およびR6は独立してC1〜C6アルキルから選択され、R7は、C1〜C6アルキル、−CH2OR12および−C(O)ZR12から選択され、R8は水素およびC1〜C6アルキルから選択され、各R9aおよびR9bは、R9aとR9bが同時に水素ではないという条件で、独立して水素およびC1〜C6アルキルから選択され、またはR9aおよびR9bは、共有結合しており、中間炭素とともに一緒に任意に置換されたC3〜C5シクロアルキルまたは任意に置換されたC2〜C5ヘテロシクロアルキルを含み、R10は水素およびC1〜C6アルキルから選択され、各R11は独立して、水素、C1〜C6アルキル、C1〜C5ヘテロアルキル、C3〜C6シクロアルキル、C4〜C6ヘテロシクロアルキル、フェニル、ヘテロアリールおよび−C(O)R14から選択され、許されるならばR11は、シアノ、アシル、フルオロ、クロロ、ブロモ、ヨード、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヒドロキシル、アセトキシル、メトキシル、エトキシル、プロポキシルおよびブトキシルから選択された0〜2個の基によって置換され、R12は、水素および1〜20の炭素を持つ任意に置換された有機残基から選択され、Zは−O−および−NR13−から選択され、R13は、水素およびC1〜C4アルキルから選択され、またはZはNであり、R12およびR13は、共有結合し、−NR12R13は、式、
式中、R11が、水素、C1〜C6アルキル、C1〜C5ヘテロアルキル、C3〜C6シクロアルキル、C4〜C6ヘテロシクロアルキル、フェニル、ヘテロアリールおよび−C(O)R14から選択され、そこで許されるならば、R11はシアノ、アシル、フルオロ、クロロ、ブロモ、ヨード、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヒドロキシル、アセトキシル、メトキシル、エトキシル、プロポキシルおよびブトキシルから選択された0〜2個の基によって置換され、R12は、水素および1〜20の炭素を持つ任意に置換された有機残基から選択され、Zは、−O−および−NR13−から選択され、R13は、水素およびC1〜C4アルキルから選択され、またはZはNであり、R12およびR13は共有結合し、−NR12R13は式
式中、それぞれ−−−−は任意の共有結合であり、R0は、任意に存在し、nは、0または1であり、R0は、存在する場合、水素であり、R1aは、C1〜C6アルキルおよび−C(O)ZR10から選択され、R1bは、C1〜C6アルキルから選択され、R2aおよびR2bの1つが、−OR11であり、他は、水素であり、各R3aおよびR3bは、R3aおよびR3bが同時にヒドロキシルではないという条件で、独立して、水素、ヒドロキシル、C1〜C6アルキルおよびC1〜C6アルコキシから選択され、各R4、R5およびR6は独立してC1〜C6アルキルから選択され、R7は、C1〜C6アルキルおよび−C(O)ZR12から選択され、R8は、水素およびC1〜C6アルキルから選択され、各R9aおよびR9bは、R9aとR9bが、同時に水素ではないという条件で、独立して水素およびC1〜C6アルキルから選択され、R10は、水素およびC1〜C6アルキルから選択され、各R11は、水素、C1〜C6アルキル、C1〜C5ヘテロアルキル、C3〜C6シクロアルキル、C4〜C6ヘテロシクロアルキル、フェニル、ヘテロアリールおよび−C(O)R14から選択され、許されるならば、R11は、シアノ、アシル、フルオロ、クロロ、ブロモ、ヨード、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヒドロキシル、アセトキシル、メトキシル、エトキシル、プロポキシルおよびブトキシルから選択された0〜2個の基によって置換され、R12は、水素および1〜20の炭素を持つ任意に置換された有機残基から選択され、Zは−O−および−NR13−から選択され、R13は、水素およびC1〜C4アルキルから選択され、R14はC1〜C6アルキルであり、シアノ、アシル、フルオロ、クロロ、ブロモ、ヨード、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヒドロキシル、アセトキシル、メトキシル、エトキシル、プロポキシルおよびブトキシルから選択された0〜2個の基によって置換され、試験試料中の前記超生理学的な量の化合物が、化合物の利用を増強させる性能の示唆である。
それぞれ−−−−は任意の共有結合であり、R0は、任意に存在し、
nは、0または1であり、R0は存在する場合、水素であり、R1aは、C1〜C6アルキルおよび−C(O)ZR10から選択され、R1bは、C1〜C6アルキルから選択され、またはR1aおよびR1bは、共有結合しており、中間炭素とともに、一緒に任意に置換されたC3〜C5シクロアルキルまたは任意に置換されたC2〜C5ヘテロシクロアルキルを含み、R2aおよびR2bは、少なくとも1つのR2aおよびR2bが−OR11であるという条件で、独立して水素および−OR11から選択され、またはR2aおよびR2bは、一緒に=Oを含み、各R3aおよびR3bは、R3aおよびR3bが同時にヒドロキシルではないという条件で、独立して、水素、ヒドロキシル、C1〜C6アルキルおよびC1〜C6アルコキシから選択され、またはR3aおよびR3bは、共有結合し、中間炭素と一緒に任意に置換されたC3〜C5シクロアルキルまたは任意に置換されたC2〜C5ヘテロシクロアルキルを含み、各R4、R5およびR6は独立してC1〜C6アルキルから選択され、R7は、C1〜C6アルキル、−CH2OR12および−C(O)ZR12から選択され、R8は水素およびC1〜C6アルキルから選択され、各R9aおよびR9bは、R9aとR9bが同時に水素ではないという条件で、独立して水素およびC1〜C6アルキルから選択され、またはR9aおよびR9bは、共有結合しており、中間炭素とともに一緒に任意に置換されたC3〜C5シクロアルキルまたは任意に置換されたC2〜C5ヘテロシクロアルキルを含み、R10は水素およびC1〜C6アルキルから選択され、各R11は独立して、水素、C1〜C6アルキル、C1〜C5ヘテロアルキル、C3〜C6シクロアルキル、C4〜C6ヘテロシクロアルキル、フェニル、ヘテロアリールおよび−C(O)R14から選択され、許されるならばR11は、シアノ、アシル、フルオロ、クロロ、ブロモ、ヨード、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヒドロキシル、アセトキシル、メトキシル、エトキシル、プロポキシルおよびブトキシルから選択された0〜2個の基によって置換され、R12は、水素および1〜20の炭素を持つ任意に置換された有機残基から選択され、Zは−O−および−NR13−から選択され、R13は、水素およびC1〜C4アルキルから選択され、またはZはNであり、R12およびR13は共有結合し、−NR12R13は式、
式中、それぞれ、−−−−は任意の共有結合であり、R0は、任意に存在し、nは、0または1であり、R0は、存在する場合、水素であり、R1aは、C1〜C6アルキルおよび−C(O)ZR10から選択され、R1bは、C1〜C6アルキルから選択され、またはR1aおよびR1bは、共有結合しており、中間炭素とともに一緒に任意に置換されたC3〜C5シクロアルキルまたは任意に置換されたC2〜C5ヘテロシクロアルキルを含み、R2aおよびR2bは、少なくとも1つのR2aおよびR2bが−OR11であるという条件で、独立して水素および−OR11から選択され、またはR2aおよびR2bは一緒に=Oを含み、各R3aおよびR3bは、R3aおよびR3bが同時にヒドロキシルではないという条件で、独立して、水素、ヒドロキシル、C1〜C6アルキルおよびC1〜C6アルコキシから選択され、またはR3aおよびR3bは、共有結合し、中間炭素と一緒に任意に置換されたC3〜C5シクロアルキルまたは任意に置換されたC2〜C5ヘテロシクロアルキルを含み、各R4、R5およびR6は独立してC1〜C6アルキルから選択され、R7は、C1〜C6アルキル、−CH2OR12および−C(O)ZR12から選択され、R8は水素およびC1〜C6アルキルから選択され、各R9aおよびR9bは、R9aとR9bが同時に水素ではないという条件で、独立して水素およびC1〜C6アルキルから選択され、またはR9aおよびR9bは、共有結合しており、中間炭素とともに一緒に任意に置換されたC3〜C5シクロアルキルまたは任意に置換されたC2〜C5ヘテロシクロアルキルを含み、R10は水素およびC1〜C6アルキルから選択され、各R11は独立して、水素、C1〜C6アルキル、C1〜C5ヘテロアルキル、C3〜C6シクロアルキル、C4〜C6ヘテロシクロアルキル、フェニル、ヘテロアリールおよび−C(O)R14から選択され、許されるならばR11は、シアノ、アシル、フルオロ、クロロ、ブロモ、ヨード、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヒドロキシル、アセトキシル、メトキシル、エトキシル、プロポキシルおよびブトキシルから選択された0〜2個の基によって置換され、R12は、水素および1〜20の炭素を持つ任意に置換された有機残基から選択され、Zは−O−および−NR13−から選択され、R13は、水素およびC1〜C4アルキルから選択され、またはZはNであり、R12およびR13は、共有結合し、−NR12R13は、式、
本明細書で使用するところの、有機化合物を含む化合物の用語体系は、用語体系に対する一般名、IUPAC、IUBMB、またはCAS推奨を用いて与えられてよい。1つまたはそれ以上の立体化学特徴が存在し、立体化学に対するCahn−Ingold−Prelogルールを用いて、立体化学優先度、E/Z特定などを指定可能である。当業者は、命名慣習を用いた化合物構造の合成全体減少によって、またはCHEMDRAWTM(ケンブリッジソフト・コーポレーション、U.S.A)のような市販されているソフトウェアによってのいずれかで、名前が与えられた場合化合物の構造を簡単に確定可能である。
式中nは典型的には整数である。すなわちRnは5つの独立した置換基、Rn(a)、Rn(b)、Rn(c)、Rn(d)、Rn(e)を表すと理解される。「独立した置換基」によって、各R置換基が、独立して定義可能であることが意味される。例えば、1つの例で、Rn(a)がハロゲンである場合、Rn(b)はその例において、ハロゲンである必要はない。
1つの態様において、本発明は、必要としている対象に、効果的な量の、ウルソル酸またはその誘導体、および本方法で使用した化合物を含む、薬学的組成物を提供することによって、筋萎縮を阻害し、筋肉量を増加させる方法において有用な化合物に関する。さらなる態様において、本発明は、筋肉増殖を調節するための方法、筋萎縮を阻害し、および筋肉量を増加させるための方法、骨格筋肥大を誘導するための方法、組織増殖を増強するための方法において有用な化合物、およびそれらの方法にて使用される化合物を含む薬学的組成物に関する。
ウルソル酸は、抗がん、抗酸化、抗炎症、抗アレルギー、肝臓保護、胃保護、低脂血症、低血糖、脂肪分解抗肥満、抗動脈硬化および免疫調節効果を含む、広い範囲の生物学的効果を有する、高水溶性五環性トリテルペン酸である(Liu J(1995)Journal of ethnopharmacology 49(2):57−68; Liu J (2005)Journal of ethnopharmacology 100(1−2):92−94;Wang ZH,et al.(2010)European journal of pharmacology 628(1−3):255−260;Jang SM,et al.(2009)Int Immunopharmacol 9(1):113−119)。しかしながら、骨格筋におけるその効果は今まで知られていなかった。分子レベルにおいて、ウルソル酸は、多くの他の記述された効果の他に、STAT3活性化経路を阻害し、グルココルチコイド受容体を介したマトリックスメタロプロテイナーゼ−9発現を減少させ、タンパク質チロシンホスファターゼを阻害し、インスリン模倣剤として働き、PPARαを活性化し、NF−κB転写因子を阻害し、ホルモン感受性リパーゼを、脂肪分解を刺激するように移行させ、肝臓ポリオール経路を阻害する。骨格筋とIGF−Iシグナル伝達におけるその効果は先に知られてはいなかった。
1つの態様において、任意の共有結合を−−−によって表すことが可能である。したがって、特定の態様において、特定の結合が存在し、それによって一重共有結合が提供される。さらなる態様において、特定の結合が存在し、それによって二重共有結合が提供される。さらなる態様において、特定の結合が存在せず、それによって二重共有結合が提供される。
1つの態様において、R1aはC1〜C6アルキルおよび−C(O)ZR10から選択され、式中R1bはC1〜C6アルキルから選択され、またはR1aおよびR1bは共有結合し、中間炭素とともに、一緒に任意に置換されたC3〜C5シクロアルキルまたは任意に置換されたC2〜C5ヘテロシクロアルキルを含む。さらなる態様において、R1aは−CO2Hである。さらなる態様において、R1bはメチルである。さらなる態様において、R1aおよびR1bは両方ともメチルである。
1つの態様において、R2aおよびR2bは独立して、少なくとも1つのR2aとR2bが−OR11という条件で、水素および−OR11より選択され、またはR2aとR2bは一緒に=Oを含む。さらなる態様において、R2aは水素であり、R2bは−OR11である。さらなる態様において、R2aは−OR11であり、R2bが水素である。さらなる態様において、R2aおよびR2bは一緒に=Oを含む。
1つの態様において、各R3aおよびR3bは独立して、R3aとR3bが同時にヒドロキシルではない、という条件で、水素、ヒドロキシル、C1〜C6アルキルおよびC1〜C6アルコキシから選択され、またはR3aおよびR3bは共有結合し、中間炭素と一緒に、任意に置換されたC3〜C5シクロアルキルまたは任意に置換されたC2〜C5ヘテロシクロアルキルを含む。
1つの態様において、R4は独立して、C1〜C6アルキル、例えばメチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチルまたはヘキシルから選択される。さらなる態様において、R4はメチルである。さらなる態様において、R4、R5およびR6はすべてメチルである。
1つの態様において、R5は独立して、C1〜C6アルキル、例えばメチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチルまたはヘキシルから選択される。さらなる態様において、R5はメチルである。
1つの態様において、R6は独立して、C1〜C6アルキル、例えばメチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチルまたはヘキシルから選択される。さらなる態様において、R6はメチルである。
1つの態様において、R7は、C1〜C6アルキル、−CH2OR12、および−C(O)ZR12から選択される。さらなる態様において、R7はC1〜C6アルキル、例えばメチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチルまたはヘキシルである。さらなる態様において、R7は−CH2OR12である。さらなる態様において、R7は−C(O)ZR12である。
1つの態様において、R8は、水素およびC1〜C6アルキルから選択される。さらなる態様において、R8は水素である。さらなる態様において、R8はC1〜C6アルキル、例えばメチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチルまたはヘキシルである。
1つの態様において、各R9aおよびR9bは独立して、R9aおよびR9bが同時に水素ではないという条件で、水素およびC1〜C6アルキルから選択され、またはR9aおよびR9bは共有結合し、中間炭素と一緒に、任意に置換されたC3〜C5シクロアルキルまたは任意に置換されたC2〜C5ヘテロシクロアルキルを含む。
1つの態様において、R10は、水素およびC1〜C6アルキルから選択される。さらなる態様において、R10は水素である。さらなる態様において、R10は、C1〜C6アルキル、例えばメチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチルまたはヘキシルである。
1つの態様において、R11は水素、C1〜C6アルキル、C1〜C5ヘテロアルキル、C3〜C6シクロアルキル、C4〜C6ヘテロシクロアルキル、フェニル、ヘテロアリールおよび−C(O)R14から選択され、そこで許されるならば、R11はシアノ、アシル、フルオロ、クロロ、ブロモ、ヨード、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヒドロキシル、アセトキシル、メトキシル、エトキシル、プロポキシルおよびブトキシルから選択された0〜2個の基によって置換される。
1つの態様において、R12は、水素および1〜20の炭素を持つ任意に置換された有機残基から選択される。さらなる態様において、R12は水素である。さらなる態様において、R12は1〜20の炭素を持つ任意に置換された有機残基から選択される。さらなる態様において、R12は3〜12の炭素を持つ任意に置換された有機残基から選択される。
1つの態様において、R13は、水素およびC1〜C4アルキルから選択され、またはZがNであり、R12およびR13は共有結合し、−NR12R13が式
1つの態様において、R14はC1〜C6アルキルであり、シアノ、アシル、フルオロ、クロロ、ブロモ、ヨード、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヒドロキシル、アセトキシル、メトキシル、エトキシル、プロポキシルおよびブトキシルから選択された0〜2個の基によって置換される。
1つの態様において、AAはアミノ酸残基、例えばフェニルアラニンを表す。
1つの態様において、Yは−O−、−S−、−SO−、−SO2−、−NH−、および−NCH3−から選択される。
1つの態様において、Zは−O−および−NR13−から選択される。さらなる態様において、Zは−O−である。さらなる態様において、Zは−NR13−であり、式中R13は水素である。さらなる態様において、Zは−NR13−であり、式中R13はC1〜C4アルキルである。
1つの実施形態において、化合物は、1つまたはそれ以上の以下の構造として存在可能である。
1つの態様において、開示された化合物は、筋萎縮を阻害する。さらなる態様において、開示された化合物は筋肉量を増加させる。またさらなる態様において、開示された化合物は筋肥大を誘導する。またさらなる態様において、開示された化合物は筋萎縮を阻害し、筋肉量を増加させる。またさらなる態様において、開示された化合物は、筋萎縮を阻害し、筋肥大を誘導する。さらなる態様において、筋萎縮の阻害は、動物においてである。またさらなる態様において、筋肉量の増加は動物においてである。またさらなる態様において、動物は哺乳動物である。またさらなる態様において、動物はヒトである。さらなる態様において、哺乳動物はマウスである。またさらなる態様において、哺乳動物は齧歯類である。
1つの態様において、開示された化合物は、本明細書で記述された合成方法の産物を含む。さらなる態様において、開示された化合物は、本明細書で記述された合成方法によって産出された化合物を含む。またさらなる態様において、本発明は、治療的に効果的な量の、開示された方法の産物およびその薬学的に許容可能な担体を含む、薬学的組成物を含む。またさらなる態様において、本発明は、任意の開示された化合物の少なくとも1つの化合物または開示された方法の少なくとも1つの化合物を、薬学的に許容可能な担体または希釈剤と混合することを含む、医薬品を製造するための方法を含む。
1つの態様において、本発明の官能化ウルサン化合物は、一般的に以下に示したように調製可能である。
1つの態様において、本発明の官能化ウルサン化合物を、一般的に以下で示したように調製可能である。
1つの態様において、本発明の官能化ウルサン化合物を、一般的に以下で示したように調製可能である。
1つの態様において、本発明の官能化ウルサン化合物を、一般的に以下で示したように調製可能である。
1つの態様において、本発明の官能化ウルサン化合物を、一般的に以下で示したように調製可能である。
1つの態様において、本発明の官能化ウルサン化合物を、一般的に以下で示したように調製可能である。
1つの態様において、本発明の官能化ウルサン化合物を、一般的に以下で示したように調製可能である。
以上で記述した合成方法におけるウルソル酸誘導体に対する合成前駆体として有用な多くの五員環状酸トリテルペンを、植物または植物から由来した物質のような、天然の供給源より単離および精製してよい。あるいは、ウルソル酸誘導体の調製において有用な特定の公知の合成前駆体をしばしば、商用供給源より得ることが可能である。ウルソル酸は、特定の開示された化合物を調製するために、合成前駆体として使用可能なウルソル酸誘導体に対する、有用な公知の合成前駆体である。例えば、ウルソル酸は、ホリーバジル(Ocimum sanctum L.)、ペパーミント葉(Mentha piperita L.)、ラベンダー(Lavandula augustifolia Mill.)、オレガノ(Origanum vulgare L.)、タイム(Thymus vulgaris L.)、サンザシ(Crataegus laevigata (Poir)DC)、セイヨウバクチノキ葉(Prunus laurocerasus L.)、ビワ葉(Eriobotrya japonica L.)、光沢イボタノキ葉(Ligustrum lucidum ait.L.)、ビルベリー(Vacciunum myrtillus L.)、デビルズクロー(Harpagophytum procumbens DC)、エルダーフラワーズ(European var.;Sambucus nigra L.)およびツルニチニチソウ(Vinca minor L.)のような植物から単離可能である。
1つの態様において、本発明は、開示された化合物を含む薬学的組成物に関する。すなわち、薬学的組成物は、治療的に効果的な量の、少なくとも1つの開示された化合物、または少なくとも1つの開示された方法の産物と、薬学的に許容可能な担体を含んで提供され得る。
式中それぞれ−−−−は任意の共有結合であり、R0は任意に存在し、nは0または1であり、R0は存在する場合、水素であり、R1aはC1〜C6アルキルおよび−C(O)ZR10から選択され、そこでR1bはC1〜C6アルキルから選択され、またはR1aおよびR1bは、共有結合しており、中間炭素とともに、任意に置換されたC3〜C5シクロアルキルまたは任意に置換されたC2〜C5ヘテロシクロアルキルを含み、R2aおよびR2bの1つは−OR11であり、他は水素であり、またはR2aおよびR2bは一緒に=Oを含み、各R3aおよびR3bは、R3aおよびR3bが同時にヒドロキシルではないという条件で、独立して、水素、ヒドロキシル、C1〜C6アルキルおよびC1〜C6アルコキシから選択され、R3aおよびR3bは、共有結合し、中間炭素と一緒に任意に置換されたC3〜C5シクロアルキルまたはC2〜C5ヘテロシクロアルキルを含み、各R4、R5およびR6は独立してC1〜C6アルキルから選択され、R7は、C1〜C6アルキル、−CH2OR12および−C(O)ZR12から選択され、R8は水素およびC1〜C6アルキルから選択され、各R9aおよびR9bは、R9aとR9bが同時に水素ではないという条件で、独立して水素およびC1〜C6アルキルから選択され、またはR9aおよびR9bは、共有結合しており、中間炭素とともに一緒に任意に置換されたC3〜C5シクロアルキルまたはC2〜C5ヘテロシクロアルキルを含み、R10は水素およびC1〜C6アルキルから選択され、各R11は独立して、水素、C1〜C6アルキル、C1〜C5ヘテロアルキル、C3〜C6シクロアルキル、C4〜C6ヘテロシクロアルキル、フェニル、ヘテロアリールおよび−C(O)R14から選択され、許されるならばR11は、シアノ、アシル、フルオロ、クロロ、ブロモ、ヨード、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヒドロキシル、アセトキシル、メトキシル、エトキシル、プロポキシルおよびブトキシルから選択された0〜2個の基によって置換され、R12は、水素および1〜20の炭素を持つ任意に置換された有機残基から選択され、Zは−O−および−NR13−から選択され、R13は、水素およびC1〜C4アルキルから選択され、またはZはNであり、R12およびR13は共有結合し、−NR12R13は式
1.筋萎縮
筋萎縮は、筋肉の量の減少として定義され、筋肉の部分的または完全な消費であり得る。筋萎縮の場合、力を発揮する能力は量に関連するので、筋肉の弱化を導く。筋萎縮は、種々の一般的な疾患の併存疾病であり、これらの疾患状況での「悪疫質」を持つ患者の予後が悪い。
本明細書で開示された化合物は、種々の筋肉疾病を処置する、予防する、緩和する、リスクを制御するまたは減少させるために有用である。そのような筋肉疾病の例には、栄養失調、筋肉不使用(自発的および無意識の絶対安静に続発する)、(多発性硬化症、筋萎縮性側索硬化症、脊髄性筋萎縮症、重症ニューロパシー、脊髄損傷または末梢神経損傷を含む)神経系疾病、整形外科的損傷、キャスティングおよび他の四肢固定の手術後形態、(がん、鬱血性心不全、慢性肺疾病、慢性腎不全、慢性肝疾病、糖尿病、クッシング症候群およびHIV/AIDSまたは結核のような慢性感染症を含む)慢性疾患、やけど、敗血症、機械的通気を必要とする他の疾病、(グルココルチコイド誘導ミオパシーおよびスタチン誘導ミオパシーのような)薬物誘導筋疾患、(筋ジストロフィーおよび筋硬直性ジストロフィーのような)まず骨格筋に影響を与える遺伝疾患、(多発性筋炎および皮膚筋炎のような)骨格筋に影響を与える自己免疫疾患、宇宙飛行、または加齢関連サルコペニアに続発する骨格筋萎縮が含まれるが、これらの限定はされない。
1つの態様において、本発明は、動物における筋萎縮を予防する、または処置するための方法に関し、動物中の筋萎縮を予防するまたは処置するために効果的な量で、式
式中それぞれ−−−−は任意の共有結合であり、R0は任意に存在し、nは0または1であり、R0は存在する場合、水素であり、R1aはC1〜C6アルキルおよび−C(O)ZR10から選択され、そこでR1bはC1〜C6アルキルから選択され、またはR1aおよびR1bは、共有結合しており、中間炭素とともに、任意に置換されたC3〜C5シクロアルキルまたは任意に置換されたC2〜C5ヘテロシクロアルキルを含み、R2aおよびR2bの1つは−OR11であり、他は水素であり、またはR2aおよびR2bは一緒に=Oを含み、各R3aおよびR3bは、R3aおよびR3bが同時にヒドロキシルではないという条件で、独立して、水素、ヒドロキシル、C1〜C6アルキルおよびC1〜C6アルコキシルから選択され、またはR3aおよびR3bは、任意に共有結合し、中間炭素と一緒に任意に置換されたC3〜C5シクロアルキルまたはC2〜C5ヘテロシクロアルキルを含み、各R4、R5およびR6は独立してC1〜C6アルキルから選択され、R7は、C1〜C6アルキル、−CH2OR12および−C(O)ZR12から選択され、R8は水素およびC1〜C6アルキルから選択され、各R9aおよびR9bは、R9aとR9bが同時に水素ではないという条件で、独立して水素およびC1〜C6アルキルから選択され、またはR9aおよびR9bは、共有結合しており、中間炭素とともに一緒に任意に置換されたC3〜C5シクロアルキルまたはC2〜C5ヘテロシクロアルキルを含み、R10は水素およびC1〜C6アルキルから選択され、各R11は、水素、C1〜C6アルキル、C1〜C5ヘテロアルキル、C3〜C6シクロアルキル、C4〜C6ヘテロシクロアルキル、フェニル、ヘテロアリールおよび−C(O)R14から選択され、許されるならばR11は、シアノ、アシル、フルオロ、クロロ、ブロモ、ヨード、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヒドロキシル、アセトキシル、メトキシル、エトキシル、プロポキシルおよびブトキシルから選択された0〜2個の基によって置換され、R12は、水素および1〜20の炭素を持つ任意に置換された有機残基から選択され、Zは−O−および−NR13−から選択され、R13は、水素およびC1〜C4アルキルから選択され、またはZはNであり、R12およびR13は共有結合し、−NR12R13は式
1つの態様において、本発明は、動物における筋肉量および/または筋肉強度を増加させるための方法に関し、動物中の筋萎縮を予防するまたは処置するために効果的な量で、式
式中それぞれ−−−−は任意の共有結合であり、R0は任意に存在し、nは0または1であり、R0は存在する場合、水素であり、R1aはC1〜C6アルキルおよび−C(O)ZR10から選択され、そこでR1bはC1〜C6アルキルから選択され、またはR1aおよびR1bは、共有結合しており、中間炭素とともに、任意に置換されたC3〜C5シクロアルキルまたは任意に置換されたC2〜C5ヘテロシクロアルキルを含み、R2aおよびR2bの1つは−OR11であり、他は水素であり、またはR2aおよびR2bは一緒に=Oを含み、各R3aおよびR3bは、R3aおよびR3bが同時にヒドロキシルではないという条件で、独立して、水素、ヒドロキシル、C1〜C6アルキルおよびC1〜C6アルコキシから選択され、またはR3aおよびR3bは、共有結合し、中間炭素と一緒に任意に置換されたC3〜C5シクロアルキルまたはC2〜C5ヘテロシクロアルキルを含み、各R4、R5およびR6は独立してC1〜C6アルキルから選択され、R7は、C1〜C6アルキル、−CH2OR12および−C(O)ZR12から選択され、R8は水素およびC1〜C6アルキルから選択され、各R9aおよびR9bは、R9aとR9bが同時に水素ではないという条件で、独立して水素およびC1〜C6アルキルから選択され、またはR9aおよびR9bは、共有結合しており、中間炭素とともに一緒にC3〜C5シクロアルキルまたはC2〜C5ヘテロシクロアルキルを含み、R10は水素およびC1〜C6アルキルから選択され、R11は、水素、C1〜C6アルキル、C1〜C5ヘテロアルキル、C3〜C6シクロアルキル、C4〜C6ヘテロシクロアルキル、フェニル、ヘテロアリールおよび−C(O)R14から選択され、許されるならばR11は、シアノ、アシル、フルオロ、クロロ、ブロモ、ヨード、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヒドロキシル、アセトキシル、メトキシル、エトキシル、プロポキシルおよびブトキシルから選択された0〜2個の基によって置換され、R12は、水素および1〜20の炭素を持つ任意に置換された有機残基から選択され、Zは−O−および−NR13−から選択され、R13は、水素およびC1〜C4アルキルから選択され、またはZはNであり、R12およびR13は共有結合し、−NR12R13は式
1つの態様において、本発明は、動物における筋肉形成を増強させる方法に関し、哺乳動物中の筋肉形成を増強するために効果的な、少なくとも約200mg/kgの量で、式
式中R11は、水素、C1〜C6アルキル、C1〜C5ヘテロアルキル、C3〜C6シクロアルキル、C4〜C6ヘテロシクロアルキル、フェニル、ヘテロアリールおよび−C(O)R14から選択され、許されるならばR11は、シアノ、アシル、フルオロ、クロロ、ブロモ、ヨード、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヒドロキシル、アセトキシル、メトキシル、エトキシル、プロポキシルおよびブトキシルから選択された0〜2個の基によって置換され、R12は、水素および1〜20の炭素を持つ任意に置換された有機残基から選択され、Zは−O−および−NR13−から選択され、R13は、水素およびC1〜C4アルキルから選択され、またはR12およびR13は存在する場合共有結合し、−NR12R13は式
1つの態様において、本発明は、in vitroにて組織増殖を増強する方法に関し、組織の増殖を増強するために効果的な量で、式
式中それぞれ−−−−は任意の共有結合であり、R0は任意に存在し、nは0または1であり、R0は存在する場合、水素であり、R1aはC1〜C6アルキルおよび−C(O)ZR10から選択され、そこでR1bはC1〜C6アルキルから選択され、またはR1aおよびR1bは、共有結合しており、中間炭素とともに、任意に置換されたC3〜C5シクロアルキルまたは任意に置換されたC2〜C5ヘテロシクロアルキルを含み、R2aおよびR2bの1つは−OR11であり、他は水素であり、またはR2aおよびR2bは一緒に=Oを含み、各R3aおよびR3bは、R3aおよびR3bが同時にヒドロキシルではないという条件で、独立して、水素、ヒドロキシル、C1〜C6アルキルおよびC1〜C6アルコキシから選択され、またはR3aおよびR3bは、共有結合し、中間炭素と一緒に任意に置換されたC3〜C5シクロアルキルまたはC2〜C5ヘテロシクロアルキルを含み、各R4、R5およびR6は独立してC1〜C6アルキルから選択され、R7は、C1〜C6アルキル、−CH2OR12および−C(O)ZR12から選択され、R8は水素およびC1〜C6アルキルから選択され、各R9aおよびR9bは、R9aとR9bが同時に水素ではないという条件で、独立して水素およびC1〜C6アルキルから選択され、またはR9aおよびR9bは、共有結合しており、中間炭素とともに一緒に任意に置換されたC3〜C5シクロアルキルまたはC2〜C5ヘテロシクロアルキルを含み、R10は水素およびC1〜C6アルキルから選択され、各R11は、水素、C1〜C6アルキル、C1〜C5ヘテロアルキル、C3〜C6シクロアルキル、C4〜C6ヘテロシクロアルキル、フェニル、ヘテロアリールおよび−C(O)R14から選択され、許されるならばR11は、シアノ、アシル、フルオロ、クロロ、ブロモ、ヨード、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヒドロキシル、アセトキシル、メトキシル、エトキシル、プロポキシルおよびブトキシルから選択された0〜2個の基によって置換され、R12は、水素および1〜20の炭素を持つ任意に置換された有機残基から選択され、Zは−O−および−NR13−から選択され、R13は、水素およびC1〜C4アルキルから選択され、またはZはNであり、R12およびR13は共有結合し、−NR12R13は式
1つの態様において、本発明は、治療的に効果的な量の開示された化合物、または開示された方法の産物を、薬学的に許容可能な担体または希釈剤と混合することを含む、哺乳動物中の筋萎縮を阻害するため、および筋肉量を増加させるための、医薬品の製造のための方法に関する。
1つの態様において、本発明は、動物におけるウルソル酸類似体の利用を増強する性能のための試験の方法に関し、超生理学的量の化合物が試験試料中に存在するかどうかを決定するために、(a)動物より生物学的試験試料を得ること、および(b)式
式中それぞれ−−−−は任意の共有結合であり、R0は任意に存在し、nは0または1であり、R0は存在する場合、水素であり、R1aはC1〜C6アルキルおよび−C(O)ZR10から選択され、そこでR1bはC1〜C6アルキルから選択され、またはR1aおよびR1bは、任意に共有結合しており、中間炭素とともに、任意に置換されたC3〜C5シクロアルキルまたは任意に置換されたC2〜C5ヘテロシクロアルキルを含み、R2aおよびR2bの1つは−OR11であり、他は水素であり、またはR2aおよびR2bは一緒に=Oを含み、各R3aおよびR3bは、R3aおよびR3bが同時にヒドロキシルではないという条件で、独立して、水素、ヒドロキシル、C1〜C6アルキルおよびC1〜C6アルコキシから選択され、またはR3aおよびR3bは、共有結合し、中間炭素と一緒に任意に置換されたC3〜C5シクロアルキルまたはC2〜C5ヘテロシクロアルキルを含み、各R4、R5およびR6は独立してC1〜C6アルキルから選択され、R7は、C1〜C6アルキル、−CH2OR12および−C(O)ZR12から選択され、R8は水素およびC1〜C6アルキルから選択され、各R9aおよびR9bは、R9aとR9bが同時に水素ではないという条件で、独立して水素およびC1〜C6アルキルから選択され、またはR9aおよびR9bは、共有結合しており、中間炭素とともに一緒に任意に置換されたC3〜C5シクロアルキルまたはC2〜C5ヘテロシクロアルキルを含み、R10は水素およびC1〜C6アルキルから選択され、各R11は、水素、C1〜C6アルキル、C1〜C5ヘテロアルキル、C3〜C6シクロアルキル、C4〜C6ヘテロシクロアルキル、フェニル、ヘテロアリールおよび−C(O)R14から選択され、許されるならばR11は、シアノ、アシル、フルオロ、クロロ、ブロモ、ヨード、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヒドロキシル、アセトキシル、メトキシル、エトキシル、プロポキシルおよびブトキシルから選択された0〜2個の基によって置換され、R12は、水素および1〜20の炭素を持つ任意に置換された有機残基から選択され、Zは−O−および−NR13−から選択され、R13は、水素およびC1〜C4アルキルから選択され、またはZはNであり、R12およびR13は共有結合し、−NR12R13は式
1つの態様において、本発明は、哺乳動物における筋肉量を増加させるための化合物またはその薬学的に許容可能な塩、水和物、溶媒和物または多型体の利用に関し、化合物は、式
式中それぞれ−−−−は任意の共有結合であり、R0は任意に存在し、nは0または1であり、R0は存在する場合、水素であり、R1aはC1〜C6アルキルおよび−C(O)ZR10から選択され、そこでR1bはC1〜C6アルキルから選択され、またはR1aおよびR1bは、任意に共有結合しており、中間炭素とともに、任意に置換されたC3〜C5シクロアルキルまたは任意に置換されたC2〜C5ヘテロシクロアルキルを含み、R2aおよびR2bの1つは−OR11であり、他は水素であり、またはR2aおよびR2bは一緒に=Oを含み、各R3aおよびR3bは、R3aおよびR3bが同時にヒドロキシルではないという条件で、独立して、水素、ヒドロキシル、C1〜C6アルキルおよびC1〜C6アルコキシから選択され、またはR3aおよびR3bは、任意に共有結合し、中間炭素と一緒に任意に置換されたC3〜C5シクロアルキルまたはC2〜C5ヘテロシクロアルキルを含み、各R4、R5およびR6は独立してC1〜C6アルキルから選択され、R7は、C1〜C6アルキル、−CH2OR12および−C(O)ZR12から選択され、R8は水素およびC1〜C6アルキルから選択され、各R9aおよびR9bは、R9aとR9bが同時に水素ではないという条件で、独立して水素およびC1〜C6アルキルから選択され、またはR9aおよびR9bは、共有結合しており、中間炭素とともに一緒にC3〜C5シクロアルキルまたはC2〜C5ヘテロシクロアルキルを含み、R10は水素およびC1〜C6アルキルから選択され、各R11は、水素、C1〜C6アルキル、C1〜C5ヘテロアルキル、C3〜C6シクロアルキル、C4〜C6ヘテロシクロアルキル、フェニル、ヘテロアリールおよび−C(O)R14から選択され、許されるならばR11は、シアノ、アシル、フルオロ、クロロ、ブロモ、ヨード、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヒドロキシル、アセトキシル、メトキシル、エトキシル、プロポキシルおよびブトキシルから選択された0〜2個の基によって置換され、R12は、水素および1〜20の炭素を持つ任意に置換された有機残基から選択され、Zは−O−および−NR13−から選択され、R13は、水素およびC1〜C4アルキルから選択され、またはR12およびR13は、存在するとき、共有結合し、−NR12R13は式
1つの実施形態において、本発明は、式
式中それぞれ−−−−は任意の共有結合であり、R0は任意に存在し、nは0または1であり、R0は存在する場合、水素であり、R1aはC1〜C6アルキルおよび−C(O)ZR10から選択され、そこでR1aはC1〜C6アルキルから選択され、またはR1aおよびR1bは、共有結合しており、中間炭素とともに、任意に置換されたC3〜C5シクロアルキルまたは任意に置換されたC2〜C5ヘテロシクロアルキルを含み、R2aおよびR2bは、少なくとも1つのR1aおよびR2bが−OR11であるという条件で、独立して水素および−OR11から選択され、またはR2aおよびR2bは一緒に=Oを含み、各R3aおよびR3bは、R3aおよびR3bが同時にヒドロキシルではないという条件で、独立して、水素、ヒドロキシル、C1〜C6アルキルおよびC1〜C6アルコキシルから選択され、またはR3aおよびR3bは、共有結合し、中間炭素と一緒に任意に置換されたC3〜C5シクロアルキルまたは任意に置換されたC2〜C5ヘテロシクロアルキルを含み、各R4、R5およびR6は独立してC1〜C6アルキルから選択され、R7は、C1〜C6アルキル、−CH2OR12および−C(O)ZR12から選択され、R8は水素およびC1〜C6アルキルから選択され、各R9aおよびR9bは、R9aとR9bが同時に水素ではないという条件で、独立して水素およびC1〜C6アルキルから選択され、またはR9aおよびR9bは、共有結合しており、中間炭素とともに一緒に任意に置換されたC3〜C5シクロアルキルまたは任意に置換されたC2〜C5ヘテロシクロアルキルを含み、R10は水素およびC1〜C6アルキルから選択され、各R11は独立して、水素、C1〜C6アルキル、C1〜C5ヘテロアルキル、C3〜C6シクロアルキル、C4〜C6ヘテロシクロアルキル、フェニル、ヘテロアリールおよび−C(O)R14から選択され、許されるならばR11は、シアノ、アシル、フルオロ、クロロ、ブロモ、ヨード、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヒドロキシル、アセトキシル、メトキシル、エトキシル、プロポキシルおよびブトキシルから選択された0〜2個の基によって置換され、R12は、水素および1〜20の炭素を持つ任意に置換された有機残基から選択され、Zは−O−および−NR13−から選択され、R13は、水素およびC1〜C4アルキルから選択され、またはZはNであり、R12およびR13は共有結合し、−NR12R13は式
ネコ、イヌ、ウサギ、サル、ラットおよびマウスのような実験動物中の、筋肥大の調節物、または筋萎縮関連活性の阻害剤の効果の評価のために、in vitroおよびin vivo試験システムの開発と標準化における薬理学的ツールとして、筋肉量を増加させるおよび/または筋肥大を阻害する新規治療薬剤の探索の一部として、開示された化合物および産物の利用も提供される。
以下の実施例は、本明細書で請求される化合物、組成物、記事、デバイスおよび/または方法がどのように作製され、評価されるか、の完全な開示および記述を当業者に提供するために提出され、本発明者等が、なにを発明者等の発明と見なしているかの範囲を制限する意図はない。しかしながら、当業者は、本開示物に関して、開示され、本発明の精神および範囲から逸脱することなしに、類似のまたは同様の結果を得る、特定の実施例において多くの変化を行うことが可能であることを理解すべきである。
a.ヒト対象プロトコール
本明細書で引用した研究は、the Institutional Review Board at the University of Iowaによって許可され、参加前にインフォームドコンセントを取った7人の健康成人が参加した。絶食研究の1週間前に、対象を、身体測定、各対象の通常の食物摂取および食物の好みを確立するための食事インタビュー、およびBM/Hitachi911アナライザー(Boehringer Mannheim)を用いた、血液ヘモグロビン(「Hb」)Alc比濁免疫阻害のベースメント測定、Elecsys(登録商標)System(Roche Diagnostics)を用いる、電気化学発光免疫アッセイによる、血漿トリグリセリドおよび血漿遊離T4およびTSH、Roche Cobas Integra(登録商標)高感度アッセイ(Roche Diagnostics)を用いる、免疫比濁アッセイによる血漿CRP、およびQuantikine(登録商標)Kit(R&D Systems)を用いる血漿TNF−αレベルのために、Clinical Research Unit(「CRU」)に1回訪問させた。対象が、絶食試験の前にその通常の食事を取ることを確かにするために、対象は、絶食試験前48時間、(食事インタビューに基づき)CRU栄養士によって準備された食事のみを食した。絶食試験を、t=0時間で開始し、対象がCRUに収容され、絶食が開始された。絶食の間、対象はCRUに滞在し、その通常の運動を維持するように奨励された。水は自由裁量で与えられたが、カロリー摂取は許可されなかった。約40時間の時点で、超音波ガイダンス下、Temno(登録商標)Biopsy Needle(CardinalHealth;Cat番号T1420)を用いて、外側広筋より経皮的生検をとった。ついで対象は、CRU−調製混合食をとり、t=46時間で、筋肉生検を、反対側の外側広筋よりとった。血漿グルコースおよびインスリンレベルを、t=36、40、42および46時間で測定し、Elecsys(登録商標)システムを使用して、血漿インスリンを定量した。脊髄損傷を伴うヒトの本発明者らのプロトコールは先に記述されている(Adams CM,et al.(2011)Muscle Nerve.43(1):65−75)。
回収後、骨格筋試料をすぐにRNAlater(Ambion)に配置し、さらなる利用まで−80℃で保存した。総RNAをTRIzol溶液(Invitrogen)を用いて抽出し、マイクロアレイハイブリダイゼーションを、先に記述された(Lamb J,et al.(2006)Science(New York,N.Y 313(5795):1929−1935)ようにアイオワ大学DNAの研究所で実施した。本明細書で示したように、log2ハイブリダイゼーションシグナルが、個々のmRNAに特異的なすべてのエクソンプローブの平均シグナル強度を反映する。どのヒト骨格筋mRNAが有意に絶食によって変化するか(P≦0.02)を決定するために、対となるt−検定を使用して、絶食および食事log2シグナルを比較した。そのマウス骨格筋mRNAが有意にウルソル酸によって変化するか(P≦0.005)を決定するために、対でないt−検定を使用して、対照餌、またはウルソル酸を加えた餌を給餌されたマウス中のlog2シグナルを比較した。高く発現しているmRNAsを、log2シグナル>8から抑制するかまたは誘導された有意に変化したmRNAとして定義した。ヒトおよびマウスからのこれらの生のマイクロアレイデータを、NCBIのGene Expression Omnibus(「GEO」)中に預け、それぞれ、GEO Series登録番号GSE28016およびGSE28017をとしてアクセス可能である。マウス骨格筋における絶食の効果、およびヒト骨格筋の脊髄損傷の効果のエクソンアレイ研究が、すでに記述されている(Adams CM,et al.(2011)Muscle & nerve 43(1):65−75;Ebert SM,et al.(2010)Molecular Endocrinology 24(4):790−799)。
TRIzol−抽出mRNAを、Turbo DNAフリーキット(Ambion)を用いて、DNaseIで処理した。ヒトmRNAおよびマウスIGF−I mRNAのqPCR解析を、TaqMan Gene Expression Assays(Applied Biosystems)を用いて実施した。第一鎖cDNAを、High Capacity cDNA Reverse Transcription Kit(Appliced Biosystems,番号4368814)を用いて、2μgのRNAから合成した。リアルタイムPCRは、最終用量20μlで、20ngの逆転写RNA、1μlの20× TaqMan Gene Expression Assayおよび10μlのTaqMan Fast Universal PCR Master Mix(Appliced Biosystems、パート番号4352042)を含んだ。qPCRを、9600懸濁液モードにて、7500 Fast Real−Time PCR System(Applied Biosystems)を用いて実施した。マウスアストロジン−1およびMuRF1 mRNAレベルのqPCR解析を、先に記述された(Ebert SM、et al.(2010)Molecular Endocrinology 24(4):790−799)ように実施した。すべてのqPCR反応を、三重で実施し、サイクル閾値(Ct)値を、最終結果を得るために平均化した。データを解析するために、△Ct法を使用し、不変対照として、36B4 mRNAのレベルを使用した。
オスC57BL/6マウス、6〜8週齢を、NCIより得て、12時間明/12時間暗サイクルでコロニーケージ内で飼い、それぞれの到着から3週間以内に実験に使用した。他に指摘しない限り、マウスを、標準食事(Harlan; Teklad Diet、Formula 7013、NIH−31 Modified Open Formula Mouse/Rat Sterilizable Diet)で維持した。メトフォルミン(Sigma)を0.9% NaCl中に、250mg/mlの濃度で溶解させた。ウルソル酸(Enzo Life Sciences)を、200mg/ml(i.p.注射のため)の濃度でトウモロコシ油中で溶解させ、あるいはウルソル酸を、カスタマイズ食事として標準食事(Harlan; Teklad Diet、Formula 7013)または標準高脂食(Harlan; Teklad Diet、Formula TD.93075)に直接加えた。オレアノール酸(Sigma)を、200mg/mlの濃度でトウモロコシ油中に溶解させた。マウスを、24時間食物を取り除くことで絶食させたが、水は与えた。絶食血液グルコースレベルを、ACCU−CHEK(登録商標)Avivaグルコースメーター(Roche Diagnostics)で、尾静脈より得た。片側後肢筋脱神経を、麻酔下で、座骨神経を切断することによって実施し、続いて、ウルソル酸(200mg/kg)または賦形剤のみ(トウモロコシ油)を、1日2回、7日間、i.p.注射を介して投与した。Forelimbグリップ強度を、三角形プルバー(Columbus Inst.)を備えたグリップ強度メーターを用いて測定した。各マウスを、ピーク値を得るために、5連続試験にかけた。血漿IGF−Iレプチンレベルを、Vanderbilt University Hormone Assay Core Facilityにて、RIAによって測定した。血漿コレステロール、トリグリセリド、クレアチニン、ビリルビンおよびALTを、VITROS(登録商標)350Chemistry System(Ortho)を用いて測定した。すべての動物手順は、the Institutional Animal Care and Use Committee of the University of Iowaによって許可された。
回収に続いて、組織をすぐに、液体N2にて−160℃まで冷却したイソペンタン中に配置した。筋肉を、組織凍結培地中に埋め込み、中腹から10μm切片を、CryoJane切断システムを備えたMicrom HM505Eクリオスタット(Instrumedics)を用いて調製した。脂肪組織を10%中性緩衝ホルマリンで固定し、パラフィン中に埋め込み、ついでMicrom HM355 S電動ミクロトーム(Microm)を用いて4μm切片を調製した。ヘマトキシリンとエオシン染色を、DRS−601自動化スライド染色器(Sakura)を用いて実施し、DP−70カメラを備えたOlympus IX−71顕微鏡上で試験した。イメージ解析を、ImageJソフトウェア(パブリックドメイン、National Institues of Health,USAより入手可能)を用いて実施した。筋線維直径を、他で記述された(Dubowitz V、et al.(2007)Muscle biopsy:a practical approach(Saunders Elsevier,Philadelphia)3rdEd ppXIII,611s)ように、レーザー直径法を用いて測定した。
マウス大腿四頭筋を、液体N2中で即時凍結し、Triton−X100可溶性タンパク質抽出物を先に記述されたように(Ebert SM、et al.(2010) Molecular endocrinology 24(4):790−799)調製した。マウスC2Cl2筋芽細胞をAmerican Type Culture Collection(「ATCC」)より得、抗生物質(100ユニット/mlペニシリン、100μg/ml硫酸ストレプトマイシン)および10%(v/v)ウシ胎児血清(FBS)を含むダルベッコ改変イーグル培地(DMEM;ATCC#30−2002)中で維持した。0日に、筋芽細胞を2.5×105細胞/ウェルの密度で、6−ウェルプレート中に設定した。2日に、筋管への分化を、2%ウマ血清で10%FBSを置換することによって誘導した。7日に、筋管を、リン酸緩衝食塩水で2回洗浄することによって血清をなくし、ついで新鮮な血清を含まない培地に加えた。血清をなくした16時間後に、(DMSO中に調製した10mMストックからの)10μMウルソル酸、または等量のDMSOを、10nMマウスIGF−I(Sigma、カタログ番号I8779)または10nMウシインスリン(Sigma、カタログ番号I6634)あり、またはなしで直接培地に加えた。Akt、S6K、ERKおよびFoxOリン酸化の解析のために、筋管を、ウルソル酸、IGF−Iおよび/またはインスリンの存在下、または存在しないところで、20分間インキュベートし、ついでSDS溶解緩衝液(10mM Tris−HCl、pH7.6、100mM NaCl、1%(w/v)SDS、1μg/mlペプスタチンA、2μg/mlアプロトニン、10μg/mlロイペプチン、200μMフッ化フェニルメチルスルホニルおよびホスファターゼ阻害剤カクテル3(Sigma)の1:100希釈液内に回収した。各筋肉抽出物または細胞溶解物の分液を、0.25容量の試料緩衝液(250mM Tris−HCl、pH6.8、10% SDS、25%グリセロール、0.2%(w/v)ブロモフェノールブルーおよび5%(w/v)2−メルカプトエタノール)と混合し、95℃にて5分間熱し、一方で異なる分液を、BCAキット(Pierce)によって、タンパク質濃度を決定するために使用した。試料(25μg)を、8%SDS−PAGEにかけ、ついでHybond−Cエクストラニトロセルロースフィルター(Millipore)に移した。免疫ブロットを、総Akt、ホスホ−Akt(Ser473)、総S6K、ホスホ−S6K(T421/S424)、総ERK1/2、ホスホ−ERK(T202/Y204)、FoxO3aまたはホスホ−FoxO1(T24)/FoxO3a(T32)(Cell signaling)を検出する抗体の1:2000希釈液を用いて、4℃にて16時間実施した。IGF−1受容体またはインスリン受容体リン酸化の解析のために、筋管を、ウルソル酸、IGF−1および/またはインスリンの存在下、または存在しない状態で2分間インキュベートし、ついで、RIPA緩衝液(10mM Tris−HCL、pH7.4、150mM NaCl、0.1%(w/v)SDS、1%(w/v)Triton X−100、1% Naデオキシコレート、5mM EDTA、1mM NaF、1mM Naオルソバナデート、1μg/mlペプスタチンA、2μg/mlアプロトニン、10μg/mlロイペプチン、200μMフッ化フェニルメチルスルホニル、ホスファターゼ阻害剤カクテル2(Sigma)の1:100希釈液およびホスファターゼ阻害剤カクテル3(Sigma)の1:100希釈液内に回収した。タンパク質濃度を、BCAキットを用いて測定し、その後、抽出物を、RIPA緩衝液(最終容量500μl)中の1mg/mlの濃度まで希釈した。ついで、2μg抗−IGF−1受容体β抗体(Cell Signaling)または2μg抗−インスリン受容体β抗体(Santa Cruz)を、50μlタンパク質Gプラスセファロースビーズ(Santa Cruz)とともに加え、ついで試料を4℃にて16時間回転させた。免疫沈殿物を、1ml RIPA緩衝液にて20分間、3回洗浄し、ついで100μl試料緩衝液(50mM Tris−HCl(pH6.8)、2%SDS、5%グリセロール、0.04%(w/v)ブロモフェノールブルーおよび5%(w/v)2−メルカプトエタノール)と混合し、ついで5分間煮沸した。免疫沈殿物を、8%SDS−PAGEにかけた。総IGF−1受容体、ホスホ−インスリン受容体および総インスリン受容体の解析のために、タンパク質をHybond−Cエクストラニトロセルロースフィルター(Millipore)に移した。ホスホ−IGF−1受容体の解析のために、タンパク質をPVDF膜(Bio−Rad)に移した。免疫ブロットを、抗IGF−1受容体β抗体の1:2000希釈液、マウス抗−ホスホ−チロシン4G10モノクローナル抗体(Millipore)の1:5000希釈液、抗インスリン受容体βの1:2000希釈液、または抗−ホスホ−インスリン受容体β(Y1162/1163)(Santa Cruz)の1:2000希釈液を用いて室温で実施した。
プラスミドpCMV−miR−PTP1B #1とpCMV−miR−PTP1B #2を、PTPN1−特異的オリゴヌクレオチド二本鎖(Invitrogen)を、遺伝工学的に改変したプレmiRNAとEmGFPの共シストロン発現を駆動しているCMVプロモーターを含む、pcDNA6.2GW/EmGFP miRプラスミド(Invitrogen)内にライゲーションすることによって作製した。pCMV−miR−対照は、pcDNA6.2GW/EmGFP miRプラスミド内に、非標的化プレ−miRNAヘアピン配列(miR−neg対照;Invitrogen)をコードしている。オスC57BL/6マウスを、6〜8週齢にてNCIより得、その到着から3週間以内に実験に使用した。マウス前脛骨筋の電気泳動と、骨格筋RNAの単離を、先に記述されたように実施した(Ebert SM、et al.(2010)Molecular endocrinology 24(4):790−799)。第一鎖cDNAを、2μgのRNA、ランダムヘキサマープライマー、およびHigh Capacity cDNA逆転写キット(Applied Biosystems)の構成要素を含む、20μl反応液中で合成した。PTPN1 mRNAレベルのqPCR解析を、先に記述された(Ebert SM,et al.(2010)Molecular endocrinology 24(4):790−799)ように、Taqman発現アッセイを用いて実施した。qPCRを、7500 Fast Real−Time PCR System(Applied Biosystems)を用いて実施した。すべてのqPCR反応を三重で実施し、サイクル閾値(Ct)を平均化して最終結果を得た。ホールド変化を△Ct法によって決定し、36B4 mRNAのレベルを、不変対照として使用した.骨格筋切片を調製し、トランスフェクトした(EmGFP−陽性)筋線維を、先に記述されたように同定し、測定した(Ebert SM、et al.(2010)Molecular endocrinology 24(4):790−799)。
ウルソル酸を、ヘキサン:プロパノールの10:1混合液(回収>90%)を用いて血清より抽出し、ついでそのカルボン酸基を介して、TUVと蛍光検出を増強する部分である、2−(2,3−ナフタルイミノ)エチルトリフルオロメタンスルホン酸(Invitrogen;Ne−OTf)に共役させた。誘導された試料をついで、1.8μmビーズ(Waters Part No.186003533)とTUV検出器を持つ100×2.1mm C18 HSSカラムを備えるWaters Acquity UPLC上で解析した。
骨格筋萎縮は、薬理学的治療を欠く、一般的で消耗性の状態である。この病理学的状態に対する新規の治療アプローチを同定するために(図1)、低分子、遺伝子および疾患を連結する遺伝子発現シグナチャーを使用するアプローチが使用された。簡単に記すと、63のmRNAを、ヒトおよびマウス筋肉両方で絶食によって制御されたとして同定し、29のmRNAが、ヒト筋肉中、絶食および脊髄損傷両方によって制御されたとして同定した。筋萎縮のこれらの2つのバイアスのかかっていないmRNA発現シグナチャーを使用して、Connectivity Map、筋萎縮の遺伝子シグナチャーデータセットを低分子、遺伝子、疾患間の関係を見つけ出すために使用可能にするアルゴリズムにクエリーを行う。
長期絶食が筋萎縮を誘導するが、ヒト骨格筋中のグローバルmRNA発現におけるその効果は今まで公知ではなかった。グローバルmRNA発現とヒト骨格筋状態間の関係を決定するために、25〜69歳(平均=46歳)範囲の年齢の7人の大人健康人ボランティア(3人の男性、4人の女性)を試験した。総研究デザインを図2Aにて示している。これらの対象の平均体重指数(±SEM)は25±1であった。彼らの平均体重は、69.4±4.8kgであった。ヘモグロビンA1c(HbA1c)、トリグリセリド(TG)、甲状腺刺激ホルモン(TSH)、遊離チロキシン(遊離T4)、C−応答性タンパク質(CRP)および腫瘍壊死因子−α(TNF−α)の基線循環レベルは、平均制限内であった(図2A)。表(図2A、挿入)は、基線循代謝および炎症マーカーを示している。グラフは、血漿グルコールおよびインスリンレベルを示している(図2A)。データは、7人の研究対象からの平均値±SEMである。いくつかの場合、エラーバーは小さすぎて見えない。University of Iowa Clinical Research Unitに滞在する間、対象は食事を与えず40時間絶食してもらい、ただし水は与えた。絶食の間の平均体重減少は、1.7±0.1kg(初期体重の3±0%)であった。
Connectivity Mapは、種々の培養細胞系におけるグローバルmRNA発現における>1300の生物活性低分子の効果を記述しており、化合物特異的mRNA発現シグナチャーと、対象のmRNA発現シグナチャー間の比較を許容するサーチアルゴリズムを含む(Lamb J、et al.(2006)Science(New York,N.Y 313(5795):1929−1935)。本明細書で、絶食のmRNA発現シグナチャー(萎縮シグナチャー−1)でのConnectivity Mapのクエリングが、萎縮関連遺伝子発現の阻害剤を同定し、したがって、筋萎縮の潜在的阻害剤を同定すると仮定した。また、クエリーの特異性の増加が、アウトプットを増強することが、本明細書で理由付けされた。この目的を達成するために、本明細書で記述したように、絶食の進化的に保存されたmRNA発現シグナチャーを、ヒト骨格筋における絶食の効果を、マウス骨格筋における24時間絶食の効果と比較することによって探索した。マウス研究を、先に記述されたように実施した(Ebert SM,et al.(2010) Molecular endocrinology 24(4):790−799)。完全に、絶食によって増加した35のmRNAと、絶食によって減少した40のmRNAが、ヒトおよびマウス骨格筋両方で同定された(表2;「変化」とラベルされたカラム中のデータが、指摘された種に対する、絶食および食事状態間のlog2ハイブリッド形成シグナルにおける平均変化を示し、[絶食に対する平均log2mRNAレベル]−[非絶食における平均log2mRNAレベル]、p−値は対となるt−検定にて決定した)。表2にて示したデータには、そのレベルが、ヒト筋肉(P≦0.02)およびマウス筋肉(P≦0.05)において、絶食によって増加したすべてのmRNAと、ヒト筋肉(P≦0.02)およびマウス筋肉(P≦0.05)において、絶食によって減少したすべてのmRNAが含まれる。表2で示したmRNAのうち、63のmRNAが、Connectivity Map中で使用したHG−U133Aアレイ上で表されている(図4A)。これらのmRNA(31が絶食により増加、32が絶食により減少)を使用して、筋萎縮の候補低分子阻害剤に対して、Connectivity Mapに対してクエリーした。
Connectivity Mapに、第二mRNA発現シグナチャー、萎縮シグナチャー−2(以上で記述)でクエリーし、この筋萎縮シグナチャーが、他の化合物のうち、ウルソル酸に相関するかどうかを決定した。以上で記述したように、萎縮シグナチャー−2は、絶食によって、また脊髄損傷(「SCI」)によって誘導されるか、抑制されたヒト骨格筋mRNAに対して、本明細書で記述したように同定されたmRNA発現シグナチャーであった。SCIの、ヒト骨格筋遺伝子発現における効果の研究はすでに記述されている(Adams CM,et al.(2011)Muscle Nerve. 43(1):65−75)。本明細書で記述された筋萎縮発現シグナチャーで、このアプローチを用いて、絶食およびSCIによって増加した18のヒトmRNA、絶食およびSCIによって減少した17のヒトmRNAが存在し、表3にて示している(「変化」は、示したように、例えば「(絶食−食事)」と標識されたカラムに対して絶食および食事状態、または「(未訓練−訓練)」と標識されたカラムに対して、未訓練および訓練の対に対する、log2ハイブリッド形成シグナルにおける平均変化を表す)。表3中のデータは、そのレベルが、絶食によって(P≦0.02)、およびSCIによって(P≦0.05)増加したすべてのmRNAと、絶食によって(P≦0.02)、およびSCIによって(P≦0.05)減少したすべてのmRNAとを含む。表3におけるP値は、対となるt−検定で決定した。
脱神経誘導マウス筋萎縮モデルからの結果は、ウルソル酸が、筋萎縮を減少させることを示唆しており、したがって、ウルソル酸が、萎縮誘導ストレスが存在しない場合、筋肥大を促進するという仮説が合理的であった。マウスには、標準食(対照餌)または0.27%ウルソル酸を含む標準食(ウルソル酸餌)のいずれかを、グリップ強度を測定し、組織を回収する前5週間、アドリブでのアクセスを与えた。5週間後、ウルソル酸を与えたマウスは、下部後肢筋肉重量(図6A)、大腿四頭筋重量(図6B)および上部前肢筋肉(三頭筋および二頭筋)重量(図6C)を増加させた。図6A〜6Cにおける各データ点は、1匹のマウスを表し、水平バーは平均値を意味する。骨格筋線維サイズ分布における、本研究でのウルソル酸の効果を図6Dに示している。各分布は、7匹の動物からの>800三頭筋線維の測定(>100測定/動物)、P<0.0001を表している。(体重に対して標準化した)ピークグリップ強度におけるウルソル酸の効果を図6Eに示している。各データ点は、1匹のマウスを表し、水平バーは、平均を意味する。非標準化グリップ強度データは、157±9g(対照餌)および181±6g(ウルソル酸餌)であった(P=0.04)。
以上の結果は、ウルソル酸が、骨格筋遺伝子発現を変化させうることを示唆した。この仮説を試験するために、不偏アプローチを使用し、とくにエクソン発現アレイを使用して、ウルソル酸を欠くか、または含む食事を5日間与えられたマウスにおける、腓腹筋mRNA発現を解析した。マウスには、標準食(対照餌)または0.27%ウルソル酸を含む標準食(ウルソル酸餌)のいずれかを、腓腹筋RNAを回収し、Affymetrix Mouse Exon 1.0STアレイ(n=4アレイ/餌)によって解析する前5週間、アドリブでのアクセスを与えた。各アレイは、2匹のマウスからのプールした腓腹筋RNAを査定した。厳しい基準を、mRNAレベルにおける、ウルソル酸誘導効果に対して使用し(P<0.005)、低レベルの発現を持つmRNAを無視した(すなわち、平均log2ハイブリッド形成シグナル≧8まで増加した、または平均log2ハイブリッド形成シグナル≧8から抑制された転写のみ含めた)。結果は、ウルソル酸が、(解析した>16,000mRNAのうち)18のmRNAを減少させ、51のmRNAを増加させたということであった。結果を表4に示している(「変化」は、ウルソル酸餌と対照餌における、マウス間の平均log2変化または差である、すなわち[ウルソル酸餌平均log2mRNAレベル]−[対照餌平均log2mRNAレベル])。
筋肉特異的IGF1誘導は、筋肉肥大の特徴であり、寄与するが、他の刺激によって開始された後に肥大を促進する比較的後期の事象であり得る(Adams GR, et al.(1999)J Appl Physiol 87(5):1705−1712)。特定の理論に制約されず、ウルソル酸は、インスリン/IGF−Iシグナル伝達におけるより近位の効果を持ちうる可能性がある。非筋肉細胞株の先の研究において(CHO/IRおよび3T3−L1細胞)、ウルソル酸は、インスリン仲介Akt活性化を増強した(Jung SH,et al.(2007)The Biochemical journal 403(2):243−250)。ウルソル酸が骨格筋にて同様の効果を持ちうるかどうかを決定するために、リン酸化Aktのレベルを、ウルソル酸を含まない、または含む餌を与えたマウスの大腿四頭筋にて査定した。簡単に記すと、マウスに標準食(対照餌)または0.27%ウルソル酸(ウルソル酸餌)を含む標準食いずれかに対するアドリブのアクセスを16週間、提供した。大腿四頭筋からの総タンパク質抽出物を、示唆したように、SDS−PAGE、つづいてリン酸化および総Aktに対する免疫ブロット解析にかけた。代表的免疫ブロットを図8Dにて示している。免疫ブロットデータを以下のように定量化した。各マウスにおいて、ホスホ−Aktのレベルを、総Aktのレベルに対して標準化した。これらの比をついで、対照マウスからの平均ホスホ−Akt/総Akt比に対して標準化し、結果を図8Eにて示している(データは9匹のマウス/餌からの平均値±SEMである。P−値は対とならないt−検定によって決定した)。データは、大腿四頭筋において、ウルソル酸が、1.8倍までAktリン酸化を増加させたことを示している。
マウスに、組織を解析のために回収する前7週間、示唆した濃度(食事中重量パーセント、図10にて示唆したように0.14%または0.28%いずれか)のウルソル酸を加えた標準食に対するアドリブのアクセスを提供した。データは、10匹マウス/食事からの平均値±SEMである。骨格筋(大腿四頭筋+三頭筋)の重量、精巣上体脂肪、腹膜後脂肪および心臓の重量におけるウルソル酸の効果に対するデータを図10Aにて示している。直線傾向に対して事後テストでの一方向ANOVAによって決定したP−値は、筋肉に対して<0.001であり、精巣上体および腹膜後脂肪に対してそれぞれ0.01および0.04、心臓に対して0.46であった。データは、餌ウルソル酸の7週間が、0.14%ウルソル酸でピーク効果を持ち、用量依存様式で骨格筋重量を増加させたことを示している。興味深いことに、ウルソル酸が筋肉重量を増加させるけれども、総体重は増加させなかった(図10B、P値は、初期および最終重量に関して、それぞれ0.71および0.80であった)。
ウルソル酸が、骨格筋を増加させ、脂肪を減少させたという発見は、ウルソル酸がエネルギー消費を増加させ、肥満耐性を導きうることを示唆した。これを試験するために、C57BL/6マウスに、0.27%のウルソル酸を含まないか、含む高脂肪餌(HFD;Teklad TD.93075;脂肪から55%カロリー)に対するアドリブアクセスを与えた。7週間後、各群からのマウスを、包括的研究所動物モニタリングシステム(「CLAMS」;Columbus Instruments)において、3日間研究した。CLAMSにおいて、マウスを、同一の餌で維持し、実験の開始から食べていた。CLAMSに続き、組織を解析のために回収した。高脂肪食マウスにおいて、ウルソル酸は、体重増加を劇的に減少させ、この効果は、1週間以内で明らかであった(図12A)。ウルソル酸と標準食を食べたマウスにおいて先に観察されたように(図6)、ウルソル酸は、グリップ強度と筋肉量を増加させた(図12Bおよび12C)。さらに、ウルソル酸は、腹膜後および精巣上体脂肪を減少させた(図12Dおよび12E)。興味深いことに、白色および発熱茶色脂肪の混合物を含む、肩甲脂肪パッドにおいて、ウルソル酸が白色脂肪を減少させた(図12F)が、茶色脂肪を増加させた(図12G)。重要な事に、骨格筋の増加と茶色脂肪組織は、エネルギー消費を増加させることが予想された。実際、CLAMSは、ウルソル酸が、エネルギー消費を増加させたことを明らかにし(図12H)、どのようにしてウルソル酸が脂肪症および肥満を減少させたかの説明を提供している。著しく、CLAMS解析は、ほとんど体重増加がなかったけれども(図12A)、ウルソル酸処理マウスが、より食事を消費したこと(図12I)を明らかにした。図12Aにて示したデータに関して、データは、12対照マウスおよび15処理マウスからの平均値±SEMを意味し、いくつかのエラーバーは、小さすぎて見られないことに気がつくべきである。1週間および各続く時間点でP<0.01。図12B〜12Iにおいて、各データ点は、1匹のマウスを表し、水平バーは平均値を意味する。P−値は対ではないt−検定で決定した。
研究を以下のように実施した。C57BL/6マウスに、0.27%ウルソル酸を含まないか、または含む高脂肪食(「HFD」、Teklad TD.93075;脂肪から55%カロリー)に対するアドリブでのアクセスを与えた。5週間後、尾静脈から血中グルコースを測定した後、16時間マウスを絶食させた(図13A)。正常の絶食血中グルコース:≦100mg/dl。(B−I)7週間後、肝臓および血漿を解析のために回収した(図13B〜13I)。図13Aで示したデータは、6週間ウルソル酸無しのHFDを食したほとんどのマウスが、障害のある絶食グルコース(前糖尿病)または糖尿病を発達させたことを示唆している。重要な事に、これは、ウルソル酸によって防止された(図13A)。さらに、ウルソル酸なしのHFDを食したマウスが、肝臓重量の増加でも明らかなような脂肪肝疾患(1500mgの正常マウス肝臓重量よりも>30%増加、図13B)、肝細胞脂質集積(図13C、20×倍率でのH&E染色、図13D、10×倍率での脂質染色オスミウム)、および血漿肝臓機能試験の上昇(図13E、AST;13F、ALT;13G、アルカリホスファターゼ(以後「Alk.Phos.と表記)および13H、コレステロール)を発達させた。しかしながら、ウルソル酸は、これらの肝臓変化のすべてを予防した(図13B〜13G)。さらに、ウルソル酸は、肥満関連高コレステロール血症を減少させた(図13H)。図13A、13Bおよび13E〜13Hにおいて、各データ点は、1匹のマウスを表し、水平バーは平均値を意味する。
骨格筋重量および肝重量におけるウルソル酸の効果を、オレアノール酸およびメトフォルミンによる効果と比較した。メトフォルミンは、萎縮シグナチャー−2ではなく、萎縮シグナチャー1より同定された化合物であった。オレアノール酸は、ウルソル酸と同様、五員環状酸トリテルペンである。これは、ウルソル酸と構造的に同様の化合物である。しかしながら、2つの化合物は異なり、オレアノール酸は、位置20で2つのメチル基を持ち、一方で、ウルソル酸は、位置19および20のそれぞれで、単一メチル基を持つ(図14Aと14Dを比較のこと)。ウルソル酸とオレアノール酸両方が血中グルコース、脂肪および肝硬変を減少させる(Wang ZH,et al.(2010)European journal of pharmacology 628(1−3):255−260;Jayaprakasam B,et al.(2006)J Agric Food Chem 54(1):243−248;de Melo CL,et al.(2010) Chem Biol Interact 185(1):59−65)。さらに、ウルソル酸とオレアノール酸両方が、タンパク質チロシンキナーゼ類のほぼ等価の阻害を含む、多数の細胞効果と生化学標的を有する(「PTP」、Zhang W,et al.(2006) Biochimica et biophysica acta 1760(10):1505−1512;Qian S,et al.(2010)J Nat Prod 73(11):1743−1750;Zhang YN,et al.(2008)Bioorg Med Chem 16(18):8697−8705を参照のこと)。しかしながら、これらの化合物の骨格筋重量における効果は知られていなかった。
骨格筋肥大におけるPTP1B阻害の可能性ある役割をさらに排除するために、PTP1B発現を、RNA干渉構造物を発現させるために構築したプラスミドDNAをトランスフェクトすることによって、マウス骨格筋にて特異的に減少させた。簡単に記すと、C57BL/6マウス三頭筋前部筋肉に、20μg pCMV−miR−対照(左TA中にトランスフェクトした対照プラスミド)、または20μg pCMV−miR−PTP1B#1(miR−PTP1B #1をコードしている、右TAにトランスフェクト)、または20μg pCMV−miR−PTP1B#2(miR−PTP1B #2をコードしている、右TAにトランスフェクト)いずれかをトランスフェクトした。miR−PTP1B#1およびmiR−PTP1B#2は、PTP1B mRNAの異なる領域を標的とする2つの異なるRNA干渉(RNAi)構築物をコードしている。組織をトランスフェクト後10日で回収した。
餌ウルソル酸と筋肉および脂肪重量間の用量応答性関係を決定するために、C57BL/6マウスに、7週間、種々の量のウルソル酸を含む標準食を与えた。マウスからの血清ウルソル酸レベルを上記のように測定した。図10Aですでに示したように、用量依存的様式で、ウルソル酸は、骨格筋重量を増加させ、腹膜後および精巣上体脂肪パッドの重量を減少させたが、心臓重量は変化させなかった(図16A、データは平均値±SEM)。ウルソル酸のこれらの効果は、0.035%ウルソル酸にて認識され、用量≧0.14%ウルソル酸で最大であった。血清をこれらの同一のマウスから、脂肪解剖の時点で回収し、ついで、超高性能液体クロマトグラフィー(UPLC)を介して、ランダム血清ウルソル酸レベルを測定した。データは、0.25〜0.5μg/mlの範囲でウルソル酸血清レベルが、筋肉量を増加させ、脂肪症を減少させるのに十分であることを示唆している(図16B、データは平均値±SEMである)。注目すべきは、0.5μg/mlが、1.1μMウルソル酸に等しく、上記したConnectivity Map(8.8μM)にて、およびC2C12実験(10μM)にて使用した用量と近かった。
本明細書で記載されたものに補助的な典型的手順または他の詳細を提供する範囲で、以下の参考文献が、参考文献にて本明細書に特に組み込まれる。
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Claims (32)
- 動物において、
a)骨格筋萎縮を低減するための、
b)筋肉強度を増加させるための、又は
c)筋肉の成長を促進させるための
医薬の製造における、有効量の式(I)の化合物:
(I)
又は、その薬学的に許容可能な塩、水和物、溶媒和物若しくは多型体の使用。
(式中、
−−−−は任意の共有結合であり、R0は、任意に存在し、
nは、0又は1であり、
R0は、存在する場合、水素であり、
R1aは、C1〜C6アルキル及び−C(O)ZR10から選択され、
R1bは、C1〜C6アルキルから選択され、
R2a及びR2bは、R2a及びR2bの少なくとも1つが−OR11であるという条件で、独立して水素及び−OR11から選択され、又はR2a及びR2bは一緒に=Oを含み、
各R3a及びR3bは、R3a及びR3bが同時にヒドロキシルではないという条件で、独立して水素及びヒドロキシルから選択され、
各R4、R5及びR6は、独立してC1〜C6アルキルから選択され、
R7は、C1〜C6アルキル及び−C(O)ZR12から選択され、
R8は、水素及びC1〜C6アルキルから選択され、
各R9a及びR9bは、R9a及びR9bが同時に水素ではないという条件で、独立して水素及びC1〜C6アルキルから選択され、
R10は、水素及びC1〜C6アルキルから選択され、
R11は、水素であり
R12は、水素であり、
Zは、−O−である。) - 前記式(I)の化合物、又は、その薬学的に許容可能な塩、水和物、溶媒和物若しくは多型体の有効量が、200mg/日より多い、請求項1に記載の使用。
- 前記式(I)の化合物、又は、その薬学的に許容可能な塩、水和物、溶媒和物若しくは多型体が、400mg/日より多い量で投与されるものである、請求項1に記載の使用。
- 前記式(I)の化合物、又は、その薬学的に許容可能な塩、水和物、溶媒和物若しくは多型体が、500mg/日より多い量で投与されるものである、請求項1に記載の使用。
- 前記式(I)の化合物、又は、その薬学的に許容可能な塩、水和物、溶媒和物若しくは多型体が、750mg/日より多い量で投与されるものである、請求項1に記載の使用。
- 前記式(I)の化合物、又は、その薬学的に許容可能な塩、水和物、溶媒和物若しくは多型体が、1000mg/日より多い量で投与されるものである、請求項1に記載の使用。
- 前記式(I)の化合物、又は、その薬学的に許容可能な塩、水和物、溶媒和物若しくは多型体が、2000mg/日より多い量で投与されるものである、請求項1に記載の使用。
- 前記動物が、哺乳動物である、請求項1〜7のいずれか一項に記載の使用。
- 前記動物が、ヒトである、請求項1〜7のいずれか一項に記載の使用。
- 前記動物が、家畜、家畜化された魚、又は、家畜化された家禽である、請求項1〜7のいずれか一項に記載の使用。
- 前記式(I)に記載の化合物が、アルミニウム、アンモニウム、カルシウム、銅(第二又は第一)、第二鉄、第一鉄、リチウム、マグネシウム、マンガン(第二又は第一)、カリウム、ナトリウム又は亜鉛から由来する塩、一級、二級及び三級アミンの塩、並びに、アルギニン、ベタイン、カフェイン、コリン、N,N’−ジベンジルエチレンジアミン、ジエチルアミン、2−ジエチルアミノエタノール、2−ジメチルアミノエタノール、エタノールアミン、エチレンジアミン、N−エチルモルホリン、N−エチルピペリジン、グルカミン、グルコサミン、ヒスチジン、ヒドラバミン、イソプロピルアミン、リシン、メチルグルカミン、モルホリン、ピペラジン、ピペリジン、ポリアミン樹脂、プロカイン、プリン、セオブロミン、トリエチルアミン、トリメチルアミン、トリプロピルアミン又はトロメタミンから由来する塩、から選択される薬学的に許容可能な塩として存在する、請求項1に記載の使用。
- 骨格筋萎縮を低減するための医薬の製造における、請求項1〜7及び11のいずれか一項に記載の使用。
- 筋肉の成長を促進させるための医薬の製造における、請求項1〜7及び11のいずれか一項に記載の使用。
- 筋肉強度を増加させるための医薬の製造における、請求項1〜7及び11のいずれか一項に記載の使用。
- 非ヒト動物において、
a)骨格筋萎縮を低減するための、
b)筋肉強度を増加させるための、又は
c)筋肉の成長を促進させるための
方法であって、前記動物に、以下の式(I)の化合物:
(I)
又は、その薬学的に許容可能な塩、水和物、溶媒和物若しくは多型体を投与することを含む方法。
(式中、
−−−−は任意の共有結合であり、R0は、任意に存在し、
nは、0又は1であり、
R0は、存在する場合、水素であり、
R1aは、C1〜C6アルキル及び−C(O)ZR10から選択され、
R1bは、C1〜C6アルキルから選択され、
R2a及びR2bは、R2a及びR2bの少なくとも1つが−OR11であるという条件で、独立して水素及び−OR11から選択され、又はR2a及びR2bは一緒に=Oを含み、
各R3a及びR3bは、R3a及びR3bが同時にヒドロキシルではないという条件で、独立して水素及びヒドロキシルから選択され、
各R4、R5及びR6は、独立してC1〜C6アルキルから選択され、
R7は、C1〜C6アルキル及び−C(O)ZR12から選択され、
R8は、水素及びC1〜C6アルキルから選択され、
各R9a及びR9bは、R9a及びR9bが同時に水素ではないという条件で、独立して水素及びC1〜C6アルキルから選択され、
R10は、水素及びC1〜C6アルキルから選択され、
R11は、水素であり
R12は、水素であり、
Zは、−O−である。) - 前記式(I)の化合物、又は、その薬学的に許容可能な塩、水和物、溶媒和物若しくは多型体が、200mg/日より多い量で投与されるものである、請求項15に記載の方法。
- 前記式(I)の化合物、又は、その薬学的に許容可能な塩、水和物、溶媒和物若しくは多型体が、400mg/日より多い量で投与されるものである、請求項15に記載の方法。
- 前記式(I)の化合物、又は、その薬学的に許容可能な塩、水和物、溶媒和物若しくは多型体が、500mg/日より多い量で投与されるものである、請求項15に記載の方法。
- 前記式(I)の化合物、又は、その薬学的に許容可能な塩、水和物、溶媒和物若しくは多型体が、750mg/日より多い量で投与されるものである、請求項15に記載の方法。
- 前記式(I)の化合物、又は、その薬学的に許容可能な塩、水和物、溶媒和物若しくは多型体が、1000mg/日より多い量で投与されるものである、請求項15に記載の方法。
- 前記式(I)の化合物、又は、その薬学的に許容可能な塩、水和物、溶媒和物若しくは多型体が、2000mg/日より多い量で投与されるものである、請求項15に記載の方法。
- 前記動物が、家畜、家畜化された魚、又は、家畜化された家禽である、請求項15〜21のいずれか一項に記載の方法。
- 前記式(I)に記載の化合物が、アルミニウム、アンモニウム、カルシウム、銅(第二又は第一)、第二鉄、第一鉄、リチウム、マグネシウム、マンガン(第二又は第一)、カリウム、ナトリウム又は亜鉛から由来する塩、一級、二級及び三級アミンの塩、並びに、アルギニン、ベタイン、カフェイン、コリン、N,N’−ジベンジルエチレンジアミン、ジエチルアミン、2−ジエチルアミノエタノール、2−ジメチルアミノエタノール、エタノールアミン、エチレンジアミン、N−エチルモルホリン、N−エチルピペリジン、グルカミン、グルコサミン、ヒスチジン、ヒドラバミン、イソプロピルアミン、リシン、メチルグルカミン、モルホリン、ピペラジン、ピペリジン、ポリアミン樹脂、プロカイン、プリン、セオブロミン、トリエチルアミン、トリメチルアミン、トリプロピルアミン又はトロメタミンから由来する塩、から選択される薬学的に許容可能な塩として存在する、請求項15に記載の方法。
- 骨格筋萎縮を低減するための、請求項15〜21及び23のいずれか一項に記載の方法。
- 筋肉の成長を促進させるための、請求項15〜21及び23のいずれか一項に記載の方法。
- 筋肉強度を増加させるための、請求項15〜21及び23のいずれかに記載の方法。
- 前記化合物が、動物餌又はサプリメントに含まれる、請求項15〜21及び23のいずれか一項に記載の方法。
- 前記化合物が、ウルソル酸又はその薬学的に許容可能な塩、水和物、溶媒和物若しくは多型体である、請求項15〜21及び23のいずれか一項に記載の方法。
- 前記非ヒト動物が、非ヒト霊長類、ウマ、家畜動物、家畜、ウサギ、魚、鳥、及び齧歯類から選択される、請求項15〜21及び23のいずれか一項に記載の方法。
- 前記家畜動物が、イヌ、ネコ、モルモット、家禽、家畜化された魚、家畜化された甲殻類、及び家畜化された軟体動物から選択される、請求項29に記載の方法。
- 前記家畜動物が、ブタ、ウシ、ヤギ、バイソン及びヒツジから選択される、請求項29に記載の方法。
- 前記家禽が、ニワトリ、シチメンチョウ、カモ及びガチョウから選択される、請求項30に記載の方法。
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