专利名称：用于治疗疼痛的异丁基γ－氨基丁酸及其衍生物的制作方法
技术领域：
本发明为谷氨酸和γ-氨基丁酸(GABA)类似物在疼痛治疗中的用途，因为这些化合物显示镇痛/抗痛觉过敏的作用。使用这些化合物的优点包括重复使用不导致耐性且不存在吗啡与这些化合物之间的交叉耐受性。
本发明化合物为已知的可用于中枢神经系统疾病抗发作治疗的药剂，如用于癫痫、杭廷氏舞蹈病、大脑局部缺血、帕金森病、迟发性运动障碍和痉挛。也已提议该化合物可用作抗抑郁药、抗焦虑药和精神抑制药。参见WO92/09560(1990年11月27日提出的美国系列号618,692)和WO93/23383(1992年5月20日提出的美国系列号886,080)。
本发明为下面式Ⅰ化合物在治疗疼痛，尤其是治疗慢性疼痛疾病中的使用方法。这些疾病包括，但不局限于，炎性疼痛，术后疼痛、与转移癌相关的骨关节炎、三叉神经痛、急性带状疱疹和带状疱疹后神经痛、糖尿病性神经病、灼痛、臂丛抽出术、枕部神经痛、反射性交感神经营养不良、纤肌痛(fibromyalgia)、痛风、幻肢痛、烧伤性疼痛，以及其它形式的神经痛、神经病及自发性疼痛综合症。
化合物为式Ⅰ的那些或其药物可接受的盐，
其中R1为1-6个碳原子的直链或支链烷基、苯基或3-6个碳原子的环烷基；R2为氢或甲基；和R3为氢、甲基或羧基。
式Ⅰ化合物的非对映异构体和对映体包括在本发明中。
本发明优选的化合物为根据权利要求1的那些，其中R3和R2为氢、R1为-(CH2)0-2异丁基，为(R)、(S)或为(R,S)异构体。
本发明更优选的化合物为(S)3-(氨基甲基)-5-甲基己酸和3-氨基甲基-5-甲基己酸。
图1．在大鼠是福尔马林试验中加巴喷丁(1-(氨基甲基)-环己烷乙酸)、CI-1008((S)-3-(氨基甲基)-5-甲基己酸)和3-氨基甲基-5-甲基己酸的作用。
在足底内注射50μl福尔马林之前1小时，经皮下给药试验化合物，记录大鼠在早和晚期花在舔/咬被注射足上的时间，结果以每组6-8只动物的平均值±SEM来表示。*P＜O.05和**P＜O.01表明与用赋形剂(Veh.)处理的对照组有显著性差别(ANOVA之后是Dunnett氏t-试验)。
图2．加巴喷丁和CI-1008对角叉菜胶诱导的机械痛觉过敏的影响在大鼠中使用足压力试验测定伤害性压力阈值。在通过足底内注射对动物给药100μl2％角叉菜胶之前进行基线(BL)的测定。结果以每组8只动物的平均值(±SEM)来表示。在注射角叉菜胶后3.5小时经皮下给药加巴喷丁(GP)、CI-1008或吗啡(MOR；3mg/kg)。在相同时间点，*P＜0.05和**P＜0.01表明与赋形剂对照组有显著性差别(ANOVA之后是Dunnett氏t-试验)。
图3．加巴喷丁和CI-1008对角叉菜胶诱导的热痛觉过敏的影响大鼠中使用Hargreaves装置测定伤害性热阈值。在通过足底内注射对动物给药100μl2％角叉菜胶之前进行基线(BL)的测定。结果以每组8只动物的平均值(+SEM)来表示。在注射角叉菜胶后2.5小时经皮下给药加巴喷丁(GP)或CI-1008。在相同时间点，*P＜0.05和**P＜0.01表明与赋形剂对照组有显著性差别(ANOVA之后是Dunnett氏t-试验)。
图4．在大鼠术后疼痛模型中(a)吗啡，(b)加巴喷丁和(c)S-(+)-3-异丁基-γ-氨基丁酸对热疼痛过敏的影响。
在外科手术前1小时给加巴喷丁或S-(+)-3-异丁基-γ-氨基丁酸。术前0.5小时给吗啡。使用大鼠足底试验确定同侧和对侧足的热足退缩潜伏期(PWL)。为了清楚起见，未显示药物处理的动物的对侧足数据。术前进行基线(BL)的测定，并在术后2,24,48和72小时再次测定PWL。结果以每组8-10只动物的平均PWL表示(竖线代表±SEM)。在相同时间点，将药物处理组的同侧足与赋形剂处理组的同侧足进行比较，*P＜0.05**P＜0.01表明显著性差异(ANOVA之后是Dunnett氏t-试验)。在图中，在4a中，-●-为赋形剂处理的对侧，-○-为赋形剂处理的同侧，-△-为1mg/kg吗啡，-□-为3mg/kg吗啡，-◇-为6mg/kg吗啡。在4b中，-△-为3mg/kg加巴喷丁，-□-为10mg/kg加巴喷丁和-◇-为30mg/kg加巴喷丁。在4c中，-△-为3mg/kg S-(+)-异丁基-γ-氨基丁酸，-□-为10mg/kg S-(+)-异丁基-γ-氨基丁酸和-◇-为30mg/kgS-(+)-异丁基-γ-氨基丁酸。
图5．在大鼠术后疼痛模型中，(a)吗啡、(b)加巴喷丁和(c)S-(+)-3-异丁基-γ-氨基丁酸对触觉异常(tactile allodynia)的影响。
术前1小时给加巴喷丁或S-(+)-3-异丁基-γ-氨基丁酸。术前0.5小时给吗啡。确定同侧和对侧足对von Frey发丝的足退缩阈值。为了清楚起见，未显示药物处理动物的对侧足数据。术前进行基线(BL)的测定，并在术后3,25,49和73小时再次测定退缩阈值。结果以在每组8-10只动物中诱导足退缩所需的平均力(g)表示(竖线代表第一个和第三个四分点)。在各时间点，将药物处理组的同侧足与赋形剂处理组的同侧足进行比较，*P＜0.05显示显著性差异(MannWhitney t-试验)。在图5中，-●-为赋形剂处理的对侧，-○-为赋形剂处理的同侧，对于吗啡(5a)，-△-为1mg/kg,-□-为3mg/kg和-◇-为16mg/kg吗啡。
在5b中，对于加巴喷丁和S-(+)-异丁基-γ-氨基丁酸，-□-为3mg/kg,-□-为10mg/kg和-◇-为30mg/kg。
图6．在大鼠术后疼痛模型中S-(+)-3-异丁基-γ-氨基丁酸对维持(a)热痛觉过敏和(b)触觉异常的影响。
术后1小时给S-(+)-3-异丁基-γ-氨基丁酸(S-(+)-IBG)。在各组动物中，使用大鼠足底试验测定同侧和对侧足的热足退缩潜伏期，并测定其对von Frey发丝的足退缩阈值。为了清楚起见，仅显示了同侧足的数据。术前进行基线(BL)的测定，并在术后长达6小时再次测定退缩阈值。对于热痛觉过敏，结果以每组6只动物的平均PWL表示(竖线代表±SEM)，在各时间点，将药物处理组的同侧足与赋形剂(Veh-O-)处理组的同侧足进行比较，*P＜0.05**P＜0.01显示显著性差异(不成对t-检验)。对于触觉异常，结果以每组6只动物的诱导足退缩所需的平均力(g)表示(竖线代表第一个和第三个四分点)。在各时间点，将药物处理组的同侧足与赋形剂处理组的同侧足进行比较，*P＜0.05显示显著性差异(Mann Whitney t-试验)。-●-为S-(+)-IBG,30mg/kg。
本发明为上面式Ⅰ化合物作为镇痛剂在治疗上述疼痛中的使用方法。尤其包括疼痛，如炎性疼痛、神经疼痛、癌症疼痛、术后疼痛，以及例如幻肢疼痛的未知起源的自发性疼痛。神经疼痛由外周感觉神经的损伤或感染所导致。它包括但不局限于，来自外周神经损伤、疱疹病毒感染、糖尿病、灼痛、神经丛抽出术、神经瘤、肢切断术和脉管炎的疼痛。神经疼痛还由来自慢性酒精中毒、人免疫缺陷病毒感染、甲状腺机能减退、尿毒症或维生素缺乏的神经损伤所导致。神经疼痛包括，但不局限于由神经损伤导致的疼痛，例如糖尿病患者遭受的疼痛。
业已知由于功效不足或限制性副作用，用目前销售的镇痛剂，如麻醉药或非甾类抗炎药物(NSAID)不能很好地治疗上述疾病。
用于式Ⅰ中的术语，例如烷基为甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、异戊基和新戊基以及本领域技术人员会想到的那些。
术语“环烷基”例如为环丙基、环丁基、环戊基和环己基。
本发明化合物可与有机和无机酸或碱形成药物可接受的盐。例如，通过将游离碱溶解在含适宜酸的水溶液或含水醇溶液或其它适宜溶剂中并通过蒸发溶液分离该盐来制备碱性化合物的酸加成盐。药物可接受盐的例子为盐酸盐、氢溴酸盐、硫酸氢盐等以及钠、钾和镁等盐。
本发明化合物可包含一个或几个不对称碳原子。本发明包括各种非对映异构体或对映体以及其混合物，可用现有技术中已为熟知的方法制备或分离各种非对映异构体或对映体。
通过Knoevenagel反应(Kim Y.C.,Cocolase G.H.，药物化学杂志(J.Med.Chem.),1965:8509)，从可商购的醛和丙二酸单乙酯制备生成3-烷基-4-氨基丁酸方法的起始物2-链烯酯，其中排除4,4-二甲基-2-戊烯酸乙酯。从2,2-二甲基丙醛和锂代乙酸乙酯开始，接着用磷酰氯和吡啶将β-羟基酯脱水来制备后一化合物。由1,1,3,3-四甲基胍或1,8-二氮双环[5.4.0]十一碳-7-烯(DBU)介导的将硝基甲烷与α、β-不饱和化合物进行迈克尔加成以良好产率产生4-硝基酯。
虽然通常用通过金属催化的转移氢化进行的高压催化氢化，或用最近提出的采用甲酸铵或硼氢化钠和钯作为催化剂的氢解法来还原脂族硝基化合物，但申请人已发现在室温和常压下，在乙酸中用10％的钯/碳氢化可将4-硝基羧酸酯几乎定量地还原为对应的4-氨基羧酸酯。将产生的氨基酯进行酸解以良好产率产生本发明目的化合物。利用该方法获得了例如表1和2所列的各种3-烷基-4-氨基丁酸，因此与以前采用的方法相比是有利的。
当起始物没有商业供应时，合成程序从相应的醇开始，其中该醇通过Corey等的方法被氧化为醛，四面体通讯(Tetrahedron.Lett.).1975:2647-2650。
当有效量的式Ⅰ化合物与药物可接受的载体一起使用时，这些合成方法制备的化合物可被以药物组合物的形式用作治疗疼痛的物质。该药物可通过以单位剂量的形式给予哺乳动物有效量的上述化合物而用于治疗包括人类的哺乳动物所患有的所述疾病的方法中。
可以多种剂型制备本发明的药物组合物并通过口服或胃肠外给药途径进行给药。例如，可在为固体或液体的惰性或药物载体中制备这些药物组合物。固体形式的制剂包括粉剂、片剂、可分散颗粒剂、胶囊剂、扁囊剂和栓剂。可根据现有技术中已知的方法制备其它固体和液体形式的制剂，并通过以适宜制剂形式经口服途径，或通过以液体制剂形式经胃肠外途径，如静脉内、肌肉内或皮下注射来进行给药。
对平均70kg体重的病人单剂中的活性化合物的量可在1mg-约300mg/kg/天范围内变化或调节。优选每日剂量范围为约1mg-约50mg/kg。然而，取决于病人的需要、治疗疾病的严重性以及采用的化合物，剂量可发生变化。具体情况的适宜剂量的确定在现有技术的范围内。
在大鼠福尔马林足试验中加巴喷丁、CI-1008和3-氨基甲基-5-甲基己酸的作用试验前，让雄性Sprague-Dawley大鼠(70-90g)对有机玻璃观察室(24cm×24cm×24cm)熟悉至少15分钟。通过将50μl5％福尔马林溶液(等渗盐水中5％甲醛)经皮下注射至左侧后足的足底表面下来起始福尔马林诱导的后足舔咬。福尔马林注射之后立即每5分钟记录被注射后足的舔/咬达60分钟。结果以早期(0-10分钟)和晚期(10-45分钟)的平均混合舔/咬时间表示。
福尔马林之前1小时经皮下注射加巴喷丁(10-300mg/kg)或CI-1008(1-100mg/kg)以30和10mg/kg的各最小有效剂量(MED)剂量依赖性地阻断了福尔马林应答晚期期间的舔/咬行为(图1)。然而，在任何试验剂量，没有化合物影响早期。以100mg/kg相似地给予3-氨基甲基-5-甲基-己酸仅产生晚期的中度阻断。
加巴喷丁和CI-1008对角叉菜胶诱导的痛觉过敏的影响在试验那天，进行2-3次基线的测定，然后通过足底内注射至右后足对大鼠(雄性Sprague-Dawley 70-90g)给药100μl2％角叉菜胶。在产生峰值痛觉过敏之后，对动物给药试验化合物。各动物组被用于机械和热痛觉过敏研究。
A．机械痛觉过敏在大鼠足压力试验中使用痛觉缺失计量器(analgesimeter)(Ugo Basile)测定伤害性压力阈值。250g的截止点用来防止对足的损害。足底内注射角叉菜胶导致在注射后3至5小时之间伤害性压力阈值的降低，这表明痛觉过敏的诱导。吗啡(3mg/kg，皮下)导致痛觉过敏的完全阻断(图2)。加巴喷丁(3-300mg/kg，皮下)和CI-1008(1-100mg/kg，皮下)剂量依赖性地拮抗痛觉过敏，其MED分别为10和3mg/kg(图2)。
B．热痛觉过敏使用Hargreaves模型获得各个大鼠足退缩潜伏期(PWL)的基线。如上所述注射角叉菜胶。接着在给角叉菜胶后2小时测试动物的热痛觉过敏。注射角叉菜胶后2.5小时，经皮下注射给予加巴喷丁(10-100mg/kg)或CI-1008(1-30mg/kg)，并在给角叉菜胶后3和4小时再次测定PWL。在注射后2,3和4小时，角叉菜胶诱导足退缩潜伏期显著缩短，这表明了热痛觉过敏的诱导(图3)。加巴喷丁和CI-1008剂量依赖性地拮抗痛觉过敏，其中MED为30和3mg/kg(图3)。
这些数据表明加巴喷丁和CI-1008在治疗炎性疼痛中是有效的。
Bennett G.J的试验提供了导致类似于在人类见到的痛觉疾病的大鼠外周单神经病的动物模型(疼痛(pain),1988；33:87-107)。
Kim S.H.等的试验提供了在大鼠中由节断的脊神经连接导致的外周神经病的实验模型(疼痛(pain),1990；50:355-363)。
已描述了术后疼痛的大鼠模型(Brennan等，1996)。它包括切开后足足底面的皮肤、筋膜和肌肉。这导致一种可重复和可定量的机械痛觉过敏被诱导持续数天。已认为该模型显示出与人术后疼痛的一些相似性。在本研究中，我们测试并比较了加巴喷丁和S-(+)-3-异丁基-γ-氨基丁酸与吗啉在该术后疼痛模型中的活性。
方法在所有实验中采用从Bantin和Kingmen(Hull,U.K.)获得的雄性Sprague-Dawley大鼠(250-300g)。外科手术前，将动物以每组6只饲养在12小时光/暗周期(在07点00分给光)，并随意提供食物和水的条件下。术后，在相同条件下将动物成对饲养在由保留了空气的纤维素组成的“吸水”床(Beta Medical and Scientific,Sale，英国)中，由不知药物处理的观察者进行所有实验。
外科手术用2％异氟烷和1.4O2/NO2的混合物将动物麻醉，其中在手术中借助于鼻漏斗(nose cone)仍供给该混合物。将右后足的足底表面用50％乙醇消毒，从脚后跟边缘0.5cm起延伸至趾，穿过皮肤和筋膜产生一个1cm纵向切口。用镊子使足底肌肉鼓起并沿纵向切开。使用FST-02针用两根筒单的编织丝缝合线封闭伤口。将受伤部位用土霉素喷雾和金霉素粉末覆盖。术后，没有动物显示出任何感染的迹象，且伤口在24小时后愈合良好。48小时后除去缝合线。
热痛觉过敏的评价根据Hagreaves等，1988的改进方法，使用大鼠足底试验(UgoBasile，意大利)分析热痛觉过敏。让大鼠适应由位于升高的玻璃台上的三个独立的有机玻璃盒组成的装置。活动的照射热源位于台下并集中于后足，计录足的退缩潜伏期(PWL)。具有22.5秒的自动截止点以防止组织损伤。对于每只动物的两只后足测定PWL2-3次，其平均值代表右和左后足的基线。校准装置以产生约10秒的PWL。按照上面相同的方法，在术后2,24,48和72小时再次测定PWL。
触觉异常的评价使用Semmes-Weinstein von Frey发丝测定触觉异常(Stoelting,Illinois,U.S.A)。将动物放入能露出它们足底面的金属筛底笼中。在实验开始前，让动物适应这种环境。通过用von Frey发丝以递增力(0.7,1.2,1.5,2,3.6,5.5,8.5,11.8,15.1和29g)接触动物后足足底表面，直至引发足退缩反应来测试触觉异常。将每一von Frey发丝施加在足上6秒或直至产生反应。一旦确立了退缩反应，从用下一根递减的von Frey发丝开始，直至无反应产生来再次对足进行试验。29g的最大力抬起了足并产生了反应，因此代表截止点。用这种方法测试各动物的两个后足。产生反应所需的最小量的力被以克计录为退缩阈值。当术前给予化合物时，相同的动物被用来研究药物对触觉异常及热痛觉过敏的影响，其中各动物在热痛觉过敏后1小时被测试触觉异常。当术后给予S-(+)-3-异丁基-γ-氨基丁酸时，另外一些动物组被用于测试触觉异常和热痛觉过敏。
统计学将获得的热痛觉过敏数据进行单向(方差分析)ANOVA，接着进行Dunnett氏试验。将用von Frey发丝获得的触觉异常结果进行独立的Mann Whitney t-试验。
结果大鼠足底肌肉的切开导致热痛觉过敏和触觉异常的诱导。术后1小时两种伤害性反应都出现峰值并被维持3天。在实验期间，所有动物保持良好的健康状况。
加巴喷丁、S-(+)-3-异丁基-γ-氨基丁酸术前给药对热痛觉过敏的影响术前1小时单剂给药加巴喷丁剂量依赖性地(3-30mg/kg，皮下)阻断热痛觉过敏的产生，其中MED为30mg/kg(图1b)。30mg/kg最高剂量的加巴喷丁防止痛觉过敏反应达24小时(图1b)。相似地给予S-(+)-3-异丁基-γ-氨基丁酸也剂量依赖性地(3-30mg/kg，皮下)防止热痛觉过敏的产生，其中MED为3mg/kg(图1c)。30mg/kg剂量的S-(+)-3-异丁基-γ-氨基丁酸效力长至3天(图1c)。术前0.5小时给予吗啡剂量依赖性地(1-6mg/kg，皮下)抵抗热痛觉过敏的产生，其中MED为1mg/kg(图1a)。这种效果保持24小时(图1a)。
加巴喷丁、S-(+)-3-异丁基-γ-氨基丁酸和吗啡术前给药对触觉异常的影响在用于上面热痛觉过敏的相同的动物中测定药物对触觉异常产生的影响。使热痛觉过敏和触觉异常试验之间隔1小时。加巴喷丁剂量依赖性地防止触觉异常的产生，其中MED为10mg/kg。10和30mg/kg剂量的加巴喷丁有效时间分别达25和49小时(图2b)。S-(+)-3-异丁基-γ-氨基丁酸也剂量依赖性地(3-30mg/kg)阻断触觉异常反应的产生，其中MED为10mg/kg(图2c)。30mg/kg剂量的S-(+)-3-异丁基-γ-氨基丁酸将该伤害性反应的阻断保持3天(图2c)。相反，吗啡(1-6mg/kg)在6mg/kg的最高剂量下仅防止触觉异常的产生达3小时(图2a)。
术后1小时给予S-(+)-3-异丁基-γ-氨基丁酸对触觉异常和热痛觉过敏的影响所有动物在1小时内触觉异常和痛觉过敏出现峰值，并在后面5-6小时得以维持。术后1小时皮下给予30mg/kgS-(+)-3-异丁基-γ-氨基丁酸阻断触觉异常和热痛觉过敏达3-4小时。此后，两种伤害性反应回到对照水平，说明抗痛觉过敏和抗触觉异常作用的消失(图3)。
在直到所有实验所测试的最高剂量时，加巴喷丁和S-(+)-3-异丁基-γ-氨基丁酸不影响对侧足在热痛觉过敏试验中的PWL或触觉异常值。相反，在热痛觉过敏试验中，吗啡(6mg,皮下)增加对侧足的PWL(数据未显示)。
本文提供的结果表明大鼠足底肌肉的切开诱导热痛觉过敏和触觉异常达至少3天。本研究的主要发现是加巴喷丁和S-(+)-3-异丁基-γ-氨基丁酸在阻断两种伤害性反应中同样有效。相反，发现吗啡抗热痛觉过敏比抗触觉异常更为有效。而且，S-(+)-3-异丁基-γ-氨基丁酸完全阻断触觉异常和痛觉过敏的诱导和维持。
权利要求
1．一种治疗疼痛的方法，包括对需要所述治疗的哺乳动物给药治疗有效量的式Ⅰ化合物
或其药物可接受的盐、非对映异构体或对映体，其中R1为1-6个碳原子的直链或支链烷基、苯基或3-6个碳原子的环烷基；R2为氢或甲基；和R3为氢，甲基或羧基。
2．根据权利要求1的方法，其中给予的化合物为(R)、(S)或(R,S)异构体的其中R3和R2为氢及R1为-(CH2)0-2异丁基的式Ⅰ化合物。
3．根据权利要求1的方法，其中给予的化合物为(S)-3-(氨基甲基)-5-甲基己酸和3-氨基甲基-5-甲基己酸。
4．根据权利要求1的方法，其中被治疗的疾痛为炎性疼痛。
5．根据权利要求1的方法，其中被治疗的疼痛为神经痛。
6．根据权利要求1的方法，其中被治疗的疼痛为癌症疼痛。
7．根据权利要求1的方法，其中被治疗的疼痛为术后疼痛。
8．根据权利要求1的方法，其中被治疗的疼痛为幻肢疼痛。
9．根据权利要求1的方法，其中被治疗的疼痛为烧伤疼痛。
10．根据权利要求1的方法，其中被治疗的疼痛为痛风疼痛。
11．根据权利要求1的方法，其中被治疗的疼痛为骨关节炎疼痛。
12．根据权利要求1的方法，其中被治疗的疼痛为三叉神经痛。
13．根据权利要求1的方法，其中被治疗的疼痛为急性带状疱疹和带状疱疹后疼痛。
14．根据权利要求1的方法，其中被治疗的疼痛为灼痛。
15．根据权利要求1的方法，其中被治疗的疼痛为自发性疼痛。
全文摘要
本发明为一些谷氨酸和γ－氨基丁酸类似物在治疗疼痛中的使用方法。
文档编号A61K31/195GK1223574SQ97196041
公开日1999年7月21日 申请日期1997年7月16日 优先权日1996年7月24日
发明者L·辛格 申请人:沃尼尔·朗伯公司