一种苯酞类化合物用于制备提升血红蛋白类血液代用品的氧气输送功能的药物的用途的制作方法

本发明为医药领域，是关于一种苯酞类化合物用于制备提升血红蛋白类血液代用品的氧气输送功能的药物的用途。

背景技术：

血红蛋白(hemoglobin，简称hb)为红血球细胞中，用以携带、运送氧气的蛋白质，可以将氧气自呼吸道及肺部等呼吸器官输送并释放至人体内各器官及周边细胞组织，使各器官及周边细胞组织得以获得足够的氧气，以维持各器官及周边细胞组织的正常生理功能。

正常成人血红蛋白(hba)系由α1、α2、β1及β2等四个次单元(subunit)所组成的四聚体α2β2，各次单元内系藉由次单元内氢键(intra-subunithydrogenbond)等分子间作用力，以稳定各次单元的二级及三级结构(secondaryandtertiarystructures)，而各次单元的间另可以形成次单元间氢键(inter-subunithydrogenbond)，使前述四个次单元可以共同形成四级结构(quaternarystructure)。

血红蛋白的四级结构存在高氧亲合力的松弛态(relaxedform，r态)及低氧亲合力的紧张态(tensedform，t态)两种不同的构型，当血红蛋白经血液循环运送至肺部时，血红蛋白可以与氧气结合，进而携带氧气并呈现r态，并随着血液循环运送至各器官及周边组织，并且受到各器官及周边组织的ph、二氧化碳浓度、2,3-bpg浓度等异构因子的影响，使血红蛋白释放氧气至各器官及周边组织中并转换为对氧气亲和力较低的t态。惟有当血红蛋白各次单元的比例及在空间中的排列位向皆正确时，血红蛋白方能精确无误地在体内正常行使其输送氧气的生物功能。一旦血红蛋白的次单元的比例发生变化或其三级乃至四级结构发生变异时，将导致其携氧功能的缺损以及血液疾病的发生。

2,3-二磷酸甘油酸(2,3-bisphosphorglycerate(2,3-bpg)或2,3-diphosphoglycerate(2,3-dpg)，以下用2,3-bpg)系血红蛋白的内源异构因子，为人体内红血球中除了负责携带及输送氧气的血红蛋白以外最重要的物质。2,3-bpg透过与hba的β1及β2两个次单元间的作用精密地调控血红蛋白的构型，使hba稳定于对氧亲和力较小的t态以降低血红蛋白对氧的亲合力，协助血红蛋白将氧气有效释放至体内各器官及组织细胞。

海洋性贫血(thalassemia)是一系列隐性遗传的血液疾病，它是因为血色素中的血球蛋白链合成产生问题而引起的先天性病变，这类病患体内存在的血红素含量较低且是功能不全的。海洋性贫血又常被称为地中海型性贫血。海洋性贫血的种类虽然很多，但是其中最重要的是α及β型海洋性贫血两种。

「β型海洋性贫血」，是β血红蛋白链合成的不足。罹患此血液疾病的患者在母体内的胚胎时期及刚出生的婴儿时期，由于体内是以「胎儿血红素f(fetalhemoglobin，hbf)」为主，因此刚出生后的婴儿时期不会有明显的疾病症状；但是渐渐地到了三到六个月大时，hbf大部份要由成人血红素(hba)取代时，因为β血红蛋白链合成不够，因而无法合成足够量的正常血红蛋白hba，导致会有脸色苍白、食欲不振、活力变差…等贫血的症状产生。这一类海洋性贫血儿童，因为身体内不能制造足够的β血红蛋白链，症状严重者往往早夭，或者需经由骨髓移植来挽救生命，而症状略轻者(中症或轻症)亦需要一辈子定期的输血并长期接受药物治疗以维持正常生活。

镰刀型红血球疾病是指由镰刀型血红蛋白(hbs)所导致的一类遗传性疾病的总称。在其众多的类型里，红血球皆因失常的镰刀型血红蛋白的聚合而改变形状，以致于失去了携带氧气的能力。这个过程会伤害红血球的细胞膜，并使其阻塞在血管内。如此使得其下游的组织无法得到氧气，因而会导致局部缺血和梗塞。这是一种慢性疾病，患者一般都生活得很好，但不时会有周期性的疼痛。患者的平均寿命因此被缩减至约四十岁。这种疾病在疟疾曾经或还是很普遍的地区很普遍，特别常见于撒哈拉以南的非洲人口，加勒比，印度，中东和地中海周围尤其是在希腊和意大利。但无论如何，镰刀型红血球疾病可能发生在任何肤色和任何人种身上。

β型海洋性贫血症及镰刀型贫血症虽为常见的血液疾病，然而迄今并无积极治疗的方法。罹患这类疾病的患者往往需仰赖输血，再服用去铁剂，以降低因输血过多所可能导致的副作用，如铁中毒。另一方面，长期输血亦有其缺点，包括血液来源可能短缺、血液保存期限(shell-life)有限、甚至有时因输血不慎可能带来致命的传染病。

因此，利用可代替正常血红蛋白行使其输送及释放氧气的生物功能的血液替代品已成为近年来被认为可用以治疗这类血液疾病的新兴疗法。例如，β型海洋性贫血症及镰刀型贫血症已被建议可以透过体内诱导再活化或增加hbf的量来达到改善(blood,111,421-429(2008)、blood,118,19-27(2011))。

目前，血液替代品有三种类型：全氟化碳(perfluorocarbons，pfcs)交联型血液替代品、血红蛋白类血液替代品(hemoglobins)、及干细胞基因重组型血液替代品。其中，血红蛋白类血液替代品由于结构与正常血红蛋白较相近，是目前被讨论最广泛的一类血液代用品。

一般血红蛋白类血液替代品系建议以变异血红蛋白(hbvariants)及重组血红蛋白(recombinanthb，rhb)用于当作血液代用品来取代正常血红蛋白的携氧及释氧功能。其中胚胎血红蛋白又是被讨论最广泛的一种血红蛋白类血液替代品。然而，就如同正常的氧气输送系统包括了正常血红蛋白本身以及协助调控释氧的异构调控子2,3-bpg，一个健全的仿生氧气输送系统须具备一个主要的氧气输送实体及一个有效的异位调控子(allostericmodulator)辅助调节该氧气输送实体。

然而，被建议用作血红蛋白类血液替代品的变异血红蛋白或重组血红蛋白，其结构虽与正常成人血红蛋白相似，却存有细微却关键的差异，导致其携氧及释氧功能依然无法达到与正常成人血红蛋白完全相同。以胚胎血红蛋白(hbf)为例，其结构为α2γ2。原本在正常血红蛋白(hba)β次单元上与2,3-bpg作用的重要活性位点，βhis143在胚胎血红蛋白的γ次单元上被γser143取代，导致胚胎血红蛋白与2,3-bpg无法正常作用，并因而使得2,3-bpg无法对胚胎血红蛋白正常发挥其异构调控的功能，并导致胚胎血红蛋白对氧亲和力过高而使其释氧率较成人血红蛋白低(如图1)。由于变异血红蛋白及重组血红蛋白通常是β次单元上的结构发生变异，使得原本透过与两个β次单元作用得2,3-bpg无法正常行使调控这类血液代用品的对氧亲和力的功能，也因此使这类血液代用品无法真正有效达到取代正常血红蛋白功能的目的。

技术实现要素：

故本发明的主要目的为提供一种苯酞类化合物用于制备提升血红蛋白类血液代用品的氧气输送功能的药物的用途，其中该苯酞类化合物具有提升血红蛋白血液代用品的释氧率的功效，其中该血红蛋白为胚胎血红蛋白。该苯酞类化合物用于替代/协助2,3-二磷酸甘油酸，扮演2,3-二磷酸甘油酸代用物的角色，协助血红蛋白类血液代用品提升释放氧气至组织细胞的能力，使细胞含氧量维持在正常范围。该苯酞类化合物系为任何包含苯酞官能基分子结构特征的化合物，如图12所示，圈起处为苯酞官能基分子结构，其特征为一内环的氧原子及相邻的酮。

在一较佳实施例中，苯酞类化合物具有可抑制带氧血红蛋白转变为松弛态(relaxedform)的能力，使带氧的血红蛋白稳定处于对氧亲和力小使氧气容易释放的紧张态(tensedform)(图2)。

本发明的苯酞类化合物不仅可以替代2,3-bpg调控血红蛋白的构型变化及对氧亲和力，也可以与2,3-bpg协同作用于血红蛋白，而具有加乘的功效(如图2)。

在一较佳实施例中，该苯酞类化合物系与胚胎血红蛋白血液代用品作为一仿生氧气输送系统，一同投与一对象，用以治疗血液疾病，其中胚胎血红蛋白血液代用品系取代正常血红蛋白作为氧气输送实体，而该苯酞类化合物系取代或补充2,3-bpg作为异位调控子辅助调节胚胎血红蛋白行使生物功能。

血红蛋白对氧亲和力的高低，常用p50表示。p50是使血红蛋白的氧饱和度达到50％时所需的氧分压。正常成人p50约为3.59kpa(27mmhg)。血液pco2升高、ph降低或红细胞内2,3-bpg含量增加，都可使血红蛋白氧亲和力降低，使氧合平衡曲线右移，p50增大(如图3)；反之，当血红蛋白对氧亲和力升高，会引发氧合平衡曲线左移，p50变小。正常状况下，人类一般细胞的po2(氧分压)大约为9.9-19mmhg(j.cell.mol.med.,15,1239-1253(2011))，但透过氧合平衡曲线(图4)了解到在12mm的2,3-bpg协助下，即使在同样的氧分压的下一般细胞氧饱和度可从大约80％降至35％，也就是释氧率从20％提升至65％。

在一较佳实施例中，苯酞类化合物可以有效地降低血红蛋白的氧亲和力，且越高浓度的苯酞类化合物，其p50越高，对氧亲和力越低(如图5)。

在另一实施例中，没有苯酞类化合物存在的下，需要约4mm的2,3-bpg使血红蛋白的p50达到18.8mmhg；而给予苯酞类化合物后，仅需约0.6-1.2mm的2,3-bpg即可达到接近或更高的p50(如图6)。

在另一实施例中，如图7所示，于po2＝20mmhg/1.2mm的2,3-bpg情况下，氧饱和度约为60％，但给予了额外的苯酞类化合物后，氧饱和度降至约47％，也就是说释氧率从40％提升至53％。因此可以证实苯酞类化合物可以与2,3-bpg协同作用，共同促使血红蛋白更容易释出氧气。

在另一实施例中，如图8所示，苯酞类化合物不仅可以用于补足2,3-bpg对于胚胎血红蛋白血液代用品降低的调控能力，且苯酞类化合物对于调控胚胎血红蛋白对氧亲和力的能力更优于2,3-bpg。图8系比较纯胚胎血红蛋白的p50与添加2,3-bpg或苯酞类化合物后hbf的p50的增加幅度。由图8可清楚发现z-丁烯基苯酞(橘色)及z-藳本内酯(紫色)较2,3-bpg(灰色)对hbf有更优越的对氧亲和力调控能力。

在另一实施例中，如图9所示，z-丁烯基苯酞(图中以but表示)可有效帮助胚胎血红蛋白hbf的氧合平衡曲线向右移,显示在2,3-bpg对hbf调控能力较弱的情形下，z-丁烯基苯酞可协助使hbf达到与正常血红蛋白相当的释氧能力。

在另一实施例中，如图10所示，z-藳本内酯(图中以lig表示)可有效帮助胚胎血红蛋白hbf的氧合平衡曲线向右移，显示在2,3-bpg对hbf调控能力较弱的情形下,z-藳本内酯可协助使hbf达到与正常血红蛋白相当的释氧能力。

故本发明用途为利用苯酞类化合物制备的药物协同/替代2,3-bpg作为异构调控子来提升其hb的释氧率，提高氧气传送效率，进而改善血红蛋白类血液代用品的释氧率，以提高氧气输送效率，帮助其更容易释放氧气的各器官及组织细胞中的用途，进而可提升该血液代用品用于治疗镰刀型贫血症或地中海型贫血等血液疾病的能力。

附图说明

图1为胚胎血红蛋白(蓝色曲线)及成人血红蛋白(橘色曲线)的氧合平衡曲线以及对应的p50值；曲线代表意义由左至右分别为胚胎血红蛋白(hbf)及成人血红蛋白(hba)。

图2为苯酞化合物与2,3-bpg的加乘作用程度图；a：z-藳本内酯；b：洋川芎内酯i。

图3为在不同的2,3-bpg浓度(0.2-12mm)之下，血红蛋白的氧合平衡曲线；曲线代表意义由左至右分别为纯血红蛋白(purehb)，做为控制组、0.6mm2,3-bpg、1.2mm2,3-bpg、4.0mm2,3-bpg、8.0mm2,3-bpg、及12.0mm2,3-bpg。

图4显示在不同浓度的2,3-bpg之下血红蛋白的氧合曲线以及对应到人类脑部组织、一般细胞、及肺泡在不同生理氧分压条件下其血氧饱和分率受2,3-bpg调控改变情形；曲线代表意义由左至右分别为纯血红蛋白(purehb)，做为控制组、0.6mm2,3-bpg、1.2mm2,3-bpg、4.0mm2,3-bpg、8.0mm2,3-bpg、及12.0mm2,3-bpg。

图5显示血红蛋白的p50随着不同的苯酞化合物的浓度提升而上升，代表血红蛋白的对氧亲和力下降，释氧率上升。

图6显示在较低的2,3-bpg浓度的状况下，添加不同苯酞类化合物可使血红蛋白达到正常的p50。

图7显示苯酞类化合物可以协助2,3-bpg使血红蛋白释氧率提升、血氧饱和分率下降；曲线代表意义由左至右分别为纯血红蛋白(purehb)，做为控制组、1.2mm2,3-bpg、1.2mm2,3-bpg及1.2mm苯酞类化合物、1.2mm2,3-bpg及4.0mm苯酞类化合物。

图8为不同浓度的2,3-bpg及苯酞类化合物对胚胎血红蛋白hbf提升p50的能力比较图。

图9显示z-丁烯基苯酞(图中以but表示)对hbf的氧合平衡曲线向右移的效应；a：曲线代表意义由左至右分别为纯胚胎血红蛋白(purehbf)，做为控制组、hbf加上0.6mm2,3-bpg、hbf加上0.6mm2,3-bpg及0.6mm的z-丁烯基苯酞、hbf加上0.6mm2,3-bpg及1.2mm的z-丁烯基苯酞、hbf加上0.6mm2,3-bpg及4.0mm的z-丁烯基苯酞；b：曲线代表意义由左至右分别为纯胚胎血红蛋白(purehbf)，做为控制组、hbf加上2.5mm2,3-bpg、hbf加上2.5mm2,3-bpg及0.6mm的z-丁烯基苯酞、hbf加上2.5mm2,3-bpg及1.2mm的z-丁烯基苯酞、hbf加上2.5mm2,3-bpg及4.0mm的z-丁烯基苯酞。

图10显示z-藳本内酯(图中以lig表示)对hbf的氧合平衡曲线向右移的效应；a：曲线代表意义由左至右分别为纯胚胎血红蛋白(purehbf)，做为控制组、hbf加上0.6mm2,3-bpg、hbf加上0.6mm2,3-bpg及0.6mm的z-藳本内酯、hbf加上0.6mm2,3-bpg及1.2mm的z-藳本内酯、hbf加上0.6mm2,3-bpg及4.0mm的z-藳本内酯；b：曲线代表意义由左至右分别为纯胚胎血红蛋白(purehbf)，做为控制组、hbf加上2.5mm2,3-bpg、hbf加上2.5mm2,3-bpg及0.6mm的z-藳本内酯、hbf加上2.5mm2,3-bpg及1.2mm的z-藳本内酯、hbf加上2.5mm2,3-bpg及4.0mm的z-藳本内酯。

图11a至11l为12种苯酞类化合物的结构式；11a：z-丁烯基苯酞；11b：z-藳本内酯；11c：洋川芎内酯a；11d：洋川芎内酯h；11e：洋川芎内酯i；11f：洋川芎内酯f；11g：e-丁烯基苯酞；11h：e-藳本内酯；11i：3-丁基苯酞；11j：3-丁烯基-4羫基苯酞；11k：6,7-二羫基藳本内酯；11l：6,7-环氧藳本内酯。

图12为苯酞化合物官能基分子结构示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的技术内容、特征、及优点，特举以下实施例并配合图式详细说明，但以下实施例并非用于限制本发明。

本发明所述的苯酞类化合物，系为任何包含苯酞分子结构特征(图12)的化合物，如，z-丁烯基苯酞(z-butylidenephthalide)(图11a)、z-藳本内酯(z-ligustilide)(图11b)、洋川芎内酯a(senkyunolidea)(图11c)、洋川芎内酯h(senkyunolideh)(图11d)、洋川芎内酯i(senkyunolidei)(图11e)、洋川芎内酯f(senkyunolidef)(图11f)、e-丁烯基苯酞(e-butylidenephthalide)(图11g)、e-藳本内酯(e-ligustilide)(图11h)、3-丁基苯酞(3-butylphthalide)(图11i)、3-丁烯基-4羫基苯酞(3-butylidene-4-hydrophthalide)(图11j)、6,7-二羫基藳本内酯(6,7-dihydroxyligustilide)(图11k)、及6,7-环氧藳本内酯(6,7-epoxyligustilide)(图11l)。

血红蛋白与氧亲和力高低，常用p50表示。p50是使氧饱和度达到50％时所需的氧分压。正常成人p50约为3.59kpa(27mmhg)。血液pco2升高、ph降低或红细胞内2,3-bpg含量增加，都可使血红蛋白氧亲和力降低，使氧合平衡曲线右移，p50增大(如图3)；反的，当血红蛋白对氧亲和力升高，会引发氧合平衡曲线左移，p50变小。在一较佳实施例中，苯酞类化合物可以有效地降低血红蛋白的氧亲和力，且越高浓度的苯酞类化合物，其p50越高，对氧亲和力越低(如图4)。

在另一实施例中，没有苯酞类化合物存在之下，需要约4mm的2,3-bpg使血红蛋白的p50达到18.8mmhg；而给予苯酞类化合物后，仅需约0.6-1.2mm的2,3-bpg即可达到接近或更高的p50(如图5)。

在另一实施例中，如图6所示，于po2＝20mmhg/1.2mm的2,3-bpg情况下，氧饱和度约为60％，但给予了额外的苯酞类化合物后，氧饱和度降至约47％，也就是说释氧率从40％提升至53％。因此可以证实苯酞类化合物可以协助2,3-bpg使血红蛋白释出氧气。

正常状况下，人类脑部的po2(氧分压)大约为33.8±2.6mmhg(j.cell.mol.med.,15,1239-1253(2011))，但透过氧合平衡曲线(图7)了解到若给予不同量的2,3-bpg后，在同样的氧分压之下脑部的氧饱和度从大约90％降至70％，也就是释氧率从10％提升至30％。一般细胞的释氧率也从大约20％提升至约65％左右。

在一实施例中，该苯酞类化合物更可以与能够稳定带氧血红蛋白呈于对氧亲和力低的t态的他种化合物共同使用，进而降低血红蛋白类血液代用品的对氧亲和力以提升其释氧率。

苯酞类化合物系透过调节血红蛋白的α1/α2接口(而非β1/β2)，来补足因2,3-bpg减量/缺乏而导致的氧亲和力调节功能缺损。且在一较佳实施例中，比较纯胚胎血红蛋白的p50与添加2,3-bpg或苯酞化合物后p50的增加幅度，可清楚发现z-丁烯基苯酞及z-藳本内酯比2,3-bpg对hbf有更优越的对氧亲和力调控能力(图8)。

在一实施例中，z-丁烯基苯酞可有效帮助hbf的氧合平衡曲线向右移，显示在2,3-bpg对hbf调控能力不足的情形下，z-丁烯基苯酞可协助使hbf达到与正常血红蛋白相当的释氧能力，并且z-丁烯基苯酞的浓度越高，氧合平衡曲线右移得更多，代表hbf的释氧率更高(图9)。

在另一实施例中，z-藳本内酯可有效帮助hbf的氧合平衡曲线向右移，显示在2,3-bpg对hbf调控能力不足的情形下，z-藳本内酯可协助使hbf达到与正常血红蛋白相当的释氧能力，并且z-丁烯基苯酞的浓度越高，氧合平衡曲线右移得更多，代表hbf的释氧率更高(图10)。

在另一较佳实施例中，该苯酞类化合物系连同一血液代用品投予一对象，投予方式包含：口服、注射、及加入该血液代用品中。

在一实施例中，该苯酞类化合物更可以与能够稳定血红蛋白类血液代用品呈于t态并有效降低血红蛋白对氧亲和力的他种化合物共同使用，进而提升血红蛋白的释氧效率。

在另一实施例中，额外将2,3-bpg与该苯酞类化合物连同血红蛋白类血液代用品投予一对象，投予方式包含：口服、注射、及将2,3-bpg与该苯酞类化合物加入该血液代用品之中。

综合上述，本发明的苯酞类化合物的用途，系提供一种苯酞类化合物用于制备提升血红蛋白类血液代用品的氧气输送功能的药物的用途，其中该苯酞类化合物具有提升血红蛋白类血液代用品的释氧率的功效，其中该血红蛋白类血液代用品可以为胚胎血红蛋白或其它具有两个α次单元的变异血红蛋白或重组血红蛋白。该苯酞类化合物系用于替代/协助2,3-二磷酸甘油酸，扮演2,3-二磷酸甘油酸代用物的角色，协助血红蛋白类血液代用品提升释放氧气至器官及周边组织细胞的能力，使细胞含氧量维持在正常范围。

虽然本发明已利用上述较佳实施例揭示，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者在不脱离本发明的精神和范围之内，相对上述实施例进行各种更动与修改仍属本发明所保护的技术范畴，因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。