專利名稱：治療線粒體疾病的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的來說涉及線粒體疾病，更具體地說，涉及通過施用嘧啶基核苷如三乙?；蜞奏ず塑罩委熅€粒體疾病的方法。
背景技術(shù)：
線粒體疾病的發(fā)生方式一般為遺傳性的、偶發(fā)的和后天獲得的。遺傳性線粒體疾病的發(fā)病率和死亡率都很高。最嚴(yán)重的類型，如利氏綜合癥(亞急性腦脊髓病壞死)，每年診斷后死亡率高達(dá)50％。多因子型的線粒體疾病包括更常見的疾病如亨廷頓氏病、帕金森氏病，阿爾茨海默氏病，以及更常見的某些類型的糖尿病、心臟病、偏頭痛和中風(fēng)。事實上，老化過程本身也與線粒體機(jī)能的發(fā)展性退化有關(guān)。
線粒體疾病定義如下由核DNA或線粒體DNA的基因缺陷所導(dǎo)致的線粒體代謝失調(diào)。該疾病可以是如常規(guī)孟德爾疾病的母系遺傳性疾病，或者可以是由體細(xì)胞突變而得的繼發(fā)性疾病。該代謝失調(diào)可發(fā)生在各種基因水平，從DNA和RNA到蛋白質(zhì)。它們可影響線粒體DNA的復(fù)制，轉(zhuǎn)錄，進(jìn)出線粒體的大分子的轉(zhuǎn)運(yùn)，或一些作用部位位于線粒體內(nèi)部的大分子的功能。一直以來，關(guān)于線粒體病因?qū)W的討論都集中在線粒體(氧化性)機(jī)能的退化。然而，很多線粒體疾病的癥狀都和經(jīng)常被忽視的細(xì)胞器的基本的生物合成(非退化性)功能有關(guān)。線粒體的生物合成功能之一就是尿苷的合成。
患有不同線粒體疾病的患者很有可能會伴有尿苷的功能性缺陷，因為全程嘧啶合成的限速步驟(二氫乳清酸輔酶Q氧化還原酶，EC 1.3，99.11)位于線粒體內(nèi)膜，并與電子傳遞鏈偶聯(lián)。已知培養(yǎng)基中有線粒體功能障礙的細(xì)胞因其在DHO-QO活性中的功能缺陷，依賴于外源性的尿苷生長存活。
遺傳型的線粒體疾病的流行病學(xué)大部分還是未知的。據(jù)估計，美國1/4000到1/1000的活產(chǎn)嬰兒在10歲以前會被診斷出線粒體疾病。大體上與兒童期癌的發(fā)病率不相上下。當(dāng)然，更常見地，線粒體起重要作用的老化的退化性疾病影響多達(dá)220-85百萬的美國人。盡管線粒體疾病的作用范圍很廣，目前還沒有可被接受的治療方法來解決如此有影響和重大的問題。
因此，仍需要在本領(lǐng)域內(nèi)提供一種治療作為一種類型的線粒體疾病的方法。
發(fā)明概述由于本發(fā)明者認(rèn)識到了某些嘧啶基核苷在線粒體疾病中的作用，本發(fā)明提供了一種相應(yīng)的方法來治療線粒體疾病。因此，根據(jù)本發(fā)明，提供了治療線粒體疾病的方法。本發(fā)明包括向已患有線粒體疾病或有患有該病風(fēng)險的對象施用有效量的化合物I 其中R1為OH、NHCOCH3，或NH2，R2為H、CO2H或 其中X是具有選自H、C1-3烷基、OH、NH2和鹵素的取代基的C1-C22烷基、C1-C22鏈烯基或C1-C22鏈炔基，或者其中X是H。
R3、R4和R5獨(dú)立地是具有取代基的任意取代的C1-C22烷基羰基，所述取代基選自C1-3烷基、OH、NH2，鹵素和H。其中R3，R4，和R5中至少有一個不是H。
根據(jù)結(jié)構(gòu)式(I)的典型化合物包括三乙酰基尿嘧啶核苷。因此，在本發(fā)明的另一個實施方案中，提供了治療線粒體疾病的方法。本發(fā)明的方法包括向已患有或有患該病風(fēng)險的治療對象施用有效量的2’，3’，5’-三-O-乙?；?1-β-D-尿苷(此后稱為“三乙酰尿苷”)。
在本發(fā)明的另一個實施方案中，提供了緩解或根除與線粒體疾病相關(guān)的一種或多種癥狀的方法。本發(fā)明的方法包括向需要治療的治療對象施用有效劑量的通式I的化合物，其中R1-R5和X的定義如上。
同樣，在本發(fā)明的另一個實施方案中，提供了緩解或根除與線粒體疾病相關(guān)的一種或多種癥狀的方法，該方法包括向已患有或有患該病風(fēng)險的治療對象施用有效量的三乙?；蜞奏ず塑?。
發(fā)明詳述本發(fā)明是基于以下的發(fā)現(xiàn)作出的嘧啶基核苷如三乙?；蜞奏ず塑蘸拖嚓P(guān)的化合物可有效地治療線粒體疾病，其中在該疾病中存在嘧啶的生物合成的降低。本發(fā)明的方法是對當(dāng)前最常規(guī)的治療線粒體疾病的方法的一種改進(jìn)，因為嘧啶基核苷如三乙酰基尿嘧啶核苷不僅補(bǔ)充了患者自身嘧啶的生成，還增加了系統(tǒng)的嘧啶濃度。這些增高的嘧啶濃度反過來維持了體內(nèi)組織的自然代謝過程及生物合成過程，尤其是那些高代謝負(fù)荷的組織如神經(jīng)、肌肉和器官組織。
許多被廣義地劃分為線粒疾病病的疾病暗示了一種或多種嘧啶基核苷的缺乏。所有的嘧啶基核苷(除了乳清酸)都可以用尿苷為起始化合物來合成。因此，尿苷的缺乏會導(dǎo)致所有其他的嘧啶基核苷的缺乏，并會留下后遺癥。所以，僅補(bǔ)充尿苷(例如，施用三乙?；蜞奏ず塑盏?能改變許多的癥狀和疾病狀況。
本發(fā)明提供了通過施用一種或多種嘧啶基的核苷、它們的前體等來治療線粒體疾病的方法。
根據(jù)本發(fā)明，適于治療的生物體包括任何帶有嘧啶生物合成途徑的生物體，包括但不局限于哺乳動物如人、牛、羊、馬、貓、犬等。
本文所用的嘧啶基核苷及其前體包括如下通式I的化合物 其中R1為OH、NHCOCH3，或NH2，R2為H、CO2H或 其中X為具有選自H、C1-3烷基、OH、NH2和鹵素取代基的C1-C22烷基、C1-C22鏈烯基或C1-C22鏈炔基，，或者其中X為H。
R3、R4和R5獨(dú)立地是具有取代基的任意取代的C1-C22烷基羰基，所述取代基選自C1-3烷基、OH、NH2，鹵素和H，其中R3，R4，和R5中至少有一個不是H。
本發(fā)明實施中計劃使用的烷基羰基R基團(tuán)包括氨基酸的羰基衍生物(例如，當(dāng)氨基酸取代基位于烷基羰基的α碳上時)、一元羧酸、二元羧酸等等。在本發(fā)明的一個方面，計劃用于本發(fā)明實施中的二羧酸的取代基具有約3到22個碳原子。
本發(fā)明的實施中計劃用作取代基的氨基酸的羰基衍生物包括甘氨酸、L-型旋丙氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、酪氨酸、脯氨酸、羥脯氨酸、絲氨酸、蘇氨酸、胱氨酸、半胱氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、精氨酸、賴氨酸、組氨酸、肉毒堿、鳥氨酸等的羰衍生物。
通式I的典型化合物包括三乙?；蜞奏ず塑铡⑺囊阴；奏ず塑?、三乙?；榍逅狨ゼ捌漕愃莆锏?。在本發(fā)明中，優(yōu)選的嘧啶基核苷為三乙?；蜞奏ず塑?。
簡單地說，通式I表明了自然存在的D構(gòu)型的活性化合物，但本發(fā)明(除非特別說明)也包括了異構(gòu)體(例如顯示酮-烯醇互變異構(gòu)的化合物)、L構(gòu)型的化合物、和D構(gòu)型和L構(gòu)型化合物的混合物。優(yōu)選自然存在的D構(gòu)型的化合物。
本發(fā)明的化合物可以以可藥用鹽的形式存在，例如但不局限于堿金屬(如鈉、鉀)鹽、堿土金屬(如錳、鎂、鈣)鹽、銨鹽或四烷基銨鹽如NX’4+(其中X’為C1-4)。可藥用鹽保留了母體化合物中所希望的生物學(xué)活性，但沒有不希望的毒性的鹽類。
在本發(fā)明的另一個實施方案中，用于治療線粒體疾病的方法，以及緩解或根除線粒體疾病相關(guān)的癥狀的方法還包括施用一種或多種維生素和輔因子。根據(jù)本發(fā)明，計劃使用的維生素包括硫胺素(B1)、核黃素(B2)、煙酸(B3)、吡哆辛(B6)、葉酸、氰鈷銨(B12)、生物素、泛酸等。根據(jù)本發(fā)明計劃使用的輔因子包括輔酶Q、丙酮酸鈣等。
本發(fā)明方法適用于治療所有的線粒體疾病，特別是那些與嘧啶缺乏相關(guān)的線粒體疾病，尤其是那些與尿嘧啶核苷缺乏相關(guān)的線粒體疾病。適于用本發(fā)明方法治療的具體的線粒體疾病包括MELAS(伴有乳酸血癥和中風(fēng)樣發(fā)作的線粒體腦病)、MERRF(肌陣攣、癲癇和具有紅纖維破碎型(ragged red fibers)的肌病)、NARP/MILS(神經(jīng)源性肌肉無力、運(yùn)動失調(diào)、視網(wǎng)膜色素變性/母系遺傳性利氏綜合癥)、LHON(勒伯爾遺傳性視覺神經(jīng)病)“線粒體性失明”、KSS(克-塞綜合癥)、PMPS(皮爾遜骨髓胰腺綜合癥)、CPEO(慢性發(fā)展性外源性眼麻疲)、利氏綜合癥、阿爾伯氏綜合癥、多種線粒體脫氧核糖核酸缺失綜合癥、線粒體脫氧核糖核酸衰竭綜合癥、復(fù)合型I缺乏癥、復(fù)合型II(SDH)缺乏癥、復(fù)合型III缺乏癥、細(xì)胞色素C氧化酶(COX，復(fù)合型IV)缺乏癥、復(fù)合型V缺乏癥、腺嘌呤核苷酸轉(zhuǎn)位子(ANT)缺乏癥、丙酮酸脫氫酶(PDH)缺乏癥、乙基丙二酸酸尿伴乳酸血癥、3-甲基-戊烯二酸酸尿伴乳酸血癥、感染期漸退性(during infection)頑固性癲癇、感染期漸退性阿斯伯格綜合癥、感染期漸退性孤獨(dú)癥、注意力缺乏多動癥(ADHD)、感染期漸退性大腦麻椑、感染期漸退性朗誦困難、母系遺傳性血小板減少和白血病、MNGIE(線粒體肌病、周圍自主性神經(jīng)病變、胃腸功能失調(diào)和癲癇)、MARIAHS綜合癥(線粒體性共濟(jì)失調(diào)，復(fù)發(fā)性感染，失語，低尿酸血癥/脊髓發(fā)育不全(hypomyelation)，癲癇發(fā)作和二羧酸酸尿)、ND6肌張力障礙、感染期漸退性周期性嘔吐綜合癥、3-羥基-異丁酸血尿伴乳酸血癥、糖尿病伴乳酸血癥、尿苷反應(yīng)性神經(jīng)綜合癥(URNS)、家族性單側(cè)性紋狀體壞疽(FBSN)、氨基糖甘相關(guān)性耳聾、擴(kuò)張形心肌病、脾淋巴瘤、吳爾弗拉姆綜合癥、多線粒體DNA缺失綜合癥及腎小管性酸中毒/糖尿病/共濟(jì)失調(diào)綜合癥。
本發(fā)明的另外一個方面提供了治療患有線粒體疾病的哺乳動物(如人等)的方法，該疾病由以下情況(但不局限于)所引起創(chuàng)傷后腦損傷和大腦皮層昏迷，中風(fēng)(本發(fā)明方法對預(yù)防及防止病灶擴(kuò)散有效)、阿爾采木癡呆、雷維小體性癡呆、亨廷頓氏疾病、肌萎縮性脊髓側(cè)索硬化、帕金森氏病、肝腎綜合癥、急性肝衰-NASH(非灑精性肝衰)、糖尿病(尤其是II型)，抗癌轉(zhuǎn)移/未分化癌治療、特發(fā)性充血衰、房顫(非瓣膜性)、午非-帕金森-懷特綜合癥、特發(fā)性心傳導(dǎo)組滯，急性心肌梗塞病灶擴(kuò)散的預(yù)防、家族性偏頭痛、腸道激惹綜合癥、非Q-波心肌梗塞繼發(fā)性預(yù)防、先兆經(jīng)期綜合癥、肝腎腎衰竭綜合癥的預(yù)防、抗磷脂抗體綜合癥、子癇/先兆子癇、卵性不育癥、缺血性心臟病/心絞痛、夏德雷格和未分類的自主神經(jīng)功能障礙綜合癥。
在另一個實施方案中還提供了治療與藥物有關(guān)的副作用相關(guān)的線粒體疾病的方法。與線粒體疾病相關(guān)的藥劑類型包括反轉(zhuǎn)錄酶抑制劑、蛋白酶抑制劑、DHOD抑制劑等。具體的反轉(zhuǎn)錄酶抑制劑包括疊氮胸苷(AZT)、Stavudine(D4T)、Zalcitabine(ddC)、Didnosine(DDI)、Fluorodiodoarauracil(FIAU)等。具體的蛋白酶抑制劑包括RITONAVIRTM，INDINAVIRTM、SAQUINAVIRTM、NELFINAVIRTM等。具體的二氫乳清酸脫氫酶抑制劑(DHOD)包括LEFLUNOMIDETM，BREQUINARTM等。
由于線粒體疾病的某些癥狀與一種或多種的嘧啶缺乏有關(guān)，故本發(fā)明的另一個實施方案提供了用于緩解或根除一種或多種與線粒體疾病有關(guān)的癥狀的方法。與線粒體缺乏相關(guān)的癥狀包括腎小管性酸中毒(RTA)、視力損傷、癡呆、癲癇發(fā)作、心肌病、骨骼肌病、外周肌病、自主性肌病等。
根據(jù)線粒體疾病對特定的線粒體特異性生物合成途徑的可以影響將其分類。這樣，在本發(fā)明的另一個實施方案中提供了治療由線粒體生物合成途徑中的干擾或缺陷引起的線粒體疾病的方法。線粒體主要的生物合成途徑是用于嘧啶生物合成的途徑。由于本發(fā)明方法包括施用嘧啶、嘧啶類似物及其前體，本發(fā)明方法計劃使用的生物合成途徑包括用于包含尿苷、胸苷、胞苷等的嘧啶的生物合成途徑。嘧啶生物合成途徑中一些具體的缺陷包括那些與所關(guān)注的途徑中特定酶有關(guān)的缺陷。這些缺陷包括遺漏酶、缺失的酶表達(dá)、活性降低或失活的缺陷(如變異)酶等等。這些具體的酶包括二氫乳清酸脫氫酶(DHOH)、尿苷單磷酸合成酶(UMPS)等。
本發(fā)明還提供了藥用組合物，該藥用組合物包括含有根據(jù)通式I的嘧啶基核苷及其類似物等的單位劑量形式。
這里描述使用的活性成分可與藥理學(xué)適用的賦形劑一起配制，所選的這些賦形劑使得這些組合物適于經(jīng)口、經(jīng)直腸、腸道外(如靜脈內(nèi)、肌內(nèi)、動脈內(nèi)、腹膜內(nèi)等)或吸入、滲透泵、局部給藥、眼部等途徑給藥。
軟膏是一種半固體制劑，其由引入脂肪、臘或合成基體的活性成分組成。
適合的膏劑的例子包括但不局限于油包水和水包油乳液。油包水膏劑可利用合適的乳化劑配制，該乳化劑具有，但不限于與那些諸如十六烷基乙醇或十六烷基十八烷醇(cetostearyl)的脂肪醇以及乳化蠟相似的特性。水包油膏劑可利用乳化劑如cetomacrogol乳化蠟配制。，適合的性能包括能夠改變?nèi)橐旱恼扯群驮谳^大的PH值范圍內(nèi)的物理的和化學(xué)穩(wěn)定性的能力。而水溶性或可混合的膏劑基體可包含防腐體系，并且還可被緩沖至PH值維持在可接受的生理環(huán)境內(nèi)。
除了以上描述的局部給藥方法，還有許多系統(tǒng)地施用本發(fā)明化合物的方法。其中之一涉及對象吸入一種由活性化合物組成的可吸入的煙霧懸浮體。這種活性化合物將會經(jīng)肺吸收到血液中并以藥物有效量進(jìn)入系統(tǒng)循環(huán)。這種可吸入的顆?？梢詾橐后w或固體，其顆粒具有足夠小的粒度以在吸入時能通過口和喉?？傊?，認(rèn)為約1到10微米，但更優(yōu)選1到5微米的顆粒為可吸入的顆粒。
另外一種向治療對象施用活性化合物的方式包括以液體制劑的滴鼻劑形式或以患者可吸入顆粒的噴鼻劑形式施用液體/液體懸浮液。用于制備滴鼻劑或噴鼻劑的活性化合物的液體藥物組合物可以如下方式制備通過本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的技術(shù)將活性化合物與無菌如焦精游離水或無菌鹽水的適合載體混合來制備。
其它施用活性化合物的方式包括將包含通式I化合物的藥物組合物以固體、溶液、乳液、分散體、膠粒、脂質(zhì)體等形式口服給藥。其中所得的制劑包含本發(fā)明的活性化合物，該化合物與適于經(jīng)鼻、腸、腸道外給藥的有機(jī)或無機(jī)載體或賦形劑混合。例如，活性成分可和常用的無毒的、藥理和生理可接受的載體混合制成片劑、丸劑、膠囊、錠劑、糖錠、水性或油性懸浮體、可分散的粉劑或粒劑、栓劑、溶液、乳液、懸浮液、硬膠囊或軟膠囊、囊片(caplet)或糖漿或酏劑以及其它適于使用的形式?？墒褂玫妮d體包括阿拉伯膠、明膠、甘露醇、淀粉糊、三硅酸鎂、滑石粉、玉米淀粉、角蛋白、膠體二氧化硅、土豆淀粉、脲、中等鏈長度的甘油三酯、右旋糖酐和其它適于制備的、以固體、半固體、液體形式的載體?？梢允褂昧硗獾妮o劑，穩(wěn)定劑、增稠劑和著色劑。藥物制劑中包含有效量(如治療有效量)的本發(fā)明的活性化合物，以在施用中能產(chǎn)生預(yù)期的效果。
粉劑、溶液、懸浮液或片劑中含有包含在生理相容載體中的活性化合物，那些口服給藥體系領(lǐng)域的技術(shù)人員可以選擇使用常規(guī)的標(biāo)準(zhǔn)。例如這些制劑可包括一種或多種選自矯味劑(如薄荷、冬青油或櫻桃)、著色劑、防腐劑等試劑，以提供劑型美觀且美味的制劑。包含與無毒性的藥物可接受的賦形劑混合的活性成分的片劑可由已知的方法制備?？墒褂玫馁x形劑是，例如(1)惰性稀釋劑，如碳酸鈣、乳糖、磷酸鈣、磷酸鈉等；(2)制粒劑和崩解劑，如玉米淀粉、土豆淀粉、藻酸等；(3)粘合劑，如西黃蓍膠、玉米淀粉、明膠、阿拉伯膠等；和(4)潤滑劑，如硬脂酸鎂、硬脂酸、滑石粉等。片劑可不包衣，或用公知的技術(shù)包衣，以延緩在胃腸道的分解和吸收，從而延長其作用時間。例如，可使用延長作用時間的物質(zhì)如一硬脂酸甘油酯或二硬脂酸甘油酯。片劑也可采用在美國專利第4,256,108、4,160,425和4,265,874號(在此引入作為參考)中所描述的技術(shù)包衣，形成滲透性治療片劑以控制其釋放。
當(dāng)口服劑型為硬的明膠膠囊時，活性成分可與惰性固體稀釋劑如碳酸鈣、磷酸鈣、白陶土等混合。它們還可以軟的明膠膠囊形式，其中活性成分與水或油介質(zhì)如花生油、液態(tài)石蠟、橄欖油等混合。
另外向治療對象系統(tǒng)施用活性化合物的方式包括活性化合物的栓劑形式，以使治療有效量的化合物能夠進(jìn)入系統(tǒng)循環(huán)。
藥物組合物中包含的活性化合物(即通式I的嘧啶基核苷)的數(shù)量是在治療對象中緩解患者線粒體疾病的體征和癥狀的有效量，其為約0.5g/m2/天到約20g/m2/天，更優(yōu)選約2g/m2/天到10g/m2/天，在一個更優(yōu)選的實施方案中為約6g/m2/天。這里使用的單位m2表示表面積(SA)，其值由以下公式確定SA(m2)＝(高(cm))0.75×(重量(kg))0.425×71.84÷10000。
依據(jù)要給藥的活性化合物制劑的溶解度，緩解線粒體疾病的體征和癥狀的日劑量可分為一個或幾個單位劑量給藥。例如，對于三乙酰基尿嘧啶核苷每天的總劑量可在1到20g范圍內(nèi)，依據(jù)治療對象的年齡和狀態(tài)，可以高達(dá)每天五次的方案給藥或者根據(jù)急性加重的情況按需給藥。
根據(jù)本發(fā)明，以適當(dāng)?shù)娜談┝咳芜x施藥輔因子與維生素。計劃用于本發(fā)明方法施藥的日劑量列于表I中表I
正如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解的，實際上，以上劑量是通用，可由治療中心的專業(yè)人士根據(jù)個別患者的情況(需要考慮到患者的年齡、體重、身高、健康狀況等)做出改動。
通式I的化合物可按本領(lǐng)域人員所熟知的方法，并根據(jù)F.J.M.Rajabalee.Angew.Chem.Int.Ed.，vol.10，p.75(1971)所述的方法制備；有些是可商購的，如從PO Box 1458，St.Louis，MO63178的Sigma化學(xué)公司獲得。
通過參照下面非限制性的例子更詳細(xì)地描述本發(fā)明。
實施例實施例1-用三乙酰基尿嘧啶核苷治療線粒體疾病患者研究了四個患有線粒體性腎小管性酸中毒(RTA)的患者，線粒體性RTA經(jīng)常違反簡單的分類法如近端型(類型II)或遠(yuǎn)端型(類型I)小管性病變，因為患者總是鑲嵌并表達(dá)兩種導(dǎo)致高氯(非陽離子間隙)代謝型酸中毒的表型特征。
患者#I是2周歲的女孩，患有利氏綜合癥、乳酸血癥和復(fù)合I型缺乏癥，她需要200mEq/天的NaHCO3以補(bǔ)充腎小管丟失的堿，并維持高于20mEq/l的血清碳酸氫鹽濃度，蛋白尿1+，和明顯的具有羥基脯氨酸尿的氨基酸尿。
患者#2是3周歲的女孩，患有利氏綜合癥和復(fù)合IV(COX)缺乏癥，需要200mEq/天的NaHCO3。
患者#3是2周歲的男孩，患有利氏綜合癥、乳酸血癥、蛋白尿1+和丙酮酸脫氫酶(PDH)缺乏癥，需要210mEq/天的NaHCO3。
患者#4是11周歲的男孩，患有3-羥基異丁酸血癥、乳酸血癥和腦病，需要468mEq/天的NaHCO3。
方法治療前后觀察血和尿電解質(zhì)、肌酸、pH值、尿分析和靜脈血?dú)狻＿€要獲得定量的尿氨基酸和有機(jī)酸。三乙?；蜞奏ず塑罩委煹那叭爝€要繼續(xù)服用治療前口服碳酸氫鈉的劑量，然后以能接受的量按周減藥至血清碳酸氫鹽保持在20mEq/l以上。
治療患者接受三乙?；蜞奏ず塑占s2g/m2口服，3次/天(TID)。
結(jié)果患者#1在24小時的治療中RTA完全糾正，血清碳酸氫鹽保持在20mEq/l以上而無需再口服碳酸氫鹽，2星期內(nèi)她已完全消除了她的羥基脯氨酸尿。
患者#2尿中碳酸氫鹽的損耗開始為99Eq/l，治療前碳酸氫鹽排泄分?jǐn)?shù)(FEHCO3)為9.3％。經(jīng)過36小時的三乙酰基尿嘧啶核苷治療后，尿碳酸氫鹽損耗為不可測(＜5Eq/l)。經(jīng)過3星期的治療后，患者只需要治療前碳酸氫鹽劑量的25％以保持正常的血清碳酸氫鹽。
患者#3的尿碳酸氫鹽損耗為59Eq/l，治療前FEHCO3為10.0％。用36小時的三乙?；蜞奏ず塑罩委熀?，尿碳酸氫鹽損耗為不可測(＜5Eq/l)；經(jīng)過3周的治療后，患者只需要其原先所需碳酸氫鹽劑量的10.0％。
患者#4經(jīng)過1周的治療后，口服的碳酸氫鹽需要量減少了35％，目前正繼續(xù)治療。
結(jié)論用三乙?；蜞奏ず塑罩委熁加芯€粒體疾病的4名患者，結(jié)果四名患者線粒體疾病的腎小管性酸中毒全都被糾正，或顯著改善。
實施例2給患有MARIAHS綜合癥的治療對象施用三乙酰基尿嘧啶核苷的治療患者CMZ是一個患有線粒體性共濟(jì)失調(diào)、復(fù)發(fā)性感染、失語癥、低尿酸血癥/髓鞘發(fā)育不全和癲癇發(fā)作(MARIAHS綜合癥)的孩子，一歲后進(jìn)行治療。癥狀表現(xiàn)為一種原發(fā)性的二氫乳清酸脫氫酶缺乏，該缺乏為全程嘧啶合成中的限速步驟，會導(dǎo)致功能的性外源性尿苷的依賴。
治療患者3歲開始接受尿苷的治療，在4.5歲時，改用三乙?；蜞奏ず塑罩委煟驗槠涫悄蜍盏母孜盏男问?。
結(jié)果CMZ癥狀改善了很多。他的發(fā)作次數(shù)從兩月兩次減到兩月一次。動作和語言進(jìn)展顯著。目前正在學(xué)習(xí)字母、辨色、并且開始使用兩個單詞的句子。存在輕微的軀干共濟(jì)失調(diào)。使用20個月尿苷治療后的腦部MRI顯示白質(zhì)病變沒有進(jìn)展。盡管開始使用三乙?；蜞奏ず塑盏那笆靸?nèi)發(fā)現(xiàn)了另一次發(fā)作，但沒有任何生化、血液、或臨床的毒性出現(xiàn)。三乙?；蜞奏ず塑盏某跏加昧繛?.1g/kg/天，兩個月內(nèi)，用量增至0.2g/kg/天，患者出現(xiàn)語言表達(dá)、認(rèn)知能力迅速增強(qiáng)并且降低了其以前的共濟(jì)失調(diào)幅度。近來，她的用量增至0.3g/kg/d，并開始服用0.75g的丙酸鈣TID。
結(jié)論通過施用三乙?；蜞奏ず塑罩委烳ARIAHS綜合癥，使患者身體狀況明顯改善，癥狀顯著減輕。
實施例3-通過向患有多種癥狀和家族性線粒體疾病的治療對象施用三乙酰基尿嘧啶核苷進(jìn)行的治療患者KL是位成人，在診斷她的兒子患有線粒體疾病導(dǎo)致的中風(fēng)樣發(fā)作、共濟(jì)失調(diào)和腦病后首次引起調(diào)查者的注意。在施用三乙?；蜞奏ず塑罩埃琄L患有復(fù)發(fā)性腎盂腎炎、感染性中性粒細(xì)胞減少、半身不遂/失語性偏頭痛、癲癇大發(fā)作、大腸和膀胱需要每日四次導(dǎo)管插入術(shù)、膽汁協(xié)同失調(diào)、吞咽困難及飯后咳嗽、外周性自發(fā)性多神經(jīng)病、痛覺異常、心臟傳導(dǎo)紊亂伴室性心動過速(SVT)及快慢綜合癥、嚴(yán)重的體位性低血壓、端坐呼吸且不能不停歇地爬樓梯的功能障礙以及陣發(fā)性感覺中樞模糊所至認(rèn)知力低下，從幾小時到幾天的記憶力障礙。
治療KL以劑量為0.05/g/kg/d的三乙?；蜞奏ず塑臻_始治療結(jié)果從開始接受三乙?；蜞奏ず塑罩委煟琄L沒有出現(xiàn)過癲癇發(fā)作或偏頭痛。她的痛覺異常消失了，盡管還存在一些麻木感。她能夠在大多數(shù)時間自主排空，每星期只需1-2次口服瀉藥(I&O cath)。膽汁協(xié)同失調(diào)也消失了。6星期的三乙?；蜞奏ず塑罩委熀?，她能夠走足足一英里，這在過去的兩年里由于功能障礙她一直沒能做到。快慢綜合癥還存在。她腕部戴了一只鍛煉用數(shù)字脈博表，脈博表設(shè)定在脈博低于50和高于140bpm時表會發(fā)出警告?，F(xiàn)在僅在她爬山或爬樓梯時快表報警，而以前在她僅僅站起時就會報警。慢表在一周2-3個晚上的睡覺時發(fā)生低至40次的警告。KL的感覺中樞不再模糊，據(jù)她本人自己說，她的記憶力是五年中最好的。沒發(fā)現(xiàn)任何生化或血液學(xué)的毒性。
在開始施用三乙?；蜞奏ず塑罩委煹那?0個星期，KL的月經(jīng)周期從4星期縮短到2星期，而且它的周期性的乳房疾病輕微地出現(xiàn)。月經(jīng)內(nèi)的雌二醇、孕酮、FSH和LH濃度呈現(xiàn)出持續(xù)的黃體相。她沒有貧血。她的血紅蛋白(Hgb)持續(xù)穩(wěn)定在13g/l。十周后，她的月經(jīng)周期恢復(fù)正常，三乙?；蜞奏ず塑占捌渌幬锏淖⑸鋭┝繘]有任何改變。目前她正在接受每天三次的0.1g/kg/d的三乙?；蜞奏ず塑蘸?.75g/kg/d的丙酮酸鈣的治療。
實施例4-向患有多種線粒體缺失綜合癥的治療對象施用三乙?；蜞奏ず塑盏闹委熁颊逽F是位11歲男孩，四歲以后就患有頑固性麻風(fēng)病。作為五年級的學(xué)生，他幾乎不能打棒球。由此發(fā)現(xiàn)他患有似乎是多線粒體DNA缺失綜合癥。這種疾病產(chǎn)生出多個缺失的線粒體DNA片段，并能導(dǎo)致一系列的癥狀。SK開始惡化，后因惡化的癲癇受過兩次重癥監(jiān)護(hù)，在接下來的4個月里，在使用抗驚厥的藥物過程中有過7次變化。每天夜里他都會出現(xiàn)8-10次癲癇大發(fā)作，發(fā)作大多數(shù)在清晨停止。他還會出現(xiàn)不自覺的上唇抽動。
治療最初一星期對患者施用0.05g/kg/d劑量的三乙?；蜞奏ず塑?，接下來的一星期改為0.16g/kg/d，然后改為0.24g/kg/d。
結(jié)果在前三天他的上唇自動性抽動的緊急情況中他的癲癇發(fā)作和上唇的不自愿抽動完全停止。因為他的痛痙寧用量為低劑量(開始使用三乙酰基尿嘧啶核苷治療前后均為4ug/ml)，為了達(dá)到8-12ug/ml的治療濃度增加了痛痙寧的用量，并且三乙?；蜞奏ず塑盏挠昧吭鲋?.16g/kg/d。三星期后，三乙?；蜞奏ず塑盏牧吭鲋?.24g/kg/d，并添加0.5g的丙酮酸鈣每天三次。這些將會導(dǎo)致他的夜間癲癇的發(fā)作暫時增加，三天后，發(fā)作停止。幾星期后，SF可重新回到學(xué)校并且又能打棒球。
實施例5向患利氏綜合癥的治療對象施用三乙酰基尿嘧啶核苷患者CS是一個2歲女孩，患有利氏綜合癥、乳酸血癥和腎小管性酸中毒，并且在一次選擇性經(jīng)皮胃造口術(shù)(PEG)麻醉后，患上高血壓危象及急性水腫。由于她的碳酸氫鹽的日需要量特別大(25Eg/kg/d)，不能滿足需要，所以需要胃管輸入碳酸氫鹽。她患上了PEG手術(shù)并發(fā)癥和脊束、中腦、丘腦的利氏損傷。PEG術(shù)后，她昏迷了三天。
治療CS接受了三乙?；蜞奏ず塑盏木o急治療結(jié)果開始使用三乙酰基尿嘧啶核苷的12小時內(nèi)患者的腎小管性酸中毒完全消除了。她不需再補(bǔ)充碳酸氫鹽，施用三乙?；蜞奏ず塑罩委煹膬蓚€小時內(nèi)，她的氨基酸尿得到了改善，血漿氨基酸回到了正常范圍，同時接受了連續(xù)的腸道外營養(yǎng)。盡管有一些良好的生化反應(yīng)，但她再也沒有從昏迷中蘇醒過來，四星期后死于晚期疾病。
盡管已參照了某些優(yōu)選實施方案詳細(xì)描述本發(fā)明，應(yīng)當(dāng)理解修改和變化都落入本發(fā)明所描述的和權(quán)利要求所保護(hù)的精神和范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種治療線粒體疾病的方法，包括向已患有或有患該病風(fēng)險的治療對象施用有效量的通式I化合物，從而治療該疾病 其中R1為OH、NHCOCH3或NH2，R2為H、CO2H或 其中X為具有選自H、C1-3烷基、OH、NH2和鹵素取代基的C1-C22烷基、C1-C22鏈烯基或C1-C22鏈炔基，或者其中X是H，R3、R4和R5獨(dú)立地是具有取代基的任選取代的C1-C22烷基羰基，所述取代基選自C1-3烷基、OH、NH2，鹵素和H，其中R3，R4，和R5中至少有一個不是H。
2.一種治療線粒體疾病的方法，包括向已患有或有患該病風(fēng)險的治療對象施用有效劑量的2’，3’，5’-三-O-乙?；?1-β-D-尿苷。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述任選取代的烷基羰基沒有支鏈并具有5至22的碳原子。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所術(shù)烷基羰基是選自甘氨酸、左旋丙氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、酪氨酸、脯氨酸、羥脯氨酸、絲氨酸、蘇氨酸、胱氨酸、半胱氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、精氨酸、賴氨酸、組氨酸、肉毒堿和鳥氨酸的氨基酸的羰基衍生物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述烷基羰基是具有約3到22碳原子的二羧酸的羰基衍生物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述線粒體疾病包括線粒體或核DNA中的變異。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述線粒體疾病選自以下疾病亨廷頓氏疾病、肌萎縮性側(cè)索硬化、MELAS(伴乳酸血癥和中風(fēng)樣發(fā)作的線粒體腦病)、MERRF(肌陣攣、癲癇和具有破碎紅纖維的肌病)、NARP/MILS(神經(jīng)源性肌肉無力、運(yùn)動失調(diào)、視網(wǎng)膜色素病變/母系遺傳性利氏綜合癥)、LHON(勒伯爾遺傳性視覺神經(jīng)病)“線粒體性失明”、KSS(克-塞綜合癥)、PMPS(皮爾遜骨髓胰腺綜合癥)、CPEO(慢性進(jìn)行性外源性眼麻疲)、利氏綜合癥、阿爾伯氏綜合癥、多種線粒體脫氧核糖核酸缺失綜合癥、線粒體脫氧核糖核酸衰竭綜合癥、復(fù)合型I缺乏癥、復(fù)合型II(SDH)缺乏癥、復(fù)合型III缺乏癥、細(xì)胞色素C氧化酶(COX，復(fù)合型IV)缺乏癥、復(fù)合型V缺乏癥、腺嘌呤核苷酸轉(zhuǎn)位子(ANT)缺乏癥、丙酮酸脫氫酶(PDH)缺乏癥、乙基丙二酸酸尿伴乳酸血癥、3-甲基-戊烯二酸酸尿伴乳酸血癥、感染期漸退性頑固性癲癇、感染期漸退性阿斯伯格綜合癥、感染期漸退性孤獨(dú)癥、注意力缺乏多動癥(ADHD)、感染期漸退性大腦麻椑、感染期漸退性朗誦困難、母系遺傳性血小板減少和白血病、MNGIE(線粒體肌病、周圍自主性神經(jīng)病變、胃腸功能失調(diào)和癲癇)、MARIAHS綜合癥(線粒體性共濟(jì)失調(diào)，復(fù)發(fā)性感染，失語，低尿酸血癥/脊髓發(fā)育不全，癲癇發(fā)作和二羧酸酸尿)、ND6肌張力障礙、感染期漸退性周期性嘔吐綜合癥、3-羥基-異丁酸血尿伴乳酸血癥、糖尿病伴乳酸血癥、尿苷反應(yīng)性神經(jīng)綜合癥(URNS)、家族性單側(cè)性紋狀體壞疽(FBSN)、氨基糖甘相關(guān)性耳聾、擴(kuò)張形心肌病、脾淋巴瘤、吳爾弗拉姆綜合癥、多線粒體DNA缺失綜合癥及腎小管性酸中毒/糖尿病/共濟(jì)失調(diào)綜合癥。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述線粒體疾病是心磷脂的缺乏。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述線粒體疾病包括嘧啶合成途徑中的缺陷。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述嘧啶合成途徑中的缺陷是尿苷合成途徑。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述缺陷包括在嘧啶合成途徑中降低的酶表達(dá)和/或活性。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述酶選自二氫乳清酸脫氫酶(DHOH)和尿苷單磷酸合成酶(UMPS)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述線粒體疾病導(dǎo)致低于正常值的尿苷水平。
14.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述線粒體疾病是施用藥劑前或與施用藥劑的同時發(fā)生的結(jié)果。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述藥劑為反轉(zhuǎn)錄酶抑制劑、蛋白酶抑制劑或DHOD抑制劑。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述反轉(zhuǎn)錄酶抑制劑為疊氮胸苷(AZT)、Stavudine(D4T)、Zalcitabine(ddC)、Didanosine(DDI)、Fluoroiodoarauracil(FIAU)等。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述蛋白酶抑制劑為Ritonavir、Indinavir、Saquinavir或Nelfiavir。
18根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述DHOD抑制劑為Leflunomide或Brequinar。
19.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，還包括施用一種或多種輔因子、維生素、或者兩種或多種的混合物。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述輔因子為輔酶Q或丙酸鈣之一或其兩者。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述維生素選自硫胺素(B1)、核黃素(B2)、煙酸(B3)、吡哆辛(B6)、葉酸、氰鈷銨(B12)、生物素和泛酸。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中以日劑量約0.5-20g/m2施用所述通式I的化合物。
23.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中以日劑量約2-10g/m2施用所述通式I的化合物。
24.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中以日劑量約6g/m2施用所述通式I的化合物。
25.一種緩解或根除與線粒體疾病相關(guān)的一種或多種癥狀的方法，包括向需要治療的治療對象施用有效量的通式I化合物，以治療該疾病 其中R1為OH、NHCOCH3或NH2，R2為H、CO2H或 其中X為具有選自H、C1-3烷基、OH、NH2和鹵素的取代基的C1-C22烷基、C1-C22鏈烯基或C1-C22鏈炔基，或者其中X是H，R3、R4和R5獨(dú)立地是具有取代基的任意取代的C1-C22烷基羰基，所述取代基選自C1-3烷基、OH、NH2，鹵素和H，其中R3，R4，和R5中至少有一個不是H。
26.一種緩解或根除與線粒體疾病相關(guān)的一種或多種癥狀的方法，包括向已患有或有患該病風(fēng)險的治療對象施用有效量的三乙?；蜞奏ず塑?。
27.根據(jù)權(quán)利要求25和26所述的方法，其中癥狀為腎小管酸性中毒(RTA)、視力損傷、癡呆、癲癇發(fā)作、心肌病、骨骼肌病、外周肌病或自主性肌病。
全文摘要
本發(fā)明提供了治療線粒體疾病的方法。本發(fā)明方法包括施用嘧啶基核苷如三乙?；蜞奏ず塑盏?。本發(fā)明還提供了緩解或根除與線粒體疾病相關(guān)的癥狀的方法。特別適于本發(fā)明的治療方法的線粒體疾病包括由一或多種嘧啶的缺乏所致的線粒體疾病。
文檔編號A61K31/00GK1341024SQ00804103
公開日2002年3月20日 申請日期2000年2月23日 優(yōu)先權(quán)日1999年2月23日
發(fā)明者R·K·納維奧 申請人:加利福尼亞大學(xué)董事會