Композиции и способы для лечения митохондриальных заболеваний

English version


Композиции и способы для лечения митохондриальных заболеваний (RU 2279880):


Авторы патента:

ФОН БОРСТЕЛЬ Райд В. (US)


Вледельцы патента:

ВЕЛЛСТАТ ТЕРАПЬЮТИКС КОРПОРЕЙШН (US)


Похожие патенты:

Адаптоген

Адаптоген // 2279877
Изобретение относится к медицине, к анестезиологии и реаниматологии, и может быть использовано для коррекции нарушений гемостаза при обширных операциях на органах гепатопанкреатодуоденальной зоны

Производные триарил-содержащих кислот в качестве лигандов рецепторов ппар

Изобретение относится к новым соединениям к фармацевтической композиции, обладающей ППАР-лиганд связывающей активностью, содержащей указанное соединение и фармацевтически приемлемый носитель, а также к способу лечения пациента, страдающего физиологическим нарушением, способным модулироваться соединением, обладающим ППАР-лиганд связывающей активностью, включающему введение пациенту фармацевтически эффективного количества указанного соединения или его фармацевтически приемлемой соли
Изобретение относится к фитоминеральным составам и может быть использовано для лечения и профилактики инфекционных, простудных, кожных, опухолевых заболеваний, а также для лечения полости рта, носоглотки, слизистых поверхностей и т.д
Изобретение относится к медицине, к гастроэнтерологии, паразитологии и рентгенологии и может быть использовано для диагностики кишечных гельминтозов

Способ оказания медицинской помощи больным на догоспитальном этапе при остром отравлении уксусной кислотой

Изобретение относится к медицине, а именно к клинической токсикологии, и может быть использовано при оказании медицинской помощи больным на догоспитальном этапе при остром отравлении уксусной кислотой
Изобретение относится к медицине, к терапии и может быть использовано для предотвращения постинъекционного некроза мягких тканей, обусловленного ошибочным введением под кожу 10% раствора кальция хлорида
Изобретение относится к медицине, к травматологии, военно-полевой хирургии, медицине катастроф и может быть использовано для профилактики реперфузионных осложнений при турникетной травме

Синергическая композиция для ингибирования вич

Изобретение относится к химико-фармацевтической промышленности и касается синергетической композиции, содержащей азидотимидин и пента-О-никотинат глицирризиновой кислоты - ниглизин, в концентрациях, физиологически достижимых в крови: для азидотимидина - 0,0037-0,0254 мкМ, для ниглизина - 0,0052-9,64 мкМ
Изобретение относится к области медицины, к лечению ВИЧ-инфекции и СПИДа, и включает способ снижения содержания церамидов у пациента с указанными состояниями и набор для его осуществления

Замещенные аммониевые соли 5'-н-фосфоната 3'-азидо-3'- дезокситимидина, являющиеся селективными ингибиторами продукции вируса иммунодефицита человека вич-1 и вич-2

Изобретение относится к замещенным аммониевым солям 5'-Н-фосфоната 3'-азидо-3'-дезокситимидина общей формулы (1), где RR'R''N представляют собой L-аланин, этаноламин, триэтаноламин, 6-аминокапроновую кислоту, пиридоксиламин или диметиламиноэтанол, являющимся селективными ингибиторами продукции вируса иммунодефицита человека ВИЧ-1 и ВИЧ-2

Анти-вич-композиция, содержащая имидазольные производные

Изобретение относится к фармацевтическим композициям, содержащим два или более соединений, обладающих анти-ВИЧ-активностью

2',3'-дидегидро-2',3'-дидезокситимидин-5'[(этоксикарбонил) (этил)фосфонат]- ингибитор репродукции вируса иммунодефицита человека

Изобретение относится к области молекулярной биологии, вирусологии и медицины, а именно к новому 2 ,3 -дидезокси-2 ,3 -дидегидротимидина (d4T) - 2',3'-дидегидро-2',3'-дидезоксимитидин -5'[(этоксикарбонил) (этил)фосфонату] в качестве ингибитора ВИЧ

Производные 5'-h-фосфоната 3'-азидо-3'-дезокситимидина и фармацевтические композиции на их основе

Изобретение относится к новым противовирусным производным 5'-Н-фосфоната 3'-азидо 3'-дезокситимидина общей формулы I где R представляет собой изопропил, неопентил или циклогексил, и содержащим их фармацевтическим композициям
Изобретение относится к медицине, в частности к онкологии, и может быть использовано при лечении больных диссеминированными формами колоректального рака путем применения полихимиотерапии

Изобретение относится к медицине и касается лечения такого митохондриального повреждения, как побочные эффекты противораковой химиотерапии. Для этого предлагают вводить предшественники пиримидиннуклеотида в дозе 0,05-0,3 г на кг веса тела в день. Условием способа является то, что агентом цитотоксической химиотерапии не может быть аналог пиримидиннуклеозида. Способ обеспечивает эффективное устранение дисфункции митохондриальной дыхательной цепи при данной патологии. 1 з.п. ф-лы.


 

Область изобретения

Данное изобретение относится в общем к соединениям и способам для лечения и предупреждения заболеваний, задержек развития и симптомов, связанных с митохондриальной дисфункцией. Предшественники пиримидиннуклеотидов вводят млекопитающему, в том числе человеку, с целью компенсации митохондриальной дисфункции и для улучшения митохондриальных функций.

Предпосылки изобретения

Митохондрии представляют собой клеточные органеллы, присутствующие в большинстве эукариотических клеток. Одной из их первичных функций является окислительное фосфорилирование, процесс, посредством которого энергия, производимая при метаболизме «топлива», такого как глюкоза или жирные кислоты, превращается в АТФ, который затем используется для запуска различных требующих энергии биосинтетических реакций и других метаболических процессов. Митохондрии имеют свои собственные геномы, отдельные от ядерной ДНК, содержащие кольца ДНК с приблизительно 16000 п.н. в клетках человека. Каждая митохондрия может иметь многочисленные копии ее генома, а индивидуальные клетки могут иметь сотни митохондрий.

Митохондриальная дисфункция вносит вклад в многочисленные патологические состояния. Некоторые митохондриальные заболевания обусловлены мутациями или делециями в митохондриальном геноме. Митохондрии делятся и пролиферируют с более высокой скоростью оборота, чем их клетки-хозяева, и их репликация находится под контролем ядерного генома. Если пороговая доля митохондрий в клетке является дефектной и если пороговая доля таких клеток в ткани имеет дефектные митохондрии, могут возникать симптомы дисфункции ткани или органа. Практически любая ткань может быть поврежденной, и может иметь место большое разнообразие симптомов, в зависимости от степени, с которой вовлечены различные ткани.

Оплодотворенная яйцеклетка может содержать как нормальные, так и генетически дефектные митохондрии. Сегрегация дефектных митохондрий в различных тканях во время деления этой яйцеклетки является стохастическим процессом, как и отношение дефектных митохондрий к нормальным митохондриям в конкретных ткани или клетке (хотя может происходить положительный или отрицательный отбор в отношении дефектных митохондриальных геномов во время оборота митохондрий в клетках). Таким образом, множество различных патологических фенотипов могут возникать из конкретной точковой мутации в митохондриальной ДНК. Наоборот, одинаковые фенотипы могут возникать из мутаций или делеций, воздействующих на различные гены в митохондриальной ДНК. Клинические симптомы в случае врожденных митохондриальных заболеваний часто проявляются в постмитотических тканях с высокими потребностями в энергии, таких как ткани головного мозга, мышц, зрительного нерва и миокарда, но вовлекаются также и другие ткани, в том числе эндокринные железы, печень, желудочно-кишечный тракт, почки и гемопоэтическая ткань, опять-таки в зависимости отчасти от сегрегации митохондрий во время развития и от динамики митохондриального оборота во времени.

Кроме врожденных нарушений, в которых участвуют наследственные, дефектные митохондрии, приобретенная митохондриальная дисфункция вносит вклад в заболевания, в частности, нейродегенеративные расстройства, связанные со старением, такие как болезни Паркинсона, Альцгеймера, Хантингтона. Частота соматических мутаций в митохондриальной ДНК растет экспоненциально с возрастом; уменьшенная активность дыхательной цепи обнаруживается повсеместно у стареющих людей. Митохондриальная дисфункция участвует также в экситотоксическом нейронном повреждении, таком как повреждение, ассоциированное с эпилептическими припадками или ишемией.

Лечение заболеваний, включающих в себя митохондриальную дисфункцию, до сих пор предусматривало введение витаминов и кофакторов, используемых конкретными элементами митохондриальной дыхательной цепи. Кофермент Q (убихинон), никотинамид, рибофлавин, карнитин, биотин и липоевую кислоту использовали для пациентов с митохондриальным заболеванием, достигая иногда успех, в частности, при нарушениях, непосредственно происходящих из первичной недостаточности одного из этих факторов. Однако, хотя эти факторы были полезны в отдельных случаях, ни для одного из таких метаболических кофакторов или витаминов не было показано, что они имеют общую применимость в клинической практике при лечении митохондриальных заболеваний. Подобным образом, дихлоруксусная кислота (ДХУ, DCA) была использована для лечения митохондриальных цитопатий, таких как MELAS; ДХУ ингибирует образование лактата и в основном применима в случаях митохондриальных заболеваний, в которых само избыточное накопление лактата является одним из симптомов. Однако ДХУ не действует на симптомы, связанные с самой митохондриальной недостаточностью, и может быть токсичной для некоторых пациентов, в зависимости от лежащих в основе заболевания молекулярных дефектов.

Митохондриальные заболевания включают в себя нарушения, вызываемые огромным разнообразием молекулярных повреждений или дефектов, причем фенотипическое проявление заболевания дополнительно усложняется стохастическими распределениями митохондрий в различных тканях.

В патенте Соединенных Штатов 5583117 описаны ацилированные производные цитидина и уридина. В заявке PCT/US 96/10067 описано применение ацилированных пиримидиннуклеозидов для уменьшения токсичности химиотерапевтических и антивирусных аналогов пиримидиннуклеозидов.

Цели изобретения

Целью данного изобретения является обеспечение композиций и способов лечения нарушений или патофизиологических последствий, связанных с митохондриальной дисфункцией или дисфункцией митохондриальной дыхательной цепи у млекопитающего, в том числе у человека.

Целью данного изобретения является обеспечение соединений и композиций, которые улучшают тканевую резистентность к митохондриальной дисфункции in vivo.

Целью данного изобретения является обеспечение композиций и способов лечения митохондриальных заболеваний.

Целью данного изобретения является обеспечение агентов, которые широко компенсируют митохондриальные нарушения, включающие в себя большое разнообразие молекулярных патологий, так как, во многих случаях, точная диагностика молекулярных повреждений в митохондриальных нарушениях является затруднительной.

Целью данного изобретения является обеспечение практического способа лечения митохондриальных заболеваний, который является выгодным в случае нарушений митохондриальной цепи переноса электронов независимо от конкретных молекулярных дефектов.

Целью данного изобретения является обеспечение лечения не только относительно редких врожденных заболеваний, связанных с дефектами митохондриальной ДНК, но также существенных нервно-мышечных нарушений и нарушений центральной нервной системы, связанных с развитием, которые появляются в детстве, и обычных связанных с возрастом дегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера или болезнь Паркинсона.

Целью данного изобретения является обеспечение композиций и способов лечения и предупреждения нейродегенеративных и нервно-мышечных нарушений.

Целью данного изобретения является обеспечение композиций и способов лечения и предупреждения экситотоксического повреждения нервной ткани.

Целью данного изобретения является обеспечение композиций и способов лечения и предупреждения эпилепсии.

Целью данного изобретения является обеспечение композиций и способов лечения и предупреждения мигрени.

Целью данного изобретения является обеспечение композиций и способов предотвращения некроза или дисфункции постмитотических клеток у млекопитающего, в том числе человека.

Целью данного изобретения является обеспечение композиций и способов лечения нарушений, связанных с задержкой развития нервной системы.

Следующей целью данного изобретения является обеспечение композиции лечения или предупреждения повреждения ткани, вызываемого гипоксией или ишемией.

Следующей целью данного изобретения является обеспечение композиций и способов лечения или предупреждения дисфункции яичников, менопаузы или вторичных последствий менопаузы.

Следующей целью данного изобретения является обеспечение композиций и способов уменьшения побочных эффектов химиотерапии рака, обусловленных индуцируемым химиотерапией повреждением митохондрий.

Следующей целью данного изобретения является обеспечение способа диагностики митохондриального заболевания и митохондриальной дисфункции.

Сущность изобретения

Данное изобретение обеспечивает способ лечения патофизиологических последствий дефекта митохондриальной дыхательной цепи у млекопитающего, предусматривающий введение такому млекопитающему, нуждающемуся в подобном лечении, количества предшественника пиримидиннуклеотида, эффективного в уменьшении указанных патофизиологических последствий. Кроме того, данное изобретение обеспечивает способ предупреждения патофизиологических последствий дефекта митохондриальной дыхательной цепи, предусматривающий введение млекопитающему количества предшественника пиримидиннуклеотида, эффективного в предупреждении этих патофизиологических последствий.

При митохондриальном заболевании соединения и композиции данного изобретения являются полезными для аттенуирования клинических осложнений, происходящих от дефектов дыхательной цепи. Дефекты дыхательной цепи, лежащие в основе митохондриального заболевания, вызываются различными факторами, в том числе врожденными или наследственными мутациями и делециями в митохондриальной ДНК, дефектами ядерно-кодируемых белков, действующими на активность дыхательной цепи, а также соматическими мутациями, повышенным содержанием внутриклеточного кальция, эксцитотоксичностью, окисью азота, гипоксией и дефектами аксонного переноса.

Данное изобретение относится также к лечению нарушений и состояний, которые описаны здесь как состояния, которым способствуют митохондриальные дефекты и которые, следовательно, являются целевыми объектами для лечения соединениями и композициями данного изобретения. Они включают в себя побочные эффекты раковой химиотерапии, такие как периферические невропатии, нефропатии, усталость и ранняя менопауза, а также нарушения овуляции и самой нормальной менопаузы.

Данное изобретение, а также его другие цели, признаки и преимущества будут более понятными и полными из следующего подробного описания при чтении его со ссылкой на сопутствующие результаты экспериментов, обсуждаемые в приведенных ниже примерах.

Подробное описание изобретения

Данное изобретение относится к соединениям, композициям и способам лечения или предупреждения множества клинических нарушений, являющихся вторичными относительно митохондриальной дисфункции, в частности, дефицитов в активности компонентов митохондриальной дыхательной цепи. Такие нарушения включают в себя врожденные митохондриальные цитопатии, задержки развития нервной системы, связанные с возрастом нейродегенеративные заболевания, а также конкретные заболевания, поражающие сердце, периферические и относящиеся к вегетативной системе нервы, скелетную мышцу, поджелудочную железу и другие ткани и органы.

А. Определения

Термин «митохондриальное заболевание» относится к нарушениям, при которых дефициты в активности митохондриальной дыхательной цепи способствуют развитию патофизиологии таких нарушений у млекопитающего. Эта категория включает в себя 1) врожденные генетические дефициты активности одного или нескольких компонентов митохондриальной дыхательной цепи; 2) приобретенные дефициты активности одного или нескольких компонентов митохондриальной дыхательной цепи, причем такие дефициты обусловлены, inter alia, а) окислительным повреждением во время старения; b) повышенным содержанием внутриклеточного кальция; с) экспонированием пораженных клеток оксидом азота; d) гипоксией или ишемией; е) ассоциированными с микротрубочками дефицитами аксонного переноса митохондрий или f) экспрессией митохондриальных разобщающих белков.

Митохондриальная дыхательная цепь (так же известная как цепь переноса электронов) содержит 5 основных комплексов:

Комплекс I NADH:убихинонредуктаза

Комплекс II сукцинат:убихинонредуктаза

Комплекс III убихинол:цитохром-с редуктаза

Комплекс IV цитохром-с оксидаза

Комплекс V АТФ-синтаза

Комплексы I и II выполняют перенос электронов от метаболических молекул «топлива», таких как продукты гликолиза и жирные кислоты, к убихинону (Коферменту Q), превращая его в убихинол. Убихинол превращается обратно в убихинон переносом электронов к цитохрому-с в Комплексе III. Цитохром-с повторно окисляется в Комплексе IV переносом электронов к молекулярному кислороду с образованием воды. Комплекс V использует потенциальную энергию из градиента протонов, продуцируемого поперек митохондриальной мембраны этими переносами электронов, превращая АДФ в АТФ, которая затем обеспечивает энергию для метаболических реакций в клетке.

Дигидрооротатдегидрогенаэа (ДГОДГ, DHODH) представляет собой фермент, участвующий в de novo синтезе уридиннуклеотидов. ДГОДГ-активность сопряжена с дыхательной цепью через перенос электронов от дигидрооротата к убихинону; эти электроны затем передаются на цитохром-с и кислород через Комплексы III и IV, соответственно. Только Комплексы III и IV непосредственно участвуют в биосинтезе пиримидинов. Оротат, продуцируемый действием ДГОДГ, превращается в уридинмонофосфат фосфорибозилированием и декарбоксилированием.

«Предшественники пиримидиннуклеотидов» в контексте данного изобретения являются промежуточными продуктами (интермедиатами) на пути либо de novo, либо «утилизованного» синтеза пирмидиннуклеотидов, которые либо вступают в синтез пиримидинов дистально по отношению к ДГОДГ (например, оротат), либо не требуют ДГОДГ-активности для превращения в пиримидиннуклеотиды (например, цитидин, уридин или ацилпроизводные цитидина или уридина). В объем данного изобретения включены также пиримидиннуклеозидфосфаты (например, нуклеотиды, цитидиндифосфохолин, уридиндифосфоглюкоза); эти соединения расщепляются до уровня уридина или цитидина перед вхождением в клетки и анаболизмом. Ацилпроизводные цитидина и уридина имеют лучшую пероральную доступность, чем исходные нуклеозиды или нуклеотиды. Оротовая кислота и ее сложные эфиры превращаются в уридиннуклеотиды и также применимы для выполнения задач данного изобретения.

В. Соединения данного изобретения

Первым признаком данного изобретения является неожиданное открытие того, что введение предшественников пиримидиннуклеотидов является эффективным в лечении большого разнообразия симптомов и патологических состояний, связанных с митохондриальной дисфункцией.

Тканевые уровни пиримидиннуклеотидов увеличиваются введением любого из нескольких предшественников. Уридин и цитидин включаются в клеточные пулы нуклеотидов фосфорилированием в положении 5'; цитидин- и уридиннуклеотиды являются взаимопревращаемыми через ферментативные реакции аминирования и деаминирования. Оротовая кислота является ключевым промежуточным продуктом в de novo биосинтезе пиримидиннуклеотидов. Включение оротовой кислоты в пул нуклеотидов требует клеточного фосфорибозилпирофосфата (ФРПФ, PRPP). Альтернативно (или в дополнение к обеспечению экзогенных предшественников нуклеотидов), доступность уридина для тканей увеличивается введением соединений, которые ингибируют уридинфосфорилазу, первый фермент на пути деградации уридина. Соединения данного изобретения, применимые в лечении митохондриальных заболеваний и родственных нарушений, включают в себя уридин, цитидин, оротат, перорально биодоступные ацилпроизводные или сложные эфиры данных предшественников пиримидиннуклеотидов и ингибиторы фермента уридинфосфорилазы.

Следующие определения относятся к ацилпроизводным цитидина и уридина.

Термин «ацилпроизводное» в применении здесь обозначает производное пиримидиннуклеозида, в котором по существу нетоксичный органический ацильный суб-заместитель, производный от карбоновой кислоты, присоединен к одной или нескольким свободным гидроксильным группам рибозной части оксипуриннуклеозида сложно-эфирной связью, и/или в котором такой заместитель присоединен к аминному заместителю на пуриновом кольце цитидина амидной связью. Такие ацильные заместители получают из карбоновых кислот, которые включают, но не ограничиваются ими, соединения, выбранные из группы, состоящей из жирной кислоты, аминокислоты, никотиновой кислоты, дикарбоновых кислот, молочной кислоты, п-аминобензойной кислоты и оротовой кислоты. Предпочтительными ацильными заместителями являются соединения, которые обычно присутствуют в теле, либо в качестве пищевых компонентов, либо в качестве промежуточных метаболитов.

Термин «фармацевтически приемлемые соли» в применении здесь обозначает аддитивные соли данных производных и фармацевтически приемлемых кислот или оснований, которые включают, но не ограничиваются ими, соли серной, хлористоводородной или фосфорной кислот или, в случае оротата, соли с гидроксидами натрия или кальция, и соли с катионными аминокислотами, в частности, лизином.

Термин "аминокислоты" в применении здесь включает, но не ограничивается ими, глицин, L-формы аланина, валина, лейцина, изолейцина, фенилаланина, тирозина, пролина, гидроксипролина, серина, треонина, цистеина, цистина, метионина, триптофана, аспарагиновой кислоты, аргинина, лизина, гистидина, орнитина, гидроксилизина, карнитина и другие, встречающиеся в природе аминокислоты.

Термин "жирные кислоты" в применении здесь обозначает алифатические карбоновые кислоты, имеющие 2-22 атома углерода. Такие жирные кислоты могут быть насыщенными, частично насыщенными или полиненасыщенными.

Термин "дикарбоновые кислоты" в применении здесь обозначает жирные кислоты со вторым заместителем карбоновой кислоты.

Соединения данного изобретения имеют следующие структуры:

Во всех случаях, кроме указанных, буквы и буквы с подстрочными символами, символизирующие различные заместители в химических структурах соединений данного изобретения, применимы только к структуре, непосредственно предшествующей описанию данного символа.

(1) Ацилпроизводное уридина, имеющее формулу:

где R1, R2, R3 и R4 являются одинаковыми или различными и каждый обозначает водород или ацильный радикал метаболита, при условии, что, по меньшей мере, один из указанных заместителей R не является водородом, или

его фармацевтически приемлемая соль.

(2) Ацилпроизводное цитидина, имеющее формулу:

где R1, R2, R3 и R4 являются одинаковыми или различными и каждый обозначает водород или ацильный радикал метаболита, при условии, что по меньшей мере один из указанных заместителей R не является водородом, или

его фармацевтически приемлемая соль.

Соединения данного изобретения, применимые в лечении митохондриальных заболеваний, включают в себя:

(3) Ацилпроизводное уридина, имеющее формулу:

где R1, R2 и R3 являются одинаковыми или различными и каждый обозначает водород или ацильный радикал

а. неразветвленной жирной кислоты с 2-22 атомами углерода,

b. аминокислоты, выбранной из группы, состоящей из глицина, L-форм аланина, валина, лейцина, изолейцина, тирозина, пролина, гидроксипролина, серина, треонина, цистина, цистеина, аспарагиновой кислоты, глутаминовой кислоты, аргинина, лизина, гистидина, карнитина и орнитина,

с. дикарбоновой кислоты, имеющей 3-22 атома углерода,

d. карбоновой кислоты, выбранной из группы, состоящей из гликолевой кислоты, пировиноградной кислоты, молочной кислоты, енолпировиноградной кислоты, липоевой кислоты, пантотеновой кислоты, ацетоуксусной кислоты, п-аминобензойной кислоты, бета-гидроксимасляной кислоты, оротовой кислоты и креатина.

(4) Ацилпроизводные цитидина, имеющие формулу:

где R1, R2, R3 и R4 являются одинаковыми или различными, и каждый обозначает водород или ацильный радикал;

а. неразветвленной жирной кислоты с 2-22 атомами углерода,

b. аминокислоты, выбранной из группы, состоящей из глицина, L-форм фенилаланина, аланина, валина, лейцина, изолейцина, тирозина, пролина, гидроксипролина, серина, треонина, цистина, цистеина, аспарагиновой кислоты, глутаминовой кислоты, аргинина, лизина, гистидина, карнитина и орнитина,

с. дикарбоновой кислоты, имеющей 3-22 атома углерода,

d. карбоновой кислоты, выбранной из группы, состоящей из гликолевой кислоты, пировиноградной кислоты, молочной кислоты, енолпировиноградной кислоты, липоевой кислоты, пантотеновой кислоты, ацетоуксусной кислоты, п-аминобензойной кислоты, бета-гидроксимасляной кислоты, оротовой кислоты и креатина.

(5) Ацилпроизводное уридина, имеющее формулу:

где, по меньшей мере, один из R1, R2 или R3 обозначает гидрокарбилоксикарбонильную часть, содержащую 2-26 атомов углерода, а остальные заместители R обозначают независимо гидрокарбилоксикарбонильную или гидрокарбилкарбонильную часть или Н, или фосфат.

(6) Ацилпроизводное цитидина, имеющее формулу:

где, по меньшей мере, один из R1, R2, R3 или R4 обозначает гидрокарбилоксикарбонильную часть, содержащую 2-26 атомов углерода, а остальные заместители R обозначают независимо гидрокарбилоксикарбонильную или гидрокарбилкарбонильную часть или Н, или фосфат.

(7) Оротовая кислота или ее соли:

Фармацевтически приемлемые соли оротовой кислоты включают в себя соли, в которых катионным компонентом соли является натрий, кальций, основная аминокислота, такая как аргинин или лизин, метилглюкамин, холин или любой другой по существу нетоксичный водорастворимый катион, с молекулярным весом менее чем приблизительно 1000 дальтон.

8) Спиртозамещенные производные оротата:

где R1 обозначает радикал спирта, содержащего 1-20 атомов углерода, присоединенный к оротату через сложно-эфирную связь.

В изобретение включены также фармацевтически приемлемые соли вышеуказанных соединений.

Предпочтительными соединениями данного изобретения являются сложные эфиры короткоцепочечных (2-6 атомов углерода) жирных кислот и уридина или цитидина. Особенно предпочтительными соединениями являются триацетилуридин или триацетилцитидин. Такие соединения имеют лучшую пероральную биодоступность, чем исходные нуклеозиды, и быстро дезацетилируются вслед за абсорбцией после перорального введения.

Пировиноградная кислота применима для лечения клеток с дефектной митохондриальной функцией. Клетки с уменьшенной способностью митохондриальното окислительного фосфорилирования должны полагаться на гликолиз для генерированимя АТФ. Гликолиз регулируется окислительно-восстановительным состоянием клеток. Конкретно, для оптимального притока глюкозы требуется NAD+, продуцирующий NADH в данном процессе. Для максимизации получения энергии из гликолиза NADH должен быть повторно окислен до NAD+. Экзогенный пируват может повторно окислять NADH, частично посредством фермента плазматической мембраны, NADH-оксидазы.

Уридинтрипируват (2',3',5'-три-O-пирувилуридин) обеспечивает пользу как пиримидинов, так и пирувата, доставляя оба эти компонента в единой химической молекулярной частице и позволяя избежать нагрузки натрия, кальция или других катионов в соответствующих солях пировиноградной кислоты.

Ингибиторы уридинфосфорилазы

Альтернативной или дополняющей стратегией для лечения митохондриальных заболеваний является ингибирование катаболизма уридина ингибитором фермента уридинфосфорилазы.

Примеры ингибиторов уридинфосфорилазы, которые применимы для лечения митохондриального заболевания, включают в себя, но не ограничиваются ими, производные 5-бензилбарбитурата или 5-бензилиденбарбитурата, в том числе 5-бензилбарбитурат, 5-бензилоксибензилбарбитурат, 5-бензилоксибензил-1-[(1-гидрокси-2-этокси)метил]барбитурат, 5-бензилоксибензилацетил-1-[(1-гидрокси-2-этокси)метил] барбитурат и 5-метоксибензилацетилациклобарбитурат, 2,2'-ангидро-5-этилуридин, 5-этил-2-дезоксиуридин и соединения ациклоуридина, в частности, 5-бензилзамещенные соединения группы ациклоуридина, включающей, но не ограниченной ими, бензилациклоуридин, бензилоксибензилациклоуридин, аминометилбензилациклоуридин, аминометил-бензилоксибензилациклоуридин, гидроксиметилбензилациклоуридин и гидроксиметилбензилоксибензилациклоуридин. См. также WO 89/09603 и WO 91/16315, включенные здесь в качестве ссылки.

С. Композиции данного изобретения

В одном варианте данного изобретения, новые фармацевтические композиции содержат в качестве активного агента один или несколько предшественников пиримидиннуклеотидов, выбранных из группы, состоящей из уридина, цитидина, оротовой кислоты или ее солей, или эфиров, и ацилпроизводных указанных предшественников пиримидиннуклеотидов вместе с фармацевтически приемлемым носителем.

Композиции, в зависимости от предполагаемого использования и пути введения, готовят в форме жидкости, суспензии, опрыскиваний, микрокапсул, таблетки, капсулы, драже, инъекционного раствора или суппозитория (см. обсуждение композиции ниже).

В другом варианте данного изобретения, композиция содержит по меньшей мере один предшественник пиримидиннуклеотида и агент, который ингибирует деградацию уридина, такой как ингибитор фермента уридинфосфорилазы. Примеры ингибиторов уридинфосфорилазы включают в себя, но не ограничиваются ими, производные 5-бензилбарбитурата или 5-бензилиденбарбитурата, в том числе 5-бензилбарбитурат, 5-бензилоксибензилбарбитурат, 5-бензилоксибензил-1-[(1-гидрокси-2-этокси)метил]барбитурат, 5-бензилоксибензилацетил-1-[(1-гидрокси-2-этокси)метил]барбитурат и 5-метоксибензилацетилациклобарбитурат, 2,2'-ангидро-5-этилуридин и соединения ациклоуридина, в частности, 5-бензилзамещенные соединения группы ациклоуридина, включающей, но не ограниченной ими, бензилациклоуридин, бензилоксибензил-ациклоуридин, аминометилбензилациклоуридин, аминометил-бензилоксибензилациклоуридин, гидроксиметилбензилациклоуридин и гидроксиметилбензилоксибензилациклоуридин. Кроме того, в объем данного изобретения включено использование в качестве ингибитора только уридинфосфорилазы, без совместного введения предшественника пиримидиннуклеотида, с целью лечения митохондриальных заболеваний или патофизиологических состояний, связанных с дисфункцией митохондриальной дыхательной цепи.

Следующие варианты изобретения включают в себя предшественник пиримидиннуклеотида, объединенный с одним или несколькими другими агентами с защитной или поддерживающей активностью в отношении митохондриальной структуры и функции. Такие агенты, представленные с рекомендуемыми суточными дозами для митохондриальных заболеваний, включают, но не ограничиваются ими, пируват (1-10 г/сутки), Кофермент Q (1-4 мг/кг/сутки), аланин (1-10 г/сутки), липоевую кислоту (1-10 мг/кг/сутки), карнитин (10-100 мг/кг/сутки), рибофлавин (20-100 мг/сутки), биотин (1-10 мг/сутки), никотинамид (20-100 мг/сутки), ниацин (20-100 мг/сутки), Витамин С (100-1000 мг/кг сутки), Витамин Е (200-400 мг/сутки) и дихлоруксусную кислоту или ее соли. В случае пирувата, этот активный агент может быть введен в виде пировиноградной кислоты, ее фармацевтически приемлемых солей или эфиров пировиноградной кислоты, имеющих спиртовой остаток, содержащий 2-10 атомов углерода.

D. Терапевтические применения соединений и композиций данного изобретения

Заболевания, связанные с дисфункцией митохондриальной дыхательной цепи, могут быть разделены на несколько категорий на основе происхождения митохондриальных дефектов.

Врожденные митохондриальные заболевания представляют собой заболевания, связанные с наследственными мутациями, делециями или другими дефектами в митохондриальной ДНК или в ядерных генах, регулирующих целостность митохондриальной ДНК, или в ядерных генах, кодирующих белки, которые являются критическими для функции митохондриальной дыхательной цепи.

Приобретенные митохондриальные дефекты включают в себя прежде всего 1) повреждение митохондриальной ДНК, обусловленное окислительными процессами или старением; 2) митохондриальную дисфункцию, обусловленную избыточным накоплением внутриклеточного и внутримитохондриального кальция; 3) ингибирование комплексов дыхательной цепи эндогенными или экзогенными ингибиторами дыхательной цепи; 4) острую или хроническую кислородную недостаточность и 5) нарушенные ядерно-митохондриальные взаимодействия, например, нарушенное челночное перемещение митохондрий в длинных аксонах вследствие дефектов микротрубочек и 6) экспрессию митохондриальных разобщающих белков в ответ на липиды, окислительное повреждение или воспаление.

Наиболее фундаментальные механизмы, вовлеченные в приобретенные митохондриальные дефекты и лежащие в основе патогенеза различных форм дисфункции органов и тканей, включают в себя:

Накопление кальция: Основной механизм клеточного повреждения, особенно в возбуждаемых тканях, включает в себя избыточное проникновение кальция в клетки как результат просачивания через плазматическую мембрану, или дефекты в механизмах манипулирования внутриклеточным кальцием. Митохондрии являются основными местами секвестрации кальция и предпочтительно они используют энергию из дыхательной цепи для поглощения кальция, а не для синтеза АТФ, что приводит к возрастающей недостаточности митохондрий, так как поглощение кальция в митохондрии приводит к пониженным способностям трансдукции (передачи) энергии.

Экситотоксичность: Избыточная стимуляция нейронов возбуждающими аминокислотами является обычным механизмом некроза или повреждения клеток в центральной нервной системе. Активация глутаматных рецепторов, в частности, подтипа, называемого NMDA-рецепторами, приводит к митохондриальной дисфункции, отчасти посредством повышения уровня внутриклеточного кальция во время экситотоксической стимуляции. Напротив, недостаточности в митохондриальном дыхании и окислительном фосфорилировании сенсибилизирует клетки (делает их более чувствительными) к экситотоксическим стимулам, приводя к некрозу или повреждению клеток во время экспонирования до уровней экситотоксических нейротрансмиттеров или токсинов, что было бы безвредным для нормальных клеток.

Экспонирование оксидом азота: Оксид азота (˜1 микромолярный) ингибирует цитохромоксидазу (Комплекс IV) и тем самым ингибирует митохондриальное дыхание (Brown GC, Mol. Cell. Biochem. 174:189-192, 1997); кроме того, продолжительное экспонирование NO необратимо уменьшает активность Комплекса I. Физиологические или патофизиологические концентрации NO ингибируют тем самым биосинтез пиримидинов. Оксид азота участвует во многих нейродегенеративных нарушениях, в том числе воспалительных и аутоиммунных заболеваниях центральной нервной системы, и участвует в медиировании экситотоксического и постгипоксического повреждения нейронов.

Гипоксия: Кислород является терминальным акцептором электронов в дыхательной цепи. Недостаток кислорода нарушает активность цепи переноса электронов, приводя к пониженному синтезу пиримидинов, а также пониженному синтезу АТФ через окислительное фосфорилирование. Клетки человека пролиферируют и сохраняют жизнеспособность при фактически анаэробных условиях, если они обеспечены уридином и пируватом (или подобным эффективным агентом для окисления NADH для оптимизации гликолитического образования АТФ).

Ядерно-митохондриальные взаимодействия: Транскрипция митохондриальной ДНК, кодирующей компоненты дыхательной цепи, требует ядерных факторов. В аксонах нервных клеток митохондрии должны перемещаться туда и обратно к ядру для поддержания активности дыхательной цепи. Если аксонный перенос нарушен гипоксией или лекарственными средствами, такими как таксол, которые влияют на стабильность микротрубочек, митохондрии, отдаленные от ядра, подвергаются потере цитохромоксидазной активности.

Митохондриальные разобщающие белки: Митохондрии являются первичным источником свободных радикалов и реакционноспособных (активных) молекул кислорода вследствие спилловера из митохондриальной дыхательной цепи, в частности, когда дефекты в одном или нескольких компонентах дыхательной цепи нарушают правильный перенос электронов от метаболических промежуточных продуктов к молекулярному кислороду. Для уменьшения окислительного повреждения, клетки могут произвести компенсацию путем экспрессии митохондриальных разобщающих белков (UCP), среди которых некоторые были идентифицированы. UCP-2 транскрибируется в ответ на окислительное повреждение, воспалительные цитокины или избыточные липидные нагрузки, например, при жировой инфильтрации печени и стеатогепатите. UCP уменьшает спилловер реакционноспособных молекул кислорода из митохондрий путем разгрузки протонных градиентов через внутреннюю мембрану митохондрий, фактически расходуя энергию, продуцируемую метаболизмом, и делая клетки чувствительными к энергетическому стрессу, в качестве компромисса за уменьшенное окислительное повреждение.

В нервной системе, в частности, дефекты митохондриальной дыхательной цепи имеют два обобщенных последствия: 1) замедленное или аберрантное (отклоняющееся от нормы) развитие рефлекторных дуг (маршрутов нервного возбуждения при реализации рефлекторного акта) в нервной системе и 2) ускоренную дегенерацию нейронов и рефлекторных дуг либо в виде острого проявления, либо на протяжении периода нескольких лет, в зависимости от тяжести митохондриальных дефектов и других воздействующих факторов. Аналогичные картины нарушенного развития и ускоренной дегенерации относятся также к не-нейронным тканям и системам.

Митохондриальная дисфункция и биосинтез пиримидинов

Клетки с серьезно поврежденными митохондриями (в том числе с тотальной делецией митохондриальной ДНК, с последующим выключением активности дыхательной цепи) могут выживать в культуре при обеспечении их двумя агентами, которые компенсируют критические митохондриальные функции: уридином и пируватом. Уридин является необходимым in vitro, так как лимитирующий фермент для de novo синтеза уридиннуклеотидов, дигидрооротатдегидрогеназа (ДГОДГ), сопряжен с митохондриальной дыхательной цепью через убихинон как проксимальный акцептор электронов, цитохром-с как промежуточный продукт и кислород как терминальный акцептор электронов (Loffler et al., Mol. Cell. Biochem. 174:125-129, 1997). ДГОДГ необходима для синтеза оротата, который затем фосфорибозилируется и декарбоксилируется с образованием уридинмонофосфата (УМФ). Все остальные пиримидины в клетках образуются из УМФ. Клетки из пациентов с митохондриальным заболеванием, обусловленным дефектами в митохондриальной ДНК, требуют экзогенного уридина для выживания вне среды тела, причем пиримидины, полученные из других клеток или пищи и транспортируемые через кровоток, являются, на первый взгляд, достаточными для поддержания их жизнеспособности Bourgeron, et al., Neuromusc. Disord. 3:605-608, 1993). Важно, что преднамеренное ингибирование ДГОДГ лекарственными средствами, такими как Бреквинар или Лефлуномид, приводит к ограничивающему дозу цитотоксическому повреждению гемопоэтической системы и слизистой оболочки желудочно-кишечного тракта, в противоположность преобладающему вовлечению постмитотических тканей, таких как нервная система и мышцы, в клиническом митохондриальном заболевании.

Патофизиологические последствия дисфункции дыхательной цепи

Митохондрии являются критическими для выживания и правильной функции почти всех типов эукариотических клеток. Митохондрии фактически любого типа клеток могут иметь врожденные или приобретенные дефекты, которые влияют на их функцию. Таким образом, клинически значимые признаки и симптомы митохондриальных дефектов, влияющих на функцию дыхательной цепи, являются гетерогенными и вариабельными в зависимости от распределения дефектных митохондрий среди клеток и тяжести их дефектов и от физиологических потребностей в отношении пораженных клеток. Неделящиеся ткани с высокими энергетическими потребностями, например, нервная ткань, скелетная мышца и сердечная мышца, особенно чувствительны к дисфункции митохондриальной дыхательной цепи, но может быть поражена любая система органов.

Заболевания и симптомы, перечисленные ниже, включают в себя известные патофизиологические последствия дисфункции митохондриальной дыхательной цепи и, как таковые, являются нарушениями, в случае которых соединения и композиции данного изобретения имеют терапевтическую применимость.

Симптомы заболевания, вторичные по отношению к митохондриальной дисфункции, обычно связывают со 1) спилловером свободных радикалов из дыхательной цепи; 2) дефектами в синтезе АТФ, приводящими к недостаточности клеточной энергии, или 3) апоптозом, запускаемым высвобождением митохондриальных сигналов, таких как цитохром с, которые инициируют или медиируют каскады апоптоза. Неожиданным признаком данного изобретения является наблюдение, что предшественники пиримидиннуклеотидов данного изобретения обладают терапевтической активностью против большого разнообразия симптомов у падиентов с митохондриальным заболеванием, как показано в примерах. Это составляет важное уточнение существующих догм в понимании патогенеза заболеваний, в которых участвует митохондриальная дисфункция, и в понимании того, как необходимо лечить такие нарушения.

Лечение врожденных митохондриальных цитопатий

Дефекты митохондриальной ДНК

Ряд клинических синдромов связывали с мутациями иди делециями в митохондриальной ДНК. Митохондриальная ДНК наследуется по материнской линии, с фактически всеми митохондриями в теле, происходящими из митохондрий, обеспечиваемых ооцитом. Если в ооците имеется смесь дефектных и нормальных митохондрий, распределение и сегрегация митохондрий представляет собой стохастический процесс. Таким образом, митохондриальные заболевания часто являются мультисистемными нарушениями, и конкретная точковая мутация в митохондриальной ДНК, например, может приводить к различающимся наборам признаков и симптомов у различных пациентов. Наоборот, мутации в двух различных генах в митохондриальной ДНК могут приводить к одинаковым комплексам симптомов.

Тем не менее, некоторые совпадающие картины симптомов возникали в связи с идентифицированными дефектами митохондриальных ДНК, и они включают в себя классические "митохондриальные заболевания", некоторые из которых перечислены непосредственно ниже. Тем не менее, важным аспектом данного изобретения является признание того, что концепция митохондриального заболевания и его лечения соединениями и композициями данного изобретения распространяется на многие другие патологические состояния, которые также описаны здесь.

Некоторые из классических фенотипов основных митохондриальных заболеваний, связанных с мутациями или делециями митохондриальной ДНК, включают в себя:

MELAS: Митохондриальная Энцефаломиопатическая Молочнокислая Ацидемия и подобные удару приступы

MERRF: Миоклоническая Эпилепсия с «Рваными Красными» (мышечными) Волокнами

MNGIE: Митохондриальная Нейрожелудочно-кишечная Энцефаломиопатия

NARP: Нейрогенная мышечная слабость, Атаксия и Пигментный Ретинит

LHON: Наследственная Зрительная невропатия Лебера

Синдром Ли (Leigh) (Подострая Некротизирующая Энцефаломиопатия)

РЕО: Прогрессирующая Наружная Офтальмоплегия

Синдром Кирнса-Сейра (РЕО, пигментная ретинопатия, атаксия и кардиомиопатия)

Другие обычные симптомы митохондриальных заболеваний, которые могут присутствовать отдельно или в сочетании с этими синдромами, включают в себя кардиомиопатию, мышечную слабость и атрофию, задержки развития (включающие в себя моторную (двигательную), речевую, когнитивную (познавательную) или исполнительную функцию), атаксию, эпилепсию, почечный канальцевый ацидоз, периферическую невропатию, зрительную невропатию, вегетативную невропатию, нейрогенную дисфункцию пищеварительного тракта, нейросенсорную глухоту, нейрогенную дисфункцию мочевого пузыря, дилатирующую кардиомиопатию, мигрень, печеночную недостаточность, молочнокислую ацидемию и сахарный диабет.

Кроме генных продуктов и тРНК, кодируемых митохондриальной ДНК, многие белки, участвующие в митохондриальном дыхании и окислительном фосфорилировании или влияющие на них, кодируются ядерной ДНК. Фактически, приблизительно 3000 белков, или 20%, всех белков, кодируемых ядерным геномом, физически включаются в митохондрии или связаны с митохондриями и митохондриальными функциями или биогенезом, хотя только приблизительно 100 из них непосредственно участвуют в качестве структурных компонентов дыхательной цепи. Таким образом, в митохондриальные заболевания вовлечены не только генные продукты митохондриальной ДНК, но также ядерно-кодируемые белки, влияющие на функцию дыхательной цепи и структуру митохондрий.

Метаболические стрессогенные факторы (стресс-факторы), такие как инфекции, могут демаскировать митохондриальные дефекты, которые необязательно дают симптомы при нормальных условиях. Нервно-мышечные или неврологические поражения во время инфекции являются отличительным признаком митохондриального заболевания. Наоборот, дисфункция митохондриальной дыхательной цепи может делать клетки чувствительными к стресс-факторам, которые в ином случае были бы безвредными.

Диагностика врожденного митохондриального заболевания является сомнительной вследствие гетерогенности симптомов, даже среди пациентов с одним и тем же молекулярным дефектом. Дефекты в функции клеток и тканей, обусловленные митохондриальной дисфункцией, могут имитировать тканевую дисфункцию, вызываемую проблемами, которые не включают в себя непосредственно митохондриальные дефекты. Несколько клинически применимых и практических схем для диагностики митохондриальных заболеваний известны в данной области; обычно они включают в себя несколько основных критериев (например, классические клинические фенотипы, такие как MELAS, NARP или Синдром Leigh, крайние (>80%) подавления активности комплексов дыхательной цепи в пробах свежей ткани) с хорошей степенью определенности в установлении роли дисфункции дыхательной цепи в патогенезе заболевания, и большое число минорных критериев (например, умеренные биохимические отклонения от нормы, характерные для дефектов дыхательной цепи, симптомы, характерные для митохондриальных заболеваний без полного представления одного из перечисленных выше классических фенотипов), которые отдельно являются менее убедительными, чем отдельные основные критерии, но которые в совокупности обеспечивают строгое доказательство вклада дефектов дыхательной цепи в клиническое представление конкретного пациента, как описано в статье Walker et al. (Eur. Neurol., 36:260-7, 1996), включенной здесь в качестве ссылки.

Как показано в примерах, соединения и композиции данного изобретения применимы для лечения очень широкого спектра признаков и симптомов митохондриальных заболеваний с различными лежащими в их основе молекулярными патологиями. Улучшения, наблюдаемые у данных и дополнительных пациентов, включают в себя, но не ограничиваются ими, уменьшение частоты и тяжести припадков, мигрени и подобных удару приступов, улучшения прибавления веса у детей с «недостаточностью развития», ослабление почечного канальцевого ацидоза с одновременным уменьшением необходимости дополнительного бикарбоната, улучшение мышечной силы, улучшение развития речи, улучшение атаксии, уменьшение частоты и тяжести синусовых и ушных инфекций, улучшение памяти и ослабление симптомов вегетативной и периферической невропатии. Улучшения, наблюдаемые в большом разнообразии симптомов, которые были по существу нечувствительными к другим формам метаболической поддержки, например, витаминам и кофакторам, о которых было известно, что они являются необходимыми для нормальной митохондриальной функции (что является доводом против приписывания этих улучшений эффекту плацебо, как и восстановление симптомов при прекращении пиримидиновой поддержки), демонстрируют основное неожиданное понимание данного изобретения, что функциональная или вызванная факторами окружающей среды нехватка пиримидинов лежит в основе широкого разнообразия доминантных симптомов у пациентов с митохондриальными заболеваниями и что восполнение пиримидинов является достаточным для улучшения или ослабления широкого разнообразия симптомов у таких пациентов. До сих пор симптомы митохондриального заболевания приписывали недостатку АТФ, молекулам активного кислорода, генерируемым дефектной дыхательной цепью или некрозу клеток, запускаемому митохондриальными компонентами каскада апоптоза. Ограничивающая дозу токсичность ингибиторов de novo синтеза пиримидинов обычно обусловлена ингибированием пролиферации быстро делящихся типов клеток, таких как стволовые клетки костного мозга и слизистой оболочки кишечника. Неожиданно, терапевтические преимущества соединений и способов данного изобретения на пациентах и экспериментальных животных были продемонстрированы в тканях, содержащих неделящиеся постмитотические клетки, например, на нейронах центральной нервной системы и периферических нейронах и скелетной и сердечной мышце.

Важным признаком данного изобретения является неожиданный результат, что лечение пациентов с митохондриальным заболеванием, вызванным множеством лежащих в его основе молекулярных дефектов, приводит к клиническому улучшению в разнообразном наборе симптомов in vivo у пациентов (примеры 1-4). Важным и также неожиданным является то, что клиническую пользу наблюдали даже в случае пациентов с нормальной активностью двух комплексов дыхательной цепи (III и IV), которые непосредственно участвуют в переносах электронов, специфически необходимых для биосинтеза пиримидинов.

Кроме того, неожиданным и важным аспектом данного изобретения является то, что для оптимальных эффектов лечения пациентов с митохондриальными цитопатиями требуются обычно более высокие дозы предшественников пиримидиннуклеотидов данного изобретения, чем дозы, которые требуются для адекватного лечения пациентов с фактически полным блокированием de novo синтеза пиримидинов, например, пациентов, гомозиготных в отношении ацидурии с оротовой кислотой в моче типа I. Оптимальные дозы соединения данного изобретения, например, триацетилуридина (который эффективно абсорбируется после перорального введения), для лечения врожденного митохондриального заболевания у детей находятся в диапазоне 1-6 г на м2 площади поверхности тела (50-300 мг/кг, предпочтительно 100-300 мг/кг), тогда как общий суточный de novo синтез пиримидинов составляет приблизительно один грамм в сутки у взрослых (приблизительно 0,5 г/м2).

Широкая применимость способов данного изобретения является неожиданной и отделяет соединения и композиции изобретения от других терапий митохондриального заболевания, которые пытались применять, например, Кофермента Q, витаминов В, карнитина и липоевой кислоты, которые обычно направлены на очень специфические реакции и кофакторы, участвующие в митохондриальной функции, и которые, следовательно, применимы только в отдельных случаях. Однако, такие метаболические вмешательства с антиоксидантами и кофакторами комплексов дыхательной цепи совместимы с параллельным лечением соединениями и композициями данного изобретения, и они используются с наилучшей пользой в комбинации с соединениями и композициями данного изобретения.

Лечение нервно-мышечных дегенеративных расстройств

Атаксия Фридрайха

Генный дефект, лежащий в основе атаксии Фридрайха (FA), наиболее обычной наследственной атаксии, был недавно идентифицирован и назван «фратаксином». В FA, после периода нормального развития, развиваются дефекты в координации, которые прогрессируют до паралича и смерти, обычно в возрасте между 30 и 40 лет. Наиболее тяжело поражаемыми тканями являются спинной мозг, периферические нервы, миокард и поджелудочная железа. Пациенты обычно утрачивают моторный (двигательный) контроль и прикованы к инвалидным креслам и обычно страдают от сердечной недостаточности и диабета.

Генетическая основа для FA включает в себя трехнуклеотидные повторы GAA в области интрона гена, кодирующего фратаксин. Присутствие этих повторов приводит к пониженной транскрипции и экспрессии этого гена. Фратаксин участвует в регуляции содержания железа в митохондриях. При сниженном по сравнению с нормой содержании фратаксина в митохондриях накапливается избыток железа, стимулируя окислительное повреждение и последующую дегенерацию и дисфункцию митохондрий.

В случае присутствия промежуточных количеств повторов GAA в интроне гена фратаксина, тяжелый клинический фенотип атксии может не развиваться. Однако, эти трехнуклеотидные удлинения промежуточной длины обнаруживаются у 25-30% пациентов с инсулиннезависимым сахарным диабетом, в сравнении с приблизительно 5% у не имеющей диабета популяции.

Соединения и композиции данного изобретения применимы для лечения пациентов с нарушениями, связанными с недостатком или дефектами фратаксина, в том числе с атаксией Фридрайха, дисфункцией миокарда, сахарным диабетом и осложнениями диабета, такими как периферическая невропатия. Наоборот, диагностические тесты на предполагаемые недостаточности фратаксина, в том числе ПЦР-тесты на повторы GAA интрона, применимы для идентификации пациентов, которые получат пользу от лечения соединениями и композициями данного изобретения.

Мышечная дистрофия

Мышечной дистрофией называют семейство заболеваний, включающих в себя повреждение нервно-мышечной структуры и функции, часто приводящее к атрофии скелетной мышцы и дисфункции миокарда. В случае мышечной дистрофии Дюшенна, мутации или дефекты в специфическом белке, дистрофине, участвуют в ее этиологии. Мыши с инактивированными генами дистрофина обнаруживают некоторые характеристики мышечной дистрофии и имеют приблизительно 50% недостаточность в активности митохондриальной дыхательной цепи. Обычным конечным путем для нервно-мышечной дегенерации в большинстве случаев является кальций-опосредованное нарушение митохондриальной функции. Соединения и композиции данного изобретения применимы для уменьшения скорости снижения мышечных функциональных способностей и для улучшения мышечного функционального статуса у пациентов с мышечной дистрофией.

Множественный склероз

Множественный склероз (MS) представляет собой нервно-мышечное заболевание, характеризующееся очаговой воспалительной и аутоиммунной дегенерацией церебрального белого вещества. Периодические обострения или приступы значимо коррелируют с инфекциями верхних дыхательных путей и другими инфекциями, как бактериальными, так и вирусными, указывая на то, что митохондриальная дисфункция играет роль в MS. Предполагается, что угнетение нейронной активности митохондриальной дыхательной цепи, вызываемое оксидом азота (продуцируемым астроцитами и другими клетками, участвующими в воспалении), является молекулярным механизмом, способствующим MS.

Соединения и композиции данного изобретения применимы для лечения пациентов с множественным склерозом, как профилактического, так и во время приступов обострения заболевания.

Лечение нарушений нейронной нестабильности

Лечение нарушений с эпилептическими припадками

Эпилепсия часто имеет место у пациентов с митохондриальными цитопатиями, включающими диапазон тяжести и частоты припадков, например, отсутствие припадков, тонические, атонические, миоклонические и непрерывные эпилептические припадки, происходящие в виде отдельных приступов или много раз в течение суток.

В случае пациентов с припадками, вторичными относительно митохондриальной дисфункции, соединения и композиции данного изобретения применимы для уменьшения частоты и тяжести активности припадков.

Лечение и предупреждение мигрени

Метаболические исследования на пациентах с рецидивирующими мигренями показывают, что дефекты в митохондриальной активности обычно связаны с этим нарушением, проявляясь в виде нарушенного окислительного фосфорилирования и избыточного продуцирования лактата. Такие дефекты необязательно обусловлены генетическими дефектами в митохондриальной ДНК. Мигрени являются сверхчувствительными к оксиду азота, эндогенному ингибитору цитохром-с оксидазы. Кроме того, пациенты с митохондриальными цитопатиями, например, MELAS, часто имеют рецидивирующие мигрени.

В случае пациентов с рецидивирующими мигренями, соединения, композиции и способы данного изобретения применимы для предупреждения и лечения, в частности, в случае головных болей, резистентных к соединениям спорыньи или антагонистам рецепторов серотонина.

Как показано в примере 1, соединения и композиции данного изобретения применимы для лечения мигреней, связанных с митохондриальной дисфункцией.

Лечение задержки развития

Задержки в неврологическом или нейропсихологическом развитии часто обнаруживаются у детей с митохондриальными заболеваниями. Развитие и коррекция невральных связей требует интенсивной биосинтетической активности, в частности, участия синтеза мембран нервных клеток и миелина, оба из которых требуют пиримидиннуклеотидов в качестве кофакторов. Уридиннуклеотиды участвуют в инактивации и переносе сахаров к гликолипидам и гликопротеинам. Цитидиннуклеотиды образуются из уридиннуклеотидов и являются решающими для синтеза основных фосфолипидных компонентов мембран, таких как фосфатидилхолин, который получает свою холиновую часть из цитидиндифосфохолина. В случае митохондриальной дисфункции (обусловленной либо дефектами митохондриальной ДНК, либо любыми из приобретенных или вызываемых факторами среды дефектов, таких как экситотоксическая или опосредованная оксидом азота митохондриальная дисфункция, описанные выше) или других состояний, приводящих к нарушенному синтезу пиримидинов, клеточная пролиферация и распространение аксонов нарушаются на решающих стадиях в развитии взаимосвязей и рефлекторных дуг нейронов, приводя к задержанному или остановленному развитию нейропсихологических функций, таких как речевая, моторная (двигательная) функции, функция общения, исполнительная функция и навыки познания. Например, в случае аутизма, измерения с использованием спектроскопии ядерного магнитного резонанса показывают, что существует глобальное снижение синтеза мембран и предшественников мембран, обнаруживаемое по пониженным уровням дифосфосахаров и производных цитидиннуклеотидов, участвующих в синтезе мембран (Minshew et al., Biological Psychiatry 33:762-773, 1993).

Нарушения, характеризующиеся задержкой развития, включают синдром Ретта, первазивную задержку развития PDD (или PDD-NOS: «первазивную задержку развития - не описанную иным образом» для того, чтобы отличить ее от специфических субкатегорий, таких как аутизм), аутизм, синдром Аспергера и нарушение, проявляющееся в дефиците внимания/гиперактивности (ADHD), которое распознается как задержка или лаг в развитии рефлекторных дуг, лежащих в основе испольнительных функций.

Соединения и композиции данного изобретения применимы для лечения пациентов с задержками развития нервной системы, охватывающими моторную (двигательную), речевую, исполнительную функцию и когнитивные навыки. Способы лечение таких состояний, например, ADHD, в настоящее время включают в себя амфетамин-подобные стимуляторы, которые усиливают иейротрансмиссию в некоторых пораженных недоразвитых рефлекторных дугах, но подобные агенты, которые могут улучшать контроль нарушения поведенческих реакций, не улучшают когнитивную функцию (функцию познания), так как они не нацелены на лежащие в основе заболевания дефекты в структуре и взаимосвязанности вовлеченных в процесс рефлекторных дуг.

Соединения и композиции данного изобретения применимы также в случае других задержек или остановок неврологического и нейропсихологического развития в нервной системе и соматического развития в не-нейронных тканях, таких как мышцы и эндокринные железы.

Лечение нейродегенеративных нарушений

Два наиболее важных тяжелых нейродегенеративных заболевания, связанные со старением, болезнь Альцгеймера (БА) и болезнь Паркинсона (БП), имеют митохондриальную дисфункцию в их патогенезе. В частности, дефекты Комплекса I часто обнаруживаются не только в нейронах эфферентной связи черного вещества с полосатым телом, которые дегенерируют в болезни Паркинсона, но также в периферических тканях и клетках, таких как мышцы и тромбоциты пациентов с болезнью Паркинсона.

В случае болезни Альцгеймера, активность митохондриальной дыхательной цепи часто подавлена, в частности, активность Комплекса IV (цитохром-с оксидазы). Кроме того, митохондриальная дыхательная функция в целом подавляется как следствие старения, дополнительно усиливая вредные последствия дополнительных молекулярных поврежедений, влияющих на функцию дыхательной цепи.

Другие факторы, кроме первичной митохондриальной дисфункции, лежат в основе нейродегенерации в БА, БП и родственных нарушений. Экситотоксическая стимуляция и оксид азота принимают участие в обоих заболеваниях, факторы, которые оба обостряют дефекты митохондриальной дыхательной цепи, и разрушительные последствия которых особенно сильно проявляются на фоне дисфункции дыхательной цепи.

Болезнь Хантингтона также включает в себя митохондриальную дисфункцию в пораженных участках головного мозга, с совместными взаимодействиями экситотоксической стимуляции и митохондриальной дисфункции, способствующими нейронной дегенерации. В примере 8, соединение данного изобретения, триацетилуридин, предотвращает некроз нервных клеток в мышиной модели болезни Хантингтона.

Соединения и композиции данного изобретения применимы для лечения и ослабления прогрессирования связанного с возрастом нейродегенеративного заболевания, в том числе БА и БП.

Боковой амиотрофический склероз

Один из основных генетических дефектов у пациентов с боковым амиотрофическим склерозом (ALS; болезнь Лу Герига; прогрессирующая дегенерация двигательных нейронов, атрофия скелетных мышц, неотвратимо ведущие к параличу и смерти) представляет собой мутацию или дефект в медь-цинк-супероксиддисмутазе (SOD1), антиоксидантном ферменте. Митохондрии продуцируют молекулы активного кислорода и также являются первичными мишенями молекул активного кислорода. Неэффективный перенос электронов к кислороду в митохондриях является наиболее значимым физиологическим источником свободных радикалов в системах млекопитающих. Нехватка антиоксидантов или антиоксидантных ферментов может приводить к дегенерации митохондрий или обострять дегенерации митохондрий. Трансгенные мыши с мутированным SOD1 развивают симптомы и патологию, одинаковые с симптомами и патологией не-человеческого ALS. Было показано, что развитие этого заболевания в этих животных включает в себя окислительную декструкцию митохондрий с последующим функциональным снижением двигательных нейронов и появлением клинических симптомов (Kong and Xu, J. Neurosci. 18:3241-3250, 1998). Скелетная мышца от пациентов с ALS имеет низкую активность митохондриального Комплекса I (Wiedemann et al., J. Neurol. Sci. 156:65-72, 1998).

Соединения, композиции и способы данного изобретения применимы для лечения ALS, для обратного развития или замедления прогрессирования клинических симптомов.

Защита против ишемии и гипоксии

Кислородная недостаточность приводит как к прямому ингибированию активности митохондриальной дыхательной цепи посредством лишения клеток терминального акцептора электронов для переокисления цитохрома-с в Комплексе IV, так и косвенному ингибированию, в частности, в нервной системе, посредством вторичной постаноксической экситотоксичности и образования оксида азота.

В условиях, таких как церебральная аноксия, кризы при стенокардии или серповидно-клеточной анемии, ткани являются относительно гипоксическими. В таких случаях, соединения данного изобретения обеспечивают защиту пораженных тканей от вредных эффектов гипоксии, ослабляют вторичный задержанный некроз клеток и ускоряют восстановление из гипоксического тканевого стресса и повреждения.

Соединения и композиции данного изобретения применимы для предупреждения задержанного некроза клеток (апоптоза в участках, таких как гиппокамп или кора головного мозга, происходящего спустя приблизительно 2-5 дней после приступа церебральной ишемии) после ишемического или гипоксического инсульта головного мозга.

Почечный канальцевый ацидоз

Ацидоз, вызванный почечной дисфункцией, часто наблюдается у пациентов с митохондриальным заболеванием, независимо от того, является ли лежащая в основе заболевания дисфункция дыхательной цепи врожденной или индуцированной ишемией или цитотоксическими агентами, такими как цисплатин. Почечный канальцевый ацидоз часто требует введения экзогенного бикарбоната натрия для поддержания рН крови и тканей.

В примере 3, введение соединения данного изобретения вызывало немедленное обратное развитие почечного канальцевого ацидоза у пациента с тяжелым дефектом Комплекса I. Соединения и композиции данного изобретения применимы для лечения почечного канальцевого ацидоза и других форм почечной дисфункции, вызываемых дефектами митохондриальной дыхательной цепи.

Связанные с возрастом нейродегенерация и снижение когнитивной (познавательной) способности

Во время нормального старения происходит прогрессирующее снижение функции митохондриальной дыхательной цепи. Начиная с возраста приблизительно 40 лет, имеет место экспоненциальное повышение накопления дефектов митохондриальной ДНК у человека и параллельное снижение ядерно-регулируемых элементов митохондриальной дыхательной активности.

В работе de Grey (Bioassays, 19:161-167, 1998) обсуждаются механизмы, лежащие в основе наблюдения, что многие повреждения митохондриальной ДНК имеют преимущество при отборе во время митохондриального оборота, в частности, в постмитотических клетках. Предлагаемый механизм заключается в том, что митохондрии с дефектной дыхательной цепью производят меньшее окислительное повреждение в отношении себя, чем митохондрии с интактными функциональными дыхательными цепями (митохондриальное дыхание является первичным источником свободных радикалов в организме). Таким образом, нормально функционирующие митохондрии накапливают окислительное повреждение липидов мембран более быстро, чем это делают дефектные митохондрии, и являются, следовательно, "мечеными" для деградации лизосомами. Поскольку митохондрии в клетках имеют полупериод жизни приблизительно 10 дней, преимущество при отборе может приводить к быстрой замене функциональных митохондрий митохондриями с пониженной дыхательной активностью, особенно в медленно делящихся клетках. Общий результат заключается в том, что, как только происходит мутация в гене для митохондриального белка, который снижает окислительное разрушение митохондрий, такие дефектные митохондрии будут быстро заселять клетку, уменьшая или устраняя способность к дыханию. Накопление таких клеток приводит к старению или дегенеративному заболеванию на уровне организма. Это согласуется с прогрессирующим мозаичным видом клеток с дефектной активностью переноса электронов в мышце, с клетками, почти лишенными цитохром-с оксидазной (СОХ) активности, случайным образом рассеянных среди клеток с нормальной активностью, и более высокой встречаемостью СОХ-негативных клеток в биопсиях из более старых субъектов. Таким образом, организм, во время старения или при различных митохондриальных заболеваниях, попадает в ситуацию, в которой незаменимые постмитотические клетки (например, нейроны, клетки скелетных и сердечной мышц) должны сохраняться и их функция должна поддерживаться до значительной степени перед лицом неумолимого прогрессирующего уменьшения функции митохондриальной дыхательной цепи. Нейроны с дисфункциональными митохондриями становятся прогрессирующим образом более чувствительными к таким повреждениям, как экситотоксическое повреждение. Митохондриальная недостаточность вносит вклад в большинство дегенеративных заболеваний (в частности, нейродегенерацию), которые сопровождают старение.

Врожденные митохондриальные заболевания часто включают в себя раннее наступление нейродегенерации, сходной по основному механизму с нарушениями, которые имеют место во время старения людей, рожденных с нормальными митохондриями. Демонстрация, описанная в примерах, что соединения и композиции данного изобретения применимы в лечении врожденного митохондриального заболевания или раннего появления митохондриального заболевания, обеспечивает прямую поддержку применимости соединений и композиций данного изобретения для лечения связанной с возрастом дегенерации тканей.

Соединения и композиции данного изобретения применимы для лечения или ослабления снижения познавательной способности и других дегенеративных последствий старения.

Митохондрии и раковая химиотерапия

Митохондриальная ДНК обычно более чувствительна к повреждению, чем ядерная ДНК в силу нескольких причин:

1. Митохондриальная ДНК имеет более усложненную систему репарации, чем ядерная ДНК.

2. Фактически все цепи митохондриальной ДНК кодируют важные белки, так что любой дефект будет потенциально повреждать митохондриальную функцию. Ядерная ДНК содержит длинные районы, которые фактически не кодируют белки, в которых мутации или повреждение остаются по существу без последствий.

3. Дефектные митохондрии часто имеют преимущество при отборе над нормальными, активными митохондриями во время пролиферации и оборота митохондрии.

4. Митохондриалъная ДНК не защищена гистонами.

Эмпирически, повреждение митохондриальной ДНК является более экстенсивным и сохраняется дольше, чем повреждение ядерной ДНК, в клетках, подвергнутых окислительному стрессу или действию агентов раковой химиотерапии, таких как цисплатин, вследствие как большей чувствительности, так и менее эффективной репарации митохондриальной ДНК. Хотя митохондриальная ДНК может быть более чувствительной к повреждению, чем ядерная ДНК, в некоторых обстоятельствах она является относительно устойчивой к мутагенезу под действием химических канцерогенов. Это объясняется тем, что митохондрии отвечают на некоторые типы повреждения митохондриальной ДНК разрушением их дефектных геномов, а не попыткой их репарации. Это приводит к глобальной дисфункции митохондрии в течение некоторого периода после цитотоксической химиотерапии. Клиническое применение химиотерапевтических агентов, таких как цисплатин, митомицин и цитоксан, часто сопровождается ослабляющей "химиотерапевтической усталостью", продолжительными периодами слабости и непереносимостью физической нагрузки, которые могут сохраняться даже после восстановления после гематологических и желудочно-кишечных токсичностей таких агентов.

Соединения, композиции и способы данного изобретения применимы для лечения и предупреждения побочных действий раковой химиотерапии, касающихся митохондриальной дисфункции. Это применение предшественников пиримидиннуклеотидов для ослабления побочных действий раковой химиотерапии является механистически и биохимически отличающимся от уменьшения токсичности цитотоксичных противораковых аналогов пиримидина при помощи предшественников пиримидиннуклеотидов, которое опосредовано биохимической конкуренцией на уровне антиметаболитов нуклеотидов.

Пример 5 иллюстрирует защитное действие перорально вводимого триацетилуридина в защите против индуцированной таксолом невропатии.

Кроме того, окислительно-восстановительное состояние митохондрий печени является одним их средств регуляции аппетита. Раковые пациенты часто обнаруживают "раннее насыщение", способствующее анорексии, потере веса и кахексии. Энергетический обмен часто является серьезно нарушенным в раковом пациенте, с бесполезными растрачивающими энергию циклами гиперактивного опухолевого гликолиза, продуцирующего переходящий в кровоток лактат, который в печени превращается опять в глюкозу. Индуцируемое химиотерапией митохондриальное повреждение дополнительно способствует нарушению обмена веществ.

Как показано в примере 2, лечение соединением данного изобретения приводит к улучшенному аппетиту пациента с митохондриальным заболеванием.

Митохондрии и функция яичников

Решающей функцией яичника является поддержание целостности митохондриального генома в ооцитах, так как все митохондрии, переходящие в плод, происходят из митохондрий, присутствующих в ооцитах во время оплодотворения яйцеклетки (зачатия). Делеции в митохондриальной ДНК становятся детектируемыми около возраста менопаузы и также связаны с отклоняющимися от нормы менструальными циклами. Так как клетки не могут непосредственно детектировать дефекты митохондриальной ДНК и отвечать на них, но могут детекировать только вторичные эффекты, которые действуют на цитоплазму, такие как нарушенное дыхание, редокс-состояние или дефекты в синтезе пиримидинов, такие продукты митохондриальной функции участвуют в качестве сигнала для отбора ооцитов и фолликулярной атрезии, в конце концов запускающих менопаузу, когда не могут быть далее гарантированы митохондриальная геномная точность и функциональная активность. Это аналогично апоптозу в клетках с повреждением ДНК, которые подвергаются активному процессу клеточного суицида, когда геномная точность более не может достигаться посредством процессов репарации. Женщины с митохондриальными цитопатиями, действующими на половые железы, часто подвержены преждевременной менопаузе или проявлению первичных отклонений от нормы менструальных циклов. Цитотоксичная раковая химиотерапия часто индуцирует преждевременную менопаузу с вытекающим из этого увеличенным риском остеопороза. Индуцированная химиотерапией аменорея обычно обусловлена первичной недостаточностью яичников. Частота встречаемости индуцируемой химиотерапией аменореи увеличивается как функция возраста в предклимактерических женщинах, получающих химиотерапию, указывая на участие митохондрий. Ингибиторы митохондриального дыхания или белкового синтеза ингибируют индуцируемую гормонами овуляцию и, кроме того, ингибируют продуцирование стероидных гормонов яичника в ответ на гонадотропины гипофиза. Женщины с синдромом Дауна обычно преждевременно подвержены менопаузе и также являются объектом раннего появления Альцгеймер-подобной деменции. Низкая активность цитохромоксидазы постоянно обнаруживается в тканях пациентов с синдромом Дауна и при позднем появлении болезни Альцгеймера.

Таким образом, подходящее поддержание митохондриальной функции или компенсации митохондриальной дисфункции является полезным для защиты против связанной с возрастом или индуцированной химиотерапией менопаузы или нарушений менструальных циклов или овуляции. Соединения и композиции данного изобретения, в том числе также антиоксиданты и митохондриальные кофакторы, применимы для лечения и предотвращения аменореи, отклоняющейся от нормы овуляции, менопаузы или вторичных последствий менопаузы.

В примере 1, лечение соединением данного изобретения приводило к укорочению менструального цикла. Поскольку пациент находился в стойкой лютеиновой фазе, ответная реакция указывает на то, что введенный предшественник пиримидиннуклеотида обращал пониженную чувствительность к гонадотропинам гипофиза, которые, по-видимому, повышались для компенсации пониженной чувствительности яичников митохондриального происхождения.

Диагностика митохондриального заболевания

Поразительная ответная реакция пациентов с митохондриальным заболеванием на введение соединений данного изобретения свидетельствует о том, что клиническая реакция на предшественник пиримидиннуклеотидов, вводимый в соответствии со способами данного изобретения, имеет диагностическую применимость для обнаружения возможного митохондриального заболевания. Молекулярная диагностика молекулярных повреждений, лежащих в основе митохондриальной дисфункции, является трудной и дорогой, особенно, когда дефект не является одной из более обычных мутаций или делеций митохондриальной ДНК. Точная диагностика митохондриального заболевания часто требует мышечных биопсий, но даже эта инвазивная мера срабатывает только в том случае, если митохондриальные дефекты присутствуют в мышце. Поскольку соединения и композиции данного изобретения являются безопасными при введении в соответствии со способами данного изобретения, терапевтическое введение предшественника пиримидиннуклеотида является важным диагностическим зондом для предполагаемого митохондриального заболевания, особенно при применении вместе с тестами на различные другие аспекты митохондриальной дисфункции.

Для диагностики врожденной митохондриальной цитопатии суточные дозы 50-300 мг/кг предшественника пиримидиннуклеотида данного изобретения вводят пациенту в течение периода от одной до двенадцати недель и проводят мониторинг изменений клинических признаков и симптомов. Улучшения, наблюдаемые у пациентов, описанных в примерах, и у дополнительных пациентов, включают в себя, но не ограничиваются ими, уменьшение частоты и тяжести припадков, мигреней и подобных удару приступов, улучшение в прибавлении веса у детей с "недостаточностью развития", ослабление почечного канальцевого ацидоза с параллельным снижением необходимости дополнительного бикарбоната, улучшение мышечной силы, улучшение развития речи, ослабление атаксии, улучшение гипотонии, уменьшение частоты и тяжести синусовых и ушных инфекций, улучшение памяти и ослабление симптомов вегетативной и периферической невропатии. В одном варианте данного изобретения используют также другие тесты митохондриальной дисфункции для обеспечения доказательства диагноза митохондриального заболевания. Диагностика обычно требует совокупного рассмотрения ряда подтверждающих тестов с различными степенями достоверности, как описано в Walker et al. (Eur. Neurol., 36:260-7, 1996). Терапевтическая чувствительность к предшественнику пиримидиннуклеотида данного изобретения применима прежде всего в качестве дополнительного минорного критерия в этой диагностической схеме, так как возможно, что после введения предшественников пиримидиннуклеотидов могут появляться терапевтические преимущества, опосредованные только компенсацией дефектов дыхательной цепи. Поскольку природа и тяжесть симптомов митохондриальных заболеваний являются гетерогенными и вариабельными между пациентами, эффективность экзогенных предшественников пиримидиннуклеотидов обычно оценивают отбором доминантных симптомов у пациента и мониторингом их тяжести настолько количественно, насколько это возможно, во время проведения терапии. Если предполагается возможный эффект плацебо, "слепое" переведение пациента с лекарственного средства на соответствующее плацебо используют иногда в отношении отдельного пациента. Оценка клинической пользы может требовать значительной квалификации и опыта, но такая квалификация находится в сфере компетенции практикующих врачей в области лечения пациентов с мультисистемными метаболическими заболеваниями и, как таковая, не требует чрезмерного экспериментирования, в связи с тяжестью этого класса заболеваний. Приведенные ниже примеры клинического лечения пациентов с митохондриальными заболеваниями триацетилуридином, соединением данного изобретения, демонстрируют возможность определения клинической пользы у индивидуальных пациентов.

Е. Введение и приготовление соединений и композиций данного изобретения

В случае всех специфических терапевтических мишеней для терапии митохондриального заболевания предшественниками пиримидиннуклеотидов, соединения данного изобретения обычно вводят от одного до трех раз в день. Ацилпроизводные уридина и цитидина вводят перорально в дозах 10-500 мг/кг веса тела в сутки, с вариациями в этом диапазоне в зависимости от количества, требуемого для оптимальной клинической пользы. Обычно оптимальные дозы находятся между 50 и 300 мг/кг/сутки (преимущественно 100-300 мг/кг/сутки), разделенные на две или три отдельные дозы, принимаемые с интервалом 6-12 часов. Уридин и цитидин абсорбируются менее эффективно, чем ацилпроизводные этих двух нуклеозидов, так что требуются более высокие дозы для терапевтической пользы, сравнимой с пользой, достигаемой с ацилпроизводными. Осмотическая диарея ограничивает количество уридина или цитидина (или других производных, таких как цитидиндифосфохолин), которое может быть введено пациенту, так что в большинстве случаев ацилпроизводные цитидина и уридина являются более эффективными, чем исходные соединения, с меньшими побочными эффектами. Дозы цитидина и уридина, используемые для достижения целей данного изобретения, находятся в диапазоне от 50 до 1000 мг/кг/сутки, предпочтительно 100-1000 мг/кг/сутки, в зависимости от баланса между терапевтической эффективностью и переносимостью. Оротат или эфиры оротата со спиртами вводят перорально в дозах от 20 до 200 мг/кг/сутки, опять в зависимости от количества, требуемого для достижения оптимального терапевтического эффекта в конкретном патологическом состоянии, включающем дисфункцию митохондриальной дыхательной цепи. Доза предшественника пиримидиннуклеотида данного изобретения, требующаяся для конкретного заболевания или конкретного пациента, будет также зависеть отчасти от тяжести этого заболевания.

Для любого индивидуального пациента с заболеванием, характеризующимся или вызванным митохондриальной дисфункцией, эффективную дозу предшественника пиримидиннуклеотида данного изобретения обычно определяют эмпирически. В случае врожденных митохондриальных заболеваний, так же известных как митохондриальные цитопатии или митохондриальные энцефаломиопатии, клиническое проявление признаков и симптомов обычно является гетерогенным и вариабельным между пациентами. Клиническую пользу после введения соединения данного изобретения определяют мониторингом ряда симптомов и оценкой их тяжести на протяжении времени, например, при месячных интервалах. Для этой цели выбирают три-пять доминантных симптомов, и степень ослабления, оцениваемая как составляющая клиническую пользу, часто является предметом клинической оценки. При лечении пациентов с комплексными метаболическими нарушениями такая оценка не является чрезмерным обременительным экспериментированием, особенно при условии тяжести (часто опасной для жизни) митохондриальных цитопатий и дорогостоящего ухода за ними. Как можно более ранняя в жизни пациентов компенсация митохондриальных или других метаболических дефектов может дать очень большое различие в сравнении с вмешательством, после того как развитие головного мозга и тела достигнет гомеостаза после полового созревания. Поэтому имеет смысл проявить значительные усилия, затрачиваемые на диагностику и лечение комплексных метаболических заболеваний, в частности, в случае развития детей. Описанные ниже примеры клинического улучшения после введения соединения данного изобретения пациентам с митохондриальными заболеваниями демонстрируют пригодность и ценность такого лечения и такой оценки.

В случае большинства заболеваний с меньшей гетерогенностью в клиническом проявлении, чем в случае митохондриального заболевания, в данной области существуют подходящие шкалы валидизированных оценок для определения эффективности лекарственного лечения. Перед проведением клинических исследований для определения доз предшественников пиримидиннуклеотидов данного изобретения для лечения патологических состояний, описанных в данном описании, подходящие доэы для индивидуальных пациентов определяют посредством оценки клинической ответной реакции (в том числе изображений магнитно-резонансной томографии (MRI) и других показателей, например, биохимических измерений, которые необязательно могут быть клинически очевидными при простом наблюдении симптомов пациента) в соответствии с количественными шкалами оценки заболевания. Во всех случаях, доминантные симптомы конкретного патологического состояния подвергают мониторингу на протяжении времени для определения, происходит ли улучшение признаков и симптомов или ослабление клинического ухудшения, как это является обычным в области медицины. Перед определением дозы в «слепых» клинических испытаниях, ответную реакцию конкретного пациента на предшественник пиримидиннуклеотида данного изобретения дифференцируют от возможного эффекта плацебо простым «слепым» переключением от лекарственного средства к плацебо в течение периода нескольких недель.

В случае пациентов, неспособных получать перорально вводимые лекарственные средства, соединения данного изобретения, в частности, уридин, цитидин и эфиры оротата, могут вводиться, при необходимости, посредством продолжительных внутривенных инфузий, доставляющих суточные дозы 10-500 мг/кг/сутки.

Фармакологически активные соединения необязательно объединяют с подходящими фармацевтически приемлемыми носителями, содержащими эксципиенты и вспомогательные вещества (добавки), которые облегчают обработку активных соединений. Их вводят в виде таблеток, суспензий, растворов, драже, капсул или суппозиториев. Например, эти композиции вводятся перорально, ректально, вагинально или высвобождаются через щечный карман полости рта и могут применяться в форме раствора с использованием инъекции, перорального или местного введения. Композиции могут содержать от приблизительно 0,1 до 99%, предпочтительно от приблизительно 50 до 90% активного соединения (соединений) вместе с эксципиентом (эксципиентами).

Для парентерального введения при помощи инъекции или внутривенного вливания, активные соединения суспендируют или растворяют в водной среде, такой как стерильная вода или солевой раствор. Инъекционные растворы или суспензии необязательно содержат поверхностно-активный агент, такой как сложные эфиры полиоксиэтиленсорбитана, сложные эфиры сорбитана, простые эфиры полиоксиэтилена, или солюбилизирующие агенты, такие как пропиленгликоль или этанол. Раствор обычно содержит 0,01-5% активных соединений.

Подходящие эксципиенты включают наполнители, такие как сахара, например, лактоза, сахароза, маннит или сорбит, препараты целлюлозы и/или фосфаты кальция, например, трикальций-фосфат или гидрофосфат кальция, а также связывающие вещества, такие как крахмальная паста, приготовленная с использованием, например, кукурузного крахмала, пшеничного крахмала, рисового или картофельного крахмала, желатин, трагакант, метилцеллюлоза, гидроксипропилметилцеллюлоза, натрий-карбоксиметилцеллюлоза и/или поливинилпирролидон.

Вспомогательные вещества (добавки) включают регулирующие текучесть агенты и смазывающие вещества, например, диоксид кремния, тальк, стеариновую кислоту или ее соли, такие как стеарат магния или стеарат кальция, и/или полиэтиленгликоль. Центральные части драже обеспечивают подходящими покрытиями, которые, если желательно, являются устойчивыми к желудочному соку. Для этой цели используют концентрированные растворы сахаров, которые необязательно содержат аравийскую камедь, тальк, поливинилпирролидон, полиэтиленгликоль и/или диоксид титана, глазирующие растворы и подходящие органические растворители или смеси растворителей. Для получения покрытий, устойчивых к желудочному соку, используют растворы подходящих препаратов целлюлозы, таких как ацетилфталат целлюлозы или фталат гидроксипропилметилцеллюлозы. Красители или пигменты необязательно добавляют к покрытиям таблеток или драже, например, для идентификации или для обозначения различных доз соединения.

Фармацевтические препараты данного изобретения готовят известным per se способом, например, посредством общепринятых способов смешивания, грануляции, изготовления драже, растворения или лиофилизации. Так, фармацевтические препараты для перорального применения получают объединением активного соединения (соединений) с твердыми эксипиентами, необязательным измельчением полученной смеси и обработкой этой смеси гранул, после добавления подходящих добавок, если желательно или необходимо, с получением таблеток или центральных частей драже.

Другие фармацевтические препараты, которые применимы для пероральной доставки, включают капсулы с плотной подгонкой двух половинок, изготовленные из желатина, а также мягкие «запаянные» капсулы, изготовленные из желатина и пластификатора, такого как глицерин или сорбит. Капсулы с плотной подгонкой двух половинок содержат активное соединение (соединения) в форме гранул, которые необязательно смешаны с наполнителями, такими как лактоза, связывающими веществами, такими как крахмалы, и/или смазывающими веществами, такими как тальк или стеарат магния, и, необязательно, стабилизаторами. В мягких капсулах активные соединения предпочтительно растворены или суспендированы в подходящих жидкостях, таких как жировые масла, жидкий парафин или полиэтиленгликоли. Кроме того, необязательно добавляют стабилизаторы.

Фармацевтические композиции, которые используются ректально, включают, например, суппозитории, состоящие из комбинации активных соединений с основой суппозитория. Подходящими основами суппозиториев являются, например, природные или синтетические триглицериды, углеводороды парафинового ряда, полиэтиленгликоли или высшие алканолы. Кроме того, используют желатиновые ректальные капсулы, состоящие из комбинации активных соединений с основой. Материалы основы включают в себя, например, жидкие триглицериды, полиэтиленгликоли или углеводороды парафинового ряда. В другом варианте данного изобретения, используют препараты для клизмы, которые необязательно содержат увеличивающие вязкость наполнители, такие как метилцеллюлоза, гидроксипропилметилцеллюлоза, карбоксиметилцеллюлоза, карбопол, полиакрилаты глицерина или другие гидрогели.

Подходящие композиции для парентерального введения включают в себя водные растворы активных соединений в водорастворимой форме, например, в форме водорастворимых солей.

Кроме того, суспензии активных соединений, если нужно, вводят в виде масляных инъекционных суспензий. Подходящие липофильные растворители или носители включают в себя жировые масла, например, кунжутное масло, или синтетические эфиры жирных кислот, например, этилацетат, или триглицериды. Водные инъекционные суспензии необязательно включают в себя вещества, увеличивающие вязкость суспензии, которые включают в себя, например, натрий-карбоксиметилцеллюлоэу, сорбит и/или декстран. Суспензия необязательно содержит стабилизаторы.

F. Синтез соединений данного изобретения

Ацилпроизводные цитидина и уридина синтезируют обычно способами ацилирования, предусматривающими реакцию хлорангидридов или ангидридов карбоновых кислот с цитидином или уридином.

Синтез 2',3',5'-три-О-пирувилуридина показан в примере 6.

***

Следующие примеры являются иллюстративными, но не ограничивающими способы и композиции данного изобретения. Другие пригодные модификации и адаптации разнообразных условий и параметров, обычно встречающихся в клинической терапии, которые являются очевидными лицам с обычной квалификацией в данной области, находятся в пределах замысла и объема данного изобретения.

ПРИМЕРЫ

Пример 1: Лечение мультисистемного митохондриального нарушения триацетилуридином

29-летняя женщина с частичным дефектом Комплекса I, сыну которой был поставлен диагноз митохондриального заболевания, приводящего к подобным удару приступам, атаксии и энцефалопатии, проявляла мультисистемное митохондриальное нарушение. Признаки и симптомы включали в себя гемиплегические/афазические мигрени, большие судорожные припадки, нейрогенную дисфункцию пищеварительного тракта и мочевого пузыря, требующую катетеризации приблизительно четыре раза в день, дисфагию, вегетативную и периферическую полиневропатию, производящую парестезию, синдром тахикардии/брадикардии и слабую функциональную способность, с неспособностью подниматься на один лестничный пролет без остановки для отдыха, и снижение познавательной способности с приступами замутненного сознания и плохой памяти, длящихся в течение периода от нескольких часов до нескольких дней.

После начала лечения 0,05 мг/кг/сутки перорально вводимого триацетилуридина и в течение периода по меньшей мере 6 месяцев, эта пациентка не имела припадков или мигреней; ее парестезия, связанная с периферической невропатией, была устранена. Она была способна самопроизвольно опорожняться в большей части дней, и катеризация требовалась только один раз или два раза в неделю. После 6 недель лечения триацетилуридином, эта пациентка была способна гулять, проходя одну милю, чего она была неспособна делать в течение последних двух лет из-за неадекватной функциональной способности. Приступы брадикардии этой пациентки во время сна и тахикардии во время физического напряжения имели уменьшенную частоту; перед лечением, тахикардия с частотой сердечных сокращений более 140 сокращений в минуту имела место при простом вставании, а после 6 недель триацетилуридина тахикардия имела место только на горках и лестницах. Ее сознание было проясненным и дефекты памяти заметно улучшились.

Во время лечения менструальные циклы этой пациентки укорачивались с 4 недель до двух недель, и она обнаруживала стойкую лютеиновую фазу, как было определено по измерениям эстрадиола, прогестерона, фолликулостимулирующего гормона (FSH) и лютеинизирующего гормона (LH). После нескольких месяцев ее цикл нормализовался до 4 недель.

Эта пациентка демонстрирует важные признаки данного изобретения, заключающиеся в том, что 1) соединение данного изобретения вызвало улучшения практически во всех признаках комплексного мультисистемного заболевания, связанного с митохондриальной дисфункцией, в различных тканях, и что 2) соединения данного изобретения являются неожиданно применимыми для лечения патологических состояний, связанных с частичной недостаточностью Комплекса I, которая воздействует на часть митохондриальной дыхательной цепи, которая находится вне цепи переноса электронов, непосредственно участвующей в биосинтезе de novo пиримидинов.

Временное укорочение менструального цикла пациентки интерпретируется как улучшение функции яичников, вызываемое триацетилуридином, при избыточной гормональной стимуляции, при помощи которой нейроэндокринная система пыталась компенсировать дисфункцию яичников. Обратная связь между яичниками и гипоталамусом привела к постепенной нормализации времени цикла.

Пример 2: Лечение рефракторной (стойкой) эпилепсии

11-летний мальчик имел рефракторную эпилепсию с возраста 4,5 года, очевидно, обоусловленную синдромом множественных делеций митохондриальной ДНК. В декабре 1997 года его состояние ухудшилось, приведя к двум случаям признания необходимости помещения в отделение интенсивной терапии по поводу сильно нарастающей эпилепсии. Даже при агрессивных схемах стандартной противосудорожной терапии, этот пациент имел 8-10 больших судорожных припадков за ночь, делающих его неспособным регулярно посещать школу или участвовать в спортивных мероприятиях. Он также развил автоматию верхней губы.

В первые три дня после начала лечения вводимым перорально триацетилуридином (сначала при дозе 0,05 г/кг/сутки и с постепенным увеличением дозы до 0,1 и затем до 0,24 г/кг/сутки на протяжении нескольких недель) припадков не было и непроизвольные движения губы прекратились. Впоследствии был некоторый рецидив припадков, особенно во время случаев инфекции, хотя при гораздо более низкой частоте, чем до лечения триацетилуридином. Этот пациент смог вернуться в школу и возобновить активное участие в спортиных мероприятиях. Его аппетит, когнитивная функция и тонкая двигательная координация улучшились во время терапии, приведя к успехам в учебе и к выдающимся результатам в спортивной активности, такой как бейсбол.

Пример 3: Лечение почечного канальцевого ацидоза

2-летняя девочка с синдромом Ли (Leigh) (подострой некротизирующей энцефалопатией), связанным с тяжелой недостаточностью Комплекса I, с проявлением почечного канальцевоего ацидоза, требующего внутривенного введения 25 мЭкв в сутки бикарбоната натрия. В пределах нескольких часов после начала внутрижелудочного лечения триацетилуридином при дозе 0,1 г/мг/сутки ее почечный канальцевый ацидоз устранялся и уже не требовалось дополнительное введение бикарбоната для нормализации рН крови. Триацетилуридин приводил также к быстрой нормализации повышенных концентраций аминокислот в кровотоке и поддерживал молочную кислоту на низких уровнях после отмены лечения дихлорацетатом, который ранее был необходимым для предотвращения молочнокислого ацидоза.

Пример 4: Лечение задержки в развитии

Девочку в возрасте 4,5 года с эпилепсией, атаксией, задержкой развития речи и непереносимостью жиров и с ацидурией с выделением дикарбоновых кислот в моче лечили триацетилуридином при суточной дозе 0,1-0,3 г/кг/сутки. Такое лечение привело к 50% снижению частоты приступов, улучшению атаксии и двигательной координации, восстановлению толерантности к жирам пищи и быстро ускоряющемуся развитию способностей вербального выражения (речи).

Пример 5: Предотвращение индуцированной таксолом невропатии

Периферическая невропатия является частым ограничивающим дозу побочным эффектом важных противораковых агентов, таких как цисплатин и таксол. В случае таксола, сенсорная невропатия имела место несколько дней после введения. Механизм действия таксола включает стабилизацию микротрубочек, которая полезна для лечения раковых заболеваний, но вредна для периферических нейронов. Стабилизация микротрубочек нарушает аксонный перенос клеточных компонентов. Митохондрии перемещаются челночным образом между телом клетки и терминалами нейронов, так что экспрессия компонентов митохондриальной дыхательной цепи может регулироваться ядерными факторами транскрипции. Во время ингибирования челночного перемещения митохондрий, митохондрии, удаленные от ядра, подвергаются снижению экспрессии субъединиц дыхательной цепи, кодируемых митохондриальным геномом, вследствие неадекватного экспонирования факторам транскрипции мтДНК, приводя к недостатку нейрональной энергии в этой отдельной области и к другим последствиям митохондриальной дисфункции.

Две группы, по 10 мышей каждая, обрабатывали таксолом, 21,6 мг/кг/сутки в течение 6 последовательных дней внутрибрюшинной инъекцией. Дополнительная группа из 10 мышей получала инъекции только носителя. Одна иэ групп обработанных таксолом мышей получала перорально вводимый триацетилуридин, 4000 мг/кг дважды в день (b.i.d.). Спустя девять дней после начала обработки таксолом ноцицептивные сенсорные дефекты испытывали путем определения латентного периода резкого движения хвоста после экспонирования хвоста при сфокусированном тепловом излучении инфракрасной нагревательной лампы. В этой системе, задержки в ответной реакции резкого движения хвоста на излучаемый нагрев коррелировали с сенсорными дефектами нервных клеток.

Группа:Латентный период резкого движения хвоста
Контроль (без таксола)10,8±0,5 секунды
Таксол16,0±3,1 секунды
Таксол + триацетилуридин11,9±0,7 секунды

Обработка таксолом нарушала ответные реакции на болевые стимулы как показатель токсичной сенсорной невропатии. Пероральное введение триацетилуридина значимо ослабляло индуцированные таксолом изменения в латентном периоде резкого движения хвоста.

Пример 6: Синтез уридинпирувата

А. Получение пирувилхлорида выполняли при помощи реакции простого альфа, альфа-дихлорметилметилового эфира и пировиноградной кислоты с использованием процедуры Ottenheum and Man (Synthesis, 1975, р.163).

В. Уридин (3,0 г, 12 ммоль) сушили азеотропной перегонкой с толуолом под вакуумом (3х) и затем растворяли в ДМФ (20 мл) и пиридине (20 мл). Полученный раствор охлаждали до -10°С и добавляли по каплям 6,0 мл пирувилхлорида (полученного на стадии А). Реакционную смесь перемешивали при комнатной температуре в атмосфере аргона в течение 24 часов. Анализ ТСХ (5% MeOH/CH2Cl2) показал расходование уридина. Реакционную смесь упаривали досуха и распределяли между CH2Cl2 и водным бикарбонатом натрия. Органический слой промывали водой, водной HCl (рН 3,0) и водой; сушили над сульфатом натрия; концентрировали и очищали флеш-хроматографией (силикагель, 5% MeOH/CH2Cl2) с получением 1,4 г уридинпирувата или 2',3',5'-три-O-пирувилуридина.

Пример 7: Терапевтическое действие перорально вводимого триацетилуридина в модели с использованием МФТП болезни Паркинсона (БП) и митохондриальнрй дисфункции

Нейротоксин 1-метил-4-фенил-1,2,3,6-тетрагидропиридин (МФТП) представляет собой ингибитор комплекса I (NADH-дегидрогеназы) митохондриальной дыхательной цепи, который используют для индукции потери допаминергических клеток (Varastet et al., Neuroscience, 63:47-56, 1994). Этот токсин широко используется в настоящее время в модели животного для болезни Пакинсона (БП) (Bezard et al., Exp. Neurol., 148:288-92, 1997).

Самцов мышей C57/BL6 в возрасте 6-9 месяцев весом 30-40 г из Taconic Farms использовали в исследованиях с МФТП (n=7 на группу). МФТП (30 мг/кг в.б.) вводили два раза в день в течение 1,5 дней. ТАУ (триацетилуридин) вводили п.о. дважды в день по 4 г/кг в 0,75% гидроксипропилметилцеллюлоэном носителе при 200 мг ТАУ (триацетилуридина) на мл раствора, за 2 часа перед введением токсина и до дня перед умерщвлением.

Спустя 8 дней после прекращения инъекции МФТП мышей умерщвляли при помощи СО2 и полосатое тело с обеих сторон иссекали на холодной поверхности. Полосатое тело замораживали на сухом льду. Выживание допаминергических нейронов оценивали по содержанию допамина (ДА) полосатого тела. Содержание допамина оценивали радиоферментным способом в условиях GLP, но ДА может быть измерен также с использованием жидкостной хроматографии высокого давления с электрохимическим детектированием, как описано ранее (Friedemann & Gerhardt, Neurobiol. Aging, 13: 325-32, 1992). Была получена уменьшенная смертность у обработанных МФТП мышей в результате обработки триацетилуридином (ТАУ). Смертность у мышей группы контроль + МФТП была 71,4% в сравнении с 28,6% в группе обработки ТАУ + МФТП. Было получено также нейрозащитное действие обработки PN401 на уменьшение содержания ДА вследствие МФТП.

Действие ТАУ на индуцированное МФТП уменьшение содержания ДА в полосатом теле

ОбработкаДА полосатого тела *
Контроль + контроль147±13,0
ТАУ + контроль93,8±10,7
Контроль + МФТП9,2±2,2
ТАУ + МФТП37,9±7,4

* Данные представлены в виде нг ДА/мг белка (среднее±стандартная ошибка среднего)

Второе исследование проводили с использованием МФТП (25 мг/кг в.б. дважды в день в течение 2 дней). Самцов мышей C57/BL6 в возрасте 6-9 месяцев с весом 30-40 г из Taconic Farms использовали в исследованиях с МФТП (n=6 на группу). МФТП (30 мг/кг в.б.) вводили два раза в день в течение 2 дней. ТАУ (триацетилуридин) вводили п.о. дважды в день по 4 г/кг в 0,75% гидроксипропилметилцеллюлозном носителе при 200 мг ТАУ (триацетилуридина) на мл раствора, за 2 часа перед введением токсина и до дня перед умерщвлением. ТАУ или носитель вводили перорально (доза ТАУ=4 г/кг веса тела дважды в день), начиная со дня перед введением МФТП и заканчивая в день 8. Мышей умерщвляли в день 9. Это исследование также показало, что ТАУ проявлял защитные действия на допаминергические нейроны, как показано ослабленным уменьшением потери ДА полосатого тела в результате действия МФТП.

Действие ТАУ на индуцированное МФТП уменьшение содержания ДА в полосатом теле

ОбработкаДА полосатого тела *
Контроль + контроль71,0±10,6
ТАУ + контроль52,0±3,0
Контроль + МФТП15,9±2,2
ТАУ + МФТП26,7±0,9

* Данные представлены в виде нг ДА/мг белка (среднее±стандартная ошибка среднего)

Пример 8: Терапевтическое действие ТАУ в модели с использованием 3-нитропропионовой кислоты (3НП) болезни Хантингтона (БХ)

Болезнь Хантингтона (БХ) характеризуется прогрессирующей потерей нейронов, особенно в полосатом теле. Пациенты с БХ имеют уменьшенную активность сукцинатдегидрогеназы (комплекс II)-убихинолоксидоредуктазы (комплекс III). Browne, Mitochondria & Free Radicals in Neurodegenerative Diseases, 361-380 (1997). Широко применяемая модель БХ использует ингибитор сукцинатдегидрогеназы, 3-нитропропионовую кислоту (3НП). (Ferrante et al., Mitochondria & Free Radicals in Neurodegenerative Diseases, 229-244, 1997). В частности, 3НП индуцирует повреждение полосатого тела (Brouillet et al., J. Neurochem., 60: 356-9, 1993).

Самцов 6-8-месячных Швейцарских мышей (National Cancer Institute; NCI, Frederick, MD) обрабатывали 3НП (65 мг/кг в.б.) один раз в сутки в течение 4 дней для индуцирования смертности, потери нервных клеток и нарушения поведения из расчета n=8 на группу. ТАУ вводили п.о. дважды в день в дозе 4 г/кг веса тела в 0,75% гидроксипропилметилцеллюлозном носителе при 200 мг ТАУ (триацетилуридина) на мл раствора и предоставляли мышам за один день перед введением 3НП и каждый день до дня 8. В день 9 мышей фиксировали перфузией 10% забуференного формалина и проводили обработку для окрашивания серебром для детектирования повреждения нейронов. Была получена уменьшенная смертность, вызываемая 3НП, у мышей, обработанных ТАУ, в сравнении с контролями, как показано ниже. В группе 3НП + ТАУ не было смертности, но 3 из 8 мышей умерло в группе носитель + 3НП.

Оценка в баллах поведения обработанных 3НП мышей должна была определить, было ли нарушение двигательной способности в какое-либо время во время данного исследования. 88% мышей в группе контроль + 3НП с нарушением поведения было обнаружено при макроскопическом наблюдении. Была обнаружена уменьшенная встречаемость нарушения (только 50%) у мышей, обработанных ТАУ + 3НП.

Окрашивание серебром анализировал «слепой» патолог, т.е. патолог, которому не были известны варианты проб тканей. У мышей, обработанных ТАУ + 3НП, не было обнаружено ясных признаков нейронного повреждения. Однако, у мышей, обработанных контролем + 3НП, было явно выраженное окрашивание серебром синаптических терминалей в зоне полосатого тела (зоне хвостатого ядра/скорлупы) и черном веществе. Импрегнирование серебром аксонов и/или синаптических терминалей в таламусе, глубоком среднем мозгу и/или ретикулярной формации (мозговом веществе) было также обнаружено у 80% мышей, обработанных контролем + 3НП. Черное вещество выступает в полосатое тело, и эти зоны особенно чувствительны к повреждению 3НП. Повреждение черного вещества и полосатого тела предотвращалось триацетилуридином (ТАУ).

Пример 9: Терапевтическое действие ТАУ в модели с использованием 3-нитропропионовой кислоты (3НП) эпилепсии

3-нитропропионовая кислота (3НП) является митохондриальным токсином, который действует путем ингибирования Комплекса II дыхательной цепи; ее используют для индуцирования повреждений головного мозга, сходных с повреждениями, характерными для болезни Хантингтона. Припадки могут быть также индуцированы путем использования 3НП в качестве модели эпилепсии и митохондриальной дисфункции. Urbanka et al., Eur, J. Pharmacol., 359: 55-8 (1998). Во всех этих исследованиях использовали самцов мышей CD-1 (National Cancer Institute; NCI, Frederick, MD) весом между 26-40 г. Мышей делили на группы по 5 мышей и животных для каждой группы отбирали случайным образом из разных клеток во избежание возможного влияния возраста. Мышей выдерживали на 12-часовом цикле свет-темнота со свободным доступом к воде и корму. Все эксперименты проводили во время светового периода между 9:00 и 16:00 ч. Мышам (n=17-20) давали 160 мг/кг 3НП и следили за припадками. 3НП готовили в концентрации 16 мг или 18 мг/мл в стерильной воде (рН 7,4). 3НП вводили в.б. в объеме 0,1 мл/10 г веса тела. ТАУ вводили в дозе 4 г/кг п/о в 0,75% гидроксипропилметилцеллюлозном носителе за 2 часа перед введением 3НП. Припадки оценивали согласно описанным ранее способам (Roberts & Keith, J. Pharmacol. Exp. Ther., 270: 505-11, 1994; Urbanka et al., Eur. J. Pharmacol., 359: 55-8 (1998).

Поведенческие (бихевиористические) наблюдения проводили в пределах 120 минут после применения 3НП. Учитывали и регистрировали три основные категории ответных судорожных припадков:

1. Клонические движения: движения передних конечностей, сопровождающиеся «лицевыми» судорогами.

2. Взрывные клонические движения: движение всех четырех конечностей, в том числе бег, прыжки и подпрыгивания.

3. Тоническая ответная реакция: в том числе тоническая флексия (сгибание) и тоническое разгибание всех четырех конечностей.

Коэффициент смертности оценивали при 120 минутах после инъекции 3НП.

3HП индуцировала прежде всего клонические припадки, причем некоторые мыши развивали поведение бега и прыжков, которое приводило к смертности. ТАУ снижал процент встречаемости клонического припадка, припадка в виде бега и смертности, вызываемых 3НП. Первой конечной точкой был латентный период до клонического припадка. ТАУ увеличивал латентный период до клонического припадка от 25,0 до 40,8 минут. Результаты представлены в виде среднего±стандартная ошибка среднего.

Конечная точкаКонтроль + 3НПТАУ + 3НП
% клонических припадков 90,070,6
% припадков с бегом42,95,9
% смертности3511,8
Латентный период до клонического припадка23, 8±0,740,8±4,9

Пример 10: Терапевтическое действие ТАУ в модели экситотоксичности с хинолиновой кислотой (ХК)

Хинолиновая кислота является агонистом NMDA-рецептора, используемым в моделях болезни Хантингтона и экситотоксического повреждения (Beal et al., J. Neurosci., 11: 1649-59, 1991; Beal et al., J. Neurosci., 11: 147-58, 1991; Ferrante et al., Exp. Neurol., 119:46-71, 1993). Она может индуцировать тяжелое повреждение центральной нервной системы при введении непосредственно в полосатое тело. Повреждение и/или смертность, вызываемые введением ХК в полосатое тело, обусловлено ЦНС-этиологией.

Самцов 6-8-месячных Швейцарских мышей (National Cancer Institute; NCI, Frederick, MD) обрабатывали ХК (50 или 100 нмоль, вводимых билатерально в оба полосатых тела, n=8 на группу). ТАУ вводили п/о дважды в день в дозе 4 г/кг веса тела в 0,75% гидроксипропилметилцеллюлозном носителе при 200 мг ТАУ/мл и предоставляли мышам за один день перед введением ХК и каждый день до дня 6. В день 7 мышей умерщвляли. ХК вводили в объеме 2 мкл, как описано ранее (Tatter et al., Neuroreport, 6: 1125-9, 1995).

У обработанных ТАУ мышей была понижена смертность, вызываемая ХК. Процент мышей, выживающих в течение 7 дней, обработанных 50 нмоль ХК, был 64% в группе контроль + ХК и 73% в группе ТАУ + ХК, а в случае мышей, обработанных 100 нмоль ХК, только 4% выживали в группе контроль + ХК, тогда как 19% выживали в группе ТАУ + ХК. ТАУ продемонстрировал нейрозащитное действие на экситотоксичность, вызываемую ХК.

Хотя данное изобретение было описано в виде предпочтительных вариантов, должно быть понятно, что вариации и модификации будут очевидны для лиц с квалификацией в данной области. Таким образом, подразумевается, что прилагаемая формула изобретения охватывает все такие равноценные вариации и модификации, которые входят в заявленный объем данного изобретения.

1. Способ уменьшения побочных эффектов агентов цитотоксической раковой химиотерапии посредством введения предшественника пиримидиннуклеотида в эффективном количестве от 0,05 до 0,3 г указанного предшественника на 1 кг веса тела в день, где указанный агент цитотоксической химиотерапии не является аналогом пиримидиннуклеозида.

2. Способ по п.1, где указанные побочные эффекты цитотоксической раковой химиотерапии выбраны из группы, состоящей из периферической невропатии, индуцированной химиотерапией менопаузы, связанной с химиотерапией усталости и сниженного аппетита.


 

Наверх