神經(jīng)保護(hù)多功能抗氧化劑及它們的單功能同型物的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種本發(fā)明設(shè)及抗氧劑，尤其設(shè)及神經(jīng)保護(hù)多功能抗氧化劑，其既可 W馨合金屬（例如鐵、銅或鋒），又可W清除自由基。本發(fā)明還設(shè)及到神經(jīng)保護(hù)多功能抗氧 化劑化合物的抗氧劑單功能的同型物。所述多功能化合物可W被口服，并能穿過血腦屏障， 因此所述多功能化合物單功能對多種神經(jīng)疾病（例如，阿爾茨海默氏癥、帕金森癥、ALS(肌 萎縮性側(cè)索硬化癥）、創(chuàng)傷性腦損傷、眼疾?。ɡ纾變?nèi)障、青光眼、年齡相關(guān)的黃斑變性 和其他視網(wǎng)膜變性））的治療W及對于降低糖尿病并發(fā)癥的發(fā)展有益。
【背景技術(shù)】
[0002] 氧化性損傷是神經(jīng)退行性疾病的特征。氧化應(yīng)激由活性氧分子（R0巧引起，R0S通 過氧化蛋白質(zhì)、脂類雙分子層和DNA的方式破壞細(xì)胞組分。運導(dǎo)致蛋白質(zhì)構(gòu)象的改變、酶活 性的降低、能破壞細(xì)胞膜和細(xì)胞器膜的脂類過氧化物的生成，W及DNA的改變，DNA的改變 可導(dǎo)致鏈斷裂，DNA-蛋白質(zhì)交聯(lián)，化及因堿基修改帶來的突變。R0S包括超氧陰離子化）、 徑基自由基（· 0Η)、單線態(tài)氧（1〇2)，W及過氧化氨化2〇2)。由于分子氧（〇2)獲得一個額外 的電子，因此超氧陰離子在線粒體中不斷地形成。所產(chǎn)生的R0S中最具活性和破壞性的徑 基自由基，主要由過氧化氨和諸如鐵和銅的氧化還原活性過渡金屬間的化nton反應(yīng)形成。 雖然運些金屬在此過程中被氧化，但是它們可W通過具有維生素C或其他的細(xì)胞還原劑的 "氧化還原周期"的過程返回到它們的活性狀態(tài)（還原態(tài)）。在體內(nèi)經(jīng)由多步反應(yīng)產(chǎn)生的過 氧化氨，可W轉(zhuǎn)化為高活性和破壞性的徑基自由基，或者也可W轉(zhuǎn)化為水。該水是由如下過 程形成的：通過超氧化物歧化酶還原超氧化物自由基，并通過過氧化氨酶或谷脫甘膚過氧 化物酶還原為水。
[0003] 氧化應(yīng)激隨著年齡而增加，并且組織長期處于氧化應(yīng)激會造成細(xì)胞損傷并最終導(dǎo) 致細(xì)胞死亡。在大腦海馬體、黑質(zhì)和尾狀核W及在脊髓液中均已經(jīng)觀察到了R0S活性。大 腦內(nèi)的神經(jīng)組織尤其易受R0S的影響，原因在于其更高的新陳代謝率，高含量的易被過氧 化的脂肪酸，細(xì)胞內(nèi)的高濃度的能催化化nton反應(yīng)的過渡金屬，低水平的抗氧化劑，W及 降低的組織再生能力。神經(jīng)組織也具有大腦特有的氧化酶，例如可W產(chǎn)生過氧化氨的單胺 氧化酶。由活性小膠質(zhì)細(xì)胞，巨隧細(xì)胞和促炎性T細(xì)胞誘導(dǎo)的神經(jīng)炎反應(yīng)也可W產(chǎn)生R0S。
[0004] 在大腦中，氧化還原活性金屬鐵（Fe)、銅（化）W及鋒狂η)隨著年齡的增長而累 積，并且運種累積與大腦新陳代謝的改變和淀粉樣前體蛋白（ΑΡ巧表達(dá)的增加有關(guān)。淀粉 樣β膚（Αβ)是阿爾茨海默氏病（AD)斑塊中主要的促炎細(xì)胞因子，并且其與化、化和化 的結(jié)合促進(jìn)了Αβ聚集成抗蛋白酶的、富含金屬的沉淀析出物。在銅和鐵的存在下，Αβ能 有效地產(chǎn)生反應(yīng)性氧。在AD的發(fā)展過程中，會發(fā)生異常的生物金屬動態(tài)平衡和金屬蛋白反 應(yīng)，并導(dǎo)致與氧化相關(guān)的神經(jīng)退行性變。
[0005] 與年齡相關(guān)的化累積也會在AD和帕金森氏癥（PD)中改變大腦中的化的代謝， 其與在大腦離子轉(zhuǎn)運中乳轉(zhuǎn)鐵蛋白受體、黑素轉(zhuǎn)鐵蛋白、血漿銅藍(lán)蛋白和二價陽離子轉(zhuǎn)運 體的表達(dá)的變化有關(guān)。在諸如帕金森癥患者的其他神經(jīng)退行性疾病中解剖大腦的病理學(xué)侵 襲區(qū)域也已經(jīng)觀察到了化水平的升高，并且運些區(qū)域?qū)?yīng)于更加嚴(yán)重的神經(jīng)病理學(xué)變化。 化水平的變化也能通過對化進(jìn)行干預(yù)來影響大腦。銅結(jié)合酶血漿銅藍(lán)蛋白表示了化和 化代謝之間的聯(lián)系，因為運種酶通過其亞鐵氧化酶活性把化（II)轉(zhuǎn)化為化（III)來調(diào)節(jié) 化的氧化還原態(tài)。如銅藍(lán)蛋白缺乏癥中所見，當(dāng)化不能在蛋白質(zhì)合成的速率下恰當(dāng)?shù)嘏c蛋 白質(zhì)結(jié)合時，血漿銅藍(lán)蛋白會被很快地降解，其中在銅藍(lán)蛋白缺乏癥中化止血改變與化在 神經(jīng)膠質(zhì)和神經(jīng)元中顯著積累同時發(fā)生。在AD患者中，血漿銅藍(lán)蛋白的神經(jīng)元誘導(dǎo)的減少 可能導(dǎo)致氧化還原活性的鐵在神經(jīng)元中積累。
[0006] 將目標(biāo)對準(zhǔn)與神經(jīng)退行性變有關(guān)的氧化性途徑可能產(chǎn)生療效。已經(jīng)報道了如下減 少R0S的自由基清除性抗氧化劑：天然產(chǎn)物（姜黃素、稱黑激素、白襲蘆醇、銀杏葉提取物、 綠茶、維生素ca-肉毒堿、維生素E及大麻素），W及硫辛酸衍生物，輔酶Q(Mito曲類似物， 和"硫醇-傳遞"谷脫甘膚模擬物。但是，運些化合物的大部分穿過血腦屏障度BB)的能力 尚未得到證實。
[0007] R0S也可通過使用生物金屬衰減化合物減少。甲橫酸去鐵胺（去鐵敏）可結(jié)合化、 化、和化并降低AD進(jìn)展。但是，甲橫酸去鐵胺不具有口服活性并沒有顯著地穿過BBB。一 種更強(qiáng)親脂性馨合劑DdP109已被報告當(dāng)施用給轉(zhuǎn)基因小鼠時減少聚集的不可溶Αβ的水 平并增加其可溶形式。具有口服活性的金屬藝合劑氯艦徑哇（ΡΒΤ1)，其調(diào)節(jié)芬頓反應(yīng)，減 少腦中化攝入，解聚氧化還原金屬-誘導(dǎo)的Aβ聚集，并延遲纖維生長，表現(xiàn)出在動物和多 個臨床試驗中的效力?？诜宝ⅵ?也通過干擾與ΑΡ-金屬絡(luò)合物相關(guān)的氧化還原活性減少 Αβ聚集和毒性。ΡΒΤ2顯著地降低腦中Αβ濃度并快速地逆轉(zhuǎn)認(rèn)知缺陷，如階段IIa臨床 試驗所證實，其中AD患者在兩個神經(jīng)屯、理測試中改善。運些結(jié)果支持運個前提：金屬-蛋 白相互作用的衰減為一種用于治療性介入的有前景的策略。
[0008] 在外傷性腦損傷燈BI)或出血性中風(fēng)期間鐵可從血紅蛋白中釋放出來。游離亞鐵 離子的增加可導(dǎo)致氧化損害。因為兒童未成熟腦由于某些抗氧化劑分子的不充分表達(dá)而導(dǎo) 致對氧化應(yīng)激具有沉默反應(yīng)，W及兒童發(fā)育中的腦不太能夠解毒游離鐵，所有他們特別容 易遭受TBI誘導(dǎo)的出血和細(xì)胞死亡。TBI也引起其中產(chǎn)生R0S的急性炎癥反應(yīng)。抗炎劑、抗 氧化劑、和鐵馨合劑甲橫酸去鐵胺已被建議用于治療在成人和兒科TBI中觀察到的加重的 炎癥，氧化應(yīng)激和游離鐵離子的存在。
[0009] 與年齡相關(guān)的黃斑變性（AMD)危險因素，例如吸煙，表明了AMD與氧化應(yīng)激有關(guān)。 氧化應(yīng)激在AMD中的作用通過AREDS試驗結(jié)果支持，其發(fā)現(xiàn)抗氧化劑和鋒通過降低R0S減 小AMD進(jìn)展的風(fēng)險，W及氧化應(yīng)激-誘導(dǎo)的內(nèi)皮功能障礙?；加蠥MD的患者具有較高視網(wǎng) 膜水平的脂質(zhì)過氧化物，其存在于玻璃痛中。視網(wǎng)膜由于視網(wǎng)膜功能所需的其高水平的氧 而導(dǎo)致容易遭受氧化應(yīng)激。并且，外核層（0MJ中視桿細(xì)胞和視錐細(xì)胞的膜包含高百分比 的易脂質(zhì)過氧化的多不飽和脂肪酸。因為入射光集中在黃斑上，所W黃斑區(qū)特別容易遭受 R0S。因為光氧化產(chǎn)生R0S，所W入射光是氧化應(yīng)激的恒定來源。R0S也通過視網(wǎng)膜色素上 皮細(xì)胞（R陽）細(xì)胞吞隧和脂褐質(zhì)的光敏活性產(chǎn)生。使RPE細(xì)胞暴露于R0S導(dǎo)致細(xì)胞調(diào)亡和 早衰。
[0010] Ap沉積也存在于AMD中。玻璃痛，一種鄰近RPE形成的AMD的生物標(biāo)記物，其包含 A0，其存在與局部炎癥事件相關(guān)。作為AD斑的主要促炎性組分，視網(wǎng)膜Αβ與導(dǎo)致視網(wǎng)膜 變性和AMD的RPE功能障礙相關(guān)。在RPE中，Αβ積累也影響血管內(nèi)皮生長因子（VEG巧與 色素上皮衍生因子（P邸巧之間的平衡。
[0011] 多種動物模型表現(xiàn)出與氧化應(yīng)激、鐵調(diào)節(jié)異常、和芬頓化學(xué)相關(guān)的AMD-樣視網(wǎng)膜 變化。運些包括暴露于香煙煙霧的巧7BL/6小鼠、缺乏S0D1的小鼠、缺乏血漿銅藍(lán)蛋白（Cp) 和其同系物膜鐵轉(zhuǎn)運輔助蛋白的剔除小鼠值K0)、和RCS小鼠。將鐵直接地引入眼中也導(dǎo)致 視網(wǎng)膜變性。
[0012] 與AMD-聯(lián)系的視網(wǎng)膜變化相關(guān)的祀向氧化途徑顯示出治療潛能。AREDS抗氧化劑 制劑將AMD進(jìn)展到晚期的風(fēng)險降低25%。抗氧化劑也減少培養(yǎng)的RPE細(xì)胞中的氧化應(yīng)激。 將牛黑素體或稱黑激素加入無色素的牛RPE中也減少RPE細(xì)胞的光敏氧化和鐵-介導(dǎo)的氧 化。抗氧化劑N-叔下基徑胺（化BHA)當(dāng)加入鐵超載的人RPE中時減小R0S并保持G甜水 平。同樣地，利用水楊醒異煙堿基腺（SIH)的治療保護(hù)RPE細(xì)胞免遭芬頓生成的徑基?？?氧化劑搬皮素也保護(hù)R陽免遭過氧化氨誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激。自由基清除劑，例如N-乙酷半脫 氨酸、二甲基硫脈、銀杏提取物、苯基-N-叔下基硝酬、WR-77913、TempolH，W及依達(dá)拉奉， 阻止光-誘導(dǎo)的視網(wǎng)膜變性。利用鐵馨合劑去鐵酬減少在DK0小鼠中的視網(wǎng)膜變性。多功 能抗氧化劑JHX-4的施用也通過減少神經(jīng)視網(wǎng)膜中氧化應(yīng)激的生物標(biāo)記物、視網(wǎng)膜ERG模 式的保存、W及感光層的保存保護(hù)小鼠免受光誘導(dǎo)的視網(wǎng)膜損傷。
[0013] 除AMD夕F，與鐵相關(guān)的氧化損傷在視網(wǎng)膜變性例如色素性視網(wǎng)膜炎中發(fā)揮作用。 鋒-甲橫酸去鐵胺被認(rèn)為衰減色素性視網(wǎng)膜炎的rdlO小鼠模型的視網(wǎng)膜變性。
[0014]mRNA的增長W及鐵調(diào)節(jié)蛋白轉(zhuǎn)鐵蛋白、血漿銅藍(lán)蛋白和鐵蛋白的蛋白質(zhì)水平的增 長出現(xiàn)于青光眼中。通過誘發(fā)溶酶體膜透化作用和將蛋白組織酶D釋放到細(xì)胞溶膠中，R0S 會導(dǎo)致小梁網(wǎng)（TM)細(xì)胞的死亡。通過馨合來減少運種細(xì)胞死亡。溶酶體會降解細(xì)胞器、長 壽命蛋白質(zhì)W及細(xì)胞外與膜結(jié)合的材料。由于溶酶體能分解含鐵的被內(nèi)吞和自吞的材料， 因此溶酶體內(nèi)可W積累大量濃度的不穩(wěn)定鐵。運可W導(dǎo)致通過芬頓反應(yīng)來產(chǎn)生溶酶體徑基 自由基。鐵馨合劑的神經(jīng)保護(hù)通過馨合氧化還原-活性鐵來防止芬頓反應(yīng)中徑基自由基的 形成。鐵馨合劑也可W上調(diào)或穩(wěn)定缺氧誘導(dǎo)因子-la(HIF-la)。HIF-la的穩(wěn)定性通過鐵依 賴的氧傳感酶和使HIF-la降解的HIF脯氨酸-4-徑化酶（P皿）來控制。HIF-la存在于青 光眼視網(wǎng)膜中并已經(jīng)證實與RGC的死亡有關(guān)。HIF系統(tǒng)是用于神經(jīng)保護(hù)的新興目標(biāo)，因為 它促進(jìn)地IF-la的穩(wěn)定并增加HIF-1相關(guān)的存活基因的轉(zhuǎn)錄。鐵馨合劑似乎通過抑制祀向 HI"F-1信號途徑的P皿和最終活化HIF-1依賴的神經(jīng)保護(hù)基因來提供神經(jīng)保護(hù)。
[0015] 與氧化應(yīng)激和R0S相關(guān)的白內(nèi)障包括與老化、電離福射和UV福射、玻璃體外科手 術(shù)導(dǎo)致的增長的氧張力W及煙草煙霧有關(guān)的那些白內(nèi)障。在許多運些白內(nèi)障中，由于化和 化也隨著老化和暴露于煙草煙霧而積累于晶狀體中，因此芬頓反應(yīng)會有助于R0S。在AD病 人中，通過作為電子致密沉積物積累于核上/深層皮質(zhì)晶狀體纖維細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中，Aβ沉 積也會導(dǎo)致白內(nèi)障。Αβ沉積物類似地發(fā)生在Αβ轉(zhuǎn)基因小鼠中，其中可W通過馨合作用降 低Αβ沉積物。
[0016] 在白內(nèi)障中，已經(jīng)廣泛地使用抗氧劑來減少實驗動物形成白內(nèi)障。在小鼠中臨床 和實驗上觀察到馨合作用減少了Αβ沉積。馨合作用也減少了β-地中海貧血病人和暴露 于煙草煙霧中的大鼠的白內(nèi)障。
[0017] 細(xì)胞暴露于離子福射可W要么通過福射與祀向大分子的直接相互作用，要么間接 通過由水福射分解產(chǎn)生R0S來改變原子結(jié)構(gòu)。此外，氧化損傷可W通過氧化還原-調(diào)節(jié)的 胞間機(jī)制從祀向細(xì)胞向相鄰的非祀向的旁鄰細(xì)胞擴(kuò)散。福射也可w通過儲存在鐵蛋白內(nèi)的 鐵的光還原作用開始釋放鐵。
[0018] 化、Fe、ΜηW及化的馨合作用促進(jìn)了需要從福射性損傷恢復(fù)的組織修復(fù)過程，包 括致死劑量照射的小鼠和大鼠的存活。鐵馨合劑也可W幫助防止光老化。對Long-Evans 大鼠（給予15Gy的整個頭部的伽瑪照射）給予多功能抗氧劑JHX-4,顯著延遲了白內(nèi)障的 形成，另外部分地緩解了由對福射的明顯的唾腺反應(yīng)引起的體重減輕。
[0019] 氧化應(yīng)激也是糖尿病和糖尿病并發(fā)癥的主要引發(fā)因素之一，并且血紅素鐵