用于由氧化應(yīng)激和/或氧化還原失衡產(chǎn)生的病理狀態(tài)的全身治療的組合物的制作方法
【專利說明】用于由氧化應(yīng)激和/或氧化還原失衡產(chǎn)生的病理狀態(tài)的全身治療的組合物
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
本申請要求2013年I月28號提交的美國申請系列號13/751，429的部分繼續(xù)申請的權(quán)益，所述美國申請系列號13/751，429是2009年8月18號提交的美國申請系列號12/543，407的部分繼續(xù)申請，所述美國申請系列號12/543，407是2009年3月16號提交的美國申請系列號12/405，165的部分繼續(xù)申請，所述美國申請系列號12/405，165是2003年6月18號提交的美國申請系列號10/463,765的一部分，所述美國申請系列號10/463,765要求2002年6月19號提交的美國臨時申請系列號60/389,491的權(quán)益。這些申請經(jīng)此引用以其全文并入本文。
[0002]發(fā)明背景
本發(fā)明涉及用于治療由氧化應(yīng)激介導(dǎo)的癥狀、綜合征、病理狀態(tài)和疾病相關(guān)的問題的新穎的組合物和治療由氧化應(yīng)激介導(dǎo)的癥狀、綜合征、病理狀態(tài)和疾病相關(guān)的問題的方法。這些病癥包括癌癥、AIDS、糖尿病、心血管疾病、唐氏綜合征、慢性炎性疾病、神經(jīng)變性疾病、繼發(fā)于HIV-1感染的惡病質(zhì)、繼發(fā)于癌癥和AIDS相關(guān)性綜合征(ARC)的惡病質(zhì)、和高膽固醇血癥。還包括具有腸載體(enteric carrier)的活性成分的新穎的制劑。
[0003]已發(fā)現(xiàn)無機(jī)硫代硫酸鹽和亞硫酸鹽在藥理學(xué)中和/或在最終劑型的制劑中作為防腐劑、抗氧化劑、或生物殺滅劑的廣泛用途。因此，發(fā)現(xiàn)硫代硫酸鹽在氰化物中毒、過敏病癥和由在人中的金、砷、汞或鉍制劑引起的藥物致敏的治療中、及在獸醫(yī)學(xué)中作為氰化物解毒藥、作為“一般解毒劑”及還在胃氣脹中，和外用地在癬或獸疥癬的治療中的應(yīng)用。據(jù)稱注射硫代硫酸鈉和L-半胱氨酸或其鈉鹽的水溶液通常有效對抗“細(xì)菌和病毒”。授予Renoux等人的美國專利N0.4，148，885公開了硫代硫酸鈉和焦亞硫酸鈉作為免疫刺激劑的用途，但是嚴(yán)格地在“用于刺激活的有機(jī)體免疫力的方法”的情況下，盡管僅提到了小鼠且僅采用了皮下施用。
[0004]亞硫酸鹽也顯示一些對抗造成某些寄生蟲病癥和感染病癥的藥劑的藥理學(xué)活性。另外德國專利DE3419686公開了亞硫酸鹽或亞硫酸氫鹽溶液用于治療關(guān)節(jié)炎或癲癇。W08402527聲稱對于添加亞硫酸鹽、酸式亞硫酸鹽、焦亞硫酸鹽和/或連二亞硫酸鹽的阿霉素和道諾霉素增加的抗腫瘤活性。授予Kaplan的美國專利N0.5，045，316聲稱離子銀化合物、硫代硫酸鹽或亞硫酸鹽，和任選地砸的組合物可用于治療惡性腫瘤、動脈粥樣硬化和老人的精神綜合征。但是，應(yīng)清楚在現(xiàn)有技術(shù)中沒有聲稱當(dāng)向有需要的哺乳動物輸送時，硫代硫酸鹽或亞硫酸鹽通過它們自身或以彼此一起的混合物和/或與硫化物化合物、硫代亞硫酸鹽(th1nite)化合物、或連多硫酸鹽(th1nate)化合物的混合物如在此公開般起作用。
[0005]應(yīng)當(dāng)意識到當(dāng)在胃中釋放時，硫代硫酸鹽和亞硫酸鹽二者均快速分解，以致于口服含有亞硫酸鹽或硫代硫酸鹽的水溶液、片劑或膠囊不能用于將它們向哺乳動物的腸輸送，除非使用腸溶衣、腸載體或其它點(diǎn)對點(diǎn)輸送系統(tǒng)。對于連二亞硫酸鹽適用完全相同的考慮，其已與阿霉素和道諾霉素組合使用(見上)。另一方面，據(jù)本申請人所盡知，當(dāng)向哺乳動物輸送時，硫化物化合物和硫代硫酸鹽化合物既未被聲稱如在此公開般起作用，也未被假設(shè)能夠起到此類作用。
[0006]無意受限于任何特別的假說或理論，將對于癌癥、AIDS、心血管疾病、糖尿病、唐氏綜合征、慢性炎性疾病和神經(jīng)變性失調(diào)的病因?qū)W的現(xiàn)時思考進(jìn)行綜述，試圖理解在此公開的治療方法的令人驚喜的成功的基礎(chǔ)。因?yàn)橛杀旧暾埲税l(fā)現(xiàn)為藥理學(xué)活性的各種含硫物質(zhì)都具有還原性，將特別關(guān)注兩組性質(zhì)之間存在關(guān)聯(lián)的可能性及特別關(guān)注與細(xì)胞中的氧化-還原過程有關(guān)的研究，特別是若其集中在氧化應(yīng)激或其病理表現(xiàn)上。
[0007]在健康的人組織中存在細(xì)胞增殖和細(xì)胞死亡之間的微妙的平衡(delicatebalance)，在早熟細(xì)胞丟失的情況中，當(dāng)所述平衡被破壞時可導(dǎo)致變性疾病(糖尿病及其血管并發(fā)癥、貧血、關(guān)節(jié)炎、帕金森病、阿爾茨海默病、肌萎縮側(cè)索硬化(ALS)、亨廷頓病、肌營養(yǎng)不良、強(qiáng)直性肌營養(yǎng)不良、慢性疲勞綜合征、弗里德賴系共濟(jì)失調(diào)、晶狀體渾濁(ocularlens opacificat1n)、腎病、肝壞死、皮炎、肺免疫缺陷、肝性腦病、黃斑變性、年齡相關(guān)的記憶力衰退、克羅伊茨費(fèi)爾特-雅各布病、中風(fēng)、癲癇、周圍神經(jīng)病、視神經(jīng)病、解剖神經(jīng)病(anatomic neuropathy)、神經(jīng)源性腸病、感音神經(jīng)性聾、神經(jīng)源性膀胱功能障礙、偏頭痛、腎小管性酸中毒、擴(kuò)張型心肌病、肝衰竭、高乳酸血癥、砷中毒、硅沉著病、醋氨酚中毒、石棉沉著病、哮喘、風(fēng)濕性多關(guān)節(jié)炎、成人型呼吸窘迫綜合征)。類似地，在細(xì)胞過度聚集的情況下，該平衡的破壞可導(dǎo)致過度增殖病(癌癥、AIDS、I型單純皰疹病毒感染、巨細(xì)胞病毒誘導(dǎo)的血管病理學(xué)狀態(tài)(vascular pathology)、動脈硬化、ARC、肝炎、錐蟲病、血管再狹窄、銀肩病、腎小球腎炎、移植物排斥等)。必須指出線粒體功能對于該平衡是至關(guān)重要的，因?yàn)榫€粒體調(diào)節(jié)凋亡一以受控且及時的方式進(jìn)行細(xì)胞消除的生理機(jī)制。
[0008]哺乳動物的防御機(jī)制(由非吞噬細(xì)胞的淋巴細(xì)胞、吞噬多形核白細(xì)胞及貪婪吞噬單核細(xì)胞/巨噬細(xì)胞介導(dǎo)的體液/細(xì)胞免疫)消除異物例如微生物(細(xì)菌、立克次氏體、病毒、真菌、原生動物或后生動物)和異常細(xì)胞，包括能夠通過過度增殖變成癌性腫瘤例如癌、肉瘤、肌瘤或淋巴瘤的新生細(xì)胞。
[0009]癌性腫瘤和血液惡性腫瘤常常是致命的。在人中，它們包括，其中，前列腺癌、結(jié)腸癌、乳房癌、肺癌、腎癌、肝癌、中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CNS)的淋巴瘤、白血病、胰腺癌、胃癌、食管癌、卵巢癌、子宮癌、睪丸癌和皮膚癌。大多數(shù)人和動物的癌癥涉及上皮來源的細(xì)胞，其惡性轉(zhuǎn)化引起癌，即上皮細(xì)胞來源的腫瘤。
[0010]健康哺乳動物中的細(xì)胞增殖和細(xì)胞死亡之間的平衡關(guān)鍵取決于完整的免疫系統(tǒng)和精細(xì)協(xié)調(diào)的抗氧化劑和氧化劑之間的全身平衡二者，所述全身平衡將在下文被指定為“氧化還原穩(wěn)態(tài)”。另外，氧化還原穩(wěn)態(tài)對于免疫系統(tǒng)的組分充分起作用是必要的。
[0011]在哺乳動物胞內(nèi)將分子氧(二氧)的逐步還原(stepwise reduct1n)成水是細(xì)胞所需的ATP源，為其多種活動提供動力。但是，在該過程期間形成的部分還原的中間產(chǎn)物(超氧化物自由基陰離子、過氧化氫、氫過氧自由基和羥自由基)是高度反應(yīng)性的，且它們的泄漏可能成為對于生物分子和復(fù)雜細(xì)胞結(jié)構(gòu)例如膜和線粒體的炎癥、氧中毒、氧化應(yīng)激、和/或氧化損傷的原因；這些部分還原的種類共同被稱為“反應(yīng)性氧中間產(chǎn)物”(ROI)。另夕卜，一些屬于免疫系統(tǒng)的細(xì)胞產(chǎn)生次氯酸或ROI ( “呼吸爆發(fā)”)以將它們用作對抗異物的武器。外源物(包括藥物)的解毒，還有源自上皮細(xì)胞中的多不飽和脂肪酸的前列腺素、血栓烷和白三烯的酶催合成是ROI的另一普通來源。
[0012]在過去十年期間，已變得明顯的是ROI在信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中起到了極其重要的直接作用。涉及信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的大多數(shù)ROI的來源似乎起初產(chǎn)生超氧化物，所述超氧化物的歧化作用隨后產(chǎn)生過氧化氫。正如由Powis等人所指出的(“氧化還原信號傳導(dǎo)和細(xì)胞生長和死亡的控制，，(〃Redox signaling and the control of cell growth and death")，in HelmutSies (編輯)“疾病機(jī)理和治療中的抗氧化劑”("Ant1xidants in disease mechanismsand therapy, 〃)Academic Press, 1997)，胞內(nèi)氧化還原信號傳導(dǎo)是胞內(nèi)氧化還原狀態(tài)受控改變的結(jié)果。該信號傳導(dǎo)可調(diào)節(jié)細(xì)胞周期，包括控制DNA合成、酶活化和基因表達(dá)。所述氧化還原信號傳導(dǎo)通過改變關(guān)鍵蛋白的構(gòu)象運(yùn)行，所述蛋白的構(gòu)象改變通過改變這些蛋白中的半胱氨酸殘基的氧化態(tài)進(jìn)行。這些構(gòu)象的改變影響所述蛋白的生物學(xué)功能。這些構(gòu)象敏感的蛋白直接影響細(xì)胞生長和分化，還有細(xì)胞的凋亡。
[0013]1994年和2000年之間報道的各種各樣的實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明氧化還原狀態(tài)/ROI在細(xì)胞的信號傳導(dǎo)系統(tǒng)和哺乳動物健康中的重要性。金屬硫蛋白-1II (MT-1II)是腦特異性金屬硫蛋白，其在阿爾茨海默病(AD)和其它變性疾病患者的腦部顯著減少。氧化應(yīng)激似乎是調(diào)節(jié)MT-1II mRNA (信使核糖核酸)表達(dá)的主要因素之一。肺表面活性物質(zhì)，一種磷脂和表面活性物質(zhì)蛋白(SP-A和SP-B)的混合物，減小空氣-液體界面處的表面張力并保護(hù)肺的大片上皮細(xì)胞表面免于感染性生物之害。細(xì)胞氧化劑減少表面活性物質(zhì)蛋白表達(dá)?？寡趸瘎┮矞p少在結(jié)腸直腸癌中的環(huán)氧化酶-2表達(dá)、前列腺素產(chǎn)生和增殖。
[0014]mdr-1型轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白在腫瘤細(xì)胞中的超量表達(dá)引起多藥抗性。通過反應(yīng)性氧種類胞內(nèi)水平升高的mdr-1 mRNA和功能性活性mdrl-P型-糖蛋白誘導(dǎo)和通過抗氧化劑的內(nèi)在mdr-1 mRNA和P-糖蛋白超量表達(dá)阻抑支持了 mdr_lb P-糖蛋白的表達(dá)是以氧化還原敏感的方式來調(diào)節(jié)的結(jié)論。
[0015]氧化應(yīng)激影響各種調(diào)節(jié)基因在兔晶體狀上皮細(xì)胞中的表達(dá)，其可能影響細(xì)胞增殖、分化和存活力，并因此影響正常的細(xì)胞功能。
[0016]在培養(yǎng)角化細(xì)胞中，丁羥甲苯過氧化物(ΒΗΤ00Η)刺激鳥氨酸脫羧酶(ODC)酶活性時間依賴性的增加，伴隨ODC mRNA(指導(dǎo)ODC合成的mRNA)的誘導(dǎo)，表明ODC通過ΒΗΤ00Η的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)。胞內(nèi)谷胱甘肽的缺失引起5倍增強(qiáng)的角化細(xì)胞對于ΒΗΤ00Η的敏感性并因此引起腫瘤促進(jìn)。
[0017]通過改變一氧化氮(NO)的生物利用度，ROI也可間接用作信號轉(zhuǎn)導(dǎo)物。因此，炎性細(xì)胞因子例如腫瘤壞死因子-α (TNF-α)和白細(xì)胞介素(IL)誘導(dǎo)NO(—氧化氮)超量產(chǎn)生。NO是由各種各樣的哺乳動物細(xì)胞包括神經(jīng)元、平滑肌細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、嗜中性粒細(xì)胞和血小板內(nèi)源合成的信使。實(shí)際上ROI和NO之間存在交叉對話(cross-talk)，因?yàn)楹笳邔τ谟蓭€基(th1lic)氧化還原狀態(tài)調(diào)節(jié)的信號傳導(dǎo)通道的作用是有影響的。
[0018]但是，若超氧化物和NO與強(qiáng)大的非自由基氧化劑相互作用，則容易形成過氧亞硝酸鹽(PN)。PN能夠氧化許多生物分子和復(fù)雜細(xì)胞結(jié)構(gòu)包括酶例如過氧化氫酶和谷氨酰胺合成酶、含有酪氨酸殘基的蛋白、DNA、腦線粒體和膜脂質(zhì)例如突觸小體膜。
[0019]NO本身已牽涉到各種各樣的神經(jīng)變性失調(diào)中，且其為對神經(jīng)元的興奮性神經(jīng)毒性損傷和低氧后損傷中的介體。DNA鏈斷裂由NO和兒茶酚胺協(xié)同誘導(dǎo)。
[0020]大多數(shù)活的有機(jī)體已包括整合良好的抗氧化劑防御機(jī)制，其包括抗氧化酶例如過氧化氫酶、超氧化物歧化酶、谷胱甘肽過氧化物酶、醌還原酶、心肌黃酶及血漿銅藍(lán)蛋白，和低分子量抗氧化劑(LMffAO)例如丙酮酸、谷胱甘肽(GSH)、二氫硫辛酸(DHLA)、β-胡蘿卜素、維生素C、維生素E及硫氧還蛋白(TRX，一種普遍存在的、相對小的、二巰基(dith1lic)、氫載體蛋白)。
[0021]盡管抗氧化維生素和β -胡蘿卜素必需通過食物攝取(如以水果和蔬菜)來供給，巰基三肽谷胱甘肽和DHLA 二者還有丙酮酸均為內(nèi)源抗氧化劑。
[0022]丙酮酸為正常的組織代謝物，可能是無毒的且其作為“過氧化物清除劑”的高效率經(jīng)充分記錄；此外，在清除過氧化氫或有機(jī)過氧化物之后，它轉(zhuǎn)化成醋酸，其表示它本質(zhì)上不能充當(dāng)促氧化劑。盡管具有這些屬性，丙酮酸作為內(nèi)源抗氧化劑的作用還是被廣泛低估:它可能是對于血清的“氧化還原緩沖”能力的重要卻被低估的貢獻(xiàn)者。
[0023]谷胱甘肽(L-γ-谷氨酰-L-半胱氨酰甘氨酸)是普遍存在的胞內(nèi)硫醇，其存在于幾乎所有的哺乳動物組織中的；肝臟具有非常高的GSH的胞內(nèi)水平。
[0024]除了通過增強(qiáng)還原環(huán)境來維持細(xì)胞完整性外，GSH具有多重功能，包括外源物的解毒；通過其作為輔酶的作用合成蛋白、核酸、白三烯、前列腺素和血栓烷；及防止其它抗氧化劑變成促氧化劑。
[0025]GSH通過用作氧中心和氮中心自由基(反應(yīng)性氮中間產(chǎn)物，RNI) 二者的杰出的清除劑及通過易于將非自由基氧化劑(ΡΝ，過氧化物、氫過氧化物)轉(zhuǎn)化成無害化合物來增強(qiáng)還原胞內(nèi)環(huán)境。在用作輔酶或或清除ROI或PN之后，GSH被氧化成GSSG (谷胱甘肽二硫化物)，從GSSG酶促再生GSH。GSH的氧化還原系統(tǒng)由第一和第二抗氧化劑構(gòu)成，包括谷胱甘肽過氧化物酶、谷胱甘肽還原酶、谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶和葡萄糖-6-磷酸脫氫酶。
[0026]GSH在其中起作用的氧化還原反應(yīng)包括蛋白質(zhì)折疊、核糖核苷酸至脫氧核糖核苷酸的轉(zhuǎn)化及維生素C和E的還原池(reduced pools)的維持；GSH也可與含有氧化半胱氨酸(即胱氨酸)殘基的蛋白經(jīng)歷可逆硫醇-二硫化物互變。
[0027]盡管在組織和紅細(xì)胞中(CA 131:156247v)，GSH是最重要的“氧化還原緩沖劑，”在血漿中該功能已分配給白蛋白，雖然申請人相信丙酮酸在兩個環(huán)境中也是關(guān)鍵的抗氧化劑。
[0028]如上所述，DHLA和硫氧還蛋白發(fā)揮補(bǔ)充GSH的那些作用的作用；它們的氧化形式也可通過酶作用容易地被還原。維生素C和E，其可易于并也可逆地用作氫供體，還有助于維持胞內(nèi)氧化-還原平衡(氧化還原穩(wěn)態(tài))。
[0029]通過以一致且通常協(xié)同的方式起作用，氧化還原介體GSH、DHLA、TRX、維生素C、維生素E和抗氧化酶幫助維持還原胞內(nèi)環(huán)境。該還原環(huán)境發(fā)揮各種各樣的重要的細(xì)胞功能。首先，它幫助保持生物活性的醌在還原態(tài)。例如，強(qiáng)心泛醌和維生素K被維持在它們的還原態(tài)(二氫泛醌/氫醌)，以使芳基化DNA的可能性和在厭氧或需氧條件下產(chǎn)生ROI的可能性最小化。它還保持兒茶酚胺(腎上腺素、多巴胺等)在還原(氫醌)狀態(tài)，預(yù)防它們不可逆氧化為腎上腺素紅類型的醌亞胺。還原胞內(nèi)環(huán)境也防止血管活性的5-羥色胺被氧化成反應(yīng)性醌亞胺。
[0030]還原胞內(nèi)環(huán)境防止心臟二氫硫辛酰胺脫氫酶和其它氧化劑敏感性酶例如谷氨酰胺合成酶的失活。所述還原環(huán)境減弱由酚半抗原的氧化激活作用誘導(dǎo)的超敏性應(yīng)答，并保存血腦屏障、腸上皮和心內(nèi)皮的功能完整性。它還幫助保存細(xì)胞骨架完整性。所述還原環(huán)境保護(hù)突觸小體膜免于氧化，并防止海馬神經(jīng)元死亡。它對于吞噬細(xì)胞同樣是重要的，因其支持它們的隨機(jī)迀移、趨化性、攝食和超氧化物產(chǎn)生。
[0031]特別重要的是還原環(huán)境在保存線粒體的功能完整性中的作用。GSH和谷胱甘肽過氧化物酶(GPx)在此發(fā)揮關(guān)鍵性作用，因?yàn)榫€粒體缺乏過氧化氫酶，一種降解過氧化氫的酶。“線粒體病”是線粒體呼吸鏈活性不足導(dǎo)致的失調(diào)。該類別包括線粒體呼吸鏈組分的活性缺乏。典型地，這些缺乏由細(xì)胞暴露于一氧化氮和組織上的低氧或局部缺血或氧化應(yīng)激引起。這些抗氧化劑或抗氧化酶的缺乏可導(dǎo)致或加劇線粒體變性。必須指出，氧化還原穩(wěn)態(tài)也需要細(xì)胞中微妙的抗氧化酶平衡:相對于GPx或過氧化氫酶，太多的超氧化物歧化酶(SOD)導(dǎo)致過氧化氫的聚集，其反過來，通過Fenton反應(yīng)，導(dǎo)致羥自由基的產(chǎn)生和伴隨的細(xì)胞損傷。但是，太少的SOD酶也是不利的，因?yàn)樗鼈冏陨碇械某趸镒杂苫鶎τ诩?xì)胞是毒性的。因此，若細(xì)胞要在富氧環(huán)境中成功地發(fā)揮功能，抗氧化酶(與非酶抗氧化劑一起)的精細(xì)協(xié)調(diào)變得必不可少。
[0032]唐氏綜合征被認(rèn)為是抗氧化酶平衡中的先天性干擾的結(jié)果，伴隨對于由高度促氧化胞內(nèi)環(huán)境引起的重要生物分子的損傷。
[0033]面對應(yīng)激例如受傷或感染，有機(jī)體迅速匯集大量應(yīng)答:免疫細(xì)胞被募集且各種基因迅速被活化。在該活化中關(guān)鍵的協(xié)調(diào)因子是核轉(zhuǎn)錄因子NF- K B，其在生長和發(fā)育期間調(diào)節(jié)基因表達(dá)中也發(fā)揮重要作用。
[0034]在由NF-κ B調(diào)節(jié)的基因中的是編碼細(xì)胞因子(TNF-α、ILs等)和生長因子的那些、免疫受體(immunoreceptors)、黏著分子、急性期蛋白、其它轉(zhuǎn)錄因子和調(diào)節(jié)子、NO-合