抗微生物肽系统的激动剂的制作方法

专利名称：抗微生物肽系统的激动剂的制作方法
专利说明本发明涉及具有刺激先天抗微生物肽系统(innate antimicrobial peptide system)药物活性且能作为抗微生物药物使用的化合物。
背景技术：
抗微生物肽和蛋白质在先天宿主防御中发挥重要作用，而且被认为是在形成宿主 与外部环境之间最初屏障的粘膜表面上特别重要的。在结肠上皮中发现大量的此类肽。这 些肽可被视为内源性抗生素，而且作为立即防御效应器在自然界中分布广泛。它们主要贮 存在粒细胞的液泡中，随时可在刺激后活化或由上皮细胞直接分泌到粘膜和其它表面上。已鉴定出一种称作LL-37的人抗微生物肽，即在嗜中性粒细胞、上皮细胞和淋巴 细胞中存在的具有37个残基的肽。分离的和化学合成的LL-37都在体外显示出抗微生物 活性。某些细菌已进化出机制来克服抗微生物肽屏障，诸如志贺氏菌属(Shigella)细 菌，它们下调结肠上皮中的LL-37表达。Rabbani 等人(Short-Chain Fatty Acids Improve Clinical，Pathologic, and Microbiologic Features of Experimental Shigellosis. The Journal of Infectious Diseases 1999 ；179 :390_7)研究了天然存在的在肠中作为发酵产物形成的短链脂肪酸 (short chain fatty acid，SCFA ；比例为60 30 40的乙酸盐/酯、丙酸盐/酯和丁酸 盐/酯)。作者使用志贺氏菌病的家兔模型。他们报告所述混合物(通过结肠灌注到患有 急性志贺氏菌病的家兔中来给药)改善了临床、病理和细菌学特征。Hase 等人(Cell Differentiation Is a Key Determinant of Cathelicidin LL-37/Human Cationic Antimicrobial Protein 18Expression by Human Colon Epithelium. INFECTION AND IMMUNITY, Feb. 2002，vol 70，No 2 p. 953-963)报告用肠沙 门氏菌血清变型Dublin (Salmonella enterica serovar Dublin)或肠侵染性大肠杆菌 (Escherichia coli)体外感染的HCA-7细胞中度上调了 LL_37/hCAP18mRNA的表达。作者 得出的结论是，分化的人结肠上皮表达LL-37/hCAP18，作为其先天防御分子全集的一部分。Schauber 等人(Expression of the cathelicidin LL-37 is modulated by short chain fatty acids in colonocytes :relevance of signalling pathways. Gut 2003 ；52 735-741)研究了天然存在的SCFA在体内和在体外对LL-37表达的影响。这些作 者报告在暴露于丁酸盐/酯、异丁酸盐/酯和丙酸盐/酯后，LL-37mRNA在体外结肠细胞中 的表达提高。作者对于抗微生物肽表达提高对共生肠道菌群的可能后果是谨慎的，这对于 保护粘膜对抗肠致病性微生物是至关重要的。他们注意到的是，内源性抗生素活性的病理 性提高不会使宿主受益，但可能具有有害的后果。Raqib 等人(Improved outcome in shigellosis associated with butyrate induction of an endogenous peptide antibiotic. Proc. Natl. Acad. Sci. 2006 ； 103 9178-9183)报告了用丁酸盐/酯处理家兔导致临床疾病和粪便中细菌载荷的减少及表面上皮中CAP-18(LL-37的家兔同系物)的显著上调。还研究了其它分子在刺激天然防卫素中的可能效用。W02000-09137 (Magainin Pharmaceuticals)记载了新分离的氨基甾醇化合物，而 且记载了基于所述氨基留醇化合物的药物组合物。还记载了用于治疗各种病症例如微生物 感染的方法。
US2002-0076393 (Fehlbaum等人)记载了异亮氨酸或其活性异构体或类似物在刺 激防卫素生成中的用途。应当注意的是，权利要求尤其涉及这样一种类似物，其是丁酸盐/ 酯或其活性衍生物。然而，对丁酸盐/酯进行了测试，而且它的活性似乎在相似浓度时不如 异亮氨酸(参见其中的图7)。US2003-0109582 (Zasloff)记载了异亮氨酸化合物在刺激帕内特细胞释放天然抗 微生物剂(包括肽)以减少或消除哺乳动物(包括人)胃肠道中的病原性生物体中的用途， 其中使用活性异亮氨酸化合物作为促分泌剂。将“异亮氨酸化合物”定义为包括“异亮氨酸 丁酸盐”，尽管没有记载或测试此化合物。US7311925 (Zasloff)记载了在哺乳动物中如下阻断微生物粘附至真核细胞表面 的方法以微生物阻断量将含有至少一种选自异亮氨酸、其活性异构体和其活性类似物的 化合物的药理学上可接受的组合物应用至所述表面。将异亮氨酸的活性类似物定义为包括 “异亮氨酸丁酸盐(isoleucine butyrate) ”，尽管没有记载或测试此化合物。US20080038374 (Stahle)记载了能够特异性直接上调hCAP18的维生素D化合物在 制备具有抗微生物效果以治疗LL-37缺乏病症诸如慢性溃疡和特应性皮炎的药物中的用 途。TO/2008/073174 (GALLO)记载 了通过 1，25 (OH)2 维生素 D3(1，25D3)来调节 cathelicidin基因表达和先天免疫应答的方法和组合物。与非特异性组蛋白脱乙酰基酶抑 制剂(HDACi)(包括丁酸盐/酯或制滴菌素A) —起测试了该化合物。Hata et al. (2008)"Administration of oral vitamin D induces cathelicidin production in atopic individuals”J ALLERGY CLIN IMMUNOL, V0LUME122, NUMBER 4 记 载了一项研究，其中14名正常对照和14名患有中度至重度特应性皮炎的特应性受试者用 口服维生素D3处置以观察这是否能克服特应性患者中cathelicidin诱导的相对缺乏。历 时21天补充4000IU/d 口服维生素D后，特应性皮炎损害皮肤显示出cathelicidin表达的 统计学显著增加。尽管有上述公开，但应当领会的是，提供用于增强先天免疫应答(例如在肠中)的 化合物或化合物组合可对本领域做出贡献。

发明内容
由上述讨论可见，本领域出版物对于刺激人肠中内源性抗生素效果的SCFA化合 物的可能有害后果是谨慎的，原因在于它们对共生肠道菌群的潜在影响。另外，已知丁酸盐 /酯例如具有实践缺点，特别是令人不悦的气味和味道，这使它不适于药物用途。这些原因 可解释以下事实本领域尚未在人中研究SCFA的效果，但显然对维生素D在皮肤中的使用 给予了越来越多的兴趣。本发明人发现多种药用SCFA衍生物和前药具有在人细胞系中刺激先天抗微生物肽系统的药物活性，而且能在疾病的动物模型中用作预防性和治疗性抗微生物药物。这些 药用SCFA衍生物可比丁酸盐/酯更易被接受(就气味和/或味道而言)。这些发现对于这 些化合物在治疗人疾病中代替或补充现有抗生素或其它抗微生物策略的用途具有深刻含
辰、ο 先前提供的摘要记载未鉴定的药物在支气管上皮细胞系VAlO中剌激 cathelicidin抗微生物肽(CAMP)和人β-防卫素1 (hBD-Ι)的基因表达(“Induction of Antimicrobial Peptide Gene Expression by a approved drug in a Bronchial Epithelial Cell Line” ；Jonas Steinmann and Gu5mundur Hrafn Gudmundsson, Institute of Biology,University of Iceland，Sturlugata 7，lOlReykjavik，Iceland)。在本申请要求的优先权日之后出现的报道首次显示4-苯基丁酸盐/酯(PBA) 在支气管上皮细胞系中刺激cathelicidin抗微生物肽的基因表达(“Induction of Antimicrobial Peptide Gene Expression in a Bronchial Epithelial Cell Line，，； Jonas Steinmann and Gudmundur Hrafn Gu6mundsson Institute ofBiology, University of Iceland,lOlReykjavik, Iceland ； 15th March 2008)。苯基丁酸钠是一种已知的药物。例如，它由Ucyclyd Pharma(Hunt Valley, USA) 以商品名 Buphenyl 销售禾口 由 Swedish Orphan International (Sweden)以 Ammonaps 销 售。它已用于治疗尿素循环障碍(Batshaw et al. (2001) J. Pediatr. 138 (ISuppl) :S46_54 ； discussion S54-5)。Scandinavian Formulas, Inc. Sellersville, PA 在世界范围内供 应苯基丁酸钠用于临床试验。苯基丁酸钠还被研究用于治疗一些镰状细胞障碍(Blood Products Plasma Expanders and Haemostatics)禾口在恶性胶质瘤禾口急性髓样白血病中用 作潜在的分化诱导剂。还对囊性纤维化病理进行了研究，原因在于其将SF508-囊性纤维 化跨膜传导调节因子(CFTR)运输至细胞膜及在体外和在体内在CF肺细胞质膜处恢复CFTR 氯化物功能的能力(Roque et al. J Pharmacol Exp Ther. 2008S印；326 (3) :949_56· Epub 2008Jun 23)。文献认为苯基丁酸盐/酯是一种前药，其在体内通过β _氧化被代谢成苯基 乙酸盐/酯。尽管有上述文献，但在本发明之前，没有披露或暗示将PBA用于本申请要求保护 的用途。发明详述因此在第一方面，本发明提供如式I所定义的化合物，其用作在人和动物中通过 刺激先天抗微生物肽防御系统来治疗、预防或抵抗微生物感染的药物。本发明化合物在第一方面，本发明提供如式Ia所定义的化合物，其用作在人和动物中通过刺激 先天抗微生物肽防御系统来治疗、预防或抵抗微生物感染的药物，
权利要求
式Ia的化合物，其用作在动物中通过刺激先天抗微生物肽防御系统来治疗、预防或抵抗微生物感染的药物其中R1表示羧基、磷酸基团、膦酸基团或磺酸基团或其药用盐、COOR5、CONH2、CONR5R6或所述化合物的醛、亚胺或缩醛受保护的衍生物或甘油三酯部分COOCH2CH(OOCR5)CH2(OOCR6)或甘油二酯部分COOCH2CH(OOCR5)CH2OH或氨基酸基团CONHCR7COOH或其盐；m和n各自独立为0或1；R1a、R1b、R2a、R2b、R3a和R3b各自独立表示氢、卤素、氨基、羟基、羰基、具有1 10个碳原子的直链或支链的取代或未取代的饱和或不饱和的烃基或取代或未取代的芳基；和/或R2a与相邻的R3a或R1a一起可表示碳 碳π键；和/或R2b与相邻的R3b或R1b一起可表示碳 碳π键；R4任选为氢、卤素、氨基、羟基、羰基、具有1 10个碳原子的直链或支链的取代或未取代的饱和或不饱和的烃基或取代或未取代的芳基；R5表示具有1 10个碳原子的直链或支链的取代或未取代的饱和或不饱和的烃基或取代或未取代的芳基；R6表示氢、具有1 10个碳原子的直链或支链的取代或未取代的饱和或不饱和的烃基或取代或未取代的芳基；且R7为天然存在的氨基酸的侧链或选自CH2CH2CH2NHR8、CH2CH2CH2CH2NHR8或CH2CH2CH2NHC(＝NH)NHR8，其中R8为氢或具有3 5个碳原子的直链或支链的酰基；且其中当R1为羧基或其盐时，R1a、R1b、R2a、R2b、R3a、R3b和R4中的至少一个选自卤素、氨基、羟基、羰基、具有1 10个碳原子的直链或支链的取代或未取代的饱和或不饱和的烃基或取代或未取代的芳基。FPA00001216189200011.tif
2.权利要求1的化合物，其中Rla和Rlb均为氢，m和η均为1，且R2b和R3b均为氢或R2b和R3b —起在位置‘X，形成η 键，由此当R2IPR3a也一起形成π键时，位置‘χ’表示双键，或 其中Rla、Rlb和R2b均为氢，m为0，η为1，且R4为氢， 使得所述化合物具有式I R4其中
3.式I的化合物，其用作在动物包括人中通过刺激先天抗微生物肽防御系统来治疗、 预防或抵抗微生物感染的药物
4.权利要求2-3中任一项的化合物，其中R1表示羧基或其药用盐。
5.权利要求2-4中任一项的化合物，其中R1表示式COOR5的酯基团。
6.权利要求2-5中任一项的化合物，其中R2a和R4表示氢。
7.权利要求6的化合物，其中R3a表示取代或未取代的芳基。
8.前述权利要求中任一项的化合物，其中R5和R6独立表示具有3-5个碳原子的直链 或支链的酰基链。
9.权利要求1的化合物，其中m和η中的至少一个是1，R1表示羧基或其药用盐，且Rla、 Rlb、R2a、R2b、R3a、R3b和R4中的至少一个为不是氢的取代基，或R1是选自酯基团和酰胺基团的 羧酸衍生物。
10.权利要求9的化合物，其中R1是选自甘油三酯部分或甘油二酯部分的酯基团。
11.权利要求9的化合物，其中R1是氨基酸基团的酰胺基团，使得所述化合物具有通式
12.权利要求9-11中任一项的化合物，其中Rla、Rlb、R2a、R2b、R3a、R3b和R4中的一个是芳 基，且Rla、Rlb、R2a、R2b、R3a、R3b和R4中的其它选自氢或烃基。
13.权利要求12的化合物，其中R2a>R2\ R3a> R3b和R4中的一个是芳基，且R2a、R2b、R3a、 R3b和R4中的其它选自氢或烃基。
14.权利要求9-13中任一项的化合物，其中Rla和Rlb中的至少一个是氢。
15.权利要求1-14中任一项的化合物，其中R5和R6当存在时独立表示丙酰基、正丁酰 基或异丁酰基。
16.权利要求1-15中任一项的化合物，其中R8当存在时表示丙酰基、正丁酰基或异丁酰基。
17.权利要求1-16中任一项的化合物，其中所述化合物选自4-苯基丁酸、3-苯基丁 酸、2-苯基丁酸、3-苯基丙酸、2-苯基丙酸、2-甲基-3-苯基丙酸[ST7]、2-甲基-4-苯基丁 酸或任意所述化合物的药用盐、4-苯基丁酸甲酯、4-苯基丁酸乙酯、3-苯基丁酸甲酯、3-苯 基丁酸乙酯、2-苯基丁酸甲酯、2-苯基丁酸乙酯、3-苯基丙酸甲酯、3-苯基丙酸乙酯、2-苯 基丙酸甲酯、2-苯基丙酸乙酯、2-甲基-3-苯基丙酸甲酯、2-甲基-3-苯基丙酸乙酯、2-甲 基-4-苯基丁酸甲酯和2-甲基-4-苯基丁酸乙酯。(IIIe)
18.权利要求1-17中任一项的化合物，其中所述微生物感染选自细菌感染、病毒感染、 原生动物感染和真菌感染。
19.权利要求18的化合物，其中所述微生物感染由选自小肠结肠炎耶尔森氏菌、沙门 氏菌属、志贺氏菌属、弯曲杆菌属、梭菌属和大肠杆菌的微生物物种引起。
20.权利要求1-19中任一项的化合物，其中所述微生物感染导致胃肠病症，其选自旅 行者腹泻、地方性腹泻、痢疾、病毒性胃肠炎、寄生虫性肠炎、克罗恩氏病、溃疡性结肠炎、肠 易激综合征、胃肠道癌前状态、胃肠道癌症、憩室炎、抗生素后腹泻、难辨梭菌结肠炎、乳糖 不耐受、肠胃气胀、胃炎、食管炎、胃灼热、胃溃疡、与幽门螺旋杆菌有关的溃疡、十二指肠溃 疡、短肠综合征、倾倒综合征、麸质肠病和食物不耐受；眼感染，其任选选自结膜炎、睑腺炎、 睑炎、蜂窝组织炎、角膜炎、角膜溃疡、沙眼、葡萄膜炎、泪管炎和泪囊炎；泌尿道和生殖感 染，其任选选自肾盂肾炎、膀胱炎、淋病和尿道炎；呼吸系统感染，其任选选自支气管炎、肺 炎、鼻窦炎、窦炎、咽炎/扁桃体炎、喉炎和流感；皮肤感染，其任选选自疮疡、痈、疖、蜂窝组 织炎、脓疮、脓疱病和丹毒；由耐受经典抗生素治疗的细菌菌株引起的感染。
21.权利要求1-20中任一项的化合物，其中动物中的微生物感染已导致先天抗微生物 肽防御系统的下调，且由此刺激先天抗微生物肽防御系统上至或超出基础水平导致有关肽 分泌到上皮表面上，从而提高其抗微生物活性，所述上皮表面任选在胃肠道中。
22.权利要求1-21中任一项的化合物，其用于组合治疗以在动物中治疗、预防或抵抗 微生物感染，其中所述化合物与下述任意一种或多种物质组合使用抗生素；氨基留醇类 化合物；异亮氨酸或其活性异构体或类似物；维生素D类化合物。
23.用于治疗、预防或抵抗微生物感染的药物组合物，其包含至少一种权利要求1-21 中任一项的化合物作为活性成分和至少一种药用赋形剂。
24.权利要求23的药物组合物，其被配制成口服剂型。
25.权利要求24的药物组合物，其中所述口服剂型选自片剂、胶囊剂、溶液剂、混悬剂、 粉剂、糊剂、酏剂和糖浆剂。
26.权利要求23-25中任一项的药物组合物，其中所述组合物的单位剂量包含范围为 约IO-IOOOmg的所述活性成分。
27.权利要求23-26中任一项的药物组合物，其还包含下述任意一种或多种物质抗生 素；氨基留醇类化合物；异亮氨酸或其活性异构体或类似物；维生素D类化合物。
28.功能性食物或饲料产品，其包含一定量的至少一种权利要求1-21中任一项的化合 物，所述一定量在用所述食物或饲料喂养的动物中有效地治疗、预防或抵抗细菌感染。
29.权利要求28的功能性食物或饲料产品，其包含约0.1至20mg活性成分/克食物产PΡΠ O
30.用于在动物中治疗、预防或抵抗微生物感染的方法，其中通过先天抗微生物肽系统 的上调来消除或降低微生物感染的影响，所述方法包括给药包含促分泌有效量的至少一种 权利要求1-22中任一项的式I化合物的药物。
31.权利要求30的方法，其包括给药呈口服剂型的所述药物。
32.权利要求31的方法，其中日剂量为250yg至约25g，所述日剂量任选分拆成多剂， 以每天1、2或3次来给予。
33.前述权利要求中任一项的化合物、组合物、食物或方法，其中所述动物是人。
全文摘要
本申请提供先前未用于下述目的的短链脂肪酸(SCFA)及SCFA的甘油酯，用作在动物(包括人)中通过刺激先天抗微生物肽防御系统来治疗、预防或抵抗微生物感染的药物。优选的化合物包括苯基取代的短链脂肪酸(SCFA)衍生物。本申请还提供通过给药包含促分泌有效量的本发明化合物的药物来治疗、预防或抵抗微生物感染(包括细菌、病毒、真菌和寄生虫感染)的方法和组合物。
文档编号A61K31/198GK101959429SQ200880127904
公开日2011年1月26日 申请日期2008年12月11日 优先权日2008年1月8日
发明者伯吉塔·阿格伯思, 古德蒙德尔·H·古德蒙德森, 罗杰·斯特龙伯格, 艾里库尔·斯坦格里姆森, 鲁布哈纳·拉奇布 申请人:阿克塞利亚制药公司